CN111337092B - 选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计，涉及相位差式超声波流量计领域，包括：获取接收信号；根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息；从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号。本发明采用采样信号对接收信号进行相位差信息的分析，选择一个与接收信号的相位差较大的预设参考信号进行检测，使得异或后的相位差脉宽增加，避免了接收信号和参考信号出现相位差很小(例如：接近0度)的情况，提高小相位差的测量精度。

Description

选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计

技术领域

本发明涉及相位差式超声波流量计领域，尤其涉及一种选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计。

背景技术

目前市场上主流的超声波流量计多是利用流体(液体、空气)对超声波传播速度的影响来进行测量。通过分别对顺流和逆流方向进行一次超声波传播时间的测量，得到两次测量的时间差Δt，然后根据声速c、超声波换能器之间的距离L以及超声波换能器和管道夹角θ即可计算出管道中流体的流速v，为：

其中对Δt的测量精度直接决定了流量计的测量精度。由于高精度的时间测量芯片的设计难度较大，目前只有少数几家芯片厂商能够提供。因此可以采用将时间差转化为相位差的测量：

其中f是换能器的频率。

如申请号为201020580382.7中描述的一种相位差式超声波流量计计量装置，流量计通过比较超声波换能器接收到的信号和发送信号之间的相位差，通过F/V转换电路和模拟数字转换器后计算得到Δt和流体速度。

上述相位差式超声波流量计存在一个问题，如图1所示，如果接收信号和发送信号之间的相位差接近0度时，异或后的脉宽非常窄，因此后续转换过程中的信噪比会非常低，使得小相位差的测量精度降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计，提高发送信号和接收信号小相位差时的测量精度。

本发明提供的技术方案如下：

一种自适应选取参考信号的方法，基于相位差式超声波流量计，包括：获取接收信号；根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息；从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号。

在上述技术方案中，根据相位差信息选择不同的预设参考信号，使接收信号和预设参考信号之间的相位差增大，让经过异或后的脉宽更宽，提升后续测量电路的信噪比。

进一步，所述采样信号的频率为所述接收信号的频率的4倍及以上。

在上述技术方案中，采样信号的频率限定，保证了当发送信号和接收信号之间为小相位差时，流量计能够具有较高的测量精度。

进一步，所述预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。

在上述技术方案中，预设参考信号的个数给予了流量计更多选择的预设参考信号，为后续通过相位差测量电路进行转换时提高信噪比打下了基础。

进一步，每个预设参考信号对应不同的相位差区间；所述从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：根据所述相位差信息位于的相位差区间，选择所述相位差区间对应的预设参考信号。

在上述技术方案中，相位差信息可以为不同的表现形式，但是其与相位差区间有一定的对应关系，从而能够选择相应的预设参考信号。

进一步，所述根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息包括：分析采样信号和所述接收信号，得到所述接收信号位于所述采样信号的相位差区间；所述从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差区间对应的预设参考信号。

在上述技术方案中，相位差信息即为相位差区间，根据其选择对应的预设参考信号，简单、直接。

本发明还提供一种相位差式超声波流量计计算方法，包括：获取顺流接收信号；根据采样信号和所述顺流接收信号，分析得到两者之间的顺流相位差信息；从多个预设参考信号中，选择一个与所述顺流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述顺流接收信号之间的顺流相位差；获取逆流接收信号；根据采样信号和所述逆流接收信号，分析得到两者之间的逆流相位差信息；从多个预设参考信号中，选择一个与所述逆流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述逆流接收信号之间的逆流相位差；根据所述顺流相位差和所述逆流相位差，计算得到时间差；根据流速计算公式和所述时间差，计算得到流体速度。

在上述技术方案中，顺流和逆流都选择了合适的预设参考信号，使顺流相位差和逆流相位差具有较高的精度，从而保证了计算出来的时间差的计算精度较高，进一步提高了流量计计算的流体速度的精度。

本发明还提供一种自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计，包括：获取模块，用于获取接收信号；分析模块，用于根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息；选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号。

在上述技术方案中，根据相位差信息选择不同的预设参考信号，使接收信号和预设参考信号之间的相位差增大，让经过异或后的脉宽更宽，提升后续测量电路的信噪比。

进一步，每个预设参考信号对应不同的相位差区间；所述选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：所述选择模块，根据所述相位差信息位于的相位差区间，选择所述相位差区间对应的预设参考信号。

进一步，所述分析模块，用于根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息包括：所述分析模块，分析采样信号和所述接收信号，得到所述接收信号位于所述采样信号的相位差区间；所述选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：所述选择模块，从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差区间对应的预设参考信号。

本发明还提供一种相位差式超声波流量计，包括：获取模块，用于获取顺流接收信号；分析模块，用于根据采样信号和所述顺流接收信号，分析得到两者之间的顺流相位差信息；选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述顺流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述顺流接收信号之间的顺流相位差；所述获取模块，进一步用于获取逆流接收信号；所述分析模块，进一步用于根据采样信号和所述逆流接收信号，分析得到两者之间的逆流相位差信息；所述选择模块，进一步用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述逆流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述逆流接收信号之间的逆流相位差；计算模块，用于根据所述顺流相位差和所述逆流相位差，计算得到时间差；以及，根据流速计算公式和所述时间差，计算得到流体速度。

与现有技术相比，本发明的选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计有益效果在于：

本发明通过采样信号对接收信号进行相位差信息的分析，选择一个与接收信号的相位差较大的预设参考信号进行检测，使得异或后的相位差脉宽增加，避免了接收信号和参考信号出现相位差很小(例如：接近0度)的情况，提高小相位差的测量精度。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明选取参考信号的方法一个实施例的流程图；

图2是本发明发送信号和接收信号小相位差时一个实施例的波形示意图；

图3是本发明相位差区间一个实施例的结构示意图；

图4是本发明多个预设参考信号一个实施例的结构示意图；

图5是本发明选取参考信号的方法另一个实施例的流程图；

图6是本发明采用选取参考信号的方法后一个实施例的波形结构示意图；

图7是本发明相位差式超声波流量计计算方法一个实施例的流程图；

图8是本发明自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计一个实施例的结构示意图；

图9是本发明相位差式超声波流量计一个实施例的结构示意图；

图10是本发明相位差式超声波流量计一个实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

10.获取模块，20.分析模块，30.选择模块，40.计算模块。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图2所示，当测量开始时，换能器1发送信号，换能器2接收信号(可交换，测顺流和逆流)，控制器对换能器1以周期信号进行驱动，经过一段时间后，超声波到达换能器2，换能器2开始产生接收信号，然后控制器从经过滤波放大后的信号中截取其中某一段稳定波形，传统的测量方式是将发送信号作为参考信号，通过相位差测量电路对发送信号和接收信号之间的相位差进行检测，该相位差取决于流速的大小，但是当遇到接收信号和发送信号之间的相位差接近0度时，测量结果就会有较大的误差。本发明自适应选取参考信号的方法是基于相位差式超声波流量计实现的，可在相位差较小时，提高测量精度。

图1示出了本发明的一个自适应选取参考信号的方法实施例，包括：

S101控制器获取接收信号。

具体的，当一换能器产生接收信号时，从中截取一段稳定波形，作为供后续分析计算的接收信号。

S102控制器根据采样信号和接收信号，分析得到两者之间的相位差信息。

具体的，采样信号的频率是预先设置的，主要是为了对接收信号进行相位差的判断，以供后续选取合适的参考信号。

分析采样信号和接收信号之间的相位差信息，可以将采样信号以一定规律(例如：以采样信号的一/半/四分之一个周期作为一个相位差区间，)划分为多个相位差区间，计算从采样信号的某一上升沿到接收信号的下一个上升沿之间的间隔，看接收信号的这个上升沿位于哪个相位差区间，如图3所示。当然，本实施例并不限制分析得到采样信号和接收信号之间的相位差信息的方式，其他计算得到相位差信息的方式也可以。

