本發(fā)明涉及超聲波計量，具體為基于超聲波計量氣泡檢測方法、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，受到了廣泛重視，被視為傳統(tǒng)機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)信號的順逆流傳播時間差來計算流量。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，會發(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，超聲波計量往往會發(fā)生跳波現(xiàn)象，使得超聲波水表的測量值與實際值存在偏差，造成水表讀數(shù)誤差甚至錯誤走數(shù)。在某些特殊情形下，日累積誤差值甚至達到了10立方以上，供水單位與用戶之間的水費貿(mào)易結(jié)算容易發(fā)生糾紛，極易造成不良社會影響，嚴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].中國計量大學,2016中，通過差壓流量計和超聲波流量計進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，超聲波流量計采用相關(guān)法負責測量氣液兩相流的體積流量，差壓式雙錐流量計負責測量管道前差壓信號，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，采用差壓流量計和超聲波流量計組合測量的方式進行測量，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,2023.doi:10.27014/d.cnki.gdnau.2023.000148.提出了一種通過光場成像對氣泡進行三維重建的方法，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用性強、低成本低能耗情況下對管道內(nèi)氣泡進行檢測及評估的方法及系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明公開了一種基于超聲波計量氣泡檢測方法、系統(tǒng)、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中因超聲波計量管段內(nèi)氣泡影響，導致超聲波水表計量精度差甚至影響使用的技術(shù)問題，具有設(shè)計合理、方便檢測計量管段內(nèi)氣泡、方法簡單實用性強、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）獲取超聲波水表計量時的實測溫度值與計算溫度值的溫度差值△tem；優(yōu)選地，在實驗條件下獲取溫度差值△tem，所述實驗條件為，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算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]；
6、4）調(diào)用所述計算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]，采用查表法獲得相應(yīng)的計算聲速值范圍[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間與下行時間的時間和sumtof，調(diào)用超聲波上行時間與下行時間的時間和sumtof，以推算相應(yīng)的聲速c;
8、6）判斷聲速c是否在所述計算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，若聲速c未落入計算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，則將此時超聲波水表的計量數(shù)據(jù)標記為異常，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，所述實測溫度值與計算溫度值的溫度差值△tem為，前述實驗條件下，所述超聲波水表計量時實測溫度值與計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，前述實驗條件下，采用多只同規(guī)格超聲波水表計量，所述實測溫度值與計算溫度值的溫度差值△tem為，多只超聲波水表計量時實測溫度值與計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量時溫度差值的系統(tǒng)誤差補償值△t，調(diào)用所述補償值△t，推算獲得超聲波水表計算溫度值范圍為[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)的靜水中計算聲速值范圍[c1水，c2水]替代所述計算聲速值范圍[c1，c2]，如此可簡化運算，減少查表的運算量，有利于簡化運算、提高運算效率，進而有利于降低功耗。
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時采用信號自適應(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發(fā)生跳波情形概率。其中，信號自適應(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)計為，以設(shè)定周期采集獲得所述聲速c,若在連續(xù)的多個采樣周期內(nèi)獲取的所述聲速c均未落入計算聲速范圍[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)三個采樣周期內(nèi)獲取的所述聲速c均未落入計算聲速范圍[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)的多個采樣周期內(nèi)獲取的所述聲速c均未落入計算聲速范圍[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)定時間段內(nèi)記錄獲取的n個所述聲速c中標記為異常的有m個，且將所述超聲波水表測量段內(nèi)氣泡對超聲波水表計量精度的影響程度反映為f,
17、。
18、一種超聲計量氣泡檢測模塊，包括溫度差值△tem獲取模塊、測量溫度模塊、計算溫度模塊、計算聲速模塊、推算聲速模塊和判斷標記模塊；
19、所述溫度差值△tem獲取模塊，用于在實驗條件下獲取超聲波水表計量時的實測溫度值與計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算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]；
22、所述計算聲速模塊，用于調(diào)用計算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]后，采用查表法獲得相應(yīng)的計算聲速值范圍[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間與下行時間的時間和sumtof，調(diào)用超聲波上行時間與下行時間的時間和sumtof，以推算相應(yīng)的聲速c;
24、所述判斷標記模塊，用于判斷聲速c是否在計算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，若聲速c未落入計算聲速范圍[c1，c2]內(nèi)，則將此時超聲波水表的計量數(shù)據(jù)標記為異常。
25、一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時可實現(xiàn)如上所述基于超聲波計量氣泡檢測方法。
26、一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時可實現(xiàn)如上所述基于超聲波計量氣泡檢測方法。
27、一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品中的指令由電子設(shè)備的處理器執(zhí)行時，所述電子設(shè)備執(zhí)行如上所述基于超聲波計量氣泡檢測方法。
28、有益效果
29、本發(fā)明中氣泡檢測方法中，設(shè)計巧妙，首先確定溫度差值△tem，根據(jù)計算溫度值范圍[t-△tem，t+△tem]，采用查表法獲得相應(yīng)的計算聲速值范圍[c1，c2]，進而判斷由溫度t條件下工作下超聲波上行時間下行時間和推算的聲速c是否落在計算的聲速值范圍[c1，c2]內(nèi)，若沒有落入，則將該聲速c標記為異常，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，實用性強，此外判斷過程簡單可靠，有利于降低超聲波水表計量模塊功耗的優(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)定時間段內(nèi)記錄獲取的n個所述聲速c中標記為異常的有m個，且將所述超聲波水表測量段內(nèi)氣泡對超聲波水表計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量精度的影響程度，方法簡單，實用性強，填補了目前超聲水表無法判別管道中氣泡對超聲波水表計量精度影響程度的算法空白。