摘(zhāi)要:針對(dui)氣體超(chao)聲流量(liàng)計
在測(cè)量中存(cun)在回波(bo)信号衰(shuai)減大、波(bō)形易受(shòu)工況影(ying)響的問(wèn)✏️題,提出(chu)了一種(zhong)基于精(jīng)度高時(shí)差的氣(qì)體超✨聲(sheng)流量測(ce)量方法(fǎ)。該方法(fǎ)🈲首先通(tong)過相似(si)度評估(gu)回波信(xìn)号,對回(huí)波信号(hào)特征點(diǎn)進行準(zhǔn)确定位(wei),進而獲(huo)取飛行(háng)時間差(cha)的粗測(ce)量值,其(qí)❓次選取(qu)特定回(hui)波波形(xing)進行互(hù)相關法(fǎ)計算獲(huò)得時差(chà)的細測(ce)量值,最(zuì)後對兩(liǎng)次測量(liang)結果相(xiàng)加得到(dao)精度高(gao)時差,從(cóng)而實現(xiàn)📱精度高(gao)的流量(liang)測量。不(bu)同壓力(lì)下的🧑🏽🤝🧑🏻聲(sheng)速測量(liàng)實驗表(biǎo)明該方(fang)法在100kPa至(zhi)500kPa範圍内(nèi)可準确(que)測量飛(fei)🔞行時間(jian)和時差(cha)。氣體流(liú)量計樣(yang)機的流(liú)量😄測量(liang)誤差小(xiao)于1%,重複(fú)性優于(yú)0.2%,并在大(dà)流量下(xia)與傳統(tǒng)阈值法(fa)相比具(jù)有更高(gāo)的正确(que)率和更(gèng)優的重(zhong)複🔴性。
氣(qì)體超聲(shēng)流量計(jì)以結構(gou)簡單、壓(ya)損低、精(jīng)度高、量(liàng)程寬及(ji)易于維(wei)護等優(you)點，成爲(wèi)天然氣(qi)貿易中(zhong)的重要(yao)流量儀(yi)表。目前(qian)氣體超(chao)聲流量(liàng)計測量(liang)方法多(duo)采用⁉️時(shí)差法，該(gāi)方法通(tong)過超聲(shēng)波在管(guǎn)道内順(shùn)、逆流傳(chuan)播的飛(fei)行時間(jiān)及聲速(sù)來計算(suàn)流量。飛(fēi)行時間(jian)測量常(chang)采用曲(qǔ)線拟🚶合(he)法、互相(xiang)關法和(he)阈值法(fǎ)👅,其中曲(qǔ)線拟👌合(he)法計算(suan)過程⭕比(bǐ)較複雜(zá),而阈值(zhí)法與互(hù)相關法(fǎ)的🧡理論(lùn)成熟,被(bei)廣泛💋應(yīng)用于氣(qi)體超聲(shēng)🤟流量測(ce)量中。阈(yu)值法通(tong)過定位(wèi)回波信(xin)号的特(tè)征點來(lái)測量飛(fēi)行時間(jiān),然而測(ce)量工況(kuàng)的變化(hua)會使特(tè)征點定(ding)位錯誤(wù),導緻測(cè)量結果(guǒ)誤差偏(pian)大。對此(cǐ)基于回(hui)波信号(hào)峰值的(de)比例阈(yu)值法㊙️,該(gāi)方法通(tōng)過回波(bo)峰值調(diào)整阈值(zhí)來定🐅位(wei)特征點(dian)以求得(dé)時差。基(ji)于分段(duan)流速的(de)可變阈(yù)值法,通(tōng)過在不(bú)同流速(sù)下設置(zhì)不同阈(yu)值對🤩特(te)征點進(jin)行定位(wèi)，進而求(qiú)🤟得時差(chà)。基于回(huí)波極🧡值(zhí)點的幅(fú)值對🌈阈(yu)值進行(háng)調節的(de)自❤️适應(yīng)阈值法(fa),該方法(fa)使用當(dang)前工況(kuang)下的回(huí)波極值(zhi)點對阈(yù)值進行(háng)修正✂️,進(jìn)而準确(què)定位特(te)征點位(wèi)置并得(dé)到時差(cha)😄。