一种超声水表及测量方法与流程

1.本发明涉及超声水表领域，特别是涉及一种超声水表及测量方法。


背景技术：

2.超声水表是基于时差法原理计量，通过测量超声波在水中顺流和逆流传播的时间差，分析计算出流速，进一步计算得到用水累积量。在实现时间差的测量过程中，换能器结构通常采用了对射式和反射式的安装方式；管道采用开孔方式，将换能器安装在管道开孔位置，且与水接触。随着水表运行年限增长及水质问题，换能器和反射片表面会附着杂质或沉淀物，导致超声波在发射、反射、接收信号时，信号变小，导致信号处理过程出现错波，从而计量出现严重偏差，且随着沉淀物厚度增厚，信号衰减程度越来越严重，换能器将接收不到信号，此时超声水表将无法进行计量，如果不及时进行处理，将对水务企业造成损失。
3.同时超声水表换能器结构采用开孔安装设计在一定程度会改变了管道内部的流场，在开孔的位置上容易形成旋涡，影响流量计量的准确性，且开孔的设计具有一定的压力损失，且对水表的现场安装环境提出了一定的直管段要求。
4.由于超声水表无自校准的功能，对于管网监测和dma分区计量安装的超声水表，存在周期校准、检定、数据比对等问题。由于管网内安装的水表均为大口径，拆卸不便，且安装环境差，对后期维护和周期检定造成了困难。目前，管网上安装的大口径水表的数据比对和校准一般采用外夹式超声流量计进行在线实流检测，以此验证水表的性能是否符合计量要求。这种检测方法对现场安装的环境提出了一定要求，需要具备一定的直管段空间，便于外夹式超声流量计的安装，同时需要对管道进行打磨，由于管道的材质和厚度的不同，计量存在较大偏差，所有这种比对方式只是粗略的估算，只具有一定的参考价值。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种超声水表及测量方法，可实现实时在线自校准流量测量及得到了待测液体的实时流量信息。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种超声水表，所述超声水表包括：
8.流量测量管段，内部通有待测液体；
9.第一对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，用于发射第一顺流声波信号；
10.第二对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，与所述第一对射式换能器一一对应，用于接收所述第一顺流声波信号，发射第一逆流声波信号；所述第一对射式换能器用于接收第一逆流声波信号；
11.第三对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，且与所述第二对射式换能器关于所述流量测量管段上下对称；用于发射第二逆流声波信号；
12.第四对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，与所述第三对射式换能
器一一对应，用于接收所述第二逆流声波信号，发射第二顺流声波信号；所述第三对射式换能器用于接收第二顺流声波信号；
13.第一反射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，用于发射自校准第一顺流声波信号；
14.第二反射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，与所述第一反射式换能器一一对应，用于接收所述自校准第一顺流声波信号，发射自校准第一逆流声波信号；所述第一反射式换能器用于接收所述自校准第一逆流声波信号；
15.流量转换器，与所述流量测量管段连接，且与所述第一对射式换能器、所述第二对射式换能器、所述第三对射式换能器、所述第四对射式换能器、所述第一反射式换能器和所述第二反射式换能器连接，用于根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量；根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量；根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量；根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。
16.可选地，所述流量转换器包括：
