一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法及测油仪技术

本发明专利技术提供了一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法及测油仪。该方案包括获取光源控制信号和斩光脉冲，分别生成第一脉冲光信号、第二脉冲光信号和第三脉冲光信号；根据压频转换依次生成第一计数信号、第二计数信号和第三计数信号；根据第一计数信号、第二计数信号和第三计数信号，通过与参考信号的比较运算获得正半周期和负半周期，生成第一计数值、第二计数值和第三计数值；通过离线状态下对100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量进行运算，进行目标预测系数计算，并计算目标油含量；对目标油含量变化进行图像显示。该方案通过采用数字和模拟结合方法，将被测模拟信号转换成频率信号，并进行计数和数据预测，实现对油含量在线监视。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法及测油仪
本专利技术涉及检测仪器
，更具体地，涉及一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法及测油仪。
技术介绍
红外测油仪是用于测量水中含油量的仪器，其原理是测量样品在三个特定波长光的吸光度，实质就是测量光的强度。测油仪的主要指标主要取决于这三个波长光强度的测量精度。然而这个信号较弱，信噪比较低，一般测量方法较难保证精度。但是其信号的频率和相位是已知的，所以正适合用相敏检波技术进行测量。现有技术中采用的相敏检波技术，主要包括数字技术和模拟技术。数字技术通过参考信号与被测信号全部转化为数字信号，在数字信号处理器内进行对比。模拟技术通过移相器进行模拟量对比分析。具体的，模拟锁相放大器是通过模拟乘法器和低通滤波器实现相敏检波，对模拟电路的要求较高，不便于实现；而对于数字锁相放大器将模拟信号数字化后进行相敏检波，则需要高速高精度的模数转换模块，成本较高。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出了一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法及测油仪，通过采用数字和模拟结合方法，将被测模拟信号转换成频率信号，并进行计数和数据预测，实现对油含量在线监视。根据本专利技术实施例第一方面，提供一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法。在一个或多个实施例中，优选地，所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法包括：获取光源控制信号和斩光脉冲，使第一单波长光源、第二单波长光源和第三单波长光源分别生成第一脉冲光信号、第二脉冲光信号和第三脉冲光信号；接收所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号，根据压频转换依次生成第一计数信号、第二计数信号和第三计数信号；根据所述第一计数信号、所述第二计数信号和所述第三计数信号，通过与参考信号的比较运算获得正半周期和负半周期，生成第一计数值、第二计数值和第三计数值；通过离线状态下对100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量进行运算，进行目标预测系数计算，并结合所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值，计算目标油含量；对当前预测系数、参考信号波形和所述目标油含量变化进行图像显示。在一个或多个实施例中，优选地，所述获取光源控制信号和斩光脉冲，使第一单波长光源、第二单波长光源和第三单波长光源分别生成第一脉冲光信号、第二脉冲光信号和第三脉冲光信号，具体包括：获取第一光源脉冲控制信号、第二光源脉冲控制信号和第三光源脉冲控制信号；获取第一斩光脉冲、第二斩光脉冲和第三斩光脉冲；根据所述第一光源脉冲控制信号控制第一单波长光源，生成第一单向光信号；根据所述第一斩光脉冲控制斩光器生成所述第一脉冲光信号；根据所述第二光源脉冲控制信号控制第二单波长光源，生成第二单向光信号；根据所述第二斩光脉冲控制斩光器生成所述第二脉冲光信号；根据所述第三光源脉冲控制信号控制第三单波长光源，生成第三单向光信号；根据所述第三斩光脉冲控制斩光器生成所述第三脉冲光信号。在一个或多个实施例中，优选地，所述接收所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号，根据压频转换依次生成第一计数信号、第二计数信号和第三计数信号，具体包括：将所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号依次通过被测样本，分别产生第一被测信号、第二被测信号和第三被测信号；将所述第一被测信号、所述第二被测信号和所述第三被测信号转化为第一频率信号、第二频率信号和第三频率信号；同步接收油压分析微处理器发送的第一参考信号、第二参考信号和第三参考信号，进行在线的计数，依次生成第一计数、第二计数和第三计数；对所述第一计数、所述第二计数和所述第三计数滤除斩波过程中产生的高频数字信号，生成所述第一计数信号、所述第二计数信号和所述第三计数信号，发送给所述油压分析微处理器。