本文關(guān)鍵詞：電子分析天平動態(tài)稱量算法研究

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【摘要】：電子分析天平是一種集傳感器技術(shù)、電磁學(xué)、模擬與數(shù)字電子技術(shù)、智能信息處理、材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)、精密機械與制造等多學(xué)科技術(shù)的高尖端精密計量儀器,是廣泛應(yīng)用于國防、醫(yī)藥、質(zhì)量控制、實驗室等領(lǐng)域的質(zhì)量計量標(biāo)準(zhǔn)器具�；铙w動物稱量是科學(xué)研究的重要手段,是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要組成部分,因此直接影響著研究課題的成敗和水平的高低,它的提高和發(fā)展,又會把許多領(lǐng)域課題的研究引入新的境界。因此,在實驗室研制的220g/0.1mg電子分析天平的基礎(chǔ)上,本文開展動態(tài)稱量算法的研究工作,提出基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)與分批估計相結(jié)合的動態(tài)稱量信息融合方法,并通過構(gòu)建電子分析天平動態(tài)稱量模型,驗證本文算法的準(zhǔn)確性,最后結(jié)合實驗室已有的220g/0.1mg電子分析天平驗證本文研究動態(tài)稱量算法的準(zhǔn)確性與實用性,為電子分析天平實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的動態(tài)稱量提供一條新途徑。本文主要工作為:首先介紹電子分析天平及其分類,描述動態(tài)稱量技術(shù)的常用算法及研究價值。其次,進一步介紹220g/0.1mg電子天平系統(tǒng)的工作原理,并闡述電磁力平衡傳感器的構(gòu)成與工作原理。運用系統(tǒng)辨識原理,采用批處理最小二乘法對實物稱量得到的數(shù)據(jù)進行估算,獲取傳感器傳遞函數(shù)的相關(guān)系數(shù)。再次,分析動態(tài)稱量采樣信號中高、低頻噪聲的形成原因,系統(tǒng)闡述數(shù)字濾波器的基本概念,及其在動態(tài)稱量采樣信號去噪中的應(yīng)用,并用設(shè)計的基于Kaiser窗濾波器和基于卡爾曼濾波器的數(shù)字濾波方法對實際小動物動態(tài)稱量的采樣數(shù)據(jù)進行高、低頻去噪處理。最后為實現(xiàn)活體動物快速、準(zhǔn)確的稱量,本文提出基于EMD與分批估計相結(jié)合的動態(tài)稱量信息融合方法:首先利用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)方法解析活體動物動態(tài)稱量的采樣信號,提取表征采樣信號的趨勢或均值的殘余量,計算各階本征模函數(shù)(IMF)與采樣信號的相關(guān)系數(shù),根據(jù)相關(guān)系數(shù)分辨虛假IMF,并將虛假IMF和原殘余量之和作為新殘余量;然后對新殘余量進行分批估計,消除各種噪聲、擾動對稱量結(jié)果的影響,獲得準(zhǔn)確的動態(tài)稱量值。本文通過建立動態(tài)稱量系統(tǒng)的仿真模型,對基于EMD與分批估計相結(jié)合的動態(tài)稱量信息融合方法進行了仿真實驗,仿真結(jié)果表明該算法準(zhǔn)確度高。為了驗證基于EMD與分批估計相結(jié)合的動態(tài)稱量方法的有效性與實用性,本文進行標(biāo)準(zhǔn)砝碼的靜態(tài)稱量和小鼠的動態(tài)稱量試驗,實測結(jié)果表明本文方法穩(wěn)定、可靠,稱量誤差≤0.5%。
【關(guān)鍵詞】：動物天平 動態(tài)稱量 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解 分批估計 融合
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH715
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 動態(tài)稱量技術(shù)及其應(yīng)用價值12-16
• 1.2.1 動態(tài)稱量技術(shù)12-13
• 1.2.2 動物稱量在動物稱量中的應(yīng)用價值13-14
