基于DSP的低成本涡街流量计信号处理系统

涡街流量计易受噪声影响，现场测量精度得不到保证，节程比受限。本文选用片上资源丰富的TMS320LF2407A DSP芯片作为处理器，研制相应的数字信号处理系统。系统选用数宁滤波加频谱分析的信号处理方法处理传感器信号，提高仪表抑制噪声的能力，扩展量程比；模拟信号调理部分加入限幅滤波电路，解决传感器信号强度变化大、需要调整硬件电路参数的问题。该系统体积小、成本低、功能齐全，并可与不同口径的一次仪表匹配。目前该系统已通过实验标定，并应用于工业现场。     

基于IIR小波滤波器的涡街流量计数字信号处理系统

涡街流量计被广泛应用于过程工业,但是,由于易受由管道振动和流场扰动等因素干扰,现场测量精度无法保证,测量小流量困难。本文将小波滤波器组应用于涡街流量计信号处理中,研究基于小波滤波的涡街信号处理方法,分析了小波滤波器的幅频特性对信号分析的影响,构造了幅频特性好的IIR型小波滤波器组。本文研制了基于ADSP2181的涡街流量计数字信号处理系统,并进行了气体流量和水流量标定实验,实验结果表明,基于小波滤波的涡街流量计数字信号处理系统有良好的适配性能,性能指标优于常规的涡街流量计处理系统。     

计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法

采用滑动Goertzel算法计算科里奥利质量流量计信号的相位差时，存在较长的收敛过程，其主要原因之一是忽略了负频率成分的贡献。基于DTFT递推算法，提出了一种计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法。首先采用自适应格型陷波滤波器对科里奥利质量流量计的传感器输出信号进行滤波并求得其频率，然后采用计及负频率影响的DTFT递推算法计算两路信号之间的实时相位差，再通过频率和相位差计算出时间差，从而求得质量流量。仿真结果表明，该方法可极大缩短相位差和时间差计算的收敛过程，具有较高的计算精度，且当应用于实际的系统时不易发生数值溢出。     

DFT方法处理科氏流量计信号中关键技术的研究

本文采用基于傅立叶变换的频谱分析方法,计算了流量信号的频率和相位差。介绍科氏流一计信号处理中测量初始化和频率跟踪等几个关键技术。     

基于能量变化率的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声流量计信号处理中不易找到稳定的测量特征点的问题,提出了一种基于能量变化率的过零检测信号处理方法,以及最优阈值参数的选取方法。基于能量变化率的过零检测信号处理方法首先求取能量变化率曲线上的关键阈值点,然后回溯到原始波形信号上,找到对应的过零点,并以此作为信号的稳定特征点,进而求得信号的传播时间及气体流量。在以FPGA和DSP为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现了算法,并进行标定实验,实验结果验证了方法的有效性。     

面向时变的科里奥利质量流量计信号的处理方法研究与实现

在实际应用中科里奥利流量计的输出信号会随时间发生缓慢而微小的变化。针对这种时变信号,本文提出将多抽一滤波器、自适应格型陷波滤波器和负频率修正的滑动DTFT(SDTFT)递推算法组合起来,形成一套完整的科里奥利质量流量计信号处理方法,不仅可以跟踪变化的频率和相位,而且在测量小相位时具有较高的计算精度。整个算法计算量较小,且不会发生数值溢出。研制了基于TMS320F28335DSP的科里奥利质量流量计信号处理系统,实现了整套算法,并进行了测试。仿真和实验结果表明,本文研究的方法和研制的系统是可行的、有效的。     