在一个或多个实施例中，优选地，所述根据所述第一计数信号、所述第二计数信号和所述第三计数信号，通过与参考信号的比较运算获得正半周期和负半周期，生成第一计数值、第二计数值和第三计数值，具体包括：依次接收所述第一计数信号、所述第二计数信号、所述第三计数信号；获取所述第一参考信号、所述第二参考信号和所述第三参考信号；根据所述第一计数信号和所述第一参考信号，获得第一正半周计数和第一负半周计数；根据所述第二计数信号和所述第二参考信号，获得第二正半周计数和第二负半周计数；根据所述第三计数信号和所述第三参考信号，获得第三正半周计数和第三负半周计数；根据第一计算公式计算所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值；所述第一计算公式为：其中，S1为所述第一计数值，C1H为所述第一正半周计数，C1L为所述第一负半周计数，S2为所述第二计数值，C2H为所述第二正半周计数，C2L为所述第二负半周计数，S3为所述第三计数值，C3H为所述第三正半周计数，C3L为所述第三负半周计数。在一个或多个实施例中，优选地，所述通过离线状态下对100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量进行运算，进行目标预测系数计算，并结合所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值，计算目标油含量，具体包括：离线获得100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量；将所述训练计数值输入，利用第二计算公式获得100组预测油含量；根据所述100组预测油含量利用第三计算公式计算100组预测偏差；根据所述的100组预测偏差利用第四计算公式计算最小偏差状态下的目标预测系数；获取所述目标预测系数、所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值，利用所述第二计算公式，计算所述目标油含量；所述第二计算公式为：其中，为第i组的所述预测油含量，f(x1,i,x2,i,x3,i)为，a3为第一目标预测系数，a2为第二目标预测系数，a1为第三目标预测系数，x1,i为第i组所述训练计数值中的第一个计数，x2,i为第i组所述训练计数值中的第二个计数，x3,i为第i组所述训练计数值中的第三个计数，b1为第四目标预测系数，b2为第五目标预测系数，b3为第六目标预测系数，c1为第七目标预测系数，c2为第八目标预测系数，c3为第九目标预测系数，d为第10目标预测系数，i为大于0小于等于100的整数；所述第三计算公式为：其中，为第i组所述预测油含量，yi为第i组所述训练油含量，ei为第i组所述预测偏差，i为大于0小于等于100的整数；所述第四计算公式为：其中，argmin为最小值参数提取函数，a3为第一目标预测系数，a2为第二目标预测系数，a1为第三目标预测系数，b1为第四目标预测系数，b2为第五目标预测系数，b3为第六目标预测系数，c1为第七目标预测系数，c2为第八目标预测系数，c3为第九目标预测系数，d为第10目标预测系数，i为大于0小于等于100的整数，ei为第i组所述预测偏差。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法，其特征在于，该方法包括：/n获取光源控制信号和斩光脉冲，使第一单波长光源、第二单波长光源和第三单波长光源分别生成第一脉冲光信号、第二脉冲光信号和第三脉冲光信号；/n接收所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号，根据压频转换依次生成第一计数信号、第二计数信号和第三计数信号；/n根据所述第一计数信号、所述第二计数信号和所述第三计数信号，通过与参考信号的比较运算获得正半周期和负半周期，生成第一计数值、第二计数值和第三计数值；/n通过离线状态下对100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量进行运算，进行目标预测系数计算，并结合所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值，计算目标油含量；/n对当前预测系数、参考信号波形和所述目标油含量变化进行图像显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法，其特征在于，该方法包括：
获取光源控制信号和斩光脉冲，使第一单波长光源、第二单波长光源和第三单波长光源分别生成第一脉冲光信号、第二脉冲光信号和第三脉冲光信号；
接收所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号，根据压频转换依次生成第一计数信号、第二计数信号和第三计数信号；
根据所述第一计数信号、所述第二计数信号和所述第三计数信号，通过与参考信号的比较运算获得正半周期和负半周期，生成第一计数值、第二计数值和第三计数值；
通过离线状态下对100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量进行运算，进行目标预测系数计算，并结合所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值，计算目标油含量；
对当前预测系数、参考信号波形和所述目标油含量变化进行图像显示。