上述方(fang)法均根(gēn)據不同(tong)的工況(kuang)對阈值(zhí)進行調(diào)整,以提(ti)高時差(cha)測量精(jing)度,但面(mian)對複雜(za)的測量(liàng)環境仍(réng)存在局(jú)限性。互(hu)相關法(fǎ)通過将(jiang)順、逆流(liu)回波信(xin)号進行(hang)互相關(guān)計算以(yi)得到時(shi)差值,可(ke)以🌈解決(jué)由于波(bo)形變化(hua)引起的(de)特征點(dian)定🏃位錯(cuò)誤問題(tí)。通過選(xuan)取各換(huan)能器靜(jing)态下☔的(de)回波信(xin)♋号均值(zhi)作爲互(hu)相關計(ji)算的參(can)考信号(hào)以提高(gao)測量🌂結(jie)果的💜抗(kang)🌐幹擾能(néng)力。提出(chū)了使用(yòng)實時動(dòng)态參考(kao)波📧形.進(jin)行互相(xiàng)關🏃計算(suàn)的方法(fa),有效解(jie)決了由(you)環境因(yin)素導緻(zhì)相關🔞性(xìng)降低的(de)問題,然(rán)而以上(shàng)方法均(jun1)存在計(jì)算量較(jiào)大的問(wen)題。
針對(dui)阈值法(fa)與互相(xiang)關法存(cún)在的問(wen)題,本文(wén)提出了(le)基于相(xiàng)似度和(hé)互相關(guān)法的精(jīng)度高時(shí)差測量(liàng)方法(TimeDifferenceMeasurementMethodbasedonSimi-larityandCross-correlation,TDM-SC)。該(gāi)方法通(tong)過回波(bo)相似度(dù)評估,實(shí)現特征(zhēng)點的正(zhèng)确定位(wèi)，并📞結合(hé)傳輸時(shi)差法與(yǔ)互相關(guān)法分别(bie)對時差(chà)進行粗(cū)、細兩次(ci)測量,以(yi)提高其(qi)🐇測量精(jīng)度。
測量(liang)原理
1.1時(shi)差法基(ji)本原理(lǐ)
時差法(fǎ)超聲流(liu)量計的(de)測量原(yuan)理如圖(tu)1所示。超(chao)聲換能(néng)🐅器A,B分别(bié)安裝在(zai)流量計(jì)管道的(de)上下遊(yóu)位置,超(chāo)聲波從(cong)A傳播到(dao)B爲順流(liu)時間,超(chāo)聲波從(cóng)B傳播到(dào)A爲逆流(liu)時間，流(liú)體流量(liang)與順、逆(nì)流時間(jiān)☎️差，的關(guān)系如式(shì)(1)所示:
式(shì)中:Q是管(guǎn)道中氣(qi)體瞬時(shi)流量，D爲(wèi)管道直(zhi)徑,△t是時(shi)差,C爲💯聲(shēng)速🚩,α是信(xin)号傳播(bō)路徑與(yǔ)管道軸(zhou)線的夾(jia)角。由式(shi)(1)可知,時(shi)差測量(liang)精度将(jiang)直接影(ying)響氣體(tǐ)超聲流(liú)量計🈲流(liú)量計算(suan)的精💔度(dù)。
1.2時差測(ce)量方案(an)
時差測(ce)量方法(fa)的原理(li)如圖2所(suo)示。首先(xian)通過對(duì)采集🤞的(de)回🈲波信(xin)号📐與參(cān)考信号(hao)進行相(xiàng)似度計(jì)算,獲得(dé)回🤩波特(te)征點。其(qi)次🏒通過(guò)特征❓點(diǎn)結合采(cǎi)樣頻率(lǜ)得到“粗(cū)”時差值(zhí);同時以(yi)特征點(dian)🛀作爲起(qǐ)始點來(lai)選取特(te)定的波(bo)形數據(jù)🐕,并将選(xuan)取波形(xing)進行上(shàng)采樣處(chù)🛀理，通過(guo)互相關(guan)運算得(dé)🔱到“細”時(shí)差值,最(zuì)終獲得(dé)精度高(gao)時差測(cè)量結果(guo)。
