基于DSP的科氏流量计微弱信号检测的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文基于DSP的科氏流量计微弱信号检测的研究姓名：周弘申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：叶林20060508摘要科里奥利质量流量计是目前直接式质量流量计中发展最快、优点最多的流量测量仪表。目前，本课题组已经构建起采用双直管测量方式的实验台架，并具有基本的数据采集和处理功能。本论文的主要工作就是基于课题组实验台架，进行相位差信号采集的软硬件设计，解决如何在强背景噪声下提取微弱相位差信号的问题。论文利用欧拉梁理论建立的测量管振动微分方程，引入外界振动参量后，分析了不同频率的外界振动对测量管振动状态的影

2、响。并与C.Clark和R.Cheesewright的实验数据相结合，证实了理论分析的结果。针对外界振动干扰的复杂性，提出了基于互高阶累积量的奇异值分解法，并通过Matlab的分析，证实了采用该方法不仅对相关噪声有很强的抑制作用，而且对非相关的带限高斯白噪声有一定的抑制能力，同时可以用奇异值分解的方法从信号空间中提取出相位差信号。进行了基于TMS320LF2407A的软硬件设计，实现了基于DSP的数据采集。然后用信号发生器的输出信号对信号采集板的相位差测量进行了验证，说明数据采集板对强背景噪声信号的测量能达到一定的精度。最后将数据采集板

3、用于实验台架的信号测量，做了大量的实验，得到了许多有价值的测量结果。论文最后分析了前面的实验和测量结果，实验结果验证了基于互高阶累积量的测量方法的可行性以及DSP数据采集板设计的正确性和可用性，论文并且就实验台架和数据采集板在实验过程中出现的一系列问题和不足之处提出了若干建议。关键词：Coriolis，TMS320LF2407A，AD7654，互高阶累积量，奇异值分解，相位差，质量流量计IVAbstractCoriolisMassflowMeter(CMF)isthefastestgrowingtypeofmassflowmeasure

4、menttechnique,whichhasmostadvantagesinthefieldofthedirectmassflowmeasurement.Presently,theexperimentalsetupisdesignedtodetectgasflow,butitneeddatacollectingandprocessingunit.Thethesisdescribesthesoftwareandhardwaredesignofdatacollectingandprocessingsystem,anddiscusseshow

5、tocalculatethephaseshiftfromsignalinstrongnoisebackground.Byuseofvibrationdifferentialequationsofthemeasuringtubewhichbased-onEulerbeamtheory,theoutsidevibrationonCMFareanalyzed.TheconclusionisprovedbytheexperimentofC.ClarkandR.Cheesewright.Inordertoinvestigatethedisturb

6、anceofoutsidevibrationandtocalculatethephaseshift,Singular-Value-Decomposition(SVD)methodbased-onCross-highcumulantisdesignedandemulatedbyMatlab.Itisprovedthatthealgorithmishighlyeffectivetoeliminatethecorrelativenoiseandband-limitedGausswhitenoise.TheSVDmethodcanobtaint

7、hephaseshiftfromsignalspace.ThehardwareandsoftwaredesignfocusedonDigitalSignalProcessing(DSP)-TMS320LF2407Aismadetoapplythealgorithmtothedatacollectingboard.Byuseofsignalgenerator,thecapabilityofdatacollectingboardtocalculatethephaseshiftisvalidated,anditisshownthatthede

8、tectioncanachievetheprecisionweexpect.Then,aseriesofexperimentsaremadeandlotsofvaluabledataareobtained.