基于陷波器和相关法的科氏流量计信号处理方法

科氏流量计信号处理的关键在于频率和相位差的准确估计,频率估计主要存在长时间持续跟踪精度不高的问题,相位差估计主要存在精度不够和实时性较差的问题。首先,通过引入负反馈控制,可有效解决自适应陷波器长时间持续跟踪问题,提高频率估计精度。然后,利用频率估计结果,对自适应陷波器滤波后的增强信号进行整周期数据处理。接着,对整周期数据处理后的信号进行希尔伯特变换。最后,对希尔伯特变换前后的信号进行相关运算,利用正弦公式即可求得相位差,进而求得质量流量。仿真结果表明,本文所提方法具有较高的频率和相位差估计精度,可用于科氏流量计的实时信号处理。     

基于自适应陷波器的科氏流量计信号频率跟踪新方法

为提高对科氏流量计信号频率随机缓慢变化的持续跟踪能力,以对格型ANF、简化格型ANF和基于SMM的新式ANF三种典型自适应陷波器的性能比较分析为基础,提出了一种科氏流量计信号频率跟踪新方法。该方法对频率、幅值和相位均随机游动变化的科氏流量计信号,首先采用新式ANF快速检测信号频率并作短时频率跟踪,待其收敛后简化格型ANF开始并行工作,在简化格型ANF收敛后取代新式ANF持续跟踪信号频率的变化。仿真结果表明,本文方法比格型ANF方法收敛速度更快、频率跟踪精度更高,比单一采用新式ANF方法计算更为简便,是一种科氏流量计信号处理的有效方法。     

二阶自适应陷波器频率估计方法统计性能分析

为对如何提高自适应陷波器频率估计精度提供参考,通过评估自适应陷波器频率估计方法性能,对基于均方误差函数的自适应陷波器频率估计方法进行了统计性能分析。首先,根据误差函数的不同,将自适应陷波器划分为自适应FIR陷波器和自适应IIR陷波器。然后,将自适应FIR陷波器看作自适应IIR陷波器的特例,重点分析了自适应陷波器的误差函数及稳态下的频率估计统计性能,讨论了自适应陷波器参数对正弦信号频率估计精度和收敛速度的影响。最后,给出正弦信号的频率估计计算结果。结果表明,实际计算结果同理论计算结果一致,证明了统计性能分析的正确性。      

相减策略的含噪多频实信号频率估计算法EI北大核心CSCD

为抑制频谱泄漏对多频实信号频率估计的影响,提出一种新的频率估计算法。利用FFT法和相减策略对采样信号进行处理,逐步得到各分量的频谱最大值索引,以及各分量频谱偏移量和复幅值粗略值;构造包含所有非待估计频率分量的参考信号,利用相减策略从采样信号中减去参考信号,得到待估计的单频复信号,并对其频谱进行两点插值计算,得到该分量较精确的频谱偏移量和复幅值;然后,通过相减策略和频谱分析,逐步得到所有分量较精确的频谱偏移量和复幅值;通过迭代计算得到各分量精确的频率估计值。同时,可得到各分量精确的幅值和初相位。在无噪声、不同频率间隔等条件下进行了频率仿真试验。结果表明:所提算法有效抑制了频谱泄漏的影响,提高了多频实信号的频率估计精度,频率估计值的均方误差比其他优秀算法更靠近克拉美罗下限。     

非整周期采样信号相位差估计的相频匹配方法

To improve the precision and anti-interference performance of phase difference estimation for non-integer periods  sampling signals,a phase and frequency matching based phase difference estimation method  was proposed.The phase difference estimation  was obtained by means of the segmented Hilbert transform to suppress the effect of non-integer periods  sampling sinusoidal signals on the Hilbert transform.The simulation results demonstrate that compared with the methods of cross-correlation,Hilbert transform and data extension-based correlation, the proposed method has better phase difference estimation performance for non-integer periods sampling signals in terms of its estimation precision and anti-interference performance.Its phase difference estimation errors are closer to Cramer-Rao lower bound (CRLB).The measurement experiments  on the flow rates of Coriolis mass flowmeter validate the effectiveness of the proposed method.     

