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《合肥工业大学》 2010年
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抗强振动干扰数字涡街流量计信号处理方法研究与低功耗实现

罗清林  
【摘要】: 由于涡街流量计具有无机械可动部件,可以适用于液体、气体和蒸汽的测量,压力损失小,测量精度较高和量程比较宽等优点,因此被广泛用于发电厂等企业的流量测量。但是,在实际应用中还存在着两个问题:在采用数字信号处理方法的同时如何实现低功耗及两线制工作,以及如何在强噪声的干扰下获得准确的涡街流量频率。数字信号处理方法具有抗干扰能力强、精度高、量程比宽等优点,一般采用DSP芯片来实现。但是,DSP芯片的功耗比较大,一般工作电流都在100mA以上,不能满足低功耗与两线制的要求,而低功耗、两线制的仪表是许多过程工业现场所需要的。同时,由于工作原理的关系,涡街流量计在工作时常常受到外界振动干扰的影响。在振动比较强的时候,涡街流量计会把振动噪声的频率当作涡街流量频率输出,严重影响测量精度。因此,研究如何在强噪声的干扰下准确地测得涡街流量频率是很有现实意义的。 为了研究出能消除强干扰影响的数字信号处理方法,分析了涡街流量信号幅值的变化规律,研究了涡街流量信号与机械振动噪声的不同带宽特征,建立了涡街流量传感器输出信号模型。 研制了基于MSP430的低功耗、两线制涡街流量计数字信号处理系统。在研制过程中,对实数FFT算法、测量结果的稳定性与系统响应速度、仪表系数校正、温度和压力补偿、4~20mA电流输出,以及脉冲输出等关键技术做了相应的改进。在浙江迪元仪表有限公司进行了气流量和水流量的标定实验。实验结果表明,系统具有较强的现场抗干扰能力,较高的测量精度和较宽的量程比,同时,又实现了低功耗与两线制工作。 基于单传感器,提出了计算功率极值算法以及数字滤波结合自相关算法两种抗强干扰数字信号处理方法。计算功率极值算法将传统的自适应FIR维纳滤波器进行改进,通过计算功率极值来确定涡街流量频率。数字滤波结合自相关算法采取先数字滤波再计算自相关,然后根据自相关函数的衰减程度的方法来计算涡街流量频率。在此基础上,研制了基于单传感器的抗强干扰数字涡街流量计系统。仿真和实验结果表明,在噪声能量大于涡街流量信号能量的情况下,基于单传感器的抗强干扰数字涡街流量计系统能获得准确的涡街流量频率。 基于双传感器,通过仿真验证了自适应噪声抵消算法的有效性,同时,提出了另一种抗强干扰数字信号处理方法:频域相减结合计算频率方差法。该方法根据实际情况来选择算法:当流量传感器输出信号频谱中的峰值个数与振动传感器的个数不相等时,采用频域相减算法;当流量传感器输出信号频谱中的峰值个数与振动传感器的个数相等时,采用计算频率方差算法。研制了基于双传感器的抗强干扰数字涡街流量计系统。仿真和实验结果表明,在噪声能量大于涡街流量信号能量的情况下,基于双传感器的抗强干扰数字涡街流量计系统能获得准确的涡街流量频率。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH814

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王沁;抗强振型涡街流量计和快速响应型压电式阀门定位器软件研制[D];合肥工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘家祥;刘三山;朱志海;徐科军;;在MSP430F1611上实现周期图谱分析及校正[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年05期
2 胡海清;陈章位;;低功耗智能涡街流量计的设计[J];机电工程;2006年11期
3 张涛,吴鹏;基于子波变换的涡街流量传感器信号分析[J];计量学报;2003年03期
4 蒙建波;朱林章;;自适应频率测量方法(AMF)及其在涡街流量计中的应用[J];自动化学报;1992年03期
5 黄丹,陈昕,周康源;利用MSP430芯片实现小波变换对涡街信号的去噪测量[J];数据采集与处理;2004年01期
6 徐科军,汪枫;涡街流量计信号处理的软件方法[J];仪表技术与传感器;1995年04期
7 徐科军,汪安民;涡街流量计信号估计的自适应陷波方法[J];仪器仪表学报;2000年02期
8 徐科军,吕迅竑,陈荣保,苏建徽,张崇巍;基于DSP、具有谱分析功能的涡街流量计信号处理系统[J];仪器仪表学报;2001年03期
9 徐科军,汪安民;基于小波变换的涡街流量计信号处理方法[J];仪器仪表学报;2001年06期
10 莫德举,孙丽;低功耗多变量涡街变送器的研究[J];仪器仪表学报;2002年S2期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 黄云志;基于时频域分析的涡街流量计信号处理方法与系统的研究[D];合肥工业大学;2005年
2 王肖芬;流量传感器信号建模、信号处理及系统研究[D];合肥工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 曾宪俊;低功耗、两线制涡街流量计数字信号处理系统研制[D];合肥工业大学;2007年
2 孙洁;火力发电厂锅炉送风流量测量方法研究[D];华北电力大学(北京);2009年
