基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法及系统与流程

文档序号:11910975阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,包括:

步骤1,获取所述涡街流量计中传感器的采样信号;

步骤2,对所述采样信号进行快速傅立叶变换得到对应的频域信息,结合频率方差区分干扰信号与流量信号;

步骤3,通过K系数换算得到对应的流量值。

2.根据权利要求1所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,所述步骤1具体包括:

将涡街传感器输出的模拟信号经放大、低通滤波滤除高频分量,输入模数转换器完成采样信号。

3.根据权利要求1所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,所述步骤2具体包括:

采用频域抽选法将长度为N的采样信号对应的采样序列分成两个长度均为N/2的子序列,组成长度为N/2的复数序列,对所述复数序列进行离散傅立叶变换,通过公式将其转化为长度为N的采样序列的FFT实数。

4.根据权利要求3所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,所述采用频域抽选法处理采样信号之前,还包括:

根据定点运算横向调整数据范围,计算采样信号的平均值,将原始采样数据减去该平均值调整数值范围,以确保采样数据的横向范围在定点运算对应快速傅立叶变换数值范围内;

调整模数转换器采样信号的增益,将数值放大或缩小至规定范围内进行测算,根据增益计算到采样信号的实际幅值。

5.根据权利要求1所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,所述步骤2还包括:

当对离散的频率采样点进行离散傅立叶变换时,采用能量重心法对离散频谱进行校正;

当采样频率不为最小可分辨频率的整数倍时,离散傅立叶变换输入的频率泄漏到所有输出点,其泄漏分布取决于根据窗函数连续域傅立叶变换;采用如下公式对频谱转换后的幅值进行校正;

<mrow> <mi>A</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>k</mi> <mo>&times;</mo> <mi>&pi;</mi> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>k</mi> <mo>&times;</mo> <mi>&pi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <msup> <mi>k</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> <mo>&times;</mo> <mi>&pi;</mi> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <msup> <mi>k</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <mi>&pi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中A为校正幅值,k'为校正后的谐波位置,k为最大幅值频率所在的谐波位置,yk是k次谐波的幅值,Δk为k与k'之间的差值。

6.根据权利要求1所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,所述步骤2之前,还包括:采用陷阱宽度与陷阱深度均可调的陷波器对所述采样信号进行滤波,滤除所述采样信号中的干扰信号。

7.根据权利要求1所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,所述采用陷阱宽度与陷阱深度均可调的陷波器对所述采样信号进行滤波,滤除所述采样信号中的干扰信号,具体包括:

所述陷波器为带阻较窄的带阻滤波器,使用模拟低通滤波器经S平面变换得到数字带阻滤波器的Z平面,按设定陷阱频率范围对采样信号进行衰减,且衰减比例与频率范围为可调;

从时域角度出发,选择同时具有零点与极点的ARMA模型作为陷波器,对模数转换器的采样信号进行归一化处理,根据奈奎斯特采样定律,变换所述ARMA模型得到如下公式:

<mrow> <mi>H</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>z</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mi>&alpha;z</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&rho;</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>z</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <msup> <mi>&alpha;z</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&rho;</mi> <mn>2</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>z</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,式中α=-2cosω0,ρ1(0<ρ1<1),ρ2(0<ρ2<1),ω0为陷波器的中心频率,所述陷波器的陷阱宽度、陷阱深度随着ρ1、ρ2的变化而变化。

8.根据权利要求1所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:根据标定K系数得到的流量信号进行校正,得到其对应的瞬时流量与累计流量。

9.一种基于涡街流量计抗干扰信号的处理系统,其特征在于,包括:模拟信号调理模块、数字信号处理模块、系统输出模块与电源管理模块,所述模拟信号调理模块,用于将传感器的模拟信号适当放大,再低通滤波去掉高频分量后,送入模数转换器,完成信号的采样;所述数字信号处理模块采用陷阱频率、宽度与深度均可调的陷波器对所述采样信号进行滤波,使用FFT算法频谱分析处理采样信号得到流量值;所述系统输出模块用于将流量测量结果通过电流、脉冲向外发送,或者通过通讯模块将流量信息传递至外部终端;所述电源管理模块用于将24V直流电源转换为3V电压,为模拟信号调理模块与数字信号处理模块供电。

10.根据权利要求9所述的基于涡街流量计抗干扰信号的处理系统,其特征在于,所述模拟信号调理模块包含传感器、电荷放大器、限幅放大器、低通滤波与跟随器;所述数字信号处理模块包含单片机、欠压监测电路、复位电路、铁电存储器电路与外部看门狗电路;所述系统输出模块包括通讯模块、人机接口电路、脉冲输出电路与4~20mA模拟信号输出电路;所述电源管理模块包括DC/DC模块与LDO模块;其中,系统上电后,立即进行初始化;初始化后,根据定时的时序信号调用计算模块,采用信号处理算法对采样序列进行处理,计算出涡街频率;根据所设定的仪表系数,计算瞬时流量和累积流量;采用通讯模块进行液晶显示器刷新;调用系统输出模块,根据计算出的瞬时流量,向外发送标准的4-20mA的电流和输出流量对应的脉冲;输出完成后,主监控程序将返回,重新开始进行新的循环。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1