1.超聲波頻率的確定
超聲波流量計(jì)的超聲波最低頻率是20Khz。在水中的傳播速度為1500米/秒左右,圖2.2中C,D兩點(diǎn)處測(cè)得的波形形狀一樣,有一定的相位差,其相位差與水的流速,管道的直徑有關(guān)。
若超聲波的頻率選為50Khz.根據(jù)抽樣定理,A/D采樣率應(yīng)為100K以上,取A/D采樣率為0.5MHz。
2.插值點(diǎn)確定
當(dāng)時(shí)間分辨率定為50ns,為了達(dá)到此精度,系統(tǒng)的采樣頻率須達(dá)到20Mhz,而實(shí)際的采樣率只有0.SMhz,二者相差20/0.5=40倍,所以前需要在每相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)之間插39個(gè)零。
3.采樣位數(shù)的計(jì)算
插值后每個(gè)周期有500k/50k*40=400個(gè)點(diǎn),相位的分辨率為
設(shè)ns為采樣的位數(shù),為了反映相位的最小變化量,有
則A/D變換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)應(yīng)滿足:
實(shí)驗(yàn)中取ns=16。
由于要測(cè)量?jī)陕繁粶y(cè)信號(hào)的相位差,所以應(yīng)選擇具有兩通道同時(shí)采樣功能的A/D變換器。這樣我們用16位0.SMHz的A/D變換器采樣10個(gè)周期,這樣共采樣100個(gè)點(diǎn),而后進(jìn)行40倍的差值后為40x100+40=4040個(gè)點(diǎn)。
綜上所述:在超聲波流量計(jì)發(fā)射信號(hào)后,我們開(kāi)始用采樣率為0.5MHz的ADC進(jìn)行采樣,采樣的點(diǎn)數(shù)為100個(gè)。而后在數(shù)據(jù)間補(bǔ)39個(gè)0,這樣最終的數(shù)據(jù)為4040個(gè)。我們知道這時(shí)時(shí)間的分辨率為1/(500k*40)=50ns。 |
