超聲波流量計多聲道氣體測量技術(shù)探討 八十四

超聲波信號的持續(xù)時間為1ms 左右，本系統(tǒng)采用的超聲信號頻率為40KHz，其包含了40 個左右周期的超聲波余弦信號。對于小管徑超聲波氣體流量計而言，超聲波的傳輸時間一般為150μs～500μs，此時二次回波會疊加到一次回波的后端，使超聲波信號的后沿變長，這樣就很難設(shè)置一個固定的時間來判斷超聲波回波信號中已經(jīng)沒有超聲波信號了。因為兩次采集的回波信號中余弦波形的個數(shù)便會產(chǎn)生差異，所以使得極性相關(guān)后出現(xiàn)多個極大值的情況。此時將其中的

最大值判定為傳輸時刻顯然會發(fā)生錯誤，因此要對這種極性相關(guān)算法進(jìn)行改進(jìn)。

通過分析這些相關(guān)值的極大值的分布規(guī)律后會發(fā)現(xiàn)，這些極大值會有一個周期性，且與超聲波中余弦波形的個數(shù)相同。

而當(dāng)回波中只有噪聲時，相關(guān)值分布是沒有固定規(guī)律的。從相關(guān)值的極大值的

大小來看，當(dāng)兩次相關(guān)的回波中超聲波中余弦波形的個數(shù)一樣時，各個極大值的大小都是基本一樣的，而當(dāng)其中一個回波中少了一個或多個余弦波形時，極大值會銳減，這個銳減的時刻可以判定為超聲波信號到達(dá)的前一時刻。

當(dāng)使用一個固定周期的超聲波信號與回波信號進(jìn)行極性相關(guān)時，其相關(guān)值的極

大值的規(guī)律性與上面分析的情況是一樣的。因此這種識別超聲波信號的到達(dá)時刻的方法稱為改進(jìn)型數(shù)字極性相關(guān)方法。通過實驗分析，選擇使用4 個周期的超聲波標(biāo)準(zhǔn)信號，就可以對噪聲進(jìn)行免疫，同時可以提高計算速度。由于本系統(tǒng)選用的超聲波頻率為40KHz，極性化后的4 個周期超聲波標(biāo)準(zhǔn)信號。

超聲波流量計