• 文件下载
  • 软件下载
  • 文件下载
  • 客户案例
  • 联系我们
  • 电磁新宝5

    您现在的位置 : 首页  技术文章 > 电磁新宝5

    电磁新宝5

    新型双向电磁新宝5信号特征提取及去噪实验

    传统的电磁新宝5是依据法拉第电磁感应定律制成的导电介质体积流量 测量仪表,在石油、化工、冶金和造纸等行业应用极为广泛,但是仅仅适用于对流速稳定的导电流体进行测量,极大地限制了电磁新宝5在流量测量领域的使用。针 对这一缺陷,诸多学者对其进行了研究,并取得了一定的研究成果,如较之于传统的采用扇叶切割磁感线的方法,提出的采用高磁导率的小球切割磁感线的技术,解 决了无法测量低导电率的液体的难题,并实现了双向测量。在实际应用中,由于电磁新宝5工作原理的限制,新宝5输出信号微弱,淹没在各种噪声中。因此,如何 将流量信号与各种干扰信号有效分离是进一步提高电磁新宝5测量精度的关键。传统方法采用模拟低通滤波器滤除输出信号中的高频噪声,但是模拟滤波器动态响应 无法调整,同时硬件电路本身也会引入噪声。小波分析具有多分辨率分析的特点,具有良好的时-频特性,从而为其在信号降噪中的应用提供了广阔的前景。针对模 拟滤波器去噪的缺点,本文将小波阈值去噪方法引入新型电磁新宝5输出信号处理中,降低了新宝5信号中的噪声,提高了测量精度。

                                                             

    1 新型双向电磁新宝5介绍

    1.1 新型双向电磁新宝5模型

    提出的新型双向新宝5如图1所示,较之于传统的电力新宝5,它可以测量低导电率的液体,实现双向测量,极大地提高了测量精度和测量工序。

    图1 新型双向新宝5结构图

    当被测流体经过分流叶片进入旋流器后,带动高导磁率的小球在管道内 旋转,周期性地切割新宝5壳体内永磁铁产生的磁力线,引起磁电变换器磁阻周期性变化,导致通过磁感应线圈的磁通量发生变化,在线圈中产生感应电动势,获得 交流电压信号输出。该电压频率与小球在管道内的旋转速度相等,磁电转换器输出的交流电压频率与被测体积流量qv的关系式为

        (1)

    式中:f为交流电压信号的输出频率;K为新宝5的仪表系数,一般通过实验标定的方法确定。工程应用中,在测量新宝5的输出电压信号的频率后,按照式(1)即可以计算出流体的体积流量。

    1.2 噪声分析

    受使用环境和设计原理的影响,电磁新宝5的输出信号中叠加了一系列的噪声,一个实际的输出信号如图2所示,该信号完全淹没在噪声中。

    在一般情况下,实际电磁新宝5的输出信号可以表示为

        (2)

    式中:表示微分干扰电压;表示正交干扰,在相位上与新宝5输出信号相差90°。这两种干扰只有在交变磁场中才会产生,电磁新宝5采用的是永磁铁,因此这两项干扰为0。eo为输出信号电压;ec为共模干扰电压;ed为极化电压;ez为串模干扰电压。

    图2 新型新宝5输出信号

    电磁新宝5中,新宝5的原始信号淹没在噪声中,并且信号中含有高频噪声。传统方法采用模拟低通滤波器去除噪声,但是这种方法存在时效性不好和不能动态调节的缺点。而小波阈值去噪算法可以快速给出滤波结果,在保证时效性的同时,蕞大限度地滤除噪声。

    2 小波阈值去噪算法

    2.1 小波阈值去噪算法原理

    一个含有噪声的信号模型可以表示为

        (3)

    式中:s(t)为含噪信号,即测量信号;f(t)为原始信号,即想恢复的信号;n(t)为噪声。

    在噪声服从独立同分布的高斯分布的基础上,提出了一种小波阈值去噪算法,其基本原理是含噪声信号经过小波变换后,真实信 号的能量集中在少数小波变换系数上,噪声能量分散在整个小波变换域。从小波变换系数的模来看,真实信号能量集中的小波变换系数的模大于噪声能量所在的小波 系数的模。选择合适的阈值,即可以分离真实信号和噪声信号的小波系数,将噪声的小波系数进行适当的处理,然后再进行小波重构,即可以恢复出去噪后的信号。

    在含噪信号已经按照Nyquist采样定律抽样成离散序列后,小波阈值去噪算法主要步骤为:①选取小波基;②选择小波阈 值和作用阈值函数;③选择变换尺度;④小波重构。小波基函数的选择主要从复值与实值小波、紧支性、对称性、正则性和相似性来考虑。小波阈值和作用阈值函数 的选择,目前主流的方法包括:默认阈值规则、基于无偏似然估计的自适应阈值规则以及启发式阈值等。小波尺度选择的原则是在细致刻画信号细节的同时尽量保证 信号不失真。

    2.2 评价指标

    小波去噪效果的评价指标主要有信噪比SNR和均方根误差RMSE,SNR定义如下:

        (4)

    式中:为原始信号的能量;为噪声的能量;s(i)为原始信号;表示去噪后的信号的估计值。RMSE定义如下:

        (5)

    3 实验及分析

    软阈值函数和硬阈值函数各有利弊,前者处理相对平滑,但可能造成边缘模糊等影响,后者可以较好地保留图像局部等边缘信 息,但是会出现振铃、伪吉布斯效应等失真。本实验采用软阈值函数,利用Matlab的小波处理函数,探讨小波基函数、阈值和变换尺度对小波变换处理新型流 量计信号噪声的效果。采集的含噪信号波形如图2所示。

    3.1 小波去噪实验

    3.1.1 小波基函数对去噪的影响

    小波基函数选定为dbN(N=4,6,8)、symN(N=4,6,8)和haar,采取强制性去噪,尺度设定为8,去噪效果如图3、4所示。表1为不同小波基下SNR和RMSE的统计数据。

    电磁新宝5http://www.dianciliuliangji01.com/

    点击次数:  更新时间:2016-12-17  【打印此页】  【关闭

    技术文章

  • 污水新宝5
  • 超声波明渠新宝5
  • 电磁新宝5
  • 巴歇尔槽
  • 超声波液位计
  • 联系方式

    苏州华陆仪器仪表有限公司
    电 话:0512-66835259
    传 真:0512-66835356
    邮 编:215131
    地 址:苏州市相城区澄阳路60号脱颖科技园3区
    在线交流 
    咨询销售 MSN咨询销售
    咨询技术 咨询技术
    联系电话:0512-66835259