一种多路流量计检定装置脉冲计数信号重构方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及流量计脉冲信号去噪领域，尤其涉及一种多路流量计检定装置脉冲计 数信号重构方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业发展，流量计需求不断增加，尤其是脉冲输出式流量计（在流场稳 定情况下，脉冲输出式流量计瞬时流量正比于脉冲频率）得到空前应用，对其快速、准确检 定意义重大。通用的检定装置，工控机根据流量计脉冲信号的锁相信号驱动换向器，可对流 量计的脉冲信号实现整周期截取。然而，在多台位装置中，标准流量计、待检流量计、变换 器、反变换器非理想器件产生信号存在非线性畸变，断续电流、闪电等引起脉冲干扰，电源、 无线电等引起的单频噪声，以及信道内部的热噪声和散弹噪声对于系统的影响更不可忽 视。这些因素可能引起脉冲计数误计的情况。
【发明内容】
[0003] 为解决上述存在的问题与缺陷，本发明提出一种多路流量计检定装置脉冲计数信 号重构方法，实现了采用滤波与重构结合的方法，重构流量计输出脉冲信号，去除输出信号 中的单频噪声、脉冲干扰、白噪声，提高信号的信噪比，防止流量计量中因噪声干扰而导致 脉冲计数误计的情况。
[0004] 本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
[0005] -种多路流量计检定装置脉冲计数信号重构方法，其特征在于，所述方法包括：
[0006] A获取待检流量计及标准流量计输出信号ujt);
[0007] B分析Uci (t)幅频特性，选择幅值最大信号前第一个波谷频率为滤波器截止频率， 采用N阶高通数字Chebyshev滤波器，得滤波后信号V (t);
[0008] C计算V (t)平均周期Tv、幅值均方根Av，设置上升沿、下降沿阈值系数ku、k d，则上 升沿、下降沿触发阈值分别为kuAv、k人；
[0009] D记录所有上升沿触发位置为一维数组Pu、所有下降沿触发位置为一维数组Pd;根 据P u、Pd，以Av为幅值，相邻上升沿（下降沿）间的时间△ t应满足条件（1-3 〇 )Τ ν< Δ t < (1+3 σ)Tv，其中〇为脉冲输出周期偏差重构脉冲信号u(t)。
[0010] 本发明有益效果是：
[0011] 实现了流量计输出脉冲信号重构，去除输出信号中的单频噪声、脉冲干扰、白噪 声，提高信号的信噪比，防止流量计量中因噪声干扰而导致脉冲计数误计的情况。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明所述的多路流量计检定装置脉冲补偿信号重构方法流程框图；
[0013] 图2是原始信号图；
[0014] 图3是Chebyshev滤波曲线图；
[0015] 图4是重构后脉冲信号图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
[0017] 本发明是基于N阶高通数字Chebyshev滤波器去除单频噪声，基于信号重构技术 实现多路流量计检定装置脉冲补偿信号重构，如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0018] 步骤10、获取待检流量计及标准流量计输出信号ujt)，如图2所示；
[0019] 步骤20、分析Uc](t)幅频特性，选择幅值最大信号前第一个波谷频率为滤波器截止 频率，采用N阶高通数字Chebyshev滤波器，得滤波后信号V (t);
[0020] 其中N阶高通数字Chebyshev滤波器的振幅平方函数Α(Ω2)为：
[0022] 式中，Ω。为Chebyshev滤波器的有效通带截止频率，ε为与通带波纹相关参量， ε e (〇，1) ;VN (X)为 N 阶 Chebyshev 多项式，为：
[0024] 设置Ω。为u Jt)幅频特性中幅值最大信号前第一个波谷频率；在本实施方式中， Ω C= 18. 03Ηζ、ε = 〇· 5、N = 1，u。⑴经Chebyshev滤波后信号V⑴如图3所示。
[0025] Chebyshev滤波器在通频带峰值误差最小、在抑止带幅度响应单调递减，比 Butterworth滤波器衰减斜率更大、衰减速度更快。
[0026] 步骤30、计算v(t)平均周期!；= 33. 4ms、幅值均方根Av= 0. 9754V，设置上升沿、 下降沿阈值系数ku= 0. 8、kd= -0. 2,则上升沿、下降沿触发阈值分别为kuAv= 0. 7803V、 kdAv= -〇· 1951V ；
[0027] 步骤40、记录所有上升沿触发位置为一维数组Pu、所有下降沿触发位置为一维数 组P d;根据P u、Pd，以Av为幅值，相邻上升沿（下降沿）间的时间At应满足条件（1-3 〇)Tv < Δ t < (1+3 σ ) Τν，重构脉冲信号u (t)。
