超声波流量计多声道气体测量技术探讨 八十四

超声波信号的持续时间为1ms 左右，本系统采用的超声信号频率为40KHz，其包含了40 个左右周期的超声波余弦信号。对于小管径超声波气体流量计而言，超声波的传输时间一般为150μs～500μs，此时二次回波会叠加到一次回波的后端，使超声波信号的后沿变长，这样就很难设置一个固定的时间来判断超声波回波信号中已经没有超声波信号了。因为两次采集的回波信号中余弦波形的个数便会产生差异，所以使得极性相关后出现多个极大值的情况。此时将其中的

最大值判定为传输时刻显然会发生错误，因此要对这种极性相关算法进行改进。

通过分析这些相关值的极大值的分布规律后会发现，这些极大值会有一个周期性，且与超声波中余弦波形的个数相同。

而当回波中只有噪声时，相关值分布是没有固定规律的。从相关值的极大值的

大小来看，当两次相关的回波中超声波中余弦波形的个数一样时，各个极大值的大小都是基本一样的，而当其中一个回波中少了一个或多个余弦波形时，极大值会锐减，这个锐减的时刻可以判定为超声波信号到达的前一时刻。

当使用一个固定周期的超声波信号与回波信号进行极性相关时，其相关值的极

大值的规律性与上面分析的情况是一样的。因此这种识别超声波信号的到达时刻的方法称为改进型数字极性相关方法。通过实验分析，选择使用4 个周期的超声波标准信号，就可以对噪声进行免疫，同时可以提高计算速度。由于本系统选用的超声波频率为40KHz，极性化后的4 个周期超声波标准信号。

超声波流量计