超聲波流量計使用編碼技術的探討 七

近些年來，在超聲流量測量領域，無論在測量方法還是實現電路上，國內外都有很多研究成果。從時間點確定的方法上來看，最簡單的是門限電平法。設置一個電壓閥值，當測量信號超過這個閥值時，就認為接收到超聲波，以此計算傳播時間。這種方法雖然實現簡單，但單一固定的觸發電平造成了其較差的抗噪能力，天津大學就是基于這一原理進行了一系列探索，從實驗效果來看，在測量范圍的低端和高端誤差較大。

沈陽工業大學的論文提到一種使用延遲窗口和雙門限電平的方法。延遲窗口的設置限定了接收信號的范圍，在一定程度上抑制了噪聲的干擾；雙門限電平是預先設置兩種不同的門限電平，當接收波形變化時切換觸發電平來檢測時間點。雖然這種方法與單一門限電平相比，在一定程度上減小了超聲波形對測量的影響，但流動噪聲隨機性導致的超聲波形隨機性使觸發電平值選擇困難。因此可以得出結論：由于超聲波形易受氣體流動噪聲的隨機調制影響，

門限電平法誤差較大。南京信息工程大學提出了一種新的超聲信號到達時間點的識別方法。該方法利用小波對信號突變點的檢測功能，將小波分析和Hilbert變換相結合，對Hilbert變換后的超聲波信號再次進行小波變換，通過分析小波變換系數的局部模極大值，識別出到達時間點。但因存在噪聲不能完全消除、超聲波發射電路延時等因素，定位計算總存在誤差，需要多組采樣數據進行計算，才能得到較準確的時間點。很明顯此種方法計算量太大，很難保證實時測量的要求。從時間測量的方法上來看，澳大利亞的N．Bignell發表文章，提出了低功耗條件下，高精度計時的方法。例如，在10MHz時鐘晶振的情況下，超聲波發射探頭連續發射100次超聲波信號，計時器計量總時間，再求出平均時間，來提高計時時間的精確度n們。

沈陽工業大學提出一種時間測量方法：采用PLL技術，在不太高的系統時鐘頻率條件下，得到較高的測時分辨率。這種方法在VCO(電壓控制振蕩器)中心頻率為10MHz，計時精度20ns時，VCO的頻移小于4KHz，滿足一定的要求。

法國學者在2001年發表文章，指出用相關法測量傳播時間及順、逆流時差，相關函數峰值時間分辨率最小能達到±△，△為采樣的時間間隔。

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