CN115655396B - 一种超声波防错波方法及超声波流体检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于计量仪表领域，具体的说是一种超声波防错波方法及超声波流体检测装置，第一步：在程序中预设一个阈值，程序中预设的阈值与超声波接收信号的第一个交点称为特征点；第二步：选取特征点所在的信号周期作为参考周期；将参考周期记为Nref，将参考周期前的信号分割为若干个周期，标记为N1,N2…,Nn，每个周期的峰值记为Aref，标记为A1、A2…,An；第三步：根据公式：P(x)=A(x)2计算每个周期的功率Pi，计算每个周期的功率与前一周期功率的比值，选取比率变化最大的点作为超声波接收信号的起始点，以此起始点作为TOF的参考点；通过该超声波防错波方法，实现了增强超声波流体检测装置抗噪能力的功能。
Description
技术领域
本发明涉及计量仪表领域，具体是一种超声波防错波方法及超声波流体检测装置。
背景技术
随着技术的发展现有的水表与燃气表由原有的通过机械结构对流量进行测量转变为了采用超声波探测的方式对流量进行测量，其准确度和易用性都得到了极大的提升。
申请号为CN201810295833.3的中国发明专利，公开了一种超声波水表包括上区块、侧区块以及从中部贯穿侧区块的流量管，上区块内设置有用于安装显示屏以及线路控制模块的顶腔，流量管的进口端和出口端均设置有法兰盘，其特征是：侧区块被流量管隔开的两部分分别设置有至少一个开口朝下的安装腔，安装腔与流量管连通，两个相对的安装腔内分别嵌设有越过流量管的内腔相对应的超声波模块，超声波模块包括载体和侧向的固定于载体超声波换能器，侧区块的底面设置有同时覆盖至少两个安装腔的开口的底板；以下置式安装腔开口的方式配以带有定位结构的载体以及侧向安装于载体的超声波换能器，减少其他部件的装配干扰，并极大减少密封难度，提高水表的密封性能，其通过对反射的超声波进行分析的方式来对水体的流量进行检测。
但现有的超声波流体检测装置同时也存在着一定的问题，温度和流体介质对超声波信号波形的幅值和周期影响较大，当超声波水表的换能器结垢、超声波水表的水质中混有气泡、超声波燃气表中的实气成分改变等情况出现时，基于超声波时差法计算的TOF会受到很大影响，导致周期性错波等情况，严重影响计量精度；因此，针对上述问题提出一种超声波防错波方法及超声波流体检测装置。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，现有的超声波流体检测装置同时也存在着一定的问题，温度和流体介质对超声波信号波形的幅值和周期影响较大，当超声波水表的换能器结垢、超声波水表的水质中混有气泡、超声波燃气表中的实气成分改变等情况出现时，基于超声波时差法计算的TOF会受到很大影响，导致周期性错波等情况，严重影响计量精度的问题，本发明提出一种超声波防错波方法及超声波流体检测装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种超声波防错波方法，该超声波防错波方法包含以下步骤：
S1：在程序中预设一个阈值，程序中预设的阈值与超声波接收信号的第一个交点称为特征点；
S2：选取特征点所在的信号周期作为参考周期；
S3：根据公式：P(x)=A(x)²计算每个周期的功率Pi，P为功率，A为幅值，P=A²，计算每个周期的功率与前一周期功率的比值。
优选的，所述S2中将参考周期记为Nref，将参考周期前的信号分割为若干个周期，标记为N1,N2…,Nn，每个周期的峰值记为Aref，标记为A1、A2…,An。
优选的，所述S3具体为选取比率变化最大的点作为超声波接收信号的起始点，以此起始点作为TOF的参考点。
优选的，一种超声波流体检测装置，包括装置主体，所述装置主体的顶端设置有防护机构，所述防护机构包括活动腔，所述活动腔开设在装置主体内部的顶端，所述活动腔的内部套设有挡板，所述挡板的前端设置有连接弹簧，所述挡板靠近中心位置处的一侧开设有固定槽，所述活动腔的前端设置有固定组件，所述挡板顶端靠近前侧的位置处固定连接有推板，且推板的顶端延伸至活动腔的外侧。
