CN104458916B - 用于测量液体或气体流的系统或方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包括用于测量流管道中的流的系统和方法，其中流管道包括至少两个超声换能器。未决申请的目的是通过基于微控制器的电子系统控制的、发射超声波束的一个或多个换能器来测量管道中的气流。如果微控制器存储用于每个方向的发送的数据样本的矢量，该矢量包括形成帧的合适数目的N个样本，微控制器将帧的每个值与复数相乘，微控制器基于结果来计算管道中的流，则可以实现目的。通过根据本专利申请的发明，可以实现在管道中流通的空气的有效的流测量。
Description
技术领域
本发明涉及用于测量液体或气体流的系统或方法，该系统包括流管道，该流管道包括至少两个换能器(transducer)，该换能器生成流管道中的至少一束超声波，发射器/接收器电路通过发射器/接收器开关连接，在第一位置的开关将第一发射器/接收器连接至发射器电路，并且第二换能器连接至接收器电路，该接收器电路包括至少一个带通滤波器，该带通滤波器进一步连接至微控制器，该微控制器包括模数转换器，该模数转换器将模拟信号转换为至少表示穿过时间和时间差的数字数据样本，所述微控制器在存储器中存储数据样本。
背景技术
WO2010/122117公开了一种通风系统，其中风扇从建筑或类似的封闭结构的外部吸入空气，用于循环进入建筑的内部，并且通过通风单元产生供应气流，其能够冷却和加热空气。此外，通风单元可以配备增湿/去湿设备。控制器控制阀的位置或间接地控制风扇的速度，从而响应于从位于供应空气管道中的超声设备接收的输入来调节供应气流，其中超声设备测量气流和温度。
发明内容
未决申请的目的是通过基于微控制器的电子系统控制的、发射超声波束的一个或多个换能器来测量管道中的气流。
如果发射器电路和接收器电路由开关控制，该开关执行发射器电路到接收器电路和接收器电路到发射器电路的连续切换，微控制器存储数据样本的矢量用于每个方向的发送，该矢量包括形成帧的合适数目的N个样本，微控制器将帧的每个值乘以幅度为1并且相位表示发射的频率和相位的复数，微控制器生成虚值和实值，虚值和实值在数字滤波器中低通滤波，将滤波的值发送到幅度函数和相位检测函数，微控制器基于幅度函数的结果和相位检测函数的结果来计算管道中的流，则目标可以实现。
通过根据本专利申请的发明，实现了对管道中流通的空气的高效流测量。实现了空气中的两换能器之间的信号的衰减(damping)比在传统的超声波流测量系统中发现的衰减充分地更高，仅因为液体更好地匹配于换能器的阻抗。因为发射和接收的相对弱和长的信号，有必要将接收器与发射器隔离，以便得到所接收的信号的好的结果。通过将接收的信号当作具有大部分是正弦曲线的曲线的振荡信号，可以数学地处理正弦形式并且将它划分为信号的虚部和实部。这可以导致这样的情形，可以非常精确地检测幅度，还可以进行非常精确的相位检测。通过执行信号的高效低通滤波，实现了减小具有更高频率的所有信号，所以它们对测量的影响不存在。这可以导致所测量的信号的高得多的精度。
幅度函数的结果可以进一步由微控制器在数字恒定比例鉴别器(constantfraction discriminator,CFD)中处理。因此实现了由恒定比例鉴别器来测量到达时间Tup和T dwn。从CFD的输出用来放置(place)采样帧，所以它优选地开始于如果尚无纯延迟(dead delay)则脉冲会在的地方。纯滞后是由于通过电缆的信号发送和来自换能器的固体部分的影响而导致的延迟，还有如果在使用的端部滤波器的一个中存在延迟，则导致的延迟。采样帧的开始可以部分等于空气中的发送时间T UP和T DWN。时钟的频率将限制分辨率，但是精度对于分母中的T UP和T DWN值足够但是对于各种delta-Ts不够，因为这需要比通过其调整采样帧的更高的分辨率。
相位检测函数的结果可以进一步由微控制器在表示相对于帧的时移的数字信号中处理。因此实现了时间差T UP-T DWN＝Delta T的分辨率的增加。因此可以执行高效的相位检测。因此与从现有技术已知的对相同信号的零交叉检测获得的偏差相比，使用以上方法可以实现标准偏差的相对降低。
