本發(fā)明涉及超聲波水表，尤其涉及一種超聲波水表的首波檢測方法。

背景技術(shù)：

1、超聲波水表是基于超聲波時差原理，通過檢測超聲波聲束在水中順流逆流傳播時速度的變化所產(chǎn)生的時差，分析處理這些數(shù)據(jù)，從而得出水的流速，進(jìn)一步計算出水的流量。為了確保超聲波水表計量精確性和穩(wěn)定性，首波信號識別是其關(guān)鍵前提條件，通過首波信號識別可以判斷出接收波形，精確定義首波的位置，一旦首波確定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行時間信號采集；若不能正確識別首波，則會造成流體的流動方向判斷錯誤，導(dǎo)致流速計算錯誤，水表計量不準(zhǔn)；對于為了降低成本而不支持溫度傳感器的超聲波水表，若不能正確識別首波，通過飛行時間推算實(shí)時水溫會錯誤，從而導(dǎo)致查找對應(yīng)的聲速錯誤，計量不準(zhǔn)，超聲波水表的飛行時間指的是超聲波聲束在水中順流逆流傳播時因速度發(fā)生變化而產(chǎn)生的時差；同時，超聲波探頭器件老化和信號反射片可能會受水垢影響，接收回波信號強(qiáng)度減弱，從而時間信號采集不準(zhǔn)，導(dǎo)致計量錯誤；超聲波水表的回波幅值會隨著溫度和流量的改變而改變，導(dǎo)致原本設(shè)定好的首波電平，可能不再適用于當(dāng)前狀態(tài)，而發(fā)生周期跳變，從而導(dǎo)致時間信號采集不準(zhǔn)，計量錯誤。

2、申請?zhí)枮閏n201910799715.0公開了一種超聲波水表，包括進(jìn)水段、出水段和測量段；所述測量段一端配備一個超聲波發(fā)生器，另一端配備一個超聲波接收器，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生及發(fā)射超聲波并記錄發(fā)射時間，所述超聲波接收器接收超聲波并記錄接收時間?；趃p21和gp22識別首波信號困難，正常情況下，順流傳播時間比逆流時間短，若順流測量時首波信號幅值過低，可能導(dǎo)致順流檢測首波實(shí)際為第二波，順流傳播時間比逆流傳播時間長，導(dǎo)致錯誤識別為反向流動，此情況需要外部進(jìn)行10s左右流動方向檢測，基于gp30通過分析回波信號幅值及脈寬比指標(biāo)進(jìn)行首波識別，在出廠前進(jìn)行大量的樣機(jī)全流量下實(shí)驗(yàn)，在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲取在這些變化情況下都滿足的最佳的首波。因此，亟待提出一種超聲波水表的首波檢測方法，解決如何準(zhǔn)確且快速的識別超聲波水表的首波并輸出結(jié)果的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種超聲波水表的首波檢測方法，旨在解決如何準(zhǔn)確且快速的識別超聲波水表的首波并輸出結(jié)果的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超聲波水表的首波檢測方法，其中，所述超聲波水表的首波檢測方法包括以下步驟：

3、s1、開啟自檢模式，初始化spi串口和第一波比較器的偏置電壓寄存器；

4、s2、讀取脈寬比寄存器的值，判斷各時刻的脈寬比是否處于正常范圍；

5、若是，則記錄脈寬比正常時刻第一波比較器的偏置電壓值；

6、若否，則記錄脈寬比正常時刻第一波比較器的偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間；

7、s3、判斷第一波比較器的偏置電壓是否大于首波電平的最大值；

8、若是，則完成第一波比較器偏置電壓全范圍掃描，以脈寬比正常時第一波比較器的最大偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間作為最佳首波調(diào)整區(qū)間，根據(jù)最佳首波調(diào)整區(qū)間確定最佳首波電平；

