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技術(shù)文章

波變換與FFT算法在渦街信號處理中的應(yīng)用
波變換與FFT算法在渦街信號處理中的應(yīng)用
渦街流量計(jì)作為一種新的速度型流量計(jì)，因其具有量程相對較寬、準(zhǔn)確度高、壓力損失下等優(yōu)點(diǎn)，今年來發(fā)展迅速，已躋身于通用流量計(jì)之列。渦街流量計(jì)由傳感器和二次儀表組成，傳感器輸出信號的頻率與流體的流速成正比，二次儀表（處理系統(tǒng)）通過檢測頻率，就可測得體積流量。在理想情況下，渦街傳感器的輸出信號是正弦波。但是在測量現(xiàn)場，由于各種噪聲的影響，使得傳感器輸出信號中含有各種噪聲，波形變得不規(guī)則。因此從包含噪音的渦街信號中準(zhǔn)確的提取渦街信號，成為我們研究的重點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者提出采用數(shù)字信號處理方法處理渦街傳感器信號。
通過分析渦街流量計(jì)傳感器輸出信號的特點(diǎn)以及產(chǎn)生干擾噪聲的機(jī)理，可知在低流速情況下渦街信號會(huì)**擾噪聲所淹沒，給提取渦街信號頻率造成困難，普遍方法甚至無法準(zhǔn)確的提取出主頻率。本公司提出小波變換及FFT算法相結(jié)合的方法，利用提出的新方法對渦街流量計(jì)輸出信號進(jìn)行處理。
渦街流量計(jì)的輸出信號首先經(jīng)過一個(gè)電荷放大器，弱信號放大，并將高輸出阻抗變低。經(jīng)過模擬的抗混疊濾波器，去掉部分高頻干擾。在經(jīng)過A/D，送入數(shù)字信號處理系統(tǒng)。在數(shù)字信號處理系統(tǒng)處理過程中，首先將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)平滑過程，即用相鄰的數(shù)據(jù)經(jīng)過加權(quán)平均產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)平滑可以提高計(jì)算的精度），對平滑后的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，也就是讓數(shù)據(jù)通過一系列的低、高通數(shù)字濾波器，將含有噪聲的渦街信號分解到各頻帶。根據(jù)渦街流量計(jì)測量原理，漩渦的分離頻率在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)與通過管道的流體流量成線性關(guān)系，渦街信號的幅度與通過管道的流體流量的平方成正比。
然后對渦街傳感器的輸出信號進(jìn)行小波變換分析，將干擾噪聲與流量主頻率所在的頻段分開，根據(jù)頻率與幅值的關(guān)系確定信號所在的頻段。頻段確定后在對該頻段進(jìn)行FFT譜分析法處理，提取渦街流量的主頻率。但是通過WATLAB仿真發(fā)現(xiàn)非整周期采樣對計(jì)算結(jié)果的影響很大，因此采用重心法頻譜校正，可以有效的提高頻譜估計(jì)精度。
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