用于确定具体地在超声波流量计中的超声波脉冲串的传输时间的方法、流量计技术

描述了一种用于确定具体地在超声波流量计中的超声波脉冲串的传输时间的方法，所述方法包括：生成具有第一频率的第一传输信号并且检测第一接收信号；生成具有不同于所述第一频率的第二频率的第二传输信号并且检测第二接收信号。这种方法应该允许以低成本来可靠地检测所述传输时间。为此，基于这两个接收信号(10，11)的特性的时间函数被用于确定所述传输时间。

A method for determining the transmission time of an ultrasonic pulse string in an ultrasonic flowmeter and a flowmeter

Describes a method for determining the specific ultrasonic in ultrasonic flowmeter pulse transmission time series method, the method includes: generating a first transmission signal having a first frequency and a first detection signal is received; generates a second frequency different from the first frequency of the second signal transmission and receiving signal detection second. This method should be allowed to reliably detect the transmission time at low cost. To this end, a time function based on the characteristics of the two received signals (10, 11) is used to determine the transmission time.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定具体地在超声波流量计中的超声波脉冲串的传输时间的方法、流量计
本专利技术涉及一种用于确定具体地在超声波流量计中的超声波脉冲串的传输时间的方法，所述方法包括：生成具有第一频率的第一传输信号并且检测第一接收信号；生成具有不同于第一频率的第二频率的第二传输信号并且检测第二接收信号。此外，本专利技术涉及一种流量计，具体地为超声波流量计，包括：用于生成具有第一频率的第一传输信号的装置以及用于检测第一接收信号的装置、用于生成具有不同于所述第一频率的第二频率的第二传输信号的装置以及用于检测第二接收信号的装置。
技术介绍
例如从EP2511673A1中已知这种方法和这种流量计。该方法基于传输时间差原理在超声波流量计中尤其有用。测量在流管中相对放置的两个换能器之间上游和下游传输的声音脉冲串的传输时间。流速与上游传输时间与下游传输时间之间的差成正比。测量的精度因此取决于确定传输时间的精度。通常，用于确定传输时间的设备的成本随精度的提高而增加。本专利技术的目的是利用低成本可靠地确定传输时间。
技术实现思路
此目的是利用开篇所述的方法这样解决的：基于该两个接收信号特性的时间函数被用于确定传输时间。当使用具有不同频率的两种传输信号时，获得相应接收信号。这些接收信号示出了可以被用于获得时间函数的特性。时间函数进而可以被用于确定传输时间。测量传输时间的主要优点为声音变化的速度是直接补偿的，与经由温度测量以及在介质的声音速度与介质温度之间的已知关系而间接地测量相反。在优选实施例中，将所述第一接收信号的预定特性满足预定条件的时间确定为第一时间，将所述第二接收信号相应预定特性满足所述条件的时间确定为第二时间，将所述第一接收信号的所述预定特性稍后再次满足所述条件的时间确定为第三时间，将所述第二接收信号的所述预定特性稍后再次满足所述条件的时间确定为第四时间，确定所述第二时间与所述第一时间之间的第一时间差，确定所述第四时间与所述第三时间之间的第二时间差，并且使用时间差随时间的函数来确定所述传输时间，所述函数至少包括：一对所述第一时间差与所述第一时间和所述第二时间之一、以及一对所述第二时间差与所述第三时间和所述第四时间之一。优选地，所述预定特性为振幅水平。具体而言，优选的是所述预定条件为过零点。然而，除了严格地过零点之外，可以使用另一信息，例如使用来自模数转换器的可以从中提取类似信息的样本。在信号的最小噪声敏感部分(即，过零点或过零点附近)进行测量。由于使用了过零点，该方法在很大程度上与接收信号振幅无关。因为可以避免分开的触发电路，所以该方法可以利用低成本来实现。该方法对接收信号形状中的变化相对不敏感。当生成第一传输信号时，相应脉冲串从传输器传输至接收器。接收器检测接收信号。术语“传输器(transmitter)”和“接收器(receiver)”用于解释这些元件的特定功能。基本上，使用可以传输和接收信号并且因此充当传输器和接收器两者的换能器。本专利技术的实施例是基于时间差与对应时间之间的关系遵循唯一函数的思想。此函数包括起始点，在该起始点中，这两个具有不同频率的接收信号之间的时间差为零。此起始点因此反映了传输时间。术语“过零点(zerocrossing)”用于简化解释。其不限于恰好是信号与其自身平均值交叉的点。具体地，可以在信号的平均值附近限定另一信号水平，其交叉也被认为是“过零点”。过零点还覆盖使用数字采样信号的情况，其中，可以通过各种方法从信号在“过零点”周围或信号峰值周围的一个或若干个样本中推导出对应于过零点时间的信息。存在若干种从采样信号中导出对应于信号过零点或针对信号峰值的信息的方法。下文中所概述的方法应该仅被认为是当存在多种其他方法时可以如何导出信息的示例。其中有涉及傅里叶变换的各种方法。使用采样信号，第一种方式为将直线拟合至有待计算的信号过零点周围的两个样本。根据该线在何处与信号平均值交叉来计算过零点时间。另一种可能性为将直线拟合至多于两个样本，例如通过使用“最小二乘”法将该线拟合至多个样本。根据该线在何处与信号平均值交叉来计算过零点时间。