超聲波流量計使用編碼技術的探討 十四

2．3基于相關理論的時差法超聲波流量計

采用傳統時差法測量流量時，獲取精確的順、逆流時間差是完成流量測量的關鍵。在硬件實現上，傳統的時差法是設計一個超高速的計時器，該方法有兩個缺點：1．以收、發波形的某一點的值來計算時差，該點無法準確確定，使計算結果的分散性較大；2．系統的測量精度、時間分辨率受計數頻率的影響較大。在時差法誤差分析一節中我們分析了在DNl50管道上，超聲換能器45度傾角Z型安裝，則在0．8m/s流速下，△f為2．07613μs。如果要保證1％的精度，則時間分辨率最少要達到O．02μs，計時頻率至少要達到50MHz，所以說時差法對計時器的要求很高，利用一般的時間測量技術是很難實現目的的。

法國學者在2001年發表的文章中指出了用相關法測量傳播時間及順逆流時差的方法，該方法與傳統時差法不同在于，傳播時間差不需要通過兩個傳播時間計算得出，而是直接通過相關函數的峰值位置確定。

互相關函數從時域上描述了兩個信號在不同時刻的相互依賴關系．其峰值對應了兩信號最相似的時刻。計算x(t)和y(t)的互相關函數，就是在不同延時值下比較兩個波形的相似程度，得到互相關函數月。(r)圖形，該圖形峰值位置所對應的時間位移就是順、逆流傳播時間差△f。利用這種互相關時差法進行測量，時問分辨率可選到±△，△為數據采樣系統的采樣時間間隔。所以說系統的采樣速度決定了測量的精度，如果硬件的采樣速率有限，還可通過軟件算法加以彌補，進一步提高測量時間的分辨率。

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