CN114323211A - 飞行时间可靠采集的系统、方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种飞行时间可靠采集的系统、方法、电子设备及存储介质，所述飞行时间可靠采集的方法包括：基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i‑1；判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；基于T1到TP得到可靠的飞行时间。该飞行时间可靠采集的方法改善了现有技术中通过回波与预设定电平阈值来确定超声波飞行的到达点不够准确的问题。

Description

飞行时间可靠采集的系统、方法、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及超声波燃气表计量技术领域，尤其涉及一种飞行时间可靠采集的系统、方法、电子设备及存储介质。
背景技术
超声波计量技术在当今社会各行各业都有广泛的应用，应用其原理测量飞行时间的特性被应用到譬如倒车雷达、液位仪等领域。
燃气行业中的超声波计量技术正是基于超声波的上述原理进行流速的测量，而后转换为累积使用量。通过二十余年的技术发展和市场验证，超声波计量技术俨然已经成为燃气行业未来的电子化计量技术的趋势。
在燃气行业，超声波计量技术的核心难点是如何获得可靠的超声波飞行时间。目前较为成熟的方案是首波法，即通过回波与预设定电平阈值来确定超声波飞行的到达点，但此方案存在以下几个问题：
1、以回波的第一波为到达点时，对激励功率的要求较大，对传感器的灵敏度要求高，同时对接收端放大电路在极端情况下的工作性能要求较高。在行业内没有普遍性。
2、以回波的第N(一般为2或3)波为到达点时，当回波受到不同工况的影响无规律变化时，没有有效的方法控制预设定电平阈值准确处于第N波的范围内，极易造成“跳波”现象，导致计量完全失准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞行时间可靠采集的系统、方法、电子设备及存储介质，该飞行时间可靠采集的方法能够解决现有技术中通过回波与预设定电平阈值来确定超声波飞行的到达点不够准确的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种飞行时间可靠采集的方法，所述方法具体包括：
基于回波设置比较阈值Vref；
基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；
基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；
基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；
判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；
判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；
基于T1到TP得到可靠的飞行时间。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步地，所述基于回波设置比较阈值Vref，包括：
基于非连续激发信号产生的回波设置所述回波的比较阈值Vref。
进一步地，所述基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max，包括：
当所述回波的第一波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最小值Min；
当回波的第一波小于比较阈值Vref且第二波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最大值Max。
进一步地，所述基于所述比较阈值Vref得到飞行时间T1到Ti，包括：
计算两个相邻飞行时间的间隔△T1＝T2-T1到△Ti-1＝Ti-Ti-1。
进一步地，所述基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1，包括：
判断所述△Ti-1是否大于(T+1)，若是，则记录当前i的值p。
一种飞行时间可靠采集的系统，包括：
设置模块，用于基于回波设置比较阈值Vref、i的最小值Min和i的最大值Max；
获取模块，用于基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；
判断识别模块，用于基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；
计算模块，用于基于T1到TP得到可靠的飞行时间。
进一步地，所述判断识别模块还用于：
当所述回波的第一波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最小值Min；
当回波的第一波小于比较阈值Vref且第二波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最大值Max。
进一步地，所述计算模块还用于：
计算两个相邻飞行时间的间隔△T1＝T2-T1到△Ti-1＝Ti-Ti-1。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述方法的步骤。
一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明具有如下优点：
