CN106996811A - 一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，包括流量计算方法和信号采集和处理方法，信号的采集是通过德国ACAM公司生产的TDC‑GP30芯片进行采集的，根据芯片采集的数据，通过通讯的方式给单片机进行数据进一步的处理。具有以下优点：采用本发明的方法，可以实现对液体超声波流量计的信号采集、信号处理和计量运算进行处理来达到高准确度的计量。
Description
技术领域
本发明涉及一种管段式液体超声波流量计的计量方法，具体地说，涉及一种能够使得液体超声波流量计的高精度实时计量的一种方法，属于电子技术领域。
背景技术
超声波流量计是一种非接触式仪表，根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
超声波流量计的计量的信号测量原理多用于传播时间差法。对应于时间差法的运算，各个厂家的运算方法也不相同。目前的计量方法在运算过程中大多不能保证得出的准确度为±1%以内。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对液体超声波流量计的计量准确度不稳定和准确度等级低的不足，提供一种提高准确度的计量方法，采用本发明的方法，可以实现对液体超声波流量计的信号采集、信号处理和计量运算进行处理来达到高准确度的计量。
为解决以上问题，本发明采用以下技术方案：一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，包括流量计算方法和信号采集和处理方法，信号的采集是通过芯片进行采集的，根据芯片采集的数据，通过通讯的方式给单片机进行数据进一步的处理。
进一步的，所述流量计算方法包括以下步骤：
步骤S101，超声波流量计的流速S1=K1*S，K1为修正系数，K1为修正系数是用来根据各个超声波管道的不一致性带来的误差，而进行的修正，S为超声波流量计的原流速。
进一步的，所述流量计算方法还包括以下步骤：
步骤S102，根据上下游的飞行时间差分出20个阶段的K1系数，即F1-F20，飞行时间是超声波仪表管段的上游换能器和下游换能器在介质中的传播时间；
步骤S103，判断飞行时间处于哪个阶段，并得到该阶段值的系数K1；
步骤S104，根据飞行时间处于阶段的位置，得K1=K2* K1，K2根据探头的距离和飞行时间算出。
进一步的，所述流量计算方法还包括以下步骤：
步骤S105，把S1存入L0缓存区， L0缓存区为单片机程序中开辟的暂时的存储空间；
步骤S106，从单片机的FLASH中取出B0-B910个存储区的数值；
步骤S107，把B8存入B9，B7存入B8，……，以此类推，B0存入B1。
进一步的，所述流量计算方法还包括以下步骤：
步骤S108，把缓存区 L0存入B0，并把B0-B9中的数值从小到大进行排序；
步骤S109，除去B0、B9存储区的数值，得到B1-B8存储区的数值的加权平均值为S3，赋给变量Ｂ；
步骤S110，判断S2处于流速区间的哪个阶段，根据流速区间平均分为20个区间阶段；
步骤S111，根据实验水温为5℃-95℃区间统计的飞行时间系数Q1-Q20，根据当前流速所在区间进行系数修正S3=S2*Qx；
步骤S112，把S3作为标准的流速值，进入下步运算。
进一步的，所述信号采集和处理方法包括以下步骤：
步骤S201，从TDC-GP30芯片中读取管段上游到下游的飞行时间tof1；
步骤S202，从TDC-GP30芯片中读取管段下游到上游的飞行时间tof2；
步骤S203，根据读取的两个飞行时间tof1和tof2，计算飞行时间差为tof=tof2-tof1。
进一步的，所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S204，从单片机的FLASH存储区取出80个存储区A0-A79中的数值；
步骤S205，将得到的飞行时间差tof暂存到另一单片机的FLASH存储区B0。
进一步的，所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S206，将存储区A78的数据存入存储区A79，存储区A77的数据存入存储区A78，……，以此类推，A0存储区的数据存入存储区A1；
步骤S207，将存储区B0的数据存入存储区A0。
进一步的，所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S208，将存储区A0-A79的数据按从小到大的顺序进行排序；