优选的，所述挡板远离连接弹簧一端的两侧皆固定连接有滑块，且滑块滑动连接在滑槽的内部，所述滑槽开设在活动腔内壁的两侧。
优选的，所述连接弹簧靠近挡板的一端与挡板固定连接，且连接弹簧远离挡板的一端固定连接在活动腔的内壁上。
优选的，所述固定组件包括固定腔，所述固定腔开设在活动腔前侧的内壁上，所述固定腔的内部设置有固定弹簧，且固定腔的内部套设有固定块的一侧，所述固定块远离固定腔的一侧与固定槽相配合，所述固定弹簧靠近固定块的一侧与固定块固定连接，且固定弹簧远离固定块的一侧固定连接在固定腔的内壁上，所述固定块的前侧开设有顶动槽，所述顶动槽与顶动块相配合，所述顶动块开设在固定腔的前侧，且顶动块的内部设置有复位弹簧，所述复位弹簧的一端与顶动块固定连接，且复位弹簧的另一端固定连接在顶动腔的内壁上，所述顶动块顶端的前端固定连接有连接板，且连接板的顶端延伸至顶动腔的外侧，所述连接板的顶端固定连接有推块，所述推块的顶端胶粘有防滑垫，所述防滑垫为橡胶材质，且防滑垫上开设有防滑纹。
优选的，所述固定块靠近固定弹簧一侧的后端固定连接有活动块，且活动块滑动连接在活动槽的内部，所述活动槽开设在固定腔内壁的后端。
本发明的有益之处在于：
1.本发明通过该超声波防错波方法，实现了增强超声波流体检测装置抗噪能力的功能，解决了现有的超声波流体检测装置同时也存在着一定的问题，温度和流体介质对超声波信号波形的幅值和周期影响较大，当超声波水表的换能器结垢、超声波水表的水质中混有气泡、超声波燃气表中的实气成分改变等情况出现时，基于超声波时差法计算的TOF会受到很大影响，导致周期性错波等情况，严重影响计量精度的问题，该方法从软件程序上改进了计量精度，减少了硬件成本，同时可以降低装置在工作时的功耗；
2.本发明通过防护机构的结构设计，实现了数据的显示屏进行保护，避免显示屏因受到外界环境的侵蚀或在长时间使用的过程中因积灰而无法显示数据的功能，解决了现有的超声波流体检测装置对显示屏的保护结构不够严密进而导致显示屏表面容易积灰或受到环境的侵蚀而产生损坏的问题，方便了对装置进行读数。
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，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的参考周期示意图；
图3为本发明的整体立体结构示意图；
图4为本发明的俯视剖面立体结构示意图；
图5为本发明的图4中A处放大结构示意图；
图6为本发明的挡板、固定槽和推板局部立体结构示意图；
图7为本发明的固定组件局部立体结构示意图。
图中：1、装置主体；21、活动腔；22、挡板；23、滑块；24、滑槽；25、连接弹簧；26、固定槽；27、固定腔；28、固定弹簧；29、固定块；31、活动块；32、活动槽；33、顶动槽；34、顶动块；35、顶动腔；36、复位弹簧；37、连接板；38、推块；39、防滑垫；41、推板。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-图7所示，一种超声波防错波方法，该超声波防错波方法包含以下步骤：
S1：在程序中预设一个阈值，程序中预设的阈值与超声波接收信号的第一个交点称为特征点；
S2：选取特征点所在的信号周期作为参考周期；
S3：根据公式：P(x)=A(x)²计算每个周期的功率Pi，P为功率，A为幅值，P=A²，计算每个周期的功率与前一周期功率的比值；
进一步的，所述S2中将参考周期记为Nref，将参考周期前的信号分割为若干个周期，标记为N1,N2…,Nn，每个周期的峰值记为Aref，标记为A1、A2…,An；
进一步的，所述S3具体为选取比率变化最大的点作为超声波接收信号的起始点，以此起始点作为TOF的参考点；