系统包括发射器电路，发射器电路包括限制来自微控制器的发送脉冲的带宽的带通放大器，带通放大器发射信号通过开关并进一步到换能器之一。因此实现了带通放大器可以限制首先来自微控制器的发送脉冲的带宽。由微控制器生成的信号确实具有高转换速率。必须减小那么高的转换速率，以便不使发射放大器过载，因为这些放大器具有输出信号的转换速率变为限于的最大转换速率。使用处于活动状态的放大器，可以实现在发射和接收阶段换能器都连接至电路中的同一节点，并且总是加载相同的阻抗。
系统包括换能器放大器，在发射和接收阶段换能器放大器都将换能器连接至电路中的同一节点。换能器放大器包括电压跟随器。因此可以实现负极输入端跟随正极输入端上的电压，并且如果信号出现在负极输入端上，它在放大器的输出上被放大并反相。当放大器用于发射信号时，放大器是大信号的功率放大器，而当接收时，放大器充当小信号的前置放大器。反并联耦接在反馈电阻器上的二极管防止放大器输出变为饱和中，并且允许所接收的信号的合适的放大。
系统包括至少一个发射接收器开关，该发射接收器开关包括至少三个触点，通过该触点将不使用的端子接地用于减小噪声。因此实现了在第一开关中的触点之间耦接额外的开关，并且额外的开关执行到地的电容耦合而不是来自另一信道的发送信号。这在空气换能器中尤其重要，其中所接收的信号正常地比发射的信号低60dB，并且发射换能器在激励之后继续长时间响铃。
在用于本发明的优选的实施例中，带通放大器包括自动增益控制，该自动增益控制包括与可变反馈电阻器连接的运算放大器，其中反馈电阻器由微控制器控制。因此实现了不但通过带通滤波器减小了带宽，而且信号的增益控制在控制中。取决于反射或非反射，或者取决于管道的直径，或者可能从换能器的一种类型改变为另一种类型，在接收的信号电平中可能存在非常高的差异。在非常小的管道中的高效换能器即使在空气中也可以生成相对好的信号，但是在管道的直径高得多的不同的情形中，并且可能使用了效率更低的换能器，信号的衰减可能是几千倍，并且高得多的放大是必要的。只有用这种方式可以实现可以以理想的方式进行模数转换。上频率被限于模数转换器的采样频率的一半，并且必须控制增益，使得信号电平也在用于模数转换器的电平之内。
未决的专利申请进一步涉及用于操作用于测量液体或气体流的系统的方法，如前面公开，该方法涉及下面的操作步骤：
a：通过连接至第一发射换能器的发射器电路生成流管道中的至少一束超声波，
b：通过第二换能器和接收器电路接收流管道中的这束超声波，
c：在接收器电路中执行所接收的模拟信号的带通滤波，
d：在微控制器中将数字信号中的模拟信号转换为至少表示穿过时间和时间差的数字数据样本，
e：在存储器中存储数据样本，
f：存储用于每个方向的发送的数据样本的矢量，
g：基于包括合适数目的N个样本的矢量来形成帧，
h：将帧的每个值与具有幅度1和表示所发射的频率和相位的相位的复数相乘，
i：生成虚值和实值，该虚值和实值在数字滤波器中低通滤波，
j：向幅度函数和相位检测函数发送滤波的数字信号，
k：基于幅度函数的结果和相位检测函数的结果，计算管道中的流。
通过此方法，实现了非常有效的空气管道中的流测量。可以横跨管道放置换能器，可以放置它们使得反射发生，或者可以将它们放置在管道内部使得直接在换能器之间实现声音的发送。通过根据本申请的发明，可以实现可以应用相对简单和不贵的换能器。因此，通过根据本申请的发明，可能实现不贵但是效率高的、用于测量气流的系统。
附图说明
图1示出本发明的可能实施例。
图2示出本发明的第一替换实施例。
图3示出对于接收的信号的计算机分析所需的各种技术特征的原理图。
图4示出数字恒定比例鉴别器CFD。
图5示出连接至换能器的预放大系统。
图6示出用作发射器和接收器两者的同一放大器的可能实施例。
图7示出开关的可能实施例。
图8示出自动增益控制的可能实施例。
图9示出自动增益控制的替换实施例。
图10示出增益对二进制数字的曲率。
图11示出换能器的可能实施例。
图12示出位于外壳中的换能器。
图13示出具有两个换能器和反射镜的反射系统的可能实施例。
图14示出反射系统的各种缺点的例子。
图15示出关于反射的替换实施例。
