基于波形峰值检测的超声波流量计*

杨友良，陈宇擎，孟凡伟

(华北理工大学 电气工程学院，河北 唐山063210)

0 引 言

近些年来，人们对管道内气体流量检测愈发重视，超声波流量计以其与介质无接触、无压力损失、量程比高和测量精度准确等优点被广泛应于在化工、冶金、天然气贸易等领域中，尤其在气体输送和节能方面发挥着越来越重要的作用[1～3]。随着“煤改气”等节能减排工程的大力实行，对准确安全的气体流量测量的需求愈加强烈。超声波流量计有时差法[4,5]、频差法[6]、相关法[7]与多普勒法[8]等多种方法，其中时差法应用最为广泛。基于时差法的超声波流量计根据超声波在气体中顺流与逆流的传播时间差计算气体的流动速度。回波信号定位直接影响着流量计测量的准确性，对此，本文提出了基于波形峰值检测的回波定位方法。

1 测量原理

用于测量传播时间差的超声波流量计的示意图如图1所示。在此装置中将一对超声波换能器倾斜放置在测试管道的上下表面[9]。换能器A、B交替作为超声波的发射端和接收端传输超声波信号[10]。在气体流动的影响下，超声波由A向B相对于气体逆向传播比由B向A正向传播的时间短。由此可以计算气体的流速与流量。

图1 时差法超声波流量计测量原理

2 超声波信号处理

2.1 信号滤波

超声波作为一种机械波其传播特性并不十分理想，容易在传播过程中产生信号失真。此外，工作环境中存在各种噪声，如环境设备振动、工频干扰、流体扰动等使得所测的超声波信号可能存在严重的噪声污染。……