一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法技术

本发明专利技术公开了一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法，包括如下步骤：S1：获取超声波回波接收信号序列。S1：获取超声波回波接收信号序列；S1.1：控制超声波信号发射电路，上游换能器发射N个1Mhz激励脉冲，下游换能器接收回波信号；能够计算比值并判断有效性：通过计算超声波回波信号序列中第一次击中与开始有效击中的比值，可以确定该信号的有效性。这种方法可以避免因水质或管道中颗粒物等因素引起的信号衰减而导致的计量误差；实现动态调节超声波特征波进行变量化检测：如果信号的比值不在有效阈值范围内，系统会自动动态调节超声波特征波，以满足不同条件下的计量精度要求。这种方法可以根据实际情况进行调整，以提高测量准确度。高测量准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法


[0001]本专利技术涉及超声波水表
，特别涉及一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法。

技术介绍

[0002]超声波水表是全电子式结构水表，具有计量准确度高、重复性好、无压损等特点。然在现场应用中，一些地方水质较硬，长时间使用换能器表面会结垢，因此导致换能器回波接收信号衰减；另方面水管中的杂质、颗粒也会造成信号衰减。这些因素导致超声波回波信号中的特征波发生错波，影响超声波计量。同时在流量修正过程中，一般依据误差曲线进行多点修正，此方法过程反复，调测周期长，批量生产效率慢，不适合生产制造；
[0003]同时，当使用超声波水表时，由于长时间使用或水质问题导致的结垢和杂质颗粒的存在，会对超声波信号的传输和接收产生干扰和衰减，从而导致超声波回波信号中的特征波发生错波，进而影响超声波计量的准确性。传统的修正方法一般采用多点修正，需要反复调整和校准，因此调测周期较长，不适合生产制造的批量生产。
[0004]为此，提出一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例希望提供一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；
[0006]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法，包括如下步骤：
[0007]S1：获取超声波回波接收信号序列。
[0008]S1：获取超声波回波接收信号序列；
[0009]S1.1：控制超声波信号发射电路，上游换能器发射N个1Mhz激励脉冲，下游换能器接收回波信号。
[0010]S1.2：模拟转换电路采用大于换能器2倍的频率进行回波信号采样，依次将回波幅值记为AM1，AM2，AM3，
…
AMn。
[0011]在上述实施方式中，获取超声波回波接收信号序列；通过控制超声波信号发射电路，上游换能器发射N个1MHz激励脉冲，下游换能器接收回波信号；模拟转换电路采用大于换能器2倍的频率进行回波信号采样，依次将回波幅值记为AM1，AM2，AM3，
…
AMn。
[0012]S2：确定回波接收信号的特征波。
[0013]S2.1：计算每一波的序列与相邻波序列的差值，如下式：
[0014]PreDIFi＝AMi+1一AMi(i＝1,i<N
‑
1)(公式1)
[0015]上述式中，PreDIF表示每一波序列与前驱波序列的差值。
[0016]S2.2：由S2.1可得出序列差值集合，如下式：
[0017]PreDIF＝{PreDIF1，PreDIF2,...,PreDTFN}(公式2)
[0018]S2.3：由S2.2可得最大序列差值，如下式：
[0019]PreDIFMAX＝PreDIFj(j＝i+1) (公式3)
[0020]上述式中，PreDIFMAX表示每波与前驱波的最大序列差值，j表示回波接收信号特征波编号。
[0021]在上述实施方式中，确定回波接收信号的特征波；通过计算每一波的序列与相邻波序列的差值，并得到最大序列差值，确定回波接收信号特征波的编号。
[0022]S3：调节首波阈值，以便超声波回波信号特征波在各个环境下适应。用ThresRange表示首波可调节的范围，由S1和S2可知，ThresRange的范围为:
[0023](AMi，AMi+PreDIF1)
[0024]在上述实施方式中，计算得到的特征波及其前驱波的幅值范围，调节超声波回波信号的首波阈值。
[0025]S4：确定稳定的有效回波，以减少噪声的干扰。对序列差值集合PreDIF进行二次计算，若序列差值比率WaveRate小于5％，就确定该波为稳定的有效回波。计算式如下(公式4)：
[0026]WaveRate＝RreDIFi+1
‑
PreDIFi/PreDIFi*100％(i＝1；i<N)
[0027]在上述实施方式中，对序列差值集合进行二次计算，通过判断序列差值比率WaveRate是否小于5％，确定该波是否为稳定的有效回波。
[0028]S5：确定特征波与稳定有效波的比值，以及特征波的阈值。由S3可知，定义特征波高于设置的阈值及低于设置的阈值时间为TFHL；定义稳定有效波高于零点及低于零点的时间为TSHL，特征波与稳定有效波的比值计算式如下：
