超声波流量计消除温度影响声速的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声波流量计领域，特别是涉及一种气体超声波流量计消除温度影响 声速的方法。
【背景技术】
[0002] 时差法作为超声波流量计量的主要方法之一，其原理是通过测量超声波信号在流 体中顺流传播时间和逆流传播时间之差来计算流速，相对于电磁流量计，超声波流量计量 可测量不导电的介质，因此，其应用场合更加广泛。
[0003] 然而，在超声波流量计测量原理可以发现，超声波在流体中的传播速度是作为已 知的常量直接参与计算流速信息，而超声波在流体中的传播速度关于温度和压力的函数， 具有明显的非线性特征，会随着温度的变化而改变的。因此，温度变化对流体中声速造成的 影响不可忽视，需要一种专门针对超声波流量计，能够消除或大幅度降低温度影响声速的 方法。
【发明内容】
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超声波流量计消除温 度影响声速的方法，用于解决现有技术中超声波流量计在测量时，温度因素对声速的影响， 造成的测量误差大的问题。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种所述超声波流量计消除温度影 响声速的方法，所述超声波流量计包括发射换能器、接收换能器与收发电路，所述超声波流 量计消除温度影响声速的方法至少包括：
[0006] 实时检测所述超声波流量计中的触发信号，其中，所述收发电路包括变压器驱动 电路与阈值触发电路，所述触发信号为所述变压器驱动电路发送至所述发射换能器的驱动 信号；
[0007] 当所述阈值触发电路检测到所述触发信号时，驱动所述发射换能器发送超声波信 号，并以接收到所述触发信号的时间作为计时的初始点；
[0008] 当所述接收换能器接收到所述超声波信号时，则以接收到所述超声波信号作为计 时的截止点；
[0009] 根据所述计时的初始点与所述计时的截止点之差，显示所述超声波信号在管道传 输的时间。
[0010] 优选地，所述当所述阈值触发电路检测到所述触发信号时，驱动所述发射换能器 发送超声波信号，并以接收到所述触发信号的时间作为计时的初始点，具体包括：
[0011] 所述收发电路电路包括阈值触发电路；当所述阈值触发电路检测到所述变压器驱 动电路发送的所述触发信号时，将所述触发信号作为所述发射换能器的激励信号，以驱动 所述发射换能器发送超声波信号；并以接收到所述触发信号的时间点作为发送超声波信号 的计时的初始点。
[0012] 优选地，所述当所述阈值触发电路检测到所述变压器驱动电路发送的所述触发信 号，具体包括：
[0013] 所述阈值触发电路包括电压比较器，将基准电压连接至所述电压比较器的一个输 入端，将所述变压器驱动电路发送的所述驱动信号连接至所述电压比较器的另一个输入 端，当所述驱动信号的电压大于基准电压时，所述电压比较器输出高电平信号，则判定检测 出超声波流量计中触发信号。
[0014] 优选地，所述基准电压设置为300mv。
[0015] 优选地，所述当所述接收换能器接收到所述超声波信号时，则以接收到所述超声 波信号作为计时的截止点，具体包括：
[0016] 所述收发电路中还包括控制器，当所述接收换能器接收到所述超声波信号时，将 接收所述超声波信号的时间点发送给所述控制器，所述控制器以该时间点为计时的截止 点。
[0017] 优选地，所述控制器为DSP、PLC、FPGA中的一种或多种。
[0018] 优选地，所述根据所述计时的初始点与所述计时的截止点之差，显示所述超声波 信号在管道传输的时间，具体包括：
[0019] 所述阈值触发电路将计时的初始点发送至所述控制器，所述接收换能器将计时的 截止点发送至所述控制器，所述控制器根据接收的计时的初始点与所述计时的截止点之 差，计算所述超声波信号在管道传输的时间，并显示计算的时间结果。
[0020] 优选地，所述实时检测所述超声波流量计中的触发信号之前，还包括：
[0021] 在预设的时间内，未检测所述超声波流量计中的触发信号时，发出报警信号通知 操作者。
[0022] 优选地，所述预设的时间为一毫秒。
[0023] 优选地，所述未检测所述超声波流量计中的触发信号时，发出报警信号通知操作 者，具体包括：
[0024] 在一毫秒内，当所述驱动信号的电压小于300mv的基准电压时，所述电压比较器 输出低电平信号，并发出报警信号，以通知操作者。
[0025] 如上所述，本发明的超声波流量计消除温度影响声速的方法，具有以下有益效 果：
