Kao-beskontaktni instrument,ultrazvučni mjerači protokaimaju širok raspon primjena u mnogim industrijskim područjima. Postoje mnoge metode mjerenja za ultrazvučne mjerače protoka. Ovo poglavlje predstavlja primjenu metode unakr-korelacije u ultrazvučnim mjeračima protoka, a također proučava i simulira metodu unakr-korelacije. Kako bi se riješila točnost mjerenja principa ultrazvučnog mjerača protoka pdf, budući da je tradicionalna metoda fazne razlike lako podložna smetnjama signala buke, što utječe na točnost mjerenja, predlaže se korištenje metode fazne razlike kao osnovne metode mjerenja i dodavanje principa korelacije, algoritma interpolacije i algoritma usrednjavanja kako bi se poboljšala njegova sposobnost protiv -smetnji i dodatno poboljšala točnost mjerenja principa ultrazvučnog mjerača protoka pdf.
Metoda-unakrsne korelacije
Metoda za mjerenje brzine protoka pomoću ultrazvučnih kro-korelacijskih mjerača protoka temelji se na principu ultrazvučne refleksije: korištenjem dva uzastopna impulsa, kretanje čestica određuje se analizom kašnjenja između povratno raspršenih signala generiranih unutar definiranog volumena. Taj se volumen smatra volumenom cilindra-konusa, a njegove karakteristike su u korelaciji sa karakteristikama senzora.
Tijekom rada
Senzor mjerača protoka emitira ultrazvučne impulse pod fiksnim kutom za skeniranje reflektirajućih materijala (mikročestica, minerala ili mjehurića) u kišnici i otpadnoj vodi, spremajući rezultirajuće odjeke kao slike ili uzorke odjeka. Nakon nekoliko milisekundi izvodi se drugo skeniranje, a rezultirajuća eho slika ili uzorak također se spremaju. Budući da se reflektirajući materijali kreću sinkrono s kišnicom i otpadnom vodom, položaj reflektirajućih materijala može se identificirati usporedbom odnosa između dviju sličnih slika ili uzoraka, čime se otkriva i izračunava brzina protoka.
Uzimajući u obzir kut snopa i brzinu ponavljanja pulsa ultrazvuka, brzina do 16 slojeva sitnih čestica u tekućini može se izravno izmjeriti kroz prostornu distribuciju, čime se izravno izračunava-precizna brzina poprečnog-presjeka cijevi: kada je brzina protoka<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, netočnost mjerenja je ±1% izmjerene vrijednosti. Ovo je također ključni razlog zašto je točnost mjerenja unakr-korelacijskog mjerača protoka bolja od one Dopplerovog mjerača protoka. Princip mjerenja prikazan je na slici.
Primjena metode unakr-korelacije u metodi fazne razlike
Slika prikazuje vremensku razliku između nizvodnog i uzvodnog širenja u tekućini, koja se može izmjeriti metodom fazne razlike.
Fizička veličina mjerena metodom fazne razlike je fazna razlika između dva skupa signala. Kada se emitira kontinuirani ultrazvučni impuls ili puls s dugim periodom, generira se fazna razlika između signala iz dva skupa ultrazvučnih prijemnih sondi, a ta fazna razlika odražava veličinu brzine protoka tekućine.
Primjena metode unakr-korelacije u metodi fazne razlike uglavnom se ogleda u sljedećim aspektima:
Usklađivanje i sinkronizacija signala
U mjerenju fazne razlike, dva signala mogu imati vremenske ili prostorne odmake. Metoda unakrsne-korelacije izračunava sličnost dvaju signala u različitim vremenskim odgodama, pronalazeći vrijednost odgode koja maksimizira korelaciju, čime se određuje relativni pomak između signala. Na primjer, u ultrazvučnim mjeračima protoka vremenska razlika između uzvodnog i nizvodnog ultrazvučnog signala nalazi se pomoću unakrsne-korelacije, a zatim se izvodi fazna razlika.
Suzbijanje buke i povećanje robusnosti
Na signale-stvarnog svijeta često utječu smetnje buke, a metoda unakrsne-korelacije otporna je na buku. Izračunavanjem korelacije između dva signala, komponente šuma se djelomično poništavaju tijekom procesa korelacije, dok su korisne informacije (kao što je fazni odnos) sačuvane. Na primjer, u ispitivanju faznog šuma, metoda unakr-korelacije može eliminirati šum koji unosi mjerni sustav, ističući karakteristike faznog šuma izmjerenog signala.
Procjena fazne razlike
Položaj vrha unakr-korelacijske funkcije odgovara faznoj razlici između signala. Za signale s istom frekvencijom, ali različitim fazama, metoda unakrsno-korelacije može pretvoriti vremensko kašnjenje u faznu razliku pronalaženjem kašnjenja koje odgovara vršnoj vrijednosti. Na primjer, u bežičnim komunikacijskim ili radarskim sustavima, mjerenje fazne razlike signala pomoću unakrsne-korelacije može se koristiti za aplikacije kao što su pozicioniranje, rangiranje ili sinkronizacija.
Višekanalna obrada signala
U višekanalnim mjernim sustavima, unakrsna-korelacija se može koristiti za analizu faznog odnosa između signala iz različitih kanala. Na primjer, u analizatoru faznog šuma izmjereni signal se dijeli na više kanala za unakr-korelacijsku obradu, što može poboljšati točnost mjerenja i osjetljivost dok eliminira razlike u šumu između kanala.