本发明中的飞行时间可靠采集的方法，基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；基于T1到TP得到可靠的飞行时间。通过对回波中特征波的判断识别，有效且准确的得出超声波的飞行时间。在保证飞行时间可靠的同时，大大减少了对接收回波处理电路的严苛要求，降低了硬件电路开发的难度。为燃气行业超声波计量技术国产化提供了不同的思路。解决了现有技术中通过回波与预设定电平阈值来确定超声波飞行的到达点不够准确的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明飞行时间可靠采集的方法的流程图；
图2为一般连续脉冲激发信号的示意图；
图3为非连续激发两个脉冲信号示意图的示意图；
图4为回波间隔△t的示意图；
图5为比较阈值的示意图；
图6为i的最小值的示意图；
图7为i的最大值的示意图；
图8为本发明飞行时间可靠采集的系统的框图；
图9为本发明提供的电子设备实体结构示意图。
附图标记说明
设置模块10，获取模块20，判断识别模块30，计算模块40，电子设备50，处理器501，存储器502，总线503。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1为本发明飞行时间可靠采集的方法实施例流程图，如图1-7所示，本发明实施例提供的一种飞行时间可靠采集的方法包括以下步骤：
S101，基于回波设置比较阈值；
具体的，基于非连续激发信号产生的回波设置所述回波的比较阈值Vref。阈值法：接收电路采用一个固定阈值电压的比较器并上拉输出正逻辑电平，当超声回波信号幅度经过放大后达到设定的阈值后，随即触发比较器输出负逻辑脉冲，后续电路通过测量发射超声波的时刻到负脉冲之间的时间间隔即可得到超声波飞行时间。
图2为一般连续脉冲激发信号的示意图，T(us)为激发信号的周期，n≥2，回波间隔△t(如图4所示)大致相等。
图3为本发明中描述的非连续激发两个脉冲信号示意图，脉冲信号周期与图2中T相同，间隔时间t(us)＝m*T，m根据传感器特性的不同，在实际应用当中能够产生步骤S104中的特征回波间隔而设定。
如图5所示，设置回波的比较阈值Vref，一般Vref在200mv到800mv之间，此处定义Vref＝400mv。
S102，基于比较阈值获取飞行时间T1到Ti；
具体的，计算两个相邻飞行时间的间隔△T1＝T2-T1到△Ti-1＝Ti-Ti-1。
每个时间点采集到的飞行时间分别为T1(us)到Ti(us)。i一般大于从回波第一波到出现步骤S104中的特征间隔时所需的采集时间点个数。
开始一次的顺方向时间测量，使用非连续激发信号，按照述比较阈值Vref，得到飞行时间T1到Ti。依次计算出相邻两个飞行时间的间隔△T1(us)＝T2-T1到△Ti-1(us)＝Ti-Ti-1。
S103，基于比较阈值设置i的最小值和i的最大值；
具体的，当所述回波的第一波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最小值Min；
当回波的第一波小于比较阈值Vref且第二波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最大值Max。
设置i的最小值和最大值分别为Min和Max。如图6，Min为接收回波的第一波大于Vref时，出现步骤S104所描述的特征间隔的时间点，此处根据实测数据设定Min＝3；如图7，Max为接收回波的第一波小于Vref，且第二波大于Vref时，出现步骤S104所描述的特征间隔的时间点，此处根据实测数据设定Max＝4。
S104，基于比较阈值对回波进行判断，识别出回波的特征回波点，得到当前i的值p；
具体的，其中，p＝i-1判断所述△Ti-1是否大于(T+1)，若是，则记录当前i的值p。
S105，判断p是否小于i的最小值，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于i的最小值；
具体的，当p小于Min时，重复步骤S101-S105，直到p大于Min。
S106，判断p是否大于i的最大值，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到i的最小值<p<i的最大值；
具体的，当p大于Min时，继续判断p是否大于Max，若p大于Max，接收回波的放大倍数过大或者出现同频率的噪声干扰，接收回波的放大倍数过大，减小放大倍数后，则重复步骤S101-S106，直到直到Min<p<Max。
S107，得到可靠的飞行时间；
具体的，基于T1到TP得到可靠的飞行时间，以p为基础，根据实际大量测试数据，选择T1到TP中合适的飞行时间作为后续流量计算的参考时间。
本发明提出了一种通过非连续激励所产生有一定规律的回波，再通过对回波间隔的判断，识别出特征回波点，从而得出可靠的飞行时间。本发明对传感器以及放大电路极端性能的要求大大减低，保证飞行时间采集的可靠性同时，大大降低了开发的难度。
本发明基于大量实际测试经验，总结出以上运用非连续激发信号产生的具有特征回波的超声波时间测量方案。此方案通过对回波中特征波的判断识别，有效且准确的得出超声波的飞行时间。在保证飞行时间可靠的同时，大大减少了对接收回波处理电路的严苛要求，降低了硬件电路开发的难度。为燃气行业超声波计量技术国产化提供了不同的思路。
图8为本发明飞行时间可靠采集的系统实施例流程图，如图8所示，本发明实施例提供的一种飞行时间可靠采集的系统，包括以下步骤：
设置模块10，用于基于回波设置比较阈值Vref，基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；
获取模块20，用于基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；
