喷阀性能评价方法、装置及设备与流程
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种喷阀性能评价方法、装置及设备。
背景技术：
喷阀作为色选机等设备的重要组件，其性能至关重要，喷阀性能优劣直接影响该类设备的工作效果。
在工作中，我们经常要判断喷阀吹气时实际产生的波形信号能否同预计波形相拟合，进而比较不同型号规格喷阀的性能优劣。由于喷阀吹气时实际产生的波形通常是含有较丰富频率分布的不规则类方波波形，以及设备元器件本身及外界的电磁干扰引入了干扰噪声，为我们分析喷阀吹气时实际产生的波形与预计波形的拟合程度的判别提高了难度，难以准确方便的评价喷阀的性能优劣。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种喷阀性能评价方法，通过获取实际波形信号和理论波形信号的相关系数，进而评价喷阀的性能，可以量化评估喷阀性能，使喷阀性能评估更加准确方便。
本发明的第二个目的在于提出一种喷阀性能评价装置。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明第一方面实施例提出了一种喷阀性能评价方法，包括：
采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号；
根据相关性算法获取所述第一信号和所述第二信号之间的相关系数；
根据所述相关系数评价所述喷阀的性能。
本发明实施例的喷阀性能评价方法，通过采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号，进而根据相关性算法获取第一信号和第二信号之间的相关系数，进一步根据相关系数评价喷阀的性能。由此，通过获取实际波形信号和理论波形信号的相关系数，进而评价喷阀的性能，解决了相关技术中判断喷阀吹气波形拟合程度较困难、难以准确方便的评价喷阀的性能的问题，实现了基于实际和理论喷阀吹气波形的相关性评价喷阀性能，可以量化评估喷阀性能，为喷阀性能评价提供了参考依据，使得喷阀性能评估更加精准方便。
另外，根据本发明上述实施例的喷阀性能评价方法还可以具有如下附加技术特征：
可选地，所述采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号包括：通过气压传感器采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号；获取所述喷阀的进气气压值和喷嘴截面积，根据元器件阻尼和空气阻力确定阻力值，以及获取所述气压传感器的线性参数；根据所述进气气压值、所述喷嘴截面积、所述阻力值和所述线性参数，确定理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。
可选地，所述第二信号的波形为方波。
可选地，所述第二信号的函数表达式为：vt＝a(ps-fa)+b，
其中，a和b为所述气压传感器的线性参数，p为所述进气气压值，s为所述喷嘴截面积，fa为所述阻力值。
可选地，所述相关系数根据以下公式确定：
其中，ρxy为所述相关系数，x(t)为所述第一信号，y(t)为所述第二信号。
可选地，所述根据所述相关系数评价所述喷阀的性能包括：若所述相关系数的绝对值大于等于第一预设阈值，确定所述喷阀的性能为优秀；若所述相关系数的绝对值小于所述第一预设阈值且大于第二预设阈值，确定所述喷阀的性能为良好；若所述相关系数的绝对值小于等于所述第二预设阈值，确定所述喷阀的性能为较差。
本发明第二方面实施例提出了一种喷阀性能评价装置，包括：
获取模块，用于采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号；
处理模块，用于根据相关性算法获取所述第一信号和所述第二信号之间的相关系数；
评价模块，用于根据所述相关系数评价所述喷阀的性能。
本发明实施例的喷阀性能评价装置，通过采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号，进而根据相关性算法获取第一信号和第二信号之间的相关系数，进一步根据相关系数评价喷阀的性能。由此，通过获取实际波形信号和理论波形信号的相关系数，进而评价喷阀的性能，解决了相关技术中判断喷阀吹气波形拟合程度较困难、难以准确方便的评价喷阀的性能的问题，实现了基于实际和理论喷阀吹气波形的相关性评价喷阀性能，可以量化评估喷阀性能，为喷阀性能评价提供了参考依据，使得喷阀性能评估更加精准方便。
另外，根据本发明上述实施例的喷阀性能评价装置还可以具有如下附加技术特征：
可选地，所述获取模块具体用于：通过气压传感器采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号；获取所述喷阀的进气气压值和喷嘴截面积，根据元器件阻尼和空气阻力确定阻力值，以及获取所述气压传感器的线性参数；根据所述进气气压值、所述喷嘴截面积、所述阻力值和所述线性参数，确定理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。
可选地，所述第二信号的波形为方波。
