礦用超聲波氣體流量計參考波形自動跟蹤方法

柏思忠

（1.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400039；2.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室，重慶 400039）

0 引言

超聲波氣體流量計具有準確度高、重復性好、測量范圍寬、無活動部件、本體無壓損等優點，被廣泛應用于工業領域流量測量中，在煤炭行業，可用于測量瓦斯抽采管網中鉆孔、匯流管、支管、干管、總管等的氣體流量，能夠有效解決瓦斯抽采小流量無法測量、抽采管路中壓損過大和流量測量精度要求高等難題。

超聲波氣體流量計測量方法主要包括傳播速度差法、多普勒法、相關法、波束偏移法等，其中傳播速度差法是常用的一種測量方法。傳播速度差法可分為時差法、相位差法及頻差法，其中時差法應用尤為廣泛，該方法要求準確測量超聲波在管道內上下游傳播的渡越時間。常用的渡越時間測量方法有互相關法、閾值法等。互相關法通過檢測波形整體的相似度實現渡越時間測量，相比閾值法，可在一定程度上避免波形畸變和信噪比降低對測量結果的影響。但是，互相關法通過檢測實時信號波形和參考波形的相似度來確定接收信號到達時間，而實時信號波形變化和參考波形選擇都會影響測量準確性。一方面，超聲波實時信號波形幅度和包絡受機械、電子和物理3 個方面因素影響[1]：機械因素包括安裝管道的內徑尺寸、聲程距離、管壁粗糙度、布局方式[2]及安裝角度[3]；電子因素包括超聲波換能器結構[4]、信號處理電路、采樣電路、計時電路等；……