工作时，通过该超声波防错波方法，实现了增强超声波流体检测装置抗噪能力的功能，解决了现有的超声波流体检测装置同时也存在着一定的问题，温度和流体介质对超声波信号波形的幅值和周期影响较大，当超声波水表的换能器结垢、超声波水表的水质中混有气泡、超声波燃气表中的实气成分改变等情况出现时，基于超声波时差法计算的TOF会受到很大影响，导致周期性错波等情况，严重影响计量精度的问题，该方法从软件程序上改进了计量精度，减少了硬件成本，同时可以降低装置在工作时的功耗。
进一步的，一种超声波流体检测装置，包括装置主体1，所述装置主体1的顶端设置有防护机构，所述防护机构包括活动腔21，所述活动腔21开设在装置主体1内部的顶端，所述活动腔21的内部套设有挡板22，所述挡板22的前端设置有连接弹簧25，所述挡板22靠近中心位置处的一侧开设有固定槽26，所述活动腔21的前端设置有固定组件，所述挡板22顶端靠近前侧的位置处固定连接有推板41，且推板41的顶端延伸至活动腔21的外侧；
工作时，现有的超声波流体检测装置对显示屏的保护结构不够严密进而导致显示屏表面容易积灰或受到环境的侵蚀而产生损坏，当要对装置主体1的读数进行读取时，首先拉动推板41带动挡板22向活动腔21的前端进行移动，使挡板22对连接弹簧25产生挤压，使连接弹簧25产生弹性形变，在挡板22向活动腔21的前端快移动至极限时通过固定组件对挡板22进行固定，此时可以对装置主体1上所显示的读数进行读取，当解除对挡板22的固定时挡板22在连接弹簧25的还原力的作用下恢复至原位，对装置主体1上的显示屏进行保护。
进一步的，所述挡板22远离连接弹簧25一端的两侧皆固定连接有滑块23，且滑块23滑动连接在滑槽24的内部，所述滑槽24开设在活动腔21内壁的两侧；
工作时，当挡板22在活动腔21的内部进行移动时与挡板22固定连接的滑块23同步在滑槽24的内部进行滑动，通过挡板22和滑块23组合的作用起到对挡板22的移动距离进行限位的效果，同时起到对挡板22的移动进行导向的效果，使挡板22在活动腔21的内部进行移动时更加顺畅。
进一步的，所述连接弹簧25靠近挡板22的一端与挡板22固定连接，且连接弹簧25远离挡板22的一端固定连接在活动腔21的内壁上。
进一步的，所述固定组件包括固定腔27，所述固定腔27开设在活动腔21前侧的内壁上，所述固定腔27的内部设置有固定弹簧28，且固定腔27的内部套设有固定块29的一侧，所述固定块29远离固定腔27的一侧与固定槽26相配合，所述固定弹簧28靠近固定块29的一侧与固定块29固定连接，且固定弹簧28远离固定块29的一侧固定连接在固定腔27的内壁上，所述固定块29的前侧开设有顶动槽33，所述顶动槽33与顶动块34相配合，所述顶动块34开设在固定腔27的前侧，且顶动块34的内部设置有复位弹簧36，所述复位弹簧36的一端与顶动块34固定连接，且复位弹簧36的另一端固定连接在顶动腔35的内壁上，所述顶动块34顶端的前端固定连接有连接板37，且连接板37的顶端延伸至顶动腔35的外侧，所述连接板37的顶端固定连接有推块38，所述推块38的顶端胶粘有防滑垫39，所述防滑垫39为橡胶材质，且防滑垫39上开设有防滑纹；
工作时，当挡板22向活动腔21的前端移动至快到极限时挡板22的前端对固定块29上所开设的斜面抵接，并对固定块29产生挤压使固定块29向固定腔27的内部进行移动并对固定弹簧28产生挤压，使固定弹簧28产生弹性形变，当挡板22向活动腔21的前端移动至极限后挡板22对固定块29的挤压力消失，此时固定块29则在固定弹簧28的还原力的作用下恢复至原位并插入至固定槽26的内部与固定槽26卡合，起到对挡板22的位置进行固定的效果，避免挡板22在连接弹簧25的还原力的作用下直接恢复至原位，方便了对装置主体1上所显示的读数进行读取；当要解除对挡板22的固定使挡板22恢复至原位时，推动推块38通过连接板37带动顶动块34在顶动腔35的内部进行移动，使顶动块34插入至顶动槽33的内部顶动固定块29向固定腔27的内部进行移动，使固定块29解除与固定槽26之间卡合的状态，此时固定块29对挡板22进行限位的效果解除，挡板22在连接弹簧25的还原力的作用下恢复至原位，当顶动块34在顶动腔35的内部进行移动时顶动块34拉动复位弹簧36产生弹性形变，当挡板22恢复至原位时停止对推块38的推动，此时顶动块34在复位弹簧36的还原力的作用下恢复至原位，顶动块34从顶动槽33的内部脱出解除对固定块29的顶动，当在对推块38进行推动时通过推块38顶端胶粘的采用橡胶材质的防滑垫39和防滑垫39上所开设的防滑纹起到增大摩擦力的效果，避免在对推块38进行推动时因摩擦力过小而滑脱。
