| 【中文题名】 | 科里奥利质量流量计信号处理与驱动方法的研究 |
| 【英文题名】 | Study of Signal Processing and Driving Methods of Coriolis Mass Flowmeter |
| 【学科专业】 | 检测技术与自动化装置 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-7-13 |
| 【中关键词】 | 科里奥利质量流量计,数字信号处理,自适应线谱增强,正交解调,自适应Funnel滤波器,Goertzel算法 |
| 【英关键词】 | Coriolis Mass Flowmeter,Digital Signal Processing,Adaptive Line Enhancer,Quadrature demodulation,Adaptive Funnel Filter,Goertzel Algorithm, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>热工量的测量仪表>流量测量仪表> |
| 【论文摘要】 |
科里奥利质量流量计由于其精度高、测量流体范围广、可做多参数测量等优点，在工业上获得了广泛的运用。原来的科氏流量计的信号处理主要是采用模拟电路，由于模拟信号处理系统存在很多缺点，越来越多的公司和研究机构都投入大量的人力物力来研究数字信号处理方法和系统。同时，驱动系统是科里奥利质量流量计的重要组成部分之一，它为流量管提供驱动力，使流量管以其固有频率和稳定的振幅振动，并且能够跟随流量管固有频率的变化而变化。笔者在所在实验室以往研究成果的基础上，对科氏流量计的数字信号处理方法和驱动方法进行了研究。主要研究了三种科氏流量计的数字信号处理方法：基于数字锁相环的方法、基于正交解调的方法和基于自适应Funnel滤波器和滑动Goertzel算法的方法；以及科氏流量计驱动的原理、各种模拟驱动的波形、电路以及数字驱动的方法等。
针对科里奥利质量流量计信号的特点，即信号频率在小范围内变化和信号易受谐波干扰的特点，采用基于数字锁相环的方法处理科氏质量流量计的信号，跟踪信号频率的变化，计算相位差，对美国专利提出的方法进行了改进，并作了仿真。仿真结果表明，在有谐波干扰的情况下，数字锁相环方法可以准确地跟踪信号频率的变... |
| 【论文题纲】 |
|
第一章 概述 |
14-23 |
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1.1 科里奥利质量流量计的原理及其特点 |
14-18 |
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1.1.1 科里奥利质量流量计的组成 |
14-15 |
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1.1.2 科里奥利质量流量计的原理 |
15-17 |
|
1.1.3 科里奥利质量流量计的特点 |
17-18 |
|
1.2 科氏流量计信号处理方法及研究动向 |
18-21 |
|
1.2.1 科氏流量计模拟信号处理系统 |
18 |
|
1.2.2 科氏流量计数字信号处理方法和系统 |
18-20 |
|
1.2.3 DSP技术与科氏流量计数字信号处理方法 |
20-21 |
|
1.3 科氏流量计的驱动方法及其研究动向 |
21-22 |
|
1.4 本文的主要工作 |
22-23 |
|
1.4.1 数字信号处理方面 |
22 |
|
1.4.2 科氏流量计驱动方面 |
22-23 |
|
第二章 基于数字锁相环的科氏流量计信号处理方法 |
23-42 |
|
2.1 科氏流量计输出信号的特点 |
23 |
|
2.2 数字锁相环的组成 |
23-24 |
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2.3 信号处理步骤 |
24-29 |
|
2.3.1 外差混频 |
24-26 |
|
2.3.2 通过梳状滤波器滤波 |
26 |
|
2.3.3 多抽一 |
26-27 |
|
