超声波流量计同波信号的时差计算探讨一

介绍了一种基于互相关理论的时差法超声波流量测量算法。系统采用时差法声道布置，采集流体静止和有流速状态下的两组回波信号，通过计算相关函数的峰值得到两回波信号时间差，间接得出流量，提高了时差法渡越时间获取的精度。极性相关算法的引入，大大提高了系统运算速度，提高了实时性。采用伪随机信号作为超声激励信号，克服了算法测量范围小的缺陷，更可提高系统精度。实验表明该系统测量精度高，实时性好。

l相关时差算法原理

1．1相关时差法测量模型

相关时差法声路布置位置有多种，如x型，V型等。这里沿用最简单的时差法单声道布置。通过计算流体静止和运动时超声波回波信号的相关函数确定两个信号的传播时间差，从而确定气体的流动速度和流量。图l为相关测量的基本原理，实验中采用内径为105 mm的管道，在管道的最大横截面上安装一对与管壁成30。角超声波探头，其中图l中A、B为两探头。

探头A发射连续的频率为200 kHz的超声波方波信号，由与其相对的探头B接收波形，超声波在空气中的传播速度为c，在管道中的传播距离为L，则其从探头A发射到探头B接收到信号在流体静止状态下的时间为t。=L/C．当管道中的风速为移时，则超声波在管道中的传播时间t。=L/C比在流体静止状态下增加时间下，假定管道中的气体在运动过程中测量截面上各点处的风速是相同的.

可以看出只要测量出超声波信号在管道中传播的时间增量就可以求出气体流过管道的流量。

超声波流量计