进一步的，所述固定块29靠近固定弹簧28一侧的后端固定连接有活动块31，且活动块31滑动连接在活动槽32的内部，所述活动槽32开设在固定腔27内壁的后端；
工作时，当固定块29在进行移动时与固定块29固定连接的活动块31同步在活动槽32的内部进行滑动，通过活动块31和活动槽32组合的作用起到对固定块29的移动距离进行限位的效果，避免固定块29因固定弹簧28的还原力的作用而移动过度，从固定腔27的内部脱出。
工作原理：第一步：在程序中预设一个阈值，程序中预设的阈值与超声波接收信号的第一个交点称为特征点；第二步：选取特征点所在的信号周期作为参考周期；将参考周期记为Nref，将参考周期前的信号分割为若干个周期，标记为N1,N2…,Nn，每个周期的峰值记为Aref，标记为A1、A2…,An；第三步：根据公式：P(x)=A(x)²计算每个周期的功率Pi，P为功率，A为幅值，P=A²，计算每个周期的功率与前一周期功率的比值，选取比率变化最大的点作为超声波接收信号的起始点，以此起始点作为TOF的参考点。
现有的超声波流体检测装置对显示屏的保护结构不够严密进而导致显示屏表面容易积灰或受到环境的侵蚀而产生损坏，当要对装置主体1的读数进行读取时，首先拉动推板41带动挡板22向活动腔21的前端进行移动，使挡板22对连接弹簧25产生挤压，使连接弹簧25产生弹性形变，在挡板22向活动腔21的前端快移动至极限时通过固定组件对挡板22进行固定，此时可以对装置主体1上所显示的读数进行读取，当解除对挡板22的固定时挡板22在连接弹簧25的还原力的作用下恢复至原位，对装置主体1上的显示屏进行保护。
当挡板22在活动腔21的内部进行移动时与挡板22固定连接的滑块23同步在滑槽24的内部进行滑动，通过挡板22和滑块23组合的作用起到对挡板22的移动距离进行限位的效果，同时起到对挡板22的移动进行导向的效果，使挡板22在活动腔21的内部进行移动时更加顺畅。
当挡板22向活动腔21的前端移动至快到极限时挡板22的前端对固定块29上所开设的斜面抵接，并对固定块29产生挤压使固定块29向固定腔27的内部进行移动并对固定弹簧28产生挤压，使固定弹簧28产生弹性形变，当挡板22向活动腔21的前端移动至极限后挡板22对固定块29的挤压力消失，此时固定块29则在固定弹簧28的还原力的作用下恢复至原位并插入至固定槽26的内部与固定槽26卡合，起到对挡板22的位置进行固定的效果，避免挡板22在连接弹簧25的还原力的作用下直接恢复至原位，方便了对装置主体1上所显示的读数进行读取。
当固定块29在进行移动时与固定块29固定连接的活动块31同步在活动槽32的内部进行滑动，通过活动块31和活动槽32组合的作用起到对固定块29的移动距离进行限位的效果，避免固定块29因固定弹簧28的还原力的作用而移动过度，从固定腔27的内部脱出。
当要解除对挡板22的固定使挡板22恢复至原位时，推动推块38通过连接板37带动顶动块34在顶动腔35的内部进行移动，使顶动块34插入至顶动槽33的内部顶动固定块29向固定腔27的内部进行移动，使固定块29解除与固定槽26之间卡合的状态，此时固定块29对挡板22进行限位的效果解除，挡板22在连接弹簧25的还原力的作用下恢复至原位，当顶动块34在顶动腔35的内部进行移动时顶动块34拉动复位弹簧36产生弹性形变，当挡板22恢复至原位时停止对推块38的推动，此时顶动块34在复位弹簧36的还原力的作用下恢复至原位，顶动块34从顶动槽33的内部脱出解除对固定块29的顶动，当在对推块38进行推动时通过推块38顶端胶粘的采用橡胶材质的防滑垫39和防滑垫39上所开设的防滑纹起到增大摩擦力的效果，避免在对推块38进行推动时因摩擦力过小而滑脱。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种超声波防错波方法，其特征在于：该超声波防错波方法包含以下步骤：
