超声波测量系统及其测量方法_2

文档序号:8280519阅读:来源:国知局
第一换能元件和第二换能元件采集的信号对应的信号参数,控制所述测量处理元件对所述信号参数进行处理,直接生成子系统量。无需将主测量传感器和从测量传感器采集的信号进行长距离传输,节约传输线和减小测量装置的空间结构的同时可减小信号的传播延时所带来的误差,可有效避免外部环境的不稳定因素对信号传播的影响,从而提高测量子系统的可靠性与测量精度。进而分别将每组的子系统量传送到所述子系统汇总处理器件,使所述子系统汇总处理器件将各组的子系统量转换为所测量,可进一步将同时测量的不同测量区域的测量值转换为所测量,避免待测量的瞬时变化对最终测量值的影响,参考不同测量区域获得更精确的最终测量值。
[0026]对于子系统汇总处理器件100,可为大众所熟知的台式机、笔记本、个人数字助理、智能电话、平板电脑等类似设备中的处理器。子系统汇总处理器件100也可以安装在任意一组测量子系统的主测量传感器210的壳体内。
[0027]在一个实施例中,超声波测量系统还可包括显示器件,所述显示器件与子系统汇总处理器件100连接。可用于显示所测量和各组测量子系统的子系统量。
[0028]对于测量子系统200,可用于测量不同待测区域的待测量。若用于测量直径较大的管道中的液体流量,可沿管道直径方向将各组测量子系统200安装在不同垂直所述管道直径的不同横截面,以使各组测量子系统200测量管道不同液体层面的流速,进而子系统汇总处理器件100将各组测量子系统的测量值转换为管道的流量。
[0029]优选地,所述测量处理元件根据预设的测量规则将所述相应的信号参数转换为每组的子系统量,各组测量子系统200的测量处理元件分别与子系统汇总处理器件100连接,将各组的子系统量传送到子系统汇总处理器件100,子系统汇总处理器件100根据预设的汇总规则将各组的子系统量转换为所测量。
[0030]进一步地,所述预设的测量规则可为时差法测量规则、频差法测量规则、相差法测量规则等。所述预设的汇总规则可为加权积分规则。
[0031]在一个实施例中,超声波测量系统还可包括测量管道,各组测量子系统安装在所述测量管道轴向的不同截面。
[0032]更进一步地,每组测量子系统200还可包括安装在所述测量管道内的第一反射元件和第二反射元件,所述第一反射元件与所述第一换能元件的夹角为45度,所述第二反射元件与所述第二换能元件的夹角为135度。每组第一反射元件和第二反射元件在测量管道内构成每组测量子系统200的超声波传输通道。
[0033]对于所述第一壳体和所述第二壳体,可为金属壳体。在其他实施方式中,还可为他材料制成的壳体。
[0034]对于所述信号控制元件和所述测量处理元件,可集成到同一 PCB板1010上,PCB板1010安装在所述第一壳体内。
[0035]优选地,主测量传感器210还可包括灌封胶防震层,所述灌封胶防震层填充于PCB板1010与所述第一壳体的顶部端面之间。
[0036]优选地,与所述电信号、所述第一接收信号和所述第二接收信号相应的信号参数可为向第一换能元件1020发送电信号的发送时间、向第二换能元件1030发送电信号的发送时间、所述信号控制元件接收所述第一接收信号的时间、所述信号控制元件接收所述第二接收信号的接收时间。
[0037]在其他实施例中,与所述电信号、所述第一接收信号和所述第二接收信号相应的信号参数还可为在信号控制元件接收到所述第一接收信号之前向第一换能元件发送的脉冲信号的脉冲数、在信号控制元件接收到所述第二接收信号之前向第二换能元件发送的脉冲信号的脉冲数。
[0038]进一步地,本实施方式所述的主测量传感器210还可包括灌封胶防震层,灌封胶防震层填充于PCB板1010与第一壳体的顶部端面之间。
[0039]更进一步地,本实施方式所述的主测量传感器210还可包括连接部件,连接部件可为连接导线、连接弹簧等,连接部件连接在PCB板1010与第一换能元件1020之间。在其他实施方式中,PCB板1010与第一换能元件1020之间还可为其他连接器件。
