En tant qu'instrument sans-contact,débitmètres à ultrasonsont une large gamme d’applications dans de nombreux domaines industriels. Il existe de nombreuses méthodes de mesure pour les débitmètres à ultrasons. Ce chapitre présente l'application de la méthode de corrélation croisée-dans les débitmètres à ultrasons, et étudie et simule également la méthode de corrélation croisée-. Afin de résoudre la précision de mesure du principe pdf du débitmètre à ultrasons, étant donné que la méthode traditionnelle de différence de phase est facilement affectée par l'interférence du signal de bruit, affectant ainsi la précision de mesure, il est proposé d'utiliser la méthode de différence de phase comme méthode de mesure de base, et d'ajouter le principe de corrélation, l'algorithme d'interpolation et l'algorithme de moyenne pour améliorer sa capacité anti--interférence et améliorer encore la précision de mesure du principe pdf du débitmètre à ultrasons.
Méthode de corrélation croisée-
La méthode de mesure de la vitesse d'écoulement à l'aide de débitmètres à corrélation croisée-ultrasonique est basée sur le principe de la réflexion ultrasonore : à l'aide de deux impulsions consécutives, le mouvement des particules est déterminé en analysant le délai entre les signaux rétrodiffusés générés dans un volume défini. Ce volume est considéré comme un volume de cylindre-cône, et ses caractéristiques sont corrélées aux caractéristiques du capteur.
Pendant le fonctionnement
Le capteur du débitmètre émet des impulsions ultrasonores à un angle fixe pour scanner les matériaux réfléchissants (microparticules, minéraux ou bulles) dans l'eau de pluie et les eaux usées, enregistrant les échos résultants sous forme d'images ou de modèles d'écho. Après quelques millisecondes, un deuxième balayage est effectué et l'image ou le motif d'écho résultant est également enregistré. Étant donné que les matériaux réfléchissants se déplacent de manière synchrone avec l'eau de pluie et les eaux usées, la position des matériaux réfléchissants peut être identifiée en comparant la relation entre deux images ou motifs similaires, détectant et calculant ainsi la vitesse d'écoulement.
Compte tenu de l'angle du faisceau et du taux de répétition des impulsions des ultrasons, la vitesse de jusqu'à 16 couches de minuscules particules dans le fluide peut être directement mesurée via la distribution spatiale, calculant ainsi directement la vitesse d'écoulement sectionnelle du tuyau -de haute précision- : lorsque la vitesse d'écoulement est<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1 m/s, l'inexactitude de la mesure est de ± 1 % de la valeur mesurée. C'est également la principale raison pour laquelle la précision de mesure du débitmètre à corrélation croisée-est supérieure à celle du débitmètre Doppler. Le principe de mesure est illustré dans la figure.
Application de la méthode de-corrélation croisée dans la méthode de différence de phase
La figure montre la différence de temps entre la propagation vers l'aval et l'amont dans un fluide, qui peut être mesurée à l'aide de la méthode de différence de phase.
La grandeur physique mesurée par la méthode de différence de phase est la différence de phase entre deux ensembles de signaux. Lorsqu'une impulsion ultrasonore continue ou une impulsion de longue période est émise, une différence de phase sera générée entre les signaux des deux ensembles de sondes de réception ultrasoniques, et cette différence de phase reflète l'ampleur de la vitesse d'écoulement du fluide.
L'application de la méthode de corrélation croisée-dans la méthode de différence de phase se reflète principalement dans les aspects suivants :
Alignement et synchronisation des signaux
Dans la mesure de différence de phase, deux signaux peuvent présenter des décalages temporels ou spatiaux. La méthode de corrélation croisée-calcule la similarité de deux signaux à des délais différents, trouvant la valeur de retard qui maximise la corrélation, déterminant ainsi le décalage relatif entre les signaux. Par exemple, dans les débitmètres à ultrasons, la différence de temps entre les signaux ultrasoniques en amont et en aval est trouvée à l'aide d'une corrélation croisée, et la différence de phase est ensuite dérivée.
Suppression du bruit et amélioration de la robustesse
Les signaux du monde réel-sont souvent affectés par les interférences sonores, et la méthode de corrélation croisée-est robuste au bruit. En calculant la corrélation entre deux signaux, les composantes du bruit sont partiellement annulées pendant le processus de corrélation, tandis que les informations utiles (telles que la relation de phase) sont préservées. Par exemple, dans les tests de bruit de phase, la méthode de corrélation croisée-peut éliminer le bruit introduit par le système de mesure, mettant en évidence les caractéristiques du bruit de phase du signal mesuré.
Estimation de la différence de phase
La position maximale de la fonction de corrélation croisée-correspond à la différence de phase entre les signaux. Pour les signaux de même fréquence mais de phases différentes, la méthode de corrélation croisée-peut convertir le retard en différence de phase en trouvant le retard correspondant au pic. Par exemple, dans les systèmes de communication sans fil ou radar, la mesure de la différence de phase des signaux à l'aide de la corrélation croisée peut être utilisée pour des applications telles que le positionnement, la télémétrie ou la synchronisation.
Traitement du signal multicanal
Dans les systèmes de mesure multicanaux, la corrélation croisée-peut être utilisée pour analyser la relation de phase entre les signaux provenant de différents canaux. Par exemple, dans un analyseur de bruit de phase, le signal mesuré est divisé en plusieurs canaux pour un traitement de corrélation croisée-, ce qui peut améliorer la précision et la sensibilité des mesures tout en éliminant les différences de bruit entre les canaux.
