วิธีความสัมพันธ์ข้าม-สำหรับเทคโนโลยีการวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก

เนื่องจากเป็นเครื่องมือที่ไม่-ต้องสัมผัสเครื่องวัดอัตราการไหลล้ำเสียงมีการใช้งานที่หลากหลายในสาขาอุตสาหกรรมต่างๆ มีวิธีการวัดมากมายสำหรับเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก บทนี้จะแนะนำการประยุกต์ใช้วิธีความสัมพันธ์ข้าม-ในเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก และยังศึกษาและจำลองวิธีความสัมพันธ์ข้าม- เพื่อที่จะแก้ความแม่นยำในการวัดของหลักการเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิก pdf เนื่องจากวิธีความแตกต่างของเฟสแบบดั้งเดิมได้รับผลกระทบได้ง่ายจากการรบกวนของสัญญาณรบกวน ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด จึงเสนอให้ใช้วิธีความแตกต่างของเฟสเป็นวิธีการวัดพื้นฐาน และเพิ่มหลักความสัมพันธ์ อัลกอริธึมการประมาณค่า และอัลกอริธึมการเฉลี่ยเพื่อเพิ่มความสามารถในการป้องกัน-การรบกวนและปรับปรุงความแม่นยำในการวัดของหลักการเครื่องวัดการไหลแบบอัลตราโซนิกในรูปแบบ pdf

 

วิธีการวัดความเร็วการไหลโดยใช้เครื่องวัดการไหลแบบข้าม-แบบอัลตราโซนิกนั้นมีพื้นฐานอยู่บนหลักการของการสะท้อนกลับแบบอัลตราโซนิก: การใช้พัลส์ที่ต่อเนื่องกันสองครั้ง การเคลื่อนที่ของอนุภาคจะถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ความล่าช้าระหว่างสัญญาณที่กระจัดกระจายกลับซึ่งสร้างขึ้นภายในปริมาตรที่กำหนด ปริมาตรนี้ถือเป็นปริมาตรกรวย- และคุณลักษณะของปริมาตรจะสัมพันธ์กับคุณลักษณะของเซนเซอร์

ระหว่างดำเนินการ

เซ็นเซอร์มิเตอร์วัดการไหลปล่อยพัลส์อัลตราโซนิคที่มุมคงที่เพื่อสแกนวัสดุสะท้อนแสง (อนุภาคขนาดเล็ก แร่ธาตุ หรือฟองอากาศ) ในน้ำฝนและน้ำเสีย โดยบันทึกเสียงสะท้อนที่เกิดขึ้นเป็นภาพหรือรูปแบบเสียงสะท้อน หลังจากผ่านไปสองสามมิลลิวินาที การสแกนครั้งที่สองจะดำเนินการ และภาพหรือรูปแบบเสียงสะท้อนที่ได้จะถูกบันทึกด้วย เนื่องจากวัสดุสะท้อนแสงจะเคลื่อนที่พร้อมกันกับน้ำฝนและตัวกลางน้ำเสีย ตำแหน่งของวัสดุสะท้อนแสงจึงสามารถระบุได้โดยการเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างภาพหรือรูปแบบสองภาพที่คล้ายกัน ดังนั้นการตรวจจับและคำนวณความเร็วการไหล

เมื่อพิจารณาถึงมุมลำแสงและอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์ของอัลตราซาวนด์ ความเร็วของอนุภาคขนาดเล็กถึง 16 ชั้นในของไหลสามารถวัดได้โดยตรงผ่านการกระจายเชิงพื้นที่ ดังนั้นจึงคำนวณความเร็วการไหลของแนวขวาง-ของท่อที่มีความแม่นยำสูง-ได้โดยตรง: เมื่อความเร็วการไหลเป็น<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1 เมตร/วินาที ความคลาดเคลื่อนในการวัดคือ ±1% ของค่าที่วัดได้ นี่เป็นเหตุผลสำคัญว่าทำไมความแม่นยำในการวัดของโฟลว์มิเตอร์แบบความสัมพันธ์ข้าม-จึงเหนือกว่าของโฟลว์มิเตอร์แบบดอปเปลอร์ หลักการวัดแสดงไว้ในรูปภาพ

 

รูปนี้แสดงความแตกต่างของเวลาระหว่างการแพร่กระจายปลายน้ำและต้นน้ำในของไหล ซึ่งสามารถวัดได้โดยใช้วิธีความแตกต่างของเฟส

