CN112415223B - 一种液态金属内部的速度测量方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种液态金属内部的速度测量方法、装置及存储介质，所述速度测量方法包括：获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率，基于超声波信号和与每个超声波信号相对应的回声信号，确定待测区域内的每个超声波信号的多普勒频移信息，基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定待测区域的速度信息。本申请通过采用将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法来解决探头之间的超声波信号相互干扰这一问题，不仅提高了速度测量的准确度，还提高了速度测量的空间分辨率。
Description
技术领域
本申请涉及液态金属流动测量技术领域，具体而言，涉及一种液态金属内部的速度测量方法、装置及存储介质。
背景技术
液态金属内部流速的精确测量一直以来都是学术界的研究热点。液态金属的不透明、高温等特性直接限制了常规的流动测量方法，如粒子图像测速仪、激光多普勒测速仪等光学方法都无法应用于此。
目前主要采用超声波多普勒测速法对液态金属内部的流动速度进行测量，通过采用多个探头紧密布置测量的方法来获得沿探头发射的超声波传播沿线的速度分布。
但是，由于相邻探头间距较小，使得探头之间的信号产生相互干扰，进而直接影响回声信号的采集，容易导致无法获得正确的速度。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种液态金属内部的速度测量方法、装置及存储介质，通过采用将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法来解决探头之间的超声波信号相互干扰这一问题，不仅提高了速度测量的准确度，还提高了速度测量的空间分辨率。
第一方面，本申请实施例提供了一种液态金属内部的速度测量方法，所述速度测量方法包括：
获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个所述超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率；
基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息；
基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定所述待测区域的速度信息。
优选地，所述超声波探头组包括第一方向探头组和第二方向探头组，所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向和所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向相互垂直。
优选地，所述第一方向探头组和所述第二方向探头组分别包括的多个超声波探头均为晶振单元，其中，相邻设置的晶振单元的晶振频率不同。
优选地，通过以下步骤确定待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号：
获取所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第一时刻，以及所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第二时刻，其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间相差预设时间间隔；
确定在所述第一时刻下，待测区域内的第一方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号；
确定在所述第二时刻下，待测区域内的第二方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号。
优选地，所述基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息，包括：
获取所述第一方向探头组中的第一探头数量和所述第二方向探头组中的第二探头数量；
基于所述第一探头数量和所述第二探头数量，分别确定待测区域在第一方向上划分出的第一待测子区域和在第二方向上划分出的第二待测子区域；
基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，分别确定所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息。
优选地，所述基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定所述待测区域的速度信息，包括：
获取所述第一方向探头组和所述第二方向探头组中的每个超声波探头的发射频率；
基于所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息，以及每个超声波探头的发射频率，分别确定所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息；
基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息。
优选地，所述基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息，包括：
确定所述第一待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第一子待测点，以及所述第二待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第二子待测点；
基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述第一子待测点上的第一子速度信息和所述第二子待测点上的第二子速度信息；
对所述第一子待测点上的第一子速度信息和与所述第一子待测点重合的第二子待测点上的第二子速度信息求矢量和，确定所述待测区域内的待测点的速度信息，其中，每个所述待测点包括第一待测子区域内的第一子待测点和第二待测子区域内的第二子待测点。
第二方面，本申请实施例还提供了一种液态金属内部的速度测量装置，所述速度测量装置包括：
