基于气体超声波流量计的间歇激励和信号处理

为了提高气体超声波流量计系统的响应速度,提出一种新的基于相邻峰值最大差值的气体超声流量计信号处理方法。为了进一步提高该信号处理方法的测量精度,又提出一种新的间歇式激励方法。采用间歇式激励方法能得到相邻峰值差值较大的回波信号,并且在不同流量下,相邻峰值最大差值的相对位置始终保持不变。在实际测量中,通过回波信号中相邻峰值最大差值的位置,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。将间歇式激励方法和基于相邻峰值最大差值的信号处理方法在硬件系统上进行实时实现,并进行标定实验,结果验证了激励方法配合信号处理方法的高效性。     

基于双阈值比较法超声波流量计信号处理

选择时差法超声波流量计为研究对象,以其包络超声波信号为基础研究信号处理方法,进一步提高时差法超声波流量计的测量精准度和稳定度。针对超声波流量计信号的特点,提出了双阈值法,利用此方法进行信号畸形与否的判断,再在良好的信号基础上进行流速流量计算。利用双阈值进行5个时间点的采集,同时采集过高阈值的脉冲个数,通过这些条件进行信号判断,满足指定条件的将再此基础上,按照指定的标准进行流速流量计算。实验验证证明该方法提高了流量计的测量精度和稳定度。     

基于对称性的最小二乘拟合随机椭圆检测算法

提出了1种基于椭圆对称性和最小二乘拟合的椭圆检测算法.首先,通过CANNY算子获取边缘点;其次,改进采样方法,利用椭圆的对称性和旋转不变性,对边缘点进行采样,有效避免了传统算法大量无效采样;最后,利用分布均匀的两对采样点,使用最小二乘拟合的方法对椭圆进行检测.实验表明,该算法有效地解决内存和运算量较大等问题.利用椭圆的...     

基于DBSCAN的椭圆拟合算法的磁罗盘校正

随着智能机器技术的不断发展,微型化磁罗盘在惯性导航和姿态控制等领域被广泛应用。磁罗盘以地磁场作为测量对象,在测量过程中极易受到其他磁场干扰,极大影响了测量数据的准确性和可靠性。为了提高磁罗盘传感器的抗干扰能力,提出一种基于DBSCAN的椭圆拟合算法,对磁罗盘测量的原始数据进行二次处理,提取正确地磁场信息。根据磁罗盘在干扰磁场下的输出数据特征,采用椭圆拟合算法校准数据。同时,由于测量数据存在的奇异值对数据拟合影响较大,因此对数据采用DBSCAN和莱特算法进行预处理,保证拟合算法的可靠性。     

基于最小二乘拟合测量电力系统频率的新方法

提出了一种利用最小二乘拟合技术测量电力系统频率的新算法,能消除信号中直流成分对频率测量的影响。还给出了一种信号预处理算法,它可有效地抑制信号中的2次谐波和3次谐波。仿真结果表明了新算法测量电力系统频率的有效性。     

包络拟合法在求取功率因数中的应用

低压电器国家标准规定,进行通断试验时,试验回路的功率因数和电流值要调整到规定值的允许偏差范围之内,常规的测量方法由于理论解释时存在应用条件的局限性,测量的准确性受到较大的影响,而测量过程又比较繁琐.利用LabView软件,通过对近几年短路试验中波形的分析,对电流波形采取包络拟合方法计算功率因数,不仅符合标准的要求,并具有一致性好、精度高的特点.     

