CN118168619A - 管内流体流量测量方法及装置、电子设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及管道运行与测量领域，提供一种管内流体流量测量方法及装置、电子设备、存储介质，方法包括：获取被测管道及管内流体的参数信息；在预设激励位置引入激励以产生管道声波振动信号；采集第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号；调理管道声波振动信号得到标准声波振动信号；根据标准声波振动信号确定第一加速度传感器和第二加速度传感器的互相关系数；在互相关系数满足预设要求时，根据管道声波振动信号到达两个加速度传感器的时间确定信号时延值；根据信号时延值和参数信息确定管内介质流速和介质质量流量。本公开利用加速度传感器可对任意管段位置的管内流体流量进行非嵌入式测量，成本低，操作方便。

Description

管内流体流量测量方法及装置、电子设备、存储介质

技术领域

本公开涉及管道运行与测量技术领域，特别涉及一种管内流体流量测量方法及装置、电子设备、存储介质。

背景技术

现有技术中，管内流体流量的测量广泛应用于能源、化工、石油、环境保护等各个国民经济领域以及人们的日常生活，在工农业生产、节约能源、改进产品质量、提高经济效益和管理水平等方面发挥着重要作用。根据不同的测量原理与用途，流量计可分为多种类型和规格。目前，应用于管内流体流量检测的流量计，主要包括电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计、孔板流量计等。

然而，现有的管内流体流量检测设备价格昂贵，操作复杂，并且需要安装于管道固定位置，信号采集需要激励或电源供应，无法满足户外特殊场景下流量测量的便携性及经济性的需要。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种管内流体流量测量方法及装置、电子设备、存储介质。

本公开的一个方面，提供了一种管内流体流量测量方法，所述测量方法包括：

获取被测管道及其管内流体的参数信息；

在预设激励位置引入激励，以通过所述激励产生管道声波振动信号；其中，所述预设激励位置为处于预先安装于所述被测管道的管壁两端的第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的管道位置；

分别采集所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号；

对所述管道声波振动信号进行调理，得到对应的标准声波振动信号；

根据所述标准声波振动信号，确定所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器对应的互相关系数；

在所述互相关系数满足预设要求时，根据所述管道声波振动信号到达所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的时间，确定所述第一加速度传感器与所述第二加速度传感器之间的信号时延值；

根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量。

可选地，所述根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量，包括：

根据公式1-1，计算所述管内介质流速：

其中，u表示所述管内介质流速，X表示所述预设激励位置与所述第一加速度传感器之间的管道距离，L表示所述第一加速度传感器与所述第二加速度传感器之间的管道距离，Δt表示所述信号时延值，v表示管道振动声波在所述被测管道的传播速度，v_f表示所述被测管道的管内流体声速且B表示所述被测管道的管内流体体积模量，E表示所述被测管道的管壁杨氏模量，d表示所述被测管道的管壁内径，δ表示所述被测管道的管壁厚度。

可选地，所述根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量，还包括：

根据公式1-2，计算所述介质质量流量：

Q＝ρuA公式1-2；

其中，Q表示所述介质质量流量，ρ表示当前温度下所述被测管道的管内介质密度，A表示所述被测管道的通流截面积。

可选地，所述根据所述标准声波振动信号，确定所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器对应的互相关系数，包括：

根据公式1-3，确定所述互相关系数：

其中，R_xy(m)表示所述第一加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号x(n)与所述第二加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号y(n)的互相关系数，m表示所述激励产生的所述管道声波振动信号到达所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的时延数，y(n+m)表示所述第二加速度传感器对应的与y(n)存在时差m的标准声波振动信号，且y(n+m)在y(n)之后，N表示采样信号总数，m、n、N均为正整数。

可选地，所述互相关系数满足预设要求，包括：

所述互相关系数表明，所述第一加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号与所述第二加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号来自同一激励。

可选地，所述对所述管道声波振动信号进行调理，包括：

根据预设调理方式，对所述管道声波振动信号进行处理；所述预设调理方式包括放大处理、滤波处理、电平转换处理以及频谱分析处理中的一者或多者。

可选地，所述测量方法还包括：

根据所述被测管道在指定时间段内的所述介质质量流量，判断所述被测管道是否发生管道泄漏。

本公开的另一个方面，提供了一种管内流体流量测量装置，所述测量装置包括：

获取模块，用于获取被测管道及其管内流体的参数信息；

激励模块，用于在预设激励位置引入激励，以通过所述激励产生管道声波振动信号；其中，所述预设激励位置为处于预先安装于所述被测管道的管壁两端的第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的管道位置；

