所公開(kāi)實(shí)施例涉及超聲流量計(jì)，且更確切地說(shuō)，涉及用于流體流量計(jì)量的超聲信號(hào)的信號(hào)處理。

背景技術(shù)：

超聲流量計(jì)通常用于確定在管道中流動(dòng)的各種流體(例如，液體、氣體)的流速。對(duì)流體的流速的了解能夠?qū)崿F(xiàn)待確定流體的其它物理特性或性質(zhì)。例如，在一些密閉輸送應(yīng)用中，流速能夠用于確定通過(guò)管道從賣(mài)方輸送到買(mǎi)方的流體(例如，油或氣體)的體積(Q)以確定交易的成本，其中流體體積等于流速乘以管道的截面積以及所關(guān)注的持續(xù)時(shí)間。

已知用于管道(例如，用于水流計(jì)量)的非侵入式夾緊(clamp-on)流量監(jiān)測(cè)器。非侵入式流量監(jiān)測(cè)器能夠使用合適的支架和緊固件夾持在管道外部并且固定到管道上。

還已知用于管道的侵入式內(nèi)聯(lián)流量監(jiān)測(cè)器，所述流量監(jiān)測(cè)器安裝在中介/干預(yù)(intervening)管道部分內(nèi)，所述中介管道部分通過(guò)凸緣連接到相鄰管道部分。一種類(lèi)型的超聲流量計(jì)采用通過(guò)時(shí)間流量計(jì)量，其中一對(duì)或更多對(duì)超聲換能器附接到管道(或排氣套管附接到管線(xiàn))，其中每個(gè)換能器對(duì)包含相對(duì)于流體流位于上游的換能器以及相對(duì)于流體流位于下游的換能器。當(dāng)通電時(shí)，每個(gè)換能器通過(guò)流動(dòng)流體沿著超聲路徑發(fā)射超聲束或信號(hào)(例如，聲波)，所述超聲束或信號(hào)由換能器對(duì)中的另一換能器接收和檢測(cè)。能夠根據(jù)超聲信號(hào)沿著超聲路徑從下游換能器行進(jìn)到上游換能器的通過(guò)時(shí)間與超聲信號(hào)沿著超聲路徑從上游換能器行進(jìn)到下游換能器的通過(guò)時(shí)間之間的通過(guò)時(shí)間差來(lái)確定沿著超聲路徑平均化的流體的路徑速度(即，路徑或弦(chord)速度(Vp))。

存在用于已知通過(guò)時(shí)間超聲流量計(jì)中的兩種不同測(cè)量原理。第一類(lèi)型的超聲流量計(jì)是實(shí)施跨越換能器(傳感器)對(duì)之間的路徑的直接測(cè)量的直接路徑類(lèi)型，其中不需要反射器。用于直接路徑類(lèi)型的超聲流量計(jì)的超聲發(fā)射器和接收器以線(xiàn)性配置位于在計(jì)量器管道內(nèi)部流動(dòng)的流體內(nèi)。第二類(lèi)型的超聲流量計(jì)是反射路徑類(lèi)型，其通常使用安裝在與換能器對(duì)相對(duì)的計(jì)量器管道內(nèi)壁上的至少一個(gè)超聲反射器來(lái)將從超聲發(fā)射器接收到的超聲測(cè)量信號(hào)反射到超聲接收器而實(shí)施間接測(cè)量路徑，其中換能器對(duì)位于計(jì)量器管壁的同一側(cè)處。

在操作時(shí)，脈沖串激勵(lì)通常用于激勵(lì)換能器對(duì)中的一個(gè)換能器。處理從脈沖串激勵(lì)產(chǎn)生的所接收超聲信號(hào)的常規(guī)方式是計(jì)算接收信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)，根據(jù)所述過(guò)零點(diǎn)計(jì)算上游路徑與下游路徑之間的通過(guò)時(shí)間差(或Δ飛行時(shí)間，即ΔTOF)，所述通過(guò)時(shí)間差用于計(jì)算流體流量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

