Kontaktivaba{0}}instrumendinaultraheli voolumõõturidneil on lai valik rakendusi paljudes tööstusvaldkondades. Ultraheli voolumõõturite mõõtmismeetodeid on palju. Selles peatükis tutvustatakse rist-korrelatsiooni meetodi rakendamist ultraheli voolumõõturites ning uuritakse ja simuleeritakse rist-korrelatsiooni meetodit. Ultraheli voolumõõturi põhimõtte pdf mõõtmistäpsuse lahendamiseks, kuna traditsioonilist faasierinevuse meetodit mõjutavad kergesti mürasignaali häired, mõjutades seega mõõtmistäpsust, tehakse ettepanek kasutada põhimõõtmismeetodina faasierinevuse meetodit ning lisada korrelatsiooniprintsiip, interpolatsiooni algoritm ja keskmistamisalgoritm, et tõhustada selle vooluhulgamõõturi mõõtmise anti{5} põhimõtet ja veelgi parandada vooluhulgamõõturi häireid. pdf.
Rist{0}}korrelatsiooni meetod
Ultraheli rist{0}}korrelatsioonivoolumõõturitega voolukiiruse mõõtmise meetod põhineb ultraheli peegelduse põhimõttel: kahe järjestikuse impulsi abil määratakse osakeste liikumine kindlaks määratud ruumala piires genereeritud tagasihajutatud signaalide vahelise viivituse analüüsimise teel. Seda mahtu peetakse silindri-koonuse mahuks ja selle omadused on korrelatsioonis anduri omadustega.
Töötamise ajal
Voolumõõturi andur kiirgab fikseeritud nurga all ultraheliimpulsse, et skaneerida vihma- ja heitvees leiduvaid peegeldavaid materjale (mikroosakesed, mineraalid või mullid), salvestades tekkivad kajad kujutiste või kajamustritena. Mõne millisekundi pärast tehakse teine skannimine ning sellest tulenev kajapilt või muster salvestatakse ka. Kuna peegeldavad materjalid liiguvad sünkroonselt vihmavee ja reovee keskkonnaga, saab peegeldavate materjalide asukohta tuvastada kahe sarnase kujutise või mustri vahelise seose võrdlemisel, tuvastades ja arvutades seega voolukiiruse.
Arvestades ultraheli kiirte nurka ja impulsi kordussagedust, saab kuni 16 kihi minutiliste osakeste kiirust vedelikus ruumilise jaotuse kaudu otse mõõta, arvutades seega otse toru{1}}täpse ristlõike-voolukiiruse: kui voolukiirus on<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s, on mõõtmise ebatäpsus ±1% mõõdetud väärtusest. See on ka peamine põhjus, miks rist-korrelatsioonivoolumõõturi mõõtmistäpsus on parem kui Doppleri voolumõõturil. Mõõtmispõhimõte on näidatud joonisel.
Rist{0}}korrelatsioonimeetodi rakendamine faasierinevuse meetodis
Joonisel on kujutatud vedelikus allavoolu ja ülesvoolu levimise ajavahe, mida saab mõõta faasierinevuse meetodil.
Füüsikaline suurus, mida mõõdetakse faasierinevuse meetodil, on kahe signaalikomplekti vaheline faasierinevus. Kui väljastatakse pidev ultraheliimpulss või pika perioodiga impulss, tekib kahe ultraheli vastuvõtusondi komplekti signaalide vahel faasierinevus ja see faasierinevus peegeldab vedeliku voolukiiruse suurust.
Rist{0}}korrelatsiooni meetodi rakendamine faasierinevuse meetodis kajastub peamiselt järgmistes aspektides.
Signaali joondamine ja sünkroniseerimine
Faasierinevuse mõõtmisel võivad kahel signaalil olla ajalised või ruumilised nihked. Rist-korrelatsioonimeetod arvutab kahe signaali sarnasuse erinevatel viivitustel, leides viivituse väärtuse, mis maksimeerib korrelatsiooni, määrates seega signaalide vahelise suhtelise nihke. Näiteks ultraheli voolumõõturites leitakse rist-korrelatsiooni abil ajavahe ülesvoolu ja allavoolu ultrahelisignaalide vahel ning seejärel tuletatakse faasierinevus.
Mürasummutus ja vastupidavuse suurendamine
Müra{0}}häired mõjutavad sageli tegelikke signaale ja ristkorrelatsioonimeetod on müra suhtes vastupidav. Kahe signaali vahelise korrelatsiooni arvutamisel tühistatakse mürakomponendid korrelatsiooniprotsessi käigus osaliselt, samas kui kasulik teave (nt faasisuhe) säilib. Näiteks faasimüra testimisel võib rist-korrelatsiooni meetod kõrvaldada mõõtesüsteemi tekitatud müra, tuues esile mõõdetud signaali faasimüra omadused.
Faaside erinevuse hinnang
Rist{0}}korrelatsioonifunktsiooni tippasend vastab signaalide faaside erinevusele. Sama sagedusega, kuid erinevate faasidega signaalide puhul võib rist-korrelatsioonimeetod teisendada viivituse faasierinevuseks, leides tipule vastava viivituse. Näiteks traadita side või radarisüsteemides saab signaalide faasierinevuse mõõtmist rist-korrelatsiooni abil kasutada selliste rakenduste jaoks nagu positsioneerimine, kauguse määramine või sünkroonimine.
Mitmekanaliline signaalitöötlus
Mitme kanaliga mõõtmissüsteemides saab rist{0}}korrelatsiooni kasutada eri kanalite signaalide faasisuhte analüüsimiseks. Näiteks faasimüra analüsaatoris jagatakse mõõdetud signaal rist-korrelatsiooni töötlemiseks mitmeks kanaliks, mis võib parandada mõõtmise täpsust ja tundlikkust ning kõrvaldada kanalitevahelised müraerinevused.
