【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于诊断超声波传感器的系统和方法。特别地，本专利技术涉及优选用于供暖、通风和空调(hvac)系统的预组装超声波流量计的自诊断。
技术介绍
1、超声波传感器和超声波流量计在hvac(供暖、通风和空调)系统中的使用由于它们具有许多有益特征(诸如高精度、非侵入性和无移动部件)而已经显著增长。wo 2010/122117公开了一种包括超声波传感器的系统，特别是其描述了一种通风系统，该通风系统通过通风导管将空气从建筑物外部吸入建筑物内部。通风系统具有位于通风机上游和/或下游的通风导管中的超声波传感器，用于测量体积流量或空气速度。wo 2010/122117的超声波传感器包括一对超声波收发器，这对超声波收发器面对彼此以间隔开的关系安装在通风导管的相对表面上，从而在上游和下游方向上相对于通风导管的表面以60-90度之间的角度发射和接收超声波。在控制器中，在上游和下游方向上发射和接收的超声波信号之间的相位差和飞行时间差被确定并用于计算空气的速度和温度，并通过控制器控制这些参数，该控制器与阀通信以调节气流的温度和速度，并通过阀上的控制箱的通信来控制通风单元的风扇速度和温度。
2、为了确保正常运行，超声波流量计和组装件需要对整个系统和/或系统的各个部分进行定期维护和诊断。典型地，整个流量计组装件在服务站被移除并检查和/或重新校准。这种操作会产生额外的成本和时间延迟。为此原因，仍然需要有效的超声波流量计，其能够在不将它们从操作现场移除的情况下进行自诊断。
3、当可变空气体积(vav)箱以反向流动方向安装而没有检测
技术实现思路
1、因此，本公开的目的是提出一种用于自诊断超声波流量计组装件的方法和系统，其不具有现有技术的至少一些缺点。
2、根据本公开，该目的通过独立权利要求的特征来实现。此外，从从属权利要求和权利要求组合、说明书和附图中出现进一步的有利实施例。
3、提出了一种用于自诊断超声波流量计组装件的方法，该超声波流量计组装件被设计用于测量通过通道的流体的流量和/或温度。该超声波流量计组装件包括：沿轴向方向延伸的导管部分；超声波传感器，其包括至少一个超声波换能器，所述至少一个超声波换能器被固定到所述导管部分，其中所述至少一个超声波换能器被配置成将超声波脉冲发射到所述导管中，并且在超声波脉冲在所述导管部分中沿着至少一个路径行进之后接收所述超声波脉冲，并且输出测量数据；超声波传感器还包括连接到超声波换能器的控制器，用于处理测量数据，其中参考测量和测试测量均包括沿着至少一个相同或可比路径发射和接收至少一个超声波脉冲。该方法包括以下方法要素：提供参考测量数据；获得测试测量数据；比较参考测量数据和测试测量数据，其中参考测量数据包括参考测量的至少一个接收的超声波脉冲的参考信号特征，并且测试测量数据包括测试测量的至少一个接收的超声波脉冲的测试信号特征。
4、以下实施例包括用于自诊断超声波流量计组装件的方法的修改、改进和/或变化。
5、在一个实施例中，超声波传感器包括至少两个超声波换能器，所述至少两个超声波换能器固定到导管部分并且布置在沿着轴向方向彼此间隔某一距离，并且它们被配置成将超声波脉冲发射到导管中并且在超声波脉冲已经在导管部分中沿着至少一个路径行进之后接收超声波脉冲。
6、在一个实施例中，在操作现场安装超声波流量计组装件之前或之后至少一次获得参考测量数据。在另一个实施例中，在操作现场安装超声波流量计组装件之后，重复获得测试测量数据。在又一个实施例中，获得参考测量数据是在调试期间或者在超声波流量计组装件的第一启动程序期间执行的。
7、在一个实施例中，获得测试测量数据作为超声波流量计组装件的后续启动程序的一部分自动执行。在另一个实施例中，获得测试测量数据由控制器重复地发起。测试测量数据的这种重复获得可以在超声波流量计组装件或自诊断方法的操作的操作或准备就绪的时段期间执行。
8、在一个实施例中，超声波流量计组装件是可变空气体积(vav)箱的一部分，其可安装在通道中。在另一个实施例中，获得参考测量数据和测试测量数据是在没有流体流过通道的情况下，特别是通过在正常操作期间关闭可变空气体积(vav)箱的风门来强制实施零流量完成的。
9、在实施例中，比较参考测量数据和测试测量数据包括比较参考信号特征和测试信号特征，并导出用于量化测试信号特征与参考信号特征的偏差的至少一个特征参数。
10、在一个实施例中，参考和/或测试信号特征是超声波脉冲的波形。在该实施例的一个变型中，信号特征参数是从选自以下的列表的波形量中导出的：波形幅度的强度、波形幅度的形状、波形过零的位置、波形极值的位置、波形频率和包络函数的形状。也可以使用其他信号特征参数。
11、在一个实施例中，该方法还包括附加步骤：基于比较的步骤，特别是基于量化测试信号特征与参考信号特征的偏差的至少一个特征参数，识别超声波流量计组装件的缺陷的原因。所识别的原因可能是以下中的一项或多项：导管尺寸的变化、超声波传感器的运作或故障的变化、至少一个超声波换能器上的污垢积聚以及与导管部分中的物体的干扰。
12、在一个实施例中，该方法还包括当特征参数超过阈值时，基于比较的步骤激活警报的步骤。
13、在一个实施例中，超声波脉冲由同一换能器发射和接收，并沿着i形路径和/或三角路径(也称为三角形(delta-shaped)路径)和/或四边形路径(也称为菱形路径)和/或从矩形拐角反射的反射路径(也称为k路径)和/或直接或非反射路径(也称为单程i形路径)行进，特别是用于识别导管尺寸的变化。
14、可选地或附加地，超声波脉冲由两个换能器中的第一换能器发射，并由两个换能器中的第二换能器接收，并沿着单程i路径行进，特别是用于识别导管尺寸的变化。
