基于数字滤波与自相关的涡街流量计抗强振动方法改进

涡街流量计容易受到管道振动的干扰,对测量精度造成较大影响,特别是当振动噪声的功率大于涡街信号的功率时,采用通常的数字信号处理方法也无法得到正确的涡街频率.为此,提出将数字滤波和自相关相结合的算法,运用于涡街流量传感器的信号处理,从含有强振动干扰的信号中识别出流量信息.针对该方法在实际实现中遇到的问题,对已有系统软件进行改进和完善.基于MSP430F5418单片机,使用汇编语言编制实数FFT算法实现了自相关函数的运算.     

抗振型低功耗数字涡街流量计研制

针对双传感器涡街流量计,提出采用频域相减与频率方差计算相结合的方法来处理涡街流量传感器输出信号,并研制基于低功耗单片机为核心的处理系统,取得很好的实验效果。在涡街流量信号功率小于振动噪声功率的情况下,抗振型低功耗数字涡街流量计仍然能够准确地测量流量的频率,并且低功耗、两线制工作。     

压电加速度传感器Hn估计校准方法

针对压电加速度传感器灵敏度校准过程中噪声对校准结果的影响难以消除的问题,结合Hn估计方法,利用其多次求互相关函数并求平均值的特性对系统噪声进行抑制。用"半长法"进行互相关计算,对多组采样信号进行互相关计算后再用FFT法进行功率谱计算,可得到功率谱的无偏估计。实验结果证明,利用该方法可提高压电加速度传感器灵敏度校准结果的准确度。     

涡街流量传感器信号的幅值和频率特征

基于实验数据建立了涡街流量传感器输出信号的数学模型,提出了用混合高斯分布来描述涡街流量传感器信号幅值的自然衰减现象,采用频率调制信号来表示涡街流量信号的宽带特征,通过频谱分析确定机械振动噪声信号为窄带信号.     

抗强固定干扰的涡街流量计系统设计及言号处理方法研究

一些工业现场存在较强振动干扰,其频率在涡街流量信号的范围内,且功率大于涡街流量信号的功率.采用数字涡街流量计根据流量信号占优原则来确定流量频率,就无法得到正确的测量结果.为此,设计了陷阱频率、陷阱宽度和陷阱深度可任意调节的陷波滤波器.采用陷波滤波器消除固定强干扰;用功率谱分析计算出涡街流量信号的频率.消除了在涡街流量信号范围内的强固定干扰,又不影响流量的测量.用Microchip公司的dsPIC33FJ256MC710 DSP研制了涡街流量计信号处理系统,并取得很好的实验效果.     

基于信息融合和广义循环互相关熵的电机轴承故障诊断

针对传统基于单路振动信号的故障识别可靠性较差和传统谱相关方法难以有效处理非高斯噪声的问题,该研究提出了一种基于多传感器振动信号信息融合和广义循环互相关熵谱的轴承故障诊断方法.首先推导了广义互相关熵、广义循环互相关熵和广义循环互相关熵谱密度的计算公式;然后给出了电机轴承故障诊断步骤;再利用轴承外圈故障仿真信号,分析了轴承...     

涡街流量信号背景噪声的混沌特性研究

首先介绍涡街发生的原理，分析了涡街噪声信号的产生具有混沌特性的可能性，引入小波方法分解涡街流量信号，运用混沌理论对涡街背景噪声信号的Lyapunov指数进行了计算仿真，结果表明涡街噪声信号是具有混沌特性的，并提取了涡街噪声信号的混沌特征，计算了盒维数。为定性地研究涡街流量信号特征提出了新的思路，实验数据的仿真结果说明了该方法的有效性。     

利用差压原理的涡街信号检测方法研究

采用压电传感器的涡街流量计在测量中容易受到管道振动和流场振动的影响,测量精度下降.对漩涡发生体周围流场进行分析,发现在发生体两侧存在相位差为180°且振动幅度和频率相等的流体振动点,根据这一特点,提出采用差压原理检测涡街信号的新方法,这种方法能抵抗噪声,稳定性好,实现方便,适应性强.     