采集模块，用于分别采集所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号；

调理模块，用于对所述管道声波振动信号进行调理，得到对应的标准声波振动信号；

第一确定模块，用于根据所述标准声波振动信号，确定所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器对应的互相关系数；

第二确定模块，用于在所述互相关系数满足预设要求时，根据所述管道声波振动信号到达所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的时间，确定所述第一加速度传感器与所述第二加速度传感器之间的信号时延值；

第三确定模块，用于根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量。

可选地，所述第三确定模块，用于根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量，包括：

所述第三确定模块，用于：根据公式1-1，计算所述管内介质流速：

其中，u表示所述管内介质流速，X表示所述预设激励位置与所述第一加速度传感器之间的管道距离，L表示所述第一加速度传感器与所述第二加速度传感器之间的管道距离，Δt表示所述信号时延值，v表示管道振动声波在所述被测管道的传播速度，v_f表示所述被测管道的管内流体声速且B表示所述被测管道的管内流体体积模量，E表示所述被测管道的管壁杨氏模量，d表示所述被测管道的管壁内径，δ表示所述被测管道的管壁厚度。

可选地，所述第三确定模块，用于根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量，还包括：

所述第三确定模块，还用于：根据公式1-2，计算所述介质质量流量：

Q＝ρuA公式1-2；

其中，Q表示所述介质质量流量，ρ表示当前温度下所述被测管道的管内介质密度，A表示所述被测管道的通流截面积。

可选地，所述第一确定模块，用于根据所述标准声波振动信号，确定所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器对应的互相关系数，包括：

所述第一确定模块，用于：

根据公式1-3，确定所述互相关系数：

其中，R_xy(m)表示所述第一加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号x(n)与所述第二加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号y(n)的互相关系数，m表示所述激励产生的所述管道声波振动信号到达所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的时延数，y(n+m)表示所述第二加速度传感器对应的与y(n)存在时差m的标准声波振动信号，且y(n+m)在y(n)之后，N表示采样信号总数，m、n、N均为正整数。

可选地，所述互相关系数满足预设要求，包括：

所述互相关系数表明，所述第一加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号与所述第二加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号来自同一激励。

可选地，所述调理模块，用于对所述管道声波振动信号进行调理，包括：

所述调理模块，用于：

根据预设调理方式，对所述管道声波振动信号进行处理；所述预设调理方式包括放大处理、滤波处理、电平转换处理以及频谱分析处理中的一者或多者。

可选地，所述测量装置还包括：

判断模块，用于根据所述被测管道在指定时间段内的所述介质质量流量，判断所述被测管道是否发生管道泄漏。

本公开的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前文记载的管内流体流量测量方法。

本公开的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前文记载的管内流体流量测量方法。

本公开相对于现有技术而言，不受传统测量设备安装条件的限制，利用加速度传感器实现对任意管段位置的管内流体流量进行非嵌入式测量，成本低，操作方便，还可结合压力、温度等其他信号对整个供水管网、供热管网等进行系统监测，监测管道运行的明显异动，降低测量设备启停频率和管道运行故障排查难度。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本公开一实施方式提供的一种管内流体流量测量方法的流程图；

图2为本公开另一实施方式提供的加速度传感器与被测管道的位置关系示意图；

图3为本公开另一实施方式提供的一种管内流体流量测量方法的流程图；

图4为本公开另一实施方式提供的一种管内流体流量测量装置的结构示意图；

图5为本公开另一实施方式提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施方式中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。以下各个实施方式的划分是为了描述方便，不应对本公开的具体实现方式构成任何限定，各个实施方式在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本公开的一个实施方式涉及一种管内流体流量测量方法，其流程如图1所示，包括：

步骤S110，获取被测管道及其管内流体的参数信息。

具体的，这里的参数信息可以包括但不限于被测管道的管壁内径d、管壁厚度δ、管道材质、管壁杨氏模量E、通流截面积A，以及管内流体体积模量B、当前温度、当前温度下管内介质密度ρ，等等。

步骤S120，在预设激励位置引入激励，以通过激励产生管道声波振动信号。其中，预设激励位置为处于预先安装于被测管道的管壁两端的第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的管道位置。

具体的，如图2所示，根据被测管道的安装条件，第一加速度传感器和第二加速度传感器可以预先被安装在被测管道上的检测点对应的管壁两端，第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的管道距离记为L。在第一加速度传感器和第二加速度传感器之间确定一个激励点，则预设激励位置即为该激励点对应的管道位置，预设激励位置与第一加速度传感器之间的管道距离记为X。

