超聲波液位計(jì)基于DSP的探討 二十四

由前文所述，本課題的測(cè)距方法采用數(shù)字信號(hào)處理的方法，選定的算法為基于DSP的互相關(guān)算法．由于隨機(jī)噪聲與超聲波回波信號(hào)之間以及隨機(jī)信號(hào)與自身之問(wèn)均不存在互相關(guān)性．超聲波測(cè)得的超聲波延遲時(shí)間為基準(zhǔn)信號(hào)和回波信號(hào)峰值的延遲時(shí)間。根據(jù)互相關(guān)函數(shù)的特點(diǎn)，同頻率信號(hào)相關(guān)，不同頻率不相關(guān)。即，兩個(gè)同頻率信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)可以反映其頻率信息，在實(shí)際應(yīng)用中，總時(shí)差為激勵(lì)脈沖發(fā)射的起點(diǎn)至基準(zhǔn)信號(hào)峰值時(shí)間互相關(guān)函數(shù)峰值代表的時(shí)間點(diǎn)．針對(duì)超聲波測(cè)量的實(shí)際特點(diǎn)，加入隨機(jī)噪聲以后，由此可以看出，互相關(guān)法可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理對(duì)噪聲信號(hào)的免疫功能。

使用互相關(guān)函數(shù)法求取超聲波回波在時(shí)間軸上的延遲的整體數(shù)學(xué)模型f311，其中的超聲波回波輪廓模型信號(hào)1在本文中使用的是基準(zhǔn)信號(hào)，信號(hào)2為每次測(cè)量過(guò)程中接收到的信號(hào)，圖的下半部分表示的是信號(hào)1與信號(hào)2的互相關(guān)函數(shù)，這三個(gè)信號(hào)均是在MATLAB中繪制．在示意圖中的兩個(gè)信號(hào)時(shí)間延遲為(908-29)，時(shí)間較長(zhǎng)信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度為1001，互相關(guān)函數(shù)的峰值出現(xiàn)時(shí)問(wèn)為122，其代表的時(shí)間延遲(1001-122)與時(shí)間域上的信號(hào)時(shí)間延遲一致。所以，與使用互相關(guān)技術(shù)求出的互相關(guān)函數(shù)峰值所表示的時(shí)間為圖示中的互相關(guān)函數(shù)延遲時(shí)間T，基準(zhǔn)信號(hào)與超聲波換能器激發(fā)模塊中發(fā)出第一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為修正時(shí)間to，超聲波回波的首波到達(dá)時(shí)間t，其中，修正時(shí)間通過(guò)精確度超過(guò)毫米級(jí)的位移設(shè)定裝置進(jìn)行標(biāo)定．提出修正時(shí)間的概念以后，在選擇基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)候就可以把信號(hào)起點(diǎn)時(shí)間往前推移一段時(shí)間而不影響互相關(guān)函數(shù)的測(cè)量。假定標(biāo)定時(shí)候設(shè)定的位移為d，使用互相關(guān)函數(shù)得到的時(shí)間延遲為T1。

綜上所述，經(jīng)過(guò)多次的精密測(cè)量確定修正時(shí)間to以后，本文的任務(wù)轉(zhuǎn)化為只需要求取兩個(gè)互相關(guān)函數(shù)的延遲時(shí)間．

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 超聲波流量計(jì)