一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法技术

本发明专利技术涉及电磁流量检测技术领域，公开了一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，包括：将两极板放置在测量溶液边，对管道上附加的励磁线圈施加一定电压，产生磁场强度为B的电磁场；在确定电磁场强度为B后，在溶液流过管道直径D，得到测试端电动势E；使用改进维纳反卷积算法构建维纳滤波器，将测试端电动势E经过维纳滤波，还原实际信号；所述维纳滤波器考虑到被测溶液始终为均匀介质，将其中的期望值以前四个采样值的平均值作为期望值，并通过卷积与反卷积再次滤除部分干扰；通过DSP处理器输出瞬时溶液流量和累计流量。与现有技术相比，本发明专利技术通过改进的维纳滤波反卷积算法还原信号，提高了电磁流量计检测精度。提高了电磁流量计检测精度。提高了电磁流量计检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法


[0001]本专利技术涉及电磁流量检测
，具体涉及一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法。

技术介绍

[0002]在工业生产和制造中，准确测量工艺参数是确保生产安全和效率的关键因素。流量测量作为流体输送的关键环节，保证了生产系统的正常有效运行。流量通常从两个方面进行监测：瞬时流量和累积流量。在工业生产过程中，瞬时流量经常被用作反馈信息控制系统以正常工作，人们可以根据获得的流量信息合理有效地调整系统。累积流量的精确测量保证了物料比的平衡，这对节能减排和提高生产效率具有重要意义。
[0003]随着流量计的不断发展，流量计种类繁多，如科里奥利流量计、差压流量计、电磁流量计、涡街流量计等，根据被测流体的特点和实际使用场景，有针对性地选择流量计是流量测量准确的保证。在众多流量测量仪器中，电磁流量计以其结构简单、流动部件开放、不易堵塞、测量精度高等优点，被广泛应用于工农业生产、火力发电、节能减排等领域。
[0004]然而传统电磁流量计，无论是从检测精度还是对信号处理方面都有着很多的缺陷，传统的电磁流量计检测精度不适用于高精度的化工反应，使用高精度的电磁流量计，在工业生产中有着重要的作用。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术中存在的传统电磁流量计无法问题，本专利技术提供一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，通过改进的维纳滤波反卷积算法还原信号，提高了电磁流量计检测精度。
[0006]技术方案：本专利技术提供了一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：将两极板放置在测量溶液边，对管道上附加的励磁线圈施加一定电压，产生磁场强度为B的电磁场；
[0008]步骤2：在确定电磁场强度为B后，在溶液流过管道直径D，得到测试端电动势E；
[0009]步骤3：使用改进维纳反卷积算法构建维纳滤波器，将测试端电动势E经过维纳滤波，还原实际信号；所述维纳滤波器考虑到被测溶液始终为均匀介质，将其中的期望值以前四个采样值的平均值作为期望值，并通过卷积与反卷积再次滤除部分干扰；
[0010]步骤4：通过DSP处理器输出瞬时溶液流量和累计流量。
[0011]进一步地，所述步骤1、步骤2中，励磁线圈施加电压产生磁场，由DSP控制电源，使得励磁线圈产生强度为B的磁场，且管道直径D由人工输入DSP。
[0012]进一步地，所述测试端电动势E与电磁场强度B之间满足法拉第电磁感应定律得到的：
[0013]E＝kBDv
[0014]式中，k为系数，B为磁场强度，D为测量管道直径，v为流速；
[0015]体积流量与流速的关系为：
[0016][0017]体积流量与电动势关系为：
[0018][0019]在管道直径确定，磁场强度确定，体积流量与电动势成线性关系，在DSP拾取电动势E后可计算出瞬时电动势和累计流量。
[0020]进一步地，所述步骤3中使用改进维纳反卷积算法构建维纳滤波器具体包括如下步骤：
[0021]步骤3.1：对线性时不变系统，电动势也为该类，传输过程可表示为：
[0022][0023]式中，y(t)为系统得到的输出信号；h(t
‑
τ)为测量系统在τ时刻的冲激响应；x(τ)为τ时刻的原始输入信号；进行傅里叶变换可将上式表示为
[0024]Y(ω)＝H(ω)X(ω)
[0025]式中，Y(ω)、H(ω)、X(ω)分别为y(t)、h(t)、x(t)的傅里叶变换，转到频域中的形式，将信号还原的结果为：
[0026][0027]再通过傅里叶逆变换将X(ω)变为x(t)，即输入的信号；
[0028]但由于存在噪声信号e(t)，则此时信号传递过程为：