另一种可能性将是使用被拟合至有待计算的信号过零点周围的样本的适当函数(多项式、正弦等)。根据该函数在何处与信号平均值的交叉来计算过零点时间。适当的函数(多项式、正弦等)还可以被拟合至信号峰值之一周围的样本。通过对所求得的函数求微分，可以计算出信号峰值的时间位置。这些时间可以用作过零点的替代。最终，可以使用关于通过计算采样信号的连续样本之间的差而求得的接收信号的差函数。差函数的过零点对应于原始信号的峰值。因此可以使用之前所描述的方法之一在差信号的过零点上求得原始信号的峰值位置。优选地，所述函数至少包括：一对所述第一时间差与所述第一时间以及一对所述第二时间差与所述第三时间。优选地，在所述函数的一范围中选择所述对，所述函数在所述范围中示出了恒定斜率。此恒定斜率使得更易于确定传输时间。优选地，通过在时间轴线上选择所述恒定斜率与所述时间轴线相交的点并且从所述点减去恒定偏移时间来确定所述传输时间。可以在必须确定传输时间的流量计或其他任何设备的工厂中确定偏移时间。一旦已确定了所述时间的常数，就可以使用该常数，因为其不会发生变化。优选地，多于两对时间差与时间被用于判定所述斜率是否是恒定的。以这种方式，可以选择斜率恒定的函数的范围。在该方法的替代性或附加实施例中，在所述接收信号的中间区域中选择所述对。可以假设在中间区域中斜率是恒定的。优选地，使用产生主频率的同一频率源来生成所述第一传输信号和所述第二传输信号，其中，通过将所述主频率除以不同系数来生成所述第一频率和所述第二频率。以这种方式，可以利用简单的装置来获得彼此直接相关的第一频率和第二频率，从而使得可以以足够的精度来确定时间差。优选地，通过将所述主频率除以第一系数来生成所述第一频率，并且通过将所述主频率交替性地除以第二系数和不同于所述第二系数的第三系数来生成所述第二频率。在这种情况下，由平均值形成第二频率，即，只有当考虑到第二传输信号的两个周期时，才获得第二频率。然而，以这种方式，可以获得具有较小频率差的一对第一频率与第二频率。在最后一种情况下，优选的是，所述接收信号中，在相隔两个周期的倍数的点处测量过零点。以这种方式，可以达到可以由用于产生第二频率的不同系数引起的误差的平均数。在另一个优选的实施例中，使用不同的主频率以及对所述主频率进行相除的相同系数来生成所述第一传输信号和所述第二传输信号。在这种情况下，只需要单个分频器。这个目的是通过开篇处所述的流量计这样来解决的：控制装置连接至用于生成所述第一传输信号的所述装置、连接至用于检测所述第一接收信号的所述装置、连接至用于生成所述第二传输信号的所述装置、并且连接至用于检测所述第二时钟信号的所述装置，所述控制装置借助于基于两个接收信号特性的时间函数来确定传输时间。根据以上所述的方法来操作流量计。附图说明现在参照附图更详细地描述本专利技术的优选实施例，在附图中：图1示出了超声波流量计的示意图，图2示意性地示出了两个具有不同频率的传输信号，图3示意性地示出了相应接收信号，图4示出了描述时间差与时间之间的关系的函数，并且图5示意性地示出了传输信号频率的生成。具体实施方式图1示意性地示出了超声波流量计1。流量计1包括用于位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定具体地在超声波流量计中的超声波脉冲串的传输时间(tt)的方法，所述方法包括：生成具有第一频率(fTx1)的第一传输信号(8)并且检测第一接收信号(10)；生成具有不同于所述第一频率(fTx1)的第二频率(fTx2)的第二传输信号(9)并且检测第二接收信号(11)，其特征在于，基于所述两个接收信号(10，11)特性的时间函数被用于确定所述传输时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.08 DK PA2015002761.一种用于确定具体地在超声波流量计中的超声波脉冲串的传输时间(tt)的方法，所述方法包括：生成具有第一频率(fTx1)的第一传输信号(8)并且检测第一接收信号(10)；生成具有不同于所述第一频率(fTx1)的第二频率(fTx2)的第二传输信号(9)并且检测第二接收信号(11)，其特征在于，基于所述两个接收信号(10，11)特性的时间函数被用于确定所述传输时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一接收信号(11)预定特性满足预定条件的时间确定为第一时间(tZ1A)，将所述第二接收信号的相应预定特性满足所述条件的时间确定为第二时间(tZ2A)，将所述第一接收信号(11)的所述预定特性稍后再次满足所述条件的时间确定为第三时间(tZ1B)，将所述第二接收信号的所述预定特性稍后再次满足所述条件的时间确定为第四时间(tZ2B)，确定在所述第二时间(tZ2A)与所述第一时间(tZ1A)之间的第一时间差(DA)，确定在所述第四时间(tZ2B)与所述第三时间(tZ1B)之间的第二时间差(DB)，并且使用时间差随着时间(tn)的函数(Dn(tn))(12)来确定所述传输时间(tt)，所述函数(12)至少包括一对所述第一时间差(DA)与所述第一时间(tZ1A)和所述第二时间(tZ2A)之一、以及一对所述第二时间差(DB)与所述第三时间(tZ1B)和所述第四时间(tZ2B)之一。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定特性为振幅水平。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定条件为过零点。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述函数(12)至少包括一对所述第一时间差(DA)与所述第一时间(tZ1A)以及一对所述第二时间差(DB)与所述第三时间(tZ1B)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述函数(12)的一范围中选择所述对，所述函数在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯·杰斯帕森，
申请(专利权)人：丹佛斯有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK