超声波液位计基于DSP的探讨 二十六

5．1．4使用FFT来计算iFFT

为了简化算法函数的实现过程，考虑到iFFT与FFT运算之问的差别仅有两点：(1) 将旋转因子e二产改变为e簪；(2)多除以N的运算。在实际运算过程中，这两点之间并没有本质上的区别，将其设计在同一个程序中，使用函数的形参来区分二者的运算类型．

5．2分步相关法的实现

经过以上的改进措施以后，互相关函数的运算量已经降低了很多。为了更大程度的增加系统的实时性，如下图所示为多次测量过程中超声波回波在时间轴上的位置，可以看出，超声波回波信号在时间轴上只是很短的一段。

以15m量程、10脉冲激发为例，超声波回波信号持续的时间大概为lmS，而整个信号的时间大约为0．088S，也就是说有用信息只占上述处理算法的1．1 3％。而上述研究的算法，无一例外，都是对整个时间轴进行处理，这样一来，就意味着DSP进行了98．87*／0的无效运算。能否降低这一部分的运算量?这一点成为能否改进整体算法以及增进系统实时性的关键。

为了解决上述存在的问题，本课题中采用做两次互相关函数的方法。使用该方法的理论依据是超声波回波的包络线之间存在一定的互相关性，但是包络线之间的互相关函数与超声波回波原始波形的互相关函数相比较，其分辨率要小得多，换言之，超声波原始回波的波形得出的互相关函数其峰值更加尖锐。以实验中的超声波回波信号为例，截除激发部分以后，包络线以后与包络线基准的互相关函数与原始信号与原始回波信号基准的互相关函数的比较可以看出，后者的互相关函数其峰值更加尖锐，相比较而言，测量结果将更加准确。

所以在本课题中信号处理的具体措施分两部实现(1)把采集到的超声波回波信号按照5：1进行二次采样，也就相当于按照100KHz的频率对信号进行采样，经过初步的处理以后，求出该信号的包络线，将该包络线与基准信号的包络线进行上面提到的互相关运算，求出超声波回波出现在时间轴上的大致位置；(2)截取上一步中确定的有效信号波形所在区间内的原始数据波形，将其与原始的基准信号进行互相关运算，确定精确的液位信患。

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 超声波流量计