细管道中流速的超声相关法测量

针对应用常规超声波方法测量极小管径（5 mm及以下）中流体速度的精度较低问题,文章应用相关函数法精确测量时延,降低噪声对测量结果的影响,提高了极小管径中流体速度的测量精度。首先,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立管道传输模型,然后将被顺、逆水流影响后的超声波波形数据分别导入Matlab软件,用插值法处理后做相关计算,得到较为精确的时延,最后计算极小管径管道的流速。结果显示：相关函数法处理插值后的仿真数据可以得到较为精确的时延,对噪声具有一定的抑制能力。使用插值处理数据时,插值点越多即插值点间隔时间越小,测量精度越高,但是插值间隔太小会导致抗干扰能力降低。     

基于互相关理论的时差法超声波流量检测系统

介绍一种时差法超声波流量检测系统。系统以两超声探头同侧V型安装方式，采集顺、逆流回波信号经插值后作互相处理，由互相关函数的峰值得出两回波信号的时差，间接测出流量。插值算法的引入，提高了回波信号的时间分辨率，实现了微小时差的测量。该系统测量精度高、统计特性好，在液压系统的测量中取得了较理想的效果。     

互相关算法在气体超声波流量计中的应用

针对当前大口径气体超声波流量计存在抗干扰能力差和测量精度低的问题,设计了一种利用互相关算法提高测量精度的气体超声波流量计.即以STM32F407作为核心控制器,采用时差法为测量方法,利用互相关波形匹配算法对信号进行定位处理.通过STM32主控芯片和TDC_GP22计时芯片测量的时间值与互相关算法得到的时间值进行对比参照,得到了精确的测量时间.进而搭建了试验样机并进行了试验测试和数据仿真.结果表明,该算法提高了流量计测量精度,增强了稳定性和抗干扰能力.     

基于双声道的低压超声气体流量计数据融合方法

针对双声道的超声流量测量计测量低压中小管径流量时,超声波信号在低压气体中衰减大、信噪比低,导致某一声道的测量数据产生较大误差或错误,从而降低超声气体流量计测量的准确性和稳定性的问题,提出了一种时差法的双声道超声流量计数据融合方法。该方法首先对单一声道的时差数据进行粗大误差剔除和流量计算后,然后对数据进行预估处理获得流量状态,最后采用改进的卡尔曼融合方法计算管道内的平均流量,从而实现双声道气体超声流量计的数据融合和故障的判断。实验证明该方法的测量相对误差和重复性分别为-0.58%和0.21%。     

最小二乘法在大型吊机工件制造中的应用

本文针对大型吊机工件制造中测量数据的处理要求，基于最小二乘法提出了数据平面拟合和椭圆拟合算法；并根据两种拟合算法开发出一套集数据拟合、查询、存储、误差分析等一体的数据处理软件。场地测量数据表明，该软件完全符合相关工件质量控制的需求。     

全站仪在道路断面测量中的应用分析

如今，在建设公路前期的勘测、施工前的原始地形测量和高程控制等时期，为了能够满足工程施工的需求要多次进行横断面测量。在整个施工测量过程中横断面的测量占了较大分量，尤其是对数据的处理很是费时间。所以怎样能够迅速并准确的处理数据是提高施工效率的关键。利用全站仪来处理数据就是其中的一种方法。     

用声速法在线测量强酸溶液的浓度

超声波技术为化工溶液浓度的测量提供了可能。由于强酸中超声波速度在一定浓度上存在着极值现象，因此超声波测量溶液浓度的技术只适用于某些浓度范围。作者根据超声波速度与强酸溶液浓度的关系提出了一种用声速法测量强酸浓度的方法，该法特别适用于化工厂生产液的在线测量。     

单片机在超声波测厚仪中的应用

本文介绍了超声波测厚以及用单片机来实现测量控制与数据处理的原理，并着重介绍了一些具体的处理方法。     

EXCEL环境下直线度最小条件计算

分析了直线度数据评定处理的常用方法,依据相关的数学模型,通过在EXCEL环境下的编程,对直线度数据进行自动计算处理和输出结果,实现直线度测量数据的自动计算处理。通过实例验证,该方法是一种有效的提高测量效率、减小人工计算误差、降低测量软件成本的方法。     

