[发明专利]一种带自学习模板的超声波气体计量装置及方法

摘要

本发明公开了一种带自学习模板的超声波气体计量装置及方法，该装置包括中央核心处理模块、模拟信号计时模块、信号处理模块、数字采样模块、计量算法处理模块、模板波形学习模块和显示模块；中央核心处理模块分别与模拟信号计时模块、信号处理模块、计量算法处理模块信号连接，模拟信号计时模块与信号处理模块信号连接，数字采样模块的采样信号输入端与信号处理模块连接，数字采样模块与计量算法处理模块信号连接，计量算法处理模块与模板波形学习模块信号连接，显示模块的信号输入端接中央核心处理模块；信号处理模块采集换能器的信号。本发明通过自适应的学习模板波形，能高效选择合适的波形模板，不受换能器个体差异的影响，模板更稳定可靠。

主权项

1.一种带自学习模板的超声波气体计量装置的计量方法，该装置所基于的装置包括中央核心处理模块、模拟信号计时模块、信号处理模块、数字采样模块、计量算法处理模块、模板波形学习模块和显示模块；中央核心处理模块分别与模拟信号计时模块、信号处理模块、计量算法处理模块信号连接，模拟信号计时模块与信号处理模块信号连接，数字采样模块的采样信号输入端与信号处理模块连接，数字采样模块与计量算法处理模块信号连接，计量算法处理模块与模板波形学习模块信号连接，显示模块的信号输入端接中央核心处理模块；信号处理模块采集换能器的信号；其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：关闭气体通道，保证超声波气体计量装置内气体流速为零；步骤二：中央核心处理模块初始化所有模块；步骤三：中央核心处理模块依次激发每一个换能器；步骤四：启动计量算法处理模块，按通道个数依次采集接收的换能器信号所收到的信号，分别存入对应的断电可保存的备份域中；再根据波形峰值间的比例关系α，计算静止气流中波形的起点；步骤五：当中央核心处理模块轮询完所有换能器，将每点计算出来的位置进行比较运算，当所有位置点两两差异都小于采样周期内的点数，模板波形学习成功；否则，重复上述学习过程；步骤六：中央核心处理模块设置计量算法处理模块进入低功耗模式；启动中央核心处理模块中的定时器；步骤七：中央核心处理模块的定时触发电路信号开关，同时激发换能器，模拟信号计时模块记录激发时间点；步骤八：中央核心处理模块唤醒计量算法处理模块；计量算法处理模块初始化数字采样模块，等待采样波形信号；步骤九：换能器间进行声波信号和电信号的转换，同时发出采样波形的中断；模拟信号计时模块通过阈值检验波峰位置点及接收到的响应信号的时间点，得到一组近似最佳时间值；步骤十：数字采样模块采样换能器接收的信号，计量算法处理模块将模板信号和采样信号进行数字信号处理，获得采样信号的飞行时间；步骤十一：中央核心处理模块根据计量算法处理模块传递的时间信息，从模拟信号计时模块的多个时间值中进行选取一个周期范围内最近的时间值，获得更准确的正向飞行时间TAB；步骤十二：同正向激发、采集和处理的过程一样，可获得反向飞行时间TBA；根据时差原理的公式，即可计算此时流体流量；通过显示模块显示输出。