S103控制器从多个预设参考信号中，选择一个与相位差信息匹配的预设参考信号。

具体的，预设参考信号是预先设置的，在发送信号的基础上相应延迟一定度数，可将发送信号作为一个预设参考信号，也可不将其作为预设参考信号，根据实际定义的相位差信息确定。例如：有8个预设参考信号，其中一个预设参考信号为发送信号，其他预设参考信号分别在发送信号的基础上延迟45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度。

预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。例如：预设参考信号为2个，一个为发送信号，另一个为在发送信号的基础上延迟270的信号。

采样信号和接收信号之间的相位差信息，代表了接收信号和发送信号之间的相位差，而每个预设参考信号都有其匹配的相位差区间，S103从多个预设参考信号中，选择一个与相位差信息匹配的预设参考信号包括：根据相位差信息位于的相位差区间，选择相位差区间对应的预设参考信号。

例如：上述例子中发送信号(称为预设参考信号1)对应的相位差区间为发送信号与接收信号相位差为180～315度，在发送信号的基础上延迟270的信号(称为预设参考信号2)对应的相位差区间为发送信号与接收信号相位差为0～180度，以及，315～360度。若采样信号的频率为接收信号的8倍，以采样信号的一个周期进行相位差区间的划分，有0-7共8个区间，若从采样信号的一个上升沿确认接收信号的下一个上升位于7号区间，说明接收信号与发送信号的相位差在315～360度之间，则匹配得到的预设参考信号为预设参考信号2。

采样信号的频率大于接收信号的频率，能够方便快速地分析得到采样信号和接收信号的相位差信息。接收信号的频率和发送信号的频率相同，它们实质上就是换能器频率，因此，采样信号的频率也比发送信号(即换能器)的频率高。

本实施例中，采用采样信号对接收信号进行相位差信息的分析，选择一个与接收信号的相位差较大的预设参考信号进行检测，使得异或后的相位差脉宽增加，避免了接收信号和参考信号出现相位差很小(例如：接近0度)的情况，提高小相位差的测量精度。

图5示出了本发明的另一个自适应选取参考信号的方法，包括：

S201控制器获取接收信号。

S202控制器根据采样信号和接收信号，分析得到两者之间的相位差信息包括：S212分析采样信号和接收信号，得到接收信号位于采样信号的相位差区间。

每个预设参考信号对应不同的相位差区间；S203控制器从多个预设参考信号中，选择一个与相位差信息匹配的预设参考信号包括：

S213从多个预设参考信号中，选择一个与相位差区间对应的预设参考信号。

优选地，预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。可选地，预设参考信号的个数为4个。

具体的，本实施例中的相位差信息即为相位差区间的编号，即采用频率高于接收信号的采样信号对接收信号进行采样计数，计算从采样信号的某一上升沿到接收信号的下一个上升沿之间的间隔，得到计数结果，可采用计数器实现计算。再根据计数结果，选择相应的预设参考信号。

例如：如图4所示，设有4个预设参考信号，分别为发送信号(下述称为参考信号4)，参考信号1，参考信号2和参考信号3，其中参考信号1，2，3分别是在发送信号的基础上延迟90°，180°和270°。

以图6为例说明本实施例的参考信号选择过程，此处采样信号为发送和接收信号的频率的4倍。从发送信号的上升沿开始计数，接收信号上升沿位于0区间时，计数值为0，此时接收信号与发送信号的相位差在0到90°之间，可选取参考信号2或3作为基准。接收信号上升沿位于1区间时，计数值为1，此时接收信号与发送信号的相位差在90到180°之间，应选取参考信号3或发送信号(即参考信号4)作为基准。接收信号上升沿位于2区间时，计数值为2，此时接收信号与发送信号的相位差在180到270°之间，应选取参考信号4或1作为基准。接收信号上升沿位于3区间时，计数值为3，此时接收信号与发送信号的相位差在270到360°之间，应选取参考信号1或2作为基准。