17.信号处理单元，分别与所述第一对射式换能器、所述第二对射式换能器、所述第三对射式换能器、所述第四对射式换能器、所述第一反射式换能器和所述第二反射式换能器连接，用于分别对所述第一逆流声波信号、第一顺流声波信号、第二顺流声波信号、第二逆流声波信号、自校准第一逆流声波信号、自校准第一顺流声波信号依次进行滤波、自适应放大、转换得到第一逆流声波调理信号、第一顺流声波调理信号、第二顺流声波调理信号、第二逆流声波调理信号、自校准第一逆流声波调理信号、自校准第一顺流声波调理信号；
18.计时单元，与所述信号处理单元连接，用于根据所述第一顺流声波信号的发射时间及第一顺流声波调理信号的接收时间得到第一顺流传播时间；根据所述第一逆流声波信号的发射时间及第一逆流声波调理信号的接收时间得到第一逆流传播时间；根据所述第二顺流声波信号的发射时间及第二顺流声波调理信号的接收时间得到第二顺流传播时间；根据所述第二逆流声波信号的发射时间及第二逆流声波调理信号的接收时间得到第二逆流传播时间；根据所述自校准第一顺流声波信号的发射时间及自校准第一顺流声波调理信号的接收时间得到自校准第一顺流传播时间；根据所述自校准第一逆流声波信号的发射时间及自校准第一逆流声波调理信号的接收时间得到自校准第一逆流传播时间；
19.控制单元，与所述计时单元连接，根据所述第一顺流传播时间和第一逆流传播时间得到第一瞬时流量；根据所述第二顺流传播时间和第二逆流传播时间得到第二瞬时流量；根据所述自校准第一顺流传播时间和自校准第二逆流传播时间得到自校准瞬时流量；且还根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到所述待测液体的自校准流量信息。
20.可选地，所述控制单元与所述信号处理单元连接，还用于通过所述信号处理单元将第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、自校准第一控制信号、自校准第二控制信号自动切换分别发送至述第一对射式换能器、所述第二对射式换能器、所述第三对射式换能器、所述第四对射式换能器、所述第一反射式换能器和所述第二反射式换能器；
21.所述第一对射式换能器还用于在所述第一控制信号控制下发射所述第一顺流声波信号；所述第二对射式换能器还用于在所述第二控制信号控制下发射所述第一逆流声波信号；所述第三对射式换能器还用于在所述第三控制信号控制下发射所述第二逆流声波信号；所述第四对射式换能器还用于在所述第四控制信号控制下发射所述第二顺流声波信号；所述第一反射式换能器还用于在所述自校准第一控制信号控制下发射所述自校准第一顺流声波信号；所述第二反射式换能器还用于在所述自校准第二控制信号控制下发射所述自校准第一逆流声波信号。
22.可选地，所述流量转换器与终端设备连接，所述流量转换器还包括：
23.数据远传单元，分别与所述控制单元和所述终端设备连接，用于将所述待测液体实时流量信息和所述待测液体自校准流量信息上传至所述终端设备。
24.可选地，所述流量转换器还包括：
25.液晶显示单元，与所述控制单元连接，用于显示所述待测液体实时流量信息和所述待测液体自校准流量信息。
26.为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
27.一种超声水表测量方法，所述超声水表测量方法应用上述的超声水表，所述超声水表测量方法包括以下步骤：
28.通过第一对射式换能器发射第一顺流声波信号；第二对射式换能器接收所述第一顺流声波信号并发射第一逆流声波信号，第一对射式换能器接收所述第一逆流声波信号；第三对射式换能器发射第二逆流声波信号；第四对射式换能器接收所述第二逆流声波信号并发射所述第二顺流声波信号，第三对射式换能器接收所述第二顺流声波信号；通过第一反射式换能器发射自校准第一顺流声波信号；第二反射式换能器接收所述自校准第一顺流声波信号并发射所述自校准第一逆流声波信号，第一反射式换能器接收所述第一自校准逆流声波信号；
29.通过流量转换器执行以下步骤：
30.根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量；
31.根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量；
32.根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量；
33.根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。
34.可选地，根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量，具体包括：
35.根据所述第一顺流声波信号的发射时间及第一顺流声波调理信号的接收时间得到第一顺流传播时间t1；