具体实施方式
图1示出系统2，该系统包括流管道4，其中第一换能器6和第二换能器8正发射声波10跨过管道4。换能器6和8两者都连接到开关12，通过开关12实现(effect)用于接收和发射的切换。发射接收开关12连接至发射器电路14并连接至接收器电路16。接收器电路16包括连接至微控制器20的带通滤波器18，并且在微控制器20中它连接至模数转换器22。微控制器20进一步包括数字滤波器38、和幅度功能42和相位检测功能44。微控制器20进一步包括数字恒定比例鉴别器46。此外，在微控制器20中示出电压跟随器50。微控制器20进一步连接至发射器电路14，发射器电路14包括带通滤波器48。
在将在换能器6和8之间测量流的操作中，其中在一种情形中，换能器6充当发射器并且换能器8充当接收器，并且在下一种情形中发送在相反的方向发生，其中换能器6是接收器并且换能器8是发射器。基于这些信号，并且通过在微控制器20内部提供的装置，系统可以以高效的方式计算流。
图2和3公开了所接收的、带通放大的信号通过模数转换器进行模数转换，并且存储在存储器123中。由微控制器120基于这些存储的值单独地进行穿过时间和时差的测量。
在任一方向的发送之后，很多样本存储在存储器123中。采样开始于由微控制器120中的内部计时器确定的时间之后，使得从开始对所接收的脉冲采样。将用于第一个样本的时间存储在存储器123中，一个值用于与流相对的发送，并且另一值用于与流同行的发送。
对于发送的每个方向，存储样本的矢量130。每个矢量130包含合适个数目N个样本，在实际的实施例中矢量130包含512个样本，但是更少也可行。
信号处理中的第一步是用具有数量1和与所发射信号对应的相位的复数164乘以所述帧132中的每个值：
其中Xn是在第n位置的存储值，jω是所发射信号的角频率，ts是采样时间间隔并且n是采样数目。0≤n＜N
复数结果Yn通过两个低通滤波器滤波，一个用于实部an，并且一个用于虚部bn。
在低通滤波116im、116re之后，结果是复数序列(an+jbn)，其中n＝{0,1,..N-1,N}。可以逐样本地找出作为平方和的平方根的、所接收信号的幅度142。
图4示出可能的实施例，使用幅度信号利用数字恒定比例鉴别器CFD 146来确定到达时间Tup和Tdwn。
从CFD 146的输出用来放置采样帧，所以它开始于如果尚无纯延迟则脉冲会在的地方。纯延迟是由于电缆、换能器的固体部分的延迟，以及带通滤波器中的延迟。采样帧的开始理想地应该等于流动中的发送时间Tup和Tdwn。时钟的频率限制分辨率，但是精度对于分母中的Tup和Tdwn值足够，但是对于差△t不够，因为它比采样帧调整需要更高的分辨率。
相位检测144的目的是增加时间差Tup-Tdwn＝△t的分辨率。从低通滤波器116im、116re的输出表示所接收的信号和它的参考序列的帧132之间的相位差。滤波的输出可以被进一步滤波以减少相位测量上的标准偏差。相位是其中幅度和相位稳定的矢量130中的最后的复数(aN-1+jbN-1)的辐角。
从对于(aN-1+jbN-1)的上游测量和对于(cN-1+jdN-1)的下游测量调用信号，那么相位差是：
可以如下所示找出辐角：
因为如果用比采样时间小得多的步来调整帧，则该角度很小，反正切通过级数容易地计算：
级数的实际长度取决于所要求的精度和x的值的范围，但是所示的长度正常情况下足够。
如果噪声存在，则CFD信号146可能在若干采样处浮动并且除法的标称值可能大于反正切函数的范围，但是可以丢弃范围之外的若干数而不使测量的均值偏移，因为偏差预计是对称的。
实际的测量已显示与从对于相同信号的零交叉检测获得的偏差相比，使用以上方法的标准偏差减少了三至五倍。
带通放大器有必要限制来自微控制器的发送脉冲的带宽。像来自微控制器的脉冲一样的方波具有过高的转换速率，这会将T/R开关112中的运算放大器带到转换速率限制中，并且毁坏T/R开关112的根本的互惠。
换能器放大器可以作为电压跟随器150或作为电流发生器来耦接。