2基于相(xiàng)似度的(de)特征點(dian)定位
由(yóu)于噪聲(sheng)幹擾和(he)測量環(huan)境會使(shǐ)回波信(xin)号的幅(fú)值發生(shēng)變化，最(zuì)終導緻(zhì)回波信(xìn)号起始(shǐ)點定位(wèi)錯誤。因(yīn)✏️此需在(zài)回波信(xìn)号上找(zhǎo)到一個(gè)穩定的(de)特征點(dian)，如圖🌈3所(suǒ)示。該特(tè)征點與(yǔ)回波起(qi)始點之(zhī)間時間(jian)恒定,通(tong)過特征(zheng)點結合(he)采樣頻(pin)率計算(suan)得到順(shùn)、逆流的(de)兩個特(tè)征飛行(hang)時間Tcharacter,将(jiang)兩者相(xiàng)減可抵(di)消固定(dìng)🐕時延,從(cóng)而得🐇到(dào)傳播時(shí)間差值(zhi)。
目前廣(guang)泛使用(yong)的特征(zhēng)點定位(wei)方法是(shì)雙阈值(zhí)法,其🏒原(yuan)理✉️如圖(tú)👄4所示。第(di)一阈值(zhí)線電壓(yā)值約爲(wèi)0.35V,0V幅值線(xiàn)作爲第(dì)二阈值(zhí)用于定(dìng)位到過(guo)零采樣(yang)點,即回(hui)波特征(zheng)點。在不(bú)同流量(liang)或工況(kuang)下,回波(bō)信号的(de)👄幅值特(tè)性會發(fa)生變化(hua)。此時若(ruo)采用固(gù)定阈值(zhí)來确定(dìng)回波信(xin)号特征(zheng)點，會造(zao)成飛行(hang)時間測(ce)量存在(zài)數個周(zhou)期的誤(wu)☔差。如圖(tú)4所示，當(dāng)🌈環境壓(yā)力從500kPa變(bian)化爲101kPa時(shi),原本通(tōng)過第一(yī)阈值定(ding)位的第(di)三個波(bo)形會錯(cuo)誤地定(ding)位在第(di)四個波(bo)形，上引(yǐn)起.測量(liàng)誤差。改(gai)進的阈(yù)值👅法結(jie)合不同(tóng)的工況(kuàng)來對阈(yù)值進行(hang)調整,然(rán)而在複(fú)雜的測(ce)量環境(jìng)下，這些(xie)方法依(yī)然存在(zài)一定局(ju)限性。
針(zhen)對以上(shàng)問題，本(ben)文采用(yong)基于相(xiàng)似度的(de)回波特(te)征點👣定(ding)位方法(fa)來獲取(qu)特征點(diǎn)。首先通(tōng)過0V幅值(zhi)線獲得(de)回波📞信(xìn)号的多(duō)個過🌂零(ling)采🍉樣點(dian)，以作爲(wèi)“備選”特(te)征點，即(ji)圖5方框(kuang)内采樣(yàng)點。随後(hou)将采集(ji)得到的(de)回波信(xìn)号峰值(zhí)電壓與(yǔ)标準工(gōng)況下的(de)峰🌏值電(diàn)壓進行(hang)相似度(du)計算,從(cóng)而正☎️确(que)定位到(dào)回波特(tè)征點。