36.根据所述第一逆流声波信号的发射时间及第一逆流声波调理信号的接收时间得到第一逆流传播时间t2；
37.根据公式δt1＝t
2-t1得到第一飞行时间差δt1；
38.根据公式得到第一线流速v1；其中，c为声速，l为第一对射式换能器和
第二对射式换能器之间的有效声程；
39.根据公式得到第一平均面流速其中，k1为第一流速常数；
40.根据公式得到第一瞬时流量q1；k1为第一流量常数；a为流量测量管段内部面积。
41.可选地，根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量，具体包括：
42.根据所述第二顺流声波信号的发射时间及第二顺流声波调理信号的接收时间得到第二顺流传播时间t3；
43.根据所述第二逆流声波信号的发射时间及第二逆流声波调理信号的接收时间得到第二逆流传播时间t4；
44.根据公式δt2＝t
4-t3得到第二飞行时间差δt2；
45.根据公式得到第二线流速v2；其中，c为声速，l为第三对射式换能器和第四对射式换能器之间的有效声程；
46.根据公式得到第二平均面流速其中，k2为第二流速常数；
47.根据公式得到第二瞬时流量q2；k2为第二流量常数。
48.可选地，根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量，具体包括：
49.根据所述自校准第一顺流声波信号的发射时间及自校准第一顺流声波调理信号的接收时间得到自校准第一顺流传播时间t
’1；
50.根据所述自校准第一逆流声波信号的发射时间及自校准第一逆流声波调理信号的接收时间得到自校准第一逆流传播时间t
’2；
51.根据公式δt’＝t’2-t
’1得到自校准第一飞行时间差δt’；
52.根据公式得到自校准第一线流速v’；其中，l
‘
为第一反射式换能器和第二反射式换能器之间的有效声程；
53.根据公式得到自校准第一平均面流速
54.根据公式得到自校准瞬时流量。
55.可选地，根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息，具体包括：
56.根据公式q＝(q1+q2)/2得到平均瞬时流量q；
57.根据所述平均瞬时流量得到待测液体实时流量信息；
58.根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。
59.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
60.在本发明实施例中，流量测量管段内通有待测液体，同时在流量测量管段上通过盲孔安装两组对射式换能器、一组反射式换能器和一个流量转换器；通过两组对射式换能器发射、接收声波信号，一组反射式换能器发射、接收自校准声波信号，流量转换器对声波信号和自校准声波信号进行计时，计算处理得到待测液体实时流量信息和待测液体自校准
流量信息。
61.与现有方式采用开孔安装设计相比，本发明实施例通过盲孔安装，不与待测液体接触，避免所述待测液体存在污染的风险；也减少了整个流量测量管段的压力损失；同时减少了对射式换能器和反射式换能器因水质问题导致对射式换能器和反射式换能器表面附着杂质或者沉淀物造成的无法计量现象。
62.同时，现有技术中管网上安装的大口径水表的数据比对和校准一般采用外夹式超声流量计进行在线实流检测，以此验证水表的性能是否符合计量要求；而本发明实施例中可以实现实时在线自校准流量测量及得到了待测液体的实时流量信息。
附图说明
63.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
64.图1为本发明超声水表的结构示意图；
65.图2为本发明超声水表的流量转换器结构示意图。
66.符号说明：
67.流量测量管段-1，第一对射式换能器-2，第二对射式换能器-3，第一反射式换能器-4，第二反射式换能器-5，流量转换器-6，信号处理单元-61，控制单元-62，数据远传单元-63，液晶显示单元-64，数据存储单元-65，电源管理单元-66，计时单元-67，终端设备-7，第三对射式换能器-8，第四对射式换能器-9。
具体实施方式
68.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
69.本发明的目的是提供一种超声水表及测量方法，实现了实时在线自校准流量测量及得到了待测液体的流量信息。
70.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
71.如图1所示，本发明超声水表包括：流量测量管段1、第一对射式换能器2、第二对射式换能器3、第三对射式换能器8、第四对射式换能器9、第一反射式换能器4、第二反射式换能器5和流量转换器6。