步骤S120在预设激励位置引入的激励可以是已知的，也可以是通过实验能够测量得到的。举例而言，步骤S120可以通过人工方式在预设激励位置为被测管道施加能够导致管壁振动的压力脉动，从而实现通过激励产生管道声波振动信号。

特别的，为了使第一加速度传感器和第二加速度传感器的信号采集结果更加准确，需预先将第一加速度传感器和第二加速度传感器紧密固定在被测管道的管壁上，使第一加速度传感器和第二加速度传感器均与管壁紧密贴合，避免这两个加速度传感器在信号采集过程中与管壁发生撞击。

步骤S130，分别采集第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号。

具体的，在被测管道上的预设激励位置引入的激励会引起管壁振动，产生相应的管道声波振动信号，该管道声波振动信号会沿着管壁向预设激励位置两侧传播，因此，当第一加速度传感器和第二加速度传感器被预先安装在预设激励位置两侧的管壁上时，根据压电效应原理，第一加速度传感器和第二加速度传感器中的压电元件可以采集管壁振动产生的管壁声波振动信号，并将该管壁声波振动信号转换为与其振动加速度成正比的电荷信号。在此情况下，步骤S130可以通过数据采集仪，分别采集第一加速度传感器和第二加速度传感器输出的电荷信号，从而实现对第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号的采集。

步骤S140，对管道声波振动信号进行调理，得到对应的标准声波振动信号。

具体的，步骤S140可以对第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号转换为对应的标准声波振动信号，以便后续的数据处理和传输。举例而言，步骤S140可以通过数据采集仪对第一加速度传感器和第二加速度传感器输出的电荷信号调理，从而实现对第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号进行调理。当然，步骤S140也可以通过其他方式对第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号进行调理，本实施方式对此并不限制。

示例性的，步骤S140中，对管道声波振动信号进行调理，包括：根据预设调理方式，对管道声波振动信号进行处理；预设调理方式包括放大处理、滤波处理、电平转换处理以及频谱分析处理中的一者或多者。

具体的，放大处理可以通过放大器实现。放大处理可以提高管道声波振动信号的电平，以便更好地匹配模拟-数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)的工作范围，提高测量精度和灵敏度。滤波处理可以通过滤波器实现，滤波处理可以去除管道声波振动信号中的噪声和干扰，提高信号质量。电平转换处理可以将管道声波振动信号对应的电平从一种电平转换为另一种电平，以实现管道声波振动信号在工作电压不同的设备之间的通信传输。频谱分析处理可以将管道声波振动信号携带的能够反映管道运行状况的时域特征变换为频域特征进行分析，例如，可以通过傅里叶变换将时域特征对应的时域信号分解为若干单一的谐波分量，以获得信号的频率结构以及各谐波和相位信息。

步骤S150，根据标准声波振动信号，确定第一加速度传感器和第二加速度传感器对应的互相关系数。

具体的，在工程测试中，往往通过一段有限长的测试信号进行离散化进行互相关分析。在这里，互相关系数描述的是第一加速度传感器接收到的信号和第二加速度传感器接收到的信号之间的依赖关系，反映的是两个信号之间的相似度。

示例性的，步骤S150包括：根据公式1-3，确定互相关系数：

其中，R_xy(m)表示第一加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号x(n)与第二加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号y(n)的互相关系数。m表示激励产生的管道声波振动信号到达第一加速度传感器和第二加速度传感器的时延数。y(n+m)表示第二加速度传感器对应的与y(n)存在时差m的标准声波振动信号，且y(n+m)在y(n)之后。也就是说，y(n+m)表示在y(n)基础上经过时延数m后的标准声波振动信号。N表示采样信号总数，换句话说，第一加速度传感器和第二加速度传感器各自对应的标准声波振动信号的总数量均为N。m、n、N均为正整数。

具体的，由于第一加速度传感器和第二加速度传感器各自接收到的管道声波振动信号经过调理后变为了对应的标准声波振动信号，因此，利用第一加速度传感器和第二加速度传感器各自对应的标准声波振动信号，即可确定第一加速度传感器和第二加速度传感器各自接收到的管道声波振动信号之间的相似度，从而得到第一加速度传感器和第二加速度传感器对应的互相关系数。

