[发明专利]基于互相关函数包络特征点的超声波渡越时间计算方法

摘要

本发明公开了一种基于互相关函数包络特征点的超声波渡越时间计算方法。传统超声波渡越时间采用互相关方法，以互相关函数最大值作为特征点计算渡越时间。但随着气体流速增大，超声波接收波形会发生畸变，导致同一流速下互相关函数最大值的位置出现漂移，难以得到准确的渡越时间值。通过对大量互相关函数波形的分析，本发明提出一种新的渡越时间计算方法。该方法对每个互相关函数波形进行极值点提取并归一化处理，找出其中相邻极大值差最大的两个极大值点，在两个极大值点之间确定一个特征点，计算时以该特征点来计算渡越时间值。通过实验验证，该方法克服了传统互相关算法最大值与相邻极大值之间幅值区分度小的问题，提高了渡越时间计算的准确性。

主权项

1.一种基于互相关函数包络特征点的超声波渡越时间计算方法，其特征在于该方法的步骤如下：1)在量程范围内覆盖全流态和各个流速段选择N个流速点作为建模的流速点；2)在管道中气体静止时，采集若干数量相等的顺流超声波接收信号波形和逆流超声波接收信号波形，将这些顺逆流超声波接收信号波形进行数学平均，平均后的波形作为参考波形；3)在每个流速点下连续采集2M个超声波接收波形，包括M个顺流接收波形和M个逆流接收波形；4)将第3)步采集到的所有接收波形与参考波形分别进行互相关运算，得到互相关运算之后的互相关函数波形；5)对所有互相关函数波形进行波形包络提取，即提取出所有的极值点，包括极大值点和极小值点，其余点均置零，由这些点构成互相关函数波形的包络；6)对所有互相关函数波形包络进行归一化处理，即找出每个包络的最大值，然后循环遍历该包络中的每个点分别除以最大值，得到归一化之后的包络波形；7)将同一个流速点下同一方向的M个归一化包络波形绘制在一张图上，在该图上找出相邻极大值差最大的两个极值点，将这两个极值点之间的区间作为该流速该方向下的特征点区间；8)综合考虑量程范围内所有流速点的情况，找出适合于所有流速点下的特征点区间，即所有单个流速点下特征点区间的交集，取该交集的中间值作为渡越时间计算的特征点；至此，建模工作已完成，即确定好了渡越时间计算的特征点，该特征点适合于所有流速点下渡越时间计算；接下来便是计算工作，在具体计算某一接收波形对应的渡越时间时，首先按照步骤4)到6)得到该接收波形对应的互相关函数归一化包络波形，在该包络递增区间上选取大于特征点纵坐标值的第一个极大值点的横坐标值为该接收波形的渡越时间计算基准点。