Як-безконтактний інструмент,ультразвукові витратоміримають широкий спектр застосування в багатьох галузях промисловості. Існує багато методів вимірювання ультразвукових витратомірів. У цій главі представлено застосування методу крос-кореляції в ультразвукових витратомірах, а також досліджено та імітовано метод крос-кореляції. Щоб визначити точність вимірювання принципу ультразвукового витратоміра pdf, оскільки на традиційний метод різниці фаз легко впливають перешкоди шумового сигналу, що впливає на точність вимірювання, пропонується використовувати метод різниці фаз як основний метод вимірювання та додати принцип кореляції, алгоритм інтерполяції та алгоритм усереднення для підвищення його -інтерференційної здатності та подальшого підвищення точності вимірювання принципу ультразвукового витратоміра pdf.
Метод перехресної-кореляції
Метод вимірювання швидкості потоку за допомогою ультразвукових крос-кореляційних витратомірів базується на принципі ультразвукового відбиття: за допомогою двох послідовних імпульсів рух частинок визначається шляхом аналізу затримки між сигналами зворотного розсіювання, які генеруються в межах певного об’єму. Цей об’єм розглядається як об’єм циліндра-конуса, і його характеристики співвідносяться з характеристиками датчика.
Під час експлуатації
Датчик витратоміра випромінює ультразвукові імпульси під фіксованим кутом для сканування відбиваючих матеріалів (мікрочастинок, мінералів або бульбашок) у дощовій та стічній воді, зберігаючи отримані відлуння як зображення або шаблони відлуння. Через кілька мілісекунд виконується повторне сканування, і отримане ехо-зображення або шаблон також зберігається. Оскільки відбиваючі матеріали рухаються синхронно з дощовою водою та стічними водами, положення відбиваючих матеріалів можна визначити шляхом порівняння співвідношення між двома подібними зображеннями або візерунками, таким чином виявляючи та обчислюючи швидкість потоку.
Враховуючи кут променя та частоту повторення імпульсів ультразвуку, швидкість до 16 шарів дрібних частинок у рідині можна безпосередньо виміряти через просторовий розподіл, таким чином безпосередньо обчислюючи високо{1}}швидкість поперечного{2}}перерізу труби: коли швидкість потоку<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1м/с, похибка вимірювання ±1% від виміряного значення. Це також основна причина, чому точність вимірювання крос-кореляційного витратоміра вища, ніж у доплерівського витратоміра. Принцип вимірювання показано на малюнку.
Застосування методу крос{0}}кореляції в методі різниці фаз
На малюнку показано різницю в часі між розповсюдженням рідини вниз і вгору, яку можна виміряти за допомогою методу різниці фаз.
Фізична величина, виміряна методом різниці фаз, є різницею фаз між двома наборами сигналів. При випромінюванні безперервного ультразвукового імпульсу або імпульсу з тривалим періодом між сигналами від двох наборів ультразвукових приймальних зондів утворюється різниця фаз, і ця різниця фаз відображає величину швидкості потоку рідини.
Застосування методу крос{0}}кореляції в методі різниці фаз в основному відображається в таких аспектах:
Вирівнювання та синхронізація сигналу
При вимірюванні різниці фаз два сигнали можуть мати часові або просторові зсуви. Метод перехресної-кореляції обчислює подібність двох сигналів із різними часовими затримками, знаходячи значення затримки, яке максимізує кореляцію, таким чином визначаючи відносне зміщення між сигналами. Наприклад, в ультразвукових витратомірах різницю в часі між ультразвуковими сигналами вище та нижче за течією визначають за допомогою крос-кореляції, а потім виводять різницю фаз.
Придушення шуму та підвищення надійності
На реальні-сигнали часто впливають шумові перешкоди, а метод перехресної-кореляції стійкий до шуму. Під час обчислення кореляції між двома сигналами компоненти шуму частково скасовуються під час процесу кореляції, у той час як корисна інформація (така як співвідношення фаз) зберігається. Наприклад, під час перевірки фазового шуму метод перехресної-кореляції може усунути шум, створений системою вимірювання, підкреслюючи характеристики фазового шуму виміряного сигналу.
Оцінка різниці фаз
Положення піку крос{0}}кореляційної функції відповідає різниці фаз між сигналами. Для сигналів з однаковою частотою, але різними фазами, метод крос-кореляції може перетворити затримку часу в різницю фаз шляхом знаходження затримки, що відповідає піку. Наприклад, у системах бездротового зв’язку або радіолокаційних системах вимірювання різниці фаз сигналів за допомогою крос-кореляції можна використовувати для таких програм, як позиціонування, визначення дальності або синхронізація.
Багатоканальна обробка сигналу
У багатоканальних вимірювальних системах перехресну-кореляцію можна використовувати для аналізу фазового співвідношення між сигналами з різних каналів. Наприклад, у аналізаторі фазового шуму виміряний сигнал поділяється на кілька каналів для крос-кореляційної обробки, що може підвищити точність вимірювання та чутливість, одночасно усуваючи різницю шуму між каналами.