回(huí)波信号(hao)相似度(dù)評估選(xuan)擇标準(zhǔn)工況下(xià)的參考(kǎo)回波信(xin)号I和實(shi)測回波(bō)信号J作(zuo)爲相似(si)估計對(duì)象。參考(kǎo)信号第(di)2,3,4峰值電(diàn)👨❤️👨壓值與(yǔ)實測信(xìn)号各個(ge)峰值電(diàn)壓值xi,xj爲(wei)特征💃參(cān)數,參數(shu)數量n取(qu)3。通過計(jì)算,選取(qu)與參考(kao)回波信(xin)号歐氏(shi)距離最(zuì)小的一(yi)組實測(cè)回波信(xìn)号峰值(zhi),即實際(jì)回波信(xin)号的第(dì)2,3,4波峰值(zhí),将特征(zheng)點準确(que)定位到(dào)實際回(hui)波信号(hao)第2波後(hòu)的過零(líng)點,即圖(tú)5中點P2。
3精(jing)度高時(shí)差的測(ce)量
3.1粗時(shi)差測量(liang)
激勵信(xin)号驅動(dong)超聲換(huàn)能器發(fā)射聲波(bo)後,采樣(yang)電路開(kāi)♋始進行(hang)回波信(xìn)号采集(jí)。超聲波(bo)順、逆流(liú)傳播的(de)飛👉行時(shi)間tui和tdi通(tōng)過其對(duì)應采樣(yàng)點數n與(yu)采樣間(jiān)隔T的乘(chéng)積表示(shi),求得粗(cū)時差值(zhí),計算如(ru)式(3)所示(shì)🚶:
式中:n1和(he)n2分别爲(wèi)順、逆流(liu)下回波(bo)信号特(te)征點對(dui)應的采(cai)樣點🔞數(shù)🙇♀️。
3.2細時差(chà)測量
3.2.1波(bo)形選取(qu)與上采(cai)樣處理(li)
針對互(hù)相關計(jì)算過程(chéng)中運算(suan)量較大(da)的問題(ti),選擇回(hui)波信号(hào)☂️特征點(dian)後三個(ge)周期的(de)采樣點(diǎn)作爲待(dai)處理數(shu)據以降(jiang)低運算(suàn)量。具體(ti)信号如(ru)圖6虛線(xian)方框内(nèi)點所示(shì)。
對選取(qǔ)信号進(jìn)行上采(cai)樣處理(lǐ)來提高(gao)采樣率(lǜ)。上采樣(yang)處理🈲包(bao)❄️括♋數據(ju)的插值(zhí)和低通(tōng)濾波兩(liang)個步驟(zhòu)。首先将(jiang)采集到(dao)的🐆數據(jù)量爲🐪N的(de)原始信(xin)号x[n]中每(mei)兩個采(cai)樣點之(zhi)💘間插人(rén)🤟L-1個零值(zhí)得到信(xin)号xu[n],如式(shì)(4)所示:
爲(wei)了更好(hao)地觀察(chá)信号處(chu)理前後(hòu)的頻率(lü)特性,通(tong)過式(5)、式(shi)(6)将信号(hào)x[n]、xu[n]轉移到(dao)頻域,如(ru)式(7)所示(shi),并得到(dao)幅度譜(pu)👅圖,如圖(tú)7(a)、圖7(b)所示(shì)。
對于因(yīn)子爲L的(de)插零擴(kuò)展,相較(jiao)于圖7(a),插(cha)值後的(de)信号在(zài)基帶♻️_上(shàng)有L-1個額(e)外的原(yuan)信号譜(pu)鏡像産(chan)生。随後(hòu)通過低(di)通濾波(bō)濾除這(zhe)L-1個鏡🔴像(xiàng),等同于(yu)将内插(chā)樣本值(zhi)“填入”到(dào)☂️xu[n]中的零(ling)🈲樣本，上(shang)，實現原(yuan)🐉采集信(xìn)号x[n]的上(shàng)采樣處(chu)理。
設計(ji)的低通(tong)濾波器(qi)的頻域(yu)表達爲(wèi)式(8):
當C=L時(shi)滿足零(ling)初始條(tiao)件,濾波(bo)器的頻(pín)域表達(dá)如式(10)所(suo)示:
采樣(yang)信号x[n]與(yǔ)經過L=20進(jìn)行上采(cai)樣處理(lǐ)後信号(hao)xu[n]的數據(ju)與幅🔞度(du)譜圖如(ru)圖8(a)和圖(tú)8(b)所示,結(jié)果表明(míng)上采樣(yàng)處理後(hou)的⁉️信号(hao)采樣率(lü)增大了(le)20倍,同時(shi)處理後(hou)的數據(ju)曲線光(guang)滑,證明(míng)上采樣(yang)處😍理符(fu)合預期(qī)效果。
3.2.2互(hù)相關計(jì)算
将順(shun)、逆流回(huí)波信号(hao)的原始(shi)采樣數(shu)據進行(hang)上采樣(yang)處理得(dé)🧡到✔️xu(n)、yu(n)後,通(tong)過離散(san)互相關(guān)運算式(shi)(11)得到互(hu)相關函(han)數Rxy(m):
式中(zhōng):m=(-N+1,N-1),N爲回波(bō)數據的(de)信号長(zhang)度。如圖(tu)9所示，互(hu)相關函(hán)數☁️Rxy(m)的峰(fēng)值B所⛱️對(duì)應的時(shi)間值即(jí)爲兩信(xìn)号時差(cha)。爲了進(jin)一步提(ti)💘高時差(chà)精度,選(xuǎn)取互相(xiang)關函數(shù)Rxy(m)中峰值(zhí)處的三(sān)個最高(gāo)點A、B、C進行(hang)曲線拟(ni)合以得(de)到更精(jīng)确的峰(feng)值D(max，ymax)。
通過(guò)式(12)得到(dao)xmax對應的(de)細時差(cha)值△tcorr，其中(zhōng)T爲采樣(yang)間隔。
4系(xì)統實現(xian)
4.1硬件設(shè)計
采用(yong)MSP430F6638芯片作(zuò)爲核心(xīn)控制單(dan)元,負責(ze)整個測(ce)量過程(chéng)中時序(xu)和所屬(shu)電路的(de)控制。FPGA模(mó)塊用以(yǐ)産生驅(qū)動電路(lù)的觸發(fā)脈沖以(yi)及對采(cai)☎️樣數據(ju)進行實(shi)時獲取(qǔ)與存儲(chǔ),如圖10所(suo)示。包括(kuo)兩路激(ji)勵電路(lu)、切換接(jiē)收電路(lu)㊙️、回波信(xin)号處理(lǐ)電路(濾(lǜ)波放大(da)♋電路、回(hui)波到達(dá)電路、峰(feng)值檢測(ce)電路)和(he)信号采(cai)樣電路(lù)等。激🙇🏻勵(lì)電路将(jiāng)觸㊙️發脈(mò)沖進行(háng)推挽放(fàng)大後輸(shu)人到超(chao)聲波換(huan)能器并(bìng)使其發(fā)射超聲(shēng)波🔞。回波(bō)信号接(jiē)收後經(jīng)過回波(bō)到達探(tan)測電路(lu)産生一(yi)個🏃🏻回波(bo)到達信(xin)号再🈚輸(shu)入到單(dān)片機。MSP430單(dan)片機通(tong)過内部(bu)AD對經過(guò)峰值檢(jian)測電路(lu)的回波(bo)🌐信号進(jin)行采集(ji),獲得回(huí)波🙇♀️的最(zuì)大峰值(zhi)。放大後(hou)的回波(bō)信号由(you)FPGA配合高(gāo)速AD以及(ji)RAM進行模(mo)數轉換(huàn)和數據(jù)存儲,采(cai)集到的(de)數據通(tong)過485通信(xìn)電路傳(chuan)輸到計(ji)算機進(jìn)行數據(jù)處⭐理。
電(dian)路采用(yòng)的超聲(shēng)換能器(qì)中心頻(pin)率爲200kHz,驅(qu)動信号(hào)幅值♉爲(wei)20V。采樣☁️電(dian)路中高(gāo)速采集(jí)芯片選(xuan)用AD9237-40,采樣(yang)頻率設(she)🔞定爲5MHz。
4.2軟(ruan)件設計(jì)
