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1、第26卷第8期增刊仪 器 仪 表 学 报2005年8月X在线电磁流量计信号分析方法的研究严 义 张晋茂 包 健(杭州电子科技大学 杭州 310018)摘要 提出一种在数字化仪表实际电路开发前,利用MATLAB分析工具对数字化仪表的信号特性进行预处理的方法。该方法为具体设计开发提供信号处理算法的验证,可降低数字式仪表的开发风险,提高开发进度。最后以数字处理电磁流量计的工频干扰信号为例进行详细说明。关键词 数字信号处理 MATLAB 电磁流量计 工频干扰ResearchonOn-lineSignalAnalysisforElectromagneticFlo
2、wmeterYanYiZhangJinmaoBaoJian(HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018,China)AbstractAmethodispresentedbyusingMATLABtopreprocessandanalysethesignalofdigitalinstrumentbeforetheactualcircuitisdesigned.Themethodcantestarithmeticofsignalprocessing,reduceriskofdigitalinstrumentdevelop
3、mentandquickendevelopmentprocess.Intheend,thepower2lineinterferencefromelectro2magneticflowmetersignalisprocesseddigitallyasanexampletoexplain.KeywordsDigitalsignalprocessingMATLABElectromagneticflowmeterPower2lineinterference三值波)形式。在无干扰的情况下,电磁流量计的输入1 引 言信号波形与励磁电流波形基本同形同相,幅值正比于
4、流速。不同的是由于励磁电流上升沿和下降沿的冲击,随着以DSP为基础的实时数字信号处理技术的发输入信号在与之对应的上升沿和下降沿附近形成过冲展,仪表中应用数字信号处理技术的设计越来越多。智能尖锋。随着励磁电流的平稳,过冲尖锋也随着消失。仪表数字信号处理主要基于数学运算,其算法的设计与为将电磁流量计的信号送MATLAB中进行信号验证在产品开发的前期极为重要,算法的验证可大大降分析与处理,首先必须获得电磁流量输入信号数据。在低硬件电路开发成本。鉴于MATLAB是一个具有强大分原有仪表的基础上进行改进设计了一套采样系统,如析和处理能力的数学工具,在信号分析和信
5、号处理领域图1。信号的输入源选在原电磁流量计的采样系统之有着广泛的应用,为算法的先期验证提供可能。50Hz工前,单片机通过双极性的AD转换器对信号进行全息频干扰一直是电磁流量计的主要干扰源,用数字信号处采集,同时监测仪表CPU发给励磁电路的励磁控制信理方法来处理50Hz工频干扰是一种新方法,这种方法处号,用以信号的周期同步。系统的工作方式如下:理工频干扰可以提高电磁流量计的测量精度,实践表明(1)MATLAB通过RS232发命令给单片机,进行[1]可较好解决电磁流量计的零漂问题。数据采样。(2)单片机接收到采样命令之后,进行采样准备,2 电磁流量计输入
6、信号并实时的将采样数据通过RS232传送给MATLAB。电磁流量计的励磁方式是低频三值矩形波(简称X浙江省自然基金(kyp070304009)资助项目。54仪 器 仪 表 学 报 第26卷图1 系统构成w0=2Pf0öfs3 基于MATLAB的分析方法式中:Q是衡量陷波滤波器的窄带带宽的因子,f0是需要滤除的频率,fs是采样频率。通过上述的公式设计滤图2是电磁流量计的输入信号图形。从图可以看波器。令Q=40,f0=50。图3(b)是经高频滤波的带有出,输入信号除去反映流量的基本信号波形以外,还叠50Hz工频干扰的三值波信
7、号,图3(c)是带干扰信号通加了工频干扰和高频噪声。如何克服工频干扰是电磁过50Hz滤波器后的图形。图4(b)是三值波信号叠加了流量计信号处理一个重要的课题。工频干扰影响着流5015Hz的工频干扰,图4(c)是通过50Hz陷波滤波器量值的输出精度。它的影响程度在不同的流体流速下的波形。从图4可以看出,当工频频率偏离50Hz时陷有着不同的表现。当流体流速比较大的时,工频干扰的波器的滤波效果不佳。大小相对于由流速产生的感应信号值显得不是很敏感;在小流量的情况下,工频干扰信号值超过感应信号,仪表稳定性降低,造成电磁流量计的零点漂移问题。国内外有多种克服工频干
8、扰的方法,文中选自适应陷波方法和自适应相关模板法进行分析,并提出了一种信号匹配的方法。图2 电
