基于格型陷波器和Hilbert变换的科里奥利质量流量计信号处理方法.pdf

第37卷第1期
电子器件
Vol 37 No
2014年2月
Chinese Journal of Electron Devices
Feb.2014
Phase Difference Measuring Method Based on Adaptive Lattice Notch
Filter and Hilbert Transform for Coriolis Mass Flowmeter
LN Wei“. A/ Xuanxian
Fujian Key Laboratory of Microelectronics and Integrated Cireuits, uzhou University, Fuhou 350002, Chin)
Abstract: A high-precision phase difference method for Coriolis mass flowmeter is proposed, which is based on
adaptive lattice notch filter with noise-reduction and Hibert transform. In this method, noise-reduction is performed
on the original signal firstly. Then, the phase difference time function is observed from the enhanced signal and its
Hilbert transform with trigonometric operation; therefore, the phase difference obtained. Simulation results show that
the method has highly computing speed and real-time, and this method does not need to know the signal frequency;
beside the method has high measurement accuracy and can detect tiny phase difference change
Key words: coriolis mass flowmeter; adaptive lattice notch filter; phase difference; Hiltert transform
EEACC:7320W:6140
doi:10.3969/.issn1005-9490.2014.01.016
基于格型陷波器和 Hilbert变换的科里奥利质量流量计信号处理方法
林伟”,蔡选宪
(福州大学福建省微电子集成电路重点实验室,福州350002)
摘要:采用格型陷波器滤波和 hilbert变换方法处理科里奥利质量流量计传感器的信号,能够精确的计算相位差。该方法
将自适应格型滤波器和HIbe变换结合起来,首先对信号进行滤波,得到的增强信号与其 Hilbert变换通过三角运算得出相位
差的时间函数,从而计算出相位差。仿真结果表明:该方法计算速度快,实时性好,无需预知信号频率,并且测量精度高,能够
检测出相位差的微小变化
关键词:科氏流量计;相位差;格型陷波器; Hilbert变换
中图分类号:TM814.6
文献标识码:A
文章编号:1005-9490(2014)01-0063-04
科里奥利质量流量计(以下简称科氏流量计),法在计算相位差过程中存在较长的收敛过程,系统
是一种可以直接实现质量流量测量并可以同时获取实时性有待提高;文献[9提出SDTT算法在计算
流体密度值的流量计。科氏流量计是当前发展最为时考虑到负频率的影响,提高精度和减小计算量,但
迅速的质量流量计之一,具有广阔的应用前景。它是由于运算过程中存在迭代过程,持续跟踪精度有
的测量原理是通过检测两路传感器输出的同频振动待提高,而且需预知信号频率,预知频率的精度对相
信号相位差计算流体质量流量。在实际应用中,科位差测量精度有较大影响。
氏流量计信号呈现时变特性'2?,需要对动态相位
为此,本文提出一种新的科氏流量计信号处理
差实时且持续准确地跟踪测量,以提高测量精度。方法,即科氏流量计信号经过格型陷波器滤波降噪
目前,应用于科氏流量计相位差测量的数字信号处后得到増强信号,通过 Hilbert变换计算两路信号之
理方法主要有:基于离散傅里叶变换(DFT)的方间的相位差。该方法在 Hilbert変换过程中无迭代
法】、基于自适应谱线增强(ALE)的方法、基于运算,不存在收敛过程,无需预知信号基频,测量精
数字锁相环的方法、基于正交解调的方法0和度高,能过检测出微小相位差的变化。
计及负频率影响的滑动DT算法( SDTFT)?。但
是这些方法均存在一些不足,例如离散傅里叶变换1信号模型
(DFT)方法由于非整周期采样时,DFT的计算精度
为了更真实的描述科氏流量计信号的特性,文
误差不能满足仪器要求;自适应谱线增强(ALE)方献[]以随机游动模型RWM( Random Walk Model)
收稿日期:2013-05-10修改日期:2013-06-05