超声波气体流量计信号处理方法研究

发布时间：2024-03-23 13:52

　　目前阈值法过零检测在气体超声波流量计中应用非常广泛。该信号处理方法测量精度较高,不足之处在于对回波信号的信噪比要求较高,容易产生过零点识别错误,也即“跳波”。如何解决阈值法的跳波问题正是当前信号处理研究的热点。针对这个热点问题,本课题设计气体超声波流量计的硬件电路,提出一种回波信号处理方法,并进行了实验验证。在硬件电路设计上,采用信号调制的方法将连续的脉冲方波信号调制成正负对称的脉冲信号,再经升压变压器转换为类正弦波,以驱动换能器获得较好驱动效果。回波信号经预处理电路达到预定幅值后,经可变阈值法实现回波信号的过零检测,得到回波到达的脉冲信号。同时峰值检测电路获取回波的峰值台阶信号,作为后期信号处理的数据。在软件信号处理上,本课题引入经典的混合指数模型,研究不同工况下回波信号的特征,提出了一种可变比例阈值法。该方法实时采集并识别相邻两个特征峰值,将阈值设定在两个峰值之间,并对跳波进行识别和修正,大大降低跳波发生的概率。在实验研究上,将本课题采用的可变比例阈值法与传统的固定比例阈值法在静态和动态工况下进行实验对比。实验结果表明,本课题使用的可变比例阈值法效果优于传统的固定比例阈值法,可提高...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3.11不同并联电容下的激励波形

中国计量大学硕士学位论文联电容C2的大小，得到不同的换能器激励信号进行对比为不加并联电容时换能器两端的激励信号，Math为并号。形上升沿明显形成了过冲，平顶阶段的衰减也很大，脉的震荡。该激励信号的波形毛刺较多，显然包含大量的换能器的激励是不利的。但是从整体上看，激励信号的....

图3.17不同充电电阻输出对比

图3.17不同充电电阻输出对比调节充电电阻R的值能明显改变峰值跟随的响应速度，由于RC充电的非线性，对于不同的峰值，输出电压的上升斜率即响应速度也不一样。因此可以预见，当回波信号的幅值变化时，实测峰值和真实峰值的差值也是不固定的。为了解决实测峰值比真实峰值高的问题，本....

图3.19不同串联电阻输出对比

24图3.19不同串联电阻输出对比串联电阻R变大时，RC的时间常数增大，峰值点补偿量也变大。调整电阻R的值，使得测量峰值下降的幅度刚好能抵消上冲量，最终输出的峰值保持电压就能跟实际峰值一致。当取47欧姆时，可以看出补偿量刚好能抵消上冲量，且每个峰值点都补偿的较好。....

图3.20改进后的峰值检测输出采用数字信号处理方法也能得到各个峰值台阶的峰值，但是需要较高的采样频率

图3.20改进后的峰值检测输出采用数字信号处理方法也能得到各个峰值台阶的峰值，但是需要较高的采样频率。硬件获取峰值的优势在于它能得到真实回波信号的峰值，反映阈值所在的真实位置。假设回波信号的高频噪声比较严重时，通过算法去噪得到的回波峰值不能作为实际阈值设定的参考。同时，经过保....

本文编号：3936005