基于相关法的相位差检测方法在科氏质量流量计中的应用研究

科氏质量流量计通过检测两路振动信号的相位差获得流体的质量流量信息.对于直管式结构,科氏效应引起的相位差很小,同时振动信号的频率会由于外界干扰或流体特性变化而发生改变.因此,研究能够跟踪频率变化,并具有高精度的相位差检测方法是提高系统性能的关键.研究了用数字相关法实现科氏质量流量计的相位检测,提出了克服非整周期采样和实现频率跟踪的算法;另外,研究了相关法的相位测量误差的统计特性.     

基于环形阵列扭矩传感器的高精度扭矩测量系统设计

针对极端恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量所出现的精度不高的问题,结合环形空间阵列扭矩传感器原理与输出信号的特点,提出并设计了一种新颖高精度的非接触式扭矩测量系统框架.传感器信号在由S3 C2440 AL微处理器与ADS1274 A/D转换器实现采集后,着重讨论利用多重相关法来抑制系统噪声,并测量两路信号相位差,提高系统扭矩测量精度.实验结果证明:融人多重相关法的环形阵列扭矩传感器测量系统精度明显提高,且结构简单,能够在恶劣环境下稳定工作.     

基于LabView的机械密封端面摩擦扭矩的测量方法

机械密封的端面摩擦扭矩是反映机械密封工作性能的重要参数,传统的接触式测量方法的测量结果具有很高的不确定度;为了提高测量精度,采用了扭矩信号的非接触式测量方法,介绍了非接触测量扭矩的原理和扭矩信号频率跟踪滤波的实现方法;对调理后扭矩信号分别采用了频率计数法和波形恢复测频法进行采集,并阐述了频率计数和波形恢复测频的原理与它们基于LabView的实现;对两种采集方法的部分实测数据进行了误差分析比较,结果表明,波形恢复测频法的测量精度较高。     

多速率STFT超宽带信号瞬时频率估计研究

提出多速率短时傅里叶变换(Multi Rate Short Time Fourier Transform,MR-STFT)瞬时频率估计算法,提高了超宽带信号瞬时频率估计精度;该方法将多速率信号处理算法与短时傅里叶变换(STFT)技术相结合,兼顾采样频率和被测频率,将宽频范围进行分段采样,对分段处理结果进行拟合,构成多速率STFT算法,实现超宽带信号瞬时频率的高精度测量;通过对仿真信号和实测信号进行处理,研究了方法的可行性和频率估计精度,结果表明MR-STFT算法较大提高了超宽带信号瞬时频率估计精度,尤其对低信噪比的超宽带信号效果显著。     

改进相位差测量在感应加热电源频率跟踪中的应用

在感应加热电源的频率跟踪环节中,需要对负载电压和电流信号相位差进行测量.由于待测负载信号存在波形畸变,使得常用的过零比较法在实现时存在一定误差.为了解决这一问题,提出一种改进的相位差测量方法.利用dsPIC的输入捕捉模块测量负载信号的周期,配合快速傅里叶变换得到负载电压和电流信号相位差,然后对测得的相位差进行修正和补偿,最终实现系统频率跟踪功能.实验结果表明,该方法可以使逆变电路输出较为准确地跟踪负载固有谐振频率的变化,提高了系统的工作性能,较好地达到系统频率跟踪的要求,在实际设计中有一定的应用价值.     

科氏流量计DSP算法及其仿真研究

提出用于科氏流量计的信号处理的新的DSP算法和仿真方法.包括线性调频Z变换算法,该算法用于信号测频初始化.通过只在窄带内密集抽样的方法,和传统方法比较,线性调频Z变换算法可以减少由于不足点采样而造成的频谱泄漏,改善计算精度并减少运算时间.还包括用于频率跟踪的锁相环仿真,锁相环可以极好地平滑噪声,跟踪频率变化,最终用于计算两路信号相位差.通过在MATLAB环境下的仿真,我们得出结论:琐相环方法是进行科氏流量计频率和相角跟踪的可行性方法,能够较好地满足跟踪精度的要求.     

