一种基于线-相关算法的超声波水表测量模型的制作方法

本发明涉及水表测量技术领域，特别涉及一种基于线-相关算法的超声波水表测量模型。

背景技术：

目前技术下，超声波水表的大多是利用过零比较的方法进行测量，而温度对于过零比较法有很大的影响，如果屏蔽时间设置的不合理，就很容易产生错波的现象。

为此，本发明提出了一种根据相位差对时间差进行计算的线-相关算法，极大的减小了温度对超声波测量的影响。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术中超声波水表测量收受温度影响大的不足，提供了一种基于线-相关算法的超声波水表测量模型。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于线-相关算法的超声波水表测量模型，其特征在于，包括以下步骤：

s1，通过时间测量模块中的高速adc检测超声波在基表管段内的传播时间，通过单路时间来推算出当前流体的温度；

s2，通过示波器测量拟合温度和超声波声波传输的时间的关系公式；

s3，利用关系公式来补偿uss_acoustic_length，来屏蔽发送之后到接收之前这段时间内的杂波，获得准确的传播时间；

s4，使用线-相关算法计算单位时间内流过圆管的体积；

s5，通过对温度和流量进行插值计算，积分得到准确的累积流量。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述时间测量模块为msp430fr6047中的sdhs(sigmadeltahighspeedadc)模块。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述s1具体为，将sdhs模块中的高速adc检测超声波的波形输入到dtc模块中，得到超声波飞行时间，通过调用“ussswlib”库函数中的“uss_computetemperature”方法得到当前圆管内流体的温度。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述s2中的关系公式为：t=k*12.365t²-k*156.3t+45，式中：t为屏蔽时间，t为流体温度，k为温度修正系数。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述s3中，uss_acoustic_length为ussswlib_userconfig.h文件的数值，是超声波测量过程中的关键参数，通过关系公式修正此数值，来优化采样时机，获得准确的传播时间。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述s4具体为，通过“ussswlib”库函数中的“uss_runalgorithms”函数进行线-相关运算，得到每秒钟流过圆管内的流量体积。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述s5具体为，通过调整检测台中水的温度，对整个流量区间进行密集测试，记录从0摄氏度到35摄氏度下不同流量点的误差；由于无法对所有温度和流量进行测试，此处通过插值算法来对中间温度和流量点就行模糊计算。

本发明的有益效果是：

本发明采用线-相关算法，根据相位差对时间差进行计算，极大的减小了温度对超声波测量的影响，本发明可以节省测量时间，节省硬件成本，减少生产工艺流程，提高生产效率和测量精度。

附图说明

图1为本发明基于线-相关算法的超声波水表测量模型的流程图；

图2为本发明基于线-相关算法的超声波水表测量模型的结构图。

图中，a、b为超声波换能器，l为超声波换能器的中心距离。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可调节连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1-图2为本发明的一种具体实施例，该实施例为一种基于线-相关算法的超声波水表测量模型，具体包括以下步骤：

第一步，将sdhs模块测到的超声波飞行时间t传入到“uss_computetemperature”方法中，可得到温度t；其中，“uss_computetemperature”方法所在的位置位于库函数“ussswlib”中的“ussswlibtemperature.c”文件中；

第二步，设计一款温度可调的设备，将水倒入装好超声波换能器的基表中，将设备温度定格在0度，用示波器监测超声波的飞行时间，然后逐步提高温度，节拍为1度，直到温度达到35度；得到一个超声波飞行t和温度t的一个二次曲线的关系式。

通过大量的实验数据，得到以下公式：

t=k*12.365t²-k*156.3t+45-------------（1.1）

式中：t为屏蔽时间，t为流体温度，k为修正系数；

第三步，利用公式（1.1）来修正“ussswlib_userconfig.h”文件中的“uss_acoustic_length”数值，来优化采样时机，获得准确的传播时间，“uss_acoustic_length”是超声波测量过程中的关键参数；

第四步，通过“ussswlib”库函数中的“uss_runalgorithms”函数进行线-相关运算，得到每秒钟流过圆管内的流量体积。根据基表的特性来修改“ussswlib”库函数中“uss_runalgorithms”函数的算法，其具体修改方法为：调整“ussswlib_userconfig.h”文件中“峰值与阈值的比值（uss_alg_ratio_of_track_lobe）”、“相关峰值的周期数（uss_alg_num_cycles_search_corr）”和“最大峰值变化比率（uss_alg_max_ratio_peak_2_peak_var）”的值，此处算法优化可以提高q4最大流量的范围，提高量程比值和精确度，可以有效抵消温度变化对静态时差的影响，进而提高精确度和流量测量的鲁棒性；通过这种方法就可以得到稳定的时间差；

第五步，插值算法对流量进行计算。通过调整检测台中水的温度，对整个流量区间进行密集测试，记录从0摄氏度到35摄氏度下不同流量点的误差；由于不可能对所有温度和流量进行测试，此处通过插值算法来对中间温度和流量点就行模糊计算。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。