判断识别模块30，用于基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；当所述回波的第一波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最小值Min；
当回波的第一波小于比较阈值Vref且第二波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最大值Max。
计算模块40，用于基于T1到TP得到可靠的飞行时间。计算两个相邻飞行时间的间隔△T1＝T2-T1到△Ti-1＝Ti-Ti-1。
图9为本发明实施例提供的电子设备实体结构示意图，如图9所示，电子设备50包括：处理器501(processor)、存储器502(memory)和总线503；
其中，处理器501、存储器502通过总线503完成相互间的通信；
处理器501用于调用存储器502中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：基于回波设置比较阈值Vref；基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；基于T1到TP得到可靠的飞行时间。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：基于回波设置比较阈值Vref；基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；基于T1到TP得到可靠的飞行时间。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞行时间可靠采集的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
基于回波设置比较阈值Vref；
基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；
基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；
基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；
判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；
判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；
基于T1到TP得到可靠的飞行时间。
2.根据权利要求1所述的飞行时间可靠采集的方法，其特征在于，所述基于回波设置比较阈值Vref，包括：
基于非连续激发信号产生的回波设置所述回波的比较阈值Vref。
3.根据权利要求2所述的飞行时间可靠采集的方法，其特征在于，所述基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max，包括：
当所述回波的第一波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最小值Min；
当回波的第一波小于比较阈值Vref且第二波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最大值Max。
4.根据权利要求1所述的飞行时间可靠采集的方法，其特征在于，所述基于所述比较阈值Vref得到飞行时间T1到Ti，包括：
计算两个相邻飞行时间的间隔△T1＝T2-T1到△Ti-1＝Ti-Ti-1。
5.根据权利要求4所述的飞行时间可靠采集的方法，其特征在于，所述基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1，包括：
判断所述△Ti-1是否大于(T+1)，若是，则记录当前i的值p。
6.一种飞行时间可靠采集的系统，其特征在于，包括：
设置模块，用于基于回波设置比较阈值Vref，基于所述比较阈值Vref设置i的最小值Min和i的最大值Max；
获取模块，用于基于所述比较阈值Vref获取飞行时间T1到Ti；
判断识别模块，用于基于所述比较阈值Vref对所述回波进行判断，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，其中，p＝i-1；判断p是否小于Min，若是，则增大回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到p大于Min；判断p是否大于Max，若是，则减少回波的放大倍数，重新识别特征回波点，直到Min<p<Max；
计算模块，用于基于T1到TP得到可靠的飞行时间。
7.根据权利要求6所述的飞行时间可靠采集的系统，其特征在于，所述判断识别模块还用于：
当所述回波的第一波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最小值Min；
当回波的第一波小于比较阈值Vref且第二波大于比较阈值Vref时，识别出所述回波的特征回波点，得到当前i的值p，基于实测数据设置i的最大值Max。
8.根据权利要求7所述的飞行时间可靠采集的系统，其特征在于，所述计算模块还用于：
计算两个相邻飞行时间的间隔△T1＝T2-T1到△Ti-1＝Ti-Ti-1。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中的任一项所述的方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中的任一项所述的方法的步骤。
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