1.过零检测和正交解调混合的科氏流量计相位差计算方法,该方法包括以下步骤:步骤1:建立平稳单相流条件下的科氏流量计信号y(n)为:其中:e(n)是均值为零,方差为1的高斯白噪声,B用来控制噪声的幅度,进而控制信噪比;A为幅值;ω为科氏流量计的振动频率, 为信号的原始相位;
步骤2:从高压加氢流量计中获取原始交流信号;
步骤3:将原始信号分别经过两个相位相差90度的滤波器,然后测量它们的过零时间,得到一个初步的相位差估计值;
步骤4::根据原始信号频率,生成两个相位相差90度的正弦波信号,并将其与原始信号相乘,得到两路解调信号;
步骤5:设计IIR低通降噪滤波器;
步骤5.1:首先根据实际需求确定需要滤除的噪声和干扰信号的频率范围;
步骤5.2:确定滤波器的通带和阻带,通带的频率范围为0到通带截止频率fp,阻带的频率范围为阻带截止频率fs到无穷大;
步骤5.3:将过零检测算法和正交解调算法的输出进行加权平均,得到混合信号,具体公式为:y(n)=(1‑α)*x(n)+α*x′(n)其中,x(n)为过零检测算法的输出,x′(n)为正交解调算法的输出,α为加权系数;
步骤5.4:阶数为2到10阶;
步骤5.5:使用MATLAB等工具进行滤波器的仿真;
步骤6:在解调信号时,采用自适应格型IIR陷波器算法来去除信号中的干扰成分;
步骤6.1:确定自适应格型陷波器;
首先需要设计一个初始的格型IIR陷波器,其中包括格型滤波器和IIR陷波器;
格型滤波器的传递函数为:
(‑d)
H(z)=1‑z
其中,d为延迟器的延迟长度;
IIR陷波器的传递函数为:
其中,r为阻尼系数,ω0为需要陷波的频率,将格型滤波器和IIR陷波器串联起来,得到格型IIR陷波器的传递函数为:步骤6.2:调整格型滤波器和IIR陷波器的参数;
根据实际需求和实时信号情况,我们可以通过以下公式来调整格型滤波器和IIR陷波器的参数。
格型滤波器延迟长度d的调整:
d(n+1)=d(n)+μ*e(n)*x(n)其中,d(n)为当前的延迟长度,μ为步长,e(n)为误差信号,x(n)为输入信号;
IIR陷波器阻尼系数r和需要陷波的频率ω0的调整:r(n+1)=r(n)+μ*e(n)*sin(ω0*n)ω0(n+1)=ω0(n)‑μ*e(n)*r(n)*cos(ω0(n)*n)其中,r(n)为当前的阻尼系数,ω0(n)为当前的需要陷波的频率,μ为步长,e(n)为误差信号;
步骤7:对两路解调信号进行低通滤波处理,得到两路解调信号的幅度;
步骤7.1:对两路解调信号进行低通滤波处理,将高频分量滤除,只保留低频分量。可以使用一阶或二阶低通滤波器,其截止频率应该根据解调信号的频率范围选择合适的值,以保证滤波效果;
步骤7.2:对滤波后的两路信号进行平方运算,即将其分别乘以自身,得到两路信号的平方值,计算公式如下:2
I(t)=I(t)*I(t)
2
Q(t)=Q(t)*Q(t)
步骤7.3:对两路信号的平方值进行加法运算,得到总平方值,计算公式如下:
2 2
S(t)=I(t)+Q(t)
步骤7.4:将总平方值开根号,即可得到两路信号的幅度。计算公式如下:其中,A(t)表示两路解调信号的幅度。在进行平方运算前,也可以进行放大或缩小操作,以适应不同的幅度范围;
步骤8:通过幅度值计算两路解调信号的相位差,具体计算公式为:其中,A1和A2分别是两个正弦波解调信号的幅度值;
步骤9:使用过零检测得到的相位差估计值,对正交解调得到的相位差进行修正,得到最终的相位差计算结果;
步骤9.1:对初步的相位差估计值进行符号判断,确定两路解调信号的相位差是正相位还是负相位;
步骤9.2:如果相位差是正相位,那么最终的相位差结果就是初步的相位差估计值;
步骤9.3:如果相位差是负相位,那么最终的相位差结果需要加上一个固定值,具体计算公式为:其中,t1和t2分别是两个信号过零的时间,T是信号周期,A1和A2分别是两个正弦波解调信号的幅度;
步骤10:得到相位差之后,采用标准气体法进行误差校正,修正计算所得的误差。