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渦街流量計的數字信號處理技術

作者：徐科軍|責編:姚慶爽//紀四穩
出版社：科學
ISBN：9787030840349

出版日期：2026/01/01
裝幀：平裝
頁數：293

人民幣：RMB 198 元售價：元

內容大鋼

渦街流量計可以測量液體、氣體和蒸汽的流量；輸出與流體流速成正比的脈衝信號，不存在零漂；測量精度較高，量程範圍較寬。本書介紹渦街流量計的數字信號處理技術，包括基於頻譜分析的信號處理方法和系統、基於陷波的抗固定強振動方法和系統、基於數字頻譜與模擬帶通濾波器組的低功耗系統、基於FFT的全數字式低功耗系統、針對耐高溫感測器的調理電路和低功耗系統、針對低雷諾數流量的測量方法和低功耗系統、基於頻率方差和頻域相減的抗強振動方法與低功耗系統、基於頻率方差的抗強振動方法和低功耗系統、基於頻率方差和幅值計算的抗強振動方法與低功耗系統、基於卡爾曼濾波的抗強瞬態衝擊方法和低功耗系統。

作者介紹

徐科軍|責編:姚慶爽//紀四穩

前言
第1章  緒論
  1.1  流量測量的重要性
  1.2  渦街流量計簡介
    1.2.1  渦街流量計的測量原理
    1.2.2  應力式渦街流量計的結構組成
  1.3  國內外研究現狀
    1.3.1  提高渦街流量計的測量準確度
    1.3.2  實現低功耗
    1.3.3  抗強管道振動干擾
  參考文獻
第2章  基於頻譜分析的信號處理方法和系統
  2.1  演算法基本原理及其實現
    2.1.1  信號數字濾波
    2.1.2  信號頻譜分析
    2.1.3  渦街頻率估計
    2.1.4  演算法模擬
  2.2  基於DSP 的渦街流量計數字信號處理系統研製
    2.2.1  系統硬體設計
    2.2.2  系統軟體設計
  2.3  渦街流量計信號處理系統調試和標定
    2.3.1  系統調試
    2.3.2  溫度實驗
    2.3.3  標定實驗
  參考文獻
第3章  基於陷波的抗固定強振動方法和系統
  3.1  抗固定強振動干擾演算法
    3.1.1  演算法基本原理
    3.1.2  陷阱深度和寬度可調的陷波器設計
    3.1.3  頻譜分析
    3.1.4  演算法具體實現
  3.2  信號處理系統硬體
  3.3  信號處理系統軟體研製
    3.3.1  DSP資源分配
    3.3.2  軟體總體框圖
    3.3.3  主監控程序
    3.3.4  中斷模塊
  3.4  系統測試和實驗
    3.4.1  常規氣體流量實驗
    3.4.2  抗強振動干擾實驗
  參考文獻
第4章  基於數字頻譜與模擬帶通濾波器組的低功耗系統
  4.1  硬體設計
    4.1.1  總體方案
    4.1.2  壓電感測器與電荷放大器
    4.1.3  程式控制電壓放大電路與峰值檢測電路
    4.1.4  低通濾波器
    4.1.5  帶通濾波器組
    4.1.6  多路選通與整形電路
    4.1.7  溫壓補償模塊

    4.1.8  單片機電路
    4.1.9  4?20mA電流輸出與電源管理電路
    4.1.10  人機介面
    4.1.11  電源監測
  4.2  軟體研製
    4.2.1  總體框圖
    4.2.2  主監控程序流程圖
    4.2.3  脈衝計數
    4.2.4  頻率估算
    4.2.5  帶通濾波器選擇
  4.3  測試與實驗
    4.3.1  電流輸出和系統功耗測試
    4.3.2  FFT計算精度測試
    4.3.3  實際流量測試
  4.4  電池供電系統
    4.4.1  硬體設計
    4.4.2  軟體設計
    4.4.3  測試與實驗
  參考文獻
第5章  基於FFT的全數字式低功耗系統
  5.1  系統硬體研製
    5.1.1  系統框圖
    5.1.2  工作過程
  5.2  系統軟體研製
    5.2.1  軟體框圖
    5.2.2  主監控模塊
    5.2.3  計算模塊
    5.2.4  輸出模塊
  5.3  標定結果
  參考文獻
第6章  針對耐高溫感測器的調理電路和低功耗系統
  6.1  用於耐高溫渦街流量感測器的信號調理電路研製
    6.1.1  耐高溫渦街流量感測器的特點
    6.1.2  基於雙電荷放大器的信號調理電路設計
    6.1.3  信號調理電路屏蔽
  6.2  數字式兩線制HART渦街流量變送器研製
    6.2.1  變送器整體設計方案
    6.2.2  兩線制4?20mA電流輸出及HART 通信模塊
    6.2.3  數字隔離電路
    6.2.4  電源管理模塊
    6.2.5  EMC濾波與ESD 保護電路模塊
    6.2.6  溫壓補償模塊
    6.2.7  數字信號處理模塊
    6.2.8  人機介面模塊
  6.3  系統測試
    6.3.1  功耗測試
    6.3.2  4?20mA電流輸出精度測試
    6.3.3  HART通信測試
    6.3.4  水流量標定
  參考文獻