15、在一个实施例中，超声波脉冲由两个换能器中的第一换能器发射，并由两个换能器中的第二换能器接收，特别是其中超声波脉冲沿着v形路径和/或u形路径发射，优选用于测量流体的流量和/或温度。
16、在一个实施例中，v形路径和u形路径二者都被使用，根据沿着v形路径的参考测量数据和测试测量数据确定第一特征参数，根据沿着u形路径的参考测量数据和测试测量数据确定第二特征参数，并且第一和/或第二特征参数的变化，特别是其关系的变化被用于识别超声波流量计组装件的缺陷的原因。
17、在一个实施例中，i形路径和三角形路径二者都被使用，根据沿着i形路径的参考测量数据和测试测量数据确定第一特征参数，根据沿着三角形路径的参考测量数据和测试测量数据确定第二特征参数，并且第一和/或第二特征参数的变化，特别是其关系的变化被用于识别超声波流量计组装件的缺陷的原因。
18、在一个实施例中，比较参考测量数据和测试测量数据的步骤包括创建参考信号特征和测试信号特征的相关性，并使用所述相关性作为至少一个特征参数。
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1.一种用于自诊断超声波流量计组装件(1)的方法，所述超声波流量计组装件被设计用于测量通过通道的流体的流量和/或温度，所述超声波流量计组装件(1)包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超声波传感器(2)包括至少两个超声波换能器(20，21)，所述至少两个超声波换能器固定到所述导管部分(3)，并且沿轴向方向布置在距彼此距离(L)处，并且被配置成将超声波脉冲发射到所述导管(3)中，并且在超声波脉冲在导管部分(3)中沿着至少一个路径(R)行进之后接收超声波脉冲。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述参考测量数据(A)在将所述超声波流量计组装件(1)安装在操作现场之前或之后至少获得一次，和/或其中所述测试测量数据(A)在将所述超声波流量计组装件(1)安装在操作现场之后重复获得。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得参考测量数据(A)是在调试期间或超声波流量计组装件(1)的第一启动程序期间执行的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得测试测量数据(B)作为超声波流量计组装件(1)的后续启动程
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，超声波流量计组装件(1)是可变空气体积(VAV)箱的一部分，所述可变空气体积箱可安装在通道中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中获得所述参考测量数据(A)和所述测试测量数据(B)是在没有流体流过所述通道的情况下，特别是通过在正常操作期间关闭所述可变空气体积(VAV)箱的阻尼器以强制实施零流量而完成的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中获得参考测量数据(A)通过使用至少两个路径(R)来完成，并且获得测试测量数据(B)通过使用相同或可比的至少两个路径(R)来完成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中比较参考测量数据(A)和测试测量数据(B)包括比较参考信号特征(51)和测试信号特征(52)并导出用于量化测试信号特征(52)与参考信号特征(51)的偏差的至少一个特征参数。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述参考信号特征(51，61)和/或测试信号特征(52，62)是超声波脉冲的波形。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述特征参数是从选自以下的列表的波形量中导出的：波形幅度的强度、波形幅度的形状、波形过零的位置、波形极值的位置、波形频率和包络函数的形状。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤d)：基于比较的步骤c)，特别是基于量化测试信号特征(52)与参考信号特征(51)的偏差的至少一个特征参数，识别超声波流量计组装件(1)的缺陷的原因，并且其中识别的原因是以下中的一个或多个：导管尺寸的变化，超声波传感器(2)的运作或故障的变化，至少一个超声波换能器(20，21)上的污垢积聚，以及与导管部分(3)中的物体的干扰。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，还包括当所述特征参数超过阈值时，基于步骤c)的比较激活警报的步骤。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，超声波脉冲由同一换能器(20；21)发射和接收，并且沿着I形路径(R，I)和/或三角形路径(R，Δ)和/或菱形路径(R，Q)和/或K路径(R，K)行进，特别是用于识别导管尺寸的变化。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，超声波脉冲由两个换能器(20；21)中的第一换能器发射，并且由两个换能器(21；20)中的第二换能器接收，特别是用于识别导管尺寸的变化。
