本文關(guān)鍵詞：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)處理與驅(qū)動(dòng)方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)由于其精度高、測(cè)量流體范圍廣、可做多參數(shù)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上獲得了廣泛的運(yùn)用。原來(lái)的科氏流量計(jì)的信號(hào)處理主要是采用模擬電路，由于模擬信號(hào)處理系統(tǒng)存在很多缺點(diǎn)，越來(lái)越多的公司和研究機(jī)構(gòu)都投入大量的人力物力來(lái)研究數(shù)字信號(hào)處理方法和系統(tǒng)。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的重要組成部分之一，它為流量管提供驅(qū)動(dòng)力，使流量管以其固有頻率和穩(wěn)定的振幅振動(dòng)，并且能夠跟隨流量管固有頻率的變化而變化。筆者在所在實(shí)驗(yàn)室以往研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)科氏流量計(jì)的數(shù)字信號(hào)處理方法和驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行了研究。主要研究了三種科氏流量計(jì)的數(shù)字信號(hào)處理方法：基于數(shù)字鎖相環(huán)的方法、基于正交解調(diào)的方法和基于自適應(yīng)Funnel濾波器和滑動(dòng)Goertzel算法的方法；以及科氏流量計(jì)驅(qū)動(dòng)的原理、各種模擬驅(qū)動(dòng)的波形、電路以及數(shù)字驅(qū)動(dòng)的方法等。 針對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)的特點(diǎn)，即信號(hào)頻率在小范圍內(nèi)變化和信號(hào)易受諧波干擾的特點(diǎn)，，采用基于數(shù)字鎖相環(huán)的方法處理科氏質(zhì)量流量計(jì)的信號(hào)，跟蹤信號(hào)頻率的變化，計(jì)算相位差，對(duì)美國(guó)專利提出的方法進(jìn)行了改進(jìn)，并作了仿真。仿真結(jié)果表明，在有諧波干擾的情況下，數(shù)字鎖相環(huán)方法可以準(zhǔn)確地跟蹤信號(hào)頻率的變化和計(jì)算相位差。此外，還對(duì)相位差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。 研究基于正交解調(diào)的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)處理方法，給出了同時(shí)求出信號(hào)的頻率、幅值和相位(差)的公式，設(shè)計(jì)兩種濾波器，研究?jī)煞N跟蹤方法，并進(jìn)行仿真和比較，得到較好的方案。理論分析和仿真結(jié)果表明，該方法僅受基頻附近的噪聲的影響，如果能夠設(shè)計(jì)更加理想的濾波器，其處理精度還會(huì)進(jìn)一步提高。 提出基于自適應(yīng)Funnel濾波器和滑動(dòng)Goertzel算法的科氏流量計(jì)信號(hào)處理方法。它將自適應(yīng)Funnel波器和滑動(dòng)Goertzel算法結(jié)合起來(lái)，能夠精確地跟蹤信號(hào)的頻率，計(jì)算相位差。與以往的方法相比，該方法具有兼顧跟蹤精度和跟蹤速度兩方面要求，用定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時(shí)不容易產(chǎn)生溢出和適合于時(shí)變信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。 目前主要采用模擬驅(qū)動(dòng)方式。本文分析這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，并且從能量的觀點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)的難易程度、對(duì)高低頻振動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)等方面比較了各種波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，本文還研究幾種驅(qū)動(dòng)電路，以產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)波形。 本文還對(duì)各種數(shù)字驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行了探討，這些方法總結(jié)起來(lái)主要有基于非線性模型的方法、基于MDAC的方法、基于DAC和MDAC的方法，以及基于波形合成的方法，其中針對(duì)波形合成方法中存在的問(wèn)題，本文還提出了實(shí)現(xiàn)使振動(dòng)系統(tǒng)起振以及自動(dòng)跟蹤固有頻率變化的數(shù)字驅(qū)動(dòng)算法。
【關(guān)鍵詞】：科里奧利質(zhì)量流量計(jì) 數(shù)字信號(hào)處理 自適應(yīng)線譜增強(qiáng) 正交解調(diào) 自適應(yīng)Funnel濾波器 Goertzel算法
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 第一章 概述14-23
• 1.1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的原理及其特點(diǎn)14-18
• 1.1.1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的組成14-15
• 1.1.2 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的原理15-17
• 1.1.3 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn)17-18
• 1.2 科氏流量計(jì)信號(hào)處理方法及研究動(dòng)向18-21
