[发明专利]一种基于回波信号特征参数的换能器一致性评价方法

权利要求书

1.一种基于回波信号特征参数的换能器一致性评价方法，其特征在于：通过仿真数学模型实现回波信号的特征参数提取，利用人工鱼群算法实现回波信号特征参数的最优估计；计算不同换能器之间回波信号特征参数的欧氏距离，以此评价换能器动态性能的一致性；

所述利用人工鱼群算法实现回波信号特征参数的最优估计具体是：

步骤一、对鱼群参数初始化，导入回波信号数据；

步骤二、根据初始参数随机建立初始鱼群，按照气体超声换能器回波信号的一般特性设置初始人工鱼参数；

步骤三、计算初始鱼群中所有人工鱼的目标函数并得到最优值，放入公告牌；

步骤四、根据当前环境以及人工鱼群中最优值选择人工鱼群将要执行的行为，包括觅食、追尾、群聚；

步骤五、更新自身状态并比较得到最优值替换进入公告牌中；

步骤六、判断人工鱼群种群大小，若等于N则执行步骤七，否则执行步骤二，其中N为采集的离散回波信号数量；

步骤七、判断当前迭代数是否满足最大迭代次数或者判断最优值是否满足终止条件，两者全部不满足则执行步骤二，任意满足一种条件则结束循环，取公告牌中为当前回波信号的最优解；

2.根据权利要求1所述的一种基于回波信号特征参数的换能器一致性评价方法，其特征在于：所选用的回波信号仿真数学模型选用高斯模型或者混合指数模型，两种模型都接近实际回波波形；通过将两种模型与实际回波波形比较可以选择得到更适合更近似的回波信号仿真模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于回波信号特征参数的换能器一致性评价方法，其特征在于：两种仿真数学模型的下降沿部分与实际回波信号有所差异，而实际气体超声流量计通过判断回波信号上升沿部分特征确定信号到达时间，因此只考虑回波信号上升沿部分与仿真数学模型的相似度。

4.根据权利要求1所述的一种基于回波信号特征参数的换能器一致性评价方法，其特征在于：所述的人工鱼群算法中的目标函数基于最小二乘法，其表达式为：

式中：x(i)为采集的回波数据，θ^(k)表示在第k次迭代时的回波参数向量，s(θ^(k))为第k次迭代时的数学模型回波信号，f(θ^(k))表示在第k次迭代时的目标函数值。

5.根据权利要求1所述的一种基于回波信号特征参数的换能器一致性评价方法，其特征在于：对于归一化处理后的各个换能器回波信号特征参数，采用欧氏距离法进行换能器数值特征的差异的比较，以此评价换能器之间的一致性程度。

6.根据权利要求5所述的一种基于回波信号特征参数的换能器一致性评价方法，其特征在于：气体超声换能器回波信号随环境变化也会产生差异，为了实现换能器之间的性能一致性评价，考虑超声波换能器在不同温度与不同压力情况下的回波信号特征参数，根据气体超声换能器在不同温度压力下的回波信号的特征参数构建其回波信号总体特征参数向量组。