【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流量计，尤其涉及一种提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法。
技术介绍
1、质量流量计有多种类型，如热式质量流量计，层流压差式质量流量计，科里奥利质量流量计。而层流压差式质量流量计利用流体的层流流动状态，通过测量流道中的压降来计算流量，相比于其他类型质量流量计有无需预热，精度高，重复性高等优点。目前的层流压差式质量流量计常见工作频率为50～200hz左右，无法用于实现对高频率气动元件的流量实时测量和控制。目前层流压差式在更高频响的工作条件，如1000hz的情况下，由于工作频响提高引起了采样频率的提高，在流量的测量过程中会引入更多的干扰，从而最终导致层流压差式质量流量计的流量示数出现剧烈波动，导致层流压差式质量流量计测量精度显著降低，失去测量价值。而目前由于层流压差式质量流量计测量时所需的过程参数除用于计算流量的压差值，还存在用于补偿所需的压力，温度等，因此影响因素较为复杂，干扰源较多，分析起来较为困难。现有技术中暂时缺少能够使层流压差式质量流量计在高频响(如1000hz以上)条件下保持高精度性能并正常工作的方法。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，以解决上述的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的一种提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法的具体技术方案如下：
3、一种提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，包括如下步骤：
4、步骤1：在高频响工作条件下给定一
5、步骤2：实时采集层流压差式质量流量计测量过程中的运行参数以及最终流量信号值；
6、步骤3：对步骤2所述各个测量信号进行数据预处理；
7、步骤4：利用步骤3所述各个测量信号求解过程运行参数与最终流量值的相关系数r；
8、步骤4.1：筛选相关系数高的运行参数作为主要影响运行参数；
9、步骤5：根据步骤4.1获取的主要影响运行参数进行频域分析；
10、步骤5.1：得到主要干扰信号的频率段f；
11、步骤6：设计用于滤去频率段为f的干扰信号的滤波器模型；
12、步骤7：根据步骤6滤波处理得出的主要影响运行参数计算流量值；
13、步骤8：结束。
14、进一步的，所述步骤1的高频响工作条件为1000hz，流量为0～20l/min，给定的流量信号为阶跃信号。
15、进一步的，步骤2中所述层流压差式流量计上设有压力传感器和温度传感器，用于获取压差值△p(t)，压力值p(t)，温度值t(t)这些过程运行参数；所述层流压差式质量流量计最终流量信号值q通过通讯模块进行传输，将以上各数据传输至上位机以便进行后续数据处理。
16、进一步的，所述步骤3中数据预处理中包括对层流压差式质量流量计最终流量信号值变化的显示，并判别是否处于阈值范围内，从而去除因采集系统故障导致的明显错误数据以及未成功采集而导致出现的空缺数据。
17、进一步的，所述步骤4包括如下具体步骤：
18、通过采集系统获取到有关的运行参数以及流量值后即可遵循以下公式求解相关系数rp,rδp,rt
19、
20、其中cov(x，y)表示x与y的协方差，var(x)，var(y)分别表示x，y的方差。
21、进一步的，所述步骤4.1包括对于相关性的判定，依据以下判据进行判定：
22、1)|r|≥0.8为高度相关；
23、2)0.7≤|r|<0.8为强相关；
24、3)0.5≤|r|<0.7为中度相关；
25、4)0.3≤|r|<0.5为低度相关；
26、5)|r|＜0.3为基本不相关。
27、进一步的，所述步骤5的频域分析采用快速傅里叶变换绘制频谱图，快速傅里叶基于离散傅里叶变换，而离散傅里叶变换是傅里叶变换在处理离散信号下的变式，傅里叶变换的基本公式如下：
28、
29、基于傅里叶变换的离散傅里叶变换公式如下：
30、
31、其中n代表采样点的总数；
32、将离散傅里叶变换每一项分为奇数项与偶数项进行计算，x[k]分为奇数项与偶数项相加，表达式如下，省去系数
33、
34、
35、其中由复变函数周期性易知，当n为偶数时：
36、
37、记奇数部分x[2n+1]w[2n，k]＝o[k]，同理偶数部分记为e[k]，且均符合
38、
39、且由于欧拉公式易得
40、
41、因此
42、x[k+n/2]＝e[k]-w[1，k]o[k]
43、而
44、x[k]＝e[k]+w[1，k]o[k]
45、因此对于得到x[k]就可以得到对应的x[k+n/2]，上式即为快速傅里叶变换的基本公式，即求解e[k]，o[k]即可得到对应的x[k]与x[k+n/2]，利用matlab软件经fft算法处理后的差压信号频谱示意图，由此确定干扰信号的频率段f。
46、进一步的，所述步骤6包括：
