参数估计法实现的互相关流量测量系统.pdf

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1、参数估计法实现的互相关流量测量系统边旭烨，等参数估计法实现的互相关流量测量系统Cross—correIationFIowMeasurementSystemImpIementedbyParameterEstimationMethod逆旭烨旅玉在饧簿(陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021)摘要：由于传统相关流量计测量精度易受外界条件影响，故系统采用参数估计实现渡越时间的计算。其主要思想是把测量值不断地逼近理论值，从而不断地修改数学模型中的参数；当参数确定后，计算流量值。系统采用多核处理器0MAP3530，提高系统的实时性。试验数据表

2、明，采用参数估算法实现的互相关流量计具有精度高、实时性好等优点，并具有实际的工程应用价值。关键词：流量计参数估计法互相关渡越时间传感器中图分类号：四274文献标志码：ADOI：10．16086／j．cnki．issnl000—0380．201501025Abs打act：DuetotIlemeasurementprecisionoftraditionalcorrelationno砌eteriseasilyinnuencedbyextemalconditions。sotllepammeterestimationmetllodisusedtocalc

3、lllatetlletime—of-nightfort}lesystem．Themainideaofthismetllodiscons胁dymakingtIleme踮uredvaluetoappmach山etheoreticalvalue，山usmodi每ingtIleparametersinma山ematicalmodel；when山epar锄etersaredetenninedltIlenowiscalcIllated．Byusingmulti—corepmcessor0MAP3530-山erealtimepe怕肌allceoftllesy

4、stemiseIlllallced．ne既perimentalda诅showthattllecrosscorrelationnowmeterusingp舢eterestim撕onmetllodfeatureshighprecisionalld900drealtimepe面硼ance-肌dpossessesPracticalvalueofenginee订ngapplication．Keywor凼：nowmeterParameterestimationme出odco玎elationTime—of-night(TOF)Sensor0引言流量测量越来越

5、广泛。其常用的测量计有超声波流量计和多普勒效应流量计等。其中互相关流量测量技术是以随机过程的相关理论为基础的一种流动参数检测技术。直接相关法有一个共同的特点，即直接通过上下游传感器的输出信号来进行相关运算并求出渡越时间，但计算结果往往由于一些客观原因导致误差大，如超声波换能器的尺寸太大或者距离过远。此外，实际的流体不完全满足“凝固”模型等。都是造成误差的主要原因⋯。因此，本文采用改进型的互相关算法来提高系统的测量精度。1超声波相关流量计的测量原理超声波互相关流量测量的主要原理是：超声波入射到流体后．在流体中传播的超声波就载有流体流速的信息，要求

6、上游和下游的发射和接收超声波换能器选用完全相同的材质和结构，以获取流体的流动噪声陕西省科技计划基金资助项目(编号：2014l∽．17)。修改稿收到日期：2014一09一02。第一作者边旭烨(1970一)，男，2014年毕业于陕西科技大学控制理论与控制工程专业，获硕士学位，高级讲师；主要研究方向为信号检测与处理。《自动化仪表》第36卷第l期2015年1月信号；信号经相关处理后，求得流体平均流速㈨。1．1互相关检测的理论依据互相关函数R。(下)波形如图1所示，峰值(最大值)位置所对应的时间r。就是渡越时间。(I)时延为h的两随机信号(b'两随机信号

7、的互相关函数图1互相关函数k(f)波形图Fig．1newavef0珊ofcmss—correlationfunctionRw(f)在理想流动状态下，流体上下游流动符合rI'aylor的“凝固”流动模型。对上游和下游接收到的两个超声波信号进行互相关运算，可得到两信号之间的时间差，从而推算出流体的流速和流量。如果两换能器间的距离9】参数估计法实现的互相关流量测量系统边旭烨。等足够小．流体在上下游换能器之间的流动特性变化较小，则随机信号z(￡)和y(f)将基本相同，只是y(￡)较戈(￡)有一个时间上的滞后。对信号戈(f)和，，(￡)作互相关运算，互相

8、关函数的定义为[3]：1，R。，(丁)=磐m寺J戈(f)y(f+下)d￡(1)一j。0式中：z(t)和y(≠)为两随机信号样本；丁为所测量两点间的时间