信号获取模块，用于获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个所述超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率；
信息确定模块，用于基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息；
速度确定模块，用于基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定所述待测区域的速度信息。
第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上所述的液态金属内部的速度测量方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上所述的液态金属内部的速度测量方法的步骤。
本申请实施例提供的一种液态金属内部的速度测量方法、装置及存储介质，其中，所述速度测量方法包括：获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率，基于超声波信号和与每个超声波信号相对应的回声信号，确定待测区域内的每个超声波信号的多普勒频移信息，基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定待测区域的速度信息。本申请通过采用将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法来解决探头之间的超声波信号相互干扰这一问题，不仅提高了速度测量的准确度，还提高了速度测量的空间分辨率。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种液态金属内部的速度测量方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种超声波探头的布置示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种热对流内部截面的速度测量实例；
图4为本申请实施例所提供的一种自然对流内部截面的速度测量实例；
图5为本申请实施例所提供的一种液态金属内部的速度测量装置的结构示意图；
图6为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。
首先，液态金属内部流速的精确测量一直以来都是学术界的研究热点。液态金属的不透明、高温等特性直接限制了常规的流动测量方法，如粒子图像测速法、激光多普勒测速法等光学方法都无法应用于此。目前对于液态金属流动的测量方法主要有电势探针测量法、超声波多普勒测速法等。
在超声波多普勒测速法中，目前已有的商用仪器还只能实现单探头工作，获得沿探头发射的超声波传播沿线的速度分布，这一速度分布的精度直接由探头频率决定。如果要提高探头发射的超声波沿线垂直方向的精度，则需要采取多个探头紧密布置测量的方法。然而，由于相邻探头间距较小，使得探头之间的信号产生相互干扰，进而直接影响回声信号的采集，最终导致无法获得正确的速度。
基于此，本申请实施例提供了一种液态金属内部的速度测量方法，通过采用将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法来解决探头之间的超声波信号相互干扰这一问题，不仅提高了速度测量的准确度，还提高了速度测量的空间分辨率。
请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种液态金属内部的速度测量方法的流程图。如图1中所示，本申请实施例提供的速度测量方法，以多普勒测速仪中的速度测量装置为执行主体，包括：
S101、获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个所述超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率。
步骤S101中，超声波探头组包括多个超声波探头，每个超声波探头能够发射超声波信号，同时接收与自身发射的超声波频率相一致的回声信号，为了避免相邻的超声波探头之间的超声波信号产生相互干扰，将任意两个相邻的超声波探头设置成不同的工作频率，这样任意两个相邻的超声波探头发射的超声波信号的频率不同。
具体地，超声波探头组采用多个晶振单元组成，超声波探头组中序号为奇数的晶振单元的频率与序号为偶数的晶振单元的频率不同，晶振单元的频率一般是具有一定变化范围的，选择不同频率的超声波发射信号通过更换不同频率的晶振单元即可实现。
本申请实施例通过多个超声波探头工作来实现不透明液态金属内部更多速度信息的获取，将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法。不仅可以实现较高空间分辨率的速度测量，还可以解决探头之间的超声波信号干扰问题，同时不影响速度测量的时空分辨率。具体实施时，只需要在阵列探头制作方面按照设计的要求布置成所需频率的探头，然后在处理程序中按照探头的特性对回声信号进行滤波，即可以非常容易消除相邻探头之间的干扰问题。
S102、基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息。
步骤S102中，将超声波探头发射的超声波信号与各自接收的回声信号进行比较后得到脉冲超声波信号的多普勒频移信息，其中，多普勒频移信息包括超声波信号的相位和频率。
具体地，线性阵列排布的超声波探头通过超声波脉冲发生系统交替发射脉冲超声波信号后，每组线性阵列均通过数据采集系统得到脉冲超声回声信号，将发射的脉冲超声波信号与接收的脉冲回声信号在数据处理软件中进行信号比较后，得到脉冲超声波信号的多普勒频移信息。
S103、基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定所述待测区域的速度信息。
步骤S103中，基于得到的超声波信号的多普勒频移信息以及液态金属中的声速，超声波信号的发射频率，超声波探头与测量速度的夹角，其中，本申请实施例中的超声波探头与测量速度的夹角为0，进而，利用多普勒频移计算速度的公式计算待测区域的速度信息。
具体地，在超声波探头发射超声波的方向上，可以获得多个待测点的速度值，速度的方向仅仅沿着超声波的传播方向。
综上可知，本申请实施例通过设置相邻的超声波探头工作在不同的频率下，以产生完全不同特征的超声波信息，这样就能保证在超声波探头在接收回声信号时根据探头本身特征接收与自己发射的超声波频率相一致的回声信号，完全排除了相邻且同时工作的超声波探头产生的超声波信号的干扰。采用该方法让相邻的探头同时工作，在保证较高空间分辨率的同时也实现了较高的时间分辨率。
