1.应用背景
为了进一步验证新方法的可行性,在超声波流量计平台上对不同流速下的管道流量进行测量.
在测量之前,首先需要了解其硬件结构,一般来说,其硬件主要包含信号控制采集处理、显示、键盘、输出功能.信号控制采集处理由超声模拟前端、高速数据采集、数据处理部分组成.硬件结构框架如图8所示.
2.改进的LMS应用及验证
在上述硬件设计的基础上搭建流量计模型,并在水流测量平台上进行测试,其中管道内径为D=5cm,管壁厚度l=3.5mm,换能器声锲声速ca=2460m/s,换能器入射角θ=45°,单只换能器声锲延迟ta=4μs,换能器出射面中心到换能器外缘的距离P=15.2mm.管道横波声速c1=3200m/s,纵波声速c2=1450m/s,实验结果如表3所示.
为了更加直观观察时延值,将流速为1.5m/s时超声波顺逆流波形采样点导入MATLAB中,并分别利用相关法和改进的LMS进行处理.其中,采样率fs为500Hz,图9为超声波流量计在流速为1.5m/s时采样得到的顺逆流波形.
经计算,时延理论值为0.04.利用相关法进行测量时,实验结果如图10所示,时延值为0.038.图11为改进的LMS测量时延值,时延值为0.039,很明显,该方法测量结果更接近理论值,进一步验证了超声波流量计结果的准确性.
