一种超声回波传播时间测量方法

摘要

本发明公开了一种流体中超声波传播时间测量方法，针对不同的流速采用相应的基波信号进行互相关运算，搜索互相关函数峰值即可得到传播时间。不同流速的基波信号是在动态测量的过程中提取的实际数据，因此具有较好的精度，能够反映实际情况。采用相应流速的基波信号进行互相关运算，从而计算动态超声信号的传播时间，测量误差大大减小，减小了测量结果的不确定性。而且，互相关运算是利用信号相似性，相似度越高精度越高，对非相关噪声抑制效果明显。本发明还提供了一种新的基波提取方式，其通过设定的能量约束边界，准确获得基波信号，与采用门限法获得回波到达时间从而提取基波信号相比，本发明提取的基波信号的起始段更加准确。

主权项

一种流体中超声波传播时间测量方法，换能器发射端发射超声波信号，换能器接收端接收超声回波信号；其特征在于，包括：步骤1、将流体的流速范围划分为m个流速分布区间V1，V2，…，Vm，为每个流速分布区间设置一个对应的用于进行相关运算的基波信号，因此有m个基波信号R1，R2，…，Rm，所有基波信号的初始值均为零，m为正整数；流体处于静态时，提取基波信号并存储为静态基波信号R0；超声波传播时间包括顺流传播时间和逆流传播时间，顺流和逆流的传播时间分别测量，对应于划分的m个流速分布区间，顺流和逆流各自存储m个基波信号；步骤2、动态测量开始后，一个完整的测量过程需要执行一次顺流测量和一次逆流测量，在顺流测量中使用为顺流测量存储的m个基波信号，在逆流测量中使用为逆流测量存储的m个基波信号；顺流测量和逆流测量的过程相同，包括如下步骤3～6；步骤3、先将当前流速下超声回波信号S(t)与静态基波信号R0作互相关运算，根据互相关运算峰值得到当前流速下的超声传播时间T1；用得到的超声传播时间T1进行流速估计，得到估计流速v1；步骤4、确定估计流速v1所处的流速分布区间Vi，在各基波信号中搜索Vi对应的基波信号Ri，如果该基波信号Ri为零，则执行步骤5；否则，执行步骤6；步骤5、针对当前流速下超声回波信号S(t)，提取基波信号，将基波信号Ri更新为提取的基波信号；然后利用当前流速下超声回波信号S(t)与更新后的基波信号Ri进行互相关运算，根据互相关运算峰值得到超声传播时间T2，T2取代T1作为当前流速下超声传播时间，单次测量完成；步骤6、将当前流速下超声回波信号S(t)与基波信号Ri作互相关运算，得到超声传播时间T3，T3取代T1作为当前流速下超声传播时间，单次测量完成。