步骤S209，去掉存储区A0-A5的数据和存储区A75-A79中的数据；
步骤2010，根据存储区A6-A74的数据，根据加权平均值法得出平均值ton存储到单片机FLASH存储区A中，完成后进入步骤S211。
进一步的，所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S211，根据上述中得出的数据进行流速S的计算，流速的计算根据公式S= K1*L/2*(ton/tof1/tof2)，进行计算。
本发明采用以上技术方案，与现有技术性比，具有以下优点：。
1.采用本方法能够对数据进行有效的帅选，抛弃不准确的数据。
2.采用本方法能够处理采集的信号不受其他因素影响，已达到高精度的目的。
3.采用本方法能够使得流量计的准确度在±0.5%以内。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图说明
附图1为本发明实施例中计量方法中流量计算流程图；
附图2为本发明实施例中计量方法中信号采集和处理流程图。
具体实施方式
实施例，如图1、图2所示，一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，包括流量计算方法和信号采集和处理方法。
所述信号采集和处理方法包括以下步骤：
步骤S201，从TDC-GP30芯片中读取管段上游到下游的飞行时间tof1，完成后进入步骤S202；
步骤S202，从TDC-GP30芯片中读取管段下游到上游的飞行时间tof2，完成后进入步骤S203；
步骤S203，根据读取的两个飞行时间tof1和tof2，计算飞行时间差为tof=tof2-tof1，完成后进入步骤S204；
步骤S204，从单片机的FLASH存储区取出80个存储区A0-A79中的数值，完成后进入步骤S205；
步骤S205，将得到的飞行时间差tof暂存到另一单片机的FLASH存储区B0，完成后进入步骤S206；
步骤S206，将存储区A78的数据存入存储区A79，存储区A77的数据存入存储区A78，……，以此类推，A0存储区的数据存入存储区A1，完成后进入步骤S207；
步骤S207，将存储区B0的数据存入存储区A0，完成后进入步骤S208；
步骤S208，将存储区A0-A79的数据按从小到大的顺序进行排序，完成后进入步骤S209；
步骤S209，去掉存储区A0-A5的数据和存储区A75-A79中的数据，完成后进入步骤S210；
步骤2010，根据存储区A6-A74的数据，根据加权平均值法得出平均值ton存储到单片机FLASH存储区A中，完成后进入步骤S211；
步骤S211，根据上述中得出的数据进行流速S的计算，流速的计算根据公式S= K1*L/2*(ton/tof1/tof2)，进行计算，完成后返回执行步骤S201。
信号的采集是通过德国ACAM公司生产的TDC-GP30芯片进行采集的。根据芯片采集的数据，通过通讯的方式给单片机进行数据进一步的处理,其中超声波管段两个探头之间的距离为L。
所述流量计算方法包括以下步骤：
步骤S101，超声波流量计的流速S1=K1*S，K1为修正系数，K1为修正系数是用来根据各个超声波管道的不一致性带来的误差，而进行的修正，S为超声波流量计的原流速，完成后进入步骤S102；
步骤S102，根据上下游的飞行时间差分出20个阶段的K1系数，即F1-F20，飞行时间是超声波仪表管段的上游换能器和下游换能器在介质中的传播时间，完成后进入步骤S103；
步骤S103，判断飞行时间处于哪个阶段，并得到该阶段值的系数K1，完成后进入步骤S104；
步骤S104，根据飞行时间处于阶段的位置，得K1=K2* K1，K2根据探头距离和飞行时间算出，在实验的基础上得出的公式，完成后进入步骤S105；
步骤S105，把S1存入L0缓存区， L0缓存区为单片机程序中开辟的暂时的存储空间，完成后进入步骤S106；
步骤S106，从单片机的FLASH中取出B0-B910个存储区的数值，完成后进入步骤S107；
步骤S107，把B8存入B9，B7存入B8，……，以此类推，B0存入B1，完成后进入步骤S108；
步骤S108，把缓存区 L0存入B0，并把B0-B9中的数值从小到大进行排序，完成后进入步骤S109；
步骤S109，除去B0、B9存储区的数值，得到B1-B8存储区的数值的加权平均值为S3，赋给变量Ｂ，完成后进入步骤S110；
步骤S110，判断S2处于流速区间的哪个阶段，根据流速区间平均分为20个区间阶段，完成后进入步骤S111；
