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《合肥工业大学》 2005年
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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

黄云志  
【摘要】:涡街流量计由于具有仪表内无机械可动部件、介质适应性宽、压力损失小以及输出频率脉冲信号等优点,在工业生产中广泛用于液体、气体和蒸汽的测量。但是,它易受管道振动等干扰而无法保证现场测量精度;测量小流量困难。 本文针对涡街流量计在应用中出现的关键性问题,主要研究涡街流量计的数字信号处理方法。 (1) 为了选择合适的数字信号处理方法,研究了涡街信号模型。利用概率密度函数和功率谱密度函数分析涡街流量信号的特点,建立了定常流量条件下涡街信号的数学模型;并进一步研究了非定常流量条件下涡街信号的特点,提出了脉动流涡街信号数学模型; (2) 研究基于周期图谱分析的涡街信号处理方法。通过对采样数据做傅立叶变换得到功率谱,计算功率谱的主频率得到信号的频率。针对非整周期采样误差影响频率计算的精度的问题,研究了频谱校正方法。提出了基于窗中心平移的相位差校正方法,利用信号模型产生不同流量点的信号进行仿真,结果表明,在噪声幅值小于信号幅值的情况下,基于窗中心平移的相位差校正可以提高频率测量精度; (3) 研究相位差综合校正方法。提出相位差取主值的有向角界定原理,构造了主值函数,利用主值函数推导出相位差综合校正公式,分析了公式中参数的合理取值范围;采用基于复解析带通滤波器的复调制细化谱分析方法提高密集频谱测量精度; (4) 研究基于小波滤波的涡街信号处理方法。分析了小波变换的特点及小波滤波器的幅频特性对信号分析的影响,构造了幅频特性好的ⅡR型Butterworth小波滤波器;利用Butterworth小波滤波器,选择合适的分解级数,将信号分解到不同的频带,根据最大频带判断原则,选择涡街信号所在频段进行分析,利用平均周期法计算涡街信号的频率。仿真结果表明,噪声幅值大于信号幅值时,基于ⅡR型Butterworth小波滤波方法,能够准确提取涡街信号,频率测量精度较高; (5) 研究基于小波滤波的脉动流条件下涡街信号处理方法。根据涡街脉动流模型,涡街信号频率随时间发生变化的,利用小波滤波器将信号分解到不同频带,采用递归小波算法保证信号分解的实时性,对分解后涡街信号所在频带进行Hilbert变换,估计涡街信号的瞬时频率。仿真结果表明,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频率特征。 (6) 研制了基于ADSP2181的涡街流量计数字信号处理系统。将小波滤波算法在系统上实时实现,对算法进行了软件仿真,对信号处理系统进行了调试;分别在江苏省宜兴市路达仪表有限公司及安徽省流量仪表计量鉴定站进行气体和水标定实验,实验结果表明,基于小波滤波的涡街流量计数字信号处理系统有良好的适配性能,整体性能指标优于传统的涡街流量计处理系统。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TH814

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【引证文献】
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1 黄云志;徐科军;;基于IIR小波滤波器的涡街流量计数字信号处理系统[J];仪器仪表学报;2007年12期
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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
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2 刘婧媛;涡街信号数字处理技术研究[D];东北大学;2008年
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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9 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
10 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
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9 任启明;低功耗智能涡街流量变送器的设计与研制[D];合肥工业大学;2008年
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王小华;基于神经网络的数字滤波器设计及谐波检测理论与方法研究[D];湖南大学;2009年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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9 黄典伟;吴智铭;;实时离散事件系统建模[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
10 刘建安;钱正在;于明清;;KJ—11自动驾驶仪的建模与仿真[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
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5 本报记者 朱栋材;扶残助残 弘扬人道[N];华夏时报;2001年
6 新野县一高中 乔平;幂函数建模应用两例[N];学知报;2011年
7 本报记者 柴雅晶;速度奇迹与销售“神话”[N];黑龙江日报;2004年
8 对外经济贸易大学信息学院 曹景广;用UML实现ERP系统建模(六)[N];国际商报;2002年
9 瑞莉编译;BPM在技术和业务间搭起桥梁[N];计算机世界;2004年
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5 雷利安;濮城南区沙二上2+3油藏精细描述及剩余油分布研究[D];中国地质大学(北京);2006年
6 胡世广;具备智能特征的开放式数控系统构建技术研究[D];天津大学;2008年
7 邢娟;涡街流量计工况条件适应性研究[D];天津大学;2009年
8 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
9 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
10 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
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1 洪宇;从心理模型的角度分析会话含意[D];黑龙江大学;2009年
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3 王飞;油气悬架系统动态特性仿真[D];吉林大学;2005年
4 王森;虹膜生物识别软件系统框架设计[D];吉林大学;2005年
5 余颖;活性污泥法污水处理过程智能建模及仿真研究[D];北京工业大学;2005年
6 陈芳;煤矿工业广场地表移动变形监测分析与预测[D];安徽理工大学;2005年
7 张亮峰;SL1126柴油机螺旋进气道建模及CFD分析[D];湖南大学;2005年
8 冯茜;面向信息抽取的ontology设计与实现[D];电子科技大学;2005年
9 付秀霞;现场总线协议的建模与仿真[D];北京化工大学;2005年
10 唐夫阳;高压断路器弹簧操动机构运动学、动力学研究[D];昆明理工大学;2005年
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