自适应陷波滤波器频率估计新方法及性能分析

现有的自适应陷波滤波器（ANF）受误差函数所限,导致其自适应频率估计方法收敛速度较慢,对初始迭代频率值设定范围要求较高,特别针对频率接近于0或π的信号,还存在频率估计精度不高、算法稳定性差的问题,为此,提出一种ANF频率估计新方法.首先,分析现有ANF方法估计信号频率时存在精度低、速度慢、稳定性差的原因,提出一种新误差函数以提升ANF收敛速度;然后,根据ANF估计信号频率时偏差产生的机理,通过偏差补偿方式,降低噪声对ANF的影响,以获得近似无偏的频率估计结果,提高ANF频率估计精度,同时与离散卡尔曼滤波相结合,以改善算法的稳定性,并对该方法进行稳态条件下的性能分析;最后,给出了ANF频率估计结果,并讨论了ANF各参数对频率估计精度的影响,给出了具体计算结果.计算表明本文方法的有效性与正确性.     

自适应陷波器噪声统计性能与相关性分析

噪声是造成自适应陷波器（Adaptive Notch Filter，ANF）频率估计结果有偏的主要原因之一，在低信噪比条件下，噪声将极大的影响ANF频率估计方法的性能，特别在进行ANF统计性能分析的过程中，ANF传递函数的线性近似方法不再适用，此时将无法对ANF频率估计方法的精度等性能进行准确评估.为此，首先利用相关函数和功率谱分析噪声经不同变换后均值与方差的统计性能；其次，利用噪声分析的统计性能结果计算ANF频率估计方法的性能，为提升ANF频率估计方法的精度奠定理论分析基础；最后，对ANF频率估计方法的性能进行理论值与实际值的比对分析，结果表明噪声分析方法的有效性，并可近似预测ANF频率估计方法的稳态性能.     

一种改进的自适应格型陷波频率估计算法及其收敛性分析

自适应陷波器的内部结构使得非二次型误差曲面收敛至局部最优,导致陷波参数停止调整而不能够持续稳定地跟踪信号频率的变化。本文利用滤波增强信号与原始信号的相关性,设计了一个频率跟踪质量评价因子,根据频率跟踪质量可实时监测并自动调整陷波参数。据此原理,本文提出一种改进的自适应格型陷波频率估计算法。仿真结果与理论分析均表明,本文方法在不增加计算量的前提下,较大幅度地提高了算法的收敛速度和持续跟踪精度,证实了本文算法优于原有的算法。     

极端频率直接估计的新自适应陷波器方法

针对振动工程中常见的极端频率信号(归一化频率接近于0或π两端),现有的自适应陷波器(ANF)频率估计方法存在收敛速度慢、估计精度不高、算法稳定性差的问题。为此,提出一种极端频率直接估计ANF新方法。首先,提出一种新误差函数以提升极端频率信号下ANF的收敛速度和稳定性;然后,根据ANF估计极端频率信号时偏差产生的机理,通过偏差补偿方式,降低噪声对ANF的影响,以获得近似无偏的频率估计结果,提高ANF极端频率估计精度,并对该方法进行稳态条件下的性能分析;最后,给出了ANF极端频率信号估计结果,并讨论了ANF各参数对极端频率信号估计精度的影响,给出了具体计算结果。计算表明方法的有效性与正确性。     

基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法

科氏流量计相位差估计方法存在计算量较大、计算复杂、实时性和计算精度较差等问题,已不能满足复杂环境高精度流量测量领域的需求。为此,提出一种基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)对传感器信号进行频率预估计,对信号是否整周期进行判断,对非整周期的信号进行数据延拓处理;然后,对任一路传感器信号进行自相关运算得到一路同频参考信号;对3路同频信号进行Hilbert变换,将3路变换后的信号与变换前信号进行相关运算,再利用三角函数公式即可求出相位差。与原有方法相比,所提方法克服了非整周期采样的影响,实时性、动态性更强,相位差估计精度更高,仿真分析与实测结果均证实了所提方法的有效性和优越性。