此發(fā)明內(nèi)容簡(jiǎn)要指出本發(fā)明的性質(zhì)和本質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解，所述發(fā)明內(nèi)容并不是用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義。

所公開(kāi)的實(shí)施例認(rèn)識(shí)到，對(duì)于流體流量監(jiān)測(cè)，需要準(zhǔn)確地處理響應(yīng)于所施加的脈沖串激勵(lì)而接收到的超聲信號(hào)。在超聲流量計(jì)量的所公開(kāi)方法以及相關(guān)處理器集成電路(IC)和由此的超聲流量計(jì)中，將包含多個(gè)(例如，20個(gè))脈沖的脈沖串發(fā)射(例如，通過(guò)微控制器單元(MCU))到發(fā)射換能器，所述發(fā)射換能器發(fā)射在穿過(guò)稱(chēng)為通道的流體路徑之后由接收換能器獲得的超聲信號(hào)。

在激勵(lì)周期期間，接收信號(hào)的振幅增強(qiáng)，并且給定足夠時(shí)間增強(qiáng)到在激勵(lì)頻率下振蕩的標(biāo)稱(chēng)穩(wěn)定狀態(tài)振幅。在停止脈沖激勵(lì)之后，接收換能器處的接收信號(hào)在整個(gè)系統(tǒng)的諧振頻率下衰減，所述系統(tǒng)被認(rèn)為是與溫度相關(guān)的并且還與流體混合物的其它變量相關(guān)，包含(一種或更多種)組分的濃度和(一種或更多種)雜質(zhì)水平。因此，為了計(jì)算分別定義為t₁₂與t₂₁之間的時(shí)間的下游信號(hào)與上游信號(hào)之間的傳播時(shí)間差(或Δ飛行時(shí)間(TOF))，認(rèn)識(shí)到能夠通過(guò)應(yīng)用用于將相應(yīng)所接收超聲波(R₁₂)和(R₂₁)窗口化的窗函數(shù)以產(chǎn)生窗口化部分而提高ΔTOF測(cè)量準(zhǔn)確度，所述傳播時(shí)間差使得能夠計(jì)算流體流量，其中，t₁₂是所述超聲波從第一換能器(T₁)傳播到第二換能器(T₂)的時(shí)間，并且t₂₁是超聲波從T₂傳播到T₁的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，R₁₂和R₂₁的窗口化僅傳遞R₁₂和R₂₁的激勵(lì)部分，使得僅對(duì)接收信號(hào)的激勵(lì)部分執(zhí)行計(jì)算，并且衰減區(qū)(尾部)被過(guò)濾掉并且因此被舍棄。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)將參考附圖，所述附圖未必按比例繪制，其中：

圖1是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的示出在使用所接收超聲信號(hào)的窗口化的超聲流量計(jì)量的示例性方法中的步驟的流程圖。

圖2描繪根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的示為安裝在管線(xiàn)部分之間的示例性超聲流量計(jì)。

圖3示出根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的實(shí)施使用所接收超聲信號(hào)的窗口化的超聲流量計(jì)量的所公開(kāi)方法的示例性單片混合信號(hào)處理器IC。

圖4A描繪示例性超聲流量計(jì)，其包含圖3中所示的MCU以及在管道部分內(nèi)具有換能器和反射器的管道部分，所述管道部分在上文所示的放大和模數(shù)(ADC)轉(zhuǎn)換之后具有示例性所發(fā)射的脈沖串(TX)和所接收的信號(hào)(RX)。

圖4B示出圖4A中所示的RX的擴(kuò)展圖。

圖4C示出在零流體流量處且跨越從約5℃至85℃的溫度范圍的RX信號(hào)的峰值頻率(以MHz為單位)的評(píng)估。

圖5A示出在濾出圖4B中所示的信號(hào)的整個(gè)尾部部分的窗口化之后的激勵(lì)部分。

圖5B示出示為具有線(xiàn)性斜坡的梯形窗的示例性線(xiàn)性錐形窗。

圖6A和圖6B示出在使用接收信號(hào)的所公開(kāi)窗口化(僅激勵(lì)部分)和非窗口化(激勵(lì)部分和尾部部分)兩者計(jì)算的2個(gè)不同水流計(jì)量器的零流量處的ΔTOF。