在为相位差区间和预设参考信号进行编号时，可根据两者代表的相位差进行适应性编号，使两者有可推理的逻辑关系，便于配置。例如：从上述例子中可知，当计数结果为n时，n为0、1、2、3中的任意一个，预设参考信号的编号为1-4，选择编号为n+2的预设参考信号，当n+2大于4时，则选择编号为n+2-4＝n-2的预设参考信号；当然，也可选择编号为n+3的预设参考信号，当n+3大于4时，则选择编号为n+3-4＝n-1的预设参考信号。

如图6所示，如果计数器的值为0，控制器选取预设参考信号2作为基准，测量接收信号和预设参考信号2之间的相位差。图6中的发送信号和接收信号之间相位差很小，接近0度，与图2中的情况相同，选择合适的预设参考信号2后，异或后的相位差信号从接近0度转换到了180度附近，脉宽变得更宽，有效提升后续测量电路的信噪比。

优选地，采样信号的频率比接收信号的频率高，且为接收信号的频率的4倍及以上。

具体的，虽然采样信号的频率比接收信号的频率高，即可快速、方便的分析得到相位差信息，但是若选择的采样信号的频率是接收信号的频率的较低倍数时，无法较精确地区分接收信号和发送信号之间的相位差，只能粗略地为接收信号选择合适的参考信号，降低了相位差式超声波流量计小相位差的测量精度。

例如：采样信号的频率为接收信号频率的2倍，以采样信号的一个周期进行划分，有2个相位差区间，只能确认接收信号与发送信号的相位差在0-180度之间，还是在180-360度之间。即使有4个预设参考信号，发送信号、在发送信号的基础上延迟90°，180°和270°的另外3个参考信号，若分析出来的相位差信息为0-180度之间，那只能选择延迟270°的参考信号，若相位差信息为180-360度之间，只能选择延迟90°的参考信号，另外2个预设参考信号为多余的设置，意味着无法再提高精度。

频率为接收信号的4倍以上的采样信号，能够满足高测量精度的要求。优选地，采样信号的频率为接收信号的4倍。采样信号的频率比接收信号的频率高太多，例如：16倍，也可以实现提高小相位差测量精度，但是其也只是多做无用功，效果和4倍的差不多。

本实施例通过设置合适的采样信号的频率和预设参考信号的数量、延迟度数等，为接收信号选择合适的参考信号，使异或后的相位差信号的脉宽变得更宽，提高后续测量电路的信噪比，进而提高相位差式超声波流量计的计算精度。

图7示出了本发明一个相位差式超声波流量计计算方法的实施例，包括：

S301控制器获取顺流接收信号；

S302控制器根据采样信号和顺流接收信号，分析得到两者之间的顺流相位差信息；

S303从多个预设参考信号中，控制器选择一个与顺流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与顺流接收信号之间的顺流相位差；

S304控制器获取逆流接收信号；

S305控制器根据采样信号和逆流接收信号，分析得到两者之间的逆流相位差信息；

S306从多个预设参考信号中，控制器选择一个与逆流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与逆流接收信号之间的逆流相位差；

S307控制器根据顺流相位差和逆流相位差，计算得到时间差；

S308控制器根据流速计算公式和时间差，计算得到流体速度。

需要注意的是，S301-S303与S304-S306两者的顺序可调换，即先测逆流，再测顺流。

可选地，采样信号的频率比(顺流/逆流)接收信号和(顺流/逆流)发送信号的频率高。也可以理解为，采样信号的频率比换能器的频率高。

优选地，采样信号的频率为接收信号和发送信号的频率的4倍及以上。

可选地，预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。

本实施例中根据顺流相位差信息匹配预设参考信号和根据逆流相位差信息匹配预设参考信号的方法为上述2个任一自适应选取参考信号的方法的实施例中所采用的方式，请参见对应的实施例，在此不再赘述。

