科氏流量计是一种精密的流量测量装置,广泛应用于工业中以测量流体的质量流量。它的工作原理是基于科里奥利效应,通过测量流过管道的流体产生的振动频率和相位差来确定流体的质量流量。在实际应用中,科氏流量计的信号频率受到多种因素的影响,例如流体的密度、流速以及流体的脉动等。因此,准确持续地跟踪这些信号的频率变化对于保证测量的准确性至关重要。
传统的科氏流量计信号频率测量方法包括离散傅里叶变换(DFT)、线性调频Z变换、数字锁相环等,它们各有优势和局限性。例如,离散傅里叶变换法在频率分辨率上有较好表现,但计算量较大;线性调频Z变换法则对信号中频率的时变特性有更好的适应性;数字锁相环法则在实时性和相位跟踪方面表现出色。每种方法都有其应用范围和适用场景。
自适应陷波滤波器(ANF)是另一种用于频率跟踪的方法,它能在信号中存在干扰频率的情况下,动态地调整滤波器的特性以跟踪目标频率。然而,传统的ANF在持续跟踪精度上存在局限性。鉴于此,研究者提出了一种结合新式ANF和变步长直接频率估计(VS-DFE)的方法,旨在提高频率跟踪的性能。
新式ANF基于Steiglitz-Mcbride(SMM)系统辨识方法,这种方法与传统ANF相比,收敛速度快且在短时间内跟踪信号频率的能力较强。变步长直接频率估计(VS-DFE)则是一种计算量较小的频率跟踪方法,它在持续跟踪频率缓变信号方面表现出优势。基于这两种技术的优势,研究人员提出了一种交替工作的科氏流量计频率跟踪方法,通过让新式ANF和VS-DFE交替工作,来提高频率跟踪的精度和稳定性。
该方法首先给出了基本思想、原理分析和实现步骤。实验结果显示,该交替工作方法不仅保留了新式ANF收敛速度快和短时频率跟踪精度高的特点,而且结合了VS-DFE在持续跟踪频率缓变信号方面的能力。这表明该方法比传统格型ANF方法具有更快的收敛速度和更高的跟踪精度,同时也比单一采用新式ANF在持续跟踪能力方面有所提升。因此,该方法在科氏流量计的应用上具有较大的实用价值。
从实际应用来看,此研究对于提升科氏流量计的性能,特别是在处理信号频率动态变化的复杂工况下,具有重要的工程实践意义。同时,该研究也为流量计的设计和优化提供了新的思路和技术支持。