Som et-ikke-kontaktinstrument,ultralyds flowmålerehar en bred vifte af anvendelser inden for mange industrielle områder. Der er mange målemetoder til ultralydsflowmålere. Dette kapitel introducerer anvendelsen af kryds-korrelationsmetoden i ultralydsflowmålere og studerer og simulerer også krydskorrelationsmetoden. For at løse målenøjagtigheden af ultralydsflowmålerprincippet pdf, da den traditionelle faseforskelmetode let påvirkes af støjsignalinterferens, og dermed påvirker målenøjagtigheden, foreslås det at bruge faseforskelmetoden som den grundlæggende målemetode og tilføje korrelationsprincippet, interpolationsalgoritmen og gennemsnitsalgoritmen for at forbedre dens anti-interferensmålingsprincippet for ultralydsflowmåleren yderligere.
Krydskorrelationsmetode-
Metoden til måling af strømningshastighed ved hjælp af ultralyds kryds-korrelationsflowmålere er baseret på princippet om ultralydsreflektion: Ved at bruge to på hinanden følgende impulser bestemmes partiklernes bevægelse ved at analysere forsinkelsen mellem de tilbagespredte signaler, der genereres inden for et defineret volumen. Dette volumen betragtes som et cylinder-keglevolumen, og dets karakteristika er korreleret med sensorens karakteristika.
Under drift
Flowmålerens sensor udsender ultralydsimpulser i en fast vinkel for at scanne reflekterende materialer (mikropartikler, mineraler eller bobler) i regnvand og spildevand og gemmer de resulterende ekkoer som billeder eller ekkomønstre. Efter et par millisekunder udføres en anden scanning, og det resulterende ekkobillede eller mønster gemmes også. Fordi de reflekterende materialer bevæger sig synkront med regnvandet og spildevandsmediet, kan positionen af de reflekterende materialer identificeres ved at sammenligne forholdet mellem to ens billeder eller mønstre og dermed detektere og beregne strømningshastigheden.
I betragtning af strålevinklen og pulsgentagelseshastigheden for ultralyd kan hastigheden af op til 16 lag af små partikler i væsken måles direkte gennem rumlig fordeling, hvorved den høje-præcisions-tværsnitsstrømningshastighed- direkte beregnes: når strømningshastigheden er<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, er målenøjagtigheden ±1% af den målte værdi. Dette er også hovedårsagen til, at målenøjagtigheden af kryds-korrelationsflowmåleren er bedre end Doppler-flowmålerens. Måleprincippet er vist i figuren.
Anvendelse af kryds-korrelationsmetode i faseforskelmetode
Figuren viser tidsforskellen mellem nedstrøms og opstrøms udbredelse i en væske, som kan måles ved hjælp af faseforskelmetoden.
Den fysiske mængde målt ved faseforskelmetoden er faseforskellen mellem to sæt signaler. Når der udsendes en kontinuerlig ultralydsimpuls eller en impuls med en lang periode, vil der blive genereret en faseforskel mellem signalerne fra de to sæt ultralydsmodtagende prober, og denne faseforskel afspejler størrelsen af væskestrømningshastigheden.
Anvendelsen af kryds-korrelationsmetoden i faseforskelmetoden afspejles hovedsageligt i følgende aspekter:
Signaljustering og synkronisering
Ved faseforskelmåling kan to signaler have tidsmæssige eller rumlige forskydninger. Krydskorrelationsmetoden beregner ligheden mellem to signaler ved forskellige tidsforsinkelser, finder den forsinkelsesværdi, der maksimerer korrelationen, og bestemmer dermed den relative offset mellem signalerne. For eksempel i ultralydsflowmålere findes tidsforskellen mellem opstrøms og nedstrøms ultralydssignaler ved hjælp af kryds-korrelation, og faseforskellen udledes derefter.
Støjdæmpning og robusthedsforbedring
Signaler fra den virkelige-verden påvirkes ofte af støjinterferens, og krydskorrelationsmetoden- er robust over for støj. Ved at beregne korrelationen mellem to signaler annulleres støjkomponenter delvist under korrelationsprocessen, mens nyttig information (såsom faseforhold) bevares. I fasestøjtestning kan krydskorrelationsmetoden for eksempel eliminere støj introduceret af målesystemet, hvilket fremhæver fasestøjkarakteristikaene for det målte signal.
Faseforskel estimering
Toppositionen af kryds-korrelationsfunktionen svarer til faseforskellen mellem signalerne. For signaler med samme frekvens, men forskellige faser, kan kryds-korrelationsmetoden konvertere tidsforsinkelsen til en faseforskel ved at finde den forsinkelse, der svarer til toppen. For eksempel i trådløs kommunikation eller radarsystemer kan måling af faseforskellen af signaler ved hjælp af kryds-korrelation bruges til applikationer såsom positionering, afstandsbestemmelse eller synkronisering.
Multikanal signalbehandling
I flerkanalsmålesystemer kan kryds-korrelation bruges til at analysere faseforholdet mellem signaler fra forskellige kanaler. I en fasestøjanalysator er det målte signal f.eks. opdelt i flere kanaler til kryds-korrelationsbehandling, hvilket kan forbedre målenøjagtigheden og følsomheden og samtidig eliminere støjforskelle mellem kanalerne.
