為了提高科氏質(zhì)量流量計在批料流工況下的測量精度,根據(jù)正交解調(diào)算法具有快速響應的特點,選取該算法作為批料流下的信號處理方法,并解決實現(xiàn)過程中的技術(shù)難點。利用正弦信號周期性的特點,實現(xiàn)解調(diào)信號單周期有限點數(shù)據(jù)循環(huán)調(diào)用;采用FIR陷波器和IIR低通濾波器級聯(lián)完成對解調(diào)后信號的濾波,在保證濾波效果的同時降低了算法運算量;為了去除計算結(jié)果中的奇異點同時減小穩(wěn)態(tài)波動,在相位差后期處理中加入兩級平均;優(yōu)化了算法實現(xiàn)過程中的資源分配。在此基礎上,研制了科氏質(zhì)量流量變送器,并進行了單相流和批料流標定實驗,其測量誤差小于0.1%,重復性小于0.05%。實驗結(jié)果表明,正交解調(diào)算法在批料流下具有較好的測量精度,同時所研制的變送器具有較好的性能。 

【文章來源】：計量學報. 2020,41(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

正交解調(diào)法測量原理

批料流的整個過程由開啟階段、穩(wěn)定階段和關斷階段組成，且由于開啟階段和關斷階段具有對稱關系，因此分析濾波器性能只需針對開啟階段和穩(wěn)定階段即可。為了將本文設計的濾波環(huán)節(jié)與文獻[11]的2種濾波環(huán)節(jié)進行對比，在MATLAB中生成頻率為135 Hz、幅值為4 V且混有倍頻噪聲和隨機噪聲的2路正弦信號，然后以2 000 Hz的采樣頻率對2路信號同時連續(xù)采樣，每路信號采集10000點。開始采樣時，2路信號相位差為0°，當采樣點數(shù)n=5 500時，信號相位差突變?yōu)?.6°，之后均保持1.6°不變，即模擬批料流開啟階段和穩(wěn)定階段，其濾波環(huán)節(jié)在信號相位差突變時產(chǎn)生的延時和穩(wěn)態(tài)相位差計算結(jié)果如圖2和圖3所示。由圖2和圖3可知，3種濾波環(huán)節(jié)在信號突變100點后均可跟蹤上信號相位變化，且穩(wěn)態(tài)最大波動均小于真實相位的0.15%。因此本文設計的FIR陷波器和IIR低通濾波器級聯(lián)的濾波環(huán)節(jié)在保證與文獻[11]設計濾波環(huán)節(jié)相同濾波效果的同時減小了算法的運算量。由濾波環(huán)節(jié)產(chǎn)生的延時為:

由圖2和圖3可知，3種濾波環(huán)節(jié)在信號突變100點后均可跟蹤上信號相位變化，且穩(wěn)態(tài)最大波動均小于真實相位的0.15%。因此本文設計的FIR陷波器和IIR低通濾波器級聯(lián)的濾波環(huán)節(jié)在保證與文獻[11]設計濾波環(huán)節(jié)相同濾波效果的同時減小了算法的運算量。由濾波環(huán)節(jié)產(chǎn)生的延時為:濾波環(huán)節(jié)可以除去信號中的大部分噪聲，但在實際運算過程中，由于批料流工況下流量變化迅速、持續(xù)時間較短，導致計算得到的相位差穩(wěn)態(tài)波動大，且存在奇異點，因此需要對相位差結(jié)果進行后期處理。


本文編號：3341340