• 1.2.3 國內(nèi)外動態(tài)稱量的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 電子分析天平系統(tǒng)分析17-23
• 2.1 電子分析天平的工作原理17-18
• 2.2 電子分析天平的質(zhì)量稱量原理18-20
• 2.2.1 直接驅(qū)動式結(jié)構(gòu)的稱量原理18-19
• 2.2.2 脈寬調(diào)制式結(jié)構(gòu)的稱量原理19-20
• 2.3 電磁力平衡傳感器的構(gòu)成與工作機理20-23
• 2.3.1 電磁力平衡傳感器的構(gòu)成21
• 2.3.2 電磁力平衡傳感器的工作機理21-22
• 2.3.3 羅伯威爾結(jié)構(gòu)22-23
• 第3章 電子分析天平動態(tài)稱量模型研究23-33
• 3.1 電子天平動態(tài)稱量理論分析23-29
• 3.1.1 電子天平的開環(huán)系統(tǒng)23-26
• 3.1.2 電子天平的閉環(huán)系統(tǒng)26-27
• 3.1.3 電子天平稱量系統(tǒng)辨識算法27-29
• 3.2 動態(tài)稱量參數(shù)估計算法研究29-33
• 3.2.1 批處理最小二乘法參數(shù)估計30
• 3.2.2 動態(tài)稱量信號的系統(tǒng)辨識結(jié)果30-31
• 3.2.3 動態(tài)稱量建模31-33
• 第4章 動態(tài)稱量信號預(yù)處理33-42
• 4.1 動態(tài)稱量的數(shù)據(jù)采集33
• 4.2 高頻噪聲干擾的消除33-37
• 4.2.1 高頻噪聲的形成機理33-34
• 4.2.2 高頻噪聲的濾除34-37
• 4.3 低頻隨機振動干擾及其消除37-42
• 4.3.1 低頻隨機振動干擾的形成機理37-38
• 4.3.2 基于卡爾曼濾波的動態(tài)稱量信號數(shù)字濾波方法38-42
• 第5章 基于EMD與分批估計的動態(tài)稱量融和算法42-56
• 5.1 EMD的基本原理42-47
• 5.1.1 解析信號42-43
• 5.1.2 瞬時頻率43-44
• 5.1.3 本征模態(tài)函數(shù)44-45
• 5.1.4 EMD原理與算法流程45-47
• 5.2 動態(tài)稱量EMD分解的關(guān)鍵問題研究47-49
• 5.2.1 動態(tài)稱量包絡(luò)線47-48
• 5.2.2 動態(tài)稱量的邊緣效應(yīng)48
• 5.2.3 動態(tài)稱量的虛假IMF分量48-49
• 5.3 動態(tài)稱量數(shù)據(jù)融合方法49-56
• 5.3.1 動態(tài)稱量的一致性檢驗49-50
• 5.3.2 動態(tài)稱量的信息融合思路50-54
• 5.3.3 基于EMD與分批估計的動態(tài)稱量信息融合方法54-56
• 第6章 動態(tài)稱量融合算法的應(yīng)用研究56-62
• 6.1 融合算法仿真試驗研究56-59
• 6.1.1 隨機脈沖信號影響56-58
• 6.1.2 白噪聲影響58-59
• 6.1.3 有色噪聲影響59
• 6.2 融合算法的實際應(yīng)用59-62
• 6.2.1 靜態(tài)稱量試驗60-61
• 6.2.2 動態(tài)稱量試驗61-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-69
• 致謝69-70
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果70-71
• 附錄B 批處理最小二乘法的參數(shù)估計71-73
• 附錄C 電子分析天平實物73

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1 羅維鈞;;淺談分析天平的稱量[J];江西化工;2008年03期

2 路洋;李凱;;分析天平的維護保養(yǎng)[J];品牌與標(biāo)準(zhǔn)化;2009年12期

3 蒲勇華;;機械分析天平速稱法的探索[J];光明中醫(yī);2010年03期

4 郝景春;;企業(yè)分析天平常見故障及排除方法[J];河北企業(yè);2011年05期

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6 王家龍;潘海津;周凌嶸;;論我國電子分析天平的發(fā)展和技術(shù)水平分析[J];中國儀器儀表;2012年S2期

7 王R，

本文編號：735600