為了提高科氏質(zhì)量流量計(jì)在批料流工況下的測(cè)量精度,根據(jù)正交解調(diào)算法具有快速響應(yīng)的特點(diǎn),選取該算法作為批料流下的信號(hào)處理方法,并解決實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)。利用正弦信號(hào)周期性的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)解調(diào)信號(hào)單周期有限點(diǎn)數(shù)據(jù)循環(huán)調(diào)用;采用FIR陷波器和IIR低通濾波器級(jí)聯(lián)完成對(duì)解調(diào)后信號(hào)的濾波,在保證濾波效果的同時(shí)降低了算法運(yùn)算量;為了去除計(jì)算結(jié)果中的奇異點(diǎn)同時(shí)減小穩(wěn)態(tài)波動(dòng),在相位差后期處理中加入兩級(jí)平均;優(yōu)化了算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的資源分配。在此基礎(chǔ)上,研制了科氏質(zhì)量流量變送器,并進(jìn)行了單相流和批料流標(biāo)定實(shí)驗(yàn),其測(cè)量誤差小于0.1%,重復(fù)性小于0.05%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,正交解調(diào)算法在批料流下具有較好的測(cè)量精度,同時(shí)所研制的變送器具有較好的性能。 

【文章來(lái)源】：計(jì)量學(xué)報(bào). 2020,41(07)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

正交解調(diào)法測(cè)量原理

批料流的整個(gè)過(guò)程由開(kāi)啟階段、穩(wěn)定階段和關(guān)斷階段組成，且由于開(kāi)啟階段和關(guān)斷階段具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系，因此分析濾波器性能只需針對(duì)開(kāi)啟階段和穩(wěn)定階段即可。為了將本文設(shè)計(jì)的濾波環(huán)節(jié)與文獻(xiàn)[11]的2種濾波環(huán)節(jié)進(jìn)行對(duì)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(jī)噪聲的2路正弦信號(hào)，然后以2 000 Hz的采樣頻率對(duì)2路信號(hào)同時(shí)連續(xù)采樣，每路信號(hào)采集10000點(diǎn)。開(kāi)始采樣時(shí)，2路信號(hào)相位差為0°，當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)n=5 500時(shí)，信號(hào)相位差突變?yōu)?.6°，之后均保持1.6°不變，即模擬批料流開(kāi)啟階段和穩(wěn)定階段，其濾波環(huán)節(jié)在信號(hào)相位差突變時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)和穩(wěn)態(tài)相位差計(jì)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(hào)突變100點(diǎn)后均可跟蹤上信號(hào)相位變化，且穩(wěn)態(tài)最大波動(dòng)均小于真實(shí)相位的0.15%。因此本文設(shè)計(jì)的FIR陷波器和IIR低通濾波器級(jí)聯(lián)的濾波環(huán)節(jié)在保證與文獻(xiàn)[11]設(shè)計(jì)濾波環(huán)節(jié)相同濾波效果的同時(shí)減小了算法的運(yùn)算量。由濾波環(huán)節(jié)產(chǎn)生的延時(shí)為:

由圖2和圖3可知，3種濾波環(huán)節(jié)在信號(hào)突變100點(diǎn)后均可跟蹤上信號(hào)相位變化，且穩(wěn)態(tài)最大波動(dòng)均小于真實(shí)相位的0.15%。因此本文設(shè)計(jì)的FIR陷波器和IIR低通濾波器級(jí)聯(lián)的濾波環(huán)節(jié)在保證與文獻(xiàn)[11]設(shè)計(jì)濾波環(huán)節(jié)相同濾波效果的同時(shí)減小了算法的運(yùn)算量。由濾波環(huán)節(jié)產(chǎn)生的延時(shí)為:濾波環(huán)節(jié)可以除去信號(hào)中的大部分噪聲，但在實(shí)際運(yùn)算過(guò)程中，由于批料流工況下流量變化迅速、持續(xù)時(shí)間較短，導(dǎo)致計(jì)算得到的相位差穩(wěn)態(tài)波動(dòng)大，且存在奇異點(diǎn)，因此需要對(duì)相位差結(jié)果進(jìn)行后期處理。


本文編號(hào)：3341340