进而，本申请实施例提供的液态金属内部的速度测量方法，包括：获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率，基于超声波信号和与每个超声波信号相对应的回声信号，确定待测区域内的每个超声波信号的多普勒频移信息，基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定待测区域的速度信息。本申请通过采用将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法来解决探头之间的超声波信号相互干扰这一问题，不仅提高了速度测量的准确度，还提高了速度测量的空间分辨率。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，所述超声波探头组包括第一方向探头组和第二方向探头组，所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向和所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向相互垂直。
这里，超声波探头组包括垂直布置的第一方向探头组和第二方向探头组，其中，第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向和第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向相互垂直。
具体地，所述第一方向探头组和所述第二方向探头组分别包括的多个超声波探头均为晶振单元，其中，相邻设置的晶振单元的晶振频率不同。
这里，为了保证探头组中相邻的两个超声波探头处于不同的工作频率，将相邻的两个超声波探头设置成不同频率的晶振单元。这样，在改变超声波发射的频率时，直接更换晶振单元即可实现。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，步骤S101通过以下步骤确定待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号：
获取所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第一时刻，以及所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第二时刻，其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间相差预设时间间隔；确定在所述第一时刻下，待测区域内的第一方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号；确定在所述第二时刻下，待测区域内的第二方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号。
这里，两组垂直布置的线性阵列的探头组交替发射脉冲超声波信号，第一方向发射的超声波信号被接收后，第二方向再开始发射，彼此交替进行，使得第一方向和第二方向发射的超声波信号互不干扰。
需要说明的是，预设时间间隔为第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号与第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号之间的时间差。
举例说明：第一方向探头组和第二方向探头组均采用16个晶振单元组成；第一方向探头组和第二方向探头组中的序号为奇数的晶振单元的频率为8MHz，序号为偶数的晶振单元的频率为6MHz；线性阵列排布的第一方向探头组的16个晶振单元先工作，间隔0.1ms后线性阵列排布的第二方向探头组再开始工作，由于两个探头组的工作间隔时间较短，基本保证被测量的流场不发生变化，可以认为是同时获得了固定点的第一方向和第二方向的速度分布。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，步骤S102包括：
获取所述第一方向探头组中的第一探头数量和所述第二方向探头组中的第二探头数量；基于所述第一探头数量和所述第二探头数量，分别确定待测区域在第一方向上划分出的第一待测子区域和在第二方向上划分出的第二待测子区域；基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，分别确定所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息。
这里，超声波探头组的探头数量即为晶振单元数量，晶振单元数量决定了将待测区域划分成待测子区域的数量，具体地，在晶振单元为16个时，待测区域划分的待测子区域个数也为16个。
在本申请实施例中，对于液体金属的速度测量，考虑液体内部存在大量的颗粒作为障碍物，且假定颗粒跟随流场运动，则可以将超声波探头发射超声波的沿线方向分割成一个个的小区域，即待测子区域，在单个方向测量时，区域的划分是可以人为设置的，划分的最小尺寸受限于接收单元的带宽。但测量二维场时，为了保证第一方向和第二方向划分的子区域的中心点重合，则需要根据线性阵列的晶振单元的尺寸划分区域，划分区域需要与布置的晶振单元的尺寸一致。
举例说明，本申请实施例中的晶振单元尺寸为3mm，则确定最终的空间分辨率便为3mm×3mm；其中，3mm的尺寸大小可以更改，但是晶振尺寸的选择与空间分辨率紧密相关，过大会导致空间分辨率不够，3mm是针对16×16阵列布置的一种较优选择，同时晶振尺寸的选择还需要与发射的脉冲超声波频率相匹配。
进而，超声波探头的布置方式：采用6MHz和8MHz探头间隔布置的方法消除超声波回声的相互影响，可以实现空间分辨率为3mm×3mm的二维速度场测量。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，步骤S103包括：
获取所述第一方向探头组和所述第二方向探头组中的每个超声波探头的发射频率；基于所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息，以及每个超声波探头的发射频率，分别确定所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息；基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息。
其中，将第一待测子区域或第二待测子区域中的粒子得到的多普勒频移信息进行平均，作为第一待测子区域或第二待测子区域中心点的多普勒平移值，基于该多普勒平移值计算出相应的速度值。
