Metoda de corelare încrucișată-pentru tehnologia de măsurare a debitului cu ultrasunete

Ca instrument fără-contact,debitmetre cu ultrasuneteau o gamă largă de aplicații în multe domenii industriale. Există multe metode de măsurare pentru debitmetre cu ultrasunete. Acest capitol prezintă aplicarea metodei corelației încrucișate în debitmetre cu ultrasunete și, de asemenea, studiază și simulează metoda corelației încrucișate. Pentru a rezolva acuratețea de măsurare a principiului debitmetrului cu ultrasunete pdf, deoarece metoda tradițională a diferenței de fază este ușor afectată de interferența semnalului de zgomot, afectând astfel acuratețea măsurării, se propune să se utilizeze metoda diferenței de fază ca metodă de măsurare de bază și să se adauge principiul corelației, algoritmul de interpolare și algoritmul de mediere pentru a îmbunătăți principiul anti-{5} de măsurare a debitului ultrasonic și pentru a îmbunătăți acuratețea debitului cu ultrasunete. pdf.

Metoda de măsurare a vitezei curgerii utilizând debitmetre cu ultrasunete cu corelație încrucișată se bazează pe principiul reflexiei ultrasonice: folosind două impulsuri consecutive, mișcarea particulelor este determinată prin analizarea întârzierii dintre semnalele retroîmprăștiate generate într-un volum definit. Acest volum este considerat un volum cilindric-con, iar caracteristicile sale sunt corelate cu caracteristicile senzorului.

Senzorul debitmetrului emite impulsuri ultrasonice la un unghi fix pentru a scana materiale reflectorizante (microparticule, minerale sau bule) din apa de ploaie și apele uzate, salvând ecourile rezultate ca imagini sau modele de eco. După câteva milisecunde, se efectuează o a doua scanare, iar imaginea sau modelul rezultat este de asemenea salvat. Deoarece materialele reflectorizante se deplasează sincron cu mediul de apă de ploaie și apă uzată, poziția materialelor reflectorizante poate fi identificată prin compararea relației dintre două imagini sau modele similare, detectând și calculând astfel viteza de curgere.

Luând în considerare unghiul fasciculului și rata de repetare a pulsului ultrasunetelor, viteza a până la 16 straturi de particule minuscule din fluid poate fi măsurată direct prin distribuție spațială, calculând astfel direct viteza de curgere în secțiune transversală-de înaltă precizie a conductei: atunci când viteza de curgere este<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, inexactitatea măsurării este de ±1% din valoarea măsurată. Acesta este, de asemenea, motivul cheie pentru care precizia de măsurare a debitmetrului cu corelație încrucișată este superioară celei a debitmetrului Doppler. Principiul de măsurare este prezentat în figură.

Figura arată diferența de timp dintre propagarea în aval și în amonte într-un fluid, care poate fi măsurată folosind metoda diferenței de fază.

Mărimea fizică măsurată prin metoda diferenței de fază este diferența de fază dintre două seturi de semnale. Atunci când este emis un impuls ultrasonic continuu sau un impuls cu o perioadă lungă, se va genera o diferență de fază între semnalele de la cele două seturi de sonde receptoare ultrasonice, iar această diferență de fază reflectă mărimea vitezei curgerii fluidului.

Aplicarea metodei corelației încrucișate în metoda diferenței de fază se reflectă în principal în următoarele aspecte:

În măsurarea diferenței de fază, două semnale pot avea decalaje temporale sau spațiale. Metoda corelației încrucișate calculează asemănarea a două semnale la întârzieri de timp diferite, găsind valoarea întârzierii care maximizează corelația, determinând astfel offset-ul relativ dintre semnale. De exemplu, în debitmetrele cu ultrasunete, diferența de timp dintre semnalele ultrasonice din amonte și din aval este găsită folosind corelația încrucișată, iar diferența de fază este apoi derivată.

Semnalele-lumii reale sunt adesea afectate de interferența de zgomot, iar metoda de corelație încrucișată este robustă la zgomot. Prin calcularea corelației dintre două semnale, componentele de zgomot sunt parțial anulate în timpul procesului de corelare, în timp ce informațiile utile (cum ar fi relația de fază) sunt păstrate. De exemplu, în testarea zgomotului de fază, metoda corelației încrucișate poate elimina zgomotul introdus de sistemul de măsurare, evidențiind caracteristicile zgomotului de fază ale semnalului măsurat.

info-500-521

Poziția de vârf a funcției de corelație încrucișată-corespunde diferenței de fază dintre semnale. Pentru semnale cu aceeași frecvență, dar cu faze diferite, metoda corelației încrucișate poate converti întârzierea într-o diferență de fază prin găsirea întârzierii corespunzătoare vârfului. De exemplu, în sistemele de comunicații fără fir sau radar, măsurarea diferenței de fază a semnalelor folosind corelația încrucișată poate fi utilizată pentru aplicații precum poziționarea, distanța sau sincronizarea.

În sistemele de măsurare cu mai multe canale, corelația încrucișată poate fi utilizată pentru a analiza relația de fază dintre semnalele de la diferite canale. De exemplu, într-un analizor de zgomot de fază, semnalul măsurat este împărțit în mai multe canale pentru procesarea corelației încrucișate, care poate îmbunătăți acuratețea și sensibilitatea măsurării, eliminând în același timp diferențele de zgomot dintre canale.