2.3.4 16阶FIR滤波器滤波 |
27-29 |
|
2.4 仿真结果 |
29-42 |
|
2.4.1 测试频率跟踪性能 |
30-35 |
|
2.4.2 相位差的计算精度 |
35-38 |
|
2.4.3 关于频率跟踪、相位差计算精度的几个结论 |
38 |
|
2.4.4 误差产生原因分析 |
38-40 |
|
2.4.5 基于数字锁相环的信号处理方法的优缺点 |
40-42 |
|
第三章 基于正交解调科里奥利质量流量计信号处理方法 |
42-52 |
|
3.1 正交解调原理及计算公式 |
42-44 |
|
3.1.1 正交解调原理 |
42-43 |
|
3.1.2 正弦信号幅值计算 |
43-44 |
|
3.1.3 正弦信号频率计算 |
44 |
|
3.1.4 正弦信号相位差计算 |
44 |
|
3.2 基于正交解调的科氏流量计信号处理方法的实现 |
44-48 |
|
3.2.1 基于正交解调的信号处理算法结构 |
44-45 |
|
3.2.2 低通滤波环节的设计 |
45-48 |
|
3.3 两种信号处理方案 |
48-51 |
|
3.3.1 闭环跟踪 |
48-49 |
|
3.3.2 自适应陷波滤波器跟踪 |
49-51 |
|
3.4 结论 |
51-52 |
|
第四章 基于自适应谱线增强的科氏流量计信号处理方法 |
52-76 |
|
4.1 基于自适应陷波滤波(ANF)的方法 |
52-54 |
|
4.1.1 自适应陷波滤波器的主要形式和算法 |
52-53 |
|
4.1.2 自适应陷波滤波器的特点 |
53-54 |
|
4.2 调两参数的自适应陷波滤波器和两级陷波滤波器 |
54-59 |
|
4.2.1 方法概述 |
54-55 |
|
4.2.2 主要公式及实施例 |
55-58 |
|
4.2.3 该方法的缺点 |
58-59 |
|
4.3 基于自适应Funnel滤波器和滑动Gertzel算法的方法 |
59-75 |
|
4.3.1 方法概述 |
59 |
|
4.3.2 AFF的结构 |
59-60 |
|
4.3.3 频率计算／谱线增强 |
60-65 |
|
4.3.4 相位差计算 |
65-68 |
|
4.3.5 基于AFF和SGA的信号处理方法算法流程及仿真结果 |
68-75 |
|
4.4 关于本文采用的各种信号处理方法的结论 |
75-76 |
|
4.4.1 4.4.1基于数字锁相环的方法 |
75 |
|
4.4.2 基于正交解调的方法 |
75 |
|
4.4.3 基于谱线增强的方法 |
75-76 |
|
第五章 科氏流量计模拟驱动方法研究 |
76-86 |
|
5.1 驱动系统的原理 |
76-78 |
|
5.2 驱动信号的比较 |
78-80 |
|
5.2.1 供相同的基波能量时需要消耗的总功率 |
79-80 |
|
5.2.2 对高或者超高固有振动频率的振动管的驱动 |
80 |
|
5.2.3 对某些非正弦周期信号可以采用数字电路 |
80 |
|
5.3 驱动系统的实现 |
80-83 |
|
5.3.1 正弦波驱动电路 |
80 |
|
5.3.2 三角波驱动电路 |
80-81 |
|
5.3.3 矩形波驱动电路 |
81-82 |
|
5.3.4 多种波形驱动电路 |
82-83 |
|
5.4 关于模拟驱动的几个结论 |
83-86 |
|
第六章 科氏流量计数字驱动方法探讨 |
86-94 |
|
6.1 基于非线性模型的驱动方案 |
86-88 |
|
6.2 基于一个乘法数模转换器(MDAC)的驱动方案 |
88-90 |
|
6.3 基于DAC和MDAC的驱动方案 |
90 |
|
6.4 基于波形合成的方案 |
90-92 |
|
6.5 关于数字驱动方法的几点结论 |
92-94 |
|
第七章 结论与展望 |
94-97 |
|
7.1 本文总结 |
94-96 |
|
7.2 下一步工作展望 |
96-97 |
|
参考文献 |
97-102 |
|
硕士阶段撰写的论文 |
102 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.95782 |
