一種多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信號重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及流量計脈沖信號去噪領(lǐng)域，尤其涉及一種多路流量計檢定裝置脈沖計 數(shù)信號重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，流量計需求不斷增加，尤其是脈沖輸出式流量計（在流場穩(wěn) 定情況下，脈沖輸出式流量計瞬時流量正比于脈沖頻率）得到空前應(yīng)用，對其快速、準(zhǔn)確檢 定意義重大。通用的檢定裝置，工控機根據(jù)流量計脈沖信號的鎖相信號驅(qū)動換向器，可對流 量計的脈沖信號實現(xiàn)整周期截取。然而，在多臺位裝置中，標(biāo)準(zhǔn)流量計、待檢流量計、變換 器、反變換器非理想器件產(chǎn)生信號存在非線性畸變，斷續(xù)電流、閃電等引起脈沖干擾，電源、 無線電等引起的單頻噪聲，以及信道內(nèi)部的熱噪聲和散彈噪聲對于系統(tǒng)的影響更不可忽 視。這些因素可能引起脈沖計數(shù)誤計的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述存在的問題與缺陷，本發(fā)明提出一種多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信 號重構(gòu)方法，實現(xiàn)了采用濾波與重構(gòu)結(jié)合的方法，重構(gòu)流量計輸出脈沖信號，去除輸出信號 中的單頻噪聲、脈沖干擾、白噪聲，提高信號的信噪比，防止流量計量中因噪聲干擾而導(dǎo)致 脈沖計數(shù)誤計的情況。
[0004] 本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] -種多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信號重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法包括：
[0006] A獲取待檢流量計及標(biāo)準(zhǔn)流量計輸出信號ujt);
[0007] B分析Uci (t)幅頻特性，選擇幅值最大信號前第一個波谷頻率為濾波器截止頻率， 采用N階高通數(shù)字Chebyshev濾波器，得濾波后信號V (t);
[0008] C計算V (t)平均周期Tv、幅值均方根Av，設(shè)置上升沿、下降沿閾值系數(shù)ku、k d，則上 升沿、下降沿觸發(fā)閾值分別為kuAv、k人；
[0009] D記錄所有上升沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pu、所有下降沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pd;根 據(jù)P u、Pd，以Av為幅值，相鄰上升沿（下降沿）間的時間△ t應(yīng)滿足條件（1-3 〇 )Τ ν< Δ t < (1+3 σ)Tv，其中〇為脈沖輸出周期偏差重構(gòu)脈沖信號u(t)。
[0010] 本發(fā)明有益效果是：
[0011] 實現(xiàn)了流量計輸出脈沖信號重構(gòu)，去除輸出信號中的單頻噪聲、脈沖干擾、白噪 聲，提高信號的信噪比，防止流量計量中因噪聲干擾而導(dǎo)致脈沖計數(shù)誤計的情況。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明所述的多路流量計檢定裝置脈沖補償信號重構(gòu)方法流程框圖；
[0013] 圖2是原始信號圖；
[0014] 圖3是Chebyshev濾波曲線圖；
[0015] 圖4是重構(gòu)后脈沖信號圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
[0017] 本發(fā)明是基于N階高通數(shù)字Chebyshev濾波器去除單頻噪聲，基于信號重構(gòu)技術(shù) 實現(xiàn)多路流量計檢定裝置脈沖補償信號重構(gòu)，如圖1所示，該方法包括如下步驟：
[0018] 步驟10、獲取待檢流量計及標(biāo)準(zhǔn)流量計輸出信號ujt)，如圖2所示；
[0019] 步驟20、分析Uc](t)幅頻特性，選擇幅值最大信號前第一個波谷頻率為濾波器截止 頻率，采用N階高通數(shù)字Chebyshev濾波器，得濾波后信號V (t);
[0020] 其中N階高通數(shù)字Chebyshev濾波器的振幅平方函數(shù)Α(Ω2)為：
[0022] 式中，Ω。為Chebyshev濾波器的有效通帶截止頻率，ε為與通帶波紋相關(guān)參量， ε e (〇，1) ;VN (X)為 N 階 Chebyshev 多項式，為：
[0024] 設(shè)置Ω。為u Jt)幅頻特性中幅值最大信號前第一個波谷頻率；在本實施方式中， Ω C= 18. 03Ηζ、ε = 〇· 5、N = 1，u。⑴經(jīng)Chebyshev濾波后信號V⑴如圖3所示。
[0025] Chebyshev濾波器在通頻帶峰值誤差最小、在抑止帶幅度響應(yīng)單調(diào)遞減，比 Butterworth濾波器衰減斜率更大、衰減速度更快。
[0026] 步驟30、計算v(t)平均周期!；= 33. 4ms、幅值均方根Av= 0. 9754V，設(shè)置上升沿、 下降沿閾值系數(shù)ku= 0. 8、kd= -0. 2,則上升沿、下降沿觸發(fā)閾值分別為kuAv= 0. 7803V、 kdAv= -〇· 1951V ；
[0027] 步驟40、記錄所有上升沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pu、所有下降沿觸發(fā)位置為一維數(shù) 組P d;根據(jù)P u、Pd，以Av為幅值，相鄰上升沿（下降沿）間的時間At應(yīng)滿足條件（1-3 〇)Tv < Δ t < (1+3 σ ) Τν，重構(gòu)脈沖信號u (t)。
[0028] 1、所有上升沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pu= (p ul，pu2*"pul)，其中pul為第i個上升沿 觸發(fā)位置；所有下降沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組P d= (P dl，Pd2-Pdn)，其中Pdn為第η個下降沿觸 發(fā)位置。
