روش همبستگی متقابل برای فناوری اندازه‌گیری جریان اولتراسونیک

به عنوان یک ابزار غیر تماسی،-فلومتر اولتراسونیکدارای طیف وسیعی از کاربردها در بسیاری از زمینه های صنعتی است. روش های اندازه گیری زیادی برای فلومتر اولتراسونیک وجود دارد. این فصل کاربرد روش همبستگی متقاطع را در دبی سنج های اولتراسونیک معرفی می کند و همچنین روش همبستگی متقاطع را مطالعه و شبیه سازی می کند. به منظور حل دقت اندازه گیری اصل فلومتر اولتراسونیک pdf، از آنجایی که روش سنتی اختلاف فاز به راحتی تحت تأثیر تداخل سیگنال نویز قرار می گیرد، بنابراین بر دقت اندازه گیری تأثیر می گذارد، پیشنهاد می شود از روش تفاضل فاز به عنوان روش اندازه گیری پایه استفاده شود و اصل همبستگی، الگوریتم درون یابی و الگوریتم میانگین گیری برای افزایش قدرت اندازه گیری و افزایش قدرت اندازه گیری آن{5} پیشنهاد شده است. اصل دبی سنج اولتراسونیک pdf.

 

روش اندازه‌گیری سرعت جریان با استفاده از فلومترهای همبستگی متقاطع- اولتراسونیک بر اساس اصل بازتاب اولتراسونیک است: با استفاده از دو پالس متوالی، حرکت ذرات با تجزیه و تحلیل تأخیر بین سیگنال‌های پراکنده برگشتی تولید شده در یک حجم مشخص تعیین می‌شود. این حجم به عنوان حجم مخروطی استوانه ای در نظر گرفته می شود و ویژگی های آن با ویژگی های سنسور مرتبط است.

در حین عملیات

سنسور جریان سنج پالس های اولتراسونیک را در یک زاویه ثابت منتشر می کند تا مواد بازتابنده (ریزذرات، مواد معدنی یا حباب ها) را در آب باران و فاضلاب اسکن کند و پژواک های حاصل را به عنوان تصاویر یا الگوهای اکو ذخیره کند. پس از چند میلی ثانیه، اسکن دوم انجام می شود و تصویر یا الگوی اکو نیز ذخیره می شود. از آنجایی که مواد انعکاسی به طور همزمان با آب باران و محیط فاضلاب حرکت می کنند، موقعیت مواد بازتابنده را می توان با مقایسه رابطه بین دو تصویر یا الگوی مشابه شناسایی کرد، بنابراین سرعت جریان را تشخیص داد و محاسبه کرد.

با در نظر گرفتن زاویه پرتو و نرخ تکرار پالس اولتراسوند، سرعت حداکثر 16 لایه ذرات دقیقه در سیال را می‌توان مستقیماً از طریق توزیع فضایی اندازه‌گیری کرد، بنابراین مستقیماً سرعت جریان مقطعی لوله با دقت بالا- زمانی که سرعت جریان است محاسبه می‌شود.<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1 متر بر ثانیه، عدم دقت اندازه گیری 1% ± مقدار اندازه گیری شده است. این همچنین دلیل اصلی برتری دقت اندازه گیری دبی سنج همبستگی متقاطع نسبت به فلومتر داپلر است. اصل اندازه گیری در شکل نشان داده شده است.

 

شکل تفاوت زمانی بین انتشار پایین دست و بالادست در یک سیال را نشان می دهد که با استفاده از روش اختلاف فاز قابل اندازه گیری است.

 

کمیت فیزیکی اندازه گیری شده با روش اختلاف فاز، اختلاف فاز بین دو مجموعه سیگنال است. هنگامی که یک پالس اولتراسونیک پیوسته یا یک پالس با دوره طولانی منتشر می شود، یک اختلاف فاز بین سیگنال های دو مجموعه از پروب های دریافت کننده اولتراسونیک ایجاد می شود و این اختلاف فاز نشان دهنده بزرگی سرعت جریان سیال است.

کاربرد روش همبستگی متقابل در روش اختلاف فاز عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود:

تراز و همگام سازی سیگنال

در اندازه گیری اختلاف فاز، دو سیگنال ممکن است دارای انحراف زمانی یا مکانی باشند. روش همبستگی متقاطع شباهت دو سیگنال را در تأخیرهای زمانی مختلف محاسبه می‌کند، مقدار تأخیری را که همبستگی را به حداکثر می‌رساند، پیدا می‌کند، بنابراین افست نسبی بین سیگنال‌ها را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، در جریان سنج های اولتراسونیک، تفاوت زمانی بین سیگنال های اولتراسونیک بالادست و پایین دست با استفاده از همبستگی متقاطع پیدا می شود و سپس اختلاف فاز استخراج می شود.

سرکوب صدا و افزایش استحکام

سیگنال‌های دنیای واقعی اغلب تحت تأثیر تداخل نویز قرار می‌گیرند، و روش همبستگی متقابل در برابر نویز قوی است. با محاسبه همبستگی بین دو سیگنال، اجزای نویز تا حدی در طول فرآیند همبستگی حذف می شوند، در حالی که اطلاعات مفید (مانند رابطه فاز) حفظ می شود. برای مثال، در آزمایش نویز فاز، روش همبستگی متقاطع می‌تواند نویز وارد شده توسط سیستم اندازه‌گیری را حذف کند و ویژگی‌های نویز فاز سیگنال اندازه‌گیری شده را برجسته کند.

تخمین اختلاف فاز

موقعیت اوج تابع همبستگی متقاطع با اختلاف فاز بین سیگنال ها مطابقت دارد. برای سیگنال‌هایی با فرکانس یکسان اما فازهای متفاوت، روش همبستگی متقاطع می‌تواند تأخیر زمانی را با یافتن تأخیر مربوط به پیک به اختلاف فاز تبدیل کند. برای مثال، در سیستم‌های راداری یا ارتباطات بی‌سیم، اندازه‌گیری اختلاف فاز سیگنال‌ها با استفاده از همبستگی متقابل می‌تواند برای برنامه‌هایی مانند موقعیت‌یابی، محدوده یا همگام‌سازی استفاده شود.

پردازش سیگنال چند کاناله

در سیستم‌های اندازه‌گیری چند کاناله، می‌توان از همبستگی متقابل برای تحلیل رابطه فاز بین سیگنال‌های کانال‌های مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال، در یک تحلیلگر نویز فاز، سیگنال اندازه‌گیری شده برای پردازش همبستگی به کانال‌های متعددی تقسیم می‌شود که می‌تواند دقت و حساسیت اندازه‌گیری را بهبود بخشد و در عین حال تفاوت‌های نویز بین کانال‌ها را حذف کند.