72.所述流量测量管段1内部通有待测液体。
73.所述第一对射式换能器2与所述流量测量管段1通过盲孔安装；所述第一对射式换能器2用于发射第一顺流声波信号。
74.所述第二对射式换能器3与所述流量测量管段1通过盲孔安装；所述第二对射式换能器3与所述第一对射式换能器2一一对应，所述第二对射式换能器3用于接收所述第一顺
流声波信号，发射第一逆流声波信号；所述第一对射式换能器2用于接收第一逆流声波信号。
75.所述第三对射式换能器8与所述流量测量管段1通过盲孔安装，且与所述第二对射式换能器3关于所述流量测量管段1上下对称；所述第三对射式换能器8用于发射第二逆流声波信号。
76.所述第四对射式换能器9与所述流量测量管段1通过盲孔安装；所述第四对射式换能器9与所述第三对射式换能器8一一对应，所述第四对射式换能器9用于接收所述第二逆流声波信号，发射第二顺流声波信号；所述第三对射式换能器8用于接收第二顺流声波信号。
77.所述第一反射式换能器4与所述流量测量管段1通过盲孔安装；所述第一反射式换能器4用于发射自校准第一顺流声波信号。
78.所述第二反射式换能器5与所述流量测量管段1通过盲孔安装；所述第二反射式换能器5与所述第一反射式换能器4一一对应，所述第二反射式换能器5用于接收所述自校准第一顺流声波信号，发射自校准第一逆流声波信号；所述第一反射式换能器4用于接收所述自校准第一逆流声波信号。
79.所述流量转换器6与所述流量测量管段1连接，且与所述第一对射式换能器2、所述第二对射式换能器3、所述第三对射式换能器8、所述第四对射式换能器9、所述第一反射式换能器4和所述第二反射式换能器5连接；所述流量转换器6用于根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量；所述流量转换器6根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量；所述流量转换器6根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量；所述流量转换器6根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息；所述流量转换器6根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。
80.所述第一对射式换能器2、所述第二对射式换能器3、所述第一反射式换能器4和所述第二反射式换能器5均采用盲孔设计，保持所述流量测量管段1内部无任何开孔位置，区别于传统超声水表开孔设计。所述流量转换器6与所述流量测量管段1焊接或者通过螺丝连接，且不局限于上述两种方式，可根据实际情况进行改变。同时，不与所述待测液体接触，避免所述待测液体存在污染的风险；也减少了整个流量测量管段1的压力损失；同时减少了所述对射式换能器和所述反射式换能器因水质问题导致所述对射式换能器和所述反射式换能器表面附着杂质或者沉淀物造成的无法计量现象。
81.所述流量测量管段1采用球墨铸铁、不锈钢、碳钢或者塑料等材料，但并不局限于上述材料。
82.同时，在本发明中(如图1所示)，水流方向为顺流方向；水流反方向为逆流方向。
83.如图2所示，所述流量转换器6包括信号处理单元61、控制单元62和计时单元64。
84.所述信号处理单元61分别与所述第一对射式换能器2、所述第二对射式换能器3、所述第三对射式换能器8、所述第四对射式换能器9、所述第一反射式换能器4和所述第二反射式换能器5连接；所述信号处理单元61用于分别对所述第一逆流声波信号、第一顺流声波信号、第二顺流声波信号、第二逆流声波信号、自校准第一逆流声波信号、自校准第一顺流声波信号依次进行滤波、自适应放大、转换得到第一逆流声波调理信号、第一顺流声波调理
信号、第二顺流声波调理信号、第二逆流声波调理信号、自校准第一逆流声波调理信号、自校准第一顺流声波调理信号。
85.所述计时单元64与所述信号处理单元61连接；所述计时单元64用于根据所述第一顺流声波信号的发射时间及第一顺流声波调理信号的接收时间得到第一顺流传播时间；所述计时单元64根据所述第一逆流声波信号的发射时间及第一逆流声波调理信号的接收时间得到第一逆流传播时间；所述计时单元64根据所述第二顺流声波信号的发射时间及第二顺流声波调理信号的接收时间得到第二顺流传播时间；所述计时单元64根据所述第二逆流声波信号的发射时间及第二逆流声波调理信号的接收时间得到第二逆流传播时间；所述计时单元64根据所述自校准第一顺流声波信号的发射时间及自校准第一顺流声波调理信号的接收时间得到自校准第一顺流传播时间；所述计时单元64根据所述自校准第一逆流声波信号的发射时间及自校准第一逆流声波调理信号的接收时间得到自校准第一逆流传播时间。