用互谱法检测噪声中周期信号的周期和功率谱

本文提出了一种从噪声中检测周期信号的周期和功率谱的新方法,即使用互谱进行同步相加的方法,并从理论和实验上进行了研究。具体地说,该方法是在保持一定时间延迟的条件下,从掩埋在噪声中的周期信号上进行两次取样,计算两次取样之间的互谱,再对互谱进行多次同步相加。本方法与以前使用触发脉冲的功率谱法不同,它的一个特点是不需要触发脉冲。根据理论分析可知,用上述方法得到的互谱就等于周期信号的功率谱被旋转了一个同时间差和频率的积成比例的相位。本文还分别以掩埋在白噪声中的二个正弦波和由掩埋在白噪声中的短周期M序列信号构成的周期噪声信号为对象进行了实验验证。结果表明,本方法对高精度地检测噪声中的周期信号的周期和功率谱是有效的。     

基于EMD的高压燃气管道泄漏信号欠定盲分离方法

为能将城市高压燃气管道泄漏产生的应力波信号中混有多种干扰振动及噪声的有效泄漏信号与多源混合振动信号分离,提出基于EMD的泄漏信号欠定盲分离方法。对传感器采集的混合信号进行经验模态分解;对各固有模态函数归一化峭度特征进行分析,选取含主要泄漏信息的固有模态函数进行重构;构造由重构信号及观测信号组成的矩阵,用扩展联合对角化算法实现信号分离,以解决欠定情况下的盲分离问题。实验结果表明该方法能较好实现有效泄漏信号的提取。     

涡街流量计抗管道周期振动性能的试验研究

为研究涡街流量计在管道周期振动情况下的抗振性能,对国内广泛应用的应力式模拟涡街流量计,在气体流量管道周期振动试验装置上进行了不同振动加速度和方向的试验.通过对振动产生仪表系数相对误差的研究,得出模拟涡街流量计的抗振加速度,并分析了此时涡街流量传感器输出信号的品质特征.最后,为与模拟涡街作比较,对横河和ABB公司生产的数字涡街流量计进行了相同的管道周期振动试验,研究了数字涡街的抗振性能,并发现振动倍频信号是导致仪表系数相对误差出现的主要原因.     

基于遗传算法的涡街信号随机共振检测方法

涡街流量计在工业现场工作时,输出信号易叠加噪声,尤其在小流量测量时,涡街信号易被现场噪声淹没,导致测量受限。针对涡街信号处理,提出一种基于遗传算法的双调制随机共振方法。该方法对输入信号进行频率和幅值双调制后进入非线性双稳系统,以系统输出信号的信噪比为适应度函数,通过二进制编码,将调制频率和幅值组合成一个二进制字符串,同时对两个参数进行并行寻优,得到最优解,使系统产生随机共振,增强涡街信号。搭建涡街流量计实验装置,实验结果表明,使用遗传算法可以有效搜索出调制频率和幅值最优解,搜索效率高,解决现有多参数寻优的困难,适用于涡街信号特别是小流量信号处理,能准确获取涡街频率,实现流量测量。     

基于数字相关原理的相位差测量新方法

提出了一种基于数字相关原理的相位差测量新方法，该方法直接对两被测信号作互相关运算，并利用相关和正弦函数的一些性质，使部分噪声分量被有效地与有用信号相分离，从而提高了抗随机干扰能力和测量的准确度。理论分析和数字仿真结果表明：该方法具有不必预先知识正弦信号频率、抗随机干扰能力强等特点；其测量准确度和信号的信噪比和数据采集卡的位数有关，可通过调节总采样样本点数减小它们的影响。     

基于双电荷放大器的数字式两线制HART涡街流量变送器

针对耐高温涡街流量传感器灵敏度低及引入HART通信增加数字式两线制仪表的功耗且通信稳定性容易受电源影响的问题,研制了基于双电荷放大器的数字式两线制HART涡街流量变送器。采用两级电荷放大器和两级低通滤波器的信号调理电路,对耐高温涡街流量传感器输出的幅值较小的信号进行放大和滤波,获得稳定的流量信号;采用两路隔离电源的电源设计方案,提高电源的负载能力,并保证通信的稳定性,在进行数字信号处理的同时,实现两线制HART通信。实验结果表明,该变送器测量精度较高、量程下限较低,且满足低功耗要求。     