第7章  針對低雷諾數流量的測量方法和低功耗系統
  7.1  基於互相關分析的流量測量方案
    7.1.1  流量測量方案
    7.1.2  互相關分析計算延遲時間的原理
  7.2  一次儀錶設計
  7.3  互相關分析中有偏估計與無偏估計的比較
    7.3.1  有偏估計和無偏估計的特點
    7.3.2  有偏估計和無偏估計應用於兩個同頻率渦街流量信號
  7.4  信號處理方法研究
    7.4.1  基於互相關分析快速計算延遲時間方法
    7.4.2  三次樣條插值方法
  7.5  二次儀錶研製
    7.5.1  硬體研製
    7.5.2  軟體研製
  7.6  系統測試
    7.6.1  功耗測試
    7.6.2  實時性測試
    7.6.3  水流量標定
  參考文獻
第8章  基於頻率方差和頻域相減的抗強振動方法與低功耗系統
  8.1  渦街流量感測器輸出信號模型建立
    8.1.1  渦街流量信號模型
    8.1.2  感測器振動雜訊信號模型
    8.1.3  機械振動雜訊信號模型
    8.1.4  渦街流量感測器輸出信號模型
  8.2  基於雙感測器的抗強幹擾信號處理演算法研究
    8.2.1  演算法原理
    8.2.2  演算法流程
    8.2.3  動態截止幅值
    8.2.4  頻域相減
    8.2.5  頻率方差計算
  8.3  低功耗信號處理系統實現和實驗
    8.3.1  硬體研製
    8.3.2  軟體開發
    8.3.3  實驗測試
  參考文獻
第9章  基於頻率方差的抗強振動方法和低功耗系統
  9.1  渦街流量感測器輸出信號的頻率特徵分析
    9.1.1  強振動干擾實驗
    9.1.2  帶寬分析
    9.1.3  頻率波動分析
  9.2  抗強振動干擾演算法研究
    9.2.1  基本原理
    9.2.2  分段動態截止幅值
    9.2.3  頻率方差演算法
  9.3  抗強振動干擾演算法實現
    9.3.1  硬體設計
    9.3.2  軟體設計
  9.4  抗強振動氣體流量實驗驗證
    9.4.1  抗強振動氣體流量實驗平台

    9.4.2  實驗過程及驗證結果
  參考文獻
第10章  基於頻率方差和幅值計算的抗強振動方法與低功耗系統
  10.1  渦街流量感測器輸出信號分析
    10.1.1  渦街流量計強管道振動干擾實驗
    10.1.2  渦街流量感測器輸出信號的頻率方差分析
    10.1.3  渦街流量感測器輸出信號的頻譜幅值分析
  10.2  抗管道振動干擾演算法研究
    10.2.1  演算法原理
    10.2.2  演算法流程
    10.2.3  頻率方差計算
    10.2.4  幅值運算
  10.3  低功耗數字信號處理系統研製
    10.3.1  硬體研製
    10.3.2  軟體研製
  10.4  驗證實驗
    10.4.1  氣體標定實驗
    10.4.2  抗管道振動干擾實驗
    10.4.3  功耗測試實驗
  參考文獻
第11章  基於卡爾曼濾波的抗強瞬態衝擊方法和低功耗系統
  11.1  瞬態衝擊分析
  11.2  感測器輸出信號模型
    11.2.1  瞬態衝擊振動實驗平台
    11.2.2  瞬態衝擊振動的時頻分析
    11.2.3  瞬態衝擊振動的數學模型
    11.2.4  數學模型的驗證
  11.3  基於卡爾曼濾波的抗強瞬態衝擊方法
    11.3.1  查找瞬態衝擊數據段
    11.3.2  卡爾曼濾波器參數配置
    11.3.3  分段卡爾曼濾波方法
  11.4  抗強瞬態衝擊方法的低功耗實現
    11.4.1  硬體系統
    11.4.2  軟體系統
  11.5  抗強瞬態衝擊方法的驗證實驗
    11.5.1  空氣流量驗證實驗
    11.5.2  水流量驗證實驗
  參考文獻

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