基于第一包络重合度的气体超声波流量计渡越时间计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于第一包络重合度的气体超声波流量计渡越时间计算方法。本发明专利技术通过对接收波形和多种渡越时间计算方法的分析与验证，提出一种新的渡越时间计算方法。该方法截取静态情况下接收波形中第一包络轮廓最稳定的一段波形作为参考波形，确定最佳缩放比，与流体流动情况下的接收波形作重合度计算，从而获得渡越时间，并计算流量。通过实验对比验证，相比于传统的互相关算法，基于重合度的渡越时间计算方法有效提高了中、高流速下渡越时间测量的准确性，提高了气体超声波流量计的测量精度，扩大了仪表的量程比。

Calculation method of transit time of gas ultrasonic flowmeter based on first envelope coincidence degree

【技术实现步骤摘要】
基于第一包络重合度的气体超声波流量计渡越时间计算方法
本专利技术属于气体超声波流量检测
，特别涉及一种基于接收波形第一包络上升沿重合度的渡越时间计算方法。
技术介绍
随着我国清洁能源天然气使用的飞速增长，天然气管网也在不断扩建，天然气流量计量在天然气输送和贸易计量中发挥越来越重要的作用。相比于其他流量仪表，超声波流量计具有非接触式测量、量程比大、可用于大管径测量、无压损、可测双向流和可管道清洗等优点，引起了人们极大的关注。国外对超声波流量计技术的研究起步较早，经过长期的研究和实践，积累了丰富的理论与经验。国内也有许多科研单位在进行气体超声波流量计的研究，并取得了诸多的成果。但由于起步较晚，国产气体超声波流量计无论在整体性能还是市场占有率上都与国外产品有较大的差距。气体超声波流量计根据检测原理的不同可分为时差法、相位差法、频差法、相关法和多普勒法等。其中时差法是目前市场上气体流量计中最常用的方法，其原理是利用超声波在流动气体中顺、逆流渡越时间的差计算出气体流速，进而得到气体流量。因此渡越时间测量的准确性成为决定气体流量计测量精度的关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于第一包络重合度的气体超声波流量计渡越时间计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n1)针对全量程范围，通过设置流速间隔，选择覆盖全流态和流速段的N

【技术特征摘要】
1.一种基于第一包络重合度的气体超声波流量计渡越时间计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)针对全量程范围，通过设置流速间隔，选择覆盖全流态和流速段的Nv个流速点作为建模的流速点；
2)在管道静态条件下，每个流速点采集若干数量相等的顺、逆流超声波接收信号并取平均，然后采用FIR滤波器滤除低频和高频的杂波干扰信号，滤波后的波形作为平均静态波形；
3)截取2)中平均静态波形的长度为N_ref一部分作为参考波形，截取时以平均静态波形第一包络上升沿近似成直线的部分为基准，向前截取与该部分等长的波形，向后截取两个周期的波形；其中近似成直线的上升沿部分的峰值点为线性峰值点，记录其在参考波形中的幅值为Li，i＝1～n，n为参考波形中线性峰值点总数；线性峰值点后两个周期的峰值点为惩罚峰值点，记录其在参考波形中的幅值为Pi，i＝1～4；
4)在每个流速点下每个声道连续采集M个顺流接收波形和M个逆流接收波形，并使用FIR滤波器滤除杂波干扰，得到接收波形，长度为N，将接收波形与参考波形的起始位置对齐，定义参考波形的移动步长k，k为整数，初始值为0；
5)将参考波形向右移动k个步长，截取接收波形中和参考波形首尾对应的波形作为目标波形；
6)由参考波形的线性峰值点的幅值Li及其在目标波形中对应点的幅值L'i、4个惩罚峰值点幅值Pi及其在目标波形中对应点的幅值Pi'确定目标波形的缩放系数K(k)，缩放系数K(k)的计算公式为：



7)将目标波形乘以缩放系数后得到计算波形，与参考波形各对应点做差并求其平方和，得到其重合度函数值，其计算公式为：






其中，x(i)为参考波形，y(k)(i)为目标波形，K(k)为目标波形缩放系数，N为目标波形长度，Dxy(k)为计算波形与参考波形的重合偏差，Cxy(k)为计算波形与参考波形的重合度；若Dxy(k)为0，表示计算波形与参考波形完全重合，此时的步长k所对应的渡越时间即为接收波形的渡越时间；若Dxy(k)不为0，取Dxy(k)的倒数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炎矗，周洪亮，吴云霄，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33