基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的量程比可調(diào)的流體流速測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的量程比可調(diào)的流體流速測(cè)量方法，在管壁外沿與流體垂直的截面內(nèi)的直徑方向，分別安裝兩對(duì)上下游傳感器1和2，傳感器同時(shí)發(fā)射和接收超聲波脈沖信號(hào)，在保證測(cè)量結(jié)果精確度的前提下實(shí)現(xiàn)量程比可調(diào)的流速測(cè)量，所述量程比可調(diào)的流速測(cè)量基于量程和采樣時(shí)間間隔的關(guān)系及對(duì)滯后時(shí)間的設(shè)定，其步驟包括：粗測(cè)、調(diào)整測(cè)量參數(shù)、精確測(cè)量，其中測(cè)量參數(shù)包括脈沖串時(shí)間間隔和采樣時(shí)間間隔。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)測(cè)量方法在精確度和量程比之間的矛盾關(guān)系，保證由峰值位置的確定所引起的相對(duì)誤差在每個(gè)量程范圍保持一致，從而保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度；本發(fā)明使用簡(jiǎn)單，對(duì)于傳感器的初始化免去量程選擇步驟，可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)測(cè)量。
【專利說(shuō)明】基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的量程比可調(diào)的流體流速測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體流速測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的流速測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波相關(guān)法流速測(cè)量因具有非侵入式，精確度高，不需要聲速信息，不受溫度等外界環(huán)境變化的影響，可以測(cè)量單相流和多相流等優(yōu)勢(shì)，一直受到廣泛關(guān)注。
[0003]互相關(guān)流速測(cè)量以凝固流動(dòng)圖型假說(shuō)為基礎(chǔ)，根據(jù)該假說(shuō)，在上游某截面的流體隨機(jī)噪聲經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，會(huì)在下游某截面重復(fù)出現(xiàn)。將這種流體隨機(jī)噪聲先后經(jīng)過(guò)上下游的時(shí)間稱之為滯后時(shí)間。傳感器包括上游傳感器和下游傳感器，分別安裝在與流體流動(dòng)方向垂直的兩個(gè)截面上。傳感器的超聲波發(fā)射和接收探頭分別位于同一截面內(nèi)沿管徑方向的管壁對(duì)側(cè)。上下游傳感器同時(shí)發(fā)射、接收超聲波脈沖信號(hào)。分別從上下游傳感器提取出與被測(cè)流體流動(dòng)狀況有關(guān)的流體隨機(jī)噪聲信號(hào)，并對(duì)兩信號(hào)做互相關(guān)，互相關(guān)結(jié)果的峰值位置所對(duì)應(yīng)的延時(shí)時(shí)間即為滯后時(shí)間?？芍?，流體流速為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的量程比可調(diào)的流體流速測(cè)量方法，在管壁外，沿與流體垂直的截面內(nèi)的直徑方向，分別安裝兩對(duì)上下游傳感器I和2，傳感器同時(shí)發(fā)射和接收超聲波脈沖信號(hào)，其特征在于，在保證測(cè)量結(jié)果精確度的前提下實(shí)現(xiàn)量程比可調(diào)的流速測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的量程比可調(diào)的流體流速測(cè)量方法，其特征在于，所述的量程比可調(diào)的流速測(cè)量，基于量程和采樣時(shí)間間隔的關(guān)系:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的量程比可調(diào)的流體流速測(cè)量方法，其特征在于，所述的量程比可調(diào)的流速測(cè)量，還基于為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性而設(shè)定滯后時(shí)間范圍，假設(shè)總采樣點(diǎn)數(shù)為N，那么在選擇量程上限時(shí)，兩流體噪聲信號(hào)之間的滯后時(shí)間不超過(guò)Ν/2 ;預(yù)設(shè)多個(gè)測(cè)量區(qū)間，并在每個(gè)區(qū)間將滯后點(diǎn)數(shù)η達(dá)到Ν/2時(shí)作為區(qū)間上限，那么在每個(gè)測(cè)量區(qū)間內(nèi)，由峰值位置引起的相對(duì)誤差保持在
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種基于超聲波互相關(guān)技術(shù)的量程比可調(diào)的流體流速測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)初始化測(cè)量，使用較低的脈沖串頻率和較大的采樣時(shí)間間隔，粗略確定滯后時(shí)間或?qū)Ξ?dāng)前流速進(jìn)行粗測(cè)； (2)根據(jù)測(cè)得的滯后時(shí)間或根據(jù)粗測(cè)結(jié)果和預(yù)設(shè)的多個(gè)測(cè)量區(qū)間，選擇對(duì)應(yīng)的量程范圍，調(diào)整測(cè)量參數(shù)，包括脈沖串頻率和采樣時(shí)間間隔； (3)精確測(cè)量，保證測(cè)量結(jié)果滿足精確度要求。
【文檔編號(hào)】G01P5/24GK103792384SQ201410028040
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】童凱, 李晶, 歐陽(yáng)詩(shī)慧, 魏露 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)
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