具體實(shí)施方式

相對(duì)于圖式描述示例性實(shí)施例，其中相同參考標(biāo)號(hào)用于表示相似或相同元件。動(dòng)作或事件的所說(shuō)明排序不應(yīng)被認(rèn)為限制性的，因?yàn)橐恍﹦?dòng)作或事件可以不同順序和/或與其它動(dòng)作或事件同時(shí)發(fā)生。此外，一些所說(shuō)明的動(dòng)作或事件可能不需要用于實(shí)施根據(jù)本公開(kāi)的方法。

并且，如本文中所使用不具有另外限制的術(shù)語(yǔ)“耦合到(coupled to)”或“與......耦合(couples with)”(以及類(lèi)似者)意圖描述間接或直接電連接。因此，如果第一裝置“耦合”到第二裝置，那么所述連接能夠通過(guò)直接電連接(其中通路中僅存在寄生效應(yīng))或通過(guò)經(jīng)由包含其它裝置和連接的中介項(xiàng)的間接電連接。對(duì)于間接耦合，中介項(xiàng)通常不修改信號(hào)的信息，但是可以調(diào)整其電流電平、電壓電平和/或功率電平。

圖1是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的示出在使用所接收超聲信號(hào)的窗口化并且使用窗口化后的所接收超聲信號(hào)計(jì)算信號(hào)延遲的超聲流量計(jì)量的示例性方法100中的步驟的流程圖。步驟101包括將多個(gè)電子脈沖(脈沖串)施加到超聲換能器(換能器)對(duì)，所述超聲換能器對(duì)包含第一換能器(T₁)和至少第二換能器(T₂)，所述超聲換能器對(duì)定位用于在T₁與T₂之間耦合超聲波。換能器以及一個(gè)或更多個(gè)可選的超聲反射器能夠處于管道部分內(nèi)以提供內(nèi)聯(lián)流量計(jì)。傳播路徑能夠是反射的(通過(guò)管道的內(nèi)壁或通過(guò)內(nèi)管壁上的所添加反射器反射)或直接的(直的或?qū)蔷€(xiàn)的)?；蛘撸瑩Q能器可以?shī)A持在非侵入式夾緊布置中。

選定的激勵(lì)頻率能夠處于換能器的諧振頻率或接近換能器的諧振頻率。如本文中所使用，接近換能器的諧振頻率表示在諧振頻率的5％內(nèi)。認(rèn)為選擇處于換能器的諧振頻率或接近換能器的諧振頻率的激勵(lì)頻率的結(jié)果是改進(jìn)接收信號(hào)的信噪比(SNR)并且改進(jìn)TOF計(jì)算的性能(即，準(zhǔn)確性)。

步驟102包括響應(yīng)于第一脈沖串施加到T₁，T₁發(fā)射超聲波，所述超聲波在傳播穿過(guò)管道部分中的流體之后由T₂接收為所接收超聲波(接收信號(hào)R₁₂)。步驟103包括響應(yīng)于第二脈沖串施加到T₂，T₂發(fā)射超聲波，所述超聲波在傳播穿過(guò)流體之后由T₁接收為所接收超聲波(接收信號(hào)R₂₁)。第一脈沖串和第二脈沖串通常是匹配的(相同的)脈沖串。

步驟104包括在脈沖串期間，R₁₂和R₂₁的振幅增強(qiáng)以提供激勵(lì)部分。步驟105包括終止脈沖串，其中在終止之后，R₁₂和R₂₁隨著在整個(gè)系統(tǒng)的諧振頻率下振蕩的受阻自由振蕩衰減，這如上所述被認(rèn)為對(duì)溫度敏感。受阻自由振蕩能夠提供尾部部分(參看下文所描述的圖4B)。

