[发明专利]一种时差法超声流量计静态漂移抑制模型及抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时差法超声流量计测量技术，尤其是涉及一种时差法超声流量计静态漂移抑制模型及抑制方法。

背景技术

超声流量计可以实现非接触、高精度测量，具有量程宽、无压损、组成简单、灵敏度高等优点，在石油化工、污水处理、工业及生活用水等领域有着广泛的应用前景。

超声流量计发展至今，已经有多种测量方式，按测量原理可以分为传播速度差法、多普勒效应法、波束偏移法等。时差法是超声流量计传播速度差法中的一种测量方式，与其他测量方式相比，其具有测量方式简单和计量精度高等优点，所以其一直备受关注。

将以时差法测量方式进行测量的超声流量计称为时差法超声流量计，图1给出了时差法超声流量计的测量电路框图，该测量电路包括微控制器、计时芯片、驱动电路模块、接收电路模块、切换开关、存储电路、第一超声波换能器和第二超声波换能器，驱动电路模块主要由脉冲信号产生电路、信号调理电路和换能器驱动电路组成，接收电路模块主要由信号接收电路和信号整形电路组成，切换开关具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口四个端口，微控制器分别与存储电路、计时芯片、切换开关及脉冲信号产生电路相连接，计时芯片与信号整形电路连接，换能器驱动电路与切换开关的第一端口连接，信号接收电路与切换开关的第三端口连接，第一超声换能器与切换开关的第二端口连接，第二超声换能器与切换开关的第四端口连接。第一超声波换能器和第二超声波换能器既可以发射超声波信号，又可以接收超声波信号，第一超声波换能器和第二超声波换能器对超声波信号的发射或接收由切换开关来控制，切换开关由微处理器控制，但同一时间段内第一超声波换能器和第二超声波换能器处于两种不同的状态，即当第一超声波换能器处于发射状态时，第二超声波换能器则应处于接收状态，此时切换开关的第一端口与第二端口相连，即换能器驱动电路与第一超声波换能器相连，第三端口与第四端口相连，即信号接收电路与第二超声波换能器连接；当第二超声波换能器处于发射状态时，第一超声波换能器则应处于接收状态，此时切换开关的第一端口与第四端口相连，即换能器驱动电路与第二超声波换能器连接，切换开关的第二端口与第三端口相连，即信号接收电路与第一超声波换能器相连；微控制器用于控制切换开关的各个端口之间的连接、控制脉冲信号产生电路输出驱动脉冲信号、读取计时芯片内的计数值及完成数值的计算并将该计数值存储至存储电路中。假设图1所示的测量电路在某时间段内第一超声波换能器处于发射状态而第二超声波换能器处于接收状态，微控制器控制切换开关的第一端口与第一超声波换能器连接，同时控制切换开关的第三端口与第二超声波换能器连接，此时微控制器、脉冲信号产生电路、信号调理电路、换能器驱动电路、切换开关的第一端口与第二端口、第一超声波换能器、第二超声波换能器、切换开关的第三端口与第四端口、信号接收电路、信号整形电路构成一个通路，微控制器控制脉冲信号产生电路输出驱动脉冲信号，脉冲信号产生电路将驱动脉冲信号传输给信号调理电路，同时微控制器控制计时芯片开始计时，信号调理电路对产生的驱动脉冲信号进行滤波整形处理得到幅值与频率与换能器相匹配驱动信号传输给换能器驱动电路，微处理器控制切换开关将匹配驱动信号通过切换开关的第一端口和第二端口传输给第一超声波换能器，第一超声波换能器产生超声波信号，超声波信号在管道中传播，第二超能波换能器接收到的超声波信号比较微弱，该超声波信号中夹杂着较多的干扰信号，第二超声波换能器将夹杂有干扰信号的超声波信号通过切换开关的第三端口和第四端口传输给信号接收电路，信号接收电路对含有干扰信号的超声波信号进行放大、滤波处理，信号整形电路对超声波信号进行整形处理得到脉冲信号，微控制器控制计时芯片计时结束，微控制器从计时芯片中读取顺、逆流时间并计算得到时间差，最终得到瞬时流量，最后对得到瞬时流量序列进行平滑滤波，最终得到准确的瞬时流量，并通过存储电路存储到存储器中。