基于相关法的竖管内置式超声流量测量设计
式(7)中T为测量时间；τ为延迟时间。
由发射信号和接收信号做相关，可以测得传输时间。超声波换能器发出一个调制信号x(t)，超声波换能器收到一个信号y(t)，理论上信号y(t)是信号x(t)的一个延时信号，两个信号的波形相似，只是在时间轴上有时间间隔△t=t2-t1的两组信号。波形图如2所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/193664.htm
当延时τ≠△t时，Rxy(τ)值很小；当τ=△t时，两信号重合，Rxy(τ)达到最大值，波形图如3所示。
相关函数从时域上描述了两个信号在不同时刻的相互依赖关系，其峰值对应了两个信号最相似的时刻。计算x(t)和y(t)的相关函数，就是在不同延时值下比较两个波形的相似程度，得到相关函数Rxy(τ)的图形，图形峰值位置所对应的时间就是两波形的延时时间△t。
2 硬件设计
2．1 系统硬件的整体结构
系统由FPGA、发射电路、切换电路、接收放大电路、滤波电路、采样单元电路等几部分构成。超声波换能器A、B在FPGA的控制下，轮流工作在发射与接收状态。接收信号经过接收放大、选频放大滤除了部分干扰信号，再送往采样单元，整个过程的时序控制都由FPGA实现。通过对发射和接收的波形采样后做相关，便得出流体顺流和逆流的时间差，从而求出流体的流速。
2．2 发射电路
发射电路如图5所示采用电感储能方式产生高压脉冲来驱动超声波探头，驱动信号由FPGA发出，发出信号经过6N137进行电气隔离，信号进入TPS2811。TPS2811是高速MOSFET驱动器。输出端接在场效应管的栅极，控制场效应管的开关。场效应管漏极接连一个电感，电感一端连在直流电源。场效应管源极接一个电阻接地。
评论