9、若否，則返回步驟s2。

10、優(yōu)選方案之一，所述步驟s1中初始化第一波比較器的偏置電壓寄存器，具體為：

11、設(shè)置首波電平的最小值和最大值、脈寬比初始值以及回波序號，并以每第一時間間隔遞增循環(huán)寄存器。

12、優(yōu)選方案之一，所述首波電平的最小值為1mv。

13、優(yōu)選方案之一，所述首波電平的最大值為126mv。

14、優(yōu)選方案之一，所述脈寬比初始值為1.0。

15、優(yōu)選方案之一，所述步驟s2讀取脈寬比寄存器的值之后，還包括：

16、若當(dāng)前時刻脈寬比大于上一時刻脈寬比，則將回波序號加1。

17、優(yōu)選方案之一，所述步驟s3之前，還包括：

18、以第一時間間隔循環(huán)遞增設(shè)置首波電平步長為2mv的偏置電壓寄存器。

19、優(yōu)選方案之一，所述步驟s3中若第一波比較器的偏置電壓大于首波電平的最大值，則完成第一波比較器偏置電壓全范圍掃描，以脈寬比正常時第一波比較器的最大偏置電壓的持續(xù)區(qū)間作為最佳首波調(diào)整區(qū)間，并保存回波序號；以最佳首波調(diào)整區(qū)間的中間值作為最佳首波電平。

20、優(yōu)選方案之一，所述第一時間間隔為200ms。

21、本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，該超聲波水表的首波檢測方法包括以下步驟：開啟自檢模式，初始化spi串口和第一波比較器的偏置電壓寄存器；讀取脈寬比寄存器的值，判斷各時刻的脈寬比是否處于正常范圍；若是，則記錄脈寬比正常時刻第一波比較器的偏置電壓值；若否，則記錄脈寬比正常時刻第一波比較器的偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間；判斷第一波比較器的偏置電壓是否大于首波電平的最大值；若是，則完成第一波比較器偏置電壓全范圍掃描，以脈寬比正常時第一波比較器的最大偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間作為最佳首波調(diào)整區(qū)間，根據(jù)最佳首波調(diào)整區(qū)間確定最佳首波電平；若否，則返回上述步驟。本發(fā)明解決了如何準(zhǔn)確且快速的識別超聲波水表的首波并輸出結(jié)果的技術(shù)問題。

22、在本發(fā)明中，以脈寬比正常時第一波比較器的最大偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間作為最佳首波調(diào)整區(qū)間，并取最佳首波調(diào)整區(qū)間的中間值為最佳首波電平，有效克服了跳波問題，尤其在超聲波探頭期間老化和信號反射片受水垢影響時，可自適應(yīng)調(diào)整首波電平，其中，采用最大偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間作為最佳首波調(diào)整區(qū)間，檢波有效冗余區(qū)間大，不易跳波。

技術(shù)特征：

1.一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述步驟s1中初始化第一波比較器的偏置電壓寄存器，具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述首波電平的最小值為1mv。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述首波電平的最大值為126mv。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述脈寬比初始值為1.0。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述步驟s2讀取脈寬比寄存器的值之后，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述步驟s3之前，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述步驟s3中若第一波比較器的偏置電壓大于首波電平的最大值，則完成第一波比較器偏置電壓全范圍掃描，以脈寬比正常時第一波比較器的最大偏置電壓的持續(xù)區(qū)間作為最佳首波調(diào)整區(qū)間，并保存回波序號；以最佳首波調(diào)整區(qū)間的中間值作為最佳首波電平。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超聲波水表的首波檢測方法，其特征在于，所述第一時間間隔為200ms。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超聲波水表的首波檢測方法，包括以下步驟：開啟自檢模式，初始化SPI串口和第一波比較器的偏置電壓寄存器；讀取脈寬比寄存器的值，判斷各時刻的脈寬比是否處于正常范圍；若是，則記錄脈寬比正常時刻第一波比較器的偏置電壓值；若否，則記錄脈寬比正常時刻第一波比較器的偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間；判斷第一波比較器的偏置電壓是否大于首波電平的最大值；若是，則完成第一波比較器偏置電壓全范圍掃描，以脈寬比正常時第一波比較器的最大偏置電壓值的持續(xù)區(qū)間作為最佳首波調(diào)整區(qū)間，根據(jù)最佳首波調(diào)整區(qū)間確定最佳首波電平。本發(fā)明解決了如何準(zhǔn)確且快速的識別超聲波水表的首波并輸出結(jié)果的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：吳明權(quán),易進(jìn),陳劍,周剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南威銘能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18