超声波流量计使用编码技术的探讨 十四

2．3基于相关理论的时差法超声波流量计

采用传统时差法测量流量时，获取精确的顺、逆流时间差是完成流量测量的关键。在硬件实现上，传统的时差法是设计一个超高速的计时器，该方法有两个缺点：1．以收、发波形的某一点的值来计算时差，该点无法准确确定，使计算结果的分散性较大；2．系统的测量精度、时间分辨率受计数频率的影响较大。在时差法误差分析一节中我们分析了在DNl50管道上，超声换能器45度倾角Z型安装，则在0．8m/s流速下，△f为2．07613μs。如果要保证1％的精度，则时间分辨率最少要达到O．02μs，计时频率至少要达到50MHz，所以说时差法对计时器的要求很高，利用一般的时间测量技术是很难实现目的的。

法国学者在2001年发表的文章中指出了用相关法测量传播时间及顺逆流时差的方法，该方法与传统时差法不同在于，传播时间差不需要通过两个传播时间计算得出，而是直接通过相关函数的峰值位置确定。

互相关函数从时域上描述了两个信号在不同时刻的相互依赖关系．其峰值对应了两信号最相似的时刻。计算x(t)和y(t)的互相关函数，就是在不同延时值下比较两个波形的相似程度，得到互相关函数月。(r)图形，该图形峰值位置所对应的时间位移就是顺、逆流传播时间差△f。利用这种互相关时差法进行测量，时问分辨率可选到±△，△为数据采样系统的采样时间间隔。所以说系统的采样速度决定了测量的精度，如果硬件的采样速率有限，还可通过软件算法加以弥补，进一步提高测量时间的分辨率。

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