基于FFT和闭环采样控制的科氏质量流量计信号处理系统

针对新型的直管型和微弯管型科氏质量流量计(CMF)基频较高,满量程相位差微小的特点,提出一种以FFT算法为核心,由FPGA硬件逻辑及外围电路实现频率跟踪,通过调整DDS产生可变时钟实现AD采样频率闭环控制的CMF信号处理系统,以满足FFT算法整周期采样的条件,减小由于非整周期截断带来的频谱泄露对计算精度的影响,实现了实...     

互相关直径测量的相位跟踪采样控制与校正

为了提高互相关法直径测量的精度,需要对工件表面误差信号进行等相位间隔跟踪整周期采样。介绍分频法实现相位跟踪采样控制的原理;对相位间隔准确度的影响进行了讨论,提出固有误差和随机误差的概念,对其产生原因进行了分析;引入附加角测量环节对采样相位间隔进行校正,给出校正算法;结合ARM7LPC2148 MCU嵌入式系统,介绍相位跟踪采样控制、校正测量及同步的具体实现。实验测试表明:转速频率波动大于千分之一,采样控制系统的分频系数即会发生改变,相位跟踪性良好;在3 000转/分以下,采样相位间隔误差控制在0.001 13度以内;证明附加角测量和采样相位间隔校正是必要的。     

基于JCZ型传感器的扭矩和转速测量方法

讨论了基于JCZ型扭矩转速传感器的扭矩和转速测量方法;介绍了相位差检测电路,对相位差检测电路中各结点的信号波形和检测电路输出波形进行了分析;提出了基于P89LPC932单片机的等精度测量的信号处理方法,该方法有效地消除转速对扭矩检测的影响,提高了测量精度。     

一种基于改进DFT算法的相位差测量研究

相位差是指两路同频率周期信号初相位的差,在工业系统中有广泛应用,传统DFT算法测量工频相位差存在很大的频谱泄露误差。论文提出一种改进DFT相位差算法,使用布莱克曼自卷积窗对信号截短,并利用离散频谱校正方法修正有用频谱处的相位,并计算出相位差。仿真实验证实,在存在多次谐波干扰条件下,改进DFT算法能够克服频率波动和白噪声干扰,算法精度比现有的矩形自卷积窗插值算法提高2个数量级以上,可以实现相位差的高精度测量。     

基于SOC和无线传输的扭矩仪的研制

分析了扭矩测量的特点,研制了一种基于SOC和无线传输的应变型扭矩仪.采用SOC技术将数据采集与敏感弹性元件置于一体,在旋转轴上完成了扭矩信号的智能采集,提高了测量精度.采用无线数字传输技术实现了测量数据的非接触传输.试验表明:该扭矩仪工作可靠,测试精度高,具有广泛的应用前景.     

红外光谱细胞水分检测系统滤波器设计研究

针对传统数字滤波在红外光谱细胞水分检测中采样点平均后各峰值削减的严重问题,提出了一种基于LabVIEW的滤波方案,设计了相应的相关算法,并对滤波信号进行时域和频域分析;在此基础上,构建并开发了基于LabVIEW的数据分析处理系统;实验结果表明,该数据分析处理系统测量精度高,数据实时处理能力强,具有良好的推广和应用前景。     

一种基于FPGA的并行结构瞬时测频方法

针对捷变频雷达信号的数字测频存在数据处理量大、实时性要求高的问题,介绍了一种基于正交混频、滤波抽取和瞬时自相关算法的并行结构测频方法.通过将正交混频本振频率设为采样频率的四分之一,减少了正交混频模块和滤波模块的FPGA资源消耗.测试结果表明该测频算法的数据处理能力、实时性及测频精度能够满足雷达目标模拟器的测频需求.     

