[发明专利]一种超声波气体流量计量方法及装置

权利要求书

1.一种超声波气体流量计量方法，采用固定安装在流道上，分别位于上、下游的两个超声波换能器进行计量；其特征在于，包括如下步骤：

1)在一个计量周期内，产生一路激励信号，将所述一路激励信号通过一个发送放大电路同时发送给两个超声波换能器，并记录激励信号；

2)在激励信号作用下，两个超声波换能器同时向流道内发送两路相向传输的超声波信号；并且所述两路超声波信号同时由对向的超声波换能器接收；

3)根据激励信号和接收到的超声波信号，提取超声波相向传输的时间差；

4)根据提取的超声波相向传输的时间差，利用时差法计算气体流量/流速。

2.根据权利要求1所述的超声波气体流量计量方法，其特征在于，采用互相关法提取超声波在流道内顺流、逆流方向相向传输的时间差。

3.根据权利要求2所述的超声波气体流量计量方法，其特征在于，采用互相关法提取超声波在流道内顺流、逆流方向相向传输的时间差的步骤为：

记录的激励信号包括发送时刻t1、激励信号样本数据x1(x11，x12，...，x1n)；

位于下游的超声波换能器接收到顺流方向传播的超声波信号，对应的采样数据为x2(x21，x22，...，x2m)，利用互相关算法确定信号的峰值，从而确定峰值信号对应的采样时刻tw，从而得到超声波在流道内顺流传播的时间T1，T1＝tw-t1；

位于上游的超声波换能器接收到逆流方向传播的信号，对应的采样数据为x3(x31，x32，...，x3m)，利用互相关算法确定信号的峰值，从而确定峰值信号对应的采样时刻tw’，从而得到超声波在流道内顺流传播的时间T2，T2＝tw’-t1；

根据超声波在流道内顺流、逆流方向传输所用的时间，计算差值△t＝T2-T1。

4.根据权利要求1所述的超声波气体流量计量方法，其特征在于，所述两个超声波换能器设置形式为I型、Z型或V型。

5.一种超声波气体流量计量装置，其特征在于，包括MCU、固定安装在流道上、分别位于上、下游的第一、第二两个超声波换能器、第一切换开关和第二切换开关，一个发送放大电路和第一、第二两个接收放大电路，MCU连接所述发送放大电路；第一切换开关用于使所述第一超声波换能器连接到发送放大电路或者第一接收放大电路；第二切换开关用于使所述第二超声波换能器连接到发送放大电路或者第二接收放大电路；MCU执行计算机程序，以实现如下方法：

在一个计量周期内，MCU产生一路激励信号，将所述一路激励信号通过一个发送放大电路同时发送给两个超声波换能器，并记录激励信号；

在激励信号作用下，两个超声波换能器同时向流道内发送两路相向传输超声波信号，并且所述两路超声波信号同时由对向的超声波换能器接收；

MCU通过控制模拟开关获取两个超声波换能器接收的超声波信号，并根据激励信号和接收到的超声波信号，提取超声波相向传输的时间差；

MCU根据提取的超声波相向传输的时间差，利用时差法计算气体流量/流速。

6.根据权利要求5所述的超声波气体流量计量装置，其特征在于，MCU采用互相关法提取超声波在流道内顺流、逆流方向相向传输的时间差。

7.根据权利要求6所述的超声波气体流量计量装置，其特征在于，采用互相关法提取超声波在流道内顺流、逆流方向相向传输的时间差的步骤为：

记录的激励信号包括发送时刻t1、激励信号样本数据x1(x11，x12，...，x1n)；

位于下游的超声波换能器接收到顺流方向传播的超声波信号，采样数据为x2(x21，x22，...，x2m)，利用互相关算法确定信号的峰值，从而确定峰值信号对应的采样时刻tw，从而得到超声波在流道内顺流传播的时间T1，T1＝tw-t1；

位于上游的超声波换能器接收到逆流方向传播的信号，采样数据为x3(x31，x32，...，x3m)，利用互相关算法确定信号的峰值，从而确定峰值信号对应的采样时刻tw’，从而得到超声波在流道内顺流传播的时间T2，T2＝tw’-t1；

根据超声波在流道内顺流、逆流方向传输所用的时间，计算差值△t＝T2-T1。

8.根据权利要求6所述的超声波气体流量计量装置，其特征在于，所述两个超声波换能器安装形式包括I型、Z型或V型。