基于SVD的涡街流量计信号处理方法

针对涡街信号处理中振动干扰及噪声信号难以分离的问题,提出一种基于奇异值分解(SVD)的信号处理方法。在获取涡街传感器输出的两路差分信号的基础上,利用噪声系数对两路信号进行合成,并采用SVD对信号的主要频率成分进行分解。通过对涡街信号幅频关系的分析,将有效信号分量从分解出来的频率成分中提取出来,进而计算出信号的频率。测试结果表明利用SVD可以有效提取信号中的主要频率成分,滤除杂乱噪声及振动干扰信号,提高涡街流量计信号处理的准确度与抗干扰性。

涡街流量传感器信号的幅值和频率特征

基于实验数据建立了涡街流量传感器输出信号的数学模型，提出了用混合高斯分布来描述涡街流量传感器信号幅值的自然衰减现象，采用频率调制信号来表示涡街流量信号的宽带特征，通过频谱分析确定机械振动噪声信号为窄带信号。

基于HHT的涡街流量计脉动流噪声去除方法研究

采用了Hilbert-Huang变换(HHT)的方法对去除涡街计脉动流噪声进行了研究。首先运用EMD尺度滤波方式对涡街计脉动流噪声进行滤波去噪。然后,将EMD尺度滤波结果和小波阈值运用于涡街计脉动流噪声去除的结果进行了对比,离线仿真结果表明,EMD尺度滤波去噪和小波阈值去噪都能达到较好的效果,但是前者更加简便,完全是自适应的,这也为涡街信号处理提供了一种新的滤波去噪的有效方法。

涡街流量计的研究

涡街流量计是目前发展势头十分良好的流量计,在管道流量测量中得到广泛应用,并已跻身通用流量计之列。但涡街流量计尚属发展中流量计,其理论基础和实践经验较薄弱,在使用中,还会出现一些预想不到的问题。为解决这些问题,国内外科研工作者进行了大量的研究工作,并取得了一定进展。从涡街流量计中旋涡分离、涡街发生体形状、涡街信号检测方法及涡街信号分析和处理几方面对国内外研究现状进行了综述,指出研究中存在的难点及今后的研究方向,并提出一种利用涡街原理的新质量流量测量方法。

高精度DSP涡街信号处理方案

针对涡街流量计信号较为微弱、易受噪声干扰等问题,以TMS320LF2407A DSP微处理器为核心,设计了高精度涡街信号处理系统。具体介绍了系统结构,并给出了详细的硬件设计方案。采用Mallat快速小波变换的算法实现涡街信号去噪,并概述了系统软件设计方法。仿真试验表明,该系统具有精度高、实时性强、性价比高等特点,有一定的工程实用价值。

涡街流量信号处理方法

为提升涡街流量信号处理的效果,研究了涡街流量信号处理的方法,运用虚拟仪器开发平台LabVIEW对涡街流量信号进行滤波处理,设计了IIR数字滤波器,观察到2阶、10阶IIR低通滤波器和3阶IIR带通滤波器的滤波效果。分析了FIR数字滤波器设计方法,设计了30阶和100阶的FIR数字带通滤波器。通过幅频和相频特性曲线图分析了该滤波器的滤波效果,得出相应的实验数据,取得了良好的实验研究效果,为涡街流量信号的处理设计提供指导。

涡街流量计数字信号处理系统的改进与实验

本文针对涡街流量计数字信号处理系统存在的不能测量小流量和易受电磁干扰的问题 ,对其软硬件方面进行了改进。重新设计和研制了电荷放大器 ,提高了灵敏度 ,增强了适配能力。采取了合理的接地和屏蔽措施 ,提高了系统的抗干扰能力。采用去均值和频谱校正的方法 ,改善了系统的测量精度。编制键盘监控软件 ,采用状态变量法设计键值分析程序 ,实现人机对话功能。进行了液体流量和气体流量的标定实验 ,结果表明 ,改进后的数字信号处理系统比常规的流量计信号处理系统的测量精度高、流程比宽和适配能力强。

