一种可检测反射片异常状态的超声波流量计及检测方法
阅读说明：本技术 一种可检测反射片异常状态的超声波流量计及检测方法 (Ultrasonic flowmeter capable of detecting abnormal state of reflector plate and detection method ) 是由 严军荣 卢玉龙 宋财华 王晟 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可检测反射片异常状态的超声波流量计及检测方法,其方法包括：根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或晃动数据计算超声波反射片的异常指数；根据超声波换能器的声波接收范围和计量精度计算超声波反射片的异常容许度；当超声波反射片的异常指数大于异常容许度时,则判定超声波反射片的状态异常。本发明解决了超声波流量计如何全面有效地检测超声波反射片的异常状态的问题。(The invention discloses an ultrasonic flowmeter capable of detecting abnormal states of a reflector plate and a detection method, wherein the method comprises the following steps: calculating an abnormal index of the ultrasonic reflector according to the angle change value of the ultrasonic reflector and/or the surface roughness of the ultrasonic reflector and/or the displacement data and/or the shaking data of the ultrasonic reflector; calculating the abnormal tolerance of the ultrasonic reflector plate according to the sound wave receiving range and the metering precision of the ultrasonic transducer; and when the abnormal index of the ultrasonic reflection sheet is greater than the abnormal tolerance, judging that the state of the ultrasonic reflection sheet is abnormal. The invention solves the problem of how to comprehensively and effectively detect the abnormal state of the ultrasonic reflector.)
技术领域
本发明属于智能超声波流量计技术领域，特别是涉及一种可检测反射片异常状态的超声波流量计及检测方法。
背景技术
超声波水表由于自身结构和计量特性，如果超声波反射片的位置和角度较大变化，会造成超声波的传播的方向偏移，超声波接收强度减弱，计量精度下降。但由于反射片固定于超声波水表内，难以检验反射片的位置和角度是否发生变化。目前与超声波反射片测量相关的技术，例如公开号为CN107255438A的中国专利《一种简易超声波水表反射片微角度变化测量装置》提出一种用于测量角度的连杆装置，包括用于支撑测量装置和保护内部结构的支撑外壳、整个装置的支撑座、旋转把手、旋转把手连接杆、角度刻度盘、刻度盘指针、气泡水平装置、蜗杆连接杆、主动蜗杆、从动涡轮、从动涡轮连接杆、角度测量旋转杆、照明灯、平面反射镜。公开号为CN206410746U的中国专利《一种测量管与反射片一体式的超声波水表管段结构》提出将有效测量段用非金属材料注塑成型，并与反射片一起作为测量管，安装到管段内，并用定位螺栓将测量管固定在管段中，该结构解决了金属管由于热胀冷缩引起的内径变化。
上述技术方案都会对超声波水表的结构进行较大改变，水表的制造难度和制造成本升高，而且对超声波反射片的检测较单一，无法全面有效地检测超声波反射片的状态。目前还没有全面有效地检测超声波反射片的异常状态的技术方案，为此提出一种可检测反射片异常状态的超声波流量计及检测方法。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出一种可检测反射片异常状态的超声波流量计及检测方法。
本发明依托超声波流量计内部署的监测传感器。
本发明的检测反射片异常状态方法，其特征在于：
根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常。
具体描述如下：
所述根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常包括：根据超声波反射片的角度变化值判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的表面粗糙度判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的位移数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的角度变化值和表面粗糙度判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的角度变化值和位移数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的角度变化值和晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的表面粗糙度和位移数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的表面粗糙度和晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的位移数据和晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的角度变化值和表面粗糙度和超声波反射片的位移数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的角度变化值和表面粗糙度和晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的角度变化值和位移数据和晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的表面粗糙度和位移数据和晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常、根据超声波反射片的角度变化值和表面粗糙度和位移数据和晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常。
优选地，所述超声波反射片的角度变化值是单个反射片预设时间段内的角度变化值、两个超声波发射片预设时间段内的角度变化值之差的任一项或多项组合。
优选地，所述超声波反射片的表面粗糙度是根据检测声波的发射强度和接收强度之差得到和/或根据激光探测器检测的超声波反射片表面平整度得到和/或根据超声波反射片一定时间内的厚度变化值得到。
优选地，所述超声波反射片的位移数据是超声波反射片支架预设时间段内的水平位置变化值、超声波反射片支架预设时间段内的垂直位置变化值、超声波反射片与超声波反射片支架预设时间段内的相对位置变化值的任一项或多项组合。
优选地，所述超声波反射片的晃动数据是根据超声波反射片支架连续多个采样时刻的位置数据变化和/或超声波反射片与超声波反射片支架连续多个采样时刻的相对位置数据变化计算得到。
优选地，所述根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常，包括步骤：
根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或晃动数据计算超声波反射片的异常指数；
根据超声波换能器的声波接收范围和计量精度计算超声波反射片的异常容许度；
当超声波反射片的异常指数大于异常容许度时，则判定超声波反射片的状态异常。
进一步优选地，所述根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据计算超声波反射片的异常指数，是：根据超声波反射片的角度变化对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的位移对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系和超声波反射片的位移对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系和超声波反射片的晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的位移和晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和晃动对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移和晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的位移和晃动对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移和晃动对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数的任一项。
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
一种可检测反射片异常状态的超声波流量计，其特征在于包括：
超声波流量计；
传感器；所述传感器用于检测超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据；
处理器；
存储器；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述方法。
优选地，所述传感器包括在超声波反射片正上方部署的检测声波发射和接收的装置、在超声波反射片支架上部署的位移传感器、在超声波反射片侧方部署的激光探测器、在超声波反射片支架上部署的振动传感器的任一项或多项组合。
本发明的方法及系统具有的优点是：
(1)通过传感器检测超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据，可以全面了解当前超声波反射片的状态数据。
(2)根据超声波反射片的角度变化值和/或表面粗糙度和/或位移数据和/或晃动数据计算的超声波反射片的异常指数和根据超声波换能器的声波接收范围和计量精度计算的超声波反射片的异常容许度判断超声波反射片的状态是否异常，可以有效检测超声波反射片的异常状态。
附图说明
图1是本发明实施例的检测反射片异常状态的步骤流程图；
图2是本发明实施例的可检测反射片异常状态的超声波流量计系统框图。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。
本发明依托流量计内部署的监测传感器，包括在超声波反射片正上方部署的测试声波发射和接收装置、在超声波反射片支架上部署的位移传感器、在超声波反射片侧方部署的激光探测器、在超声波反射片支架上部署的振动传感器等。
本发明的检测反射片异常状态方法的实施例，其特征在于：
根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常。