可选地，所述第二信号的函数表达式为：vt＝a(ps-fa)+b，
其中，a和b为所述气压传感器的线性参数，p为所述进气气压值，s为所述喷嘴截面积，fa为所述阻力值。
可选地，所述相关系数根据以下公式确定：
其中，ρxy为所述相关系数，x(t)为所述第一信号，y(t)为所述第二信号。
可选地，所述评价模块具体用于：若所述相关系数的绝对值大于等于第一预设阈值，确定所述喷阀的性能为优秀；若所述相关系数的绝对值小于所述第一预设阈值且大于第二预设阈值，确定所述喷阀的性能为良好；若所述相关系数的绝对值小于等于所述第二预设阈值，确定所述喷阀的性能为较差。
本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如第一方面实施例所述的喷阀性能评价方法。
本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的喷阀性能评价方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种喷阀性能评价方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的另一种喷阀性能评价方法的流程示意图；
图3为本发明实施例所提供的第一信号与第二信号的波形对比示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种喷阀性能评价装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的喷阀性能评价方法、装置及设备。
图1为本发明实施例所提供的一种喷阀性能评价方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤101，采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。
本发明实施例中，可以获取实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，以及获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号，后续获取第一信号和第二信号的相关系数，从而根据相关系数评价喷阀的性能，实现了基于实际和理论喷阀吹气波形的相关性评价喷阀性能，可以量化评估喷阀性能，使得喷阀性能评估更加精准。
在本发明的一些实施例中，参见图2，采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号，包括：
步骤201，通过气压传感器采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号。
步骤202，获取喷阀的进气气压值和喷嘴截面积，根据元器件阻尼和空气阻力确定阻力值，以及获取气压传感器的线性参数。
步骤203，根据进气气压值、喷嘴截面积、阻力值和线性参数，确定理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。
本实施例中，可以通过气压传感器获取实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号。
作为一种示例，气压传感器的主要传感元件包括对气压的强弱敏感的薄膜和顶针开控制，并在电路上连接到柔性电阻器。当喷阀吹气时，被测气体的压力发生变化，薄膜变形带动顶针，电阻器的阻值发生变化。进而从传感元件取得0-5v的信号电压，经过a/d数模转换后由数据采集器接收该信号电压的数据，并以相应的形式将数据发送至计算机，由此，可以获取代表实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号。
进而，可以获取喷阀的进气气压值和喷嘴截面积，根据元器件阻尼和空气阻力确定阻力值，以及获取气压传感器的线性参数，并根据进气气压值、喷嘴截面积、阻力值和线性参数，确定理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。
作为一种示例，可以根据实际工作需求设置喷阀的进气气压值，进而获取设置的喷阀进气气压值p，以及通过测量获取喷阀的喷嘴截面积s。其中，进气气压值p的单位为mpa(兆帕斯卡)，喷嘴截面积s的单位为mm2(平方毫米)。被测气体的压力记为f，则根据f＝ps获取被测气体的压力值f。
由于喷阀的喷嘴到气压传感器之间会有一段距离，因此，受到元器件本身的阻尼和空气阻力的影响，气压传感器接收到的压力值f’与被测气体的压力值f存在差异。可以通过相关算法获取元器件本身的阻尼和空气阻力导致的阻力值fa，并根据f’＝f-fa获取气压传感器接收到的压力值f’。
传感器的输入和输出在一定范围内成正比，则传感器的a/d转换在一定范围内为线性的，因此，可以获取气压传感器的线性参数，并根据气压传感器的线性参数和气压传感器接收到的压力值f’确定理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。其中，线性参数可以根据选取的气压传感器确定。转换后的电压信号记为vt，其函数表达式为
vt＝a(ps-fa)+b
