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。     

基于DSP的科氏流量计变送器设计及算法验证

科氏流量计已在很多领域得到广泛应用,但仍存在着精度较低、价格高昂、技术垄断等问题,而科氏流量计的关键在于变送器。为此,提出了一种变送器设计方案,分别从功能、硬件和软件等方面进行阐述,实现了一种基于改进的自适应格型陷波器和重叠短汉宁窗滑动DTFT的信号处理方法。通过测频和测相实验,与DFT法进行了比较分析;通过流量测量实验,与某款国产变送器进行了比较分析。实验表明,自制流量计精度有所提高,实时性良好,频率估计误差在0.02‰以内,相位差估计误差在0.8‰以内,流量测量误差在1.8‰以内,能在0.96 ms内给出测量结果。     

插值FFT和滑动DTFT的科氏流量计信号处理方法

科氏流量计通过计算一次仪表输出的两路同频正弦信号的时间差来测量质量流量.实时精确估计两路信号的频率和相位差是科氏流量计数字信号处理的关键.针对科氏流量计实测信号,提出一种基于插值FFT和滑动DTFT的信号处理方法.利用插值FFT估计信号频率,通过计及负频率的改进滑动DTFT估计相位差,进而计算出时间差.方法兼顾了参数的估计精度和算法的计算效率,对比实验表明了该方法的有效性和优越性.     

基于DTFT的一种新的PRF检测方法

提出了一种基于DTFT的PRF检测方法,并针对常规雷达脉冲信号、抖动雷达脉冲信号和参差雷达脉冲信号进行了计算机仿真,仿真结果表明该方法对于上述几种信号具有较好的检测性能。     

相位差测量的FFT法和DTFT法误差分析

对噪声背景下FFT法和DTFT法的相位差测量误差进行了分析.应用误差理论,分别推导出了高斯白噪声背景下FFT法和DTFT法的相位差估计均方根误差的计算公式.针对不同的泄漏误差系数、采样序列长度和信噪比条件,进行了计算机仿真验证,仿真结果与公式计算结果相吻合.理论分析和仿真结果均表明,对于相同的信噪比和采样序列长度,DTFT法的相位差估计均方根误差在理论上为一恒定值,且始终等于FFT法估计误差的理论下限.     

基于重叠短汉宁窗DTFT算法的科氏流量计信号处理方法*

本文提出了一种基于重叠短汉宁窗DTFT算法的科氏流量计信号处理方法：首先采用新式自适应陷波器对科氏流量计时变信号进行滤波以求其频率,然后采用重叠短汉宁窗DTFT算法实时计算两路信号之间的相位差,再根据频率和相位差求得时间差,最终测得质量流量。给出的仿真和实测结果表明本文方法是实用有效的。     

DTFT频谱细化特性分析及其快速算法设计

该文介绍了离散时间傅里叶变换 (Discrete Time Fourier Transform, DTFT)的一种等价定义式,分析了DTFT与线性调频Z变换(Chirp-Z transform)的联系与区别,推导出DTFT是一种特殊形式的Chirp-Z变换,具有频谱细化特性。设计了DTFT的快速算法,给出了算法实现步骤。算法计算量分析表明：在相同频率分辨率下,DTFT快速算法的计算量比Chirp-Z变换快速算法小。仿真结果验证了理论推导的正确性和DTFT在频率估计方面的优越性。     

利用LabVIEW实现拉索振动信号的精确频谱分析

斜拉索的索力检测是检验斜拉桥的重要环节。一般采用频率法,其中索力与拉索振动信号基频测试的准确性有直接关系。计算频谱常用FFT算法,但由于其栅栏效应误差较大,想要提高分辨率只能增加时长。为了提高测试效率,求得精确索力值,在LabVIEW环境下,首先利用FFT算法得到各阶频率估计值,然后利用DTFT算法对局部范围峰值进行搜索,进而得到各阶频率精确值。系统在军都山渡槽桥试验中得到了很好的验证。试验结果表明系统在不增加测试时长情况下能有效提高斜拉索固有频率估计的精度,从而能得到精确索力值。     

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。     

频率估计的多段正弦信号快速频谱融合算法

多段正弦信号频谱融合法（简称“原融合算法”）是提高低信噪比条件下正弦信号频率估计精度的一条有效途径,具有重要研究意义和应用价值。为满足雷达、声纳、电子对抗等实时性要求较高的频率估计应用需求,提出多段正弦信号快速频谱融合算法。该方法通过设计离散时间傅里叶变换（Discrete Time Fourier Transform,DTFT）快速算法、降维处理加权融合频谱矩阵和1/3主瓣相关性分析处理等措施来降低算法计算量,提高实时性。重点对上述三项措施的原理进行了阐述与分析。计算量对比和仿真实验表明,多段正弦信号快速频谱融合算法在精度损失极小的前提下,能够大幅降低计算量;在信噪比极低的情况下[(SNR-13 dB)],其性能略优于原融合算法。