一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法技术

一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法，包括步骤：(A)获取超声波信号，提取超声波信号上的局部极大值和局部极小值，形成上包络线和下包络线；(B)对超声波信号进行经验模态分解处理；(C)对处理后的超声波信号进行傅里叶变换得到超声波信号频谱；(D)对超声波信号频谱进行希尔伯特变换，并提取希尔伯特变换后的实部和虚部；(E)根据希尔伯特变换后的实部和虚部模计算信号能量，将信号能量作为超声波信号的包络线；(F)选取步骤(E)中得到的包络线的峰值以及峰值附近的至少两个点，求得包络线的非整数估计峰值，非整数估计峰值为超声波的飞行时间。本发明专利技术相较于传统的过零点检测方法能够有效地提高检测进度和燃气计量的准确度。

A measurement method of ultrasonic flight time based on envelope

【技术实现步骤摘要】
一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法
本专利技术涉及超声波飞行时间计算领域，具体涉及一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法。
技术介绍
超声波燃气表以其非接触测量、无可动部件、无压力损失、极高的计量精度等优势，成为燃气计量领域的研究热点。超声波燃气表计量原理是利用超声波在顺流和逆流方向经历时间不同来估计瞬时流量。在不考虑声速受管道内环境的影响下，面平均流速的估计主要受上飞时间和下飞时间的时间差ΔT控制，因此超声波在气体中的飞行时间TOF是时差法超声波流量计进行流量计算的关键参数。目前，业界针对如何提高时差法中气体超声波飞行时间检测准确性的问题展开了研究。其中，最常见的飞行时间计算方法是基于过零点的方式。具体地，针对超声波信号设置门限值，当大于门限值时输出方波信号，门限值的设置方式有多种。专利CN105698886A公开了一种飞行时间测量方法，其在中间电平和地电平之间任意采用双阈值比较电平，在过零检测为阈值1或阈值2时输出方波信号。但是，该种过零检测的设置方式若门限值设置过高，超声波信号最初的起振信号难以达到门限值，因而不会输出方波信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(A)获取超声波信号，通过差分法提取超声波信号上的局部极大值和局部极小值，通过样条插值方法将提取的局部极大值插值生成上包络线，将提取的局部极小值插值生成下包络线；/n(B)基于上述上包络线和下包络线，对超声波信号进行经验模态分解处理；/n(C)对处理后的超声波信号进行傅里叶变换，得到处理后的超声波信号频谱；/n(D)对超声波信号的频谱进行希尔伯特变换，提取希尔伯特变换后的实部和虚部；/n(E)根据希尔伯特变换后的实部和虚部模计算信号能量，将所述信号能量作为超声波信号的包络线；/n(F)选取步骤(E)中得到的包络线的峰值，...

【技术特征摘要】
1.一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)获取超声波信号，通过差分法提取超声波信号上的局部极大值和局部极小值，通过样条插值方法将提取的局部极大值插值生成上包络线，将提取的局部极小值插值生成下包络线；
(B)基于上述上包络线和下包络线，对超声波信号进行经验模态分解处理；
(C)对处理后的超声波信号进行傅里叶变换，得到处理后的超声波信号频谱；
(D)对超声波信号的频谱进行希尔伯特变换，提取希尔伯特变换后的实部和虚部；
(E)根据希尔伯特变换后的实部和虚部模计算信号能量，将所述信号能量作为超声波信号的包络线；
(F)选取步骤(E)中得到的包络线的峰值，以及峰值附近的至少两个点，求得包络线的非整数估计峰值，所述的非整数估计峰值为超声波的飞行时间。


2.根据权利要求1所述的一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法，其特征在于，步骤(B)中包括以下步骤：利用上包络线和下包络线求得包络均值，并计算包络均值和超声波信号的差值函数，并对差值函数进行迭代计算直至差值函数满足条件。


3.根据权利要求2所述的一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法，其特征在于，所述差值函数的迭代计算公式为：
hi(t)＝hi-1(t)-mi(t)
h0(t)＝s(t)
其中，h0(t)为初始差值函数，hi(t)为第i次迭代计算得到的差值函数，s(t)为超声波信号，mi(t)为第i次迭代计算时的包络均值，i＝1,2,…,n，n为正整数。


4.根据权利要求3所述的一种基于包络线的超声波飞行时间测定方法，其特征在于，所述差值函数不满足以下条件后，停止迭代计算：
a)差值函数的极值点的数目与差值函数的零点的数目的差值小于等于1；且
b)包络均值∑mi(t)＝0或∑m...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勋，朱炼，李中华，
申请(专利权)人：成都千嘉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51