基于DSP的噪声流量计的研究

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在现代工业生产中,流量是一个及其重要的物理量,对保障产品质量、提高生产率具有重要意义。在造纸生产中,纸浆流量是被测量最多的物理量。流量计的种类很多,常见的有电磁流量计、超声流量计、涡轮流量计、容积式流量计等等。其中,电磁流量计的应用最为广泛。研究发现,现有流量计在使用过程中均有一些局限性,或不能达到具体要求。因此,适应性强、使用方便、测量精度高的流量测量仪器被迫切需要。除了流量计之外,在现代造纸生产线上浓度计是使用最多的传感器,并且技术已经发展成熟。研究发现,纸浆浓度中含有一定的流量信息,通过对纸浆浓度的处理即可提取。为了提高测量精度,降低硬件成本,本课题提出了在浓度计基础上测量纸浆浓度和纸浆流量的新方法,本课题通过做一个DSP硬件系统来实现该方法,主要工作包括以下几个方面:第一,对纸浆浓度信号及噪声的研究。通过前期研究工作,得到纸浆浓度信号的组成,分析发现其中含有噪声部分,并且有一部分噪声含有流量信息。首先通过时域分析方法滤除浓度信号中我们不需要的成分,再通过时-频域分析方法来获得我们所需要的含有流量信息的噪声。第二,算法的研究。主要是对噪声时-频分析方法的研究。从抗干扰能力和动态分析能力的角度,使用理论分析和Matlab仿真实验相结合的方法,研究了魏格纳-威利分布(WVD)和连续小波变换(CWT)等时频分析方法处理噪声的能力,并通过Matlab验证其算法的正确性。研究表明,CWT比WVD更适合分析噪声,本课题采用的是CWT对噪声进行时-频域的分析。第三,DSP硬件系统的研究。根据该流量计的特点、本课题预期的功能及目标效果,设计了以DSP为核心的硬件系统。该系统采用的是TI公司的TMS320F2812芯片,利用其实时快速的数据处理能力来实现数据处理的算法,计算出纸浆流速。在CCS3.3开发平台上进行了主要算法的C语言设计及实现。通过以上的工作,该纸浆流量测量技术在理论上可以将纸浆流量测量精度提高到0.5%。但仍需做大量的现场试验来验证其使用效果,并不断改进,使其达到预期目标。
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