这里，在获取到第一待测子区域内的第一子速度信息和第二待测子区域内的第二子速度信息后，将第一子速度信息和第二子速度信息在各个待测点求矢量和，从而得到待测区域中的整个二维截面的速度信息。
具体地，所述基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息，包括：
确定所述第一待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第一子待测点，以及所述第二待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第二子待测点；基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述第一子待测点上的第一子速度信息和所述第二子待测点上的第二子速度信息；对所述第一子待测点上的第一子速度信息和与所述第一子待测点重合的第二子待测点上的第二子速度信息求矢量和，确定所述待测区域内的待测点的速度信息，其中，每个所述待测点包括第一待测子区域内的第一子待测点和第二待测子区域内的第二子待测点。
这里，在叠加的第一待测子区域与第二待测子区域中，第一待测子区域中的第一子待测点和第二待测子区域中的第二子待测点是近似重合的，进而，可以将第一子待测点上的第一子速度信息和与第一子待测点重合的第二子待测点上的第二子速度信息求矢量和。
进而，通过以下公式计算待测区域内的待测点的速度值：
其中，V表示待测点的速度值，C表示液态金属中的声速，fd表示多普勒平移值，f0表示超声波发射频率，θ表示超声波探头与测量速度的夹角，此处为0值。
具体地，本申请实施例的测量对象为不透明液态金属，拟获得指定平面区域内的二维速度分布，这里，指定平面区域为待测区域。本申请实施例拟采用两组线性阵列的超声波探头相互垂直布置，通过连接超声波脉冲发生装置，结合相应的数据处理方法以分别获得第一方向和第二方向的速度。首先，采用超声波多普勒测速原理：利用超声波遇到运动的障碍物后产生的多普勒频移效应(由多普勒效应形成的频率变化叫做多普勒频移)，且这一频移与障碍物运动速度直接相关；然后分别通过采用探头发射超声波和接收回声信号(发射和接收在同一个探头上)，获得频移信息，最后通过软件就能计算相应的障碍物运动速度(远离探头的运动和靠近探头的运动速度)。将指定平面区域中的粒子得到的多普勒频移结果进行平均，作为该指定平面区域中心点的多普勒平移值，并计算出相应的速度。依此规律，我们则能获得延探头方向上多个待测点的速度值(点的数量与划定区域个数有关，速度的方向仅仅沿着超声波的传播方向)。
举例说明，如图2所示，图2为本申请实施例所提供的一种超声波探头的布置示意图；通过图2中的探头布置，可以看出，第一方向探头组200和第二方向探头组210垂直布置，第一方向探头组200和第二方向探头组210分别发射的超声波信号相互交叉垂直，本申请实施例可以在两条线的交点处获得对应点的二维速度测量结果。
将本申请实施例中的线性阵列排布的第一方向探头组和第二方向探头组分别连接至超声波脉冲发生系统和数据采集系统并结合数据处理软件，最终可以获得具有3mm×3mm空间分辨率的二维速度场信息。(第一方向和第二方向的线性阵列通过超声波脉冲发生系统交替发射脉冲超声波信号后，每组线性阵列均通过数据采集系统得到脉冲超声回波信号，将发射的脉冲超声信号与接收的脉冲回波信号在数据处理软件中进行信号比较后，得到脉冲超声波信号的多普勒频移信息，然后利用多普勒频移信息和流场中的声速分别计算出第一方向和第二方向的速度。由于第一方向和第二方向线性阵列交替间隔只有0.1ms，可以认为是获得了固定点的二维速度场信息。
举例说明，如图3所示，图3为本申请实施例所提供的一种热对流内部截面的速度测量实例，如图3所示，该装置为Rayleigh-Bernard热对流实验台，实验台为一个装满镓铟锡合金的方腔，方腔的左侧为第一方向探头组200，方腔的右侧为第二方向探头组210，方腔底部加热，顶部冷却，以实现一个恒定的温差，在温差的作用下热羽流向上迸发，而冷羽流向下迸发，进而形成一个较强的二次流动。具体测量方案为：将第一方向和第二方向的线性阵列探头布置在方腔侧壁的同一水平高度后，第一方向和第二方向分别通过比较发射信号和回声信号得到多普勒频移信息，计算出两个方向的速度，在0.1ms的交替间隔下，获得固定点的二维速度场，通过改变第一方向和第二方向线性阵列探头的水平高度，可以获得任意截面的速度场分布。由于液态金属为不透明流体，本申请实施例可以获得方腔内部任意截面的速度场分布，且测量的结果具有较高的时空分辨率。
同理，如图4所示，图4为本申请实施例所提供的一种自然对流内部截面的速度测量实例，如图4所示，该装置为自然对流实验台，实验台为一个装满镓铟锡合金的方腔，方腔的右侧为第一方向探头组200，方腔的顶部为第二方向探头组210，方腔两侧分别加热和冷却以实现一个恒定的温差，在温差的作用下形成一个较强的二次流动。具体测量方案与图3中的测量方案相似，只需改变第一方向和第二方向的线性阵列探头的布置位置即可，且仍需保证两个方向的探头在同一平面上。由于液态金属为不透明流体，通过应用本申请实施例的方法可以获得方腔内部任意截面的速度场分布，且测量的结果具有较高的时空分辨率。
与现有技术中如德累斯顿工业大学、HZDR等正在研发多探头阵列的超声波多普勒测速技术(通过控制两个同时产生超声波的探头间距以及相邻探头工作的时间差来实现较高空间分辨率，但是由于探头的轮换工作而极大地降低了时间分辨率，使得该测量方法只能适用于拟二维的稳态流动的方法)相比，本申请通过获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率，基于超声波信号和与每个超声波信号相对应的回声信号，确定待测区域内的每个超声波信号的多普勒平移信息，基于确定出的超声波信号的多普勒平移信息，确定待测区域的速度信息。进而，采用将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法来解决探头之间的超声波信号相互干扰这一问题，不仅提高了速度测量的准确度，还提高了速度测量的空间分辨率。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了与液态金属内部的速度测量方法对应的液态金属内部的速度测量装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例中的上述方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
请参阅图5，图5为本申请实施例所提供的一种液态金属内部的速度测量装置的结构示意图。如图5中所示，所述速度测量装置500包括：