确定了合适的预设参考信号后，将顺流接收信号和其对应的预设参考信号输入至相位差测量电路后计算得到顺流相位差，将逆流接收信号和其对应的预设参考信号输入至相位差测量电路后计算得到逆流相位差，逆流相位差和顺流相位差之间的相位差为：

逆流相位差-顺流相位差Ⅰ，再根据

计算出时间差Δt。

根据如下流速计算公式，计算出流体速度：

本实施例中为每次的接收信号选择了合适的预设参考信号，使计算出来的逆流相位差、顺流相位差具有更好的精度，从而使时间差更准确，保证了流量计即使在小相位差时，也能计算出精度更高的流体速度。

图8示出了一种自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计的一个实施例，包括：

获取模块10，用于获取接收信号。

具体的，当一换能器产生接收信号时，从中截取一段稳定波形，作为供后续分析计算的接收信号。

分析模块20，用于根据采样信号和接收信号，分析得到两者之间的相位差信息。

具体的，采样信号的频率是预先设置的，主要是为了对接收信号进行相位差的判断，以供后续选取合适的参考信号。

分析采样信号和接收信号之间的相位差信息，可以将采样信号以一定规律(例如：以采样信号的一/半/四分之一个周期作为一个相位差区间，)划分为多个相位差区间，计算从采样信号的某一上升沿到接收信号的下一个上升沿之间的间隔，看接收信号的这个上升沿位于哪个相位差区间，如图3所示。当然，本实施例并不限制分析得到采样信号和接收信号之间的相位差信息的方式，其他计算得到相位差信息的方式也可以。

选择模块30，用于从多个预设参考信号中，选择一个与相位差信息匹配的预设参考信号。

具体的，预设参考信号是预先设置的，在发送信号的基础上相应延迟一定度数，可将发送信号作为一个预设参考信号，也可不将其作为预设参考信号，根据实际定义的相位差信息确定。具体的例子可参见对应的方法实施例，在此不再赘述。

预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。例如：预设参考信号为2个，一个为发送信号，另一个为在发送信号的基础上延迟270的信号。

采样信号和接收信号之间的相位差信息，代表了接收信号和发送信号之间的相位差，而每个预设参考信号都有其匹配的相位差区间。

选择模块30，用于从多个预设参考信号中，选择一个与相位差信息匹配的预设参考信号包括：选择模块30，根据相位差信息位于的相位差区间，选择相位差区间对应的预设参考信号。具体的例子请参见对应的方法实施例，在此不再赘述。

采样信号的频率大于接收信号的频率，能够方便快速地分析得到采样信号和接收信号的相位差信息。接收信号的频率和发送信号的频率相同，它们实质上就是换能器频率，因此，采样信号的频率也比发送信号(即换能器)的频率高。

本实施例中，采用采样信号对接收信号进行相位差信息的分析，选择一个与接收信号的相位差较大的预设参考信号进行检测，使得异或后的相位差脉宽增加，避免了接收信号和参考信号出现相位差很小(例如：接近0度)的情况，提高小相位差的测量精度。

在本发明的另一个自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计的实施例中，包括：

获取模块10，用于获取接收信号。

分析模块20，用于根据采样信号和接收信号，分析得到两者之间的相位差信息包括：分析模块20，分析采样信号和接收信号，得到接收信号位于采样信号的相位差区间。

选择模块30，用于从多个预设参考信号中，选择一个与相位差信息匹配的预设参考信号包括：选择模块30，从多个预设参考信号中，选择一个与相位差区间对应的预设参考信号。每个预设参考信号对应不同的相位差区间。

优选地，预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。可选地，预设参考信号的个数为4个。

具体的，本实施例中的相位差信息即为相位差区间的编号，即采用频率高于接收信号的采样信号对接收信号进行采样计数，计算从采样信号的某一上升沿到接收信号的下一个上升沿之间的间隔，得到计数结果，可采用计数器实现计算。再根据计数结果，选择相应的预设参考信号。