步驟106包括窗口化R₁₂和R₂₁以產(chǎn)生窗口化部分。在時(shí)間域中執(zhí)行所公開(kāi)的窗口化。如信號(hào)處理中已知的，窗函數(shù)通過(guò)應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)提供窗口化(還稱(chēng)為切趾(apodization)函數(shù)或漸變函數(shù))，在到所關(guān)注信號(hào)的某一選定間隔外所述數(shù)學(xué)函數(shù)為零值。例如，在間隔內(nèi)恒定并且在別處為零的函數(shù)稱(chēng)為矩形窗，所述矩形窗描述其圖形表示的形狀。當(dāng)另一函數(shù)或波形/數(shù)據(jù)序列乘以窗函數(shù)時(shí)，在間隔外乘積也為零，其中其余信號(hào)是信號(hào)重疊的部分。在一個(gè)特定實(shí)施例中，窗口化選擇性地清除尾部部分以?xún)H傳遞激勵(lì)部分。窗口化還能夠清除接收信號(hào)的不需要部分(不是積累和尾部部分的一部分)并且僅選擇接收信號(hào)波形的特定部分。

步驟107包括僅使用窗口化部分計(jì)算t₁₂與t₂₁之間的信號(hào)延遲(ΔTOF)。如上所述，t₁₂是超聲波從T₁傳播到T₂的時(shí)間，并且t₂₁是超聲波從T₂傳播到T₁的時(shí)間。ΔTOF＝t₁₂-t₂₁，假設(shè)t₁₂是下游方向，而t₂₁是上游方向。

t₁₂＝L/(c+υ)；t₂₁＝L/(c-υ)，ΔTOF＝t₁₂-t₂₁

其中，txy是從x到y(tǒng)的TOF，L是發(fā)射換能器與接收換能器(T₁、T₂)之間的距離，c是超聲波/聲波的速度，并且υ是被測(cè)量對(duì)象的速度。步驟108包括根據(jù)計(jì)算出的ΔTOF計(jì)算流體的流量。下文描述用于確定ΔTOF(下文示為ΔT)的兩個(gè)示例性運(yùn)算方法：示例性方法1：已知c隨著溫度以及被測(cè)量對(duì)象的溫度而變，能夠通過(guò)以下等式確定ΔT：

示例性方法2：不需要溫度測(cè)量，僅計(jì)算絕對(duì)飛行時(shí)間t₁₂和t₂₁：

υ＝L/2x(1/t₁₂-1/t₂₁)＝L/2x(t₂₁-t₁₂)/(t₂₁t₁₂)＝L/2x(ΔT)/(t₂₁t₁₂)

以上等式用于流量計(jì)，其中超聲波在相應(yīng)換能器之間以直線(xiàn)行進(jìn)。對(duì)于下文描述的與在兩個(gè)換能器T₁與T₂之間不以直線(xiàn)行進(jìn)的超聲波一起操作的圖2中所示的內(nèi)聯(lián)超聲流量計(jì)200，應(yīng)該用Lcos(Θ)替代L，其中L是超聲波在T₁與T₂之間行進(jìn)的距離，且Θ是超聲波采用的路徑與₁與T₂之間的線(xiàn)之間的角度。

圖2描繪根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的示為安裝在管線(xiàn)部分230a與230b之間的示例性?xún)?nèi)聯(lián)超聲流量計(jì)200，所述超聲流量計(jì)200包含位于計(jì)量器管壁205a的內(nèi)部部分的一側(cè)上的換能器201和203以及可選的超聲反射器212。超聲流量計(jì)200包含計(jì)量器主體205，所述計(jì)量器主體205包含計(jì)量器管壁205a。連接凸緣208示為處于超聲流量計(jì)200的每一末端上，以將超聲流量計(jì)200用螺栓緊固到管線(xiàn)部分230a和230b。