信号获取模块510，用于获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个所述超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率；
信息确定模块520，用于基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒平移信息；
速度确定模块530，用于基于确定出的超声波信号的多普勒平移信息，确定所述待测区域的速度信息。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，所述超声波探头组包括第一方向探头组和第二方向探头组，所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向和所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向相互垂直。
优选地，所述第一方向探头组和所述第二方向探头组分别包括的多个超声波探头均为晶振单元，其中，相邻设置的晶振单元的晶振频率不同。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，信号获取模块510用于通过以下步骤确定待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号：
获取所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第一时刻，以及所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第二时刻，其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间相差预设时间间隔；
确定在所述第一时刻下，待测区域内的第一方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号；
确定在所述第二时刻下，待测区域内的第二方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，信息确定模块520在用于基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒平移信息时，信息确定模块520用于：
获取所述第一方向探头组中的第一探头数量和所述第二方向探头组中的第二探头数量；
基于所述第一探头数量和所述第二探头数量，分别确定待测区域在第一方向上划分出的第一待测子区域和在第二方向上划分出的第二待测子区域；
基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，分别确定所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒平移信息。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，速度确定模块530在用于基于确定出的超声波信号的多普勒平移信息，确定所述待测区域的速度信息时，速度确定模块530用于：
获取所述第一方向探头组和所述第二方向探头组中的每个超声波探头的发射频率；
基于所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒平移信息，以及每个超声波探头的发射频率，分别确定所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息；
基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息。
在本申请实施例中，作为一种优选的实施例，速度确定模块530在用于基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息时，速度确定模块530用于：
确定所述第一待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第一子待测点，以及所述第二待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第二子待测点；
基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述第一子待测点上的第一子速度信息和所述第二子待测点上的第二子速度信息；
对所述第一子待测点上的第一子速度信息和与所述第一子待测点重合的第二子待测点上的第二子速度信息求矢量和，确定所述待测区域内的待测点的速度信息，其中，每个所述待测点包括第一待测子区域内的第一子待测点和第二待测子区域内的第二子待测点。
本申请实施例提供的液态金属内部的速度测量装置，包括信号获取模块、信息确定模块和速度确定模块，其中，信号获取模块用于获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率，信息确定模块用于基于超声波信号和与每个超声波信号相对应的回声信号，确定待测区域内的每个超声波信号的多普勒平移信息，速度确定模块用于基于确定出的超声波信号的多普勒平移信息，确定待测区域的速度信息。这样一来，通过采用将相邻的超声波探头设置成能发射不同频率超声波的方法来解决探头之间的超声波信号相互干扰这一问题，不仅提高了速度测量的准确度，还提高了速度测量的空间分辨率。
请参阅图6，图6为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图6中所示，所述电子设备600包括处理器610、存储器620和总线630。
所述存储器620存储有所述处理器610可执行的机器可读指令，当电子设备600运行时，所述处理器610与所述存储器620之间通过总线630通信，所述机器可读指令被所述处理器610执行时，可以执行如上述图1所示方法实施例中的液态金属内部的速度测量方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1所示方法实施例中的液态金属内部的速度测量方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种液态金属内部的速度测量方法，其特征在于，所述速度测量方法包括：
获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个所述超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率，且两个方向的所述超声波探头在同一平面上；
