本發(fā)明涉及超聲波計(jì)量，具體為基于超聲波計(jì)量氣泡檢測方法、系統(tǒng)、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、超聲波水表具有壓損小、精度高、功耗低、使用壽命長等突出優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛重視，被視為傳統(tǒng)機(jī)械水表替換升級的良好替代。超聲波水表的工作原理多采用時(shí)差法，并通過一定的關(guān)系換算將線流速轉(zhuǎn)化為面流速，根據(jù)信號(hào)的順逆流傳播時(shí)間差來計(jì)算流量。在具體應(yīng)用過程中，要求使用環(huán)境為封閉滿管狀態(tài)，由于安裝環(huán)境密封性以及壓力因素的影響，往往在管道中會(huì)混合有一定比例的氣泡，超聲波經(jīng)過液體和氣體的反射面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象造成聲波接收幅值變小以及接收波形畸變，在超聲波接收幅值變小和接收波形畸變的情況下，超聲波計(jì)量往往會(huì)發(fā)生跳波現(xiàn)象，使得超聲波水表的測量值與實(shí)際值存在偏差，造成水表讀數(shù)誤差甚至錯(cuò)誤走數(shù)。在某些特殊情形下，日累積誤差值甚至達(dá)到了10立方以上，供水單位與用戶之間的水費(fèi)貿(mào)易結(jié)算容易發(fā)生糾紛，極易造成不良社會(huì)影響，嚴(yán)重影響了超聲水表的廣泛應(yīng)用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，也有相關(guān)研究，如周民.基于超聲相關(guān)與差壓組合法的氣液兩相流測量裝置研制[d].中國計(jì)量大學(xué),2016中，通過差壓流量計(jì)和超聲波流量計(jì)進(jìn)行組合式氣液兩相流流量測量，解決測量氣液兩相流分相流量難題，在搭配測量時(shí)，超聲波流量計(jì)采用相關(guān)法負(fù)責(zé)測量氣液兩相流的體積流量，差壓式雙錐流量計(jì)負(fù)責(zé)測量管道前差壓信號(hào)，并利用現(xiàn)有氣液兩相流流量測量模型分析組合式測量方法，實(shí)現(xiàn)氣液兩相流氣相體積含率測量及各分相流量測量。前述方案中增加了差壓流量計(jì)，采用差壓流量計(jì)和超聲波流量計(jì)組合測量的方式進(jìn)行測量，由于超聲水表對于成本的高敏感性，該方法只適用于高價(jià)值的工業(yè)儀表，不適用于民用超聲水表。

3、又如陳龍.氣液兩相流中氣泡特性參數(shù)光場ptv測量方法研究[d].東南大學(xué),2023.doi:10.27014/d.cnki.gdnau.2023.000148.提出了一種通過光場成像對氣泡進(jìn)行三維重建的方法，該方法可以精確的獲得氣泡的大小尺寸，能夠?qū)崿F(xiàn)流場內(nèi)氣泡的三維重建，但在超聲水表應(yīng)用過程中，該方法實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，無法滿足超聲水表低功耗測量的需求。因而，亟需一種方法簡單實(shí)用性強(qiáng)、低成本低能耗情況下對管道內(nèi)氣泡進(jìn)行檢測及評估的方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了一種基于超聲波計(jì)量氣泡檢測方法、系統(tǒng)、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中因超聲波計(jì)量管段內(nèi)氣泡影響，導(dǎo)致超聲波水表計(jì)量精度差甚至影響使用的技術(shù)問題，具有設(shè)計(jì)合理、方便檢測計(jì)量管段內(nèi)氣泡、方法簡單實(shí)用性強(qiáng)、且成本低功耗低的技術(shù)效果。所采用的技術(shù)方案如下：

2、一種基于超聲波計(jì)量氣泡檢測方法，應(yīng)用于超聲波水表，包括步驟：

3、1）獲取超聲波水表計(jì)量時(shí)的實(shí)測溫度值與計(jì)算溫度值的溫度差值△tem；優(yōu)選地，在實(shí)驗(yàn)條件下獲取溫度差值△tem，所述實(shí)驗(yàn)條件為，將超聲波水表測量管段置于靜水環(huán)境中，且保證周圍無電磁波干擾，且測量管段中水體呈滿管狀態(tài)。

4、2）讀取超聲波水表測量溫度t；優(yōu)選的，采用溫度傳感器采集超聲波水表的測量溫度t，且溫度傳感器的測量精度至少為0.1℃，進(jìn)一步優(yōu)選地，溫度傳感器可采用ntc熱敏電阻、pt1000鉑熱電阻等。

5、3）調(diào)用所述測量溫度t，推算獲得超聲波水表計(jì)算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]；

6、4）調(diào)用所述計(jì)算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]，采用查表法獲得相應(yīng)的計(jì)算聲速值范圍[c1，c2]；

7、5）獲取所述超聲波水表中一組換能器發(fā)射端和接收端間超聲波上行時(shí)間與下行時(shí)間的時(shí)間和sumtof，調(diào)用超聲波上行時(shí)間與下行時(shí)間的時(shí)間和sumtof，以推算相應(yīng)的聲速c;

8、6）判斷聲速c是否在所述計(jì)算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，若聲速c未落入計(jì)算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，則將此時(shí)超聲波水表的計(jì)量數(shù)據(jù)標(biāo)記為異常，即判斷為測量管段內(nèi)存在氣泡。

9、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，所述實(shí)測溫度值與計(jì)算溫度值的溫度差值△tem為，前述實(shí)驗(yàn)條件下，所述超聲波水表計(jì)量時(shí)實(shí)測溫度值與計(jì)算溫度值的最大溫度差值。