测量频标K值的新方法

目前,在频标K值的测量中,普遍采用最小二乘法对测量数据进行处理,得到频率作线性变化时的拟合直线斜率,以此作为频标的K值。最小二乘法需要的测量数据多,计算也比较麻烦。为此,本文提出了一种根据时差的变化规律来测量K值的新方法。这种方法避免     

Time-of-flight measurement of ultrasonic pulse echoes using wavelet networks

This paper deals with the digital processing method based on wavelet network (WN) to measure the time-of-flight (ToF) between the ultrasonic pulse and echo reflected by the target. The measure is carried out once the WN is trained to model the cross correlation between the signals coming from the ultrasonic transducer and the reference one. The aspects concerning the modeling by the WN of the cross correlation and, in general, of the nonlinear function are taken into account. An innovative procedure to initialize and to train the WN is pointed out to ensure high accuracy and good generalization. After a brief outline of the theory underlying the WNs, all the fundamental steps of the measurement method are described in detail. The results of the experimental tests carried out for method validation and characterization are shown. Finally, comparative tests between the virtual instrument based on the proposed measurement method and the ultrasonic digital indicating tester are given and discussed.     

提高碳纤维增强树脂基复合材料弹性常数超声表征精度的方法

为提高碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP）单向板弹性常数的超声表征精度,基于超声液浸背反射法开展了实验测量和数值模拟。首先,搭建了角度旋转测试装置,并结合信号互相关处理技术实现了不同方向上的延时测量和声速计算;然后,通过模拟退火优化算法反演声速数据,得到了5个独立弹性常数;最后,利用理论计算和CIVA软件模拟仿真对实验测量结果进行了验证。结果表明:1-3平面内准纵波和准横波声速随入射角度而变化,与1-2平面内的表现出明显差异,由此显示材料为横观各向同性的;独立弹性常数分别为12.88、6.39、126.83、4.85、2.97 GPa;理论计算、CIVA软件模拟仿真及实验测量结果的声速偏差小于6.4 m/s,实验数据波动范围小于0.33%,对应的弹性常数误差均小于0.47%。相关方法同样适用于其他正交各向异性介质的弹性常数测试。      

基于超声波A/D采样法的相位差位移测量方法

为了提高超声波位移测量分辨率,提出一种基于超声波A/D采样法的超声波相位差位移测量方法,利用超声波信号的相邻采样数据之差,消除了超声波信号中的直流成分对相位差位移测量的影响,再通过不同相邻采样数据之差的比值建立了相位差位移测量的数学模型,由此获得较高的相位差位移测量分辨率。该方法的采样电路简单,不需要高倍数超声波信号采样率,仅需在一个超声波信号周期里采样10几个数据,就可获得亚微米级的位移测量分辨率。实验结果验证了该方法的有效性。基于该方法研制的超声波位移测量平台,若超声波频率选用40 kHz,则位移测量分辨率可达1 μm。     

用于井下超声石油流量计的互相关方法

介绍井下超声波石油流量计的互相关处理方法以及实现方案。该方案采用倾斜式换能器布放方式,提高了井下超声石油流量计的测量灵敏度;采用数值化互相关求取时差的方法处理超声回波,对相关法与阈值法计算时差的可靠性与稳定性进行了比较,说明了相关法在时差计算方面相对于阈值法的优越性。同时介绍了相关法井下流量计的电路实现方法。结果表明：简化了超声流量计的电路设计,提高了系统的稳定性和测量精度,该方案对于井下流量计及相似的检测问题具有实际的参考价值。     

