[发明专利]一种用于超声波流量计的绝对传播时间测量方法

权利要求书

1.一种用于超声波流量计的绝对传播时间测量方法，其特征在于，包括：

步骤1：在V型排布下换能器1和换能器2的正对侧正中设置一个换能器3，换能器3仅工作在接收状态；设换能器1和换能器2之间的距离为L，则换能器3距换能器1和换能器2的横向距离均为L/2；

步骤2：测量顺流情况下绝对传播时间时，换能器1发射超声波信号，此时两个接收器即换能器2和换能器3接收信号；采用求取相对传播时间的方式求取两个接收器所接收的信号的时差，其计算结果就是超声波信号从换能器3传播到换能器2的时间，相当于获得了换能器2和换能器3按照Z型排布情况下的顺流绝对传播时间；

测量逆流情况下绝对传播时间时，换能器2发射超声波信号，此时两个接收器即换能器1和换能器3接收信号；同样，采用求取相对传播时间的方式求取两个接收器所接收的信号的时差，其计算结果就是超声波信号从换能器3传播到换能器1的时间，相当于获得了换能器1和换能器3按照Z型排布情况下的逆流绝对传播时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用求取相对传播时间的方式求取两个接收器所接收的信号的时差的步骤为：

第1步：利用快速傅里叶变换FFT计算S1与S2的离散互相关函数；其中，S1为所述两个接收器所接收信号中的一个，S2为所述两个接收器所接收信号中的另一个；S1与S2的横坐标为采样点序号；

第2步：求离散互相关函数的最大值点对应的横坐标值k；

第3步：从同一时间起始点提取S1和S2中的核心信号，S1提取元素个数为N，S2提取元素个数为M，且N大于M；

第4步：将S1的核心信号中各相邻采样点之间的分段均在横轴上平移到[0，1]并进行三次样条拟合，S2依然为离散点；三次样条拟合后第i个分段的拟合函数f_i(t′)采用下式表示，t′＝t-T_i，T_i＝(i-1)，t为横坐标的值；

f1(t′)=a1(t′)3+b1(t′)2+c1(t′)+d1.....................................0<t′<1...fi(t′)=ai(t′)3+bi(t′)2+ci(t′i)+di.....................................0<t′<1...fN-1(t′)=aN-1(t′)3+bN-1(t′)2+cN-1(t′)+dN-1................................0<t′<1]]>

采用最小误差平方和公式计算两个信号S1和S2的时差t_k，时差t_k为使得上述最小误差平方和公式为最小时的t′值，t_k属于区间[0，1]；S₂[i]为S2核心信号的第i个元素，±的选取原则为：当S2为先接收的信号，则选取加号，否则选取减号；

第5步：根据t_k可求得两个接收器所接收信号的时差t_see：t_sse＝(k+t_k)·T。