86.所述控制单元62与所述计时单元64连接；所述控制单元62根据所述第一顺流传播时间和第一逆流传播时间得到第一瞬时流量；所述控制单元62根据所述第二顺流传播时间和第二逆流传播时间得到第二瞬时流量；所述控制单元62根据所述自校准第一顺流传播时间和自校准第二逆流传播时间得到自校准瞬时流量；所述控制单元62根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息；所述控制单元62根据所述自校准瞬时流量得到所述待测液体的自校准流量信息。
87.为了便于控制超声波的发射，所述控制单元62与所述信号处理单元61连接；所述控制单元62还用于通过所述信号处理单元61将第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、自校准第一控制信号、自校准第二控制信号自动切换分别发送至述第一对射式换能器2、所述第二对射式换能器3、所述第三对射式换能器8、所述第四对射式换能器9、所述第一反射式换能器4和所述第二反射式换能器5。
88.所述第一对射式换能器2还用于在所述第一控制信号控制下发射所述第一顺流声波信号；所述第二对射式换能器3还用于在所述第二控制信号控制下发射所述第一逆流声波信号；所述第三对射式换能器8还用于在所述第三控制信号控制下发射所述第二逆流声波信号；所述第四对射式换能器9还用于在所述第四控制信号控制下发射所述第二顺流声波信号；所述第一反射式换能器4还用于在所述自校准第一控制信号控制下发射所述自校准第一顺流声波信号；所述第二反射式换能器5还用于在所述自校准第二控制信号控制下发射所述自校准第一逆流声波信号。
89.进一步地，所述流量转换器6与终端设备7连接；所述流量转换器6还包括数据远传单元63。
90.所述数据远传单元63分别与所述控制单元62和所述终端设备7连接；所述数据远传单元63用于将所述待测液体实时流量信息和所述待测液体自校准流量信息上传至所述终端设备7。
91.为了方便实时查看数据，所述流量转换器6还包括液晶显示单元64。
92.所述液晶显示单元64与所述控制单元62连接；所述液晶显示单元64用于显示所述待测液体实时流量信息和所述待测液体自校准流量信息。
93.为了防止数据丢失，所述流量转换器6还包括数据存储单元65。
94.所述数据存储单元65与所述控制单元62连接；所述数据存储单元65用于存储所述待测液体实时流量信息和所述待测液体自校准流量信息。
95.可选地，所述流量转换器6还包括电源管理单元66。
96.所述电源管理单元66分别与所述控制单元62、计时单元64和信号处理单元61连接；所述电源管理单元66用于给所述控制单元62、计时单元64和信号处理单元61供电。
97.为了实现自校准流量测量及得到待测液体的流量信息，本发明还提供了一种超声水表测量方法，所述超声水表测量方法应用上述的超声水表，具体地，所述超声水表测量方法包括以下步骤：
98.s1，通过第一对射式换能器2发射第一顺流声波信号；第二对射式换能器3接收所述第一顺流声波信号并发射第一逆流声波信号，第一对射式换能器2接收所述第一逆流声波信号；第三对射式换能器8发射第二逆流声波信号；第四对射式换能器9接收所述第二逆流声波信号并发射所述第二顺流声波信号，第三对射式换能器8接收所述第二顺流声波信号；通过第一反射式换能器4发射自校准第一顺流声波信号；第二反射式换能器5接收所述自校准第一顺流声波信号并发射所述自校准第一逆流声波信号，第一反射式换能器4接收所述第一自校准逆流声波信号。
99.s2，通过流量转换器6执行以下步骤：
100.s21，根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量。
101.s22，根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量。
102.s23，根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量。
103.s24，根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。
104.可选地，步骤s21根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量，具体包括：
105.s211，根据所述第一顺流声波信号的发射时间及第一顺流声波调理信号的接收时间得到第一顺流传播时间t1。