在計(jì)量器管壁205a的第一部分205₁上的換能器201和203一起提供第一換能器對(duì)。超聲反射器212通常位于計(jì)量器管壁205a的內(nèi)測(cè)上并且用于增加換能器對(duì)的反射路徑的效率(超聲信號(hào)強(qiáng)度)。反射器212通常采用金屬板的常規(guī)形式。

換能器201、203具有裝配角度以及用于提供示為V圖案的所需測(cè)量路徑的發(fā)射圖案。在另一布置中，第二部分205₂上的兩個(gè)間隔開(kāi)的反射器允許矩形測(cè)量路徑(參看下文描述的圖4A)。流量電子模塊220示為包含：處理器221和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器222(例如，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM))，所述存儲(chǔ)器222存儲(chǔ)使用窗口化的所公開(kāi)流量測(cè)量算法223；以及收發(fā)器225，所述收發(fā)器共同地提供基于計(jì)算機(jī)的超聲電子流量測(cè)量系統(tǒng)，所述電子流量測(cè)量系統(tǒng)耦合到換能器201、203以用于使一個(gè)換能器發(fā)射超聲信號(hào)并且用于分析由另一換能器產(chǎn)生的所接收感測(cè)信號(hào)以確定流過(guò)超聲流量計(jì)200的流體的體積流量。如本文中所使用，換能器能夠包含單獨(dú)的發(fā)射器和接收器。其它流量電子模塊電子設(shè)備，例如，信號(hào)放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC，在接收電路系統(tǒng)中)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC，在發(fā)射電路系統(tǒng)中)通常是流量電子模塊220的一部分，但為簡(jiǎn)明起見(jiàn)未示出。

超聲流量計(jì)200能夠使用超聲脈沖的通過(guò)時(shí)間測(cè)量流過(guò)其的流體的流速，并且流量電子模塊220能夠計(jì)算在由此產(chǎn)生的測(cè)量條件下的流率。事實(shí)上，超聲脈沖在隨著流量的方向上比在逆著流量的方向上行進(jìn)得快。

在操作期間，換能器201、203中的每一者通常用作發(fā)射器(發(fā)送器)和接收器兩者(在不同時(shí)間)。選擇性地在兩個(gè)方向上進(jìn)行測(cè)量，使得在已測(cè)量通過(guò)時(shí)間之后，發(fā)射器變成接收器且反之亦然。以此方式，減小取決于流體類(lèi)型、壓力和溫度的音速的影響。

圖3是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的示為形成于襯底305的半導(dǎo)體表面305a中和上的MCU 300的示例性混合信號(hào)處理器IC的框圖描述，所述信號(hào)處理器IC包含存儲(chǔ)所公開(kāi)流量測(cè)量算法223的非易失性存儲(chǔ)器372(例如，閃存存儲(chǔ)器)，所述流量測(cè)量算法實(shí)施所接收超聲信號(hào)的所公開(kāi)窗口化。片上閃存存儲(chǔ)器通常是中央處理單元(CPU或處理器)375的所有指令的來(lái)源。處理器IC 300能夠包括微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或所示的MCU。盡管流量測(cè)量算法223被示為由CPU 375實(shí)施的非易失性存儲(chǔ)器372中的所存儲(chǔ)軟件，但是MCU 300上的電路系統(tǒng)(即，硬件)能夠整體或部分用于實(shí)施所公開(kāi)的流量測(cè)量算法。

盡管未示出，但是處理器IC 300通常包含其它集成電路模塊，例如，通用串行總線(xiàn)(USB)控制器和收發(fā)器。處理器IC 300被示為還包含ADC 343a、343b、PWM驅(qū)動(dòng)器355、易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器373、數(shù)字I/O(接口)374和時(shí)鐘(或計(jì)時(shí)器)376。處理器IC 300被示為還包含數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線(xiàn)378和地址總線(xiàn)379。存在耦合到數(shù)據(jù)總線(xiàn)378和地址總線(xiàn)379的通用輸入/輸出引腳(GPIO)351、352。GPIO 351、352如圖3中所示分別耦合到換能器T₁和T₂，其中T₁和T₂能夠是在圖2的內(nèi)聯(lián)超聲流量計(jì)200中所示的換能器201和203。