所述超声波反射片的角度变化值是单个反射片角度变化值、两个超声波发射片的角度变化值之差的任一项或多项组合。一种优选实施例中，在流量计的超声波反射片正上方原始平行位置部署测试声波发射和接收装置，试声波发射和接收装置向当前超声波反射片发射检测声波并接收，获取接收位置与发射位置的距离，根据该距离与反射片角度变化值的几何关系计算单个反射片角度变化值。另一种优选实施例中，采用上述方法分别计算两个反射片角度变化值，计算两个超声波发射片的角度变化值之差。另一种优选实施方式中，根据单个反射片角度变化值和两个超声波发射片的角度变化值之差的组合得到角度变化值，所述多项组合是多项之间取极值和/或平均值和/或乘积和/或求和。
所述超声波反射片的表面粗糙度是根据检测声波的发射强度和接收强度之差得到和/或根据激光探测器检测的超声波反射片表面平整度得到和/或根据超声波反射片一定时间内的厚度变化值得到。
表A中A1～A7表示得到超声波反射片的表面粗糙度的不同实施方式，其中表A中涉及检测声波的发射强度和接收强度值、超声波反射片表面平整度、反射片厚度变化值等数据。
表A得到超声波反射片的表面粗糙度的不同实施方式
所述超声波反射片的位移数据是超声波反射片支架的水平位置变化值、超声波反射片支架的垂直位置变化值、超声波反射片与超声波反射片支架的相对位置变化值的任一项或多项组合。所述多项组合是多项之间取极值和/或平均值和/或乘积和/或求和。
所述超声波反射片的晃动数据是根据超声波反射片支架连续多个时刻的位置数据变化和/或超声波反射片与超声波反射片支架连续多个时刻的相对位置数据变化计算。一种优选实施例中，晃动数据与超声波反射片支架连续多个时刻的位置数据变化值的均值和/或方差成正比。另一种优选实施例中，晃动数据与超声波反射片和支架相对位置在连续多个时刻的均值和/或方差成正比。所述多项组合是多项之间取极值和/或平均值和/或乘积和/或求和。
表B中B1～B3表示得到超声波反射片的晃动数据的不同实施方式，其中表B中涉及超声波反射片支架连续多个时刻的位置数据变化、超声波反射片与超声波反射片支架连续多个时刻的相对位置数据变化数据。
表B得到超声波反射片的晃动数据的不同实施方式
优选地，所述根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据判断超声波反射片的状态是否异常，流程图如图1所示，包括步骤：
根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或晃动数据计算超声波反射片的异常指数；
根据超声波换能器的声波接收范围和计量精度计算超声波反射片的异常容许度；
当超声波反射片的异常指数大于异常容许度时，则判定超声波反射片的状态异常。
一种优选实施例中，超声波换能器的声波接收范围为d，计量精度为j，计算超声波反射片的异常容许度y＝f1·d·j，其中f1是事先训练得到的计算系数。本实施例中，超声波换能器的声波接收范围d＝5厘米，计量精度j＝0.1，事先训练得到的计算系数f1＝2，计算超声波反射片的异常容许度y＝f1·d·j＝2×5×0.1＝1，当超声波反射片的异常指数x大于异常容许度y时，则判定超声波反射片的状态异常。
另一种优选实施例中，超声波换能器的声波接收范围为d，计量精度为j，计算超声波反射片的异常容许度y＝f2·d+f3·j，其中f2、f3是事先训练得到的计算系数。本实施例中，超声波换能器的声波接收范围d＝5厘米，计量精度j＝0.1，事先训练得到的计算系数f2＝0.2，f3＝1，计算超声波反射片的异常容许度y＝f2·d+f3·j＝0.2×5+1×0.1＝1.1，当超声波反射片的异常指数x大于异常容许度y时，则判定超声波反射片的状态异常。
所述根据超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据计算超声波反射片的异常指数，是：根据超声波反射片的角度变化对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的位移对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系和超声波反射片的位移对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系和超声波反射片的晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的位移和晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和晃动对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移和晃动对超声波接收的影响计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的位移和晃动对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数、根据超声波反射片的角度变化和位移和晃动对超声波接收的影响和超声波反射片的表面粗糙度与超声波反射衰减的关系计算超声波反射片的异常指数的任一项。
表C中C1～C15表示计算超声波反射片的异常指数的不同实施方式，其中表C中涉及超声波反射片的角度变化值、超声波反射片的表面粗糙度、超声波反射片的位移数据、超声波反射片的晃动数据。
表C计算超声波反射片的异常指数的不同实施方式
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
一种可检测反射片异常状态的超声波流量计，示意图如图2所示，其特征在于包括：
超声波流量计；
传感器；所述传感器用于检测超声波反射片的角度变化值和/或超声波反射片的表面粗糙度和/或超声波反射片的位移数据和/或超声波反射片的晃动数据；
处理器；
存储器；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述方法。
优选地，所述传感器包括在超声波反射片正上方部署的检测声波发射和接收的装置、在超声波反射片支架上部署的位移传感器、在超声波反射片侧方部署的激光探测器、在超声波反射片支架上部署的振动传感器的任一项或多项组合。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。
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