与惯例的主要差别是将换能器连接到电路中的一个节点而不用开关，发送信号输入到另一节点并且所接收的信号出现在第三个节点上。在发送和接收期间都将换能器连接至电路中的同一节点，因此换能器总是被加载相同的阻抗。由此它服从“互惠法则”，使得时间延迟差(与流同行或相对的发送时间的差)不随由于温度、污染或老化的换能器变化而变化。
图5示出用于连接换能器206、208的放大器电路的可能实施例。在运算放大器214、216之一的正极输入端上的电压被负极输入端跟随，并且如果信号出现在负极端，则它在放大器214、216的输出上被放大并反相。当放大器214、216用于发射信号，则放大器214、216是大信号的“功率放大器”，而当接收时，放大器充当小信号的前置放大器。反并联二极管260、262在发射期间充当低阻抗而在接收模式期间充当高阻抗，防止放大器214、216在大信号的发送下进入饱和。在小信号的接收下，与它们并联的电阻器相比，它们实际上作为断开。
互惠法则要求要使用与用作接收器的换能器相同的阻抗来驱动发射换能器。在图5中阻抗实际上为零，但是可以使用任何阻抗。
作为功率放大器和作为前置放大器，作为电流发生器的、图6中的电路都具有实际上无限的阻抗。
原则上T/R开关可以像在图5中。但是大多数情况下它过于简单。实际上必须遵循更精细的方案来避免经由开关312的关断电容的发送信号的过耦合。
在图7中示出最小化开关中的关断电容的影响的例子。
额外的开关314、316耦接在之间，所以电容性耦合是接到318、320而不是接来自其他信道的发送信号。这在空气换能器中尤其重要，其中所接收的信号正常地是比发射的信号低60dB，并且发射换能器在激励之后继续长时间“响铃”。
图8公开了具有AGC的带通滤波器402。来自前端的信号404是用于几毫伏的范围内的空气换能器，因此太小而不能通过标准微控制器中的安装的模数转换器来模数转换。同时采样速率是使用低成本微控制器的技术，每秒一至二百万采样。为了避免混叠，在数字化之前必须移除在采样频率的一半以上的所有频率。用在气流计中的频率高达250kHz，并且如果500kHz应该被衰减比如60dB，则它需要具有非常急剧的截止的低通滤波器或高于10阶的滤波器。
可替换的并且好得多的是带通滤波器。取决于使用的换能器，需要的带宽是5至10kHz。Sallen Key或多反馈有源滤波器是适合的，但是可以使用其他滤波器，像无源LC滤波器、开关电容滤波器或者甚至是机械滤波器。
由于制造容差和温度变化，信号幅度将随着换能器的不同而变化，并且在操作期间变化。为了最小化数字化噪声，模数转换器应该利用全部动态范围，因此控制器将能调整放大。为了保持模数转换器的动态范围被利用，在AGC应该以每步给出相同百分比的增益增长的方式工作的特定限制之内，必须以转换器中优选的适合的小步来改变放大。取决于增益变化，应该选择所需数目的步和每步的大小。
8个复用器4051型号的简单的1个可以通过选择如图8所示的放大器中的反馈电阻器406来做这项工作。
如果由于相同的电子单元用于很多不同的管道直径使得更大的增益变化是必要的，或者如果存在可能使信号衰减的污染的可能性，则可以优选具有1024步的数字电阻器406。因为在大部分商业版本中步是线性的，所以可以使用像图9中所示的方案。
此电路给出分布在1024步上的接近30dB的总的增益变化，如下所示：
图10示出其中曲线指示增益和二进制数字之间的关联的坐标系。如从曲率可以看出，增加二进制数目将实现好得多的增益。
通过使用来自数模输出或来自处理器的滤波后的脉冲宽度或速率调制信号的模拟信号，可以使用模拟变量增益放大器或具有二极管或压敏电阻的电路。还可以使用热改变高信号幅度上的衰减的PTC电阻器等等。
图11公开了优选的换能器，其为具有在最低的径向共振频率处引出的压电元件604的通用压电换能器，并且作为阻抗校正的约四分之一波长的硅胶盘606粘接到压电元件604的前表面。
可替换地，可以使用用于汽车中的停车传感器的换能器。这些正常地工作在40kHz，并且具有宽角度发送码型。由于在反射信号的发送期间杂散信号的直接发送的风险，如果使用这些，则仅使用换能器之间的直接发送。
图12示出用于换能器和换能器外壳的可能实施例。在图12和下面的方案中示出优选实施例，但是可以使用适当执行或模制的其他形式。
