【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据处理技术，尤其涉及一种超声波流量计的数据多级输出方法及系统。
技术介绍
1、现有的管道内废水的流量和流速的测量方法往往是通过在管道入口和出口处设置超声波传感器，并且根据发射的超声波信号和接收到的超声波信号的信号差来计算废水的流量和流速，但是实际应用中，废水中往往会存在湍流的情况，而湍流对废水的流量和流速的测量会噪声很大影响，而现有技术中并未考虑到此情况。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种超声波流量计的数据多级输出方法及系统，至少能够解决现有技术中部分问题。
2、本专利技术实施例的第一方面，提供一种超声波流量计的数据多级输出方法，包括：
3、在处理废水的目标管道的多个位置安装超声波传感器，所述超声波传感器包括超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器发射超声波信号沿所述目标管道进行传播，所述超声波接收器接收所述超声波信号，基于频谱分析技术分析所述超声波信号，得到初始流速信息；
4、建立所述目标管道对应的管道模型，并且对所述管道模型进行网格划分，设定所述管道模型的边界条件，以及流经所述管道模型的流体的初始条件，根据流体动力学模拟所述废水在所述目标管道流动，确定所述废水的流速信息，其中，所述边界条件包括目标管道的入口流速、出口流速以及管道压力中至少一种，所述初始条件包括流速分布以及温度分布中至少一种；
5、基于所述流速信息判断所述目标管道中的废水是否为湍流，若不是，则结合所述目标管道的横截面确定流量信息；若是，
6、在一种可选的实施方式中，基于频谱分析技术分析所述超声波信号，得到初始流速信息包括：
7、对所述超声波信号进行快速傅里叶变换，将所述超声波信号转换为频域信号并构建频谱图；
8、分别确定所述废水在所述目标管道中静止状态下的第一频率峰值，以及所述废水在所述目标管道中运动状态下的第二频率峰值，基于所述第一频率峰值和所述第二频率峰值确定多普勒频移；
9、根据所述多普勒频移，超声波在所述目标管道中传播的声速以及所述超声波信号与所述废水流动方向的夹角信息确定所述初始流速信息。
10、在一种可选的实施方式中，建立所述目标管道对应的管道模型，并且对所述管道模型进行网格划分，设定所述管道模型的边界条件，以及流经所述管道模型的流体的初始条件，根据流体动力学模拟所述废水在所述目标管道流动，确定所述废水的流速信息包括：
11、基于所述管道模型的边界条件，以及流经所述管道模型的流体的初始条件，分别确定所述废水的流体速度矢量，以及所述废水的流动属性信息和流体特性信息，其中，所述流动属性信息包括流体密度和流体粘度，所述流体特性信息包括流体压力信息和外部力矢量；
12、基于所述流体速度矢量、所述流动属性信息以及所述流体特性信息构建动量方程，并通过有限差分算法离散化所述动量方程，确定所述废水的流速信息。
13、在一种可选的实施方式中，基于所述流体速度矢量、所述流动属性信息以及所述流体特性信息构建动量方程包括：
14、；
15、其中，ρ表示流体密度，μ表示流体粘度， u表示流体速度矢量，表示压力差， f表示外部力矢量。
16、在一种可选的实施方式中，基于所述流速信息判断所述目标管道中的废水是否为湍流包括：
17、基于所述流速信息以及所述目标管道的管道直径，结合所述废水对应的流体粘度和流体密度，确定所述废水对应的流动状态参数；
18、若所述流动状态参数小于预设分层阈值，则认定所述废水为层流，若所述流动状态参数大于等于预设分层阈值，则认定所述废水为湍流。
19、在一种可选的实施方式中，通过非线性校正算法校正所述流速信息，根据非线性校正后的流速信息结合所述目标管道的横截面确定流量信息包括：
20、初始化混合长度、湍流能量以及耗散率，其中，所述混合长度用于指示湍流涡流的特征尺度，所述耗散率用于指示所述废水在所述目标管道中的能量损失；
21、将初始化后的混合长度、湍流能量以及耗散率作为改进的prandtl混合模型的模型参数，将所述流速信息输入所述改进的prandtl混合模型，得到非线性校正后的流速剖面信息；
22、基于所述流速剖面信息结合所述目标管道的横截面确定流量信息。
23、在一种可选的实施方式中，将所述流速信息输入所述改进的prandtl混合模型，得到非线性校正后的流速剖面信息包括：
24、基于所获取的湍流的动能以及湍流对应的耗散率，结合预先获取的经验常数，确定所述湍流对应的湍流粘度；
25、基于所述废水对应的分子粘度，结合所述湍流粘度确定有效粘度；
26、根据壁面剪切应力所确定的所述废水与所述目标管道的摩擦速度，以及所述目标管道的粗糙系数，结合冯卡门常数，确定修正流速剖面值；
27、根据所述修正流速剖面值结合所述流速信息确定非线性校正后的流速剖面信息。
28、本专利技术实施例的第二方面，提供一种超声波流量计的数据多级输出系统，包括：
29、第一单元，用于在处理废水的目标管道的多个位置安装超声波传感器，所述超声波传感器包括超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器发射超声波信号沿所述目标管道进行传播，所述超声波接收器接收所述超声波信号，基于频谱分析技术分析所述超声波信号，得到初始流速信息；
30、第二单元，用于建立所述目标管道对应的管道模型，并且对所述管道模型进行网格划分，设定所述管道模型的边界条件，以及流经所述管道模型的流体的初始条件，根据流体动力学模拟所述废水在所述目标管道流动，确定所述废水的流速信息，其中，所述边界条件包括目标管道的入口流速、出口流速以及管道压力中至少一种，所述初始条件包括流速分布以及温度分布中至少一种；
31、第三单元，用于基于所述流速信息判断所述目标管道中的废水是否为湍流，若不是，则结合所述目标管道的横截面确定流量信息；若是，则通过非线性校正算法校正所述流速信息，根据非线性校正后的流速信息结合所述目标管道的横截面确定流量信息。
32、本专利技术实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
33、处理器；
34、用于存储处理器可执行指令的存储器；
35、其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。
36、本专利技术实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。
37、本专利技术有益效果：
38、（1）本专利技术通过超声波传感器，成功地捕获了废水在目标管道中的流速信息。这项技术允许实时监测废水的流动速度，无需本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声波流量计的数据多级输出方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于频谱分析技术分析所述超声波信号，得到初始流速信息包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述目标管道对应的管道模型，并且对所述管道模型进行网格划分，设定所述管道模型的边界条件，以及流经所述管道模型的流体的初始条件，根据流体动力学模拟所述废水在所述目标管道流动，确定所述废水的流速信息包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述流体速度矢量、所述流动属性信息以及所述流体特性信息构建动量方程包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述流速信息判断所述目标管道中的废水是否为湍流包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过非线性校正算法校正所述流速信息，根据非线性校正后的流速信息结合所述目标管道的横截面确定流量信息包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述流速信息输入所述改进的Prandtl混合模型，得到非线性校正后的流速剖面信息包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计的数据多级输出方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于频谱分析技术分析所述超声波信号，得到初始流速信息包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述目标管道对应的管道模型，并且对所述管道模型进行网格划分，设定所述管道模型的边界条件，以及流经所述管道模型的流体的初始条件，根据流体动力学模拟所述废水在所述目标管道流动，确定所述废水的流速信息包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述流体速度矢量、所述流动属性信息以及所述流体特性信息构建动量方程包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述流速信息判断所述目标管道中的废水是否...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东侠，
申请(专利权)人：锐特科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。