数字信号处理技术在科氏质量流量计中的应用

科氏质量流量计是目前应用范围最广、发展速度最快的流量计之一。数字信号处理技术是科氏质量流量计的核心技术,直接决定其测量精度、测量稳定性等性能指标;而流量传感器输出信号的数学模型是信号处理的依据和基础。国内外学者提出了多种信号处理方法,但是,没有根据不同的信号模型和不同的应用场合对各种信号处理方法进行比较和评价。为此,根据不同数字信号处理方法的特征量提取原理,分析了其具有的优缺点。针对科氏质量流量计单相流、批料流与气液两相流测量这3种典型应用场合中存在的关键技术问题,依据随机游动信号模型、突变信号模型和自回归滑动平均(ARMA)信号模型,分别从计算精度、响应速度、收敛性、抗干扰能力和对参数变化的敏感度等方面,对不同信号处理方法进行考核和对比,确定了3种典型应用场合下,解决关键技术问题,性能最佳的数字信号处理方法。     

双图像传感器的球表面展开方法

钢球作为广泛应用的轴承组件,其表面质量直接影响轴承性能.在钢球表面缺陷自动检测中,钢球表面展开技术是核心,球表面能否充分展开直接决定了表面质量检测的准确性.目前发展的钢球表面展开技术仍存在机械结构复杂、展开不充分及随机性强的问题.基于计算机视觉技术研究了基于双图像传感器的球表面展开方法.首先,介绍基于双图像传感器的展开原理及装置.其次,建立数学分析模型,解算出完全展开整个球面所需要满足的参数条件;最后,设计实验完成全覆盖球表面的图像采集,验证理论模型结果.实验结果表明,在比例系数k为0.97,2个相机45.倾斜拍摄图像时至少需要拍摄4幅图像实现全覆盖展开,与理论模型分析结果一致.此方法在精确有效展开的同时,机械结构从复杂的二维运动简化为一维运动,提高了球表面展开的可靠性,具有广泛的应用前景.     

智能涡街流量计的设计与实现

涡街流量计众多的优点使其跻身通用流量计之一,但是当流速较低时,会存在测量不稳定的缺点。针对涡街流量传感器的非线性特性,本系统采用16位微处理器M SP430F435为核心,将传感器特性曲线存储在F lash存储器中,实现了对涡街传感器的非线性校正,从而扩大了涡街流量计的使用范围。同时该仪表还具有频率输出、4—20m A电流输出以及R S485通信功能,便于和传统仪表兼容。     

Applications of digital signal processing methods in TOF calculation of ultrasonic gas flowmeter

Ultrasonic gas flowmeters (UGFM) are extensively used in petroleum, chemical, natural gas and other fields because of their distinctive measurement advantages. As the core technology of the UGFM, digital signal processing technology determines its measurement accuracy and stability. This paper systematically reviews the signal processing methods for measuring the TOF (time of flight) based on the principle of time difference method. According to the stability of the feature information extracted by different digital signal processing methods, the advantages and disadvantages of each method are analyzed. Aiming at the problems of serious energy attenuation, weak echo signal amplitude, and low signal-to-noise ratio (SNR) when ultrasonic signal propagate in the gas, different signal processing methods are evaluated and compared from the aspects of calculation accuracy, response speed, anti-interference ability and sensitivity to parameter changes. Finally, some improvement ideas and directions for further research are proposed according to the analysis results.     

Response of a vortex flowmeter to impulsive vibrations

Experiments were performed to study the response of a vortex flowmeter to structural vibrations due to impulsive forces applied on the pipe. Vortex-shedding signals obtained by a piezoelectric sensor embedded in a vortex shedder were examined. Major findings are described as follows. First, by improving the design of the piezoelectric sensor, the sensor sensitivity to structural vibrations could be reduced. Specifically speaking, the noise component due to impulsive force with level up to 13.8 kN could be removed effectively from the output. Second, by applying repetitive impulsive forces on the pipe, characterized by a frequency greater than the vortex-shedding frequency, the quality of vortex-shedding signals measured was degraded substantially. This is explained as being due to suppression of vortex shedding, not a problem in conjunction with the characteristics of the sensor.     

