计算超声波脉冲的渡越时间的方法和系统技术方案

提供一种用于计算从第一超声波换能器向第二超声波换能器发送的脉冲化信号的渡越时间的自动方法和系统。该方法包括：测量在第二换能器处从第一换能器接收的脉冲化信号的幅度；测量任何与接收的脉冲化信号接近的噪声的幅度；以及分别计算接收的脉冲化信号与噪声的信噪比。如果信噪比高于预定阈值，则自动执行第一技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。如果信噪比低于预定阈值，则自动执行另一第二技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算超声波脉冲的渡越时间的方法和系统
本专利技术总的涉及用于计算发送的脉冲的渡越时间(transit time)的自动方法和系统，尤其是用于通过从第一超声波换能器到第二换能器的流体流动来计算发送的超声波脉冲的渡越时间。
技术介绍
已知超声波流速计系统用于测量流体(如气体或液体)在诸如导管之类的管道内流动速率。在一个特定系统中，两个换能器彼此成一斜角、被放置在管道的外部，并且它们通称为上游换能器和下游换能器。通过首先从上游换能器向下游换能器发送一脉冲来确定流体流过管道的速率。接着，下游换能器向上游换能器发送一脉冲。从上游换能器向下游换能器发送的脉冲的渡越时间小于反方向上发送的脉冲的渡越时间，从而可以基于测量的这两个脉冲的渡越时间之差来确定(计算)流体流动速率。本领域技术人员知道，换能器可以被夹在管道的外部，或者可以被插入管道壁中(例如，“浸湿式换能器”)。超声波系统可以用于测量许多不同类型和密度的液体或气体的流，并且可以在各种程度条件下与不同类型的管道一起使用。当一个换能器向另一换能器发送时，这些广泛变化的环境可以产生不同的信噪比。例如，如果要测量的流体是液体，则信噪比通常将较高。如果要测量的流体是气体，则信噪比通常将较低。根据信噪比，采用不同的技术来测量渡越时间以及上和下渡越时间之间的时间差。例如，如果信噪比高，则一种高分辨度的测量渡越时间的技术是互相关技术。参见通过引用并入这里的美国专利No.4787252。但是，如果信噪比低，则高分辨率方法的互相关技术可能导致计算渡越时间时的误差，从而导致不准确的流动速率确定。因此，本领域技术人员可以采用其他技术来测量渡越时间。在信噪比低时测量渡越时间的技术的一个例子是美国专利申请No.4538469中披露的积分阈值技术，这里也通过引用将其并入这里。尽管积分阈值技术不提供如互相关技术那样高的分辨率，但它更加健-->壮。此外，如果管道老化的话，那么任何特定换能器布置的信噪可能随着时间变化，例如，信噪比可能降低。因此，超声波流速计系统控制器(电子设备)在安装时由于信噪比高而可以被配置来采用互相关技术。但是，以后如果信噪比降低的话，互相关技术将不再提供准确的流动速率确定。在现有技术中，在选择计算每个发送脉冲的渡越时间的特定技术并测量渡越时间之前，常常需要让技术人员或工程师通过将示波器连接到流速计(或控制器)来确定信噪比以在估计流测量点之后安装超声波流速计。这一操作费时、昂贵，而且有时可能不准确。此外，示波器是需要专家操作的昂贵设备器件。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术提供一种用于计算从第一超声波换能器向第二超声波换能器发送的脉冲化信号的渡越时间的自动方法和系统。即使信噪比随着时间改变，本专利技术的方法和系统也能准确地确定换能器之间的脉冲渡越时间。不需要示波器和工程师或技术人员来确定信噪比，从而节省了时间和费用。在至少一个实施例中，本专利技术是通过一种自动和易用的方法实现的，该方法用于计算从第一超声波换能器通过流体流发送到第二超声波换能器的脉冲的渡越时间，它是通过自动计算接收的脉冲的信噪比、然后基于信噪比电平来自动选择适当的技术计算接收的脉冲的渡越时间来实现的。在一个实施例中，本专利技术特征在于一种用于计算从第一超声波换能器向第二超声波换能器发送的脉冲化信号的渡越时间的自动方法。该方法包括：测量在第二换能器处从第一换能器接收的脉冲化信号的幅度；测量任何与接收的脉冲化信号接近的噪声的幅度；以及分别计算接收的脉冲化信号与噪声的信噪比。如果信噪比高于预定阈值，则执行第一技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。而如果信噪比低于预定阈值，则执行另一第二技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。在一个示例中，所述第一技术可以包括互相关技术，而所述第二技术可以包括积分阈值技术。所述预定阈值可以大约在7到13之间。第一换能器和第二换能器可以在管道的同侧，或者第一换能器和第二换能器可以在管道的-->异侧。第一换能器和第二换能器可以被夹在管道上。第一换能器和第二换能器可以以浸湿式配置放置在管道中。该方法还可以包括步骤：基于计算的信噪比，调节发送的脉冲化信号的预选特性。该方法还可以包括步骤：如果信噪比低于第二预定阈值，则输出出错消息。所述第二预定阈值可以在0.25与1.0之间。所述测量脉冲化信号的幅度的步骤可以包括测量脉冲化信号的最大幅度。所述测量噪声的幅度的步骤可以包括测量在预定时间窗口内噪声的最大幅度。所述测量噪声的幅度的步骤可以包括窗口化(windowing)噪声数据。该窗口可以在接收的脉冲信号紧前面。可以在测量噪声幅度之前测量脉冲化信号的幅度。本专利技术特征还在于一种用于计算脉冲化信号传过管道的渡越时间的系统，该系统包括：可连接到管道的第一换能器；可连接到管道的至少第二换能器；连接到第一换能器和第二换能器的控制器。该控制器被配置成：测量在第二换能器处从第一换能器接收的脉冲化信号的幅度，测量任何与接收的脉冲化信号接近的噪声的幅度，分别计算接收的脉冲化信号与噪声的信噪比，如果信噪比高于预定阈值，则执行第一技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间，以及如果信噪比低于预定阈值，则执行另一第二技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。