[发明专利]一种基于相似度分析的气体超声波流量计信号处理方法

说明书

本发明公开了一种基于相似度分析的气体超声波流量计信号处理方法，包括步骤一、确定特征波，由于回波信号中每一个波峰与最大峰值的比例基本保持一致，固按照最大峰值的某一比例设定阈值，回波信号幅值首次到达该阈值所在的正弦波记为特征波；步骤二、分析相似度，计算传播时间，记录特征波后的数据，并分析两次测量的相似度，得到准确的传播时间；步骤三、计算流量，根据测得的传播时间，计算出实时流量。本发明的有益效果是：以DSP芯片TMS320F28335为主控芯片，完成对超声波信号的激励与采集，通过分析回波信号的相似度，计算出气体的实时流量，实时性较强，且能耗低。

技术领域

本发明涉及一种气体超声波流量计信号处理方法，具体为一种基于相似度分析的气体超声波流量计信号处理方法，属于仪器仪表技术领域。

背景技术

近年来，超声波在检测技术领域得到越来越多的关注，尤其是气体超声波流量计在天然气测量行业被广泛应用，这是由于其低压损，大量程比，可双向计量并且维护成本低。气体超声波流量计主要以基于时差法为主，时差法是根据超声波在被测介质中顺流、逆流两种情况下的传播时间差来计算流量信息的一种测量方法。在时差法中，测量超声波的传播时间，是整个流量计的关键。测量传播时间的三种典型方法为：阈值法，互相关法和曲线拟合法。

阈值法最为简单，实时性强，但这种方法准确度不高；而互相关法和曲线拟合法则需要大量的计算，虽然精度有所高，但是降低了实时性，增加了能耗，得不偿失。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于相似度分析的气体超声波流量计信号处理方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于相似度分析的气体超声波流量计信号处理方法，包括气体超声波流量计，其特征在于：该信号处理方法包括以下步骤：

步骤一、确定特征波，由于回波信号中每一个波峰与最大峰值的比例基本保持一致，固按照最大峰值的某一比例设定阈值，回波信号幅值首次到达该阈值所在的正弦波记为特征波；

步骤二、分析相似度，计算传播时间，记录特征波后的数据，并分析两次测量的相似度，得到准确的传播时间；

步骤三、计算流量，根据测得的传播时间，计算出实时流量。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，设定阈值并根据阈值确定特征波，具体包括以下步骤：

(1)、根据回波信号每个峰值与最大波峰值的比例基本保持不变的特性，寻找出比例差距最大的两个正弦波；

(2)、以两个正弦波比例的平均值设定阈值，回波信号幅值首次到达阈值所在的正弦波则记为特征波。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中，分析两次测量的相似度，得到传播时间，具体步骤包括：

(1)、记录特征波后的三个连续正过零点为候选传播时间，并从第一个正过零点开始采样保存连续四个周期数据，将保存的数据归一化处理；

(2)、对连续的两次回波信号数据做分析，找出相似度最大的状态，然后从三个候选传播时间中选出正确的传播时间。

作为本发明再进一步的方案：所述气体超声波流量计以DSP芯片TMS320F28335为主控芯片。

本发明的有益效果是：该基于相似度分析的气体超声波流量计信号处理方法设计合理，以DSP芯片TMS320F28335为主控芯片，完成对超声波信号的激励与采集，通过分析回波信号的相似度，计算出气体的实时流量，实时性较强，且能耗低。

附图说明

图1为本发明第五、第六波峰与最大峰幅值比值示意图；

图2为本发明数据选取示意图；

图3为本发明流量计系统硬件示意图；