在为相位差区间和预设参考信号进行编号时，可根据两者代表的相位差进行适应性编号，使两者有可推理的逻辑关系，便于配置。具体的例子请参见对应的方法实施例，在此不再赘述。

优选地，采样信号的频率比接收信号(即换能器，一般两个换能器的频率设置为一样)的频率高，且为接收信号的频率的4倍及以上。

具体的，虽然采样信号的频率比接收信号的频率高，即可快速、方便的分析得到相位差信息，但是若选择的采样信号的频率是接收信号的频率的较低倍数时，无法较精确地区分接收信号和发送信号之间的相位差，只能粗略地为接收信号选择合适的参考信号，降低了相位差式超声波流量计小相位差的测量精度。具体的例子请参见对应的方法实施例，在此不再赘述。

频率为接收信号的4倍以上的采样信号，能够满足高测量精度的要求。优选地，采样信号的频率为接收信号的4倍。采样信号的频率比接收信号的频率高太多，例如：16倍，也可以实现提高小相位差测量精度，但是其也只是多做无用功，效果和4倍的差不多。

本实施例通过设置合适的采样信号的频率和预设参考信号的数量、延迟度数等，为接收信号选择合适的参考信号，使异或后的相位差信号的脉宽变得更宽，提高后续测量电路的信噪比，进而提高相位差式超声波流量计的计算精度。

图9示出了本发明相位差式超声波流量计的一个实施例，包括：

获取模块10，用于获取顺流接收信号；

分析模块20，用于根据采样信号和顺流接收信号，分析得到两者之间的顺流相位差信息；

选择模块30，用于从多个预设参考信号中，选择一个与顺流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与顺流接收信号之间的顺流相位差；

获取模块10，进一步用于获取逆流接收信号；

分析模块20，进一步用于根据采样信号和逆流接收信号，分析得到两者之间的逆流相位差信息；

选择模块30，进一步用于从多个预设参考信号中，选择一个与逆流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与逆流接收信号之间的逆流相位差；

计算模块40，用于根据顺流相位差和逆流相位差，计算得到时间差；以及，根据流速计算公式和时间差，计算得到流体速度。

可选地，采样信号的频率比(顺流/逆流)接收信号和(顺流/逆流)发送信号的频率高。也可以理解为，采样信号的频率比换能器的频率高。

优选地，采样信号的频率为接收信号和发送信号的频率的4倍及以上。

可选地，预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。

本实施例中根据顺流相位差信息匹配预设参考信号和根据逆流相位差信息匹配预设参考信号的方法为上述2个任一自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计的实施例中所采用的方式，请参见对应的实施例，在此不再赘述。

确定了合适的预设参考信号后，将顺流接收信号和其对应的预设参考信号输入至相位差测量电路后计算得到顺流相位差，将逆流接收信号和其对应的预设参考信号输入至相位差测量电路后计算得到逆流相位差，逆流相位差和顺流相位差之间的相位差为：

逆流相位差-顺流相位差Ⅰ，再根据

计算出时间差Δt。

根据如下流速计算公式，计算出流体速度v：

本实施例中为每次的接收信号选择了合适的预设参考信号，使计算出来的逆流相位差、顺流相位差具有更好的精度，从而使时间差更准确，保证了流量计即使在小相位差时，也能计算出精度更高的流体速度。

实际使用的例子如下：

参见图10，假设顺流过程为：换能器1发送信号，换能器2接收信号，控制器对换能器1以周期信号进行驱动，经过一段时间后，超声波到达换能器2，换能器2开始产生接收信号，经过滤波放大后，控制器截取其中某一段波形，产生一个比换能器频率更高的采样信号对接收信号进行采样计数，根据其位于的相位差区间，选择一个对应的预设参考信号，控制参考信号产生器输出至相位差测量电路，相位差测量电路根据输入的接收信号和预设参考信号，得到相应的电压，控制器根据此电压得到顺流相位差；逆流过程为：换能器2和换能器1进行交换，由换能器2发送信号，换能器1接收信号，从而计算得到逆流相位差；控制器根据顺流相位差和逆流相位差，计算得到时间差，进而计算得到流体速度。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自适应选取参考信号的方法，基于相位差式超声波流量计，其特征在于，包括：