[0040]对于第一换能元件1020和第二换能元件1030,可为压电陶瓷片。在其他实施方式中第一换能元件1020和第二换能元件1030还可为本领域惯用材料制成的其他压电元件,如电致伸缩的压电晶体及磁致伸缩的镍铁铝合金。
[0041]在一个实施例中,测量子系统200具体的测量过程为:信号控制元件向第一换能元件1020发送第一电信号,并获取第一电信号的发送时间,第一换能元件1020将所述第一电信号转换为第一超声波信号向待测通道发送,第二换能元件1030接收所述第一超声波信号并将所述第一超声波信号转换为第一接收信号,向所述信号控制元件发送,所述信号控制元件接收所述第一接收信号,并获取所述第一接收信号的接收时间。信号控制元件向第二换能元件1030发送第二电信号,并获取第二电信号的发送时间,第二换能元件1030将所述第二电信号转换为第二超声波信号向待测通道发送,第一换能元件1020接收所述第二超声波信号并将所述第二超声波信号转换为第二接收信号,向所述信号控制元件发送,所述信号控制元件接收所述第二接收信号,并获取所述第二接收信号的接收时间。所述信号控制元件将第一电信号的发送时间、第一接收信号的接收时间、第二电信号的发送时间、第二电信号的发送时间向所述测量处理元件发送,所述测量处理元件根据时差发测量规贝1J,将第一电信号的发送时间、第一接收信号的接收时间、第二电信号的发送时间、第二电信号的发送时间转换为子系统量。
[0042]优选地,子系统量可为测量管道中对应测量区域的液体或气体的流速或流量。
[0043]在其他实施方式中,测量子系统200可基于频差法测量原理、相差法测量原理等进行流量或其他待测量的子系统量。
[0044]更进一步地,本实施方式所述的测量子系统200还可包括测量显示器1090、第一信号线和1070和第二信号线1080,所述测量处理元件通过第二信号线1080将所测量向测量显示器1090传输。所述信号控制元件通过第一信号线1070连接第二换能元件1030。所述测量显示器1090包括显示模块1091,用于显示子系统量的具体数值。
[0045]本实施方式所述的测量子系统200向外传输测量所得的子系统量的具体数值,无需将传感器感测到的第一接收信号或第二接收信号(为模拟信号)向其他处理设备输送,避免利用导线输送感测到的第一接收信号或第二接收信号时受干扰而影响测量结果,用于测量管道中的液体或气体流量时,能有效提高测量精度。
[0046]在另一个实施例中,测量子系统200还可包括测量子管道1040,测量子管道1040的侧壁上包括两个安装口,主测量传感器210安装在第一安装口,从测量传感器220安装在第二安装口。
[0047]进一步地,测量子系统200还可包括安装在测量子管道1040内的第一反射兀件1051和第二反射元件1052,第一反射元件1051与第一换能元件1020的夹角为45度,第二反射元件1052与第二换能元件的夹角1030为135度。第一反射元件1051和第二反射元件1052对超声波信号进行反射,以使超声波信号向第一换能元件1020或第二换能元件1030传输。
[0048]请参阅图3,图3是本发明超声波测量系统中测量子系统的第二实施方式的结构示意图。
[0049]本实施方式的所述测量子系统与第一实施方式的区别在于,信号控制元件2000可包括电信号生成单元2010、计时单元2020和控制单元2030,控制单元2030分别与计时单元2020和电信号生成单元2010连接,电信号生成单元2010分别与所述第一换能元件和所述第二换能元件连接。
[0050]本实施方式,通过时差法进行相应测量。
[0051]其中,电信号生成单元2010可为信号源。
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