 

ปริมาณทางกายภาพที่วัดโดยวิธีความแตกต่างของเฟสคือความแตกต่างของเฟสระหว่างชุดสัญญาณสองชุด เมื่อมีการปล่อยพัลส์อัลตราโซนิกต่อเนื่องหรือพัลส์ที่มีคาบเวลานาน ความแตกต่างเฟสจะถูกสร้างขึ้นระหว่างสัญญาณจากโพรบรับอัลตราโซนิกทั้งสองชุด และความแตกต่างของเฟสนี้สะท้อนขนาดของความเร็วการไหลของของไหล

การประยุกต์ใช้วิธีความสัมพันธ์ข้าม-ในวิธีผลต่างเฟสจะสะท้อนให้เห็นในด้านต่างๆ ต่อไปนี้เป็นหลัก:

การจัดตำแหน่งสัญญาณและการซิงโครไนซ์

ในการวัดความแตกต่างของเฟส สัญญาณสองตัวอาจมีออฟเซ็ตชั่วคราวหรือเชิงพื้นที่ วิธีความสัมพันธ์ข้าม-จะคำนวณความคล้ายคลึงกันของสัญญาณสองสัญญาณที่มีการหน่วงเวลาต่างกัน โดยค้นหาค่าการหน่วงเวลาที่เพิ่มความสัมพันธ์ให้สูงสุด ซึ่งจะกำหนดออฟเซ็ตสัมพัทธ์ระหว่างสัญญาณต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในมิเตอร์วัดการไหลแบบอัลตราโซนิก ความแตกต่างของเวลาระหว่างสัญญาณอัลตราโซนิกต้นน้ำและปลายน้ำจะพบได้โดยใช้ความสัมพันธ์ข้าม- จากนั้นจึงได้ค่าความแตกต่างของเฟส

การปราบปรามเสียงรบกวนและการเพิ่มประสิทธิภาพความทนทาน

สัญญาณโลกแห่งความเป็นจริง-มักได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวน และวิธีการข้าม-ก็มีความคงทนต่อสัญญาณรบกวน ด้วยการคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณทั้งสอง ส่วนประกอบของสัญญาณรบกวนจะถูกยกเลิกบางส่วนในระหว่างกระบวนการเชื่อมโยง ในขณะที่ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ (เช่น ความสัมพันธ์ของเฟส) จะยังคงอยู่ ตัวอย่างเช่น ในการทดสอบสัญญาณรบกวนเฟส วิธีความสัมพันธ์ข้าม-สามารถกำจัดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากระบบการวัด โดยเน้นที่คุณลักษณะสัญญาณรบกวนเฟสของสัญญาณที่วัดได้

การประมาณค่าความแตกต่างเฟส

ตำแหน่งสูงสุดของฟังก์ชันความสัมพันธ์ข้าม-สอดคล้องกับความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณ สำหรับสัญญาณที่มีความถี่เท่ากันแต่มีเฟสต่างกัน วิธีความสัมพันธ์ข้าม-สามารถแปลงการหน่วงเวลาให้เป็นค่าต่างเฟสได้โดยการค้นหาการหน่วงเวลาที่สอดคล้องกับจุดสูงสุด ตัวอย่างเช่น ในการสื่อสารไร้สายหรือระบบเรดาร์ การวัดความแตกต่างของเฟสของสัญญาณโดยใช้ความสัมพันธ์ข้าม- สามารถใช้กับแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การกำหนดตำแหน่ง การกำหนดระยะ หรือการซิงโครไนซ์

การประมวลผลสัญญาณหลายช่องสัญญาณ

ในระบบการวัดแบบหลายช่องสัญญาณ สามารถใช้ความสัมพันธ์ข้าม-เพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างสัญญาณจากช่องสัญญาณต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในเครื่องวิเคราะห์สัญญาณรบกวนเฟส สัญญาณที่วัดได้จะถูกแบ่งออกเป็นหลายช่องสัญญาณสำหรับการประมวลผลสหสัมพันธ์ข้าม- ซึ่งสามารถปรับปรุงความแม่นยำและความไวในการวัด ขณะเดียวกันก็ขจัดความแตกต่างของสัญญาณรบกวนระหว่างช่องสัญญาณ