双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法，所述方法包括：流量计F1脉冲信号分两路接入工控机的数据采集卡。一路直接进入，另一路经采集卡上的程控滤波器处理成正弦信号输入；设置正弦信号初值x(0)、逆矩阵初值P(0)，递推求解信号频率ω，根据收敛频率消除低频干扰信号，修正AD采样间隔时间Ts；换向信号触发相位计算，构建超定矩阵，求解信号在换向器换向时刻相位最后，根据信号在换向器换向时刻的相位计数器计数脉冲数Ni，干扰脉冲次数Nd，计算校正后的脉冲计数N。
【专利说明】双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及流量测量设备【技术领域】，尤其涉及双台位流量计检定装置脉冲计数精 度补偿方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业发展，流量计需求不断增加，尤其是脉冲输出式流量计（在流场稳 定情况下，脉冲输出式流量计瞬时流量正比于脉冲频率）得到空前应用，对其快速、准确检 定意义重大。通用的检定装置，工控机根据流量计脉冲信号的锁相信号驱动换向器，可对流 量计的脉冲信号实现整周期截取。然而，在双台位装置中，并不能保证另一台流量计脉冲计 数的测量精度要求。目前，国内外均无双台位流量计检定装置。提高双台位流量计检定装 置计数精度的方法可以归结为两路信号相位重合检测法及非整周期截取信号计数精度提 1?法两种。
[0003] 相位重合检测法：
[0004] ⑴常见的相位重合检测电路是D触发器法，但是，如果任何一路测量比对信号或 两路测量比对同时存在相位噪声或触发误差，都会对相位重合检测输出脉冲造成比较大的 影响，使得最终的相位重合检测存在相位偏差。
[0005] ⑵专利CN103176045A提出了一种基于重合脉冲计数的异频双相位重合检测方 法。该专利构建了异频信号相位重合预检测及相位重合脉冲群产生电路、双相位重合检测 相位偏差修正电路和门时产生电路，声称解决了传统相位重合检测易受相位噪声和触发误 差的影响，存在相位重合检测相位偏差的缺点。事实上，该专利给出的相位修正公式Λ Φ =(Ν2-Ν1) X (Τ2-Τ1)(其中，Ν2、Ν1对应两路脉冲的计数值，Τ2、Τ1对应两路脉冲的周期）， 不适合双台位流量计检定装置脉冲变频率、变脉宽的应用需求，并且该公式存在严重的数 学错误。
[0006] 其它相位重合检测法，例如 CN102680808A、CN102323739B、CN103472299A 等，用于 双台位流量计检定装置都存在检定时间不确定、需额外配套复杂的硬件装置、不利于基于 工控机的检测系统集成等问题。
[0007] 非整周期截取信号计数精度提高法
[0008] ①专利CN103248356A提出了一种基于锁相环脉冲插值技术的脉冲计数方法。该 方法能在几十秒或更短标定时间内，满足〇. 01 %的被检流量计脉冲计数精度要求。然而，在 双台位流量计检定装置中应用此专利存在需额外增加硬件设备、不适合于检定仪表系数较 小的流量计、并且存在将干扰脉冲倍频恶化测量结果等问题。
[0009] 其它非整周期截取信号计数精度提高法，例如CN1193503C、CN102565673B、 CN102931975A等，一样存在对干扰考虑不周或需额外配套复杂的硬件装置等问题。
【发明内容】
[0010] 为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种双台位流量计检定装置脉冲计数精度 补偿方法，在两倍提高检定效率的同时，能有效抑制干扰信号，及满足两台不同仪表系数流 量计检定的高精度要求。
[0011] 本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
[0012] 双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法，所述方法包括：
[0013] A、流量计Fi脉冲信号分两路接入工控机的数据采集卡；一路直接进入用于计数， 另一路经采集卡上的程控滤波器处理成正弦信号输入用于脉冲计数精度补偿；
[0014] B、设置正弦信号初值x(0)、逆矩阵初值P(0)，递推求解信号频率ω，根据收敛频 率消除低频干扰信号，修正采样AD采样间隔时间T s，修正程控滤波器的截止频率；
[0015] C、换向信号触发相位计算，构建超定矩阵Z，求解信号在换向器换向时刻前向相位
