一种气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波方法与流程

本发明属于信号检测技术领域，具体涉及一种气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波方法。

背景技术：

气固两相流流动参数主要包括气固两相流固体颗粒的流速、浓度、质量流量等，气固两相流参数的准确测量对提高气力输送相关行业以及部门的生产安全性、生产效率，以及降低能耗、节约能源具有十分积极的意义。

静电传感器所检测到的气固两相流信号是微伏级别的微弱信号，复杂、恶劣的工业现场环境中，微弱信号极易受噪声干扰，导致气固两相流交流电信号信噪比偏低，运用互相关测速算法分析计算出来的气固两相流固体颗粒流速精度低，运用传统的滤波方法对气固两相流交流电信号进行处理，效果不太理想，并且静电传感器检测到的气固两相流信号先验知识未知，噪声复杂、多变，针对这类信号特征，寻求一种适用于气固两相流交流电信号的滤波方法，对于气固两相流参数的准确、稳定测量有着重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波方法，以解决目前气固两相流参数测量精度低的问题。

本发明采用以下技术方案：一种气固两相流交流电信号递归最小

二乘自适应滤波方法，包括以下步骤：

步骤1：采集上、下游气固两相流交流电信号x1(k)、x2(k)；

步骤2：运用递归最小二乘自适应滤波方法对步骤1采集的上、下游气固两相流交流电信号x1(k)、x2(k)进行气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波处理，得到滤波后的上、下游信号y1(k)、y2(k)；

步骤3：对步骤2滤波后的上、下游信号y1(k)、y2(k)进行互相关测速运算，得出气固两相流固相颗粒流速的测量值。

作为本发明进一步的方案，所述步骤1利用上、下游静电传感器

所检测到的荷电信号经过信号调理模块、信号采集模块，得到上、

下游气固两相流交流电信号x1(k)、x2(k)。

作为本发明进一步的方案，下游气固两相流交流电信号x2(k)的处理与上游气固两相流交流电信号x1(k)处理方法相同，以上游气固两相流交流电信号x1(k)作为滤波信号进行说明，所述步骤2具体方法为：

步骤2.1：设置滤波器阶数n、数据长度n、遗忘因子λ、初始权值序列w0(k)、自相关矩阵逆矩阵sd(0)；

步骤2.2：计算k时刻有限长单位冲激响应(fir)数字滤波器输出信号y(k)，y(k)＝x1(k)^tw(k)，其中，x1(k)＝[x(k)x(k-1)lx(k-n+1)]^τ为k时刻气固两相流交流电信号序列的前n个值，w(k)＝[w0(k)w1(k)lwn-1(k)]^τ是k时刻滤波器的权值序列；

步骤2.3：计算k时刻的误差e(k)，即k时刻气固两相流交流电信号与fir滤波器输出信号之差e(k)＝x(k)-y(k)；

步骤2.4：按照权值序列更新公式w(k+1)＝w(k)+e(k)sd(k)x1(k)更新下一时刻权值序列；

步骤2.5：根据自相关矩阵逆矩阵更新公式

更新k+1时刻的自相关矩阵逆矩阵sd(k+1)；

步骤2.6：k＝k+1，若k≤n，返回步骤2.2，否则，完成滤波，

得到滤波后的信号y1(k)。

本发明的有益效果：本发明应用到气固两相流交流电信号处理上，与传统的滤波方法相比较，递归最小二乘自适应滤波方法对于气固两相流交流电信号的处理具有较强针对性，运用该方法处理后得到的上、下游气固两相流交流电信号进行互相关测速算法运算分析，使得所测气固两相流参数更准确、更稳定。

附图说明

图1是本发明中气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波器基本结构示意图；

图2是本发明中气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波方法对气固两相流交流电信号的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波方法，如图1所示，x(k),x(k-1),x(k-2),…,x(k-n+1)是k时刻气固两相流交流电信号序列x(k)的前n个值，y(k)是x(k),x(k-1),x(k-2),…,x(k-n+1)经过有限长单位冲激响应(fir)滤波器得到的输出信号，w0(k),w1(k),…,wn-1(k)是k时刻滤波器权值，误差信号e(k)是k时刻气固两相流交流电信号x(k)与fir滤波器输出信号y(k)之差，根据递归最小二乘的目标函数推导得到下一时刻权值序列更新公式w(k+1)＝w(k)+e(k)sd(k)x1(k)，通过权值更新公式来调节fir滤波器的权值序列w0(k),w1(k),…,wn-1(k)，以达到最佳滤波，具体按照以下步骤实施：

步骤1：采集上、下游气固两相流交流电信号x1(k)、x2(k)：上、下游静电传感器所检测到的荷电信号经过信号调理模块、信号采集模块，得到上、下游气固两相流交流电信号x1(k)、x2(k)；

步骤2：运用递归最小二乘自适应滤波方法对步骤1采集的上、下游气固两相流交流电信号x1(k)、x2(k)进行气固两相流交流电信号递归最小二乘自适应滤波处理，得到滤波后的信号y1(k)、y2(k)，以上游信号x1(k)作为滤波信号进行说明，下游信号x2(k)的处理同上游信号处理方法一样，具体流程图如图2所示：

步骤2.1：设置滤波器阶数n、数据长度n、遗忘因子λ、初始权值序列w0(0)、自相关矩阵逆矩阵sd(0)；

步骤2.2：计算k时刻有限长单位冲激响应(fir)数字滤波器输出信号y(k)，y(k)＝x1(k)^tw(k)，其中，x1(k)＝[x(k)x(k-1)…x(k-n+1)]^τ为k时刻气固两相流交流电信号序列的前n个值，w(k)＝[w0(k)w1(k)…wn-1(k)]^τ是k时刻滤波器的权值序列；

步骤2.3：计算k时刻的误差e(k)，即k时刻气固两相流交流电信号与fir滤波器输出信号之差e(k)＝x(k)-y(k)；

步骤2.4：按照权值序列更新公式w(k+1)＝w(k)+e(k)sd(k)x1(k)更新下一时刻权值序列；

步骤2.5：根据自相关矩阵逆矩阵更新公式

更新k+1时刻的自相关矩阵逆矩阵sd(k+1)；

步骤2.6：k＝k+1，若k≤n，返回步骤2.2，否则，完成滤波，得到滤波后的信号y1(k)。

自适应滤波器具有学习和跟踪的能力，气固两相流交流电信号先验知识未知，自适应滤波器通过自身的学习能力，获得最优权值，实现最佳滤波，在噪声随着周围的环境变化而变化时，自适应滤波器通过自身具有的跟踪能力，调节滤波器权值，最终实现最佳滤波。

步骤3：对步骤2滤波后的上、下游信号y1(k)、y2(k)进行互相关测速运算，得出气固两相流固相颗粒流速的测量值。

本发明具有快速的收敛速度和跟踪的能力，对气固两相流交流电信号的处理具有很强的针对性，通过对气固两相流交流电信号进行递归最小二乘自适应滤波处理，提高信号的信噪比，使用该方法处理后的信号进行运算分析，能够提高气固两相流参数测量准确性以及稳定性。

以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。