[发明专利]一种高动态响应的油流速度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种高动态响应的油流速度测量装置，其特征在于：包括通过Z法安装在管道两侧的两套相同的超声波换能器装置，两套超声波换能器装置的驱动信号输入端连接同一个驱动信号产生装置，两套超声波换能器装置的信号输出端分别连接处理装置的信号输入端，所述的处理装置包括分别连接两套超声波换能器装置信号输出端的第一滤波模块和第二滤波模块，第一滤波模块通过第一运算放大器连接模数转换模块的第一输入端，第二滤波模块通过第二运算放大器连接模数转换模块的第二输入端，模数转换模块的信号输出端连接处理模块的信号输入端，处理模块的信号输出端连接显示模块。

2.根据权利要求1所述的高动态响应的油流速度测量装置，其特征在于：所述第一滤波模块和第二滤波模块采用低通滤波器。

3.根据权利要求2所述的高动态响应的油流速度测量装置，其特征在于：所述模数转换模块采用同步采样模数转换器。

4.根据权利要求3所述的高动态响应的油流速度测量装置，其特征在于：所述处理模块的信号输入端连接按键输入模块。

5.利用权利要求1所述高动态响应的油流速度测量装置的油流速度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：在管道两侧用Z法安装两套相同的超声波换能器装置，使用同一个驱动信号产生装置同时驱动两套超声波换能器装置；

B：对两套超声波换能器装置分别输出的电信号使用同步采样技术进行采样，并将两组电信号分别进行滤波、放大和模数转换处理，然后将处理后的信号送至处理模块；

C：处理模块通过DFT算法计算出两组信号的相位差，并利用相位差计算得出时间差，然后根据两套超声波换能器装置的安装方式求得油流传输瞬时速度。

6.根据权利要求5所述的高动态响应的油流速度测量方法，其特征在于：所述的步骤B中，利用低通滤波器进行滤波。

7.根据权利要求6所述的高动态响应的油流速度测量方法，其特征在于：所述的步骤B中在进行同步采样时，采样频率是超声波换能器装置发出的驱动信号频率的32倍。

8.根据权利要求7所述的高动态响应的油流速度测量方法，其特征在于，所述的步骤C中,油流传输瞬时速度的计算方法如下：

C1：处理模块通过DFT算法计算出两组信号的相位差，其中离散傅里叶变换DFT公式为：

X(k)=DFT[x(n)]=Σn=0N-1x(n)WNkn,k=0,1,..,N-1;]]>其中

是旋转因子，N为DFT变换区间长度，等于采样数据长度；当输入信号频率为f时，采样频率f_s和谐波次数k的关系为其中f_s为采样频率，N为32点，f_s为32Mhz，k为1；

C2：根据输入的离散采样信号，计算出基波频率下对应的X(k)的实部虚部，相位信息可以从该点的实部和虚部得到：

C3：根据步骤C2中求得的相位信息求出相位差Δφ；其中φ₁为通过步骤C2求得的第一路信号相位，φ₂为通过步骤C2求得的第二路信号相位，下式中将弧度变换成了角度。

C4：根据公式t＝[(φ₁-φ₂)*T]/2π求出时间差t；

C5：利用时间差t，根据声波传输路径和管道的夹角θ，传输路径的长度L，25#绝缘油的声速S，求出油流传输瞬时速度V，V=S22*L*cos×t.]]>