因为声音穿过固体比穿过空气更容易，所以必须将换能器与管道4,104隔音，否则一些声音将通过管壁发射并到达接收换能器6,8,106,108，并且干扰流信号并造成非线性。可以使用图12中610、604和612部分硅胶的泡沫来执行隔离。所述阻抗校正盘的材料可以是具有低声阻抗和损耗的各种其他材料，例如用空心玻璃珠或硬泡沫填充的树脂。
图13公开了具有一个反射710的流管道704，通过该反射710两个换能器706、708变为彼此紧挨着位于同一侧。对于所有管径，换能器之间的距离相同；因此对于所有尺寸，用于同一流和温度的时间差△t变得相同。
流管道的灵敏度
令C为声速，D为管径，Lx为换能器之间的距离。
换能器交替地发射超声波脉冲，并交替地接收所述发射的脉冲。因此发送交替地与流同行和与它相对。
通过毕达哥拉斯(Pythagoras)可以将表达式写为：
(C·TUP)2＝(2·D)2+(Lx+V·TUP)2和(C·TDWN)2＝(2·D)2+(Lx-V·TDWN)2
首先求出用于C的两个等式，并且将结果设置为彼此相等并求出V：
或者
其中△t等于TUP-TDWN，并且由于相干检测原理，被认为具有高精度。
在流管道配置中的反射的益处：
将把流量计插入到具有根据标准的标定管径的管道中。因此，根据Tup和Tdwn，可以确定将流量计插入到了哪种标准直径中，并且可以从存储在存储器中的表中选择合适的校准常数。
因为声音在相反的方向上横穿直径两次，所以与管轴垂直的次级(secondary)流被部分取消，因此一些普通的流扰动具有有限的影响。由于薄片状和湍急的流导致的流剖面确实具有影响，但是因为流体总是在空气中，所以通过基于Tup和Tdwn的计算可以补偿雷诺数(Reynold number)的影响。
从薄片状到湍急的流的转移导致了已知的流剖面的转移，转移出现于雷诺数如下的地方：
●当Re<2300时，薄片状的
●当2300<Re<4000时，短暂的
●当Re>4000时，湍急的
雷诺数Re是：
ρ是空气的密度：
其中p是以帕为单位的压强，R＝287.05J/(kg·K)是特定的气体常数并且Tk是以开尔文为单位的温度。(为此目的的密度可以假设为1.2kg/m3)
dh是管子的水压直径并且
v是空气的动粘滞率。
其中TK是以开尔文为单位的温度。
将通过流测试为每个尺寸确定所需的纠正，存在用于纠正的理论的/经验的公式。
通过这些测量，即使在近达从入口几径长的流扰动的情况下，也可能将偏差最小到百分之几。
对于两个反射，应该使用两个抛物面镜，并且对于三个反射，应该优选地使用两个抛物面镜和一个平面镜。
沿一个或多个路径的正常的直接发送是可能的，并且将被交替使用。这个的校准常数是通过标准证明的原理找出的。
Claims (16)
1.一种用于测量液体或气体流的系统(2)，该系统(2)包括流管道(4)，该流管道(4)包括至少两个换能器(6、8)，该换能器(6、8)生成流管道(4)中的至少一束超声波(10)，将换能器(6、8)连接至发射器电路(14)并连接至接收器电路(16)，该接收器电路(16)至少包括带通滤波器(18)，将带通滤波器(18)进一步连接至微控制器(20)，该微控制器(20)内部地或外部地包括模数转换器(22)，该模数转换器(22)将模拟信号转换为至少表示穿过时间(26)和时间差(28)的数字数据样本(24)，该微控制器(20)在存储器中存储数据样本(24)，其特征在于，发射器电路(14)和接收器电路(16)由开关(12)控制，该开关执行发射器电路(14)到接收器电路(16)和接收器电路(16)到发射器电路(14)的连续切换，该微控制器(20)存储用于每个方向的发送的数据样本(24)的矢量(30)，该矢量(30)包括形成帧(32)的合适数目的N个样本，该微控制器(20)将帧(32)的每个值与具有固定的幅度和表示与发射的信号对应的发射的频率的相位的复数相乘：
其中Xn是在第n位置的存储值，j是虚数单位，ω是所发射的信号的角频率，ts是采样时间间隔并且n是样本数目0≤n＜N，