[0029] 2、根據(jù)Pu、Pd，以Av為幅值，相鄰上升沿（下降沿）間的時間At應(yīng)滿足條件 (1-3 σ ) Τν< Δ t < (1+3 σ ) T v，其中σ為脈沖輸出周期偏差重構(gòu)脈沖信號u (t)的方法為：
[0030] ①確定脈沖第一個沿為上升沿或下降沿，并確定第一個沿的位置C1;
[0031]
[0032] ②對于第k個沿CkS上升沿，且c k= p U1，則第k+1個沿為下降沿，對應(yīng)下降沿滿 足條件：
[0033] if Pdn> ck, pdne Pdk
[0034] ck+1= min(P dk)
[0035] 式中 kGN+、nGN+。
[0036] 對于第j個沿C]S下降沿，且c ,= p dl，則第j+1個沿為上升沿，且對應(yīng)上升沿滿 足條件：
[0037] if pdl > c j, pdl e P uj
[0038] c j+1= min(P UJ)
[0039] ③得到所有脈沖轉(zhuǎn)變位置一維數(shù)組C = (Cl，c2……cx)，重構(gòu)脈沖信號u⑴，其表 達式為：
[0041] 重構(gòu)后脈沖信號u⑴如圖4所示。
[0042] 雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上。但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采 用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化， 但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信號重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法包括： A獲取待檢流量計及標(biāo)準(zhǔn)流量計輸出信號u"(t); B分析U。(t)幅頻特性，選擇幅值最大信號前第一個波谷頻率為濾波器截止頻率，采用N階高通數(shù)字化ebyshev濾波器，得濾波后信號V(t); C計算V(t)平均周期Ty、幅值均方根Ay,設(shè)置上升沿、下降沿闊值系數(shù)k。、kd，則上升沿、 下降沿觸發(fā)闊值分別為k人、kdAy; D記錄所有上升沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組P。、所有下降沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pd;根 據(jù)Pu、Pd，WAy為幅值，相鄰上升沿或下降沿間的時間At應(yīng)滿足條件（1-3〇)1\<At < (1+3 0)1；，其中σ為脈沖輸出周期偏差，重構(gòu)脈沖信號u(t)。2. 如權(quán)利要求1所述的多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信號重構(gòu)方法，其特征在于，所 述步驟B中N階高通數(shù)字化ebyshev濾波器的振幅平方函數(shù)A(Ω2)為：(1) 其中，Ω。為化ebyshev濾波器的有效通帶截止頻率，ε為與通帶波紋相關(guān)參量，εe(0, 1) ;Vw(x)為Ν階Chebyshev多項式，為：(2)3. 如權(quán)利要求1所述的多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信號重構(gòu)方法，其特征在于，所 述步驟D中，所有上升沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pu= (P。1，Pu2···PJ，其中Pui為第i個上升沿 觸發(fā)位置；所有下降沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pd=(Pdi，Pd2-Pj，其中Pd。為第η個下降沿觸 發(fā)位置。4. 如權(quán)利要求1所述的多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信號重構(gòu)方法，其特征在于， 所述步驟D中，根據(jù)Ρ。、Pd，WAy為幅值，相鄰上升沿或下降沿間的時間Δt應(yīng)滿足條件 (1-3〇)1；<At< (1+3〇)1\，其中σ為脈沖輸出周期偏差，重構(gòu)脈沖信號u(t)的方法 為： ① 確定脈沖第一個沿為上升沿或下降沿，并確定第一個沿的位置Cl;斌 ② 對于第k個沿Ck為上升沿，且Ck=P。1，則第k+1個沿為下降沿，對應(yīng)下降沿滿足條 件： ifPdn> Ck，PdnEP化W cw=min(Pdk) 式中keN+、neN+; 對于第j個沿c，為下降沿，且c,=pdi，則第j+1個沿為上升沿，且對應(yīng)上升沿滿足條 件： ifPdi>cj，PdiEPuj 腳 Cj"=min(Pu.j) ③得到所有脈沖轉(zhuǎn)變位置一維數(shù)組C= (Cl,C2……Cy)，重構(gòu)脈沖信號u(t)，其表達式 為：衙
【專利摘要】本發(fā)明提出一種多路流量計檢定裝置脈沖計數(shù)信號重構(gòu)方法，所述方法包括：獲取待檢流量計及標(biāo)準(zhǔn)流量計輸出信號uo(t)，分析uo(t)幅頻特性，選擇幅值最大信號前第一個波谷頻率為濾波器截止頻率，采用N階高通數(shù)字Chebyshev濾波器，得濾波后信號v(t)；計算v(t)平均周期Tv、幅值均方根Av，設(shè)置上升沿、下降沿閾值系數(shù)ku、kd，則上升沿、下降沿觸發(fā)閾值分別為kuAv、kdAv，記錄所有上升沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pu、所有下降沿觸發(fā)位置為一維數(shù)組Pd；根據(jù)Pu、Pd，以Av為幅值，相鄰上升沿(下降沿)間的時間Δt應(yīng)滿足條件(1-3σ)Tv＜Δt＜(1+3σ)Tv，其中σ為脈沖輸出周期偏差，重構(gòu)脈沖信號u(t)。
【IPC分類】G01F25/00
【公開號】CN105318940
【申請?zhí)枴緾N201510649332
【發(fā)明人】劉桂雄, 黃堅
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月8日