在一个示例中，所述第一技术是互相关技术，而所述第二技术是积分阈值技术。所述预定阈值可以大约在7到13之间。第一换能器和第二换能器可以在管道的同侧。第一换能器和第二换能器可以在管道的异侧。第一换能器和第二换能器可以被夹在管道上，或者第一换能器和第二换能器可以以浸湿式配置放置在管道中。控制器可以被配置成：基于计算的信噪比，调节发送的脉冲化信号的预选特性。控制器还可以被配置成：如果信噪比低于第二预定阈值(如在0.25与1.0之间)，则输出出错消息。控制器还可以被配置成测量脉冲化信号的最大幅度。控制器还可以被配置成测量在预定时间窗口内信号噪声的最大幅度。所述测量噪声的幅度的步骤可以包括窗口化噪声数据。该窗口可以在接收的脉冲信号紧前面。可以在测量噪声幅度之前测量脉冲化信号的幅度。控制器可以包括发送器、接收器和访问存储器的处理器，并且该存储器包括计算机代码，该计算机代码用于测量在第二换能器处从第一换能器接收的脉冲化信号的幅度，测量与接收的脉冲化信号接近的噪声的幅度，-->以及分别计算接收的脉冲化信号与噪声的信噪比。本专利技术特征还在于一种计算机程序，用于计算从第一超声波换能器通过管道发送到第二超声波换能器的脉冲化信号的渡越时间。该程序包括指令，用于测量在第二换能器处从第一换能器接收的脉冲化信号的幅度，测量任何与接收的脉冲化信号接近的噪声的幅度，分别计算接收的脉冲化信号与噪声的信噪比，如果信噪比高于预定阈值，则执行第一技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间，而如果信噪比低于预定阈值，则执行另一第二技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。附图说明通过下面对优选实施例和附图的描述，本领域技术人员将想到其他目的、特征和优点，其中：图1A、1B和1C是用于确定流体流过管道的速率的典型超声波系统的示意图；图2A和2B是从第一换能器通过液体发送的、并在第二换能器处接收的低噪声超声波信号的电压对时间图；图3是从第一换能器通过气体发送的、并在第二换能器处接收的高噪声超声波信号的电压对时间图；图4是示出与根据本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计算从第一超声波换能器（１４ａ）向第二超声波换能器（１６ａ）发送的脉冲化信号（１８ｄ）的渡越时间的自动方法，该方法包括：测量（７０）在第二换能器（１６ａ）处从第一换能器（１４ａ）接收的脉冲化信号的幅度；测量（７２）任 何与接收的脉冲化信号（３２ａ）接近的噪声的幅度；分别计算（７４）接收的脉冲化信号与噪声的信噪比；如果信噪比高于预定阈值，则自动执行（７６）第一技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间；以及如果信噪比低于预定阈值，则自动执 行（７８）第二技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-3-12 10/799,8021.一种用于计算从第一超声波换能器(14a)向第二超声波换能器(16a)发送的脉冲化信号(18d)的渡越时间的自动方法，该方法包括：测量(70)在第二换能器(16a)处从第一换能器(14a)接收的脉冲化信号的幅度；测量(72)任何与接收的脉冲化信号(32a)接近的噪声的幅度；分别计算(74)接收的脉冲化信号与噪声的信噪比；如果信噪比高于预定阈值，则自动执行(76)第一技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间；以及如果信噪比低于预定阈值，则自动执行(78)第二技术来计算接收的脉冲化信号的渡越时间。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一技术包括互相关技术。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二技术包括积分阈值技术。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定阈值大约在7到13之间。5.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：基于计算的信噪比，调节发送的脉冲化信号的预选特性。6.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：如果信噪比低于第二预定阈值，则输出出错消息，所述第二预定阈值在0.25与1.0之间。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述测量脉冲化信号的幅度的步骤(70)包括测量脉冲化信号的最大幅度。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述测量噪声的幅度的步骤(72)包括测量在预定时间窗口内噪声的最大幅度。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述测量噪声的幅度的步骤(72)包括窗口化噪声数据。10.如权利要求1所述的方法，其中，在测量噪声幅度之前测量脉冲化信号的幅度。11.一种用于计算脉冲化信号传过管道的渡越时间的系统，该系统包括：可连接到管道(12a)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：晓雷S奥，奥利格A卡拉科维斯基，杰弗里D蒂尔登，
申请(专利权)人：帕纳米特里科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]