本发明涉及超声波流量计计量领域，尤其涉及一种超声波流量计的新型自适应测量方法。
背景技术：
超声波技术的不断推广与应用，超声波流量计发展非常迅速，在这流量计中测量的周期十分重要，它涉及到流量计的精度以及功耗问题。
在传统的流量测量方法中，由于管道内流体的易波动性，测量周期固定，如果测量周期t设置的太小，可以提高计量准确性，但会增加功耗，降低使用寿命；若测量周期太大，会导致计量精度下降。因此，一个测量周期的选择，影响着整个流量计的精度，若选择不好，会影响整个系统的工作。基于传统测量方法的不足，本发明提出以动态自适应测量周期方法尤为重要。
技术实现要素：
本发明的目的是能够更为准确的测量流体的流速，增加测量的精度，同时减少流量计的功耗，提出一种超声波流量计的新型自适应测量方法，具体技术方案如下：
一种超声波流量计的新型自适应测量方法，首先需要采集时间差样本，设(δt)1、(δt)2……(δt)n为n个测量样本，(δt)t、(δt)t-1为相邻两次时间差样本数据，(δt)t为本次测得的时间差值、(δt)t-1为上一次测得的时间差值；t0为系统初始测量周期，tnx为下一次测量周期，即本次测量到下次测量的时间间隔，tcrt为本次测量周期，即上次测量到本次测量的时间间隔；两次测量的时间差变化率为：
其中dt为时间差变化值，
设dtmax表示时间差变化最大值，若两次相邻测量时间差变化值的绝对值小于dtmax，则水表可继续以该周期继续测量；若使用本次时间差变化率
可以得到：
将式(3)中最大的快速流体跟踪周期作为下一次的测量周期，即：
设emaa为样本时间差的最小平均绝对误差，则：
其中，
可以看出，当流体稳定，|(δt)t-(δt)i-1|特别小时，时间差变化率
为了解决上述问题，需要设置测量周期的上下限。设tmax为最大测量周期，tmin为最小测量周期，当tnx＜tmin或tnx＞tmin时，认为超出当前范围，并当tnx＜tmin时将tnx变为新的tmin，当tnx＞tmin时将tnx变为新的tmin，并作为下一次的测量周期进行计算；若tnx＞0.5tmin或tnx＜0.5tmin时，将tnx作为新的tmin或tmax；通过测量tmax-tmin可以判断除一段时间流体的稳定性状况。
与传统的测量方法相比，本发明能够能够根据流速调整测量周期t，提高测量的精度：同时根据测量周期t的改变，可以调节流量计的工作量，进一步降低流量计的功耗。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1是本发明自适应测量周期方法结构示意图。
图2是本发明自适应测量周期方法流程示意图。
图3是本发明流体稳定状态测量对比示意图。
图4是本发明流体扰动状态测量对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图，用实施例来进一步说明本发明。但这个实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这个实施例的限制。
如图1所示，在系统启动时，给定一个预设的测量周期，紧接着测量顺逆流游渡越时间，计算时间差值并存储；将计算出的时间差值存储在一个自定义缓冲区内并用于下一次比较，之后计算流量；从第二次测量开始，将上一次的测量数据与缓冲区暂存的数据进行比较，计算出时间差值变化率，并反馈调整测量周期，对时间差的变化快速跟踪，达到对流速快速跟踪的效果。
一种超声波流量计的新型自适应测量方法，如图2所示，自适应测量周期方法的实现步骤为：
步骤一)首先，初始化给定一个测量周期，以该测量周期测量n个时间差样本，分别为(δt)1、(δt)2……(δt)n，以数组的形式放入自定义的缓冲区；n的取值根据精度要求而定，一般取30-80个为宜；
步骤二)然后，根据公式(5)计算最小平均绝对误差emaa，并根据(δt)1、(δt)i-1和tcrt的值，根据公式(1)计算出时间差变化率
步骤三)接下来，根据公式(3)计算下一次的测量周期tnx，并对tnx进行判断，与tmin和tmax比较，若超出范围或在范围内的1/2以内，则对最大最小周期重新赋值；
步骤四)最后，以tnx为测量周期进行新的时间差值测量，并将新的时间差数据放入队列，更新缓冲区，替换掉原来的旧数据；
步骤四)重新计算emaa，并重复相关步骤。
为了验证自适应测量方法与传统方法的区别，在实验台上，以q3常用流量点作为测试点，温度为25℃，两种方法初始化测量周期为1s，自适应测量方法的缓冲区长度设置为48，对流体稳定状态和扰动状态下分别测量，对两种方法分别进行分析比较。
图3是在2.5m3/h稳定状态下两种方法的测量点数折线图。该次测量时间设置为30秒，在这段时间内，传统测量的测量周期固定，因此共测量30次，而自适应测量由于流体稳定，自动降低了测量次数，共测量16次，比传统测量少了14次测量，从图3可以看出，两种方法测量的时间差值重合度高，两条曲线吻合，两曲线最大相差3纳秒左右，因此两种方法在稳定状态下的测量精度相似，但自适应的方法减少了cpu的工作量，降低了功耗。
图4为流体扰动状态测量点数分布图。通过对阀门的控制，阀门在通断状态间切换，使流体处于扰动状态，测量时间设置为10秒，传统测量的测量次数为10次，由于水流扰动较大，流体不稳定，自适应测量方法减小了测量周期，增加了测量次数，共测量24次，比传统测量方法多测量14次。从图4可以看出，两种方法的测量曲线相差较大，时间差值最大达到了7纳秒左右，这种差值的产生是由于传统测量不能很好的跟踪流体状态，导致测量过程中错失了状态的转变，从而增大计量误差甚至产生计量错误。
基于时间差的自适应测量方法能够有效地根据时间差变化调整测量周期，相比较传统测量方法有明显优势，具体表现在以下两点：1、当流体稳定时，时间差值变化率低，以较低的测量频率进行时间差值测量并测量流体流速和流量等信息，在保证精度的前提下，降低了功耗；2、在流体扰动时，时间差值变化率高，提高测量频率以准确的跟踪流体变换情况，既可保证流体状态的实时跟踪，也提高了计量准确度，避免了计量错误发生，减小了计量误差。因此，自适应测量方法具有良好的计量特性。
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，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。