초음파 에코 신호의 품질로 인해 발생하는 시간 측정 오류 외에도 시간 측정 방법도 정확도에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 주요 시간 측정 방법에는 펄스 계산 및 교차-상관이 포함됩니다. 펄스 계산에서 측정 시간의 분해능은 다음을 초래하는 직접적인 요소입니다.측정오류. 타이밍 펄스에는 항상 폭이 있으므로 측정 오류는 한 펄스 기간 내에 발생합니다.
상호{0}}상관 방법은 두 지점 사이를 전파하는 신호 간의 상호{1}상관을 계산하여 두 신호 간의 시간 지연을 얻습니다. 한 지점에서 감지된 초음파 신호를 z(t)라고 하고, 지연 시간 이후에 다른 지점으로 전파되는 신호를 y(t)라고 가정하면, 두 신호 사이의 시간 지연은 교차-상관을 통해 계산할 수 있습니다.
상호{0}}상관 계산 공식은 다음과 같습니다.
또한 초음파 유량계는 케이블, 변환기, 장착 슬롯 및 전자 부품으로 인한 시간 지연 문제도 있습니다. 이러한 시간 지연으로 인해 체계적인 오류가 발생합니다. 이러한 오류는 지연 테스트, 제로-유량 교정 수정, 온도 및 압력 보상을 통해 극복할 수 있습니다.
파이프 내 초음파 신호의 전파 궤적은 유속과 함께 변경되어 결과적으로 시간 측정이 부정확해집니다. 유체 내의 초음파 전파 궤적은 선형이 아니며 흐름이 상류인지 하류인지에 따라 궤적이 다릅니다. 이 전파 궤적은 기하학적 음향학의 채널 곡선 추적 방법을 사용하여 설명할 수 있습니다. Boone과 Vermaas의 유도에 기초하여 음속 C가 일정하다고 가정하면 채널 곡선 추적 방정식은 다음과 같습니다.
공식에서: p(r)은 중심선으로부터 거리 r에 있는 사운드 채널과 파이프의 축 방향 사이의 각도입니다. V는 파이프의 중심선과 축 부분으로부터 거리 r에 있는 사운드 채널의 평균 표면 속도입니다.
센서의 위치가 결정되면 채널 곡선을 설정할 수 있습니다. V가 일정하지 않기 때문에 채널은 곡선 모양을 나타내고 채널 각도는-일정하지 않습니다. 레이놀즈 수 Re와 마하 수 Ma는 속도 분포에 따라 변하고 Ma가 증가하는 채널 곡률을 결정합니다.
파이프의 마하수는 다음과 같이 정의됩니다.
Ma=V/C
공식에서 C는 소리의 속도입니다. V는 파이프 내 유체의 평균 체적 속도입니다. Ma < 0.1일 때 초음파 전파 궤적은 대략 직선입니다. Ma가 클수록 전파 궤적의 곡률이 커집니다.
그림에서 보는 바와 같이, 초음파가 배관 내의 유체를 전파할 때, 흐름과 함께 진행하는지 반대 방향으로 진행하는지에 따라 전파 경로가 달라지므로 이동 거리가 달라져 측정 시간이 부정확해집니다.
신호 관점에서 에너지 손실은 송신 및 수신 변환기 모두에서 발생하며 양방향으로 전파되는 동안에도 발생합니다. 전파 궤적의 곡률이 클수록 수신되는 에코 신호는 약해집니다. 초음파 변환기의 방출 각도가 정확하지 않으면 수신 변환기에서 에코 신호가 감지되지 않을 수도 있습니다.
제로{0}}교차 감지는 임계값 전압을 설정하여 제로-교차점을 감지합니다. 그러나 실제로 감지는 신호 도착 후 지연 후에만 시작되며 이러한 지연으로 인해 시스템 오류가 발생합니다. 또한, 신호 진폭이 변동하면 고정된 값으로 제로{4}}교차 감지에서 얻은 시작 시간이 변경됩니다. 파이프 내의 가스에서 전파되는 초음파 신호가 그림에 표시되어 있습니다. 유체 속도가 증가하면 수신된 신호 진폭이 감소하여 보조 장비가 다른 전파 시간을 감지할 수 있습니다.