[0029]PWR＝TFHL/TSHL
[0030]在上述实施方式中，计算特征波高于设置的阈值及低于设置的阈值时间与稳定有效波高于零点及低于零点的时间之比，得到特征波与稳定有效波的比值PWR。
[0031]S6：特征波自适应调整，若满足PWR<0.5或PWR>0.7，根据S1，S2，S3，S4，S5进行调整配置。
[0032]在上述实施方式中，特征波自适应调整。通过比较PWR与0.5、0.7的大小关系，根据步骤1～5的结果，对特征波进行自适应调整。
[0033]S7：用LMBP神经网络对样本数据训练，实现不同温度的流量修正。
[0034]S7.1：对Q1≤Q＜Q2和Q2≤Q≤Q3的两个流量范围进行LMBP神经温度补偿算法。在Q1，1.1Q1，Q2，1.1Q2，0.5Q3，Q3，Q4流量点下，输入训练数据为温度和计算流量值，输出期望参数为实际参考流量值。温度选择5℃，20℃，30℃。
[0035]S7.2：数据归一化处理，用如下式表示：
[0036]yj
’
＝λ* (yj
‑
ymin/ymax
‑
ymin) +δ (公式5)
[0037]上述式中，yj
’
为输入待训练数据的归一值，yj输入待训练数据，y
’
min待训练数据最小值，y
’
max待训练数据最大值，λ为比例系数，δ为补偿常数；
[0038]S7.3：由S7.2可得下式：
[0039]yj
’
＝(yj
’‑
δ)(y
’
max
‑
y
’
min)+y
’
min(公式6)
[0040]上述式中，yj
’
为输出预测数据,yj
’
为输出归一化预测数据,y
’
min为归一化期望数据最小值，y
’
max为归一化期望数据最大值。
[0041]S7.4：对S7.2和S7.3进行求解拟合，得出实际流量Q标准计算流量Q，温度T关系式，如下式：
[0042]Q标准＝n0+n1Q+n2T+n3QT(公式7)
[0043]在上述实施方式中，用LMBP神经网络对样本数据训练，实现不同温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法，包括超声波水表，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取超声波回波接收信号序列；通过控制超声波信号发射电路，上游换能器发射N个1MHz激励脉冲，下游换能器接收回波信号；模拟转换电路采用大于换能器2倍的频率进行回波信号采样，依次将回波幅值记为AM1，AM2，AM3，
…
AMn；S2、确定回波接收信号的特征波；通过计算每一波的序列与相邻波序列的差值，并得到最大序列差值，确定回波接收信号特征波的编号；S3、计算得到的特征波及其前驱波的幅值范围，调节超声波回波信号的首波阈值；S4、对序列差值集合进行二次计算，通过判断序列差值比率WaveRate是否小于5％，确定该波是否为稳定的有效回波；S5、计算特征波高于设置的阈值及低于设置的阈值时间与稳定有效波高于零点及低于零点的时间之比，得到特征波与稳定有效波的比值PWR；S6、特征波自适应调整。通过比较PWR与0.5、0.7的大小关系，根据步骤1～5的结果，对特征波进行自适应调整。S7、用LMBP神经网络对样本数据训练，实现不同温度的流量修正；通过对不同流量范围的训练数据进行LMBP神经网络训练，并对数据进行归一化处理，得到输入待训练数据的归一值；通过神经网络得到输出预测数据，并通过反归一化处理得到输出的实际流量值。2.根据权利要求1所述的一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法，其特征在于：在所述S1中，还包括：S1.1、控制超声波信号发射电路，上游换能器发射N个1Mhz激励脉冲，下游换能器接收回波信号；S1.2、模拟转换电路采用大于换能器2倍的频率进行回波信号采样，依次将回波幅值记为AM1，AM2，AM3，
…
AMn。3.根据权利要求2所述的一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法，其特征在于：在所述S2中，还包括：S2.1、计算每一波的序列与相邻波序列的差值：PreDIFi＝AMi+1一AMi(i＝1,i<N
‑
1)PreDIF表示每一波序列与前驱波序列的差值；S2.2、由S2.1可得出序列差值集合：PreDIF＝{PreDIF1，PreDIF2,...,PreDTFN}S2.3、由S2.2可得最大序列差值：PreDIFMAX＝PreDIFj(j＝i+1)PreDIFMAX表示每波与前驱波的最大序列差值，j表示回波接收信号特征波编号。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种超声波水表特征波自适应及流量修正的方法，其特征在于：在所述S3中，还包括：调节首波阈值；使超声波回波信号特征波在各个环境下适应；用ThresRange表示首波可调节的范围，基于S1～S2，ThresRange的范围：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵四海，李磊，屈子旭，罗长荣，王龙龙，于伟，张彬，张忠元，李晓雄，陈永平，陈繁，郭彩梅，
申请(专利权)人：宁夏隆基宁光仪表股份有限公司，
类型：发明
国别省市：