将第一加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号记为x(n)，将第二加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号记为y(n)。现实中，激励产生的管道声波振动信号到达第一加速度传感器和第二加速度传感器的时间会发生偏差，导致x(n)与y(n)之间存在一定的时差。将激励产生的管道声波振动信号到达第一加速度传感器和第二加速度传感器的时延数记为m，则可以利用公式1-3确定的R_xy(m)来表示x(n)与y(n)之间的互相关系数，该互相关系数即可反映x(n)与y(n)经过一段时移即时延数m后的相似度。

步骤S160，在互相关系数满足预设要求时，根据管道声波振动信号到达第一加速度传感器和第二加速度传感器的时间，确定第一加速度传感器与第二加速度传感器之间的信号时延值。

示例性的，互相关系数满足预设要求，包括：互相关系数表明，第一加速度传感器接收到的管道声波振动信号与第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号来自同一激励。

具体的，管道泄漏也会引起被测管道的管壁振动，这种管壁振动会沿着管壁向泄漏点两侧传播，当其传播到第一加速度传感器或者第二加速度传感器时，其对应的管道声波振动信号也会被第一加速度传感器或者第二加速度传感器接收。因此，为了区分第一加速度传感器接收到的管道声波振动信号与第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号是否来自同一个激励，提高信号时延值的准确度，需要使互相关系数满足一定的预设要求。

互相关系数R_xy(m)的取值范围为[0,1]。R_xy(m)的值越接近1，说明x(n)与y(n)之间的依赖程度越高，x(n)与y(n)来自同一个激励的可能性越大。若R_xy(m)的值为1，则表明x(n)与y(n)来自同一个激励，此时，通过确定x(n)与y(n)分别对应的管道声波振动信号到达时间，即可通过两个到达时间的差值确定第一加速度传感器与第二加速度传感器之间的信号时延值。

通过在互相关系数表明第一加速度传感器和第二加速度传感器各自接收到的管道声波振动信号来自同一激励时，根据管道声波振动信号的到达时间确定第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的信号时延值，可以使该信号时延值更加准确，避免管道泄漏等产生的其他振动对测量结果造成影响。

步骤S170，根据信号时延值和参数信息，确定被测管道的管内介质流速和介质质量流量。

示例性的，步骤S170包括：根据公式1-1，计算管内介质流速：

其中，u表示管内介质流速，X表示预设激励位置与第一加速度传感器之间的管道距离，L表示第一加速度传感器与第二加速度传感器之间的管道距离，Δt表示信号时延值，v表示管道振动声波在被测管道的传播速度，v_f表示被测管道的管内流体声速且B表示被测管道的管内流体体积模量，E表示被测管道的管壁杨氏模量，d表示被测管道的管壁内径，δ表示被测管道的管壁厚度。X与L可以通过实际测量获得。

示例性的，步骤S170还包括：根据公式1-2，计算介质质量流量：

Q＝ρuA公式1-2；

其中，Q表示介质质量流量。ρ表示当前温度下被测管道的管内介质密度。A表示被测管道的通流截面积，可根据被测管道的管壁内径d计算得到。

本公开实施方式提供的管内流体测量方法，相对于现有技术而言，不受传统测量设备安装条件的限制，利用加速度传感器实现对任意管段位置的管内流体流量进行非嵌入式测量，成本低，操作方便，还可结合压力、温度等其他信号对整个供水管网、供热管网等进行系统监测，监测管道运行的明显异动，降低测量设备启停频率和管道运行故障排查难度。

为使本领域技术人员能够更好地理解上述实施方式，下面以一具体示例进行说明。

一并结合图2和图3，一种管内流体测量方法包括以下步骤：

初始化设置：获取被测管道及介质信息，得到被测管道及其管内流体的参数信息，其中，参数信号包括被测管道的管壁内径d、管壁厚度即壁厚δ、材质、管内流体体积模量B、管壁杨氏模量E。第一加速度传感器和第二加速度传感器预先被安装在被测管道上的检测点对应的管壁两端，将第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的激励点对应的管道位置作为预设激励位置。测量预设激励位置与第一加速度传感器之间的管道距离X，以及第一加速度传感器与第二加速度传感器之间的管道距离L。

设定激励：如图2所示，在预设激励位置引入激励，激励产生管道声波振动信号。

加速度传感器进行信号采集：激励产生的管道声波振动信号以速度v_f沿着管壁向预设激励位置两侧传播，被第一加速度传感器和第二加速度传感器接收。

信号调理：分别对第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号进行滤波处理和频谱分析，得到第一加速度传感器和第二加速度传感器各自对应的标准声波振动信号。

