超声波互相关流量测量技术及应用综述

超声波相关流量测量方法,在解决“困难”流体流量的测量中显示也巨大潜力。目前,互相关渡越时间的测量精度已达到百发之几,超声波传感器应用于流体流速的测量时,系统精度主要受流体的性质和流场分布的影响。本文总结了超声波互相关流量测量仪表涉及到的技术问题,介绍了该方法在不同场合的应用和应注意的问题。     

单片微机控制相关流量测量

在阐述了相关流量测量原理的基础上，描述了一种基于“极性重合”原理，采用两片８０３１单片微机构成的主从式结构，软件采用优化搜索算法的新型相关器的设计，该相关器具有“极性重合法”不能保证足够的测量范围，又有“零点穿越法”对相关函数搜索的分辨率不高的高精度，且无需专门的硬件延时电路。将其用到ＣＸＬ－Ｂ型超声波相关流量计上，经测试和运行，测量精度可达１％～３％     

基于FPGA的固体测速系统的设计与应用

针对目前工业生产过程中的固体流速测量问题,提出了一种基于 FPGA的固体流速测量系统。该系统以相关测速算法为理论基础,通过发射载波信号到测试管道,并采集管道内两个不同位置的流速信号,对这两路信号进互相关运算,寻找峰值点,从而间接求得固体流速。该系统包括一套基于 FPGA的硬件系统和一套基于 C++的上位机软件系统。经过测试验证,本系统实现了固体流速的精确测量,性能稳定,达到了设计目标要求。     

基于相关法的液体流速测量系统设计

提出了一种基于互相关函数计算液体流速的方法,并基于该方法开发了流速测量系统。采用DSP芯片对两个电极传感器上的信号进行互相关运算获得速度值,进而得出瞬时流速和累积流量。本系统可对石油管道中的液体流速进行定量测量,实时显示的速度信息能为我们直观的监测管道内原油的流动,同时为测量原油中的含水率提供参数支持,对原油的开采有较强的实用价值。     

基于CPLD的ADCP流量测量系统设计

本文针对传统的河流流量测量方法存在精度差、效率低的不足,提出了一种利用数字下变频方法进行数字信号处理的基本思想.设计了一种基于CPLD的ADCP流量测量系统,重点介绍了该流量测量系统的工作原理、硬件系统构成、软件控制流程及数据处理方法,并对系统的硬件结构和软件设计进行了详细说明.利用DSP技术实现对回波信号的处理和解调.提高了ADCP流量测量系统的性能.     

基于TMS320VC5402供水管道漏水检测仪设计

针对当前国内供水管道听音检漏方法可靠性低、抗干扰性差等特点,本文根据供水管道泄漏声信号的频率分布特点及互相关检测法,设计基于TMS320VC5402的漏水检测仪。该仪器采用改进周期图法对管道振动信号进行功率谱估计来判断管道是否存在泄漏。在对漏水点定位时,使用两台漏水检测仪同时采集管道泄漏声信号并用互相关算法计算漏水点的位置。文中给出漏水检测仪的硬件设计框图和软件流程图。整个系统由DSP最小系统、数据采集模块、无线通信模块以及单片机人机接口模块构成。实验结果表明,该仪器具有较好的检漏能力且定位误差在半米以内。     

基于DSP的新型智能超声波相关流量计

由于多相流中各相流体的动力学特性极其复杂,使得多相流测量一直未得到满意的结果,如果利用互相关原理进行测量就可以解决多相流测量问题;该流量计以TMS320VC5402为核心,由于DSP强大和快速的运算能力,所以能实时准确地计算出渡越时间和流量值,而且抗干扰能力强;大量的测量数据表明,该流量计是一种准确、快速、稳定的流量测量仪器。     

互相关检测技术及其电路实现

分析了基于互相关技术检测微弱信号的原理,利用相敏检波原理设计了一种实用的互相关检测电路。该电路适用于周期信号和非周期信号测量,且能充分抑制噪声。     

基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统设计

针对高带速、大运量矿用带式输送机煤炭瞬时流量难以实时准确测量的问题,设计了一种基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统,介绍了系统硬件、软件及煤流量检测算法设计。该系统利用超声波传感器和速度传感器获取带式输送机高速运行下的煤高、煤堆截面积、输送带速率等参数信息,并利用煤流量检测算法对数据进行拟合分析,计算出煤流量。测试结果表明,该系统能对输送带煤流量进行准确测量,测量精度达到91%。     

