Ultrasonik akış ölçüm teknolojisi için çapraz-korelasyon yöntemi

Temassız bir-araç olarak,ultrasonik akış ölçerlerbirçok endüstriyel alanda geniş bir uygulama alanına sahiptir. Ultrasonik akış ölçerler için birçok ölçüm yöntemi vardır. Bu bölümde çapraz-korelasyon yönteminin ultrasonik akış ölçerlerdeki uygulaması tanıtılmaktadır ve ayrıca çapraz-korelasyon yöntemi incelenmekte ve simüle edilmektedir. Ultrasonik akış ölçer prensibi pdf'sinin ölçüm doğruluğunu çözmek için, geleneksel faz farkı yöntemi gürültü sinyali girişiminden kolayca etkilendiğinden ve dolayısıyla ölçüm doğruluğunu etkilediğinden, temel ölçüm yöntemi olarak faz farkı yönteminin kullanılması ve anti-parazit yeteneğini geliştirmek ve ultrasonik akış ölçer prensibi pdf'sinin ölçüm doğruluğunu daha da geliştirmek için korelasyon ilkesini, enterpolasyon algoritmasını ve ortalama algoritmasını eklemek önerilmektedir.

Ultrasonik çapraz-korelasyon akış ölçerleri kullanarak akış hızını ölçme yöntemi, ultrasonik yansıma ilkesine dayanır: ardışık iki darbe kullanılarak parçacıkların hareketi, tanımlanmış bir hacim içinde üretilen geri saçılan sinyaller arasındaki gecikme analiz edilerek belirlenir. Bu hacim bir silindir-koni hacmi olarak kabul edilir ve özellikleri sensörün özellikleriyle ilişkilendirilir.

Akış ölçer sensörü, yağmur suyu ve atık sudaki yansıtıcı malzemeleri (mikro parçacıklar, mineraller veya kabarcıklar) taramak için sabit bir açıda ultrasonik darbeler yayar ve sonuçta ortaya çıkan yankıları görüntü veya yankı desenleri olarak kaydeder. Birkaç milisaniye sonra ikinci bir tarama gerçekleştirilir ve elde edilen yankı görüntüsü veya deseni de kaydedilir. Yansıtıcı malzemeler yağmur suyu ve atık su ortamıyla eşzamanlı olarak hareket ettiğinden, yansıtıcı malzemelerin konumu iki benzer görüntü veya desen arasındaki ilişki karşılaştırılarak belirlenebilir, böylece akış hızı tespit edilip hesaplanabilir.

Ultrasonun ışın açısı ve darbe tekrarlama oranı göz önüne alındığında, sıvıdaki 16 katmana kadar çok küçük parçacıkların hızı uzaysal dağılım aracılığıyla doğrudan ölçülebilir, böylece yüksek-hassas boru kesitsel-bölgesel akış hızı doğrudan hesaplanabilir: akış hızı şu şekilde olduğunda:<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, ölçüm yanlışlığı ölçülen değerin ±%1'idir. Bu aynı zamanda çapraz-korelasyon akış ölçerin ölçüm doğruluğunun Doppler akış ölçerinkinden üstün olmasının temel nedenidir. Ölçüm prensibi şekilde gösterilmiştir.

Şekil, faz farkı yöntemi kullanılarak ölçülebilen, bir akışkandaki akış aşağı ve yukarı akış arasındaki yayılma arasındaki zaman farkını gösterir.

Faz farkı yöntemiyle ölçülen fiziksel miktar, iki sinyal grubu arasındaki faz farkıdır. Sürekli bir ultrasonik darbe veya uzun süreli bir darbe yayıldığında, iki set ultrasonik alıcı probtan gelen sinyaller arasında bir faz farkı oluşturulacaktır ve bu faz farkı, sıvı akış hızının büyüklüğünü yansıtacaktır.

Çapraz-korelasyon yönteminin faz farkı yönteminde uygulanması temel olarak aşağıdaki yönlere yansır:

Faz farkı ölçümünde iki sinyalin zamansal veya uzaysal kaymaları olabilir. Çapraz-korelasyon yöntemi, iki sinyalin farklı zaman gecikmelerindeki benzerliğini hesaplar, korelasyonu maksimuma çıkaran gecikme değerini bulur ve böylece sinyaller arasındaki göreceli uzaklığı belirler. Örneğin ultrasonik akış ölçerlerde, yukarı ve aşağı yöndeki ultrasonik sinyaller arasındaki zaman farkı çapraz-korelasyon kullanılarak bulunur ve daha sonra faz farkı türetilir.

Gerçek-dünya sinyalleri genellikle gürültü girişiminden etkilenir ve çapraz-korelasyon yöntemi gürültüye karşı dayanıklıdır. İki sinyal arasındaki korelasyonun hesaplanmasıyla, korelasyon işlemi sırasında gürültü bileşenleri kısmen iptal edilirken faydalı bilgiler (faz ilişkisi gibi) korunur. Örneğin, faz gürültüsü testinde çapraz-korelasyon yöntemi, ölçüm sistemi tarafından oluşturulan gürültüyü ortadan kaldırabilir ve ölçülen sinyalin faz gürültüsü özelliklerini vurgulayabilir.

info-500-521

Çapraz-korelasyon fonksiyonunun tepe konumu, sinyaller arasındaki faz farkına karşılık gelir. Aynı frekansa ancak farklı fazlara sahip sinyaller için çapraz-korelasyon yöntemi, zirveye karşılık gelen gecikmeyi bularak zaman gecikmesini bir faz farkına dönüştürebilir. Örneğin, kablosuz iletişim veya radar sistemlerinde, çapraz-korelasyon kullanılarak sinyallerin faz farkının ölçülmesi, konumlandırma, menzil veya senkronizasyon gibi uygulamalar için kullanılabilir.

Çok kanallı ölçüm sistemlerinde, farklı kanallardan gelen sinyaller arasındaki faz ilişkisini analiz etmek için çapraz-korelasyon kullanılabilir. Örneğin, bir faz gürültü analizöründe, ölçülen sinyal çapraz-korelasyon işlemi için birden fazla kanala bölünür; bu, kanallar arasındaki gürültü farklarını ortadan kaldırırken ölçüm doğruluğunu ve hassasiyetini geliştirebilir.