怎样提高超声波流量测量精度

时间:2021-05-31 来源:龙润仪表
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超声波流量检测技术根据测试的流体调节超声波传播速度的变化,使流量测量成为可能。近年来,数字信号处理技术、大规模数字电路的应用、新型超声波传感器的出现,推动了超声波流量检测技术的发展。与传统超声波流量计相比,解决了大直径、大流量液体流量难以测量的问题,同时还可以测量液体的流量,包括对液体、气体甚至测量介质没有要求的两相介质。另外,由于具有低压下降、低功耗、高精度等优点,正在逐步取代机械流量计。但是,用超声波测量小口径流量时,超声波会在短时间内通过测量的液体,因此测量信号容易被噪音淹没,影响测量精度。对于这些问题,通过硬件电路设计和软件算法改进,可以更好地解决小口径超声波流量检测的精度问题。
二、超声波流量计的驱动及信号处理。
超声波流量计的检测方法主要有时差法、多普勒效应法、相关法、噪声法、光束偏移等。时差法超声波流量依赖超声波信号传递到介质后,流动介质中包含介质的流速信息,时差法超声波接收传感器将包含流速信息的超声波回波信号接收到电路板上,经过一系列信号处理后,可以获得测试介质的流速或流速信息。
时差法-超声波流量计的工作原理。
小口径超声波流量计中时差法的测量精度是时差法测量的关键。近年来,高速时间计算处理芯片不断出现,时差法广泛应用于小口径超声波流量计,保证了时差法的测量精度。
超声波传感器A和B可以同时发射和接收,传感器A发出超声波,B接收超声波时,超声波在流体中纯电,速度加快,纯电时间测量。相反,逆转时超声波速度要低。
在时差法中,下游传播的时间t1是:
T2站传播时间如下。
前向反时间差 t:
您可以获得:
其中C是液体中超声波的音速。L是两个传感器之间的距离。v是圆管轴向平均流速。是超声波进入液体的入射角。是超声波在液体中传播所需的额外时间。
(2)超声波传感器驱动控制。
测量超声波流量时,首先需要驱动传感器,传感器引起振动,发送超声波信号。下面分别使用1个驱动脉冲、10个驱动脉冲和15个驱动脉冲作为传感器的激励。例如一个接收端传感器接收一个驱动脉冲时传感器接收的波形。可以看到脉冲驱动时受到的波形很微弱,波形很不规则。10个驱动脉冲中接收侧传感器接收的波形。波动的形状有了明显的改善。图4是在15次脉冲驱动下接收端传感器接收的波形。