改进加窗频谱峰值拟合算法及谐波分析应用

加窗FFT是目前应用最为广泛的谐波分析方法。但非同步采样时,离散频谱校正中存在计算准确度与实时性的矛盾。论文结合三角自卷积窗的频谱特性,建立了基于最小二乘法的三角自卷积窗加权电力谐波分析算法。首先利用三角自卷积窗对信号进行加权,以抑制频谱泄漏;其次,采用最小二乘法进行离散频谱校正,构造可以根据精度要求进行调节的频谱校正拟合多项式;最后,根据最小二乘拟合多项式,建立简单、易行的谐波幅值、初相角和频率计算式。非同步采样和非整数周期截断条件下,对白噪声、基波频率波动等情况的谐波参数分析仿真实验验证了算法的有效性和准确性。     

基于apFFT和带约束条件的最小二乘拟合的间谐波检测算法

在非整周期采样的情况下,使用传统的快速傅里叶变换(FFT)对邻近基波/谐波的密集谱间谐波进行参数估计时,由于频谱泄露的影响,间谐波检测误差较大,甚至难以判断密集谱的存在,因此,文中提出了一种基于全相位FFT和带约束条件的最小二乘拟合的间谐波检测算法。该算法的原理是先利用全相位FFT对间谐波参数进行预估,在预估参数的基础上构造拟合函数并设置约束方式,然后使用最小二乘拟合对间谐波参数进行校正。通过对比不同约束方式的效果,选择对幅值和相位分别进行约束为最佳约束方式。仿真实验表明,与其他基于FFT的算法相比,该算法可以有效地减少间谐波参数检测误差并具有良好的抗噪性。     

基于卡尔曼滤波的电磁流量计信号处理

针对电磁流量计在强干扰条件下测量精度不高的问题,提出了基于残差的卡尔曼滤波方法提高电磁流量计的精度。 采 用滑动平均滤波器对实验数据进行预处理,降低测量时电磁流量计测量时受到强干扰噪声的影响。 分析电磁流量计在固井过 程中的受干扰情况,提出基于残差的卡尔曼滤波的方法,实现过程噪声协方差 Q 随流量变化快速切换,提高卡尔曼滤波的响应 速度。 实验结果表明,经过上述算法处理后定流量下的不确定度降低了 14. 6% ~ 22. 6%,流量发生变化时的响应时间减少 5 ~ 18 s,同时测量累积排量精度达到 0. 12%,满足固井工程施工要求。 本文所设计的滤波算法有效降低噪声影响,使测量结果更 加稳定可靠。     

弯管下游在线校准超声流量计安装位置研究

为减少现场扰流元件对超声流量计在线校准的干扰,采用大涡模拟方法研究超声流量计上游存在90°弯头时其沿流向和周向安装位置对计量准确性的影响,获得超声流量计的最佳安装位置.结果表明,弯头导致下游发生流态畸变,超声流量计距弯头越远,其对周向安装位置的敏感度越低,修正系数最大误差由0.11降至0.03;修正系数随周向安装角的变...     

大口径超声波流量计内部流-声耦合特性仿真分析

为了探索工业用大口径水流量管道中超声波流量计的使用及其关键的流场-声场耦合机理,针对一DN500大口径超声波流量计进行了流-声耦合数值模拟研究。系统分析了大口径管道中的流场分布特性,揭示了传感器安装结构对于流场和声场带来的综合影响,给出了声波在管道流体中的传播动力学过程,通过换能器的声压接受信号结果计算得到了大口径管道内超声流量计模型的预估流速及计算偏差,其复杂的流-声耦合机理研究对超声波流量测量性能的提升具有重要意义。     

一种气体超声波流量计信号处理方法研究

针对气体超声波流量计信号处理中很难确定特征点的问题,提出一种基于可变阈值过零检测的信号处理方法,准确地找到信号的特征波,从而求得超声波信号的传播时间,准确测量气体流量。在以DSP和FPGA为双核心的气体超声波流量计信号处理系统上实时实现这种方法。采用判断"台阶"的方法,剔除噪声干扰所带来的误差,提高测量结果的稳定性。采用分段线性校正的方法,修正非线性误差,提高系统的测量精度。气体流量标定实验结果验证了方法和系统的有效性。     

