[发明专利]一种明渠流量的测量装置

权利要求书

1.一种明渠流量的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括用于置于明渠内的明渠流量箱、n个分层设置的超声换能器组、n个超声波时间信号处理设备和微控制器，n为大于1的整数，其中：

每个所述超声换能器组包括两组布置在同一平面上且路径相互交叉的超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器与所述超声波接收器分别布置在所述明渠流量箱的两侧；

所述超声波信号处理器设备分别与对应的所述超声换能器组连接，用于对所述超声换能器组的超声波检测信号进行处理，得到第一飞行时间和第二飞行时间，并将所述第一飞行时间和第二飞行时间输出到所述微控制器；

所述微控制器与每个所述超声波信号处理器连接，用于接收n组所述第一飞行时间和第二飞行时间，并基于配置的动态模型对n组所述第一飞行时间和第二飞行时间进行计算，得到明渠流量值。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述明渠流量箱的截面形状为矩形。

3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，n层所述超声换能器组在所述明渠流量箱内等距分布。

4.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述超声波时间信号处理设备包括超声信号收发机和皮秒计时器，其中：

所述超声信号收发机分别与所述超声波发射器、所述超声波接收器连接，用于控制所述超声波发射器向所述超声波接收器发出超声波，所述超声波接收器检测所述超声波，并向所述超声波信号收发机反馈所述超声波检测信号；

所述皮秒计时器用于对所述超声波检测信号进行计时处理，得到所述第一飞行时间和所述第二飞行时间。

5.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述动态模型为：

x(k+1)＝Ax(k)+Bw(k)

y(k)＝Hx(k)

z(k)＝Hx(k)+ε(k)

其中，x(k)为所述测量装置的内部状态变量，y(k)为所述测量装置的输出变量，w(k)为水流流态和水质的扰动变量，ε(k)为测量装置的噪声变量。

6.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述微处理器配置有测量模块、预测模块和更新模块，其中：

所述测量模块用于获取所述第一飞行时间和所述第二飞行时间；

所述预测模块用于利用系统状态方程预测状态，同时计算预测量的协方差；

所述更新模块用于根据当前所述第一飞行时间、所述第二飞行时间和所述预测模块的输出值对所述明渠流量值进行更新迭代。