3 刘家祥;改进的低功耗、两线制数字涡街流量计软件研制[D];合肥工业大学;2009年
4 刘三山;两种数字涡街流量计的硬件研制[D];合肥工业大学;2009年
【共引文献】
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1 周娟利;党智乾;;基于自调整模糊控制的直线电机矢量控制系统[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
2 曾炼成;彭佳红;解志坚;;基于MSP430的金属探测器设计与实现[J];安防科技;2007年11期
3 靳建波;吴晓红;王正勇;何小海;卿粼波;;基于MSP430F135的货车防盗报警系统设计[J];安防科技;2007年11期
4 刘灵芝;;基于ADVISOR的电动汽车性能仿真研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年03期
5 江伟;袁芳;李跃忠;;电容式涡街流量计测量方法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年03期
6 王志强;陈平;;基于GPRS技术的粮库温湿度监测系统设计[J];安徽农业科学;2010年14期
7 王志强;陈平;;基于虚拟仪器的粮食水分在线检测系统设计[J];安徽农业科学;2010年30期
8 陈小莉,钟生海;MATLAB在光学实验中的应用[J];安康师专学报;2003年02期
9 张朝龙;江巨浪;;基于MSP430的无线采集系统设计[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年02期
10 曾喜娟;庄其仁;;光纤光栅传感器锁定放大电路的设计[J];鞍山师范学院学报;2010年06期
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1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 黄波;林健;;直接转矩控制在拖动技术中的仿真与分析[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年
3 王伟;徐平;林德福;崔晓曦;;基于16位(MSP430F5419)单片机的数控直流电源设计[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
4 尚中锋;张青云;陈海永;王书潜;张永怀;;基于车载激光甲烷泄漏检测系统[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
5 魏静;朱欣华;褚鸿杰;苏岩;;热流微机械陀螺仪检测电路[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
6 张亮;陆秋海;;静电悬浮式电容差分加速度计测量原理与动特性设计[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 王海涛;熊伟;李中华;;气体增压器充气过程动态仿真研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
8 王峰;鞠文涛;胡亮;傅新;;自适应FFT功率谱分析在涡街流量计中的应用[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
9 赵长征;王新明;于丽丽;刘岩;任和;马少华;;接地故障分析及其电气火灾传播特征[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
10 曲娜;;参数自整定模糊PID微型燃机转速控制系统的设计[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(下)[C];2006年
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2 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 陈春涛;多传感器卫星数据黑潮变异研究[D];中国海洋大学;2010年
6 尹安东;基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究[D];合肥工业大学;2010年
7 杨金辉;数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用[D];湖南大学;2010年
8 张红兵;基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
9 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
10 刘英杰;负载口独立电液比例方向阀控制系统关键技术研究[D];浙江大学;2011年
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1 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 彭学文;双层钢管瞬变电磁检测技术研究[D];南昌航空大学;2010年
3 刘鲁艳;基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计[D];山东科技大学;2010年