计算互相关系数：利用公式1-3计算第一加速度传感器和第二加速度传感器对应的互相关系数，利用时钟同步控制模块分别确定第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的来自同一激励的管道声波振动信号的到达时间，确定第一加速度传感器与第二加速度传感器之间的信号时延值Δt。

计算管内介质流速：利用公式1-1计算被测管道的管内介质流速u，利用公式1-2计算被测管道的介质质量流量Q。

示例性的，管内流体测量方法还包括：根据被测管道在指定时间段内的介质质量流量，判断被测管道是否发生管道泄漏。

具体的，若被测管道在指定时间段内的介质质量流量没有发生变化，则说明被测管道没有发生管道泄漏。若被测管道在指定时间段内的介质质量流量逐渐减小，则说明被测管道发生了管道泄漏。在判断出被测管道发生了管道泄漏后，还可以发出警告提醒，以提示相关工作人员及时消除管道泄漏隐患。

通过根据被测管道在指定时间段内的介质质量流量判断被测被测管道是否发生了泄漏，可以及时发现管道泄漏隐患，有利于管道泄漏问题分析。

本公开的另一个实施方式涉及一种管内流体流量测量装置，如图4所示，包括：

获取模块410，用于获取被测管道及其管内流体的参数信息；

激励模块420，用于在预设激励位置引入激励，以通过激励产生管道声波振动信号；其中，预设激励位置为处于预先安装于被测管道的管壁两端的第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的管道位置；

采集模块430，用于分别采集第一加速度传感器和第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号；

调理模块440，用于对管道声波振动信号进行调理，得到对应的标准声波振动信号；

第一确定模块450，用于根据标准声波振动信号，确定第一加速度传感器和第二加速度传感器对应的互相关系数；

第二确定模块460，用于在互相关系数满足预设要求时，根据管道声波振动信号到达第一加速度传感器和第二加速度传感器的时间，确定第一加速度传感器与第二加速度传感器之间的信号时延值；

第三确定模块470，用于根据信号时延值和参数信息，确定被测管道的管内介质流速和介质质量流量。

示例性的，第三确定模块470用于根据信号时延值和参数信息，确定被测管道的管内介质流速和介质质量流量，包括：

第三确定模块470用于：根据公式1-1，计算管内介质流速：

其中，u表示管内介质流速，X表示预设激励位置与第一加速度传感器之间的管道距离，L表示第一加速度传感器与第二加速度传感器之间的管道距离，Δt表示信号时延值，v表示管道振动声波在被测管道的传播速度，v_f表示被测管道的管内流体声速且B表示被测管道的管内流体体积模量，E表示被测管道的管壁杨氏模量，d表示被测管道的管壁内径，δ表示被测管道的管壁厚度。

示例性的，第三确定模块470用于根据信号时延值和参数信息，确定被测管道的管内介质流速和介质质量流量，还包括：

第三确定模块470还用于：根据公式1-2，计算介质质量流量：

Q＝ρuA公式1-2；

其中，Q表示介质质量流量，ρ表示当前温度下被测管道的管内介质密度，A表示被测管道的通流截面积。

示例性的，第一确定模块450用于根据标准声波振动信号，确定第一加速度传感器和第二加速度传感器对应的互相关系数，包括：

第一确定模块450用于：根据公式1-3，确定互相关系数：

其中，R_xy(m)表示第一加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号x(n)与第二加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号y(n)的互相关系数，m表示激励产生的管道声波振动信号到达第一加速度传感器和第二加速度传感器的时延数，y(n+m)表示第二加速度传感器对应的与y(n)存在时差m的标准声波振动信号，且y(n+m)在y(n)之后，N表示采样信号总数，m、n、N均为正整数。

示例性的，互相关系数满足预设要求，包括：互相关系数表明，第一加速度传感器接收到的管道声波振动信号与第二加速度传感器接收到的管道声波振动信号来自同一激励。

示例性的，调理模块440用于对管道声波振动信号进行调理，包括：

调理模块440用于：根据预设调理方式，对管道声波振动信号进行处理；预设调理方式包括放大处理、滤波处理、电平转换处理以及频谱分析处理中的一者或多者。

示例性的，管内流体测量装置还包括判断模块。判断模块用于根据被测管道在指定时间段内的介质质量流量，判断被测管道是否发生管道泄漏。

本公开实施方式提供的管内流体流量测量装置的具体实现方法，可以参见本公开实施方式提供的管内流体流量测量方法所述，此处不再赘述。

本公开实施方式提供的管内流体流量测量装置，相对于现有技术而言，不受传统测量设备安装条件的限制，利用加速度传感器实现对任意管段位置的管内流体流量进行非嵌入式测量，成本低，操作方便，还可结合压力、温度等其他信号对整个供水管网、供热管网等进行系统监测，监测管道运行的明显异动，降低测量设备启停频率和管道运行故障排查难度。

