[发明专利]一种超声波水表计量信号采集自适应方法

说明书

本发明涉及一种超声波水表计量信号采集自适应方法，包括主控制模块、信号发送模块、信号接收模块和信号滤波放大模块；主控制模块可生成一定频率的方波信号，同时可控制发送通道打开把生成的方波信号经过信号发送模块转换为超声波向固定的方向辐射传播，经过计算得到超声波的传播时间，根据传播时间打开接收通道，辐射传播的超声波被信号接收模块捕获并转换为电信号（回波信号），回波信号经过信号滤波放大模块的滤波放大最终由主控制模块进行采集对信号进行还原，通过特定的算法对回波信号采集结果进行分析，预测下次回波信号出现的位置，自动调节下次信号采集的相关参数，使得采集到的回波信号总是处于最优状态。

技术领域

本发明涉及水表技术领域，尤其涉及一种超声波水表计量信号采集自适应方法。

背景技术

随着智慧城市建设的不断推进，加快了智慧水务的发展，智能电子水表逐渐将替代传统机械水表，促使水表朝着更安全、更可靠、更智能的方向发展；智能电子水表的主要功能为以下几个方面，计量（超声、有磁计量和无磁计量）、远程通信（计量数据上传）和本地通信（配置参数）。其中超声波计量为当前较为先进的计量技术，其计量精度高、重复性好，可支持正反向计量，特别在滴水计量方面有十分突出的优势。但是超声波计量相对于有磁计量与无磁计量其技术难度更高，特别是在换能器一致性设计、流道设计、信号处理和数据分析上难度十分大。

信号处理为超声波计量中一个十分重要的组成部分，信号处理方法的优劣直接影响到计量接收信号的还原度、精确度和处理效率，从而影响到超声波水表的量程比、准确度和功耗等性能参数。当前的信号处理技术主要有以下两种：一、根据大量的测试数据总结经验参数，固化到系统中；二、根据环境变量建立相关的模型，当环境变量发生改变时相应的参数根据建立好的模型进行修改调整，以上两种技术有以下缺点：

（1）经验参数无法适应特殊情况，容易出现异常；

（2）根据环境变量建立模型需要传感器对环境变量进行测量，增加了成本；无论是经验参数或者建立模型都需要进行大量的测试总结相关经验，工作量大。

发明内容

对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够解决传统信号采集方案中需要建模和总结测试经验工作量大的问题，同时本发明是基于信号采集结果进行分析自动调整，不需要额外增加传感器，节省成本的超声波水表计量信号采集自适应方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超声波水表计量信号采集自适应方法，包括主控制模块、信号发送模块、信号接收模块和信号滤波放大模块；主控制模块可生成一定频率的方波信号，同时可控制发送通道打开把生成的方波信号经过信号发送模块转换为超声波向固定的方向辐射传播，经过计算得到超声波的传播时间，根据传播时间打开接收通道，辐射传播的超声波被信号接收模块捕获并转换为电信号（回波信号），回波信号经过信号滤波放大模块的滤波放大最终由主控制模块进行采集对信号进行还原。

进一步的，所述发送的信号由主控制模块生成经过信号发送模块的换能器转换为超声波发送出去，信号接收模块接收到的超声波信号经过换能器转换为电信号由主控制模块进行采集。

进一步的，具体总体流程为主控制模块生成脉冲信号通过发送模块转换为超声波信号发送，发送完成启动定时器定时时间为，定时时间到达后唤醒系统打开接收通道接收信号，并且进行采样还原回波信号，采样持续时间为，采样结束后对采样信号数据进行分析估算下次信号采样启动时间和信号采样持续时间以获得最佳信号，较好的信号采集效果和较差的信号采集效果。

进一步的，所述信号采样启动时间计算算法为：首先主控模块生成n个中心频率为f的脉冲信号，同时开启发送通道，脉冲信号经信号发送模块转换为超声波向固定的方向传播，到此完成信号发送工作。然后根据上次的（上行飞行时间）和（下行飞行时间），若第一次采集则取理想参数，计算平均飞行时间,根据脉冲个数n和中心频率f计算中心回波时间，结合上次的（信号采样持续时间）可根据公式计算得出本次的信号采样启动时间。