基于相關法的豎管內置式超聲流量測量設計
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3 系統流程
系統由FPGA控制，初始化程序，系統開始，FPGA給出驅動信號，驅動探頭發射波形，實現順流發射波形，探頭在另一端接收波形，波形經過放大濾波后進行采樣，并把發射端波形引入到接收端，同樣進行接收放大濾波采樣，采樣后存到寄存器里，當采樣到一定波形后，通過FPGA控制CD4052進行收發切換，切換收發方向，實現逆流發射，同上對發射和接收的波形進行放大濾波采樣。采樣后的波形在住相關處理，計算順逆流傳播時間，進而計算流速流量。系統流程如圖10所示。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/193664.htm
4 實驗結果
圖11為接收的波形，通道1為發射端信號波形，通道2為接收端信號，圖中可以看到接收端和發射端信號波形相似，2和1之間有一定時間延時。
測量兩組信號的時間差時，對兩組信號用高速A／D同時采樣，把模擬量轉化為兩組數字量，對兩組信號作相關運算，圖12為采樣后的波形，圖12(a)發射端接收信號波形，圖12(b)為接收端接收到的信號，圖12(c)為圖12(a)和圖12(b)兩組信號波形做相關運算后得波形。
發射信號頻率為40 kHz，周期為25μs，4個周期為100μs，采樣點數為10 000個點。實驗中設定接收端信號波形與發射端的時間差如表1所示，但理想與實際采樣后的時間差有一定誤差，相關后的計算結果也會有一定誤差，表1中給出了11組時間差的理想、實際采樣和相關計算后的時間差，并計算出相應誤差。
5 結束語
實驗裝置實現了探頭內置與被測液體流動方向平行的測量方案，發射電路設計了利用低壓直流來發射高壓直流脈沖驅動探頭，完成了探頭按要求發射接收切換，各部分相應的硬件電路滿足設計要求。實驗數據可以看出相關法的計算結果誤差率在5％以內，時關法本身的特性可以在計算過程中有去除接收放大濾波和采樣的過程中得一些干擾，所以應用相關法在測量時間差方面有提高精度的能力。
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