基于相关法的竖管内置式超声流量测量设计
3 系统流程
系统由FPGA控制，初始化程序，系统开始，FPGA给出驱动信号，驱动探头发射波形，实现顺流发射波形，探头在另一端接收波形，波形经过放大滤波后进行采样，并把发射端波形引入到接收端，同样进行接收放大滤波采样，采样后存到寄存器里，当采样到一定波形后，通过FPGA控制CD4052进行收发切换，切换收发方向，实现逆流发射，同上对发射和接收的波形进行放大滤波采样。采样后的波形在住相关处理，计算顺逆流传播时间，进而计算流速流量。系统流程如图10所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/193664.htm
4 实验结果
图11为接收的波形，通道1为发射端信号波形，通道2为接收端信号，图中可以看到接收端和发射端信号波形相似，2和1之间有一定时间延时。
测量两组信号的时间差时，对两组信号用高速A／D同时采样，把模拟量转化为两组数字量，对两组信号作相关运算，图12为采样后的波形，图12(a)发射端接收信号波形，图12(b)为接收端接收到的信号，图12(c)为图12(a)和图12(b)两组信号波形做相关运算后得波形。
发射信号频率为40 kHz，周期为25μs，4个周期为100μs，采样点数为10 000个点。实验中设定接收端信号波形与发射端的时间差如表1所示，但理想与实际采样后的时间差有一定误差，相关后的计算结果也会有一定误差，表1中给出了11组时间差的理想、实际采样和相关计算后的时间差，并计算出相应误差。
5 结束语
实验装置实现了探头内置与被测液体流动方向平行的测量方案，发射电路设计了利用低压直流来发射高压直流脉冲驱动探头，完成了探头按要求发射接收切换，各部分相应的硬件电路满足设计要求。实验数据可以看出相关法的计算结果误差率在5％以内，时关法本身的特性可以在计算过程中有去除接收放大滤波和采样的过程中得一些干扰，所以应用相关法在测量时间差方面有提高精度的能力。
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