超聲波流量計同波信號的時差計算探討一

介紹了一種基于互相關理論的時差法超聲波流量測量算法。系統采用時差法聲道布置，采集流體靜止和有流速狀態下的兩組回波信號，通過計算相關函數的峰值得到兩回波信號時間差，間接得出流量，提高了時差法渡越時間獲取的精度。極性相關算法的引入，大大提高了系統運算速度，提高了實時性。采用偽隨機信號作為超聲激勵信號，克服了算法測量范圍小的缺陷，更可提高系統精度。實驗表明該系統測量精度高，實時性好。

l相關時差算法原理

1．1相關時差法測量模型

相關時差法聲路布置位置有多種，如x型，V型等。這里沿用最簡單的時差法單聲道布置。通過計算流體靜止和運動時超聲波回波信號的相關函數確定兩個信號的傳播時間差，從而確定氣體的流動速度和流量。圖l為相關測量的基本原理，實驗中采用內徑為105 mm的管道，在管道的最大橫截面上安裝一對與管壁成30。角超聲波探頭，其中圖l中A、B為兩探頭。

探頭A發射連續的頻率為200 kHz的超聲波方波信號，由與其相對的探頭B接收波形，超聲波在空氣中的傳播速度為c，在管道中的傳播距離為L，則其從探頭A發射到探頭B接收到信號在流體靜止狀態下的時間為t。=L/C．當管道中的風速為移時，則超聲波在管道中的傳播時間t。=L/C比在流體靜止狀態下增加時間下，假定管道中的氣體在運動過程中測量截面上各點處的風速是相同的.

可以看出只要測量出超聲波信號在管道中傳播的時間增量就可以求出氣體流過管道的流量。

超聲波流量計