47、步骤6.1：通过滤波器仿真确定滤波器参数；
48、步骤6.2：结合各主要运行参数的相关系数，确定滤波权重；
49、步骤6.3：将滤波器模型差分化，并对主要影响运行参数进行加权滤波处理。
50、进一步的，所述步骤6包括如下具体步骤：
51、加权滤波的方式是依据不同运行参数的权重对前一步中得到的滤波器模型中的参数进行加权修正，其中权重的确定基于前面得到的主要影响运行参数的相关系数，权重的确定方式基于如下公式：
52、
53、其中r(xi)表示第i项运行参数的相关系数；
54、记对第i项运行参数所构建的滤波器的滤波器系数矩阵为e(xi)
55、因此，加权滤波后第i项运行参数的滤波输出为
56、
57、得到加权修正后的滤波器模型后即可对带有干扰信号的主要影响过程参数作滤波处理。
58、进一步的，所述步骤7得到的流量测量值y为：
59、
60、本专利技术的一种提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法具有以下优点：
61、本专利技术采用数字信号处理中的相关系数-选择加权滤波算法，先对各过程参数分离，独立求解与流量信号相关系数，利用相关系数判断流量干扰信号主要来源。并对干扰主要来源的过程参数进行频域分析，得到主要干扰信号对应频率，从而借助滤波器选择滤去该频率的干扰信号，从而减少对求解的流量值的干扰。最终为降低高频响工作条件下层流压差式质量流量计示数剧烈波动，提高高频响工作条件下层流压差式质量流量计精度，保证高频响工作条件下层流压差式质量流量计的性能，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤1的高频响工作条件为1000HZ，流量为0～20L/min，给定的流量信号为阶跃信号。
3.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，步骤2中所述层流压差式流量计上设有压力传感器和温度传感器，用于获取压差值△P(t)，压力值P(t)，温度值T(t)这些过程运行参数；所述层流压差式质量流量计最终流量信号值q通过通讯模块进行传输，将以上各数据传输至上位机以便进行后续数据处理。
4.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤3中数据预处理中包括对层流压差式质量流量计最终流量信号值变化的显示，并判别是否处于阈值范围内，从而去除因采集系统故障导致的明显错误数据以及未成功采集而导致出现的空缺数据。
5.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤4包括如下具体步骤：
6.根据权利要求5所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤4.1包括对于相关性的判定，依据以下判据进行判定：
7.根据权利要求5所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤5的频域分析采用快速傅里叶变换绘制频谱图，快速傅里叶基于离散傅里叶变换，而离散傅里叶变换是傅里叶变换在处理离散信号下的变式，傅里叶变换的基本公式如下：
8.根据权利要求5所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤6包括：
9.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤6包括如下具体步骤：
10.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤7得到的流量测量值y为：
...【技术特征摘要】
1.一种提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤1的高频响工作条件为1000hz，流量为0～20l/min，给定的流量信号为阶跃信号。
3.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，步骤2中所述层流压差式流量计上设有压力传感器和温度传感器，用于获取压差值△p(t)，压力值p(t)，温度值t(t)这些过程运行参数；所述层流压差式质量流量计最终流量信号值q通过通讯模块进行传输，将以上各数据传输至上位机以便进行后续数据处理。
4.根据权利要求1所述的提高层流压差式质量流量计高频响下性能的方法，其特征在于，所述步骤3中数据预处理中包括对层流压差式质量流量计最终流量信号值变化的显示，并判别是否处于阈值范围内，从而去除因采集系统故障导致的明显错误数据以及未成功采集而导致出现的空缺数据。
...【专利技术属性】
技术研发人员：胡均相，祝庆波，覃海林，陈鸿智，陈瑜，马佳杰，郑飞侠，魏明，杨铭涛，刘硕，
申请(专利权)人：余姚市机器人研究中心，
类型：发明
国别省市：
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