[0026] 通过在所述变压器驱动电路与所述发射换能器之间设置阈值触发电路，实时检测 所述驱动信号是否为触发信号，当所述驱动信号为触发信号时，不仅驱动所述发射换能器 发送超声波信号，同时，以检测到所述触发信号的时间点为计时的开始点，当所述接收换能 器以接收到超声波信号的时间点为计时的截止点，所述控制器通过所述计时的开始点与所 述计时点的截止点之间的差值，计算所述超声波信号在所述管道内传输时间。通过以接收 到触发信号作为时间开始点，避免了现有超声波流量计在控制器发送DA转换指令时就开 始计时，大幅地减小了温度对超声波流量计中硬件的影响，提升了超声波流量计测量的准 确度。
【附图说明】
[0027] 图1显示为本发明实施例提供的一种超声波流量计消除温度影响声速的方法流 程图；
[0028] 图2显示为本发明实施例提供的一种超声波流量计原理框架图；
[0029] 图3显示为本发明实施例提供的一种超声波流量计消除温度影响声速的结构框 图。
[0030] 元件标号说明：
[0031] 1、控制器，2、阈值触发电路，3、变压器驱动电路，4、发射换能器，5、接收换能器，6、 DA转换器，7、电压放大电路。
【具体实施方式】
[0032] 以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明 书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体 实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背 离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0033] 请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0034] 如图1所示，为本发明实施例提供的一种超声波流量计消除温度影响声速的方法 流程图，其中，所述超声波流量计包括发射换能器4、接收换能器5与收发电路，所述超声波 流量计消除温度影响声速的方法至少包括：
[0035] 在步骤SlOl中，实时检测所述超声波流量计中的触发信号，其中，所述收发电路 包括变压器驱动电路3与阈值触发电路2，所述触发信号为所述变压器驱动电路3发送至所 述发射换能器4的驱动信号；
[0036] 在本实施例中，所述驱动信号为所述变压器驱动电路3发出的信号。
[0037] 在步骤S102中，当所述阈值触发电路2检测到所述触发信号时，驱动所述发射换 能器4发送超声波信号，并以接收到所述触发信号的时间作为计时的初始点；
[0038] 其中，当所述阈值触发电路2检测到所述变压器驱动电路3发送的所述触发信号 时，将所述触发信号作为所述发射换能器4的激励信号，以驱动所述发射换能器4发送超声 波信号；并以接收到所述触发信号的时间点作为发送超声波信号的计时的初始点。
[0039] 具体地，所述当所述阈值触发电路2检测到所述变压器驱动电路3发送的所述触 发信号，具体包括：
[0040] 所述阈值触发电路2包括电压比较器，将基准电压连接至所述电压比较器的一个 输入端，将所述变压器驱动电路3发送的所述驱动信号，连接至所述电压比较器的另一个 输入端，当所述驱动信号的电压大于基准电压时，所述电压比较器输出高电平信号，则判定 检测出超声波流量计中触发信号。
[0041] 优选地，所述基准电压设置为300mv，当然，也可以根据测量管道直径与测量物质 不同，调整所述基准电压的范围。
[0042] 在步骤S103中，当所述接收换能器5接收到所述超声波信号时，则以接收到所述 超声波信号作为计时的截止点；
[0043] 其中，所述收发电路包括控制器1，当所述接收换能器5接收到所述超声波信号 时，将接收所述超声波信号的时间点发送给所述控制器1，所述控制器1以该时间点为所述 超声波信号在管道中传输的计时的截止点。
[0044] 优选地，所述控制器1为DSP、PLC、FPGA中的一种或多种。
[0045] 在本实施例中，所述控制器1优选为FPGA，其中，FPGA选用ALTERA公司的EP4E10， DA 选用 ADI 的 AD9760。
[0046] 在步骤S104中，根据所述计时的初始点与所述计时的截止点之差，显示所述超声 波信号在管道传输的时间。
[0047] 其中，所述阈值触发电路2将计时的初始点发送至所述控制器1，所述接收换能器 将计时的截止点发送至所述控制器1，所述控制器1根据接收的计时的初始点与所述计时 的截止点之差，计算所述超声波信号在管道传输的时间，并显示计算的时间结果。
[0048] 在本实施例中，所述控制器1根据接收的所述计时的初始点与