-超音波流量測定技術の相互相関法

非接触機器として、-超音波流量計多くの産業分野で幅広い用途があります。超音波流量計には多くの測定方法があります。この章では、超音波流量計における相互相関法の適用について紹介し、また相互相関法の研究とシミュレーションも行います。-超音波流量計原理 pdf の測定精度を解決するために、従来の位相差法はノイズ信号干渉の影響を受けやすく、測定精度に影響を与えるため、位相差法を基本測定方法として使用し、相関原理、補間アルゴリズム、平均化アルゴリズムを追加して耐干渉能力を強化し、超音波流量計原理 pdf の測定精度をさらに向上させることが提案されています。

超音波相互相関流量計を使用して流速を測定する方法は、超音波反射の原理に基づいています。つまり、2 つの連続したパルスを使用し、定義された体積内で生成された後方散乱信号間の遅延を分析することによって粒子の動きが決定されます。この体積はシリンダーコーン体積とみなされ、その特性はセンサーの特性と相関します。

流量計センサーは、固定角度で超音波パルスを発し、雨水や廃水中の反射物質（微粒子、鉱物、気泡）をスキャンし、結果として生じるエコーを画像またはエコーパターンとして保存します。数ミリ秒後、2 回目のスキャンが実行され、結果のエコー画像またはパターンも保存されます。反射材は雨水や排水媒体と同期して動くため、類似した画像や模様の関係を比較することで反射材の位置を特定し、流速を検出・算出することができます。

超音波のビーム角度とパルス繰り返し率を考慮すると、流体中の最大 16 層の微粒子の速度を空間分布を通じて直接測定できるため、高精度のパイプ断面流速を直接計算できます。-<1m/s, the measurement inaccuracy is ±0.5% + 5mm/s of the measured value; when the flow velocity is >1m/s、測定誤差は測定値の±1%です。これは、相互相関流量計の測定精度がドップラー流量計よりも優れている主な理由でもあります。測定原理を図に示します。

この図は、位相差法を使用して測定できる、流体の下流と上流の伝播間の時間差を示しています。

位相差法で測定される物理量は、2組の信号間の位相差です。連続した超音波パルスや長周期のパルスを発信すると、2組の超音波受信プローブからの信号間に位相差が生じ、この位相差が流体の流速の大きさを反映します。

位相差法における相互相関法の適用は、主に次の側面に反映されています。-

位相差測定では、2 つの信号に時間的または空間的なオフセットが存在する場合があります。相互相関法では、異なる時間遅延における 2 つの信号の類似性を計算し、相関を最大化する遅延値を見つけて、信号間の相対オフセットを決定します。たとえば、超音波流量計では、相互相関を使用して上流と下流の超音波信号間の時間差が求められ、位相差が導出されます。

現実世界の信号はノイズ干渉の影響を受けることがよくありますが、相互相関法はノイズに対して堅牢です。- 2 つの信号間の相関を計算することにより、相関処理中にノイズ成分が部分的に相殺されますが、有用な情報 (位相関係など) は保持されます。たとえば、位相雑音テストでは、相互相関法により測定システムによって導入された雑音を除去し、測定信号の位相雑音特性を強調できます。

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相互相関関数のピーク位置は、信号間の位相差に対応します。-。同じ周波数だが位相が異なる信号の場合、相互相関法では、ピークに対応する遅延を見つけることで時間遅延を位相差に変換できます。たとえば、無線通信やレーダーシステムでは、相互相関を使用した信号の位相差の測定は、測位、測距、同期などのアプリケーションに使用できます。-

マルチチャネル測定システムでは、相互相関を使用して、異なるチャネルからの信号間の位相関係を分析できます。{0}たとえば、位相ノイズアナライザでは、測定された信号が相互相関処理のために複数のチャネルに分割されます。これにより、チャネル間のノイズの差を排除しながら、測定精度と感度を向上させることができます。