【权利要求】
1. 双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法，其特征在于，所述方法包括： A、 流量计F1脉冲信号分两路接入工控机的数据采集卡；一路直接进入用于计数，另一 路经采集卡上的程控滤波器处理成正弦信号输入用于脉冲计数精度补偿； B、 设置正弦信号初值X(O)、逆矩阵初值P(O)，递推求解信号频率《，根据收敛频率消 除低频干扰信号，修正采样AD采样间隔时间Ts，修正程控滤波器的截止频率； C、 换向信号触发相位计算，构建超定矩阵Z，求解信号在换向器换向时刻前向相位％ 和后向相位脅； D、 根据信号在换向器换向时刻的相位P/ ' %H十数器计数脉冲数Ni,干扰脉冲次数 Nd，计算校正后的脉冲计数N。
2. 根据权利要求1所述的双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法，其特征在 于，所述步骤A中，正弦信号的构建步骤包括： ⑴初始运行时，利用工控机的数据采集卡记录流量计脉冲上升沿时刻；通过至少3次 测周，取均值得到脉冲信号频率； ⑵程控滤波器的截止频率配置为信号频率的两倍，滤除脉冲信号中的高次谐波，将脉 冲信号转换成正弦信号。
3. 根据权利要求1所述的双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法，其特征在 于，所述步骤B中，虚拟正弦信号初值X(0)、逆矩阵初值P(0)采用如下的获取步骤： ⑴利用AD对正弦信号采样，即对于n次测周中的第i次，设Ai为正弦信号第10i-9?IOi次的采样数据和，有
则设置正弦信号初值x(0)、逆矩阵初值P(O)为： x(0) = (A1+A3)/2A2
⑵根据正弦信号的特性，有2f(k)cos(?Ts) =f(k-l)+f(k+l)，令第k个采样点的cos〇Ts) =X(k)，2f(k) =A、f(k-1)+f(k+1) =b，其中，f(k)表示正弦信号第k次AD采 样值递推求频率步骤： X(k+1) =X(k)+K(b-Ax(k)) 其中，
递推求得X(k)收敛值X(k+)，第i个脉冲的信号频率为：wi=arcos(x(k+)) /Ts ;根据 求解的频率校正第i个脉冲信号周期，：
I对比脉冲上升沿检测的周期I；1 ,如果存在
F扰脉冲次数Nd执行加1操作；
⑶修正插值间隔时间为 -，根据Oi修正程控滤波器的截止频率。
4.根据权利要求1所述的双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法，其特征在 于，所述步骤C中，按超定方程组求解换向器换向信号来临时刻的正弦信号相位； ⑴记录换向信号来临时刻正弦信号对应的k值； ⑵对于第一个换向信号，在
间按Ts等间隔取样m个数据，求解该时刻的 前向相位f/ ，记前向相位P/余弦值为X1、正弦值为X2，即4=COSi^，X2 ，则由正 弦信号的特性有：
则上述式子可表示为Dx=F 前向相位的特征向量X与后向相位的特征向量Xf求解过程如下： ① 求矩阵D的行数rD与列数cD ; ② 构建增广矩阵Z=LD:FJ; ③ 对矩阵Z进行奇异值分解，即Z=U2V1，其中U是rDXrD阶的酉矩阵，I：是半正定 的rDX(cD+l)阶对角矩阵，而VT，即V的共轭转置，是（cD+l)X(cD+l)阶的酉矩阵； ④ 取矩阵Vt第1到cD行，l+cD列至最后一列元素构建新矩阵Vxy，即Vxy = Vt (1 :cD，l+cD:end)， ⑤ 取矩阵Vt第l+cD到最后一行，第l+cD列至最后一列元素构建新矩阵Vyy，S卩，Vyy = VT(l+cD:end，l+cD:end); ⑥ 则相位的特征向量X为，
⑦ 可得该时刻的相位1P/为，
⑧ 若程控滤波器导致的相位滞后为，则实际滞后相位％为
(3)对于第二个换向信号，在[7+7+7]间按Ts等间隔取样m个数据,求解该时刻的 Iolo 后向相位料，其求解过程与前向相位-/的求解过程一致。
5.根据权利要求1所述的双台位流量计检定装置脉冲计数精度补偿方法，其特征在 于，所述步骤D中，设两次换向时刻内截取的脉冲计数为Ni,校正后的脉冲计数值N，则：
【文档编号】G01F25/00GK104266732SQ201410579278
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】杨茹, 潘云飞, 万勇, 刘雅杰, 张达远 申请人:广州能源检测研究院