CN104406642A - 一种时差法超声波流量计精确测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时差法超声波流量计精确测量方法，以提高超声波流量计的精确度，改善其线性度。在无流体流过时，由超声波换能器A发射超声波信号，测量从超声波换能器A发射超声波信号到超声波换能器B直接接收到超声波信号的时间，记为t₁；再测量从超声波换能器A发射超声波信号，到超声波换能器A接收到由超声波换能器B反射的超声波信号的时间，记为t₂；得到硬件延时时间Δt＝2t₁-t₂；在每次测量超声波信号飞行时间时，都将直接测得的时间值减去硬件电路延时时间Δt作为准确的超声波信号飞行时间计算流量。该方法将有流量时直接测得的时间值减去硬件电路延时时间Δt作为准确的超声波信号飞行时间，有效的提高时差法超声波流量计的测量精确度和线性度。

Description

一种时差法超声波流量计精确测量方法

技术领域

本发明涉及一种超声波流量计测量领域，尤其涉及一种时差法超声波流量计精确测量方法。

背景技术

时差法超声波流量计的原理是通过两个超声波换能器互相收发超声波信号，测量正程与逆程的超声波飞行时间，然后计算时间的差值来计算流体流速的流量仪表，精确测量正程与逆程的超声波飞行时间是实现时差法超声波流量计精密测量的基础。公知的超声波飞行时间检测测量系统采用直接测量法，即将超声波换能器的激发脉冲作为起始信号，接收到的超声波信号通过换能器转换为电信号，再经过滤波、放大、检波等电路转换为电脉冲，作为终止信号，测量起始信号与终止信号之间的时间即作为超声波的飞行时间。但是，这种检测方法检测到的超声波飞行时间不仅包括有用的真实超声波飞行时间，还包括测量电路的延时，当电路延时被计算到超声波飞行时间之中时，会造成超声波飞行时间检测不够精确，从而影响了时差法超声波流量计的精确度和线性度。

发明内容

本发明是为了解决时差法超声波流量计硬件电路延时引起超声波飞行时间测量精确度不够的问题，提供了一种时差法超声波精确测量方法，以提高时差法超声波流量计的精确度，改善其线性度。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种时差法超声波流量计精确测量方法，包括下述步骤：

(1)在无流体流过时，由超声波换能器A发射超声波信号，测量从超声波换能器A发射超声波信号到超声波换能器B直接接收到超声波信号的时间，记为t₁；再测量从超声波换能器A发射超声波信号，到超声波换能器A接收到由超声波换能器B反射的超声波信号的时间，记为t₂；根据时间t₁为超声波飞行时间t与硬件延时时间Δt的和，时间t₂为2倍的超声波飞行时间t与硬件延时时间Δt的和，得到硬件延时时间Δt＝2t₁-t₂；

(2)在每次测量超声波信号飞行时间时，都将直接测得的时间值减去硬件电路延时时间Δt作为准确的超声波信号飞行时间，再根据时差法原理计算流量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的测量方法通过在无流量时测量的时间数值计算得到硬件延时时间，在有流量正常测量时，将直接测得的时间值减去硬件电路延时时间Δt作为准确的超声波信号飞行时间，所得时间为精确的超声波流量计的信号飞行时间，达到了时差法超声波流量计精确测量的目的，可以有效提高时差法超声波流量计的测量精确度和线性度。

附图说明

图1所示为本发明的超声波流量计的电路原理图；

图2所示为本发明的时差法超声波流量计精确测量方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1所示为本发明的超声波流量计的电路原理图，包括控制器、测时电路、发射控制电路、超声波换能器A和超声波换能器B，其中，控制器可以采用单片机。所述控制器分别与所述测时电路和发射控制电路连接，所述发射控制电路分别与所述超声波换能器A和超声波换能器B连接，所述测时电路分别与所述超声波换能器A和超声波换能器B连接。控制器控制发射控制电路交替激励超声波换能器A、超声波换能器B发射超声波信号，并控制测时电路交替接收超声波换能器A、超声波换能器B接收到的超声波信号，由控制器计算得到超声波发射与接收的延时。

本发明的时差法超声波流量计精确测量方法的流程图如图2所示，包括下述步骤：

(1)在无流体流过时，控制器控制发射控制电路由超声波换能器A发射超声波信号，控制器控制测量电路测量从超声波换能器A发射超声波信号到超声波换能器B直接接收到超声波信号的时间，记为t₁；再测量从超声波换能器A发射超声波信号，到超声波换能器A接收到由超声波换能器B反射的超声波信号的时间，记为t₂；根据时间t₁为超声波飞行时间t与硬件延时时间Δt的和，时间t₂为2倍的超声波飞行时间t与硬件延时时间Δt的和，列出方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1=t+\mathrm{\Δt}\\ t_2=2t+\mathrm{\Δt}\end{array}\right.$

由这两个方程可以解得：硬件延时时间Δt＝2t₁-t₂，并记录下来。

(2)在每次测量超声波信号飞行时间时，都将直接测得的时间值减去硬件电路延时时间Δt作为准确的超声波信号飞行时间，再根据时差法原理计算流量。

具体为：在有流量正常测量时，控制超声波换能器A发射，超声波换能器B接收，测量到的时间为t₁₁；再控制超声波换能器B发射，超声波换能器A接收，测量到的时间为t₂₂，将t₁₁、t₂₂分别减去Δt，得到超声波正程和逆程的飞行时间，来计算流量值；如此循环测量。

本发明的测量方法能精确测量出超声波测量电路引起的延时时间，将原来的超声波飞行时间减去系统测量得到的超声波发射电路延时时间，就可以得到精确的超声波的飞行时间，剔除了直接测量超声波信号飞行时间中的硬件电路延时部分，达到了时差法超声波流量计精确测时的目的，可以有效提高时差法超声波流量计的测量精确度和线性度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种时差法超声波流量计精确测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)在无流体流过时，由超声波换能器A发射超声波信号，测量从超声波换能器A发射超声波信号到超声波换能器B直接接收到超声波信号的时间，记为t₁；再测量从超声波换能器A发射超声波信号，到超声波换能器A接收到由超声波换能器B反射的超声波信号的时间，记为t₂；根据时间t₁为超声波飞行时间t与硬件延时时间Δt的和，时间t₂为2倍的超声波飞行时间t与硬件延时时间Δt的和，得到硬件延时时间Δt＝2t₁-t₂；

(2)在每次测量超声波信号飞行时间时，都将直接测得的时间值减去硬件电路延时时间Δt作为准确的超声波信号飞行时间，再根据时差法原理计算流量。