電磁流量計輸入輸出數(shù)據(jù)處理方法分析
電磁流量計輸入輸出數(shù)據(jù)處理方法分析
由于流量儀表采集到的數(shù)據(jù)與實(shí)際流量值間只有線性的對應(yīng)關(guān)系，它們的單位并不相同，流量儀表不能將采集到的數(shù)據(jù)直接作瞬時流量數(shù)據(jù)使用，必須對其進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)化。此模塊就是用來將采集到的數(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)有時也會隨機(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)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理前采用了數(shù)字濾波來濾除干擾的影響。此外，為了消除測量信號與實(shí)際流量值間非線性誤差的影響，我們對采集到的數(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．小信號切除處理
在流量計的實(shí)際計量過程中，往往存在以下現(xiàn)象：在無流速時，外界振動等信號容易作用于傳感器，引入“誤流量”信號，這種信號低于儀表的計量下限，但也被累積。而在流體正常流過時，這種弱信號被淹沒，并不影響計量。為了避免“誤流量"信號的出現(xiàn)，我們在低于下限范圍內(nèi)設(shè)置“切除信號’’。當(dāng)測量信號低于該信號時，認(rèn)為是“誤流量"信號，瞬時流量應(yīng)當(dāng)零處理，累積流量不累積；當(dāng)引入信號高于該信號時，才被認(rèn)為是正常流量信號。圖2．8中有一部分小信號切除子流程圖，取一個接近零的常數(shù)K，當(dāng)流速的值小于K值時，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。它通過一定的計算程序，減少干擾在有用信號中的比重。與常規(guī)的硬件模擬濾波器相比，有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：
(1)因?yàn)橛贸绦驗(yàn)V波，無需硬件設(shè)備，且可多通道共享一個濾波器；
(2)由于不用硬件設(shè)備，各回路間不存在阻抗匹配等問題，故可靠性高， 穩(wěn)定性好；
(3)可以對頻率很低的信號濾波，克服了模擬信號濾波的缺陷。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)采樣信號由于隨機(jī)干擾、誤檢測或變送器不穩(wěn)定引起嚴(yán)重失真時，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)采樣輸入信號可能出現(xiàn)的偏差，若超過此偏差值，認(rèn)為是虛假的干擾信號應(yīng)該去掉， 否則保留該采樣值?；境绦蚴潜容^判斷，其中還可分為限幅和限速兩種方法。
(2)中值濾波
中值濾波是對連續(xù)采樣輸入的三個信號進(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。中值濾波對偶然因素引起的脈沖性干擾十分有效。對緩慢變化的過程參數(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，但計算時間也越長。算術(shù)平均值濾波將N次采樣值同等對待，這就削弱了當(dāng)前采樣值在程序中的比重，有時為了提高濾波效果，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
無源濾波器RC電路是模擬量輸入通道常用的濾波方法，但對于低頻干擾卻因?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)低通濾波的動態(tài)濾波法。在濾波時間常數(shù)要求較大的場合，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， 口=T／TF。在程序?yàn)V波時，可通過實(shí)驗(yàn)選擇適當(dāng)?shù)腖值，直到被檢測的信號不產(chǎn)生明顯的紋波為止。通過對上面幾種數(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流量信號的平滑處理。流量信號總是在某一數(shù)值范圍內(nèi)上下波動，有一個平均值存在，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，這種濾波方法稱為復(fù)合濾波。其設(shè)計思想是：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)起伏信號濾掉。
小結(jié)
本章對智能電磁流量計的基本原理進(jìn)行了介紹。通過對電磁流量計開發(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)開發(fā)所采用的技術(shù)實(shí)施方案，為系統(tǒng)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。本章為電磁流量計系統(tǒng)設(shè)計工作的展開奠定了基礎(chǔ)。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、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、孔板流量計、渦街流量計的信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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