流速测量方法、流速流量仪、计算机设备及存储介质技术

本发明专利技术涉及水文测量技术领域，具体涉及流速测量方法、流速流量仪、计算机设备及存储介质。包括如下步骤：S1：对一帧的ADC采样信号的I路和Q路分别进行DFT处理，分别得到I路和Q路的相位；S2：将I路的相位和Q路的相位作差，得到相位差；S3：根据目标值，对相位差进行初筛，再对初筛后的相位差进行干扰去除；S4：根据干扰去除后的相位差，计算得出流速；S5：将每一帧的流速组合，形成多帧的流速，对多帧的流速进行自动聚类；S6：流速按照密度准则分类，密度最大的一类求平均后作为此次测量的流速结果，其密度为置信度，将小密度流速滤除。从而能够提高对水流流速测量的准确性。水流流速测量的准确性。水流流速测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
流速测量方法、流速流量仪、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及水文测量
，具体涉及流速测量方法、流速流量仪、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]水文指的是自然界中水的变化、运动等的各种现象。建国60年来，水文事业随着国民经济和社会的发展而不断发展，取得了巨大成就。1949年，水位站203处、雨量站2处。我国已建成各类水文站点3万多处，形成包括水位、流量、雨量、水质、地下水、蒸发、泥沙等项目齐全、布局比较合理的水文站网。
[0003]其中，对水流流速的测量成为了研究水文的重要参照之一，而流速测量算法是实现流速测量的理论基石。而当今所采用的传统流速测量算法则使用了传统的运行框架。公开号为CN115526074A的中国专利技术专利，公开了基于河流表面流速的截面流速分布反演方法，该方法通过分析截面内区流速分布和外区流速分布的差异和联系获取河流截面流速分布，解决了微波雷达无法测量水面以下流速的问题。公开号为CN116222676A的中国专利技术专利，公开了一种精准定位的毫米波水流量监测方法及系统，通过毫米波射雷达及数据处理单元对河面某一网格内的流速进行无接触监测，由于摄像头指向与天线组的波束指向一致，因此摄像头获取采集点所在河面中的位置，并根据河道内垂线流速的分布曲线来分析计算河道整体的流速。
[0004]但在实际的工作环境中，在上述的测量中会存在一些误差因素，误差因素会与水流一起处理后求得的相对延迟量会产生较大偏差。这会出现对目标频带的识别有一定误差，进而对于幅度无法做到精确检测。因此，常规的测量方法得出的流速会存在一定的误差，降低流速测量的准确性。
[0005]上述问题是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种流速测量方法，从而能够提高对水流流速测量的准确性。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的方案是：一种流速测量方法，包括如下步骤：S1：对一帧的ADC采样信号的I路和Q路分别进行DFT处理，分别得到I路和Q路的相位；S2：将I路的相位和Q路的相位作差，得到相位差；S3：根据90
°
目标值，对相位差进行初筛，再对初筛后的相位差进行干扰去除；S4：根据干扰去除后的相位差，计算得出流速；S5：将每一帧的流速组合，形成多帧的流速，对多帧的流速进行K
‑
mean自动聚类；S6：流速按照密度准则分类，密度最大的一类求平均后作为此次测量的流速结果，
其密度为置信度，将小密度流速滤除。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述S3中初筛的条件为，相位差在45
°‑
135
°
之间的子载波。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述S3中的所述干扰去除条件为：相位差在60
°‑
120
°
之间，初筛目标频带内最大幅度大于目标值，初筛目标加权相位差后在75
°‑
105
°
之间。
[0010]一种流速流量仪，流速流量仪包括所述流速测量方法并可以根据流速测量方法得出的流速数据解算出流量数据。
[0011]一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述流速测量方法。
[0012]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述流速测量方法。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术逻辑合理，通过设定目标值，目标值为90
°
，之后根据90
°
两侧的范围对筛选目标依次做初筛与干扰去除处理，以保障频带内所有被选出符合条件的数据的准确性，进而能够筛除放大器带来的误差因素，避免放大器带来的误差，使得本算法与传统的幅度检测相比更加准确。因而保障了流速计算的精确度。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的流程示意图；图2是子载波指数和幅度与相位差之间的关系图；图3是捕获指数与流速之间的关系图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0016]参照图1所示，为本专利技术的一实施例，通过以下步骤实现对流速的测量，S1：对一帧的ADC采样信号的I路和Q路分别进行DFT处理，分别得到I路和Q路的相位；S2：将I路的相位和Q路的相位作差，得到相位差；S3：根据目标值，对相位差进行初筛，再对初筛后的相位差进行干扰去除；S4：根据干扰去除后的相位差，计算得出流速；S5：将每一帧的流速组合，形成多帧的流速，对多帧的流速进行自动聚类；S6：流速按照密度准则分类，密度最大的一类求平均后作为此次测量的流速结果，其密度为置信度，将小密度流速滤除。
[0017]在常规的水流流速的测量中，使用超声波测量水流流速时，会得到很多干扰的相位差，为了能够提高测量的准确性，需要将干扰相位差去除。在现实的测量中，ADC采样信号中会存在水流信号和实际影响信号，实际影响信号是客观存在无法消除的，因此水流信号和实际影响信号的混合信号默认为水流信号。之后水流信号的I路和Q路分别进行DFT处理，DFT处理后的I路和Q路还需要经过放大器对信号进行放大，在放大的过程中，放大器会对信号产生一定的误差因素，如何去除放大器产生的误差因素成为提高流速测量准确性的关键。因此，将这些误差因素排除，得到准确的相位差，才能够计算出更加准确的流速。由于I路和Q路是对信号的正交处理，因此I路和Q路的相位差的理论值永远保持在90
°
，而放大器
产生的误差因素的相位差并不是90
°
，因此将目标值设定在90
°
。由于90
°
是理论值，在现实中很难达到90
°
，因此需要选取90
°
两侧的数值，选取靠近90
°
的相位差就能够确定该相位差为水流的相位差。
[0018]首先，对一帧的ADC采样信号的I路和Q路分别进行DFT处理，DFT处理为离散傅里叶变换，通过DFT处理能够分别得到I路和Q路的角度信息，对于任一复数z=a+bi，先对复数做tanz=b/a运算，再对所求结果做tan^(
‑
1)运算以求出复数信号的相位，分别选取其中的相位信息。之后将I路的相位和Q路的相位作差，得到相位差。根据目标值90
°
，对相位差进行初筛，初筛的条件为，相位差在45
°‑
135
°
之间的子载波，再对初筛后的相位差进行干扰去除。干扰去除包括如下条件，相位差在60
°‑
120
°
之间，初筛目标频带内最大幅度大于目标值，初筛目标加权相位差后在75
°‑
105
°
之间。通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对一帧的ADC采样信号的I路和Q路分别进行DFT处理，分别得到I路和Q路的相位；S2：将I路的相位和Q路的相位作差，得到相位差；S3：根据90
°
目标值，对相位差进行初筛，再对初筛后的相位差进行干扰去除；S4：根据干扰去除后的相位差，计算得出流速；S5：将每一帧的流速组合，形成多帧的流速，对多帧的流速采用K
‑
mean自动聚类；S6：流速按照密度准则分类，密度最大的一类求平均后作为此次测量的流速结果，其密度为置信度，将小密度流速滤除。2.如权利要求1所述的一种流速测量方法，其特征在于，所述S3中初筛的条件为，相位差在45
°‑
135
°
之间的子载波。3.如权利要求1所述的一种流速测量方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德莉，朱世平，朱逸帆，袁开见，
申请(专利权)人：无锡航征科技有限公司，
类型：发明
国别省市：