超聲波流量計使用編碼技術的探討 十七

2．4測量中存在的問題及本文所提出的改進方法

雖然超聲波氣體流量計測量原理簡單，但實現(xiàn)方法上主要存在以下兩個問題：

1、接收信號觸發(fā)位置選擇問題：

對壓電換能器施加激勵電壓后，不會立即產生穩(wěn)定振幅的超聲輸出，而是伴隨幾個周期的起振過程；同樣，由于慣性，撤去激勵電壓后超聲振動也不會立即停止，還存在一定的余振。除此之外，超聲波在管道中還會受到氣體流動的隨機調制作用，這兩點都使得系統(tǒng)測得的傳播時間具有很大的不確定性。以門限電平方法為例，通常會預先選擇一有效波作為接收信號到達時刻的標志。雖然超聲信號的整體包絡線形狀不變，但由于氣體流動的調制使得每個位置的幅值變化是隨機的，也就是說有效波的位置是變化的。例如，選擇峰值最大的波為有效波，但實驗證明峰值最大的波不一定總是出現(xiàn)在正弦序列中固定的第某個波形上，這就使得測量的重復性較差。盡管使用自動增益控制(AGC)電路可保證每次接收波的幅值穩(wěn)定在一定范圍內，從而減少這種誤差，但為避免噪聲影響，在檢測首波時，實際設定的觸發(fā)電平并不是理想的0值，而是零點幾伏的某一固定值。另外，由于氣體流動對超聲信號調制的隨機性就使得每次觸發(fā)時刻對應的相位不盡相同，總是存在0～萬／4范圍內的相位誤差，此相位誤差隨超聲頻率增高而減小。

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