S1：在程序中预设一个阈值，程序中预设的阈值与超声波接收信号的第一个交点称为特征点；
S2：选取特征点所在的信号周期作为参考周期；
S3：根据公式：P(x)＝A(x)2计算每个周期的功率Pi，P为功率，A为幅值，P＝A2，计算每个周期的功率与前一周期功率的比值；
其中，所述S3具体为选取比率变化最大的点作为超声波接收信号的起始点，以此起始点作为TOF的参考点。
2.根据权利要求1所述的一种超声波防错波方法，其特征在于：所述S2中将参考周期记为Nref，将参考周期前的信号分割为若干个周期，标记为N1,N2…,Nn，每个周期的峰值记为Aref，标记为A1、A2…,An。
3.一种超声波流体检测装置包含权利要求1-2中任一项所述的一种超声波防错波方法，其特征在于：包括装置主体(1)，所述装置主体(1)的顶端设置有防护机构，所述防护机构包括活动腔(21)，所述活动腔(21)开设在装置主体(1)内部的顶端，所述活动腔(21)的内部套设有挡板(22)，所述挡板(22)的前端设置有连接弹簧(25)，所述挡板(22)靠近中心位置处的一侧开设有固定槽(26)，所述活动腔(21)的前端设置有固定组件，所述挡板(22)顶端靠近前侧的位置处固定连接有推板(41)，且推板(41)的顶端延伸至活动腔(21)的外侧。
4.根据权利要求3所述的一种超声波流体检测装置，其特征在于：所述挡板(22)远离连接弹簧(25)一端的两侧皆固定连接有滑块(23)，且滑块(23)滑动连接在滑槽(24)的内部，所述滑槽(24)开设在活动腔(21)内壁的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种超声波流体检测装置，其特征在于：所述连接弹簧(25)靠近挡板(22)的一端与挡板(22)固定连接，且连接弹簧(25)远离挡板(22)的一端固定连接在活动腔(21)的内壁上。
6.根据权利要求5所述的一种超声波流体检测装置，其特征在于：所述固定组件包括固定腔(27)，所述固定腔(27)开设在活动腔(21)前侧的内壁上，所述固定腔(27)的内部设置有固定弹簧(28)，且固定腔(27)的内部套设有固定块(29)的一侧，所述固定块(29)远离固定腔(27)的一侧与固定槽(26)相配合，所述固定弹簧(28)靠近固定块(29)的一侧与固定块(29)固定连接，且固定弹簧(28)远离固定块(29)的一侧固定连接在固定腔(27)的内壁上，所述固定块(29)的前侧开设有顶动槽(33)，所述顶动槽(33)与顶动块(34)相配合，所述顶动块(34)开设在固定腔(27)的前侧，且顶动块(34)的内部设置有复位弹簧(36)，所述复位弹簧(36)的一端与顶动块(34)固定连接，且复位弹簧(36)的另一端固定连接在顶动腔(35)的内壁上，所述顶动块(34)顶端的前端固定连接有连接板(37)，且连接板(37)的顶端延伸至顶动腔(35)的外侧，所述连接板(37)的顶端固定连接有推块(38)，所述推块(38)的顶端胶粘有防滑垫(39)，所述防滑垫(39)为橡胶材质，且防滑垫(39)上开设有防滑纹。
7.根据权利要求6所述的一种超声波流体检测装置，其特征在于：所述固定块(29)靠近固定弹簧(28)一侧的后端固定连接有活动块(31)，且活动块(31)滑动连接在活动槽(32)的内部，所述活动槽(32)开设在固定腔(27)内壁的后端。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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