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涡街信号数字处理技术研究

作　者: 刘婧媛
导　师: 刘克金
学　校: 东北大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 涡街流量计 FFT频谱分析及校正 环形存储结构 基于能量的信号提取 交叠数字滤波器
分类号: TH814
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


涡街流量计在工业生产中,被广泛用于液体、气体和蒸汽的测量,因为它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信号等优点。但是,由于涡街流量计在低流速时易受噪声干扰,所以在使用时会出现现场测量精度不高,量程比受限,测量小流量困难等问题。为了有效的解决这些问题,本文对涡街信号数字处理技术进行了研究。本文首先阐明了本课题研究背景及意义,说明了涡街流量计的工作原理及涡街信号特点,介绍了国内外对于涡街信号数字处理方法的研究现状。之后,本文提出了时频域互映的涡街信号同步处理技术方案,方案中提出了使用频域通道和时域通道同步处理涡街信号的方法。在频域通道中,采用快速傅立业变换(FFT)频谱分析法和基于能量的涡街流量信号提取方法提取涡街流量信号。在数据的存储和调用时,提出了采用环形缓冲区结构,提高了系统的运行效率。在时域通道中,本文提出了一种建立数字交叠带通滤波器组对涡街信号进行实时跟踪滤波的思想和实现方法。应用数字滤波技术,设计数字交叠带通滤波器组,对涡街信号进行实时跟踪滤波,跟踪提取涡街流量信号。在课题算法研究时,在PC机上使用Visual C++6.0的开发环境下编制了C程序,进行了实验测试。实验结果表明文中提到的方法可以在某些程度上可以提高仪表的测量精度,扩大量程比,使小流量情况下的涡街流量信号的准确测量提取成为可能。

全文目录


中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 引言  10-11
  1.2 涡街流量计概述  11-15
    1.2.1 涡街流量计原理  11-12
    1.2.2 涡街流量计流量公式  12-13
    1.2.3 涡街流量计产生信号特点  13-15
  1.3 涡街信号数字处理方法研究现状  15-17
    1.3.1 国外研究状况  16-17
    1.3.2 国内研究状况  17
  1.4 课题主要研究内容  17-20
第2章 时频域互映涡街信号同步处理技术方案设计  20-24
  2.1 时频域互映涡街信号同步处理技术方案  20-22
  2.2 方案实现步骤  22-23
  2.3 小结  23-24
第3章 涡街流量信号提取技术研究  24-36
  3.1 FFT频谱分析涡街信号分频技术  24-32
    3.1.1 FFT频谱分析算法基本原理  24-28
    3.1.2 FFT频谱分析相位差校正理论  28-32
  3.2 基于能量的涡街流量信号提取  32-33
  3.3 环形缓冲区数据存储技术  33-35
    3.3.1 环形缓冲区结构  33-34
    3.3.2 数据存储和调用  34-35
  3.4 小结  35-36
第4章 数字交叠带通滤波器组设计  36-54
  4.1 滤波器的分类  36-45
    4.1.1 有限冲激响应滤波器(FIR)  36-37
    4.1.2 无限冲激响应滤波器(IIR)  37-38
    4.1.3 带通滤波器的技术指标  38-40
    4.1.4 模拟带通滤波器的设计方法  40-42
    4.1.5 数字带通滤波器的设计方法  42
    4.1.6 双线性变换法  42-45
  4.2 数字交叠带通滤波器组设计  45-52
    4.2.1 数字交叠带通滤波器组设计构思  45-48
    4.2.2 数字交叠带通滤波器组参数选择  48-50
    4.2.3 数字交叠带通滤波器组应用原则  50-51
    4.2.4 时频域互映涡街信号同步处理方案的详细的实现步骤  51-52
  4.3 小结  52-54
第5章 涡街信号处理平台的软件设计  54-60
  5.1 涡街流量信号处理平台软件开发环境  54
  5.2 涡街流量信号处理平台的软件设计  54-59
    5.2.1 用户设置部分  56-57
    5.2.2 涡街信号处理部分  57-59
  5.3 小结  59-60
第6章 实验结果分析  60-70
  6.1 FFT频谱分析及校正算法实验结果  60-63
    6.1.1 模拟涡街信号FFT谱分析及校正算法实验结果  60-62
    6.1.2 真实涡街信号FFT谱分析及校正算法实验结果  62-63
  6.2 基于能量的涡街流量信号提取实验结果  63-66
    6.2.1 静态模型流量信号提取实验结果  63-65
    6.2.2 涡街流量信号提取VC仿真实验界面  65-66
  6.3 数字交叠带通滤波器组实验结果  66-69
    6.3.1 Matlab带通滤波器仿真  66-67
    6.3.2 VC数字交叠带通滤波器组仿真  67-69
  6.4 小结  69-70
第7章 结论与展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 流量测量仪表
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