Μέθοδος διασταυρούμενης-συσχέτισης για τεχνολογία μέτρησης ροής υπερήχων

Ως όργανο χωρίς-επαφή,μετρητές ροής υπερήχωνέχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι μέτρησης για μετρητές ροής υπερήχων. Αυτό το κεφάλαιο εισάγει την εφαρμογή της μεθόδου διασταυρούμενης-συσχέτισης σε μετρητές ροής υπερήχων και επίσης μελετά και προσομοιώνει τη μέθοδο διασταυρούμενης-συσχέτισης. Προκειμένου να επιλυθεί η ακρίβεια μέτρησης της αρχής του μετρητή ροής υπερήχων pdf, δεδομένου ότι η παραδοσιακή μέθοδος διαφοράς φάσης επηρεάζεται εύκολα από παρεμβολές σήματος θορύβου, επηρεάζοντας έτσι την ακρίβεια μέτρησης, προτείνεται να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος διαφοράς φάσης ως βασική μέθοδος μέτρησης και να προστεθεί η αρχή συσχέτισης, ο αλγόριθμος παρεμβολής και ο αλγόριθμος μέσου όρου για την περαιτέρω βελτίωση της ακρίβειας μέτρησης Αρχή ροόμετρου υπερήχων pdf.

Η μέθοδος για τη μέτρηση της ταχύτητας ροής με χρήση ροόμετρων διασταυρούμενης-συσχέτισης υπερήχων βασίζεται στην αρχή της ανάκλασης υπερήχων: χρησιμοποιώντας δύο διαδοχικούς παλμούς, η κίνηση των σωματιδίων προσδιορίζεται με ανάλυση της καθυστέρησης μεταξύ των οπισθοσκεδασμένων σημάτων που παράγονται εντός ενός καθορισμένου όγκου. Αυτός ο όγκος θεωρείται ως όγκος κυλίνδρου-κώνου και τα χαρακτηριστικά του συσχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του αισθητήρα.

Ο αισθητήρας του μετρητή ροής εκπέμπει παλμούς υπερήχων σε σταθερή γωνία για τη σάρωση ανακλαστικών υλικών (μικροσωματιδίων, ορυκτών ή φυσαλίδων) στο νερό της βροχής και τα λύματα, αποθηκεύοντας τις προκύπτουσες ηχώ ως εικόνες ή μοτίβα ηχούς. Μετά από μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου, εκτελείται μια δεύτερη σάρωση και αποθηκεύεται επίσης η εικόνα ή το μοτίβο ηχούς που προκύπτει. Επειδή τα ανακλαστικά υλικά κινούνται συγχρονισμένα με το βρόχινο νερό και το μέσο αποχέτευσης, η θέση των ανακλαστικών υλικών μπορεί να προσδιοριστεί συγκρίνοντας τη σχέση μεταξύ δύο παρόμοιων εικόνων ή σχεδίων, ανιχνεύοντας και υπολογίζοντας έτσι την ταχύτητα ροής.

Λαμβάνοντας υπόψη τη γωνία δέσμης και το ρυθμό επανάληψης παλμού του υπερήχου, η ταχύτητα έως και 16 στρωμάτων λεπτών σωματιδίων στο ρευστό μπορεί να μετρηθεί απευθείας μέσω της χωρικής κατανομής, υπολογίζοντας έτσι απευθείας την ταχύτητα διατομής ροής του σωλήνα υψηλής ακρίβειας-: όταν η ταχύτητα ροής είναι<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, η ανακρίβεια μέτρησης είναι ±1% της μετρούμενης τιμής. Αυτός είναι επίσης ο βασικός λόγος για τον οποίο η ακρίβεια μέτρησης του ροόμετρου διασταυρούμενης-συσχέτισης είναι ανώτερη από αυτή του ροόμετρου Doppler. Η αρχή της μέτρησης φαίνεται στο σχήμα.