106.s212，根据所述第一逆流声波信号的发射时间及第一逆流声波调理信号的接收时间得到第一逆流传播时间t2。
107.s213，根据公式δt1＝t
2-t1得到第一飞行时间差δt1。
108.s214，根据公式得到第一线流速v1；其中，c为声速，l为第一对射式换能器2和第二对射式换能器3之间的有效声程。
109.s215，根据公式得到第一平均面流速其中，k1为第一流速常数。
110.s216，根据公式得到第一瞬时流量q1；k1为第一流量常数；a为流量测量管段1内部面积。
111.进一步地，步骤s22根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量，具体包括：
112.s221，根据所述第二顺流声波信号的发射时间及第二顺流声波调理信号的接收时间得到第二顺流传播时间t3。
113.s222，根据所述第二逆流声波信号的发射时间及第二逆流声波调理信号的接收时间得到第二逆流传播时间t4。
114.s223，根据公式δt2＝t
4-t3得到第二飞行时间差δt2。
115.s224，根据公式得到第二线流速v2；其中，c为声速，l为第三对射式换能器8和第四对射式换能器9之间的有效声程。
116.s225，根据公式得到第二平均面流速其中，k2为第二流速常数。
117.s226，根据公式得到第二瞬时流量q2；k2为第二流量常数。
118.通过取多组不同标准流速水流通过流量测量管道1，流量转换器6可得不同的线流速v，通过对标准流速与线流速的不同比值，得到不同标准流速下的k值，对不同的k值进行函数拟合，得到对应流速下流速常数k。
119.通过取多组不同标准流量通过流量测量管道1，流量转换器6可得不同流量q，对标准流量与流量的不同比值，得到不同流量下的k值，对不同的k值进行函数拟合，得到对应流量下的流量常数k。
120.此外，步骤s23根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量，具体包括：
121.s231，根据所述自校准第一顺流声波信号的发射时间及自校准第一顺流声波调理信号的接收时间得到自校准第一顺流传播时间t
’1。
122.s232，根据所述自校准第一逆流声波信号的发射时间及自校准第一逆流声波调理信号的接收时间得到自校准第一逆流传播时间t
’2。
123.s233，根据公式δt’＝t’2-t
’1得到自校准第一飞行时间差δt’。
124.s234，根据公式得到自校准第一线流速v’；其中，l
‘
为第一反射式换能器4和第二反射式换能器5之间的有效声程。
125.s235，根据公式得到自校准第一平均面流速
126.s236，根据公式得到自校准瞬时流量。
127.可选地，步骤s24根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息，具体包括：
128.s241，根据公式q＝(q1+q2)/2得到平均瞬时流量q。
129.s242，根据所述平均瞬时流量得到待测液体实时流量信息。
130.s243，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。
131.根据上述本发明实施例，实现了实时在线自校准流量测量及得到了待测液体的实时流量信息。
132.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
133.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种超声水表，其特征在于，所述超声水表包括：流量测量管段，内部通有待测液体；第一对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，用于发射第一顺流声波信号；第二对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，与所述第一对射式换能器一一对应，用于接收所述第一顺流声波信号，发射第一逆流声波信号；所述第一对射式换能器用于接收第一逆流声波信号；第三对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，且与所述第二对射式换能器关于所述流量测量管段上下对称；用于发射第二逆流声波信号；第四对射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，与所述第三对射式换能器一一对应，用于接收所述第二逆流声波信号，发射第二顺流声波信号；所述第三对射式换能器用于接收第