基于高精度时差法的气体超声流量计研究

针对气体超声流量计在测量中存在回波信号衰减大、波形易受工况影响的问题,提出了一种基于高精度时差的气体超声流量测量方法。该方法首先通过相似度评估回波信号,对回波信号特征点进行准确定位,进而获取飞行时间差的粗测量值,其次选取特定回波波形进行互相关法计算获得时差的细测量值,最后对两次测量结果相加得到高精度时差,从而实现高精度的流量测量。不同压力下的声速测量实验表明该方法在100 kPa至500 kPa范围内可准确测量飞行时间和时差。气体流量计样机的流量测量误差小于1%,重复性优于0.2%,并在大流量下与传统阈值法相比具有更高的准确性和更优的重复性。     

一种超宽带信号模拟相关器的设计和实现

采用 PN 码序列滑动相关的方法,给出了一种超宽带信号模拟相关器的设计方案。讲述了该模拟相关器各个功能模块的设计过程,并根据超宽带信号的技术特点,设计并实现了基于该模拟相关器的超宽带通信系统基带验证平台。     

超声波明渠流量计的设计

介绍了一种超声波明渠流量计。首先,阐述了三角形薄壁堰的流量计算方法,说明了超声波传感器的测量原理及以W77E58作为主控元件的超声波明渠流量计的原理、系统构成和硬件设计,最后,给出了流量计的实测数据,实验表明该流量计具有较高的准确度和可靠性,且价格低廉。     

用电话线实现水情远程测报系统的设计

本文介绍了用电话线实现水情远程测报系统的设计思路和实现方案，给出了系统硬件构成、通信协议和软件设计框图。该方案已应用于灌区流量远程测报系统中。     

高精度超声波测风仪的设计

设计了一种能用于低空风速风向测量的新型超声波测风仪。给出了超声波测风的基本原理,并对系统采用的互相关时延估计算法进行了分析,详细描述了超声波测风仪的系统结构和时序控制。实验证明:该系统可以精确测量风速与风向,并具有频响快、工作可靠等特点,可以用于机场区域低空风场情况的实时监测。     

一种非侵入式声波测温系统

针对现有各种测温技术的缺点,开发了一种利用声波测量原理的非侵入式声波测温系统,生产了系统样机并进行模拟实验.针对该系统研发了一套基于Windows环境的图形界面交互平台,可以实时对待测装置的温度进行监控并以图形的形式显示在监控屏上;系统利用互相关函数法测量声波在炉堂内的飞行时间,在大背景噪声下互相关峰值明显,测量精度可达10 μs.通过对系统的总体设计、关键技术分析和模拟实验,证明了其良好的测温性能和广阔的应用前景.     

全极化微波辐射计中5 GHz带宽数字相关器设计

为测得反演海洋风场所需的全部4个Stokes参数,全极化微波辐射计采用多路相关技术,对水平和垂直极化信号进行自相关和互相关处理,是一种全新的微波遥感系统。数字相关器是全极化辐射计的核心部件。详细介绍了一种高速新型数字相关器的设计。4片高速A/D转换器采样4路信号并外接多路复用模块实现高速数据流的降速,然后通过Xilinx公司新一代的FPGA\|Vertex5芯片作相关运算,将相关结果实时传输至上位机。提出的新型数字相关器可以实现系统最高5 GHz带宽的数据处理。     

基于广义互相关算法的时延估计

在无线电定位技术中,AOA、TOA、TDOA是目前最有发展潜力的蜂窝系统移动台定位技术。定位中对时间差估计的精度要求非常高,测量精度越高,由其引入的定位误差就会越小。传统的广义互相关算法在实际的噪声环境中产生的时延估计误差较高。在此基础上,对时延估计采用了基于周期互谱密度和互功率谱的广义互相关算法进行研究,改进了传统的广义互相关算法。仿真结果表明改进的时延估计算法在恶劣信道环境影响下表现出了相对较好的鲁棒性。     

用电话线实现水情远程测报系统的设计

本文介绍了用电话线实现水情远程测报系统的设计思路和实现方案，给出了系统硬件构成，通信协议和软件设计框图，该方案已应用于灌区流量远程测报系统中。     

基于SOPC技术的核信息远程采集系统

介绍了一种利用互联网进行核环境信息远程采集的系统。阐述了该系统的功能和应用场合,详细分析了以NiosII为核心构成的SOPC(可编程片上系统)的硬件结构和用于并行测量的总量计数IP核的设计,最后给出了软件系统的框架、MicroC/OS2和LWIP针对目标系统进行移植所需的相关知识点及测量应用程序。     

多通道物料测量系统的设计与实现

在塑料成形过程中,物料质量信息经过称重传感器获得,再经过处理后得到相应的物料流量信息,并传给计算机以便对进料设备进行控制.详细介绍了多通道物料测量系统的硬件结构、主要模块的设计和处理物料质量及流量的方法.通过并行的硬件设计结构和数字滤波算法,提高了物料流量的测量精度和系统的响应速度.