超聲波流量計多聲道氣體測量技術探討 八十五

本實驗系統的時鐘為0.5μs，當回波信號中包含有4 個周期以上的超聲波信號時，這個計數累加和的最大值理論值應該為100。由于存在干擾情況，使得超聲波信號發生畸變，過零時刻值就發生偏移，這樣最大值就會減小。這時便要求超聲波信號處理前端的濾波電路特性要好。本實驗系統設計的帶通濾波電路對超聲波信號處理后，波形狀況良好，不過還是會有不大于±1 的計數誤差，同時由于計數器也有±1 的計數誤差，因此這個極大值會在90～100 之間擺動。而如果在接收到的回波信號中沒有超聲波信號時，此時信號為隨機噪聲信號，通過實驗觀測，得到的最大值為有超聲波信號時的一半以下。因此可以選擇某個4 個周期以上超聲波信號的時刻T，將超聲波標準信號S0 右移(T-25)～(T+25)，與超聲波回波信號進行極性相關運算，找到一個最大值。

因此，下一步只需將S0的右移距離設定在( 50 ) 5 0 T − n ± 范圍內，其移位次數n=0,1,2,…，然后與回波信號做極性相關運算，尋找其最大值。當移位后回波信號中只有3 個周期的超聲波信號時，設移位次數n=n0 時，理論上極性相關最大值應為75，由于干擾的存在，通過實驗觀測到這個值在75～85 之間擺動。但是可以判定出一個周期的超聲波信號已經丟失，繼續右移后最大值會持續減小。通過這種方法就可以判定超聲波信號的到達時刻，即S0移位[ 50( 1)] 5 0 0 T − n − ± 后與回波信號極性相關的最大值的時刻。

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