【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流量检测
，是基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法和系统，具体涉及一种以单片机(MCU)为核心、分段卡尔曼滤波与周期图谱分析相结合的涡街流量计抗强瞬态冲击振动干扰的信号处理方法和系统。
技术介绍
涡街流量计具有无机械可动部件、使用寿命长、测量范围大等优点，并且适用于多种介质如液体、气体和饱和蒸汽的测量，在流程工业中得到了广泛应用。但是，涡街流量计是一种基于流体振动工作原理的流量计，由漩涡发生体、涡街流量传感器和信号处理系统组成。涡街流量传感器对管道振动非常敏感，当振动干扰能量超过流量信号能量时，常规幅值占优的频谱分析方法无法排除该干扰，会影响到涡街流量计测量的准确性。因此，涡街流量计信号处理的难点在于如何从含有强振动干扰噪声的混合信号中提取出涡街流量信号。管道振动干扰可分为周期性正弦振动干扰和瞬态冲击振动干扰。周期性正弦振动干扰主要是由应用现场的电机、气泵、水泵等设备的机械振动产生。每个振源分别产生单一、固定频率的振动干扰。当存在这种振动干扰时，涡街流量传感器输出多个不同频率的正弦信号叠加而成的平稳信号。针对周期性正弦振动干扰，国内外的学者进行了大量的研究，取得了较好的抗周期性正弦振动干扰的效果(L.GeraldSchlatter,DouglasWilliamBarrett,F.JohnWaers,H.LeeGilbert,andJ.MarkElder.Signalprocessingmet...
【技术保护点】
基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法和系统，包括前向输入调理电路模块、数字信号处理模块、系统输出模块、电源转换电路模块和基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法软件；压电式传感器将涡街流量信号转换成电荷信号输出，输出信号先后经过电荷放大器、电压放大器、低通滤波器和电压跟随器，然后进入MSP430F5418单片机的内部的ADC单元，经过ADC采样并转换成数字信号；MSP430F5418单片机采用基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法对该数字信号进行处理，得到涡街流量信号的频率，进而得到流体的流量；然后，通过输出模块将涡街信号的频率和流量值在LCD上实时显示；其特征在于：基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法包括查找包含瞬态冲击振动干扰的数据段，配置卡尔曼滤波器，分段进行卡尔曼滤波，频域幅值谱分析；采用卡尔曼滤波器预测估计涡街流量信号，达到降低强瞬态冲击振动干扰能量和比重的目的。
【技术特征摘要】
1.基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法和系统，包括
前向输入调理电路模块、数字信号处理模块、系统输出模块、电源转换电路模块
和基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法软件；压电式传
感器将涡街流量信号转换成电荷信号输出，输出信号先后经过电荷放大器、电压
放大器、低通滤波器和电压跟随器，然后进入MSP430F5418单片机的内部的ADC
单元，经过ADC采样并转换成数字信号；MSP430F5418单片机采用基于卡尔曼
滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法对该数字信号进行处理，得到
涡街流量信号的频率，进而得到流体的流量；然后，通过输出模块将涡街信号的
频率和流量值在LCD上实时显示；其特征在于：基于卡尔曼滤波的涡街流量计
抗瞬态冲击干扰的信号处理方法包括查找包含瞬态冲击振动干扰的数据段，配置
卡尔曼滤波器，分段进行卡尔曼滤波，频域幅值谱分析；采用卡尔曼滤波器预测
估计涡街流量信号，达到降低强瞬态冲击振动干扰能量和比重的目的。
2.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处
理方法和系统，其特征在于：对涡街流量传感器输出信号进行处理以降低强瞬态
冲击振动干扰的能量和比重；首先，监测涡街流量传感器输出信号，分段比较后
设置突变阈值，根据瞬态冲击振动干扰的幅值突变后振荡衰减的特性，查找包含
瞬态冲击振动干扰的数据段；然后，配置用于预测和估计涡街流量信号的卡尔曼
滤波器的变量和参数；并用此类卡尔曼滤波器对包含瞬态冲击振动干扰的数据段
分段进行滤波，降低该数据段中强瞬态冲击振动干扰的能量和比重，使涡街流量
信号在整体上能量占优；最后，通过频域幅值谱分析，提取涡街流量信号频率；
基于卡尔曼滤波的涡街流量计抗瞬态冲击干扰的信号处理方法的具体处理步骤
如下：
(1)查找包含瞬态冲击振动干扰的数据段
首先，采集涡街流量传感器输出信号，将2060点采样数据平均分段，根据
每段数据的最大峰峰值计算突变阈值Vth；将信号的幅值...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐科军，邵春莉，舒张平，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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