Método de correlación cruzada-para la tecnología de medición de flujo ultrasónica

Como instrumento sin-contacto,medidores de flujo ultrasónicosTienen una amplia gama de aplicaciones en muchos campos industriales. Existen muchos métodos de medición para medidores de flujo ultrasónicos. Este capítulo presenta la aplicación del método de correlación cruzada-en medidores de flujo ultrasónicos y también estudia y simula el método de correlación cruzada-. Para resolver la precisión de la medición del principio del medidor de flujo ultrasónico pdf, dado que el método tradicional de diferencia de fase se ve fácilmente afectado por la interferencia de la señal de ruido, afectando así la precisión de la medición, se propone utilizar el método de diferencia de fase como método de medición básico y agregar el principio de correlación, el algoritmo de interpolación y el algoritmo de promedio para mejorar su capacidad anti-interferencia y mejorar aún más la precisión de la medición del principio del medidor de flujo ultrasónico pdf.

 

El método para medir la velocidad del flujo utilizando caudalímetros ultrasónicos de correlación cruzada-se basa en el principio de la reflexión ultrasónica: utilizando dos pulsos consecutivos, el movimiento de las partículas se determina analizando el retraso entre las señales retrodispersadas generadas dentro de un volumen definido. Este volumen se considera como un volumen de cono cilíndrico y sus características están correlacionadas con las características del sensor.

Durante la operación

El sensor del caudalímetro emite pulsos ultrasónicos en un ángulo fijo para escanear materiales reflectantes (micropartículas, minerales o burbujas) en agua de lluvia y aguas residuales, guardando los ecos resultantes como imágenes o patrones de eco. Después de unos milisegundos, se realiza una segunda exploración y también se guarda la imagen o patrón de eco resultante. Debido a que los materiales reflectantes se mueven sincrónicamente con el agua de lluvia y el medio de aguas residuales, la posición de los materiales reflectantes se puede identificar comparando la relación entre dos imágenes o patrones similares, detectando y calculando así la velocidad del flujo.

Teniendo en cuenta el ángulo del haz y la tasa de repetición del pulso del ultrasonido, la velocidad de hasta 16 capas de partículas diminutas en el fluido se puede medir directamente a través de la distribución espacial, calculando así directamente la velocidad del flujo de la sección transversal-de la tubería de alta-precisión: cuando la velocidad del flujo es<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1 m/s, la imprecisión de la medición es ±1% del valor medido. Esta es también la razón clave por la que la precisión de la medición del caudalímetro de correlación cruzada es superior a la del caudalímetro Doppler. El principio de medición se muestra en la figura.

 

La figura muestra la diferencia de tiempo entre la propagación aguas abajo y aguas arriba en un fluido, que se puede medir utilizando el método de diferencia de fase.

 

La cantidad física medida por el método de diferencia de fase es la diferencia de fase entre dos conjuntos de señales. Cuando se emite un pulso ultrasónico continuo o un pulso con un período prolongado, se generará una diferencia de fase entre las señales de los dos conjuntos de sondas receptoras ultrasónicas, y esta diferencia de fase refleja la magnitud de la velocidad del flujo de fluido.

La aplicación del método de correlación cruzada-en el método de diferencia de fase se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

Alineación y sincronización de señales

En la medición de diferencia de fase, dos señales pueden tener compensaciones temporales o espaciales. El método de correlación cruzada-calcula la similitud de dos señales con diferentes retardos de tiempo, encontrando el valor de retardo que maximiza la correlación, determinando así el desplazamiento relativo entre las señales. Por ejemplo, en los medidores de flujo ultrasónicos, la diferencia de tiempo entre las señales ultrasónicas ascendentes y descendentes se encuentra mediante correlación cruzada-y luego se deriva la diferencia de fase.

Supresión de ruido y mejora de la robustez

Las señales del mundo real-a menudo se ven afectadas por la interferencia de ruido, y el método de correlación cruzada-es resistente al ruido. Al calcular la correlación entre dos señales, los componentes de ruido se cancelan parcialmente durante el proceso de correlación, mientras que se preserva la información útil (como la relación de fase). Por ejemplo, en las pruebas de ruido de fase, el método de correlación cruzada-puede eliminar el ruido introducido por el sistema de medición, resaltando las características del ruido de fase de la señal medida.

Estimación de diferencia de fase

La posición máxima de la función de correlación cruzada-corresponde a la diferencia de fase entre las señales. Para señales con la misma frecuencia pero diferentes fases, el método de correlación cruzada-puede convertir el retraso de tiempo en una diferencia de fase al encontrar el retraso correspondiente al pico. Por ejemplo, en sistemas de radar o comunicaciones inalámbricas, la medición de la diferencia de fase de las señales mediante correlación cruzada se puede utilizar para aplicaciones como posicionamiento, medición de distancias o sincronización.

Procesamiento de señal multicanal

En los sistemas de medición multicanal, la correlación-cruzada se puede utilizar para analizar la relación de fase entre señales de diferentes canales. Por ejemplo, en un analizador de ruido de fase, la señal medida se divide en múltiples canales para el procesamiento de correlación cruzada-, lo que puede mejorar la precisión y la sensibilidad de la medición y, al mismo tiempo, eliminar las diferencias de ruido entre canales.