雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法，所述方法包括：流量計F1脈沖信號分兩路接入工控機的數據采集卡。一路直接進入，另一路經采集卡上的程控濾波器處理成正弦信號輸入；設置正弦信號初值x(0)、逆矩陣初值P(0)，遞推求解信號頻率ω，根據收斂頻率消除低頻干擾信號，修正AD采樣間隔時間Ts；換向信號觸發(fā)相位計算，構建超定矩陣，求解信號在換向器換向時刻相位最后，根據信號在換向器換向時刻的相位計數器計數脈沖數Ni，干擾脈沖次數Nd，計算校正后的脈沖計數N。
【專利說明】雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及流量測量設備【技術領域】，尤其涉及雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精 度補償方法。

【背景技術】
[0002] 隨著現代工業(yè)發(fā)展，流量計需求不斷增加，尤其是脈沖輸出式流量計（在流場穩(wěn) 定情況下，脈沖輸出式流量計瞬時流量正比于脈沖頻率）得到空前應用，對其快速、準確檢 定意義重大。通用的檢定裝置，工控機根據流量計脈沖信號的鎖相信號驅動換向器，可對流 量計的脈沖信號實現整周期截取。然而，在雙臺位裝置中，并不能保證另一臺流量計脈沖計 數的測量精度要求。目前，國內外均無雙臺位流量計檢定裝置。提高雙臺位流量計檢定裝 置計數精度的方法可以歸結為兩路信號相位重合檢測法及非整周期截取信號計數精度提 1?法兩種。
[0003] 相位重合檢測法：
[0004] ⑴常見的相位重合檢測電路是D觸發(fā)器法，但是，如果任何一路測量比對信號或 兩路測量比對同時存在相位噪聲或觸發(fā)誤差，都會對相位重合檢測輸出脈沖造成比較大的 影響，使得最終的相位重合檢測存在相位偏差。
[0005] ⑵專利CN103176045A提出了一種基于重合脈沖計數的異頻雙相位重合檢測方 法。該專利構建了異頻信號相位重合預檢測及相位重合脈沖群產生電路、雙相位重合檢測 相位偏差修正電路和門時產生電路，聲稱解決了傳統(tǒng)相位重合檢測易受相位噪聲和觸發(fā)誤 差的影響，存在相位重合檢測相位偏差的缺點。事實上，該專利給出的相位修正公式Λ Φ =(Ν2-Ν1) X (Τ2-Τ1)(其中，Ν2、Ν1對應兩路脈沖的計數值，Τ2、Τ1對應兩路脈沖的周期）， 不適合雙臺位流量計檢定裝置脈沖變頻率、變脈寬的應用需求，并且該公式存在嚴重的數 學錯誤。
[0006] 其它相位重合檢測法，例如 CN102680808A、CN102323739B、CN103472299A 等，用于 雙臺位流量計檢定裝置都存在檢定時間不確定、需額外配套復雜的硬件裝置、不利于基于 工控機的檢測系統(tǒng)集成等問題。
[0007] 非整周期截取信號計數精度提高法
[0008] ①專利CN103248356A提出了一種基于鎖相環(huán)脈沖插值技術的脈沖計數方法。該 方法能在幾十秒或更短標定時間內，滿足〇. 01 %的被檢流量計脈沖計數精度要求。然而，在 雙臺位流量計檢定裝置中應用此專利存在需額外增加硬件設備、不適合于檢定儀表系數較 小的流量計、并且存在將干擾脈沖倍頻惡化測量結果等問題。
[0009] 其它非整周期截取信號計數精度提高法，例如CN1193503C、CN102565673B、 CN102931975A等，一樣存在對干擾考慮不周或需額外配套復雜的硬件裝置等問題。


【發(fā)明內容】

[0010] 為解決上述技術問題，本發(fā)明旨在提供一種雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度 補償方法，在兩倍提高檢定效率的同時，能有效抑制干擾信號，及滿足兩臺不同儀表系數流 量計檢定的高精度要求。
[0011] 本發(fā)明的目的通過以下的技術方案來實現：
[0012] 雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法，所述方法包括：
[0013] A、流量計Fi脈沖信號分兩路接入工控機的數據采集卡；一路直接進入用于計數， 另一路經采集卡上的程控濾波器處理成正弦信號輸入用于脈沖計數精度補償；
[0014] B、設置正弦信號初值x(0)、逆矩陣初值P(0)，遞推求解信號頻率ω，根據收斂頻 率消除低頻干擾信號，修正采樣AD采樣間隔時間T s，修正程控濾波器的截止頻率；
[0015] C、換向信號觸發(fā)相位計算，構建超定矩陣Z，求解信號在換向器換向時刻前向相位