16.根据前述权利要求2至15中任一项所述的方法，其中，超声波脉冲由两个换能器(20；21)中的第一换能器发射，并且由两个换能器(21；20)中的第二换能器接收，并且特别是其中超声波脉冲沿着V形路径(R，V)和/或U形路径(R，U)发射，优选用于测量流体的流量和/或温度。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中V形路径(R，V)和U形路径(R，U)二者用于I形路径(R，I)和三角形路径(R，Δ)，根据沿着V形路径(R，V)或I形路径(R，I)的参考测量数据(A)和测试测量数据(B)确定第一特征参数，根据沿着U形路径(R，U)或三角形路径(R，Δ)的参考测量数据(A)和测试测量数据(B)确定第二特征参数，并且第一和/或第二特征参数的变化，特别是其关系的变化，用于识别超声波流量计组装件(1)的缺陷的原因。
18.根据权利要求9至17中任一项所述的方法，其中比较参...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于自诊断超声波流量计组装件(1)的方法，所述超声波流量计组装件被设计用于测量通过通道的流体的流量和/或温度，所述超声波流量计组装件(1)包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超声波传感器(2)包括至少两个超声波换能器(20，21)，所述至少两个超声波换能器固定到所述导管部分(3)，并且沿轴向方向布置在距彼此距离(l)处，并且被配置成将超声波脉冲发射到所述导管(3)中，并且在超声波脉冲在导管部分(3)中沿着至少一个路径(r)行进之后接收超声波脉冲。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述参考测量数据(a)在将所述超声波流量计组装件(1)安装在操作现场之前或之后至少获得一次，和/或其中所述测试测量数据(a)在将所述超声波流量计组装件(1)安装在操作现场之后重复获得。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得参考测量数据(a)是在调试期间或超声波流量计组装件(1)的第一启动程序期间执行的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得测试测量数据(b)作为超声波流量计组装件(1)的后续启动程序的一部分自动执行；和/或其中获得测试测量数据(b)由控制器(200)重复发起。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，超声波流量计组装件(1)是可变空气体积(vav)箱的一部分，所述可变空气体积箱可安装在通道中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中获得所述参考测量数据(a)和所述测试测量数据(b)是在没有流体流过所述通道的情况下，特别是通过在正常操作期间关闭所述可变空气体积(vav)箱的阻尼器以强制实施零流量而完成的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中获得参考测量数据(a)通过使用至少两个路径(r)来完成，并且获得测试测量数据(b)通过使用相同或可比的至少两个路径(r)来完成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中比较参考测量数据(a)和测试测量数据(b)包括比较参考信号特征(51)和测试信号特征(52)并导出用于量化测试信号特征(52)与参考信号特征(51)的偏差的至少一个特征参数。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述参考信号特征(51，61)和/或测试信号特征(52，62)是超声波脉冲的波形。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述特征参数是从选自以下的列表的波形量中导出的：波形幅度的强度、波形幅度的形状、波形过零的位置、波形极值的位置、波形频率和包络函数的形状。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤d)：基于比较的步骤c)，特别是基于量化测试信号特征(52)与参考信号特征(51)的偏差的至少一个特征参数，识别超声波流量计组装件(1)的缺陷的原因，并且其中识别的原因是以下中的一个或多个：导管尺寸的变化，超声波传感器(2)的运作或故障的变化，至少一个超声波换能器(20，21)上的污垢积聚，以及与导管部分(3)中的物体的干扰。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，还包括当所述特征参数超过阈值时，基于步骤c)的比较激活警报的步骤。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，超声波脉冲由同一换能器(20；21)发射和接收，并且沿着i形路径(r，i)和/或三角形路径(r，δ)和/或菱形路径(r，q)和/或k路径(r，k)行进，特别是用于识别导管尺寸的变化。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，超声波脉冲由两个换...
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