10、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，前述實(shí)驗(yàn)條件下，采用多只同規(guī)格超聲波水表計(jì)量，所述實(shí)測溫度值與計(jì)算溫度值的溫度差值△tem為，多只超聲波水表計(jì)量時(shí)實(shí)測溫度值與計(jì)算溫度值的最大溫度差值的平均值。

11、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，獲取所述超聲波水表計(jì)量時(shí)溫度差值的系統(tǒng)誤差補(bǔ)償值△t，調(diào)用所述補(bǔ)償值△t，推算獲得超聲波水表計(jì)算溫度值范圍為[t-△tem-△t，t+△tem+△t]。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，調(diào)用所述計(jì)算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]，采用查表法推算獲得相應(yīng)的靜水中計(jì)算聲速值范圍[c1水，c2水]替代所述計(jì)算聲速值范圍[c1，c2]，如此可簡化運(yùn)算，減少查表的運(yùn)算量，有利于簡化運(yùn)算、提高運(yùn)算效率，進(jìn)而有利于降低功耗。

13、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，所述超聲波水表中一組換能器接收超聲波信號(hào)時(shí)采用信號(hào)自適應(yīng)調(diào)整捕獲技術(shù)，以定位超聲波首波，減少氣泡情況下所接收的超聲波信號(hào)發(fā)生跳波情形概率。其中，信號(hào)自適應(yīng)調(diào)整捕獲技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，用于定位換能器接收的超聲波首波。

14、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，所述超聲波水表被設(shè)計(jì)為，以設(shè)定周期采集獲得所述聲速c,若在連續(xù)的多個(gè)采樣周期內(nèi)獲取的所述聲速c均未落入計(jì)算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，則縮短采樣周期提高采集頻率。優(yōu)選地，設(shè)定周期為0.25~1s；優(yōu)選地，設(shè)定采樣周期為1s，若在連續(xù)三個(gè)采樣周期內(nèi)獲取的所述聲速c均未落入計(jì)算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，則縮短采樣周期提高采集頻率。

15、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，若在連續(xù)的多個(gè)采樣周期內(nèi)獲取的所述聲速c均未落入計(jì)算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，將所述采集頻率提高為至少8次/秒以上。

16、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)之上，將所述采集頻率提高后，在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)記錄獲取的n個(gè)所述聲速c中標(biāo)記為異常的有m個(gè)，且將所述超聲波水表測量段內(nèi)氣泡對超聲波水表計(jì)量精度的影響程度反映為f,

17、。

18、一種超聲計(jì)量氣泡檢測模塊，包括溫度差值△tem獲取模塊、測量溫度模塊、計(jì)算溫度模塊、計(jì)算聲速模塊、推算聲速模塊和判斷標(biāo)記模塊；

19、所述溫度差值△tem獲取模塊，用于在實(shí)驗(yàn)條件下獲取超聲波水表計(jì)量時(shí)的實(shí)測溫度值與計(jì)算溫度值的溫度差值△tem；

20、所述測量溫度模塊，用于讀取超聲波水表測量溫度t；

21、所述計(jì)算溫度模塊，用于調(diào)用測量溫度t，推算獲得超聲波水表計(jì)算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]；

22、所述計(jì)算聲速模塊，用于調(diào)用計(jì)算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]后，采用查表法獲得相應(yīng)的計(jì)算聲速值范圍[c1，c2]；

23、所述推算聲速模塊，用于獲取所述超聲波水表中一組換能器發(fā)射端和接收端間超聲波上行時(shí)間與下行時(shí)間的時(shí)間和sumtof，調(diào)用超聲波上行時(shí)間與下行時(shí)間的時(shí)間和sumtof，以推算相應(yīng)的聲速c;

24、所述判斷標(biāo)記模塊，用于判斷聲速c是否在計(jì)算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，若聲速c未落入計(jì)算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，則將此時(shí)超聲波水表的計(jì)量數(shù)據(jù)標(biāo)記為異常。

25、一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)可實(shí)現(xiàn)如上所述基于超聲波計(jì)量氣泡檢測方法。

26、一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)如上所述基于超聲波計(jì)量氣泡檢測方法。

27、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中的指令由電子設(shè)備的處理器執(zhí)行時(shí)，所述電子設(shè)備執(zhí)行如上所述基于超聲波計(jì)量氣泡檢測方法。

28、有益效果

29、本發(fā)明中氣泡檢測方法中，設(shè)計(jì)巧妙，首先確定溫度差值△tem，根據(jù)計(jì)算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]，采用查表法獲得相應(yīng)的計(jì)算聲速值范圍[c1，c2]，進(jìn)而判斷由溫度t條件下工作下超聲波上行時(shí)間下行時(shí)間和推算的聲速c是否落在計(jì)算的聲速值范圍[c1，c2]內(nèi)，若沒有落入，則將該聲速c標(biāo)記為異常，如此可高效檢測氣泡存在與否，方法簡單，不增加額外硬件成本低，實(shí)用性強(qiáng)，此外判斷過程簡單可靠，有利于降低超聲波水表計(jì)量模塊功耗的優(yōu)勢，有利于推廣應(yīng)用。

30、本發(fā)明中氣泡檢測方法合理，通過在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)記錄獲取的n個(gè)所述聲速c中標(biāo)記為異常的有m個(gè)，且將所述超聲波水表測量段內(nèi)氣泡對超聲波水表計(jì)量精度的影響程度反映為f=m/n，來反映測量管段內(nèi)有氣泡情形下氣泡對超聲波水表計(jì)量精度的影響程度，方法簡單，實(shí)用性強(qiáng)，填補(bǔ)了目前超聲水表無法判別管道中氣泡對超聲波水表計(jì)量精度影響程度的算法空白。