[0029][0030]则对应的傅里叶变换为：
[0031]Y(ω)＝H(ω)X(ω)+E(ω)
[0032]式中，E(ω)为e(t)的傅里叶变换，则在考虑噪声信号下的还原过程实际应为：
[0033][0034]步骤3.2：为构建维纳滤波器，通过测量系统的方波响应，使用最小二乘法，对H(ω)进行估计，获取并进行快速傅里叶变换，则按照维纳滤波器原理构建反卷积还原所需的滤波器为：
[0035][0036]式中，γ为输出结果中的常数是由噪声功率谱S
e
(ω)与信号功率谱S
y
(ω)所决定的：
[0037][0038]该系数γ＞0，并由该系数决定信号还原度，则还原信号的估计值可表示为：
[0039][0040]由于测量液体始终为均匀介质，以前四个采样值的平均值作为期望值，并引入误差E
old
(ω)为：
[0041]E
old
＝Y(ω)
‑
X0(ω)H(ω)
[0042]将此误差带入输入器中，得到新的估计结果：
[0043][0044]因此，该结果对应的反卷积误差为：
[0045]E
new
(ω)＝Y(ω)
‑
X1(ω)H(ω)
[0046]将上式改写可得：
[0047][0048]由于γ＞0，并且|H(ω)|≥0，所以有：
[0049]|E
new
|2≤|E
old
|2。
[0050]有益效果：
[0051]本专利技术考虑到被测溶液始终为均匀介质，所以将维纳滤波器其中的期望值以前四个采样值的平均值作为期望值，可有效的避免由于干扰出现的检测错误。从信号处理方面进行一定的提升，通过改进的维纳滤波反卷积算法还原信号，即通过卷积与反卷积再次滤除部分干扰，提高了电磁流量计检测精度。
附图说明
[0052]图1为电磁流量计的工作原理图；
[0053]图2为基于维纳滤波器的信号处理过程；
[0054]图3为改进的维纳反卷积算法流程图。
具体实施方式
[0055]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0056]参见图1至图3，本专利技术提供了一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，包括如下步骤：
[0057]步骤1：将两极板放置在测量溶液边，对管道上附加的励磁线圈施加一定电压，产生磁场强度为B的电磁场。
[0058]步骤2：在确定电磁场强度为B后，在溶液流过管道直径D，得到测试端电动势E。
[0059]励磁线圈施加电压产生磁场，由DSP控制电源，使得励磁线圈产生强度为B的磁场，且管道直径D由人工输入DSP。
[0060]进一步地，所述测试端电动势E与电磁场强度B之间满足法拉第电磁感应定律得到的：
[0061]E＝kBDv
[0062]式中，k为系数，B为磁场强度，D为测量管道直径，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将两极板放置在测量溶液边，对管道上附加的励磁线圈施加一定电压，产生磁场强度为B的电磁场；步骤2：在确定电磁场强度为B后，在溶液流过管道直径D，得到测试端电动势E；步骤3：使用改进维纳反卷积算法构建维纳滤波器，将测试端电动势E经过维纳滤波，还原实际信号；所述维纳滤波器考虑到被测溶液始终为均匀介质，将其中的期望值以前四个采样值的平均值作为期望值，并通过卷积与反卷积再次滤除部分干扰；步骤4：通过DSP处理器输出瞬时溶液流量和累计流量。2.根据权利要求1所述的基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，其特征在于，所述步骤1、步骤2中，励磁线圈施加电压产生磁场，由DSP控制电源，使得励磁线圈产生强度为B的磁场，且管道直径D由人工输入DSP。3.根据权利要求2所述的基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，其特征在于，所述测试端电动势E与电磁场强度B之间满足法拉第电磁感应定律得到的：E＝kBDv式中，k为系数，B为磁场强度，D为测量管道直径，v为流速；体积流量与流速的关系为：体积流量与电动势关系为：在管道直径确定，磁场强度确定，体积流量与电动势成线性关系，在DSP拾取电动势E后可计算出瞬时电动势和累计流量。4.根据权利要求1所述的基于改进维纳反卷积算法高精度电磁流量计测量方法，其特征在于，所述步骤3中使用改进维纳反卷积算法构建维纳滤波器具体包括如下步骤：步骤3.1：对线性时不变系统，电动势也为该类，传输过程可表示为：式中，y(t)为系统得到的输出信号；h(t
‑
τ)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳，耿涛，王业琴，顾相平，杨勇，林波，桑英军，张铭，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：