稳态背景流场下超声波流量计内瞬态声场分析

采用Runge-Kutta间断有限元(RKDG)方法对一款Z型超声波水表进行三维数值模拟,计算过程分为流场计算和声场计算两个部分。采用标准k-ε模型获得超声传播的稳态背景流场。对声学变量作线性化假设,从欧拉方程、连续性方程和状态方程中获得绝热状态下声传播的控制方程。在发射换能器的端面定义法向速度边界条件,以图形化的形式展现超声波在顺流情况下的传播过程。切换发射和接收换能器的相对位置,重新计算得到声波逆流传播时相应接收换能器端面的平均声压分布。对比顺、逆流情况下换能器端面平均声压分布,通过曲线拟合得到的传播时差值要小于实验得到的时差值。该方法为模拟声波在复杂结构和流动中传播提供可能性。     

基于小波包变换方法的超声回波信号去噪研究

超声回波信号中含有大量有关缺陷性质的信息,但同时也掺杂着大量噪声干扰。为了很好的从回波信号中提取反映缺陷本质特征的信号,文章中使用了一种改进的小波包去噪方法一平均能量阈值法,讨论了小波包变换的多分辨率分析及平均能量阈值法消噪的原理,仿真结果表明,基于平均能量阈值的小波包去噪是一种有效的去噪方法,其效果优于小波去噪。     

气体可压缩性对涡街流量计计量性能影响分析

分析了涡街流量计的基本原理;运用可压缩流体的流体力学方程,对涡街流量计的流场速度进行了计算分析,得到了可压缩流体中等熵指数κ对仪表系数影响的计算公式,并采用MATLAB对公式进行了计算分析,发现仪表系数随流体可膨胀性的加剧而呈现增大的的变化趋势,且在速度为50 m/s时偏差达到1.54%;最后,通过实验测试数据及CFD仿真对可压缩流体和不可压缩流体的仪表系数进行了研究,研究结果表明,理论计算得到的系数偏差曲线与实验测试和仿真得到的系数偏差曲线变化趋势一致。     

基于DC-SAM液位识别模型的非满管流量计

在工业生产过程中超声流量计凭借非接触测量、适用多种流体介质等优点发挥着重要作用。针对目前超声流量检测抗干扰能力差,检测精度较低等问题,提出了一种结合模式识别的四声道非满管超声流量计;该系统通过带浮点运算的高性能ARM处理器进行FFT运算,求出四声道的综合流速;配合边缘计算芯片来识别出管道的液位,并基于液位修正模型提升识别稳定性。在液位识别模型中利用特征提取模块和空间注意力机制模块来提取有效特征,使用随机森林进行液位分类。实验结果表明,DC-SAM算法相对于其他模型更快收敛,准确率达到96.6%;该系统在流量实验中,对比标定流量计能达到96.5%的准确度,且具有较好的线性度;可以准确识别液位和流量,在保持较高测量精度的同时满足检测的稳定性要求。     

非接触式超声波流量计收发电路的设计与性能分析

增大信噪比是提高非接触式超声波流量计测量精度的有效措施。 但通过提高发射电压来增大信噪比,会损坏超声波传 感器与接收电路,也会加剧收发电路的相互干扰。 设计了一种针对复合管道流量测量用的超声波收发电路:在发射电路中以中 轴变压器替代阻尼电阻,在接收电路中采用限幅桥电路来保护接收电路,并基于匹配电阻法来平衡收发电路。 实验结果表明, 设计的发射电路能够提高发射电压、减小放电时间,空载时对输出电压可放大 13. 85 倍,带载时对输出电压可放大 4. 5 倍,同 时,接收电路能够有效抑制收发电路的相互干扰,并提高接收支路功率,接收电路对 5 V 以下信号的传输效率超过了 90%。 把 该电路应该到非接触式超声波流量计中,对难于穿透的复合管道中的流体进行多次重复测量,测试结果表明,该流量计的线性 度和重复性都满足实际流量测量要求。