在某些情况下,超声波流量计的应用对时差测量的精度要求很高。除了必要的滤波外,我们还可以采用以下方法来提高精度,但精度的提高必然导致程序运行时间的增加。这两种方法都需要综合考虑:
(1)相干平均法。通过带通滤波可以消除换能器工作频率范围外的噪声。在工作频率范围内,采用数字相干平均法对噪声进行处理。由于噪声是一个随机分量,信号是固定的,多次数字平均可以消除噪声,提高信噪比。然而,当流量快速变化时,可能会产生相反的效果,实时性也是一个需要考虑的因素。因此,我们应该根据实际情况作出妥协。一般情况下,平均次数不会超过32次。
(2) 插值法
通过相关处理获得的时差分辨率由采样率决定。采样率的提高意味着成本、存储容量和处理时间的增加。利用插值技术可以获得高精度的时差测量。插值对象分为原始数据插值和相关函数插值。对于原始数据的插值,一般采用线性插值来提高时间分辨率;对于相关函数的插值,一般采用抛物线插值。插值后很容易得到峰值时间,提高了超声波流量计的测量精度,降低了重复性。
(3) 多重相关算法
MLC算法的原理是:对接收到的信号分别进行自相关和互相关处理,然后再对自相关和互相关结果进行相关处理,最后得到时间差。相关后的相关函数的峰值远大于第一互相关函数的峰值,减弱了噪声的影响,提高了信噪比。
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