4 赵杰;基于无线传输的主井绞车温度监测系统设计[D];山东科技大学;2010年
5 徐国栋;智能压力变送器的研究[D];山东科技大学;2010年
6 丁雷;白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
7 钮庆良;时间分辨光谱技术在免疫分析中的应用[D];长春理工大学;2010年
8 葛松林;基于CAN总线的纺织小张力智能传感器的研究[D];浙江理工大学;2010年
9 章长玖;公路桥梁车桥耦合振动分析[D];郑州大学;2010年
10 陈建伟;风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 许文胜;;西门子PS2系列定位器介绍及调试[J];安装;2009年S1期
2 刘志勇;SIPART PS2智能型电气阀门定位器的使用和维护[J];中华纸业;2002年03期
3 肖素枝,王化祥;基于HART协议的二线制智能阀门定位器[J];工业仪表与自动化装置;2005年02期
4 邵贝贝,王暹辉;低功耗二线制设计在电气阀门定位器中的实现[J];测控技术;2000年10期
5 印书范;刘汉忠;;低功耗二线制智能阀门控制器的设计[J];中国制造业信息化;2009年17期
6 黄丹,陈昕,周康源;利用MSP430芯片实现小波变换对涡街信号的去噪测量[J];数据采集与处理;2004年01期
7 曾宪俊;徐科军;周杨;王肖芬;朱志海;;低功耗、两线制涡街流量计数字信号处理系统[J];仪表技术与传感器;2009年01期
8 王秀娟,邱宣振,何衍庆;智能阀门定位器与非智能阀门定位器比较[J];医药工程设计;2005年01期
9 尚群立;蒋鹏;;智能电气阀门定位器的研制[J];仪器仪表学报;2007年04期
10 蔡明;姜福杰;;一款新型智能阀门定位器的设计[J];自动化与仪表;2008年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 黄云志;基于时频域分析的涡街流量计信号处理方法与系统的研究[D];合肥工业大学;2005年
2 邢娟;涡街流量计工况条件适应性研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 曹会发;智能阀门伺服定位系统的研究[D];浙江大学;2006年
2 逯大军;基于HART协议的低功耗智能电气阀门定位器[D];天津大学;2006年
3 曾宪俊;低功耗、两线制涡街流量计数字信号处理系统研制[D];合肥工业大学;2007年
4 赵超;基于TMS320F2812的抗振型数字涡街流量计的研制[D];天津大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 莫德举,李立平,郭红晓;电磁法检测漩涡频率的涡街流量计[J];北京化工大学学报(自然科学版);2001年01期
2 段泉圣;电站锅炉送风流量测量方法研究[J];电力标准化与计量;2005年02期
3 邵明,钟彦儒,余建明;基于小波变换的谐波电流的实时检测方法[J];电力电子技术;2000年01期
4 李永红,甄杰,王百锁;基于在线小波变换算法的船舶导航雷达相关跟踪检测器[J];大连海事大学学报;1999年04期
5 王建赜,冉启文,纪延超,柳焯;谐波检测中小波变换频域特性分析[J];电力系统自动化;1998年07期
6 徐永海,肖湘宁,杨以涵,陈学允;小波变换在电能质量分析中的应用[J];电力系统自动化;1999年23期
7 张立华,徐文立,常成,冯大为;一种适用于微机保护的新的递推DFT算法[J];电力系统自动化;2000年05期
8 杨桦,任震,唐卓尧;基于小波变换检测谐波的新方法[J];电力系统自动化;1997年10期
9 何楠;;涡街流量计的现场应用[J];今日电子;2007年01期
10 许剑,卢建刚;基于MSP430F449的新型智能流量计的设计与开发[J];电子技术应用;2005年04期
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1 彭杰纲;旋涡型流体振动流量计流体振动特性仿真及实验研究[D];浙江大学;2003年
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1 贾林;传感器动态非线性建模和补偿的研究[D];合肥工业大学;2003年
2 王肖芬;涡街流量计数字信号处理和传感器动态非线性建模[D];合肥工业大学;2004年
3 任好;汽车发动机相关传感器动态特性的研究[D];合肥工业大学;2005年
【相似文献】
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2 卢葵,周晓宁,刘爱平,付延明;涡街流量计选用中需满足的条件[J];计量技术;2001年06期
3 张新宜;CWL型涡街流量计的故障分析及处理[J];计量技术;2002年05期
4 徐科军;涡街流量计输出信号谱分析方法比较[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1994年02期
5 徐科军,汪枫;涡街流量计信号处理的软件方法[J];仪表技术与传感器;1995年04期
6 张枫屏,朱华;涡街流量计的选型与现场调校[J];自动化与仪表;1996年03期