• 1.2.1 科氏流量計(jì)模擬信號(hào)處理系統(tǒng)18
• 1.2.2 科氏流量計(jì)數(shù)字信號(hào)處理方法和系統(tǒng)18-20
• 1.2.3 DSP技術(shù)與科氏流量計(jì)數(shù)字信號(hào)處理方法20-21
• 1.3 科氏流量計(jì)的驅(qū)動(dòng)方法及其研究動(dòng)向21-22
• 1.4 本文的主要工作22-23
• 1.4.1 數(shù)字信號(hào)處理方面22
• 1.4.2 科氏流量計(jì)驅(qū)動(dòng)方面22-23
• 第二章 基于數(shù)字鎖相環(huán)的科氏流量計(jì)信號(hào)處理方法23-42
• 2.1 科氏流量計(jì)輸出信號(hào)的特點(diǎn)23
• 2.2 數(shù)字鎖相環(huán)的組成23-24
• 2.3 信號(hào)處理步驟24-29
• 2.3.1 外差混頻24-26
• 2.3.2 通過(guò)梳狀濾波器濾波26
• 2.3.3 多抽一26-27
• 2.3.4 16階FIR濾波器濾波27-29
• 2.4 仿真結(jié)果29-42
• 2.4.1 測(cè)試頻率跟蹤性能30-35
• 2.4.2 相位差的計(jì)算精度35-38
• 2.4.3 關(guān)于頻率跟蹤、相位差計(jì)算精度的幾個(gè)結(jié)論38
• 2.4.4 誤差產(chǎn)生原因分析38-40
• 2.4.5 基于數(shù)字鎖相環(huán)的信號(hào)處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)40-42
• 第三章 基于正交解調(diào)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)處理方法42-52
• 3.1 正交解調(diào)原理及計(jì)算公式42-44
• 3.1.1 正交解調(diào)原理42-43
• 3.1.2 正弦信號(hào)幅值計(jì)算43-44
• 3.1.3 正弦信號(hào)頻率計(jì)算44
• 3.1.4 正弦信號(hào)相位差計(jì)算44
• 3.2 基于正交解調(diào)的科氏流量計(jì)信號(hào)處理方法的實(shí)現(xiàn)44-48
• 3.2.1 基于正交解調(diào)的信號(hào)處理算法結(jié)構(gòu)44-45
• 3.2.2 低通濾波環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)45-48
• 3.3 兩種信號(hào)處理方案48-51
• 3.3.1 閉環(huán)跟蹤48-49
• 3.3.2 自適應(yīng)陷波濾波器跟蹤49-51
• 3.4 結(jié)論51-52
• 第四章 基于自適應(yīng)譜線增強(qiáng)的科氏流量計(jì)信號(hào)處理方法52-76
• 4.1 基于自適應(yīng)陷波濾波(ANF)的方法52-54
• 4.1.1 自適應(yīng)陷波濾波器的主要形式和算法52-53
• 4.1.2 自適應(yīng)陷波濾波器的特點(diǎn)53-54
• 4.2 調(diào)兩參數(shù)的自適應(yīng)陷波濾波器和兩級(jí)陷波濾波器54-59
• 4.2.1 方法概述54-55
• 4.2.2 主要公式及實(shí)施例55-58
• 4.2.3 該方法的缺點(diǎn)58-59
• 4.3 基于自適應(yīng)Funnel濾波器和滑動(dòng)Gertzel算法的方法59-75
• 4.3.1 方法概述59
• 4.3.2 AFF的結(jié)構(gòu)59-60
• 4.3.3 頻率計(jì)算／譜線增強(qiáng)60-65
• 4.3.4 相位差計(jì)算65-68
• 4.3.5 基于AFF和SGA的信號(hào)處理方法算法流程及仿真結(jié)果68-75
• 4.4 關(guān)于本文采用的各種信號(hào)處理方法的結(jié)論75-76
• 4.4.1 4.4.1基于數(shù)字鎖相環(huán)的方法75
• 4.4.2 基于正交解調(diào)的方法75
• 4.4.3 基于譜線增強(qiáng)的方法75-76
• 第五章 科氏流量計(jì)模擬驅(qū)動(dòng)方法研究76-86
• 5.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理76-78
• 5.2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的比較78-80
• 5.2.1 供相同的基波能量時(shí)需要消耗的總功率79-80
• 5.2.2 對(duì)高或者超高固有振動(dòng)頻率的振動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)80
• 5.2.3 對(duì)某些非正弦周期信號(hào)可以采用數(shù)字電路80
• 5.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)80-83
• 5.3.1 正弦波驅(qū)動(dòng)電路80
• 5.3.2 三角波驅(qū)動(dòng)電路80-81
• 5.3.3 矩形波驅(qū)動(dòng)電路81-82
• 5.3.4 多種波形驅(qū)動(dòng)電路82-83
• 5.4 關(guān)于模擬驅(qū)動(dòng)的幾個(gè)結(jié)論83-86
• 第六章 科氏流量計(jì)數(shù)字驅(qū)動(dòng)方法探討86-94
• 6.1 基于非線性模型的驅(qū)動(dòng)方案86-88
• 6.2 基于一個(gè)乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器(MDAC)的驅(qū)動(dòng)方案88-90
• 6.3 基于DAC和MDAC的驅(qū)動(dòng)方案90
• 6.4 基于波形合成的方案90-92
• 6.5 關(guān)于數(shù)字驅(qū)動(dòng)方法的幾點(diǎn)結(jié)論92-94
• 第七章 結(jié)論與展望94-97
• 7.1 本文總結(jié)94-96
• 7.2 下一步工作展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-102
• 碩士階段撰寫的論文102