其中，a和b为气压传感器的线性参数，p为进气气压值，s为喷嘴截面积，fa为阻力值。由此，可以获取代表理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。其中，第二信号的波形为标准方波。
参照图3，图中波形数据信号1为第一信号的波形，为不规则的类方波波形；图中波形数据信号2为第二信号的波形，为标准方波波形。由于喷阀吹气时产生的波形通常为不规则的类方波波形，以及设备元器件本身及外界的电磁干扰引入干扰噪声的影响，相关技术中判断喷阀产生的实际吹气波形与预计波形的拟合程度较为困难。本发明实施例中，可以获取代表理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号，以进一步根据第一信号和第二信号的相关性评价喷阀性能。
需要说明的是，上述获取实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号和理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号的实现方式仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据需要选择不同的方式获取第一信号和第二信号，此处不作具体限制。
步骤102，根据相关性算法获取第一信号和第二信号之间的相关系数。
在实际应用中，相关性是一种在时域中对信号特性进行描述的重要方法。相关性可以简单描述为两组信号的相似程度。本发明实施例中可以将相关性应用于采集的实际喷阀吹气时的第一信号和获取的理论喷阀吹气时的第二信号的相似性研究上，以获取第一信号和第二信号之间的相关系数。
本发明实施例中，第一信号记为x(t)，第二信号记为y(t)。喷阀吹气的开始时间为t1，终止时间为t2，则t的取值范围为：t1≤t≤t2。可以采用相关性算法计算第一信号与第二信号之间的相关系数，该相关性算法的具体实现方式举例说明如下：
对于第一信号x(t)和第二信号y(t)，存在一个系数axy，使得x(t)＝axyy(t)+xe(t)，则xe(t)＝x(t)-axyy(t)。根据最小均方差原则，
代入上述公式可得最小近似误差：
其中，ρxy即为第一信号x(t)和第二信号y(t)的相关系数，通过将积分转换为数值运算可得：
其中，可以证明|ρxy|≤1，|ρxy|越大，表示第一信号与第二信号相关程度越好。
当|ρxy|＝1时，第一信号与第二信号完全相关；当|ρxy|＝0时，第一信号与第二信号完全不相关；当0<|ρxy|<1时，第一信号与第二信号不完全相关。
需要说明的是，上述根据相关性算法获取第一信号与第二信号之间的相关系数的实现方式仅仅是一种示例，可以根据实际需要选择相关性算法，此处不作具体限制。
步骤103，根据相关系数评价喷阀的性能。
可以理解的是，在本发明的实施例中，相关系数的绝对值越大，喷阀的性能越好。在本发明的实施例中，在获取第一信号与第二信号之间的相关系数后，可以通过预设的评价策略根据相关系数评价喷阀的性能。
作为一种可能的实现方式，可以预先设置预设阈值，并比较相关系数的绝对值与该预设阈值的大小。若相关系数的绝对值大于等于该预设阈值，则确定喷阀性能较好；若相关系数的绝对值小于该预设阈值，则确定喷阀的性能较差。其中，预设阈值可以根据大量实验数据确定，也可以由本领域技术人员根据实际需要自行设置，此处不作限制。
作为另一种可能的实现方式，可以预先设置第一预设阈值和第二预设阈值，并比较相关系数的绝对值和预设阈值的大小。若相关系数的绝对值大于等于第一预设阈值，确定喷阀的性能为优秀；若相关系数的绝对值小于第一预设阈值且大于第二预设阈值，确定喷阀的性能为良好；若相关系数的绝对值小于等于第二预设阈值，确定喷阀的性能为较差。其中，第一预设阈值和第二预设阈值可以根据大量实验数据确定，也可以由本领域技术人员根据实际需要自行设置，此处不作限制。
作为一种示例，对于色选机所用的喷阀，可以设置第一预设阈值为0.8，第二预设阈值为0.6。当0.8≤|ρxy|≤1时，确定喷阀性能为优秀；当0.6<|ρxy|<0.8时，确定喷阀性能为良好；当0≤|ρxy|≤0.6时，确定喷阀性能为较差。
可选地，可以通过计算机或示波器等具有信号处理功能的设备进行波形对比评价，进而通过显示屏直接显示评价结果，例如显示喷阀性能评价结果为优秀、良好或较差。
综上所述，本发明实施例的喷阀性能评价方法，通过采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号，进而根据相关性算法获取第一信号和第二信号之间的相关系数，进一步根据相关系数评价喷阀的性能。由此，通过获取实际波形信号和理论波形信号的相关系数，进而评价喷阀的性能，解决了相关技术中判断喷阀吹气波形拟合程度较困难、难以准确方便的评价喷阀的性能优劣的问题，实现了基于实际和理论喷阀吹气波形的相关性评价喷阀性能，可以量化评估喷阀性能，为喷阀性能评价提供了参考依据，使得喷阀性能评估更加精准方便。并且，由于实际波形和预计波形间往往存在着时序上的差别，本实施例中通过相关性还可以克服相位改变不利于信号的拟合判别的问题。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种喷阀性能评价装置。
