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涡街流量传感器输出信号预处理

时间:2018/12/11来源:未知

  本节先先容数据采集的实验平台和实验数据的预处理。周期振动干扰实验平台的结构框图如图2.2所示。该平台主要包括鼓风机、直管段、涡街流量计、数字存储示波器、PC机和一个由振动台和控制台组成的周期振动系统。气体涡街流量由鼓风机提供;周期振动干扰由与上游直管段相连的振动台提供;PC机用来调试、下载程序,并给二次仪表供??电;示波器采集祸街流量传感器的输出数据,采样频率为10kHz,采样10s。将不同仪表企业生产的涡街流量计安装在图2.2所示的实验平台上,在只有涡街流量、只有周期振动、或涡街流量与周期振动同频时,分别采集涡街流量传感器的输出数据。
图2.2周期振动实验平台结构框图
    涡街流量传感器原始输出信号的时域波形不够平滑,带有毛刺。为了更好地分析原始信号的时序特性,采用阻带较陡的6阶巴特沃斯滤波器对原始信号进行滤波。为了尽量保留时域波形中目标信号对应的信息,需要合理地设计滤波器的带宽。本文通过原始信号与滤波后信号的平均幅值谱的对比来考核滤波的效果。采用改进的周期图法[[49],采样频率为2500HzFFT计算点数为4096点,覆盖率为75%,计算20次FFT的平均值。时域的波动对应频域的带宽,因此,滤波后信号的平均幅值谱带宽应尽量与原始信号保持一致;滤波后的信号应尽量保留原始信号的幅值特性,所以,滤波前后平均幅值谱的峰值误差应小于士0.5%。以约为65Hz的涡街流量信号为例,设计的滤波器的幅频特性如图2.3所示。
图2.3滤波器的幅频响应曲线

图2.3滤波器的幅频响应曲线
图2.4涡街流量信号滤波前后对比图
图2.4涡街流量信号滤波前后对比图
    用上述相同准则设计滤波器。约为66Hz的周期振动千扰滤波前后的时域波形对比如图2.5(a)所示,滤波前后的频域平均幅值谱对比如图2.5(b)所示。
图2.5周期振动干扰滤波前后对比图

图2.5周期振动干扰滤波前后对比图
  用上述相同准则设计滤波器。约为65Hz的同频信号滤波前后的时域波形对比如图2.6(a)所示,滤波前后的频域平均幅值谱对比如图2.6(b)所示。
图2.6同频信号滤波前后对比图
图2.6同频信号滤波前后对比图
    由图可知,这三类信号滤波后的波形都近似于平滑的正弦波。正弦波信号有三个考核参数一幅值、频率和初始相位。因为信号采集时间随机,因此,研究初始相位没有意义。下面从幅值和频率两个方面,分别分析这三类信号滤波后的波形特性,并建立相应的数学模型。

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