JCZ型转矩转速传感器输出信号的处理方法

为了测量转矩和转速,将转矩、转速信号通过JCZ型转矩转速传感器转换成两路正弦信号的电信号的进行测量;介绍了相位差检测电路,对相位差检测电路中各结点的信号波形和检测电路输出波形进行了分析,提出了基于P89LPC932单片机的等精度测量的信号处理方法;该方法有效地消除转速对转矩检测的影响,提高了测量精度;此方法已应用于某变速箱加载测试系统中,并且取得预期效果;实际应用表明,该方法的测量结果准确、稳定、可靠。     

基于Golomb序列调制的目标距离速度测量方法

针对连续波激光雷达在同步测量目标距离和速度的应用中存在辐射信号上限峰值功率低、测量极限距离近的问题,提出一种基于Golomb脉冲序列调制的测量信号波形,研究该方法在道路环境中同步测量目标距离和速度的可行性。首先,以一种准连续波,即伪随机（PN）码调制为例分析连续波调制方法存在的发射信号峰值功率低的问题,在此基础上讨论Golomb序列的特征,提出使用Golomb序列调制发射信号提高发射脉冲峰值功率的方法;然后,讨论Golomb序列调制的多普勒信号频谱分析方法和基于数据累加的延迟时间定位方法,实现同步测量目标的速度和距离;最后,在道路目标产生的多普勒频率范围内,通过仿真实验验证该方法的正确性。实验结果表明,在以脉冲序列构成的对多普勒信号平均采样率远低于奈奎斯特频率的条件下,仍然可以通过快速傅里叶变换（FFT）方法获得多普勒信号的频率,从而在发射平均功率恒定的条件下极大提高单脉冲的峰值功率;另外,利用Golomb序列的不等间隔特性,通过数据累加方法可以完成对激光脉冲飞行时间的定位,在保证了速度测量的同时实现对目标距离的测量。     

广义多周期采样法

目前，单片机在宽带非正弦信号智能化测量系统的应用中，因受Ａ／Ｄ转换速度以及机器周期占用时间的限制，被测信号频率不能太高，否则单片机速度跟不上。现有资料表明被测信号的带宽在１６ＨＺ～１０ｋＨＺ左右，远远不能适应工程需要。广义多周期采样法在不改变硬件结构的基础上，以全新的思维方式提出了一种新的适合于智能化测量仪器的测量方法，使被测信号频率可达到１００ｋＨＺ。     

一种基于DSP和采样ADC的数字锁定放大器

探讨了用ＤＳＰ（数字信号处理器）和采样ＡＤＣ（模数转换器）实现数字锁定放大器的一种方法。在整数个周期内对被测信号进行采样得到信号序列,由数字运算得到参考序列,通过计算信号序列和参考序列的互相关函数就可实现数字相敏检测。文中还对数字相敏检测的频率的频率特性进行了分析。最后,给出了实际设计的数字锁定放大器,它的工作频率范围是１０Ｈｚ～３０ｋＨｚ,实验结果表明,可以用它来测量低信噪比的信号。     

差频式悬浮轴振动测量传感器的设计

提出了一种新的悬浮轴振动测量传感器,它由导电介质电容传感器和反射式光电编码器构成组合传感器,振荡器和差频计数器构成信号处理电路,并利用角度等分采样和单片机控制实现振动位移测量功能。重点阐述了传感器各组成环节的设计思路与参数确定,给出了实验数据;介绍了利用反射式光电编码器实现等转角采样,还可以用于悬浮轴的转角、转速等其他参数的测量,实现了差频计数器被测频率信号与采样控制信号之间的同步锁定功能,消减了计数误差,提高了测量精度。     

无线扭矩-转速传感器在传动轴测试中的应用

设计了一种应变式无线扭矩传感器,同时集成了转速测量功能,在测量传动轴扭矩时,同时能准确的测量出转速。该传感器节点内置独立的高精度桥路电阻和放大调理电路,可以通过上位机软件,实现1/4桥、1/2桥、全桥测量方式的自动切换,兼容了各种类型的桥路传感器。节点通过无线数字信号传输,将测得的应变及转速值无线发送到上位机数据测试系统,该传输方式消除了传统采用的长电缆传输带来的噪声干扰,使得整个测量系统具有很高的测量精度和很强的抗干扰能力。通过工程实际应用,测试结果显示,本无线扭矩-转速传感器稳定可靠。