2.如权利要求1所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法，其特征在于，所述获取光源控制信号和斩光脉冲，使第一单波长光源、第二单波长光源和第三单波长光源分别生成第一脉冲光信号、第二脉冲光信号和第三脉冲光信号，具体包括：
获取第一光源脉冲控制信号、第二光源脉冲控制信号和第三光源脉冲控制信号；
获取第一斩光脉冲、第二斩光脉冲和第三斩光脉冲；
根据所述第一光源脉冲控制信号控制第一单波长光源，生成第一单向光信号；
根据所述第一斩光脉冲控制斩光器生成所述第一脉冲光信号；
根据所述第二光源脉冲控制信号控制第二单波长光源，生成第二单向光信号；
根据所述第二斩光脉冲控制斩光器生成所述第二脉冲光信号；
根据所述第三光源脉冲控制信号控制第三单波长光源，生成第三单向光信号；
根据所述第三斩光脉冲控制斩光器生成所述第三脉冲光信号。


3.如权利要求1所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法，其特征在于，所述接收所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号，根据压频转换依次生成第一计数信号、第二计数信号和第三计数信号，具体包括：
将所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号依次通过被测样本，分别产生第一被测信号、第二被测信号和第三被测信号；
将所述第一被测信号、所述第二被测信号和所述第三被测信号转化为第一频率信号、第二频率信号和第三频率信号；
同步接收油压分析微处理器发送的第一参考信号、第二参考信号和第三参考信号，进行在线的计数，依次生成第一计数、第二计数和第三计数；
对所述第一计数、所述第二计数和所述第三计数滤除斩波过程中产生的高频数字信号，生成所述第一计数信号、所述第二计数信号和所述第三计数信号，发送给所述油压分析微处理器。


4.如权利要求3所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法，其特征在于，所述根据所述第一计数信号、所述第二计数信号和所述第三计数信号，通过与参考信号的比较运算获得正半周期和负半周期，生成第一计数值、第二计数值和第三计数值，具体包括：
依次接收所述第一计数信号、所述第二计数信号、所述第三计数信号；
获取所述第一参考信号、所述第二参考信号和所述第三参考信号
根据所述第一计数信号和所述第一参考信号，获得第一正半周计数和第一负半周计数；
根据所述第二计数信号和所述第二参考信号，获得第二正半周计数和第二负半周计数；
根据所述第三计数信号和所述第三参考信号，获得第三正半周计数和第三负半周计数；
根据第一计算公式计算所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值；
所述第一计算公式为：



其中，S1为所述第一计数值，C1H为所述第一正半周计数，C1L为所述第一负半周计数，S2为所述第二计数值，C2H为所述第二正半周计数，C2L为所述第二负半周计数，S3为所述第三计数值，C3H为所述第三正半周计数，C3L为所述第三负半周计数。


5.如权利要求1所述的一种基于压频转换相敏检波器的红外测油方法，其特征在于，所述通过离线状态下对100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量进行运算，进行目标预测系数计算，并结合所述第一计数值、所述第二计数值和所述第三计数值，计算目标油含量，具体包括：
离线获得100组具有对应关系的训练计数值和训练油含量；
将所述训练计数值输入，利用第二计算公式获得100组预测油含量；
根据所述100组预测油含量利用第三计算公式计算100组预测偏差；
根据所述的100组预测偏差利用第四计算公式计算最小偏差状态下的目标预测系数；
获取所述目标预测系数、所述第一计数值、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝华，谢志国，王振德，
申请(专利权)人：长春吉大·小天鹅仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22