渦街流量計加權平均值的頻率校正方法

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今天給大家介紹一下關于渦街流量計加權平均值的頻率校正方法，供大家參考，希望對大家的工作和學習有所幫助。
為了解決渦街流量計容易受到管道強烈周期振動干擾的國際問題，根據渦流信號的頻率波動大于周期振動干擾的特性差異，提出了一種基于頻率方差的數字信號處理方法提出了通過設置方差閾值來區分渦流信號和周期性振動干擾的方法。頻率波動特性的差異已在第2章的模型分析中得到了驗證。該方法僅使用常規的渦流傳感器，對渦流傳感器的設計和安裝沒有太多要求。它相對容易實現和推廣，并且還節省了成本。但是，在實際應用中，如果頻率估計誤差較大，則不能真實地反映出渦流信號，周期性振動干擾和同一頻率信號的頻率波動規律，從而將基于頻率方差的數字信號處理方法的可靠性提高。最終受到影響。因此，提高頻率估算精度對確保渦街流量計的抗振性能具有重要意義。

噪聲干擾通常會疊加在渦流傳感器輸出的正弦信號中。為了從包含噪聲的信號中提取渦旋頻率，基于FFT的頻譜分析方法已經成為處理渦流傳感器的輸出信號的有力工具，并已被廣泛使用。但是，過程工業需要低功耗，兩線制系統和渦街流量計的實時性能。為了實現兩線制，渦街流量計的系統功耗必須小于4mA，這需要一個低功耗的單片機來實現該算法，但是該單片機的計算速度和功能有限。資源。對于實時測量，通常需要使用渦街流量計在2S內刷新測量結果，這要求單片機采樣時間和計算時間不應太長。如果采樣時間短，則頻譜分析的分辨率會變差，并且測量精度可能會變差。如果運算周期不能太長，我們只能選擇一個相對簡單的算法。因此，對渦街流量計等過程儀表采用計算量少，存儲空間少，抗干擾能力強的頻譜校正方法，對提高頻譜分析的準確性和可靠性具有重要的現實意義。噪聲信號頻率校正的準確性將直接影響流量測量的準確性。為了提高頻率校正方法的抗噪聲性能，國內外學者對噪聲信號的頻譜校正進行了分析研究。有三種方法可以實現更好的整體性能。漢恩窗截斷能量重心校正方法（HWEC）是一種魯棒的校正方法，幾乎不可能對校正方向進行錯誤判斷。但是，此方法的主瓣較寬，從而降低了相似頻率的分辨率。 HARM窗口截斷增加了計算量。當采樣接近整個周期時，合成相位差校正方法（RWPD）具有很強的抗噪能力。然而，當頻率偏差接近0.5時，該方法的校正誤差變大。 Quinn提出了一種基于傅立葉系數比（簡稱RWFCR）的校正方法，并證明了采樣傅立葉系數比來判斷校正方向的可靠性。該方法計算簡便，抗干擾能力強，但兩篇文獻均缺乏實際應用。
本文提出了一種基于雙向校正和加權平均的頻率加權校正方法（RWBWFCR），通過用矩形窗口和傅立葉系數比截斷采樣數據來提高正弦信號的頻率估計精度。給出了該方法的校正原理。分析了不同的初始相位，不同的頻率偏移，不同的FFT點和不同的信噪比對頻率校正方法的影響。推導并驗證了固定高斯白噪聲頻率估計方法的理論準確性。該方法具有計算量少，存儲空間小，校正精度高，抗干擾能力強，易于MCU實時實現的優點。將該方法應用于低功耗，周期性振動較大的單傳感器渦街流量計中，以提高基于頻率方差的數字信號處理方法的可靠性。圖中顯示了本章的研究思路和主要研究內容。