電磁流量計(jì)輸入輸出數(shù)據(jù)處理方法分析
電磁流量計(jì)輸入輸出數(shù)據(jù)處理方法分析
由于流量?jī)x表采集到的數(shù)據(jù)與實(shí)際流量值間只有線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，它們的單位并不相同，流量?jī)x表不能將采集到的數(shù)據(jù)直接作瞬時(shí)流量數(shù)據(jù)使用，必須對(duì)其進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)化。此模塊就是用來(lái)將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為流量數(shù)據(jù)，其流程如圖2．8所示。由于外界隨機(jī)干擾的影響，系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)有時(shí)也會(huì)隨機(jī)偏離實(shí)際的流量值。為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理前采用了數(shù)字濾波來(lái)濾除干擾的影響。此外，為了消除測(cè)量信號(hào)與實(shí)際流量值間非線性誤差的影響，我們對(duì)采集到的數(shù)據(jù)實(shí)施了非線性補(bǔ)償。圖2．8流量轉(zhuǎn)化流程圖
1．小信號(hào)切除處理
在流量計(jì)的實(shí)際計(jì)量過(guò)程中，往往存在以下現(xiàn)象：在無(wú)流速時(shí)，外界振動(dòng)等信號(hào)容易作用于傳感器，引入“誤流量”信號(hào)，這種信號(hào)低于儀表的計(jì)量下限，但也被累積。而在流體正常流過(guò)時(shí)，這種弱信號(hào)被淹沒(méi)，并不影響計(jì)量。為了避免“誤流量"信號(hào)的出現(xiàn)，我們?cè)诘陀谙孪薹秶鷥?nèi)設(shè)置“切除信號(hào)’’。當(dāng)測(cè)量信號(hào)低于該信號(hào)時(shí)，認(rèn)為是“誤流量"信號(hào)，瞬時(shí)流量應(yīng)當(dāng)零處理，累積流量不累積；當(dāng)引入信號(hào)高于該信號(hào)時(shí)，才被認(rèn)為是正常流量信號(hào)。圖2．8中有一部分小信號(hào)切除子流程圖，取一個(gè)接近零的常數(shù)K，當(dāng)流速的值小于K值時(shí)，把它當(dāng)作零處理；反之，取當(dāng)前流速的值。也即流速的下限值就是K。
2．濾波處理
數(shù)字濾波實(shí)際上是一種程序?yàn)V波。它通過(guò)一定的計(jì)算程序，減少干擾在有用信號(hào)中的比重。與常規(guī)的硬件模擬濾波器相比，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
(1)因?yàn)橛贸绦驗(yàn)V波，無(wú)需硬件設(shè)備，且可多通道共享一個(gè)濾波器；
(2)由于不用硬件設(shè)備，各回路間不存在阻抗匹配等問(wèn)題，故可靠性高， 穩(wěn)定性好；
(3)可以對(duì)頻率很低的信號(hào)濾波，克服了模擬信號(hào)濾波的缺陷。且可根據(jù)需要選擇不同的濾波方式，或改變?yōu)V波器的參數(shù)。因此數(shù)字濾波得到了廣泛利用。
數(shù)字濾波主要有以下幾種方法：
(1)程序判斷濾波
當(dāng)采樣信號(hào)由于隨機(jī)干擾、誤檢測(cè)或變送器不穩(wěn)定引起嚴(yán)重失真時(shí)，可采用程序判斷濾波。程序判斷濾波是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定出兩次連續(xù)采樣輸入信號(hào)可能出現(xiàn)的偏差，若超過(guò)此偏差值，認(rèn)為是虛假的干擾信號(hào)應(yīng)該去掉， 否則保留該采樣值。基本程序是比較判斷，其中還可分為限幅和限速兩種方法。
(2)中值濾波
中值濾波是對(duì)連續(xù)采樣輸入的三個(gè)信號(hào)進(jìn)行比較后取中間值。設(shè)三次采樣輸入分別為Yl，Y2，Y，，若Y。-．g Y2<Y3，則取Y2為本次采樣有效信號(hào)。中值濾波對(duì)偶然因素引起的脈沖性干擾十分有效。對(duì)緩慢變化的過(guò)程參數(shù)采用此法有良好的效果，但不宜用于快速變化的過(guò)程參數(shù)。