Note: ultrasonic gas flowmeter based on optimized time-of-flight algorithms

A new digital signal processor based single path ultrasonic gas flowmeter is designed, constructed, and experimentally tested. To achieve high accuracy measurements, an optimized ultrasound driven method of incorporation of the amplitude modulation and the phase modulation of the transmit-receive technique is used to stimulate the transmitter. Based on the regularities among the received envelope zero-crossings, different received signal's signal-to-noise ratio situations are discriminated and optional time-of-flight algorithms are applied to take flow rate calculations. Experimental results from the dry calibration indicate that the designed flowmeter prototype can meet the zero-flow verification test requirements of the American Gas Association Report No. 9. Furthermore, the results derived from the flow calibration prove that the proposed flowmeter prototype can measure flow rate accurately in the practical experiments, and the nominal accuracies after FWME adjustment are lower than 0.8% throughout the calibration range.     

基于HART协议的温压补偿型涡街流量计的设计

在传统涡街流量计的基础上，设计出符合HART协议的两线制一体化温压补偿型涡街流量计。介绍了传感器工作原理和温压补偿方法，给出系统的设计结构和硬件电路组成。着重阐述了HART协议在涡街流量计中的软硬件实现方法．并通过HART调制解调器实现了仪表与上位机之间的双向数字通讯。     

Metrological performance investigation of swirl flowmeter affected by vortex inflow

Journal of Mechanical Science and Technology - In fluid transportation industries, long straight transition pipelines upstream of flowmeters are required to eliminate the influence of disturbed...     

数字科氏质量流量计正负阶跃交替激励启振方法

数字驱动由于其控制算法的灵活性可以有效地提高科氏质量流量计的工作性能.针对数字驱动的启振问题,本文基于模型分析和实验仿真,提出了正负阶跃交替激励启振方法.该方法通过跟踪检测传感器自激输出信号相位进行正负阶跃交替激励,使流量管的振动幅值持续、可靠地快速增大,进而结合非线性幅值控制算法和频率估计,可使流量管启振时间大幅度地缩短,克服了传统启振方法的局限性.针对高准型CNG050型科氏质量流量传感器,研制了基于DSP的二次仪表,并进行实验研究,验证了该启振方法的可靠性和优越性.     

声波探雷及其信号处理方法

为了研究声波探雷机理,设计一个基于声-地震耦合的实验系统,并用曲线拟合的方法研究了复杂的测试信号变化规律.简述了声-地震耦合基本原理,分析了土壤-地雷系统的共振作用;然后,分别用扬声器和地震检波器串激发和接收地表振动;最后,采用平均值算法进行地表振动速度曲线拟合,并解释实验现象.结果显示,有地雷的地表振动速度与无雷的比值在很宽的频带内都＞l,其峰值达24.表明地雷能引起地表振动的明显变化,所提出的实验系统及曲线拟合方法可用于声波探雷信号的进一步研究.     

铁路移频信号处理方法研究

提出一种基于数字信号处理技术的识别轨道绝缘节点和解调低频信息的方法,用于LKJ-N列车监控记录装置校正计算前方信号机距离和提供行车指示。首先分析了目前国内使用较为广泛的UM71、ZPW2000、国内移频等轨道信号制式,并针对这些信号制式给出识别轨道绝缘节的详细方法,并利用MATLAB进行算法的仿真与验证。同时以TI公司的32位DSPTMS320F2801为数据采集和处理核心设计硬件电路,实现信号的解调、频谱分析等功能。系统采用模块级冗余、双总线冗余设计,保证系统可靠性。该系统已于2012年2月通过铁道部技术鉴定,并在昆明等路局试用,运行平稳可靠。     

大型回转支承故障信号处理方法综述

大型回转支承是许多机械设备中重要零件,因此对其进行故障诊断的意义重大。这篇文章针对回转支承的结构特点,总结了现有的信号处理方法。重点介绍了基于知识的故障诊断信号处理方法、基于遗传算法处理方法、全息谱信号分析方法、双树复小波变换方法(DTCWT)及基于多尺度主元分析的聚类经验模式分解法(EEMD-MSPCA),并对这些方法的优缺点进行了分析比较,提出适合大型回转支承信号处理的方法,并对今后大型回转支承信号处理方法的前景做了展望,指出数据融合的方法是今后处理大型回转支承故障信号的主要发展方向。