图4为本发明实施例所提供的一种喷阀性能评价装置的结构示意图，如图4所示，该喷阀性能评价装置包括：获取模块10，处理模块20，评价模块30。
其中，获取模块10，用于采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。
处理模块20，用于根据相关性算法获取第一信号和第二信号之间的相关系数。
评价模块30，用于根据相关系数评价喷阀的性能。
可选地，获取模块10具体用于：通过气压传感器采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号；获取喷阀的进气气压值和喷嘴截面积，根据元器件阻尼和空气阻力确定阻力值，以及获取气压传感器的线性参数；根据进气气压值、喷嘴截面积、阻力值和线性参数，确定理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号。
可选地，第二信号的波形为方波。
可选地，第二信号的函数表达式为：vt＝a(ps-fa)+b，
其中，a和b为气压传感器的线性参数，p为进气气压值，s为喷嘴截面积，fa为阻力值。
可选地，相关系数根据以下公式确定：
其中，ρxy为所述相关系数，x(t)为所述第一信号，y(t)为所述第二信号。
可选地，评价模块30具体用于：若相关系数的绝对值大于等于第一预设阈值，确定喷阀的性能为优秀；若相关系数的绝对值小于第一预设阈值且大于第二预设阈值，确定喷阀的性能为良好；若相关系数的绝对值小于等于第二预设阈值，确定喷阀的性能为较差。
需要说明的是，前述实施例中对喷阀性能评价方法的解释说明同样适用于本实施例的喷阀性能评价装置，此处不再赘述。
本发明实施例的喷阀性能评价装置，通过采集实际喷阀吹气时压力变化波形的第一信号，获取理论喷阀吹气时压力变化波形的第二信号，进而根据相关性算法获取第一信号和第二信号之间的相关系数，进一步根据相关系数评价喷阀的性能。由此，通过获取实际波形信号和理论波形信号的相关系数，进而评价喷阀的性能，解决了相关技术中判断喷阀吹气波形拟合程度较困难、难以准确方便的评价喷阀的性能优劣的问题，实现了基于实际和理论喷阀吹气波形的相关性评价喷阀性能，可以量化评估喷阀性能，为喷阀性能评价提供了参考依据，使得喷阀性能评估更加精准方便。并且，由于实际波形和预计波形间往往存在着时序上的差别，本实施例中通过相关性还可以克服相位改变不利于信号的拟合判别的问题。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机设备。图5为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。该计算机设备包括：
存储器1001、处理器1002及存储在存储器1001上并可在处理器1002上运行的计算机程序。
处理器1002执行所述程序时实现上述实施例中提供的喷阀性能评价方法。
进一步地，计算机设备还包括：
通信接口1003，用于存储器1001和处理器1002之间的通信。
存储器1001，用于存放可在处理器1002上运行的计算机程序。
存储器1001可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器1002，用于执行所述程序时实现上述实施例所述的喷阀性能评价方法。
如果存储器1001、处理器1002和通信接口1003独立实现，则通信接口1003、存储器1001和处理器1002可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构(industrystandardarchitecture，简称为isa)总线、外部设备互连(peripheralcomponent，简称为pci)总线或扩展工业标准体系结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称为eisa)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器1001、处理器1002及通信接口1003，集成在一块芯片上实现，则存储器1001、处理器1002及通信接口1003可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器1002可能是一个中央处理器(centralprocessingunit，简称为cpu)，或者是特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称为asic)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
为了实现上述实施例，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的喷阀性能评价方法。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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