圖4A描繪示為400的示例性超聲流量計(jì)，其包含圖3中所示的MCU 300以及在管道部分內(nèi)具有換能器T₁和T₂以及反射器R1和R2的管道部分410，所述管道部分在上文所示的放大和ADC轉(zhuǎn)換之后具有示例性發(fā)射脈沖串(TX)和接收信號(hào)(RX)。GPIO插腳351、352處于MCU 300與T₁和T₂之間的耦合路徑中。當(dāng)換能器T₁和T₂在接近T₁和T₂的諧振頻率的頻率(例如，1MHz)下由脈沖串TX激勵(lì)時(shí)，在接收換能器處接收RX。RX被示為具有來(lái)自脈沖串的激勵(lì)部分以及稍后的尾部部分，所述激勵(lì)部分的振幅隨著時(shí)間增強(qiáng)，所述尾部部分具有隨著時(shí)間衰減的振幅。

所公開(kāi)實(shí)施例的區(qū)別特征包含整個(gè)接收波形的捕獲以及準(zhǔn)確地使上游和下游所接收超聲信號(hào)相關(guān)聯(lián)以計(jì)算ΔTOF。為了獲得準(zhǔn)確的ΔTOF，在一個(gè)特定實(shí)施例中將接收信號(hào)窗口化以產(chǎn)生窗口化部分，使得僅選擇激勵(lì)部分。優(yōu)點(diǎn)包含：歸因于所接收超聲數(shù)據(jù)的窗口化，準(zhǔn)確地計(jì)算ΔTOF并且減小由溫度改變引起的ΔTOF變化，因?yàn)檎J(rèn)識(shí)到尾部部分通常由換能器的不同自然頻率控制。此外，換能器的自然頻率可以隨著流體介質(zhì)的溫度而變化，由此在尾部部分也包含在TOF相關(guān)運(yùn)算中的情況下引起ΔTOF漂移/偏移。其它益處包含：減少TOF運(yùn)算所需的計(jì)算并且增加能夠出現(xiàn)上游/下游信令的頻率，因?yàn)椴恍枰却膊空穹內(nèi)酢?/p>

如本文中所使用并且借助于實(shí)例且非限制性地，“硬件”能夠包含離散組件、集成電路、專(zhuān)用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、通用處理或服務(wù)器平臺(tái)或其它合適硬件的組合。如本文中所使用并且借助于實(shí)例且非限制性地，“軟件”能夠包含一個(gè)或更多個(gè)對(duì)象、代理程序、線(xiàn)程、行代碼、子程序、單獨(dú)的軟件應(yīng)用程序、一個(gè)或更多行代碼或在一個(gè)或更多個(gè)軟件應(yīng)用程序中或在一個(gè)或更多個(gè)處理器上操作的其它合適的軟件結(jié)構(gòu)，或其它合適的軟件結(jié)構(gòu)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，軟件能夠包含在通用軟件應(yīng)用程序(例如，操作系統(tǒng))中操作的一個(gè)或更多行代碼或其它合適的軟件結(jié)構(gòu)以及在特定用途的軟件應(yīng)用程序中操作的一個(gè)或更多行代碼或其它合適的軟件結(jié)構(gòu)。

實(shí)例

所公開(kāi)實(shí)施例進(jìn)一步通過(guò)以下具體實(shí)例說(shuō)明，所述具體實(shí)例不應(yīng)以任何方式解釋為限制本發(fā)明的范圍或內(nèi)容。

