超聲波氣體流量計偽碼相關(guān)測量技術(shù)的研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代末，超聲波氣體流量計正以其獨特的優(yōu)勢進(jìn)入天然氣等氣體計量現(xiàn)場。與傳統(tǒng)流量計(如孔板、渦輪流量計等)相比，超聲波流量計具有無可動部件，壓損小，測量準(zhǔn)確度幾乎不受介質(zhì)溫度、壓力影響等優(yōu)點，尤其是在大管徑流量測量方面，其優(yōu)越性更加明顯。 傳播速度差式超聲波氣體流量計應(yīng)用最為廣泛。由于實際計量中傳播時間短、超聲波在氣體中衰減大，因此超聲信號的精確測量是提高流量計整體性能的重點也是難點。本文在研究國內(nèi)外近年來超聲氣體流量計

2、的各種信號處理方法基礎(chǔ)上，提出了一種新穎的將偽隨機碼和相關(guān)測量技術(shù)結(jié)合的超聲信號處理技術(shù)一一偽隨機碼相關(guān)測量技術(shù)(后簡稱偽碼相關(guān)技術(shù))。 偽隨機碼具有優(yōu)良的雙值自相關(guān)函數(shù)特性，其形狀類似沖激函數(shù)，而相關(guān)測量避免了對微小時間的直接測量。因此，對經(jīng)過偽隨機碼調(diào)制的發(fā)射超聲信號和接收超聲信號進(jìn)行時域的相關(guān)運算將會得到一個峰值十分尖銳而易于分辨的相關(guān)函數(shù)，此峰值對應(yīng)的時間就是超聲信號的傳播時間，這就是偽碼相關(guān)技術(shù)的原理。文章闡述了這一原

3、理，并詳細(xì)分析了它與經(jīng)典的相關(guān)流量測量的區(qū)別。通過Matlab仿真進(jìn)一步驗證可行性，對編制偽隨機碼時將要選擇的一些重要參數(shù)，如采樣頻率、碼元寬度、偽隨機序列長度、偽碼幅值等進(jìn)行了仿真實驗，定性給出了選擇標(biāo)準(zhǔn)。 偽碼相關(guān)技術(shù)的實現(xiàn)主要分為三個環(huán)節(jié)——超聲信號的調(diào)制編碼、捕捉解調(diào)以及軟件相關(guān)算法，本文主要研究了前兩部分。針對超聲信號的捕捉解調(diào)分析了系統(tǒng)辨識、采樣插值和延遲鎖相環(huán)三種方案，在此基礎(chǔ)上給出了最優(yōu)設(shè)計；超聲信號的調(diào)制編碼是