軟件設(she)計包含(han)MSP430程序和(hé)MATLAB程序兩(liang)個部分(fen)，如圖11所(suǒ)示。
MSP430程序(xu)流程如(rú)下所述(shù)。系統初(chū)上電後(hou),MSP430F6638将對I0口(kou)、定時器(qi)及FPGA模⭐塊(kuai)♉等各.個(ge)參數進(jìn)行初始(shi)化并進(jìn)人低功(gōng)耗模式(shì)。定時器(qi)🏃達到0.5s時(shi),微處理(li)🔞器控制(zhi)FPGA芯片産(chan)生激勵(lì)信号輸(shū)人到指(zhi)定的發(fa)射換能(néng)器中。當(dang)單片機(jī)接收到(dào)🙇🏻回波到(dào)達信号(hào)後，,微控(kòng)制器使(shi)能FPGA對處(chu)理後的(de)回波信(xìn)号進行(hang)采樣并(bing)存儲在(zài)FPGA的RAM中,同(tong)時開啓(qi)單片機(ji)内🏃🏻♂️部AD對(dui)回波最(zuì)大峰值(zhi)電壓進(jìn)行🌈采集(jí)。随後，通(tong)過上位(wèi)機通訊(xun)将👌采集(ji)到的回(hui)波數據(ju)傳輸到(dào)MATLAB程序。MATLAB程(chéng)序首先(xiān)根據回(hui)波相似(sì)度計算(suan)定位到(dào)回波信(xin)号的特(tè)征點，其(qí)次以特(te)征點爲(wei)基礎結(jie)合采樣(yang)頻率和(hé)互相關(guān)💁法得到(dao)精度高(gao)的飛行(hang)時間差(chà)以及實(shí)時聲速(su)值，利💛用(yòng)時差法(fa)計算式(shì)(1)得到瞬(shùn)時流量(liàng)值。
5實驗(yan)驗證
爲(wèi)評估方(fang)法法的(de)有效性(xìng)，采用壓(ya)力實驗(yan)驗證時(shí)間🐉差㊙️測(ce)🔴量的穩(wen)定性,進(jìn)而通過(guo)流量實(shi)驗驗證(zheng)整體算(suan)法的精(jīng)度。
5.1壓力(li)實驗研(yan)究
裝置(zhì)如圖12所(suǒ)示,包括(kuò)氮氣鋼(gāng)瓶和密(mi)封管路(lu)裝置等(deng)。選♌擇101kPa、200kPa、300kPa、400kPa及(jí)500kPa五個🍉壓(yā)力點進(jìn)行相關(guān)的壓力(li)。
采用本(ben)文的信(xin)号處理(li)方法和(hé)基于TDC-GP22測(ce)量模塊(kuai)的傳✊統(tong)雙阈🌈值(zhí)法時差(chà)測量方(fāng)法(TimeDifferenceMeasurementMethodbasedonTDC-GP22ModuleofDoubleThresholdMethod，TDM-DT)進行(hang)對比。由(you)于在測(ce)量過程(cheng)中時差(cha)值🏃♀️難以(yi)直觀⛷️表(biao)示,而聲(sheng)速測量(liang)與時差(cha)測量均(jun)以飛行(hang)時間爲(wei)基礎,因(yin)此在各(gè)個壓力(lì)下比較(jiao)兩種方(fāng)法測量(liàng)得到的(de)聲速值(zhi)與理論(lùn)聲速值(zhi)來間接(jiē)驗證測(cè)量的穩(wěn)定性，結(jié)果如表(biao)1所示。