【權利要求】
1. 雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法，其特征在于，所述方法包括： A、 流量計F1脈沖信號分兩路接入工控機的數據采集卡；一路直接進入用于計數，另一 路經采集卡上的程控濾波器處理成正弦信號輸入用于脈沖計數精度補償； B、 設置正弦信號初值X(O)、逆矩陣初值P(O)，遞推求解信號頻率《，根據收斂頻率消 除低頻干擾信號，修正采樣AD采樣間隔時間Ts，修正程控濾波器的截止頻率； C、 換向信號觸發(fā)相位計算，構建超定矩陣Z，求解信號在換向器換向時刻前向相位％ 和后向相位脅； D、 根據信號在換向器換向時刻的相位P/ ' %H十數器計數脈沖數Ni,干擾脈沖次數 Nd，計算校正后的脈沖計數N。
2. 根據權利要求1所述的雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法，其特征在 于，所述步驟A中，正弦信號的構建步驟包括： ⑴初始運行時，利用工控機的數據采集卡記錄流量計脈沖上升沿時刻；通過至少3次 測周，取均值得到脈沖信號頻率； ⑵程控濾波器的截止頻率配置為信號頻率的兩倍，濾除脈沖信號中的高次諧波，將脈 沖信號轉換成正弦信號。
3. 根據權利要求1所述的雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法，其特征在 于，所述步驟B中，虛擬正弦信號初值X(0)、逆矩陣初值P(0)采用如下的獲取步驟： ⑴利用AD對正弦信號采樣，即對于n次測周中的第i次，設Ai為正弦信號第10i-9?IOi次的采樣數據和，有
則設置正弦信號初值x(0)、逆矩陣初值P(O)為： x(0) = (A1+A3)/2A2
⑵根據正弦信號的特性，有2f(k)cos(?Ts) =f(k-l)+f(k+l)，令第k個采樣點的cos〇Ts) =X(k)，2f(k) =A、f(k-1)+f(k+1) =b，其中，f(k)表示正弦信號第k次AD采 樣值遞推求頻率步驟： X(k+1) =X(k)+K(b-Ax(k)) 其中，
遞推求得X(k)收斂值X(k+)，第i個脈沖的信號頻率為：wi=arcos(x(k+)) /Ts ;根據 求解的頻率校正第i個脈沖信號周期，：
I對比脈沖上升沿檢測的周期I；1 ,如果存在
F擾脈沖次數Nd執(zhí)行加1操作；
⑶修正插值間隔時間為 -，根據Oi修正程控濾波器的截止頻率。
4.根據權利要求1所述的雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法，其特征在 于，所述步驟C中，按超定方程組求解換向器換向信號來臨時刻的正弦信號相位； ⑴記錄換向信號來臨時刻正弦信號對應的k值； ⑵對于第一個換向信號，在
間按Ts等間隔取樣m個數據，求解該時刻的 前向相位f/ ，記前向相位P/余弦值為X1、正弦值為X2，即4=COSi^，X2 ，則由正 弦信號的特性有：
則上述式子可表示為Dx=F 前向相位的特征向量X與后向相位的特征向量Xf求解過程如下： ① 求矩陣D的行數rD與列數cD ; ② 構建增廣矩陣Z=LD:FJ; ③ 對矩陣Z進行奇異值分解，即Z=U2V1，其中U是rDXrD階的酉矩陣，I：是半正定 的rDX(cD+l)階對角矩陣，而VT，即V的共軛轉置，是（cD+l)X(cD+l)階的酉矩陣； ④ 取矩陣Vt第1到cD行，l+cD列至最后一列元素構建新矩陣Vxy，即Vxy = Vt (1 :cD，l+cD:end)， ⑤ 取矩陣Vt第l+cD到最后一行，第l+cD列至最后一列元素構建新矩陣Vyy，S卩，Vyy = VT(l+cD:end，l+cD:end); ⑥ 則相位的特征向量X為，
⑦ 可得該時刻的相位1P/為，
⑧ 若程控濾波器導致的相位滯后為，則實際滯后相位％為
(3)對于第二個換向信號，在[7+7+7]間按Ts等間隔取樣m個數據,求解該時刻的 Iolo 后向相位料，其求解過程與前向相位-/的求解過程一致。
5.根據權利要求1所述的雙臺位流量計檢定裝置脈沖計數精度補償方法，其特征在 于，所述步驟D中，設兩次換向時刻內截取的脈沖計數為Ni,校正后的脈沖計數值N，則：
【文檔編號】G01F25/00GK104266732SQ201410579278
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權日:2014年10月24日
【發(fā)明者】楊茹, 潘云飛, 萬勇, 劉雅杰, 張達遠 申請人:廣州能源檢測研究院