Kors-korrelationsmetod för ultraljudsflödesmätningsteknik

Som ett-kontaktlöst instrument,ultraljudsflödesmätarehar ett brett användningsområde inom många industriområden. Det finns många mätmetoder för ultraljudsflödesmätare. Det här kapitlet introducerar tillämpningen av-korskorrelationsmetoden i ultraljudsflödesmätare, och studerar och simulerar även korskorrelationsmetoden-. För att lösa mätnoggrannheten för ultraljudsflödesmätarprincipen pdf, eftersom den traditionella fasskillnadsmetoden lätt påverkas av brussignalstörningar, och därmed påverkar mätnoggrannheten, föreslås det att använda fasskillnadsmetoden som den grundläggande mätmetoden, och lägga till korrelationsprincipen, interpolationsalgoritmen och medelvärdesalgoritmen för att förbättra dess anti-interferensmätningsprincip för ultraljudsflödesmätningen ytterligare.

Metoden för att mäta flödeshastighet med hjälp av ultraljudskors-korrelationsflödesmätare är baserad på principen om ultraljudsreflektion: med två på varandra följande pulser bestäms partiklarnas rörelse genom att analysera fördröjningen mellan de tillbakaspridda signalerna som genereras inom en definierad volym. Denna volym betraktas som en cylinder-konvolym och dess egenskaper är korrelerade med sensorns egenskaper.

Flödesmätarsensorn avger ultraljudspulser i en fast vinkel för att skanna reflekterande material (mikropartiklar, mineraler eller bubblor) i regnvatten och avloppsvatten, vilket sparar de resulterande ekona som bilder eller ekomönster. Efter några millisekunder utförs en andra skanning och den resulterande ekobilden eller mönstret sparas också. Eftersom de reflekterande materialen rör sig synkront med regn- och avloppsvattenmediet kan de reflekterande materialens position identifieras genom att jämföra förhållandet mellan två liknande bilder eller mönster, och på så sätt detektera och beräkna flödeshastigheten.

Med tanke på strålvinkeln och pulsupprepningshastigheten för ultraljud, kan hastigheten för upp till 16 lager av små partiklar i vätskan mätas direkt genom rumsfördelning, vilket direkt beräknar hög-precisionsrörets tvärsnittshastighet-: när flödeshastigheten är<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s är mätnoggrannheten ±1% av det uppmätta värdet. Detta är också huvudskälet till att mätnoggrannheten för korskorrelationsflödesmätaren är överlägsen den för Dopplerflödesmätaren. Mätprincipen visas i figuren.

Figuren visar tidsskillnaden mellan nedströms och uppströms utbredning i en vätska, som kan mätas med hjälp av fasskillnadsmetoden.

Den fysiska kvantiteten som mäts med fasskillnadsmetoden är fasskillnaden mellan två uppsättningar av signaler. När en kontinuerlig ultraljudspuls eller en puls med en lång period avges, kommer en fasskillnad att genereras mellan signalerna från de två uppsättningarna av ultraljudsmottagningssonder, och denna fasskillnad reflekterar storleken på fluidflödeshastigheten.

Tillämpningen av kors-korrelationsmetoden i fasskillnadsmetoden återspeglas huvudsakligen i följande aspekter:

Vid fasskillnadsmätning kan två signaler ha tids- eller rumsförskjutningar. Kors-korrelationsmetoden beräknar likheten mellan två signaler vid olika tidsfördröjningar, hittar det fördröjningsvärde som maximerar korrelationen och bestämmer därmed den relativa offseten mellan signalerna. Till exempel, i ultraljudsflödesmätare, hittas tidsskillnaden mellan uppströms och nedströms ultraljudssignaler med hjälp av kors-korrelation, och fasskillnaden härleds sedan.

Verkliga-signaler påverkas ofta av brusstörningar, och korskorrelationsmetoden är robust mot brus. Genom att beräkna korrelationen mellan två signaler elimineras bruskomponenter delvis under korrelationsprocessen, samtidigt som användbar information (såsom fasförhållande) bevaras. Vid testning av fasbrus kan till exempel korskorrelationsmetoden eliminera brus som introduceras av mätsystemet, vilket framhäver fasbrusegenskaperna för den uppmätta signalen.

info-500-521

Topppositionen för korskorrelationsfunktionen- motsvarar fasskillnaden mellan signalerna. För signaler med samma frekvens men olika faser kan kors-korrelationsmetoden omvandla tidsfördröjningen till en fasskillnad genom att hitta fördröjningen som motsvarar toppen. Till exempel, i trådlös kommunikation eller radarsystem, kan mätning av fasskillnaden för signaler med hjälp av korskorrelation användas för applikationer som positionering, avståndsavstånd eller synkronisering.

I flerkanaliga mätsystem kan korskorrelation användas för att analysera fasförhållandet mellan signaler från olika kanaler. Till exempel, i en fasbrusanalysator är den uppmätta signalen uppdelad i flera kanaler för korskorrelationsbehandling, vilket kan förbättra mätnoggrannheten och känsligheten samtidigt som brusskillnader mellan kanalerna elimineras.