二顺流声波信号；第一反射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，用于发射自校准第一顺流声波信号；第二反射式换能器，与所述流量测量管段通过盲孔安装，与所述第一反射式换能器一一对应，用于接收所述自校准第一顺流声波信号，发射自校准第一逆流声波信号；所述第一反射式换能器用于接收所述自校准第一逆流声波信号；流量转换器，与所述流量测量管段连接，且与所述第一对射式换能器、所述第二对射式换能器、所述第三对射式换能器、所述第四对射式换能器、所述第一反射式换能器和所述第二反射式换能器连接，用于根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量；根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量；根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量；根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。2.根据权利要求1所述的超声水表，其特征在于，所述流量转换器包括：信号处理单元，分别与所述第一对射式换能器、所述第二对射式换能器、所述第三对射式换能器、所述第四对射式换能器、所述第一反射式换能器和所述第二反射式换能器连接，用于分别对所述第一逆流声波信号、第一顺流声波信号、第二顺流声波信号、第二逆流声波信号、自校准第一逆流声波信号、自校准第一顺流声波信号依次进行滤波、自适应放大、转换得到第一逆流声波调理信号、第一顺流声波调理信号、第二顺流声波调理信号、第二逆流声波调理信号、自校准第一逆流声波调理信号、自校准第一顺流声波调理信号；计时单元，与所述信号处理单元连接，用于根据所述第一顺流声波信号的发射时间及第一顺流声波调理信号的接收时间得到第一顺流传播时间；根据所述第一逆流声波信号的发射时间及第一逆流声波调理信号的接收时间得到第一逆流传播时间；根据所述第二顺流声波信号的发射时间及第二顺流声波调理信号的接收时间得到第二顺流传播时间；根据所述第二逆流声波信号的发射时间及第二逆流声波调理信号的接收时间得到第二逆流传播时间；根据所述自校准第一顺流声波信号的发射时间及自校准第一顺流声波调理信号的接收时间得到自校准第一顺流传播时间；根据所述自校准第一逆流声波信号的发射时间及自校准第一逆流声波调理信号的接收时间得到自校准第一逆流传播时间；控制单元，与所述计时单元连接，根据所述第一顺流传播时间和第一逆流传播时间得
到第一瞬时流量；根据所述第二顺流传播时间和第二逆流传播时间得到第二瞬时流量；根据所述自校准第一顺流传播时间和自校准第二逆流传播时间得到自校准瞬时流量；且还根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到所述待测液体的自校准流量信息。3.根据权利要求2所述的超声水表，其特征在于，所述控制单元与所述信号处理单元连接，还用于通过所述信号处理单元将第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、自校准第一控制信号、自校准第二控制信号自动切换分别发送至述第一对射式换能器、所述第二对射式换能器、所述第三对射式换能器、所述第四对射式换能器、所述第一反射式换能器和所述第二反射式换能器；所述第一对射式换能器还用于在所述第一控制信号控制下发射所述第一顺流声波信号；所述第二对射式换能器还用于在所述第二控制信号控制下发射所述第一逆流声波信号；所述第三对射式换能器还用于在所述第三控制信号控制下发射所述第二逆流声波信号；所述第四对射式换能器还用于在所述第四控制信号控制下发射所述第二顺流声波信号；所述第一反射式换能器还用于在所述自校准第一控制信号控制下发射所述自校准第一顺流声波信号；所述第二反射式换能器还用于在所述自校准第二控制信号控制下发射所述自校准第一逆流声波信号。4.根据权利要求3所述的超声水表，其特征在于，所述流量转换器与终端设备连接，所述流量转换器还包括：数据远传单元，分别与所述控制单元和所述终端设备连接，用于将所述待测液体实时流量信息和所述待测液体自校准流量信息上传至所述终端设备。5.根据权利要求2所述的超声水表，其特征在于，所述流量转换器还包括：液晶显示单元，与所述控制单元连接，用于显示所述待测液体实时流量信息和所述待测液体自校准流量信息。6.