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 楊帆;侯宏;李國(guó)平;廖知;;科里奧利質(zhì)量流量計(jì)增益控制閉環(huán)設(shè)計(jì)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年04期

2 李志勇;張英敏;張鵬;;基于FPGA的科氏流量計(jì)驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J];測(cè)控技術(shù);2010年03期

3 林坤;劉鳳新;劉志剛;;科里奧利質(zhì)量流量計(jì)數(shù)字信號(hào)處理方法的研究[J];計(jì)量技術(shù);2008年06期

4 蘇奮華;涂亞慶;張海濤;;科氏流量計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模糊PID控制器設(shè)計(jì)及仿真[J];儀表技術(shù)與傳感器;2009年09期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 郭鴻;基于DSP技術(shù)的高精度科氏質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)[D];華北電力大學(xué)（北京）;2006年

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3 侯宏;科里奧利質(zhì)量流量計(jì)變送器電路研究及其電路實(shí)現(xiàn)[D];北京理工大學(xué);2008年

4 林坤;科氏流量計(jì)的DSP算法研究及實(shí)現(xiàn)[D];北京化工大學(xué);2008年

5 朱永強(qiáng);數(shù)字式科氏質(zhì)量流量變送器硬件研制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

6 李葉;科里奧利質(zhì)量流量計(jì)數(shù)字信號(hào)處理算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

7 許爽;基于FPGA和DSP的科氏流量計(jì)變送器設(shè)計(jì)[D];北京化工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)處理與驅(qū)動(dòng)方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：316689