1.應用背景
為了進一步驗證新方法的可行性,在超聲波流量計平臺上對不同流速下的管道流量進行測量.
在測量之前,首先需要了解其硬件結構,一般來說,其硬件主要包含信號控制采集處理、顯示、鍵盤、輸出功能.信號控制采集處理由超聲模擬前端、高速數據采集、數據處理部分組成.硬件結構框架如圖8所示.
2.改進的LMS應用及驗證
在上述硬件設計的基礎上搭建流量計模型,并在水流測量平臺上進行測試,其中管道內徑為D=5cm,管壁厚度l=3.5mm,換能器聲鍥聲速ca=2460m/s,換能器入射角θ=45°,單只換能器聲鍥延遲ta=4μs,換能器出射面中心到換能器外緣的距離P=15.2mm.管道橫波聲速c1=3200m/s,縱波聲速c2=1450m/s,實驗結果如表3所示.
為了更加直觀觀察時延值,將流速為1.5m/s時超聲波順逆流波形采樣點導入MATLAB中,并分別利用相關法和改進的LMS進行處理.其中,采樣率fs為500Hz,圖9為超聲波流量計在流速為1.5m/s時采樣得到的順逆流波形.
經計算,時延理論值為0.04.利用相關法進行測量時,實驗結果如圖10所示,時延值為0.038.圖11為改進的LMS測量時延值,時延值為0.039,很明顯,該方法測量結果更接近理論值,進一步驗證了超聲波流量計結果的準確性.
