【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流场截面速度测量，特别是涉及一种基于双声道超声波的流量测量装置及方法。
技术介绍
1、目前，光学、超声和电学等技术是主要用于测量流体流速的方法。超声测量因其测量范围广、精度高、可靠性好、响应速度快、不易受介质污染等优点，在医学、工业、环境监测和材料科学等领域广泛应用。
2、在工业领域，超声技术广泛应用于无损检测、液位测量和流量计等方面。在无损检测中，超声波可以用于检测材料内部的缺陷、裂纹等问题，具有高精度和高效率的优点。在液位测量中，超声波可以通过测量声波从液体到空气的传播时间来确定液位高度，适用于各种工业场景。在流量计方面，超声波流量计以其非接触式测量、高精度和可靠性强等优点，在工业生产中得到了广泛应用，例如用于流体管道中的液体或气体流量测量。
3、随着用水量的不断增长和水资源的日益匮乏，水流量计量的准确性和稳定性变得越来越重要。在电子行业蓬勃发展的背景下，电子水表逐渐展现出强大的生命力。与传统的机械式流量计相比，电子水表具有诸如精度低、量程小等难以解决的问题。目前现有的双声道超声波水表通常采用内插式超声波流量计，其中换能器嵌入管道内部，可能形成凸起或凹陷，导致流体流经时产生不同大小的涡流，对流型产生干扰，未能充分发挥双声道的优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于双声道超声波的流量测量装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于双声道超声波的流量测量装置，包括：水
3、所述水表包括水表本体、进水管道和出水管道；所述进水管道和所述出水管道均为牛角型结构，所述进水管道和所述出水管道平行对称安装于所述水表本体的底部两侧，所述进水管道、出水管道和所述水表本体依次连通设置且构成u型管道；
4、所述超声波换能器组包括第一超声波换能器组和第二超声波换能器组，所述第一超声波换能器组和所述第二超声波换能器组平行对称设置于所述水表本体顶端两侧；
5、所述控制单元包括主控制模块、显示模块、数据处理模块和通信模块；所述显示模块、数据处理模块、通信模块和各所述超声波换能器组均与所述主控制模块电连接。
6、可选的，所述u型管道与待测管道的内径相同。
7、可选的，所述第一超声波换能器组和所述第二超声波换能器组均包括两个平行对称设置于所述水表本体底部两侧的超声波换能器。
8、可选的，所述主控制模块采用msp430f5438芯片。
9、可选的，所述通信模块包括lora模块、2.5g通信模块、3g通信模块、4g通信模块、5g通信模块中的一种或多种。
10、另一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于双声道超声波的流量测量方法，包括：
11、步骤一：将基于双声道超声波的流量测量装置安装到待测管道上，并对各模块进行初始化，
12、步骤二：当水流通过水表进入待测管道中时开始测量；
13、步骤三：通过各超声波换能器组获取水流的顺流时间数据和逆流时间数据，基于所述顺流时间数据和所述逆流时间数据计算水流的最终流速；
14、步骤四：基于待测管道的管道截面积结合所述最终流速确定流量数据，完成流量测量。
15、可选的，所述步骤三具体包括：
16、通过第一超声波换能器组获取水流的第一顺流时间数据，通过第二超声波换能器组获取水流的第一逆流时间数据；基于所述第一顺流时间数据和所述第一逆流时间数据计算第一流速数据；
17、通过第一超声波换能器组获取水流的第二逆流时间数据，通过第二超声波换能器组获取水流的第二顺流时间数据；基于所述第二顺流时间数据和所述第二逆流时间数据计算第二流速数据；
18、基于所述第一流速数据和所述第二流速数据计算最终流速。
19、可选的，所述步骤四的具体计算公式包括：
20、q＝kvs
21、式中，q为流量，v为最终流速，s待测管道的管道截面积。
22、本专利技术的技术效果为：
23、本专利技术采用时差算法，成功实现了对流体顺流时间和逆流时间的精确测量。同时，设计的牛角型管道结构有效地实现了对顺流和逆流时间的测量，且未对原有的流型产生干扰。利用流体在管道中不同流动特征的原理，并结合互相关原理，成功实现了对流速的准确测量。
24、本专利技术通过优化声波探头的布置方式、减少对流体流动的干扰，并借助先进的信号处理技术，新型结构的水表能够更好地利用双声道的优势，可有效提高流量计量的准确性和稳定性，满足不同应用场景的需求。同时，平贴管壁的超声探头设计也有助于确保超声波的传播路径清晰，进一步提升了测量的准确性和稳定性。这种水表不仅可以满足日益严格的流量计量要求，还能够适应各种复杂环境下的使用需求，为水资源的合理利用和节约提供了重要的技术支持。
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1.一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，包括：水表、控制单元和若干超声波换能器组；
2.根据权利要求1所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，所述U型管道与待测管道的内径相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，所述第一超声波换能器组和所述第二超声波换能器组均包括两个平行对称设置于所述水表本体底部两侧的超声波换能器。
4.根据权利要求1所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，所述主控制模块采用MSP430F5438芯片。
5.根据权利要求1所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，所述通信模块包括LoRa模块、2.5G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块中的一种或多种。
6.一种基于双声道超声波的流量测量方法，应用于权利要求1-5中任一项所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于双声道超声波的流量测量方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：
8.
...【技术特征摘要】
1.一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，包括：水表、控制单元和若干超声波换能器组；
2.根据权利要求1所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，所述u型管道与待测管道的内径相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，所述第一超声波换能器组和所述第二超声波换能器组均包括两个平行对称设置于所述水表本体底部两侧的超声波换能器。
4.根据权利要求1所述的一种基于双声道超声波的流量测量装置，其特征在于，所述主控制模块采用msp430f5438芯片。
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