基于小波分析的受扰涡街流量信号处理

正弦信号和噪声信号在多尺度小波变换下其小波谱高频部分具有明显不同表现。本文对含噪声的涡街信号进行多尺度小波分解,去除噪声小波谱,再利用Matlab软件平台编辑重构出有效正弦信号。仿真实验表明,该方法是有效的。

嵌入式涡街流量计的设计与算法研究

传统涡街流量计由于抗干扰性差、测量精度低等难以满足实际测量的需求,研究和开发高抗扰型涡街流量计已成为当前流量测量领域的重要发展方向。针对现有产品存在的问题,设计了一种嵌入式涡街流量计,给出了硬件组成结构和相关电路原理图;并在信号处理算法上,采用Chirp-Z变换的频谱校正方法,对经FFT变换后的涡街信号的频谱主瓣进行局部细化,从而在运算量增加不多的情况下,提高了涡街流量计的测量精度。并通过Matlab仿真实验对该频谱校正方法进行有效性验证。仿真结果表明:该方法具有校正精度高,响应速度快和使用灵活的特点。

涡街流量传感器压电探头位置试验研究

以往对涡街流量传感器的研究主要集中在旋涡发生体形状设计、信号检测方式以及信号处理方法上,而对压电探头位置的研究未见报道。本文首先通过在水槽、风洞中试验,揭示了压电探头位置与涡街信号频率、幅值存在着密切联系,不同宽度的旋涡发生体,最强信号出现的位置也不同。在此基础上,研究管道中涡街流量传感器压电探头在不同位置时的信号变化规律,分析解释了二维、三维涡街流场的差异,最终确定了涡街流量传感器中压电探头的最佳位置应在距发生体尾部等于发生体宽度处。通过在DN100和DN50水、气流量标准装置上的试验,验证了此结论的正确性,传感器的线性度和重复性均有所改善。

基于混沌理论的涡街微弱信号检测方法研究

针对涡街流量传感器在小口径、低流速下信号微弱,易被强噪声淹没而难于提取的特点,提出了利用Duffing振子检测微弱信号的方法.通过仿真对涡街信号中含有白噪声以及谐波干扰的情况进行分析,仿真和实验均表明:这种基于混沌理论的微弱信号检测方法对涡街信号中较强的白噪声以及频差较大的谐波干扰具有很好的免疫力,并且通过计算最大Lya-punov指数的波动频率能够准确估计出涡街有用信号频率,实现低流速下涡街微弱信号检测.

涡街流量信号处理中FFT谱分析法的探讨

该文首先对FFT谱分析的几个基本问题进行探讨,然后用此方法对应力式涡街流量计的实际信号进行处理,并分析了此方法用于低频信号处理时的优缺点.

涡街流量传感器信号处理方法研究

设计一种基于变增益运算放大器和DSP数字信号处理单元的新型涡街流量计信号处理电路。利用DSP上集成的模拟数字转换电路(A/D)实时检测涡街流量计传感器输出信号的幅度和频率,采用数字模拟转换电路(D/A)对变增益运放进行控制,控制传感器输出信号幅度的相对稳定。针对涡街流量计输出信号的频率特性,设计基于DSP的FIR滤波算法,实现输出信号噪声的初步抑制,削弱原始信号中强噪声干扰。滤波后信号由DSP进行频率信息的精确计算以及流量的解算。实验结果表明,变增益运算放大电路有效解决了涡街流量计传感器输出信号幅度变化范围大而造成的放大电路复杂,分段放大信号幅度不连续等问题;采用DSP进行数字滤波及频率计算,实现了信号中噪声的抑制以及高精度流量解算。

脉动流条件下涡街信号瞬时频率的估计

研究脉动流条件下涡街信号的模型,提出频率测量的新方法.利用基于IIR滤波器组的小波变换,对信号进行二进制分解.根据实时性要求,提出基于IIR滤波器组的递归小波分解算法.对分解后的涡街信号进行Hilbert变换,估计出瞬时频率.仿真结果表明,该方法计算精度高、实时性好,可以准确反映脉动流条件下涡街信号的频率特征.

