Érintésmentes eszközként{0}}ultrahangos áramlásmérőkszámos ipari területen széles körben alkalmazhatók. Számos mérési módszer létezik az ultrahangos áramlásmérőkre. Ez a fejezet bemutatja a kereszt-korrelációs módszer alkalmazását ultrahangos áramlásmérőkben, valamint tanulmányozza és szimulálja a kereszt-korrelációs módszert. A pdf ultrahangos áramlásmérő elve mérési pontosságának megoldása érdekében, mivel a hagyományos fáziskülönbség-módszert könnyen befolyásolja a zajjel interferencia, így befolyásolva a mérési pontosságot, javasolt a fáziskülönbség-módszer használata alapvető mérési módszerként, valamint a korrelációs elv, az interpolációs algoritmus és az átlagoló algoritmus hozzáadása az ultrahangos áramlásmérő-interferencia-elvének fokozására és az áramlásmérő interferenciájának további javítására. pdf.
Kereszt{0}}korrelációs módszer
Az áramlási sebesség ultrahangos kereszt{0}}korrelációs áramlásmérőkkel történő mérésének módszere az ultrahangos visszaverődés elvén alapul: két egymást követő impulzus segítségével a részecskék mozgását a meghatározott térfogaton belül generált visszaszórt jelek közötti késleltetés elemzésével határozzák meg. Ezt a térfogatot henger-kúptérfogatnak tekintjük, és jellemzői korrelálnak az érzékelő jellemzőivel.
Működés közben
Az áramlásmérő érzékelője rögzített szögben ultrahang impulzusokat bocsát ki az esővízben és szennyvízben lévő visszaverődő anyagok (mikrorészecskék, ásványi anyagok vagy buborékok) letapogatására, így a keletkező visszhangokat képekként vagy visszhangmintázatként menti el. Néhány ezredmásodperc elteltével a rendszer egy második vizsgálatot hajt végre, és az eredményül kapott visszhangképet vagy mintát is elmenti. Mivel a fényvisszaverő anyagok szinkronban mozognak az esővízzel és a szennyvíz közeggel, a fényvisszaverő anyagok helyzete azonosítható két hasonló kép vagy minta kapcsolatának összehasonlításával, így detektálható és kiszámítható az áramlási sebesség.
Figyelembe véve az ultrahang sugárnyaláb szögét és impulzusismétlési sebességét, a folyadékban akár 16 réteg apró részecskék sebessége közvetlenül mérhető a térbeli eloszláson keresztül, így közvetlenül kiszámítható a nagy-pontosságú cső kereszt-metszeti áramlási sebessége: ha az áramlási sebesség<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, a mérési pontatlanság a mért érték ±1%-a. Ez a fő oka annak, hogy a keresztkorrelációs áramlásmérő mérési pontossága jobb, mint a Doppler áramlásmérőé. A mérési elv az ábrán látható.
Kereszt{0}}korrelációs módszer alkalmazása a fáziskülönbség módszerében
Az ábrán látható a folyadékban az áramlás irányában és felfelé történő terjedése közötti időkülönbség, amely fáziskülönbség módszerrel mérhető.
A fáziskülönbség módszerrel mért fizikai mennyiség a két jelkészlet közötti fáziskülönbség. Folyamatos ultrahang impulzus vagy hosszú periódusú impulzus kibocsátásakor fáziskülönbség keletkezik a két ultrahangos vevőszonda készlet jelei között, és ez a fáziskülönbség tükrözi a folyadék áramlási sebességének nagyságát.
A kereszt-{0}}korrelációs módszer alkalmazása a fáziskülönbség módszerében főként a következő szempontokban tükröződik:
Jeligazítás és szinkronizálás
A fáziskülönbség mérésénél két jelnek lehet időbeli vagy térbeli eltolása. A kereszt-korrelációs módszer két különböző időkésleltetésű jel hasonlóságát számítja ki, megtalálja azt a késleltetési értéket, amely maximalizálja a korrelációt, így meghatározza a jelek közötti relatív eltolást. Például az ultrahangos áramlásmérőkben a felfelé irányuló és a lefelé irányuló ultrahangos jelek közötti időkülönbséget kereszt-korreláció segítségével állapítják meg, majd a fáziskülönbséget levezetik.
Zajcsökkentés és robusztusság fokozása
A valós világ jeleit gyakran befolyásolja a zajinterferencia, és a keresztkorrelációs módszer robusztus a zajra. A két jel közötti korreláció kiszámításával a zajkomponensek részben megszűnnek a korrelációs folyamat során, miközben a hasznos információk (például a fáziskapcsolat) megmaradnak. Például a fáziszaj tesztelése során a kereszt-korrelációs módszer kiküszöbölheti a mérőrendszer által bevitt zajt, kiemelve a mért jel fáziszaj jellemzőit.
Fáziskülönbség becslés
A kereszt{0}}korrelációs függvény csúcspozíciója megfelel a jelek közötti fáziskülönbségnek. Azonos frekvenciájú, de különböző fázisú jelek esetén a kereszt-korrelációs módszer az időkésleltetést fáziskülönbséggé alakíthatja úgy, hogy megtalálja a csúcsnak megfelelő késleltetést. Például vezeték nélküli kommunikációs vagy radarrendszerekben a jelek fáziskülönbségének kereszt-korrelációval történő mérése olyan alkalmazásokhoz használható, mint a helymeghatározás, a távolságmeghatározás vagy a szinkronizálás.
Többcsatornás jelfeldolgozás
A többcsatornás mérési rendszerekben a kereszt{0}}korreláció használható a különböző csatornákból érkező jelek közötti fázisviszony elemzésére. Például egy fáziszaj-elemzőben a mért jelet több csatornára osztják fel a kereszt-korrelációs feldolgozás érdekében, ami javíthatja a mérési pontosságot és érzékenységet, miközben kiküszöböli a csatornák közötti zajkülönbségeket.