获取接收信号；

根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息；

从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号，所述与所述相位差信息匹配的预设参考信号为与所述接收信号的相位差大于预设数值的信号。

2.如权利要求1所述的自适应选取参考信号的方法，其特征在于，所述采样信号的频率为所述接收信号的频率的4倍及以上。

3.如权利要求1所述的自适应选取参考信号的方法，其特征在于，所述预设参考信号的个数为2ⁿ，n为大于等于1的整数。

4.如权利要求1所述的自适应选取参考信号的方法，其特征在于：每个预设参考信号对应不同的相位差区间；

所述从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：

根据所述相位差信息位于的相位差区间，选择所述相位差区间对应的预设参考信号。

5.如权利要求4所述的自适应选取参考信号的方法，其特征在于，所述根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息包括：

分析采样信号和所述接收信号，得到所述接收信号位于所述采样信号的相位差区间；

所述从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：

从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差区间对应的预设参考信号。

6.一种相位差式超声波流量计计算方法，其特征在于，包括：

获取顺流接收信号；

根据采样信号和所述顺流接收信号，分析得到两者之间的顺流相位差信息；

从多个预设参考信号中，选择一个与所述顺流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述顺流接收信号之间的顺流相位差；

获取逆流接收信号；

根据采样信号和所述逆流接收信号，分析得到两者之间的逆流相位差信息；

从多个预设参考信号中，选择一个与所述逆流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述逆流接收信号之间的逆流相位差，所述与所述相位差信息匹配的预设参考信号为与所述接收信号的相位差大于预设数值的信号；

根据所述顺流相位差和所述逆流相位差，计算得到时间差；

根据流速计算公式和所述时间差，计算得到流体速度。

7.一种自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取接收信号；

分析模块，用于根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息；

选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号。

8.如权利要求7所述的自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计，其特征在于，每个预设参考信号对应不同的相位差区间；

所述选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：

所述选择模块，根据所述相位差信息位于的相位差区间，选择所述相位差区间对应的预设参考信号。

9.如权利要求7所述的自适应选取参考信号的相位差式超声波流量计，其特征在于，所述分析模块，用于根据采样信号和所述接收信号，分析得到两者之间的相位差信息包括：

所述分析模块，分析采样信号和所述接收信号，得到所述接收信号位于所述采样信号的相位差区间；

所述选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差信息匹配的预设参考信号包括：

所述选择模块，从多个预设参考信号中，选择一个与所述相位差区间对应的预设参考信号。

10.一种相位差式超声波流量计，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取顺流接收信号；

分析模块，用于根据采样信号和所述顺流接收信号，分析得到两者之间的顺流相位差信息；

选择模块，用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述顺流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述顺流接收信号之间的顺流相位差，所述与所述顺流相位差信息匹配的预设参考信号为与所述顺流接收信号的相位差大于预设数值的信号；

所述获取模块，进一步用于获取逆流接收信号；

所述分析模块，进一步用于根据采样信号和所述逆流接收信号，分析得到两者之间的逆流相位差信息；

所述选择模块，进一步用于从多个预设参考信号中，选择一个与所述逆流相位差信息匹配的预设参考信号，并计算得到其与所述逆流接收信号之间的逆流相位差，所述与所述逆流相位差信息匹配的预设参考信号为与所述逆流接收信号的相位差大于预设数值的信号；

计算模块，用于根据所述顺流相位差和所述逆流相位差，计算得到时间差；以及，根据流速计算公式和所述时间差，计算得到流体速度。

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