涡街流量计数字信号处理方法

涡街流量计是最近发展起来的一种新型流量计,其传感器输出信号的频率与流体的流速成正比,经过计算可以测量积流量。由于管道的机械振动和流场的不稳定等因素,使得传感器输出信号中含有各种噪声,本文归纳了几种通过数字信号处理测量频率的方法,其中小波变换方法具有较好的应用前景。

FFT周期图法在流速测量系统中的应用

针对测量水体流量的一般方法存在精度不够和抗干扰性能差等问题,以数字信号处理器为主控制器,结合快速傅里叶变换周期图法搭建突水流速测量系统。试验结果表明:该方法不仅能够扩大测量的量程,降低流量下限测量值,而且可提高测量精度,增加抗噪音干扰性能。

风洞中涡街流量传感器压电探头位置的试验分析

涡街流量传感器在测量小流量时由于信号微弱而不易检测,为解决这一问题从而扩展其测量下限,从传感器设计入手,研究在二维流场中压电探头与旋涡发生体的位置关系,找到适合信号检测的最佳位置.通过在三元回流式风洞中试验,利用热线测速以及压电探头测压得到发生体下游不同位置处的速度和压力信号,分析了信号强度、信噪比、小波系数和小波能量随检测位置的变化规律,最终给出了风洞中3种尺寸旋涡发生体下游的最佳检测位置:宽度14 mm发生体的最佳检测区域为距发生体50～75 mm,宽度22.5 mm发生体的最佳位置在100～150 mm,宽度28 mm发生体的最佳位置在150～200 mm.根据试验结果提出了估算最佳位置的公式,即最佳检测位置与发生体距离为涡街波长的二分之一.试验的分析方法和结论具有普适性,可推广到管道三维涡街流场中探头位置的研究.

多孔蜗舌贯流风机内非稳态流场特性

在前期采用多孔蜗舌控制贯流风机气动噪声的基础上,采用动态压力测量与大涡模拟相结合的方法,对比研究了多孔蜗舌方案的贯流风机内部非稳态流场特性。实验结果显示,蜗舌的"多孔板与容腔组合结构"可削弱蜗舌气流的压力脉动幅值,因而降低了贯流风机的噪声。大涡模拟结果则揭示了贯流风机内大尺度旋涡运动的特征,其压力脉动特性与实验吻合良好。本文对Powell涡声方程进行了修正,提出一个包含多孔介质和自由空间的涡声方程通用形式,试图以此解释多孔蜗舌对于流体发声的影响与作用机理。

电容式涡街流量传感器的环形转换电路研究

探讨了差动电容环形转换电路的机理,指出输入信号的不平衡将导致一个新的平衡过程,在最终的稳定状态中,流过跨接电容两端的充放电电荷始终趋于动态地保持相同.根据这一理论建立起一个关于输入输出的通用方程,并得到实验数据的支持.由方程导出其电压输出的简洁公式,用以定量分析电容式涡街传感器的信号转换过程,这对于优化电路设计具有重要指导意义.分析表明,涡街的环形电路输出信号只是在输入的高频载波上迭加了一个幅度正比于激励的低频交变信号;高品质振荡电路能有效提高信噪比,而最简便的方法是利用MCU晶振产生的信号直接作为环形电路的激励,在保证激励信号的幅度的基础上,电源电压降低到原来的1/2;激励源电流降低了一个数量级,同时具有稳定性,这对于变送器的智能化和微功耗化的实现起到关键作用.

基于EEMD和伪信号技术的涡街信号处理方法

针对深海水平流涡街信号的微弱性、低频性,易被噪声淹没难以提取的特点,文章提出一种基于整体经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和伪信号技术的消噪方法。通过分析经过EEMD分解及希尔伯特变换(Hilbert transform,HT)后信号的时频特性,确定组成信号的主要两阶固有模态参数(intrinsic mode functions,IMF),结合双伪信号技术进一步处理后识别信号频率。模拟实验与仿真结果对比表明,该方法能有效提高信号的抗干扰能力,精确估计涡街信号频率。