Als een contactloos instrument-,ultrasone flowmetershebben een breed scala aan toepassingen op veel industriële gebieden. Er zijn veel meetmethoden voor ultrasone flowmeters. Dit hoofdstuk introduceert de toepassing van de kruiscorrelatiemethode in ultrasone flowmeters, en bestudeert en simuleert ook de kruiscorrelatiemethode. Om de meetnauwkeurigheid van het ultrasone debietmeterprincipe pdf op te lossen, aangezien de traditionele faseverschilmethode gemakkelijk wordt beïnvloed door ruissignaalinterferentie, waardoor de meetnauwkeurigheid wordt beïnvloed, wordt voorgesteld om de faseverschilmethode als basismeetmethode te gebruiken en het correlatieprincipe, het interpolatiealgoritme en het middelingsalgoritme toe te voegen om het anti-interferentievermogen te verbeteren en de meetnauwkeurigheid van het ultrasone debietmeterprincipe pdf verder te verbeteren.
Kruis-correlatiemethode
De methode voor het meten van de stroomsnelheid met behulp van ultrasone kruiscorrelatie-flowmeters is gebaseerd op het principe van ultrasone reflectie: met behulp van twee opeenvolgende pulsen wordt de beweging van deeltjes bepaald door de vertraging te analyseren tussen de terugverstrooide signalen die binnen een bepaald volume worden gegenereerd. Dit volume wordt beschouwd als een cilinder-kegelvolume, en de kenmerken ervan zijn gecorreleerd met de kenmerken van de sensor.
Tijdens bedrijf
De flowmetersensor zendt ultrasone pulsen uit onder een vaste hoek om reflecterende materialen (microdeeltjes, mineralen of bellen) in regenwater en afvalwater te scannen, waardoor de resulterende echo's worden opgeslagen als afbeeldingen of echopatronen. Na enkele milliseconden wordt een tweede scan uitgevoerd en wordt het resulterende echobeeld of patroon ook opgeslagen. Omdat de reflecterende materialen synchroon bewegen met het regenwater- en afvalwatermedium, kan de positie van de reflecterende materialen worden geïdentificeerd door de relatie tussen twee vergelijkbare afbeeldingen of patronen te vergelijken, waardoor de stroomsnelheid wordt gedetecteerd en berekend.
Rekening houdend met de stralingshoek en de pulsherhalingssnelheid van ultrasoon geluid, kan de snelheid van maximaal 16 lagen minuscule deeltjes in de vloeistof direct worden gemeten via ruimtelijke verdeling, waardoor direct de hoge-precieze stroomsnelheid-van de pijpdoorsnede wordt berekend: wanneer de stroomsnelheid gelijk is<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s bedraagt de meetonnauwkeurigheid ±1% van de gemeten waarde. Dit is ook de belangrijkste reden waarom de meetnauwkeurigheid van de kruiscorrelatie-flowmeter superieur is aan die van de Doppler-flowmeter. Het meetprincipe wordt weergegeven in de figuur.
Toepassing van kruis-correlatiemethode in faseverschilmethode
De figuur toont het tijdsverschil tussen stroomafwaartse en stroomopwaartse voortplanting in een vloeistof, dat kan worden gemeten met behulp van de faseverschilmethode.
De fysieke grootheid gemeten met de faseverschilmethode is het faseverschil tussen twee sets signalen. Wanneer een continue ultrasone puls of een puls met een lange periode wordt uitgezonden, zal er een faseverschil worden gegenereerd tussen de signalen van de twee sets ultrasone ontvangstsondes, en dit faseverschil weerspiegelt de grootte van de vloeistofstroomsnelheid.
De toepassing van de kruis-correlatiemethode in de faseverschilmethode komt voornamelijk tot uiting in de volgende aspecten:
Signaaluitlijning en synchronisatie
Bij het meten van faseverschillen kunnen twee signalen temporele of ruimtelijke offsets hebben. De kruis-correlatiemethode berekent de gelijkenis van twee signalen met verschillende tijdsvertragingen, waarbij de vertragingswaarde wordt gevonden die de correlatie maximaliseert, waardoor de relatieve offset tussen de signalen wordt bepaald. Bij ultrasone flowmeters wordt bijvoorbeeld het tijdsverschil tussen stroomopwaartse en stroomafwaartse ultrasone signalen gevonden met behulp van kruis-correlatie, en wordt vervolgens het faseverschil afgeleid.
Ruisonderdrukking en robuustheidsverbetering
Signalen uit de echte-wereld worden vaak beïnvloed door ruisinterferentie, en de kruiscorrelatiemethode- is robuust tegen ruis. Door de correlatie tussen twee signalen te berekenen, worden ruiscomponenten tijdens het correlatieproces gedeeltelijk geëlimineerd, terwijl nuttige informatie (zoals faserelatie) behouden blijft. Bij faseruistests kan de kruiscorrelatiemethode bijvoorbeeld ruis elimineren die door het meetsysteem wordt geïntroduceerd, waardoor de faseruiskarakteristieken van het gemeten signaal worden benadrukt.
Schatting van faseverschillen
De piekpositie van de kruis-correlatiefunctie komt overeen met het faseverschil tussen de signalen. Voor signalen met dezelfde frequentie maar met verschillende fasen kan de kruis-correlatiemethode de tijdsvertraging omzetten in een faseverschil door de vertraging te vinden die overeenkomt met de piek. In draadloze communicatie- of radarsystemen kan het meten van het faseverschil van signalen met behulp van kruiscorrelatie bijvoorbeeld worden gebruikt voor toepassingen zoals positionering, afstandsbepaling of synchronisatie.
Meerkanaals signaalverwerking
In meetsystemen met meerdere kanalen kan kruiscorrelatie- worden gebruikt om de faserelatie tussen signalen van verschillende kanalen te analyseren. In een faseruisanalysator wordt het gemeten signaal bijvoorbeeld verdeeld in meerdere kanalen voor kruis{2}}correlatieverwerking, wat de meetnauwkeurigheid en gevoeligheid kan verbeteren en tegelijkertijd ruisverschillen tussen kanalen kan elimineren.