[0028] 1、所有上升沿触发位置为一维数组Pu= (p ul，pu2*"pul)，其中pul为第i个上升沿 触发位置；所有下降沿触发位置为一维数组P d= (P dl，Pd2-Pdn)，其中Pdn为第η个下降沿触 发位置。
[0029] 2、根据Pu、Pd，以Av为幅值，相邻上升沿（下降沿）间的时间At应满足条件 (1-3 σ ) Τν< Δ t < (1+3 σ ) T v，其中σ为脉冲输出周期偏差重构脉冲信号u (t)的方法为：
[0030] ①确定脉冲第一个沿为上升沿或下降沿，并确定第一个沿的位置C1;
[0031]
[0032] ②对于第k个沿CkS上升沿，且c k= p U1，则第k+1个沿为下降沿，对应下降沿满 足条件：
[0033] if Pdn> ck, pdne Pdk
[0034] ck+1= min(P dk)
[0035] 式中 kGN+、nGN+。
[0036] 对于第j个沿C]S下降沿，且c ,= p dl，则第j+1个沿为上升沿，且对应上升沿满 足条件：
[0037] if pdl > c j, pdl e P uj
[0038] c j+1= min(P UJ)
[0039] ③得到所有脉冲转变位置一维数组C = (Cl，c2……cx)，重构脉冲信号u⑴，其表 达式为：
[0041] 重构后脉冲信号u⑴如图4所示。
[0042] 虽然本发明所揭露的实施方式如上。但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本 发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种多路流量计检定装置脉冲计数信号重构方法，其特征在于，所述方法包括： A获取待检流量计及标准流量计输出信号u"(t); B分析U。(t)幅频特性，选择幅值最大信号前第一个波谷频率为滤波器截止频率，采用N阶高通数字化ebyshev滤波器，得滤波后信号V(t); C计算V(t)平均周期Ty、幅值均方根Ay,设置上升沿、下降沿阔值系数k。、kd，则上升沿、 下降沿触发阔值分别为k人、kdAy; D记录所有上升沿触发位置为一维数组P。、所有下降沿触发位置为一维数组Pd;根 据Pu、Pd，WAy为幅值，相邻上升沿或下降沿间的时间At应满足条件（1-3〇)1\<At < (1+3 0)1；，其中σ为脉冲输出周期偏差，重构脉冲信号u(t)。2. 如权利要求1所述的多路流量计检定装置脉冲计数信号重构方法，其特征在于，所 述步骤B中N阶高通数字化ebyshev滤波器的振幅平方函数A(Ω2)为：(1) 其中，Ω。为化ebyshev滤波器的有效通带截止频率，ε为与通带波纹相关参量，εe(0, 1) ;Vw(x)为Ν阶Chebyshev多项式，为：(2)3. 如权利要求1所述的多路流量计检定装置脉冲计数信号重构方法，其特征在于，所 述步骤D中，所有上升沿触发位置为一维数组Pu= (P。1，Pu2···PJ，其中Pui为第i个上升沿 触发位置；所有下降沿触发位置为一维数组Pd=(Pdi，Pd2-Pj，其中Pd。为第η个下降沿触 发位置。4. 如权利要求1所述的多路流量计检定装置脉冲计数信号重构方法，其特征在于， 所述步骤D中，根据Ρ。、Pd，WAy为幅值，相邻上升沿或下降沿间的时间Δt应满足条件 (1-3〇)1；<At< (1+3〇)1\，其中σ为脉冲输出周期偏差，重构脉冲信号u(t)的方法 为： ① 确定脉冲第一个沿为上升沿或下降沿，并确定第一个沿的位置Cl;斌 ② 对于第k个沿Ck为上升沿，且Ck=P。1，则第k+1个沿为下降沿，对应下降沿满足条 件： ifPdn> Ck，PdnEP化W cw=min(Pdk) 式中keN+、neN+; 对于第j个沿c，为下降沿，且c,=pdi，则第j+1个沿为上升沿，且对应上升沿满足条 件： ifPdi>cj，PdiEPuj 脚 Cj"=min(Pu.j) ③得到所有脉冲转变位置一维数组C= (Cl,C2……Cy)，重构脉冲信号u(t)，其表达式 为：衙
【专利摘要】本发明提出一种多路流量计检定装置脉冲计数信号重构方法，所述方法包括：获取待检流量计及标准流量计输出信号uo(t)，分析uo(t)幅频特性，选择幅值最大信号前第一个波谷频率为滤波器截止频率，采用N阶高通数字Chebyshev滤波器，得滤波后信号v(t)；计算v(t)平均周期Tv、幅值均方根Av，设置上升沿、下降沿阈值系数ku、kd，则上升沿、下降沿触发阈值分别为kuAv、kdAv，记录所有上升沿触发位置为一维数组Pu、所有下降沿触发位置为一维数组Pd；根据Pu、Pd，以Av为幅值，相邻上升沿(下降沿)间的时间Δt应满足条件(1-3σ)Tv＜Δt＜(1+3σ)Tv，其中σ为脉冲输出周期偏差，重构脉冲信号u(t)。
【IPC分类】G01F25/00
【公开号】CN105318940
【申请号】CN201510649332
【发明人】刘桂雄, 黄坚
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月8日