[发明专利]具有数字化欠采样流量测量的超声波流量计

权利要求书

1.一种操作超声波流量计以测量流体的流速的方法，所述超声波流量计包括：

-至少两个超声波换能器，所述至少两个超声波换能器被布置为横跨测量距离在的相对方向上发射和接收超声波信号。

-发生器电路，所述发生器电路用于由所述至少两个超声波换能器发射的声音波包的受控制的生成；

-接收器电路，所述接收器电路用于接收从所述至少两个超声波换能器发射的信号；

-用于数字信号处理的处理模块；

其中，所述方法包括：

针对沿着大体相对方向的至少两条信号路径：

-在所述至少两个超声波换能器的第一个超声波换能器处生成将要输出到所述测量距离的所述声音波包，所述波包是以信号频率生成的；

-在所述至少两个超声波换能器的第二个超声波换能器处接收所述声音波包作为接收的信号；

-以低于奈奎斯特极限的采样频率对所接收的信号进行数字化，以生成针对给定信号路径的数字化接收欠采样信号；

-根据沿着大体相对方向的至少两个数字化接收欠采样信号，确定沿着所述测量距离的传播时间的差异。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着所述测量距离的所述传播时间的差异是通过对沿着大体相对方向的所述至少两个数字化接收欠采样信号之间进行相关来确定的，并且确定所述至少两个信号之间的最大相关性。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着所述测量距离的所述传播时间的差异是通过确定沿着所述大体相对方向的所述数字化接收欠采样信号之间的相移来确定的。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述数字化接收欠采样信号进行傅里叶变换，并且针对每个信号确定所变换的信号的相位，并且确定相位差作为沿着所述至少两个方向的所变换的信号的相位差。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，识别所变换的信号的傅里叶幅值的峰值，并且其中在该峰值内针对频率对所述相位差进行平均。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，对沿着所述至少两个方向的所述数字化接收欠采样信号执行数字希尔伯特变换，并且其中根据所述信号的正交积得到所述相位差。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，通过沿着所述至少两个方向的所述数字化接收欠采样信号的数字傅里叶变换来形成复数信号表示，以提供实部和虚部，并且其中根据所述信号的正交积得到所述相位差。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，对于沿着所述至少两个方向的所述数字化接收欠采样信号，利用所述数字化接收欠采样信号作为实部，而数字化希尔伯特变换作为虚部来形成复数信号表示，并且其中将每个复数信号表示与预选函数组进行相关以选择表示所述数字化接收欠采样信号的函数组，并且通过确定所选择的函数组之间的相移来确定所述传播时间的差异。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，利用坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法来得到沿着所述大体相对方向的所述数字化接收欠采样信号之间的所述相移。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，针对通过相对于系统时钟对所发射的信号进行时移而获得的多个测量结果对沿着所述测量距离的所述传播时间的差异进行平均。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，针对通过相对于系统时钟对所发射的信号进行相移而获得的多个测量结果对沿着所述测量距离的所述传播时间的差异进行平均。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，针对通过所发射的信号的不同幅值水平之间的交替而获得的多个测量结果对沿着所述测量距离的所述传播时间的差异进行平均。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，针对通过改变由所述发生器电路生成的所发射的信号的振荡次数而获得的多个测量结果对沿着所述测量距离的所述传播时间的差异进行平均。

14.一种被布置成测量流体的流速的超声波流量计，所述流量计包括：

-至少两个超声波换能器，所述至少两个超声波换能器被布置成横跨测量距离在相对方向上发射和接收超声波信号；

-发生器电路，所述发生器电路用于由所述至少两个超声波换能器发射的声音波包的受控制的生成；

-接收器电路，所述接收器电路用于接收由所述至少两个超声波换能器发射的信号；

-用于数字信号处理的处理模块；

其中，所述流量计适于执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法。