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申请/专利权人：福建澳泰自动化设备有限公司

摘要：本发明提供一种基于声层析断面检测的水流量检测系统，涉及数据处理技术领域，包括：数据处理单元，用于接收反射信号，对反射信号进行预处理，以得到预处理信号；对所述预处理信号的质量进行评估，以得到评估结果，根据评估结果，动态调整声波信号处理参数，以得到最终的预处理信号；根据最终的预处理信号，利用初始的声波信号处理参数和声层析成像技术，对最终的预处理信号进行分析，以计算流速分布和流量；实时监测单元，用于实时监测管路中的压力和流量动态信号。本发明提高了水流量检测的精度。

主权项：1.一种基于声层析断面检测的水流量检测系统，其特征在于，包括：声波检测单元，用于向水流断面发射声波信号，当声波信号穿过水流断面后以获取反射信号；数据处理单元，用于接收反射信号，对反射信号进行预处理，以得到预处理信号；对所述预处理信号的质量进行评估，以得到评估结果，根据评估结果，动态调整声波信号处理参数，以得到最终的预处理信号；根据最终的预处理信号，利用初始的声波信号处理参数和声层析成像技术，对最终的预处理信号进行分析，以计算流速分布和流量；接收反射信号，对反射信号进行预处理，以得到预处理信号，包括：从声波检测单元接收反射信号，并通过放大器对反射信号进行放大，以得到放大信号；通过对放大信号进行预处理，以得到预处理信号，其中，y[n]是预处理信号，L表示级联滤波器的数量，是加性噪声项，n表示时间点，，表示第i个滤波器的窗函数值，Mi表示第i个滤波器的长度；，表示第i个滤波器在时间点n的冲激响应，表示时变增益因子，表示衰减因子，，表示对输入信号的非线性变换结果，表示输入信号在时间点的值，表示sigmoid函数的斜率控制参数，表示sigmoid函数的中心点参数，k表示索引；是一个求和符号，表示对从k＝0到k＝的所有整数k进行求和，是系数，表示前一个时间点的预处理信号值，表示对输入信号的非线性变换；k在0到的范围内变化，用于索引第i个滤波器的各个系数；实时监测单元，用于实时监测管路中的压力和流量动态信号；数据分析单元，用于对实时监测到的压力和流量动态信号进行频谱分析，以得到分析信号，并根据分析信号以及流速分布和流量识别出管路中的故障特征频率信号；信号分离单元，用于对故障特征频率信号进行处理，以确定故障的位置和性质；判断单元，用于根据故障的位置和性质，判断故障源相对于测量点的方向；对所述预处理信号的质量进行评估，以得到评估结果，根据评估结果，动态调整声波信号处理参数，以得到最终的预处理信号，包括：从预处理信号中提取纯净信号和噪声信号；计算噪声信号的方差，遍历噪声信号的所有样本，计算相邻样本之间的差值，如果差值＞预设的样本阈值，则将该样本标记为异常值；根据噪声信号的方差和异常值计算质量评估结果；根据质量评估结果动态调整声波信号处理参数，以得到最终的预处理信号；从预处理信号中提取纯净信号和噪声信号，包括：获取预处理信号的频率成分和所需的频率分辨率；根据预处理信号的频率成分和所需的频率分辨率，确定小波变换的分解层数；根据小波变换的分解层数，对预处理信号执行离散小波变换，以将预处理信号分解成一系列小波系数；根据小波系数，计算预处理信号的频谱，对于每一层小波系数，计算对应的幅度，并将幅度作为对应频率段的代表值；将代表值组合，以形成预处理信号的频谱；计算预处理信号中所有数据点的标准差，根据标准差确定信号阈值；遍历频谱中的每个频率点，对于每个频率点，若频率点的值＞信号阈值，则将频率点识别为纯净信号部分；若频率点的值≤信号阈值，将频率点识别为噪声部分；将频谱中识别为纯净信号部分组合起来，形成纯净信号，将识别为噪声部分组合起来，形成噪声信号；根据噪声信号的方差和异常值计算质量评估结果，包括：通过计算质量评估结果，其中，表示噪声信号的方差，表示噪声信号的平均值，代表数据的中心点，表示噪声信号的标准差，表示数据点相对于平均值的离散程度，表示噪声信号的偏度，表示噪声信号的峰度，表示异常值的数量，x表示每个异常值的具体数值，w1表示每个异常值的基础权重，w2表示权重因子，N表示噪声信号的总样本数；根据质量评估结果动态调整声波信号处理参数，以得到最终的预处理信号，包括：根据质量评估结果识别预处理信号中存在的问题，以得到识别结果；根据识别结果，通过调整滤波器的参数以去除背景噪声，或利用自动增益控制动态调整音量，或通过均衡器调整音频的频谱，以得到最终的预处理信号；根据最终的预处理信号，利用初始的声波信号处理参数和声层析成像技术，对最终的预处理信号进行分析，以计算流速分布和流量，包括：从最终的预处理信号中提取出与流速和流量相关的信息；根据流速和流量相关的信息，通过重建流体内部的声速分布以预测流速分布；获取流体流动的关键位置，并确定一个测量截面；根据流速分布，通过对测量截面上各点的流速进行积分，以计算出通过测量截面的总体积流量。

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