步骤S111，根据实验水温为5℃-95℃区间统计的飞行时间系数Q1-Q20，根据当前流速所在区间进行系数修正S3=S2*Qx，完成后进入步骤S112；
步骤S112，把S3作为标准的流速值，进入下步运算，完成后进入步骤S113，并返回执行步骤S101；
步骤S113，流量计算方法一次运行结束。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：包括流量计算方法和信号采集和处理方法，信号的采集是通过芯片进行采集的，根据芯片采集的数据，通过通讯的方式给单片机进行数据进一步的处理。
2.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述流量计算方法包括以下步骤：
步骤S101，超声波流量计的流速S1=K1*S，K1为修正系数，K1为修正系数是用来根据各个超声波管道的不一致性带来的误差，而进行的修正，S为超声波流量计的原流速。
3.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述流量计算方法还包括以下步骤：
步骤S102，根据上下游的飞行时间差分出20个阶段的K1系数，即F1-F20，飞行时间是超声波仪表管段的上游换能器和下游换能器在介质中的传播时间；
步骤S103，判断飞行时间处于哪个阶段，并得到该阶段值的系数K1；
步骤S104，根据飞行时间处于阶段的位置，得K1=K2* K1，K2根据探头的距离和飞行时间算出。
4.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述流量计算方法还包括以下步骤：
步骤S105，把S1存入L0缓存区， L0缓存区为单片机程序中开辟的暂时的存储空间；
步骤S106，从单片机的FLASH中取出B0-B910个存储区的数值；
步骤S107，把B8存入B9，B7存入B8，……，以此类推，B0存入B1。
5.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述流量计算方法还包括以下步骤：
步骤S108，把缓存区 L0存入B0，并把B0-B9中的数值从小到大进行排序；
步骤S109，除去B0、B9存储区的数值，得到B1-B8存储区的数值的加权平均值为S3，赋给变量Ｂ；
步骤S110，判断S2处于流速区间的哪个阶段，根据流速区间平均分为20个区间阶段；
步骤S111，根据实验水温为5℃-95℃区间统计的飞行时间系数Q1-Q20，根据当前流速所在区间进行系数修正S3=S2*Qx；
步骤S112，把S3作为标准的流速值，进入下步运算。
6.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述信号采集和处理方法包括以下步骤：
步骤S201，从TDC-GP30芯片中读取管段上游到下游的飞行时间tof1；
步骤S202，从TDC-GP30芯片中读取管段下游到上游的飞行时间tof2；
步骤S203，根据读取的两个飞行时间tof1和tof2，计算飞行时间差为tof=tof2-tof1。
7.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S204，从单片机的FLASH存储区取出80个存储区A0-A79中的数值；
步骤S205，将得到的飞行时间差tof暂存到另一单片机的FLASH存储区B0。
8.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S206，将存储区A78的数据存入存储区A79，存储区A77的数据存入存储区A78，……，以此类推，A0存储区的数据存入存储区A1；
步骤S207，将存储区B0的数据存入存储区A0。
9.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S208，将存储区A0-A79的数据按从小到大的顺序进行排序；
步骤S209，去掉存储区A0-A5的数据和存储区A75-A79中的数据；
步骤2010，根据存储区A6-A74的数据，根据加权平均值法得出平均值ton存储到单片机FLASH存储区A中，完成后进入步骤S211。
10.如权利要求1所述的一种高准确度的智能液体超声波流量计的计量方法，其特征在于：所述信号采集和处理方法还包括以下步骤：
步骤S211，根据上述中得出的数据进行流速S的计算，流速的计算根据公式S= K1*L/2*(ton/tof1/tof2)，进行计算。
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