Phương pháp tương quan chéo-cho công nghệ đo lưu lượng siêu âm

Là một công cụ không{0}}tiếp xúc,máy đo lưu lượng siêu âmcó nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Có nhiều phương pháp đo lưu lượng kế siêu âm. Chương này giới thiệu ứng dụng của phương pháp tương quan chéo trong máy đo lưu lượng siêu âm, đồng thời nghiên cứu và mô phỏng phương pháp tương quan chéo. Để giải quyết độ chính xác đo của nguyên lý đo lưu lượng siêu âm pdf, do phương pháp lệch pha truyền thống dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu tín hiệu, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo, nên đề xuất sử dụng phương pháp lệch pha làm phương pháp đo cơ bản và thêm nguyên lý tương quan, thuật toán nội suy và thuật toán lấy trung bình để nâng cao khả năng chống nhiễu và cải thiện hơn nữa độ chính xác đo của nguyên lý đo lưu lượng siêu âm pdf.

Phương pháp đo tốc độ dòng chảy bằng lưu lượng kế tương quan chéo siêu âm-dựa trên nguyên tắc phản xạ siêu âm: sử dụng hai xung liên tiếp, chuyển động của các hạt được xác định bằng cách phân tích độ trễ giữa các tín hiệu tán xạ ngược được tạo ra trong một thể tích xác định. Khối lượng này được coi là một khối hình nón-hình trụ và các đặc điểm của nó tương quan với các đặc điểm của cảm biến.

Cảm biến đo lưu lượng phát ra các xung siêu âm ở một góc cố định để quét các vật liệu phản chiếu (vi hạt, khoáng chất hoặc bong bóng) trong nước mưa và nước thải, lưu lại tiếng vang thu được dưới dạng hình ảnh hoặc mẫu tiếng vang. Sau vài mili giây, lần quét thứ hai được thực hiện và hình ảnh hoặc mẫu tiếng vang thu được cũng được lưu lại. Do vật liệu phản chiếu chuyển động đồng bộ với môi trường nước mưa và nước thải nên có thể xác định vị trí của vật liệu phản chiếu bằng cách so sánh mối quan hệ giữa hai hình ảnh hoặc mẫu tương tự nhau, từ đó phát hiện và tính toán vận tốc dòng chảy.

Xem xét góc chùm tia và tốc độ lặp lại xung của siêu âm, có thể đo trực tiếp vận tốc của tối đa 16 lớp hạt nhỏ trong chất lỏng thông qua phân bố không gian, do đó tính toán trực tiếp tốc độ dòng chảy mặt cắt-ống có độ chính xác cao-: khi vận tốc dòng chảy bằng<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, độ chính xác của phép đo là ±1% giá trị đo được. Đây cũng là lý do chính khiến độ chính xác đo của lưu lượng kế tương quan chéo-cao hơn so với lưu lượng kế Doppler. Nguyên tắc đo được thể hiện trong hình.

Hình vẽ cho thấy sự chênh lệch thời gian giữa quá trình truyền xuôi dòng và ngược dòng trong chất lỏng, có thể đo được bằng phương pháp lệch pha.

Đại lượng vật lý được đo bằng phương pháp lệch pha là độ lệch pha giữa hai bộ tín hiệu. Khi phát ra xung siêu âm liên tục hoặc xung có thời gian dài, độ lệch pha sẽ được tạo ra giữa các tín hiệu từ hai bộ đầu dò thu siêu âm và độ lệch pha này phản ánh cường độ của tốc độ dòng chất lỏng.

Việc áp dụng phương pháp tương quan chéo trong phương pháp lệch pha chủ yếu được phản ánh ở các khía cạnh sau:

Trong phép đo độ lệch pha, hai tín hiệu có thể có độ lệch về thời gian hoặc không gian. Phương pháp tương quan chéo-tính toán độ tương tự của hai tín hiệu ở các độ trễ thời gian khác nhau, tìm giá trị độ trễ giúp tối đa hóa mối tương quan, từ đó xác định độ lệch tương đối giữa các tín hiệu. Ví dụ: trong máy đo lưu lượng siêu âm, chênh lệch thời gian giữa tín hiệu siêu âm ngược dòng và xuôi dòng được tìm thấy bằng cách sử dụng mối tương quan chéo-và sau đó rút ra độ lệch pha.

Các tín hiệu trong thế giới thực thường bị ảnh hưởng bởi nhiễu và phương pháp tương quan chéo có khả năng chống nhiễu tốt. Bằng cách tính toán mối tương quan giữa hai tín hiệu, các thành phần nhiễu sẽ bị loại bỏ một phần trong quá trình tương quan, trong khi thông tin hữu ích (chẳng hạn như mối quan hệ pha) vẫn được giữ nguyên. Ví dụ: trong kiểm tra nhiễu pha, phương pháp tương quan chéo có thể loại bỏ nhiễu do hệ thống đo lường tạo ra, làm nổi bật các đặc tính nhiễu pha của tín hiệu đo được.

info-500-521

Vị trí cực đại của hàm tương quan chéo-tương ứng với độ lệch pha giữa các tín hiệu. Đối với các tín hiệu có cùng tần số nhưng khác pha, phương pháp tương quan chéo-có thể chuyển đổi độ trễ thời gian thành độ lệch pha bằng cách tìm độ trễ tương ứng với đỉnh. Ví dụ: trong hệ thống radar hoặc liên lạc không dây, việc đo độ lệch pha của tín hiệu bằng cách sử dụng tương quan chéo có thể được sử dụng cho các ứng dụng như định vị, đo phạm vi hoặc đồng bộ hóa.

Trong hệ thống đo lường đa kênh, mối tương quan chéo có thể được sử dụng để phân tích mối quan hệ pha giữa các tín hiệu từ các kênh khác nhau. Ví dụ: trong máy phân tích nhiễu pha, tín hiệu đo được được chia thành nhiều kênh để xử lý tương quan chéo. Điều này có thể cải thiện độ chính xác và độ nhạy của phép đo đồng thời loại bỏ sự khác biệt về nhiễu giữa các kênh.