欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:53028366
大小:556.70 KB
页数:6页
时间:2020-04-14
《基于DSP的极性相关算法流速测量系统研究-论文.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第33卷第2期广西师范大学学报:自然科学版Vo1.33NO.22015年6月JournalofGuangxiNormalUniversity:NaturalScienceEditionJun.2015基于DSP的极性相关算法流速测量系统研究林群武,闫鹏程,胡云(安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南232001)摘要:为了精确测量各种恶劣环境下的矿井突水流速,提出了一种基于DSP的极性相关算法流速测量系统。介绍了流速测量的基本原理,根据极性相关算法设计了硬件电路,并进行现场实验,对利用两种不同测速原理测
2、量得到的数据经行比较分析,得出基于DSP的极性相关算法流速测量系统,能够精确地进行流速测量,且精度较高。关键词:流速测量;极性相关算法;DSP中图分类号:TK313文献标志码:A文章编号:1001—6600(2015)02—0009—060引言I我国煤炭分布广泛,各地的地质环境、水文条件相当复杂,矿井突水是煤矿生产中最具威胁的自然灾害之一,因此建立完善的矿井突水监测机制十分必要。矿井水流流速的精准测量有利于完善矿井突水风险评估系统,对煤矿的安全生产具有重要意义。矿井水中水质复杂,含有各种砂石,不同粒子、气
3、体等,复杂的水质条件也可能导致水酸碱度变化,一般的传统的测量方法根本无法安置装置测量口]。而极性相关算法测量流体流速是一种新的测速方法,该方法结合传感器技术,可实现流体的非接触测量,具有精度高、速度快、抗干扰能力强等优点E2]。1测量原理如图1所示,流体管道两个光电传感器a、b相距为L,穿过流体的激光投射到光电传感器a、b上,传感器将光信号转换为随机电信号,记为(£)和Y()引。由于激光是由一个光源发射,经过Y型耦合器等分,两路光信号是相同的,且随机电信号的幅度、频率跟流体的流动状态、物理特性等有关,所以
4、距离L相当小的情况下,(£)和Y()的波形基本相同(如图2),但是波形会存在一个延时T[。延时T便是流体流过距离L的时间,则流速一L/T。因此我们只需利用极性相关算法求出T,便可测得流体流速。2极性相关算法本测速系统的主要问题就是测得上下游传感器信号()和Y(£)之间的延时T。利用相关法可以确定延时T,作()和Y(£)互相关函数R,其峰值点对应的时间距离就是需要的时间延时嘲。R函数定义为:收稿日期:2015—03—01基金项目:“十二五”国家科技支撑计划资助项目(2013BAK06B01),国家自然科学基
5、金资助项目(51174258)通信联系人:闫鹏程(1988一),男,安徽阜阳人,安徽理工大学博士。E-mail:503804448@qq.com1O广西师范大学学报:自然科学版第33卷,(f)O一/,、/,1,、/厂\/、._l一一⋯_.._._.一一——一■一一一+一_.._.一一一⋯一一一一一一一一一一一一+_--一~一一一⋯_--_-一一一一一一一⋯+VUV。V⋯一---一⋯一--一一一⋯一一一---+一一一—一一一一~一一一_。一-一一_。。ITI-------一y(r)-人0/、/、八,、.f\
6、A,、/X。V\/一V川VV图1测量原理图图2两信号波形对比图Fig.1ThemeasurementprinciplediagramFig.2TwosignalwaveformcomparisonchartR(r)一E-x().y()],z(£)和Y()的波形很相似,取Y()一(—T)+N(£),其中N()为干扰信号,则:R(r)一EVx(£一r)Y()]:=:E{z(一r)[Lz(£一T)+N()]}一EVx(一r)z(£一T)+z(£一r)N(£)]一R(r—T)+R~(r)。因为N(£)是干扰信号,
7、所以N(£)与z(£)是不相关的,即RN()一0,则:R(r)一R(r—T)。可以看出R(r—T)的波形相当于()自相关函数R(r)经过延时T得到的。对于连续的自相关函数有:R(0)≥IR(r)l,则可以得到:R(T)≥1R(r)l。当r—T时,R(r)取得最大值,如图3所示。从图中可以看出只要知道R(£)峰值点对应的时间位置即可知道所求的时间延时TE]。图3互相关函数峰值点确定TFig.3Tdeterminationofthepeakofthecross—correlationfunctionpoint
8、互相关函数记为:R(r)一Ez[(—r)()]1rT—lim睾I[(一r).y()dt-]。I一。。』J0.由以上分析得互相关函数R与时间t无关,只和时间差有关,互相关函数的峰值对应的时间T便是测速系统需要的时间。因此对于互相关函数,只需讨论峰值点对应的时间T,为了简化算法,在互相关函数的基础上,对信号进行数字量化,舍去幅度,只取其正负号量化计算,得到极性相关函数公式:1r下R:(r)一孛j。sgn[()]sgn[z(—r)]
此文档下载收益归作者所有