7 许贤珍;涡街流量计应用初探[J];工业计量;1998年06期
8 郝祖龙,常太华,田亮,郝雷;涡街流量计数字信号处理方法分析与比较[J];现代电力;2005年02期
9 黄咏梅,张宏建,胡赤鹰,韩冬;新DFT递推算法在涡街流量信号处理中的应用[J];浙江大学学报(工学版);2003年01期
10 池兆明,邓泽友;关于电容式涡街流量计的结构问题[J];电子仪器仪表用户;1997年01期
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1 顾克江;;基于油气集中处理系统涡街流量计测量不确定度分析[A];江苏省计量测试学术论文集(2011)[C];2011年
2 黄云志;徐科军;;基于FFT的频谱校正方法及应用[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
3 李俊;;浅析涡街流量计在蒸汽流量测量中的应用[A];江苏省计量测试学术论文集(2010)[C];2010年
4 李健全;赵金红;王新;;涡街流量计及其在线检测和修复[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
5 吉春雷;;在蒸汽计量中选用涡街流量计与孔板流量计的利弊[A];江苏省计量测试学会2006年论文集[C];2006年
6 王峰;鞠文涛;胡亮;傅新;;自适应FFT功率谱分析在涡街流量计中的应用[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
7 ;石家庄奥森自动化仪表有限公司[A];推进供热体制改革与节能改造新技术新设备应用交流会论文集[C];2010年
8 贾云飞;张涛;;涡街流量计中电荷放大电路的研究与设计[A];天津市自动化学会第十四届学术年会论文集[C];2005年
9 张磊;徐科军;;基于差压式涡街流量计的湿气测量方法仿真研究[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
10 张东飞;;钟罩式气体流量标准装置及其测量不确定度分析[A];江苏计量测试学术论文集(2009)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐娜姿;抗振型涡街流量计在宜研发成功[N];宜兴日报;2010年
2 徐娜姿;在哪里跌倒,就从哪里爬起[N];宜兴日报;2010年
3 记者 曲京佳;艾默生将在南京建流量中心[N];中国化工报;2007年
4 陈晓莉;凭借技术和创新立足市场[N];中国冶金报;2007年
5 陈晓莉;艾默生在南京建设亚洲流量中心[N];中国冶金报;2007年
6 钮小刚;生产氧化铝流量仪表使用及选型[N];中国有色金属报;2005年
7 记者 张希通讯员 孔永祥;艾默生世界级流量中心落户江宁[N];南京日报;2007年
8 陈文张华;祥龙“软”“硬”兼施促节能[N];中国质量报;2007年
9 记者 丁常英;市科技局为省会经济发展助力[N];石家庄日报;2006年
10 记者 陈刚;艾默生立足中国辐射亚洲[N];中国有色金属报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗清林;抗强振动干扰数字涡街流量计信号处理方法研究与低功耗实现[D];合肥工业大学;2010年
2 陈洁;宽量程涡街流量计信号处理方法及其实现技术的研究[D];上海大学;2010年
3 邢娟;涡街流量计工况条件适应性研究[D];天津大学;2009年
4 黄咏梅;基于差压原理的涡街质量流量测量方法研究[D];浙江大学;2005年
5 黄云志;基于时频域分析的涡街流量计信号处理方法与系统的研究[D];合肥工业大学;2005年
6 孙宏军;涡街信号数字处理技术研究[D];天津大学;2007年
7 孙志强;基于涡街特性的流动分析与参数检测[D];浙江大学;2007年
8 郑丹丹;涡街流量传感器小流量测量性能研究[D];天津大学;2009年
9 王肖芬;流量传感器信号建模、信号处理及系统研究[D];合肥工业大学;2007年
10 彭杰纲;旋涡型流体振动流量计流体振动特性仿真及实验研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁素梅;基于数字信号处理技术的智能涡街流量计设计[D];华北电力大学(河北);2010年
2 姚浚浚;基于随机共振的涡街流量计信号处理方法研究[D];中国计量学院;2013年
3 王沁;抗强振型涡街流量计和快速响应型压电式阀门定位器软件研制[D];合肥工业大学;2012年
4 方国庆;插入式超声涡街流量计的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 付媛媛;智能型涡街流量计硬件系统及软件系统的研制与研究[D];燕山大学;2012年
6 王波;光纤涡街流量计的研制[D];北京化工大学;2004年
7 李文炜;嵌入式智能数字涡街流量计的开发[D];中南大学;2004年
8 李建平;基于HART总线的智能型涡街流量计的研究开发[D];重庆大学;2011年
9 王谊;基于网络通信的低功耗涡街流量计[D];合肥工业大学;2004年
10 刘建;基于USB总线的低功耗数字涡街流量计手操器研究[D];天津大学;2012年
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