Το σχήμα δείχνει τη χρονική διαφορά μεταξύ κατάντη και ανάντη διάδοσης σε ένα ρευστό, η οποία μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διαφοράς φάσης.

Η φυσική ποσότητα που μετράται με τη μέθοδο της διαφοράς φάσης είναι η διαφορά φάσης μεταξύ δύο σετ σημάτων. Όταν εκπέμπεται ένας συνεχής παλμός υπερήχων ή ένας παλμός με μεγάλη περίοδο, θα δημιουργηθεί μια διαφορά φάσης μεταξύ των σημάτων από τα δύο σετ ανιχνευτών λήψης υπερήχων και αυτή η διαφορά φάσης αντανακλά το μέγεθος της ταχύτητας ροής του ρευστού.

Η εφαρμογή της μεθόδου διασταυρούμενης-συσχέτισης στη μέθοδο διαφοράς φάσης αντικατοπτρίζεται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές:

Στη μέτρηση διαφοράς φάσης, δύο σήματα μπορεί να έχουν χρονικές ή χωρικές μετατοπίσεις. Η μέθοδος διασταυρούμενης-συσχέτισης υπολογίζει την ομοιότητα δύο σημάτων σε διαφορετικές χρονικές καθυστερήσεις, βρίσκοντας την τιμή καθυστέρησης που μεγιστοποιεί τη συσχέτιση, προσδιορίζοντας έτσι τη σχετική μετατόπιση μεταξύ των σημάτων. Για παράδειγμα, στους μετρητές ροής υπερήχων, η χρονική διαφορά μεταξύ των σημάτων υπερήχων ανάντη και κατάντη βρίσκεται χρησιμοποιώντας διασταυρούμενη-συσχέτιση και στη συνέχεια προκύπτει η διαφορά φάσης.

Τα σήματα του πραγματικού-κόσμου επηρεάζονται συχνά από παρεμβολές θορύβου και η μέθοδος διασταυρούμενης-συσχέτισης είναι ανθεκτική στο θόρυβο. Με τον υπολογισμό της συσχέτισης μεταξύ δύο σημάτων, τα στοιχεία θορύβου ακυρώνονται μερικώς κατά τη διαδικασία συσχέτισης, ενώ διατηρούνται χρήσιμες πληροφορίες (όπως η σχέση φάσης). Για παράδειγμα, στη δοκιμή θορύβου φάσης, η μέθοδος διασταυρούμενης-συσχέτισης μπορεί να εξαλείψει τον θόρυβο που εισάγεται από το σύστημα μέτρησης, επισημαίνοντας τα χαρακτηριστικά θορύβου φάσης του μετρούμενου σήματος.

info-500-521

Η θέση κορυφής της συνάρτησης διασταυρούμενης-συσχέτισης αντιστοιχεί στη διαφορά φάσης μεταξύ των σημάτων. Για σήματα με την ίδια συχνότητα αλλά διαφορετικές φάσεις, η μέθοδος διασταυρούμενης-συσχέτισης μπορεί να μετατρέψει τη χρονική καθυστέρηση σε διαφορά φάσης βρίσκοντας την καθυστέρηση που αντιστοιχεί στην κορυφή. Για παράδειγμα, σε συστήματα ασύρματης επικοινωνίας ή ραντάρ, η μέτρηση της διαφοράς φάσης των σημάτων με χρήση διασταυρούμενης-συσχέτισης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές όπως η τοποθέτηση, η εμβέλεια ή ο συγχρονισμός.

Σε πολυκαναλικά συστήματα μέτρησης, η διασταυρούμενη-συσχέτιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της σχέσης φάσης μεταξύ σημάτων από διαφορετικά κανάλια. Για παράδειγμα, σε έναν αναλυτή θορύβου φάσης, το μετρούμενο σήμα χωρίζεται σε πολλαπλά κανάλια για επεξεργασία διασταυρούμενης-συσχέτισης, η οποία μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια και την ευαισθησία της μέτρησης, ενώ εξαλείφει τις διαφορές θορύβου μεταξύ των καναλιών.