基于小波滤波器组的涡街流量计信号处理方法

涡街流量计应用比较广泛,但是,由于易受管道振动和流场不稳定等因素干扰,如何从强噪声背景下检测出涡街信号频率,一直是个难题.研究了多相结构ⅡR小波滤波器组的设计方法,给出了Butterworth型小波滤波器组的实现方案,将基于小波滤波器组的信号处理方法应用于涡街流量计,并给出最佳频带的判别准则.仿真结果表明,Butterworth型小波滤波器组具有较好的幅频特性和较高的频率精度.     

基于无迹卡尔曼滤波的动态贝叶斯小波变换在轴承故障诊断中的应用

针对工程实际中滚动轴承发生故障的类型具有典型性和故障信号具有冲击性,且振动信号的频率成分因外界环境的影响而变得极其复杂的特点,提出了一种基于负熵和无迹卡尔曼滤波的动态贝叶斯小波变换方法。该方法将SE(Squared Envelope) Infogram方法应用到无迹卡尔曼滤波方法(Unscented Kalman Filter, UKF)中,利用SE Infogram确定滤波器参数初值,即中心频率与带宽的初值,结合UKF对中心频率与带宽进行优化,以最优中心频率与带宽对振动信号进行滤波分析,对滤波后的信号进行包络解调分析,实现轴承微弱故障特征的提取。利用负熵指标代替以往研究所用的峭度指标,可以有效消除或削弱高峰值干扰的影响。最后,通过对仿真信号和轮对轴承试验信号对提出的方法进行了验证。结果表明,该方法能够有效提取强背景噪声下轴承外圈、内圈故障和滚动体故障,验证了该方法对轴承微弱故障诊断的有效性。     

Laplace小波相关滤波法与冲击响应提取

冲击响应信号的出现标志着机械设备发生松动，碰撞，冲击等故障。在复杂的振动信号中准确提取出冲击响应信息在机械故障诊断中具有重要的意义，介绍了用来识别冲击响应信号的Lapalce小波相关滤波法，通过对含有噪声的模拟冲击响应信号的识别，证明该方法能够在强大噪声干扰中准确捕捉到冲击响应信号。工程应用结果表明，相关滤波法可以从复杂的内燃机缸盖振动信号中准确定位进气阀关闭时冲击发生的时刻及频率，从而成功地诊断出因进气阀磨损而导致的漏气故障。     

科氏流量计测量管固有频率在线预测方法

提出了一种基于幅值变化期信号特征参数识别的科氏流量计测量管固有频率在线预测方法,该方法对测量管固有频率变化时引发的过渡期振动信号进行两次整周期采样,进而通过傅里叶变换获得反映所采样信号特征的虚部与实部参数,并根据所建立的基于信号特征参数的固有频率改变量计算模型,计算出测量管当前固有频率。对所提出方法进行了实验验证。该方法可用于科氏流量计振动控制中,帮助其将驱动频率快速、精准地调整到固有频率上,从而提高科氏流量计在复杂多变工况下的测量可靠性。     

基于数字频谱与模拟带通滤波组的两线制涡街流量计

基于MSP430F1611单片机,采用数字频谱分析与模拟带通滤波器组相结合的方式,研制新型两线制数字涡街流量计,以扩展量程比,保证现场测量精度,并实现低功耗工作,解决目前此类流量计存在的关键性技术问题。采用低功耗运放和数字电位器组成程控放大器,以适应涡街传感器输出信号强度较大范围的变化;根据少点数FFT计算结果,选择带通滤波器组,既满足涡街传感器信号频率范围变化大的需要,又对涡街信号进行最佳滤波;设计有效的电源管理模块和电流输出电路,为仪表两线制工作提供足够的电流。