基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息，并在处理程序中按照每个超声波探头的特征对所述回声信号进行滤波；
基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定所述待测区域的速度信息；
所述超声波探头组包括第一方向探头组和第二方向探头组，所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向和所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向相互垂直；
通过以下步骤确定待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号：
获取所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第一时刻，以及所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第二时刻，其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间相差预设时间间隔；
确定在所述第一时刻下，待测区域内的第一方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号；
确定在所述第二时刻下，待测区域内的第二方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号。
2.根据权利要求1所述的速度测量方法，其特征在于，所述第一方向探头组和所述第二方向探头组分别包括的多个超声波探头均为晶振单元，其中，相邻设置的晶振单元的晶振频率不同。
3.根据权利要求1所述的速度测量方法，其特征在于，所述基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息，包括：
获取所述第一方向探头组中的第一探头数量和所述第二方向探头组中的第二探头数量；
基于所述第一探头数量和所述第二探头数量，分别确定待测区域在第一方向上划分出的第一待测子区域和在第二方向上划分出的第二待测子区域；
基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，分别确定所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息。
4.根据权利要求3所述的速度测量方法，其特征在于，所述基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定所述待测区域的速度信息，包括：
获取所述第一方向探头组和所述第二方向探头组中的每个超声波探头的发射频率；
基于所述第一待测子区域内和所述第二待测子区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息，以及每个超声波探头的发射频率，分别确定所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息；
基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息。
5.根据权利要求4所述的速度测量方法，其特征在于，所述基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述待测区域的速度信息，包括：
确定所述第一待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第一子待测点，以及所述第二待测子区域内的第一方向探头组发射的超声波信号与第二方向探头组发射的超声波信号之间的交叉点为第二子待测点；
基于所述第一待测子区域内的第一子速度信息和所述第二待测子区域内的第二子速度信息，确定所述第一子待测点上的第一子速度信息和所述第二子待测点上的第二子速度信息；
对所述第一子待测点上的第一子速度信息和与所述第一子待测点重合的第二子待测点上的第二子速度信息求矢量和，确定所述待测区域内的待测点的速度信息，其中，每个所述待测点包括第一待测子区域内的第一子待测点和第二待测子区域内的第二子待测点。
6.一种液态金属内部的速度测量装置，其特征在于，所述速度测量装置包括：
信号获取模块，用于获取待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号以及与每个所述超声波信号相对应的回声信号，其中，任意两个相邻的超声波探头处于不同的工作频率，且两个方向的所述超声波探头在同一平面上；
信息确定模块，用于基于所述超声波信号和与每个所述超声波信号相对应的回声信号，确定所述待测区域内的每个所述超声波信号的多普勒频移信息，并在处理程序中按照每个超声波探头的特征对所述回声信号进行滤波；
速度确定模块，用于基于确定出的超声波信号的多普勒频移信息，确定所述待测区域的速度信息；
所述超声波探头组包括第一方向探头组和第二方向探头组，所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向和所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的方向相互垂直；
通过以下步骤确定待测区域内的超声波探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号：
获取所述第一方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第一时刻，以及所述第二方向探头组中的超声波探头发射超声波信号的第二时刻，其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间相差预设时间间隔；
确定在所述第一时刻下，待测区域内的第一方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号；
确定在所述第二时刻下，待测区域内的第二方向探头组中的每个超声波探头发射的超声波信号。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1至5任一所述液态金属内部的速度测量方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至5任一所述液态金属内部的速度测量方法的步骤。
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