(3)算術(shù)平均值濾波算術(shù)平均值濾波是尋找一個(gè)Y值，使該值與各采樣值間的誤差的平方和為最小，即廣N ] 廣N ] E=minlΣe：I=minIΣ(y-Xk)2 l IK=l J IK=l j 由一元函數(shù)求極值的原理可以求得y=準(zhǔn)xt] 式中x。為第k次采樣值，為采樣次數(shù)；y為N次采樣的算術(shù)平均值。顯然，N 越大，結(jié)果越準(zhǔn)確，但計(jì)算時(shí)間也越長(zhǎng)。算術(shù)平均值濾波將N次采樣值同等對(duì)待，這就削弱了當(dāng)前采樣值在程序中的比重，有時(shí)為了提高濾波效果，將各次采樣值取不同的比例系數(shù)，然后再相加， 這種方法又常被稱(chēng)為加權(quán)平均濾波，其運(yùn)算表達(dá)式為縣Y 2己CiXi 式中c；為比例系數(shù)，它應(yīng)該滿足Σc；=1，一般情況下，采樣次數(shù)越靠后， c；取的比例越大，這樣可提高新近采樣平均值中的比重。
(4)一階慣性濾波程序
無(wú)源濾波器RC電路是模擬量輸入通道常用的濾波方法，但對(duì)于低頻干擾卻因?yàn)镽C參數(shù)難以實(shí)現(xiàn)，往往不能取得良好的效果。而一階慣性濾波是一種以數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)低通濾波的動(dòng)態(tài)濾波法。在濾波時(shí)間常數(shù)要求較大的場(chǎng)合，這種方法尤為實(shí)用。己知RC低通濾波器的濾波常數(shù)為G(s)=Y(s)／x(S)=1／(TF+1) 其中，L=RC為低通濾波器的時(shí)間常數(shù)。將上式離散后可得Yk 2【1一口．))，k—l+口xk 這就是一階慣性濾波的數(shù)字表達(dá)式。Yk，Y¨分別為第k次及k一1次采樣濾波后濾波器輸出值，濾波系數(shù)口=1一e一咖，T為采樣周期，當(dāng)T遠(yuǎn)小于TF時(shí)， 口=T／TF。在程序?yàn)V波時(shí)，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇適當(dāng)?shù)腖值，直到被檢測(cè)的信號(hào)不產(chǎn)生明顯的紋波為止。通過(guò)對(duì)上面幾種數(shù)字濾波方法的分析和探討，我們發(fā)現(xiàn)平均值濾波方法適用于對(duì)流量信號(hào)的平滑處理。流量信號(hào)總是在某一數(shù)值范圍內(nèi)上下波動(dòng)，有一個(gè)平均值存在，采樣一點(diǎn)是不準(zhǔn)確的，平滑程度取決于N，隨著N增大，平滑度提高，但響應(yīng)速度降低。
為了進(jìn)一步提高濾波效果，我們采用一種新的濾波方法，即將中值濾波法和平均值濾波法相結(jié)合，這種濾波方法稱(chēng)為復(fù)合濾波。其設(shè)計(jì)思想是：連續(xù)采樣N次，把采樣值按順序排隊(duì)，去掉值和最小值后，把N．2次采樣求平均值。這樣既可以去掉脈沖性干擾，又可以慢隨機(jī)起伏信號(hào)濾掉。
小結(jié)
本章對(duì)智能電磁流量計(jì)的基本原理進(jìn)行了介紹。通過(guò)對(duì)電磁流量計(jì)開(kāi)發(fā)所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)的分析、研究、比較和論證，確定了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所采用的技術(shù)實(shí)施方案，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。本章為電磁流量計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)奠定了基礎(chǔ)。--擴(kuò)展閱讀：開(kāi)封中儀流量?jī)x表有限公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開(kāi)封中儀網(wǎng)站：
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