一种超声水表测量方法，其特征在于，所述超声水表测量方法应用权利要求1-5中任一项所述的超声水表，所述超声水表测量方法包括以下步骤：通过第一对射式换能器发射第一顺流声波信号；第二对射式换能器接收所述第一顺流声波信号并发射第一逆流声波信号，第一对射式换能器接收所述第一逆流声波信号；第三对射式换能器发射第二逆流声波信号；第四对射式换能器接收所述第二逆流声波信号并发射所述第二顺流声波信号，第三对射式换能器接收所述第二顺流声波信号；通过第一反射式换能器发射自校准第一顺流声波信号；第二反射式换能器接收所述自校准第一顺流声波信号并发射所述自校准第一逆流声波信号，第一反射式换能器接收所述第一自校准逆流声波信号；通过流量转换器执行以下步骤：根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量；根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量；根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量；根据所述第一瞬时流量、第二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。
7.根据权利要求6所述的超声水表测量方法，其特征在于，根据所述第一顺流声波信号和所述第一逆流声波信号得到第一瞬时流量，具体包括：根据所述第一顺流声波信号的发射时间及第一顺流声波调理信号的接收时间得到第一顺流传播时间t1；根据所述第一逆流声波信号的发射时间及第一逆流声波调理信号的接收时间得到第一逆流传播时间t2；根据公式δt1＝t
2-t1得到第一飞行时间差δt1；根据公式得到第一线流速v1；其中，c为声速，l为第一对射式换能器和第二对射式换能器之间的有效声程；根据公式得到第一平均面流速其中，k1为第一流速常数；根据公式q1＝k1*a*得到第一瞬时流量q1；k1为第一流量常数；a为流量测量管段内部面积。8.根据权利要求7所述的超声水表测量方法，其特征在于，根据所述第二顺流声波信号和所述第二逆流声波信号得到第二瞬时流量，具体包括：根据所述第二顺流声波信号的发射时间及第二顺流声波调理信号的接收时间得到第二顺流传播时间t3；根据所述第二逆流声波信号的发射时间及第二逆流声波调理信号的接收时间得到第二逆流传播时间t4；根据公式δt2＝t
4-t3得到第二飞行时间差δt2；根据公式得到第二线流速v2；其中，c为声速，l为第三对射式换能器和第四对射式换能器之间的有效声程；根据公式得到第二平均面流速其中，k2为第二流速常数；根据公式得到第二瞬时流量q2；k2为第二流量常数。9.根据权利要求8所述的超声水表测量方法，其特征在于，根据所述自校准第一顺流声波信号和所述自校准第一逆流声波信号得到自校准第一瞬时流量，具体包括：根据所述自校准第一顺流声波信号的发射时间及自校准第一顺流声波调理信号的接收时间得到自校准第一顺流传播时间t
’1；根据所述自校准第一逆流声波信号的发射时间及自校准第一逆流声波调理信号的接收时间得到自校准第一逆流传播时间t
’2；根据公式δt’＝t’2-t
’1得到自校准第一飞行时间差δt’；根据公式得到自校准第一线流速v’；其中，l
‘
为第一反射式换能器和第二反射式换能器之间的有效声程；根据公式得到自校准第一平均面流速根据公式得到自校准瞬时流量。10.根据权利要求9所述的超声水表测量方法，其特征在于，根据所述第一瞬时流量、第
二瞬时流量得到待测液体实时流量信息，根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息，具体包括：根据公式q＝(q1+q2)/2得到平均瞬时流量q；根据所述平均瞬时流量得到待测液体实时流量信息；根据所述自校准瞬时流量得到待测液体自校准流量信息。

技术总结
本发明公开一种超声水表及测量方法，涉及超声水表领域，所述超声水表的流量测量管段通有待测液体；第一对射式换能器发射第一顺流声波信号并接收第二对射式换能器发射的第一逆流声波信号，第二对射式换能器接收第一顺流声波信号；第三对射式换能器发射第二逆流声波信号并接收第四对射式换能器发射的第二顺流声波信号，第四对射式换能器接收第二逆流声波信号；第一反射式换能器发射自校准第一顺流声波信号，接收第二反射式换能器发射的自校准第一逆流声波信号；第二反射式换能器接收自校准第一顺流声波信号；流量转换器根据上述信号分别得到第一瞬时流量、第二瞬时流量和自校准瞬时流量，根据上述三种流量得到待测液体的流量信息和自校准流量信息。息和自校准流量信息。息和自校准流量信息。


技术研发人员：王成李 钱炳炯 蒋延付 刘升 赵伟国 马宏斌
受保护的技术使用者：杭州山科智能科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/31