本公开的另一个实施方式涉及一种电子设备，如图5所示，包括：

至少一个处理器501；以及，

与至少一个处理器501通信连接的存储器502；其中，

存储器502存储有可被至少一个处理器501执行的指令，指令被至少一个处理器501执行，以使至少一个处理器501能够执行上述实施方式所述的管内流体流量测量方法。

其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本公开的另一个实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施方式所述的管内流体流量测量方法。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式所述方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本公开各个实施方式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-Only Memory，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。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种管内流体流量测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

获取被测管道及其管内流体的参数信息；

在预设激励位置引入激励，以通过所述激励产生管道声波振动信号；其中，所述预设激励位置为处于预先安装于所述被测管道的管壁两端的第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的管道位置；

分别采集所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号；

对所述管道声波振动信号进行调理，得到对应的标准声波振动信号；

根据所述标准声波振动信号，确定所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器对应的互相关系数；

在所述互相关系数满足预设要求时，根据所述管道声波振动信号到达所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的时间，确定所述第一加速度传感器与所述第二加速度传感器之间的信号时延值；

根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量，包括：

根据公式1-1，计算所述管内介质流速：

其中，u表示所述管内介质流速，X表示所述预设激励位置与所述第一加速度传感器之间的管道距离，L表示所述第一加速度传感器与所述第二加速度传感器之间的管道距离，Δt表示所述信号时延值，v表示管道振动声波在所述被测管道的传播速度，v_f表示所述被测管道的管内流体声速且B表示所述被测管道的管内流体体积模量，E表示所述被测管道的管壁杨氏模量，d表示所述被测管道的管壁内径，δ表示所述被测管道的管壁厚度。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量，还包括：

根据公式1-2，计算所述介质质量流量：

Q＝ρuA公式1-2；

其中，Q表示所述介质质量流量，ρ表示当前温度下所述被测管道的管内介质密度，A表示所述被测管道的通流截面积。

4.根据权利要求1至3任一项所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述标准声波振动信号，确定所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器对应的互相关系数，包括：

根据公式1-3，确定所述互相关系数：

其中，R_xy(m)表示所述第一加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号x(n)与所述第二加速度传感器对应的第n个标准声波振动信号y(n)的互相关系数，m表示所述激励产生的所述管道声波振动信号到达所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的时延数，y(n+m)表示所述第二加速度传感器对应的与y(n)存在时差m的标准声波振动信号，且y(n+m)在y(n)之后，N表示采样信号总数，m、n、N均为正整数。

5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述互相关系数满足预设要求，包括：

所述互相关系数表明，所述第一加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号与所述第二加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号来自同一激励。

6.根据权利要求1至3任一项所述的测量方法，其特征在于，所述对所述管道声波振动信号进行调理，包括：

根据预设调理方式，对所述管道声波振动信号进行处理；所述预设调理方式包括放大处理、滤波处理、电平转换处理以及频谱分析处理中的一者或多者。

7.根据权利要求1至3任一项所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：

根据所述被测管道在指定时间段内的所述介质质量流量，判断所述被测管道是否发生管道泄漏。

8.一种管内流体流量测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：

获取模块，用于获取被测管道及其管内流体的参数信息；

激励模块，用于在预设激励位置引入激励，以通过所述激励产生管道声波振动信号；其中，所述预设激励位置为处于预先安装于所述被测管道的管壁两端的第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的管道位置；

采集模块，用于分别采集所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器接收到的所述管道声波振动信号；

调理模块，用于对所述管道声波振动信号进行调理，得到对应的标准声波振动信号；

第一确定模块，用于根据所述标准声波振动信号，确定所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器对应的互相关系数；

第二确定模块，用于在所述互相关系数满足预设要求时，根据所述管道声波振动信号到达所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的时间，确定所述第一加速度传感器与所述第二加速度传感器之间的信号时延值；

第三确定模块，用于根据所述信号时延值和所述参数信息，确定所述被测管道的管内介质流速和介质质量流量。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7中任一项所述的管内流体流量测量方法。

10.一种计算机可读存储介质，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权利要求1至7中任一项所述的管内流体流量测量方法。