由(yóu)表1可知(zhi),使用基(ji)于回波(bo)相似度(dù)進行特(te)征點定(ding)位🧑🏽🤝🧑🏻的方(fāng)法⁉️測得(dé)的5個壓(ya)力試驗(yan)點下聲(sheng)速值均(jun)與理論(lùn)🔴聲速吻(wen)合,最大(dà)誤差僅(jin)爲-0.13m/s。而傳(chuan)統雙阈(yu)值法計(ji)算得到(dao)的聲🙇♀️速(su)在101.9kPa、203.2kPa及305.5kPa下(xià)與理論(lun)聲速吻(wěn)合，但在(zai)405.2kPa壓力下(xia)與理論(lùn)聲速産(chan)生明顯(xian)偏差,與(yǔ)此同時(shí)壓力🔞越(yue)大,偏差(chà)數值越(yue)大。而在(zai)509.5kPa下,聲速(su)測☎️量值(zhí)與理論(lùn)聲速差(cha)值高達(dá)7.89m/s。實驗結(jie)果證明(míng)基于回(hui)波相似(sì)度的特(te)征點定(ding)位信号(hào)處理方(fang)法能在(zài)不同🈲壓(ya)力下實(shi)現飛行(hang)時間差(chà)🏒測量的(de)正确率(lü)。
5.2流量實(shi)驗研究(jiu)
選用圖(tu)13所示精(jīng)度等級(ji)爲0.25級的(de)LQB-1000臨界流(liu)文丘裏(li)音速🏃噴(pēn)嘴校準(zhun)裝置,采(cǎi)用管徑(jing)爲50mm的氣(qì)體超聲(shēng)流量測(ce)量✍️系統(tong)🏒樣機，流(liú)量範圍(wei)爲2m'/h~160m'/h。根據(ju)超聲流(liu)量計檢(jiǎn)定規程(chéng)👨❤️👨《JJG1030-2007超聲流(liu)量計》,選(xuǎn)🈚擇分界(jie)流量點(diǎn)爲16m2/h。各個(ge)流量檢(jian)定點爲(wei)Qmin、Qt、0.25Qmax、0.4Qmax、0.7Qmax,和Qmax，每個(ge)流量點(diǎn)測量90s。将(jiang)測量🐇得(dé)到的流(liu)量值和(hé)标😘準裝(zhuāng)置的平(píng)均流量(liàng)值進🚩行(háng)比較,計(ji)算誤差(cha)并進行(hang)✉️三次實(shí)驗來得(de)到重複(fu)性。基于(yu)TDM-SC與TDM-DT兩種(zhong)方法的(de)測量結(jie)果如表(biao)2所示。
表(biao)2數據表(biǎo)明，基于(yú)TDM-SC的氣體(ti)超聲流(liú)量測量(liàng)系統測(ce)量誤💃🏻差(cha)小于1%,重(zhong)複性優(yōu)于0.2%,符合(hé)一級表(biao)的要求(qiú)。同時在(zai)大流💜量(liang)下,方法(fǎ)🔱依然能(néng)保持低(di)于1%的測(cè)量誤差(chà)和良好(hǎo)的重複(fú)性。
6結論(lùn)
提出了(le)基于精(jīng)度高時(shi)差的氣(qi)體超聲(shēng)流量測(ce)量方法(fǎ),該方法(fa)通過回(huí)波相似(si)度評估(gū)對回波(bo)特征點(dian)進行準(zhǔn)确定☎️位(wei),在特征(zhēng)❌點基礎(chu)上結合(hé)傳輸時(shí)間法與(yǔ)互相關(guan)法對時(shí)差進行(háng)🤟粗、細兩(liǎng)次測量(liàng)以得到(dao)準确的(de)時差值(zhí)，最終實(shí)現精度(du)高的流(liú)量測量(liang)。 結果表(biǎo)明,該方(fang)法在100kPa至(zhì)500kPa的壓力(lì)下能🐕對(dui)時差進(jìn)行準确(què)測量。系(xi)統樣機(ji)的流量(liang)測量精(jing)度滿足(zú)1級精度(du)的要求(qiu),并在大(dà)流量下(xià)測量誤(wù)差和重(zhòng)複性優(yōu)于傳統(tǒng)雙阈值(zhí)法。
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