圖4B示出圖4A中所示的RX的擴(kuò)展圖。如圖4B中所示，RX具有所識(shí)別的兩個(gè)部分，即，對(duì)應(yīng)于約5μsec(微妙)至23μsec的時(shí)間的激勵(lì)部分，其為來(lái)自具有20個(gè)脈沖的所施加脈沖串的脈沖的積累；以及對(duì)應(yīng)于約23μsec至55μsec的時(shí)間的稍后尾部部分，其對(duì)應(yīng)于通過(guò)系統(tǒng)的自由振蕩的衰減。尾部部分被視為在系統(tǒng)的諧振頻率下在受阻振幅模式中自由振蕩。然而，如上所述，系統(tǒng)的諧振頻率取決于流體介質(zhì)的溫度，并且能夠包含其它相關(guān)性，例如，在流體混合物的情況下流體混合物中的一個(gè)組分的濃度。

圖4C示出在零流體流量處且跨越從約5℃至85℃的溫度范圍的RX信號(hào)的峰值頻率(以MHz為單位)的評(píng)估。如圖4C中所示，與接收信號(hào)的激勵(lì)部分相比，RX的尾部部分具有顯著更多的溫度相關(guān)性。因此，使用全部數(shù)據(jù)(激勵(lì)部分加上尾部部分)用于信號(hào)處理使得結(jié)果更依賴(lài)于通道的溫度。

如上所述，為了減少計(jì)算的溫度相關(guān)性以及對(duì)ΔTOF的所得影響，例如在一個(gè)特定實(shí)施例中，RX的窗口化用于產(chǎn)生窗口化部分以?xún)H使用RX的激勵(lì)部分以供進(jìn)一步處理。如上所述，激勵(lì)區(qū)域的振幅本質(zhì)上在尾部部分中隨著時(shí)間衰減。因此，RX能夠通過(guò)合適的窗函數(shù)窗口化以提取激勵(lì)部分并且濾出其它部分，例如，如圖5A中所示的整個(gè)尾部部分。能夠使用矩形(短上升和下降時(shí)間)窗，然而，激勵(lì)部分的突然終止能夠引起所得窗口化信號(hào)的高頻振鈴。為了避免振鈴，能夠使用例如漢寧窗(hanning/hann window)等的更平滑窗。漢寧窗((ω(n))通過(guò)以下等式給出：

其中，余弦的末端剛好接觸零，使得旁瓣以約每頻程18dB下降。對(duì)于低復(fù)雜性運(yùn)算，示為梯形窗的線(xiàn)性錐形窗而不是急(快上升時(shí)間)矩形窗能夠用于使邊緣平滑，所述梯形窗具有帶有如圖5B中所示的斜坡坡度的線(xiàn)性斜坡窗。

圖6A和6B示出使用RX的所公開(kāi)窗口化(產(chǎn)生僅具有激勵(lì)部分的窗口化RX)和已知非窗口化(RX具有激勵(lì)部分和尾部部分兩者)兩者計(jì)算出的2個(gè)不同水流計(jì)量器的零流量處的ΔTOF結(jié)果。能夠從圖6A和6B中清楚地看到，來(lái)自?xún)蓚€(gè)流量計(jì)上的窗口化RX(僅激勵(lì)部分)的結(jié)果遵循溫度分布，如上所述，這會(huì)改進(jìn)TOF運(yùn)算的準(zhǔn)確度。對(duì)于已知的非窗口化結(jié)果(RX具有激勵(lì)部分和尾部部分)，此行為并非如此。盡管看來(lái)在如圖6A中所示的流量計(jì)中使用非窗口化RX的結(jié)果更佳，因?yàn)棣OF既不獨(dú)立也不追蹤所示的溫度分布，但是結(jié)果不可靠，所述結(jié)果取決于通道條件，尤其流體溫度。

本發(fā)明所涉及領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)了解，許多其它實(shí)施例以及實(shí)施例的變化可以在所主張的發(fā)明的范圍內(nèi)，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以對(duì)所描述實(shí)施例作出其它添加、刪除、替換和修改。例如，通過(guò)應(yīng)用RX信號(hào)上的閾值并且捕獲僅激勵(lì)區(qū)域中的過(guò)零點(diǎn)，可以計(jì)算相位差和ΔTOF。然而，此布置的準(zhǔn)確度可以受本底噪聲和信噪比(SNR)影響。