其中微控制器(20)生成虚值(34)和实值(36)，该虚值和实值在数字滤波器(38)中低通滤波，滤波的值(40)被发送到幅度函数(42)和相位检测函数(44)，该微控制器(20)基于幅度函数(42)的结果和相位检测函数(44)的结果来计算管道(4)中的流。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，幅度函数(42)的结果被微控制器(20)在数字恒定比例鉴别器(CFD)(46)中进一步处理。
3.根据权利要求1的系统，其特征在于，相位检测函数(44)的结果被微控制器(20)在表示相对于帧(32)的时移的数字信号中进一步处理。
4.根据权利要求1-3之一的系统，其特征在于，系统(2)包括发射器电路(14)，该发射器电路(14)包括限制来自微控制器(20)的发送脉冲的带宽的带通放大器(48)，该带通放大器发射信号通过开关(12)，并且进一步到换能器(6、8)之一。
5.根据权利要求1-3之一的系统，其特征在于，系统(2)包括换能器放大器，该换能器放大器在发射和接收期间都将换能器连接至电路(14、16)中的同一节点。
6.根据权利要求4的系统，其特征在于，系统(2)包括换能器放大器，该换能器放大器在发射和接收期间都将换能器连接至电路(14、16)中的同一节点。
7.根据权利要求5的系统，其特征在于，换能器放大器包括电压跟随器(50)。
8.根据权利要求6的系统，其特征在于，换能器放大器包括电压跟随器(50)。
9.根据权利要求1-3之一的系统，其特征在于，系统(2)包括至少一个发射器接收器开关(12)，该发射器接收器开关(12)包括至少三个触点，通过该触点将不使用的端子接地用于减少噪声。
10.根据权利要求4的系统，其特征在于，系统(2)包括至少一个发射器接收器开关(12)，该发射器接收器开关(12)包括至少三个触点，通过该触点将不使用的端子接地用于减少噪声。
11.根据权利要求5的系统，其特征在于，系统(2)包括至少一个发射器接收器开关(12)，该发射器接收器开关(12)包括至少三个触点，通过该触点将不使用的端子接地用于减少噪声。
12.根据权利要求6的系统，其特征在于，系统(2)包括至少一个发射器接收器开关(12)，该发射器接收器开关(12)包括至少三个触点，通过该触点将不使用的端子接地用于减少噪声。
13.根据权利要求7的系统，其特征在于，系统(2)包括至少一个发射器接收器开关(12)，该发射器接收器开关(12)包括至少三个触点，通过该触点将不使用的端子接地用于减少噪声。
14.根据权利要求8的系统，其特征在于，系统(2)包括至少一个发射器接收器开关(12)，该发射器接收器开关(12)包括至少三个触点，通过该触点将不使用的端子接地用于减少噪声。
15.根据权利要求4的系统，其特征在于，带通放大器(48)包括自动增益控制，该自动增益控制包括与可变反馈电阻器连接的运算放大器，该反馈电阻器由微控制器控制。
16.一种用于根据权利要求1-14中任一项所述的测量液体或气体流的系统(2)的操作方法，该方法涉及下面的操作步骤：
a：通过连接至第一发射换能器(6、8)的发射器电路(14)生成流管道(4)中的至少一束超声波(10)，
b：通过第二换能器(6、8)和接收器电路(16)接收流管道(4)中的该束超声波(10)，
c：在接收器电路(16)中执行所接收的模拟信号的带通滤波，
d：在微控制器(20)中将数字信号中的模拟信号转换为至少表示穿过时间(26)和时间差(28)的数字数据样本(24)，
e：在存储器中存储数据样本(24)，
f：存储用于每个方向的发送的数据样本(24)的矢量(30)，
g：基于包括合适数目的N个样本的矢量(30)来形成帧(32)，
h：将帧(32)的每个值与具有幅度1和表示与所发射的信号对应的发射的频率的相位的复数相乘：
其中Xn是在第n位置的存储值，j是虚数单位，ω是所发射的信号的角频率，ts是采样时间间隔并且n是样本数目0≤n＜N，
i：生成虚值(34)和实值(36)，该虚值和实值在数字滤波器(38)中低通滤波，
j：向幅度函数(42)和相位检测函数(44)发送滤波的数字信号，
k：基于幅度函数(42)的结果和相位检测函数(44)的结果，计算管道中的流。
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