精确的互相关算法在超声波流速测量中的应用

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攘要：夏程关算浚憩够篦较溱礁笼计算趱声波在滚速歪反2个方囊上的传播霹闯，进褥褥瘩时阂差，势
4 ^7 f+ P# G7 A- Q4 T根据时间差求出流体的流速。佩离散的互相关函数峰值的精度取决于采样间隔的大小，间隔减小精度会
, d( U2 U  a( S5 ~5 Z9 Y) U2 P相应提高，但在实际的应用中计算量也会大幅度提高。在以单片机为核心的测量仪表中，这种规模的计算
5 Y0 U5 |* l2 }7 Y通常是不会被采用懿，找到一静更篱便的计算方法是鳃决闻题的关键。在离散的互裰关函数蜂篷陡近，裂
用抛物线算法可以褥磁更精确的互相关函数峰值。这种方法允许采样间隔较大，计算时闻可大幅度缩短，
5 P" N5 k+ D) Z/ q使同一测量精度的计算时间从3．7 s缩短到O．9 s左右。

( V1 T" y. b8 s% |: r# t- Z超声波时差法测流速的一般方法是利用计数器谯流体
1 C3 m0 p/ p/ z2 a/ T流动鲍惩反方囊上记录获发射声波辣狰劐接收声波躲{搴的
) l1 Y7 P, B5 A1 K7 E8 d; z1 _时间差，确定流速大小。它的缺点是在尖峰干扰严重时会
产生计数错误u J。。
载矮诗算采榉信号与标凌信号酶蔓摆关涵数酶方法霹
以将超声波信号从强干扰中准确地识别出来。互相关融数
9 H% T/ q+ Q/ p最大峰值所在的位置就是信号的传输的时间，将信号在正
9 s2 L# I0 @1 x- X; I' Z反2令方囱酶赞输时闻耱减鄂霹翘遂流速大小。壶予信号
2 A5 F$ r& }; `数据熟离散的，所以，最大峰值的准确位置与采集间隔
有关，间隔越小，准确性越高。但数据密度也越大，造成了
计算量增大，实时陛下降，减小计算蟹的方法之一是使采集
闽隔增大。为了在闻灏较大懿条锌下获褥最大蜂煎熬准确
8 X/ d+ z: ?# f% o) p) r位置，使用抛物线拟合的方法求出了最大峰值的准确位置，
$ `- `) c+ e6 @: v$ H# a* n; @' g从而既减小了计算量，又能获得较高的测量精度。
& U3 j6 u9 c  S4 d; K' xl爵差法溯滚速的原溪
如图1所示，s为上游超声波收发传感器，x为下游收
5 Y: \% O: p  S发传感器，五为两传感器间距离，口为￡与垂直方向的夹角，
￡，舞声波及x—s鳃传攒时阕，≠；力声波麸s—X酶传播时
间，c为声速。

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学习一下。

朱思君

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