基于相關(guān)法的豎管內(nèi)置式超聲流量測量設(shè)計(jì)
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3 系統(tǒng)流程
系統(tǒng)由FPGA控制，初始化程序，系統(tǒng)開始，F(xiàn)PGA給出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探頭發(fā)射波形，實(shí)現(xiàn)順流發(fā)射波形，探頭在另一端接收波形，波形經(jīng)過放大濾波后進(jìn)行采樣，并把發(fā)射端波形引入到接收端，同樣進(jìn)行接收放大濾波采樣，采樣后存到寄存器里，當(dāng)采樣到一定波形后，通過FPGA控制CD4052進(jìn)行收發(fā)切換，切換收發(fā)方向，實(shí)現(xiàn)逆流發(fā)射，同上對(duì)發(fā)射和接收的波形進(jìn)行放大濾波采樣。采樣后的波形在住相關(guān)處理，計(jì)算順逆流傳播時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算流速流量。系統(tǒng)流程如圖10所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/193664.htm
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖11為接收的波形，通道1為發(fā)射端信號(hào)波形，通道2為接收端信號(hào)，圖中可以看到接收端和發(fā)射端信號(hào)波形相似，2和1之間有一定時(shí)間延時(shí)。
測量兩組信號(hào)的時(shí)間差時(shí)，對(duì)兩組信號(hào)用高速A／D同時(shí)采樣，把模擬量轉(zhuǎn)化為兩組數(shù)字量，對(duì)兩組信號(hào)作相關(guān)運(yùn)算，圖12為采樣后的波形，圖12(a)發(fā)射端接收信號(hào)波形，圖12(b)為接收端接收到的信號(hào)，圖12(c)為圖12(a)和圖12(b)兩組信號(hào)波形做相關(guān)運(yùn)算后得波形。
發(fā)射信號(hào)頻率為40 kHz，周期為25μs，4個(gè)周期為100μs，采樣點(diǎn)數(shù)為10 000個(gè)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中設(shè)定接收端信號(hào)波形與發(fā)射端的時(shí)間差如表1所示，但理想與實(shí)際采樣后的時(shí)間差有一定誤差，相關(guān)后的計(jì)算結(jié)果也會(huì)有一定誤差，表1中給出了11組時(shí)間差的理想、實(shí)際采樣和相關(guān)計(jì)算后的時(shí)間差，并計(jì)算出相應(yīng)誤差。
5 結(jié)束語
實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了探頭內(nèi)置與被測液體流動(dòng)方向平行的測量方案，發(fā)射電路設(shè)計(jì)了利用低壓直流來發(fā)射高壓直流脈沖驅(qū)動(dòng)探頭，完成了探頭按要求發(fā)射接收切換，各部分相應(yīng)的硬件電路滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出相關(guān)法的計(jì)算結(jié)果誤差率在5％以內(nèi)，時(shí)關(guān)法本身的特性可以在計(jì)算過程中有去除接收放大濾波和采樣的過程中得一些干擾，所以應(yīng)用相關(guān)法在測量時(shí)間差方面有提高精度的能力。
評(píng)論