伪随机码超声扩频测距系统设计与算法

针对单脉冲回波方式的超声测距方法存在的缺陷,借鉴雷达中的脉冲压缩技术,介绍了基于伪随机二进制序列(m序列)的超声扩频测距实现方法.伪随机码与超声载波采用ASK(幅移键控)调制方式,介绍了伪随机码超声扩频测距硬件方案和超声测距时延估计模型.针对超声换能器带宽特性和单脉冲回波特点,分析了m序列参数设计方法.提出了一种基于FFT的伪随机码包络相关快速时延估计算法,该算法将信号解调与匹配相关融合,大大降低了运算量.实验表明,本文介绍的伪码超声扩频测距硬件方案和快速算法可在便携式超声测距系统中实现,并可在多基站超声定位系统中推广使用.     

Hydration monitoring of cement-based materials with resistivity and ultrasonic methods

Two test setups, the electrical resistivity and ultrasonic techniques, were used to monitor the hydration process of cement-based materials. In the electrical resistivity method, a non-contacting device was used. In the ultrasonic method, a wave was transmitted and measured by the embedded piezoelectric ultrasonic transducers, which had good coupling with the surrounding materials. The focus of the study was to detect the setting and hardening behaviors of cement paste during the first 7 days of hydration using the above techniques. Immediate after placing the cement paste into the mould, the measurement started and continued throughout the hydration process. The obtained resistivity and ultrasonic data were used to interpret the hydration process of the specimens. The correlation of two techniques was also studied. The results illustrated that both electrical resistivity and ultrasonic techniques were effective to accurately monitor the hydration of cement pastes. The resistivity method was able to study both the chemical reaction and physical change during hydration, while ultrasonic method was sensitive to physical change of cement only.     

智能超低功耗超声波热量表

介绍了基于高精度时间测量芯片TDC-GP2的超声波式热量表的具体设计,它是将温度测量与超声流量测量相结合的户用超声式热量表。超声波测量技术提供了一种无阻碍式的测量方法,是一种低压降和低功耗以及高精度的流量测量方法。讨论了热量计量、流量测量、温度测量原理和热量表的设计方法,与传统的热量表相比,该热量表克服了易损坏、精度低等缺陷,并且利用了微控制器的休眠模式和超声波处理电路间隔供电等方法,大幅降低了仪表系统的功耗。     

基于相关函数包络峰细化的高精度超声测距法

建立了超声测距时延估计模型,由于窄带超声回波参考信号与接收信号的相关函数在极值点附近具有慢衰减高频振荡特性,所以有必要将搜索直接相关函数的极值点转化为搜索相关函数包络的极值点.针对相关峰常规插值方法在多倍插值的情况下存在计算复杂、时延估计精度不高等缺点,结合超声回波信号的窄带带通特性和相关峰细化(Fine Interpolation of Correlation Peak)原理,提出了直接提取相关函数包络及包络峰细化方法,并分析了其计算复杂度.仿真与实验研究表明,该方法能大大提高相关函数包络峰值分辨率,适用于类超声回波信号的带通信号精细时延估计问题.     

Characterising the Strain and Temperature Fields in a Surrogate Bone Material Subject to Power Ultrasonic Excitation

The behaviour of the cancellous bone surrogate material, rigid polyurethane foam (PUF), subject to power ultrasonic vibration excitation has been studied, with the purpose of identifying a methodology to investigate the effects that ultrasonic surgical devices have on biological tissue materials. To characterise the vibrational response to ultrasonic excitation, non‐contact measurement of the full in‐plane displacement field of PUF plate specimens was performed by combining the use of an ultra‐high speed camera and 2D digital image correlation. To investigate the thermal response, an infrared camera was used in real time to detect the temperature field. The measured surface displacement and strain fields of the PUF specimens and the thermal response are compared with data from an analytical model, and two different finite element models using Abaqus and PZFlex . The close agreement between calculated and measured data provides initial confidence in the use of the models for predicting the effects of ultrasonic excitation on tissue materials. The measurement data demonstrate the success of the experimental method for measuring vibrational responses in a hard tissue surrogate material at the ultrasonic frequencies associated with power ultrasonic surgical devices.