[发明专利]一种科氏流量计固有频率获得方法

说明书

本发明公开了一种科氏流量计固有频率获得方法，涉及信号处理领域，包括：基于科氏流量计在自由衰减状态下的振动信号获得采样信号，对采样信号进行截短，得到截短信号，并对截短信号进行快速傅里叶变换，得到截短信号的频谱最大值的索引；分别先后对截短信号和采样信号的频谱进行两点插值计算，得到采样信号频谱偏移量和衰减因子初步估计值，从而得到降噪滤波器的初始参数；利用正弦信号的线性预测性质构造预测关系式，并通过降噪滤波器进一步抑制噪声的影响，得到降噪后的预测矩阵；求解矩阵得到预测系数，从而得到科氏流量计固有频率，本发明能够提高科氏流量计固有频率估计精度，减少计算量、提升固有频率获得速度。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，具体地，涉及一种科氏流量计固有频率获得方法。

背景技术

数字驱动首先通过自激信号启振流量管，当振动幅值到达一定时，停止激励，进入零驱动状态，此时流量管处于自由衰减状态；然后采用参数估计算法获取流量管固有频率；最后根据频率合成驱动信号，并结合非线性幅值控制算法，驱动流量管稳幅振动。

该方案的关键点在于停止激励后，能够快速有效地获取流量管固有频率。当流量管处于自由衰减状态时，振动模型为单频衰减实信号，如式(1)所示。

（1）

式中：、、和分别表示采样信号初幅值、频率、初相位和衰减因子；表示采样时刻点，常为偶数，表示信号长度；是均值为0，方差为的加性高斯白噪声。

根据对信号的不同处理方式，科氏流量计固有频率获得方法主要可分为时域法和频域法两大类。时域法是在时域对信号进行计算得到固有频率，如线性预测法，STMB法等，此类方法通过构造矩阵估计固有频率，其思路简单、分辨率高，在中高信噪比条件下的固有频率估计精度高，但受噪声影响大，在低信噪比条件下的固有频率估计精度较低，且涉及到迭代求解矩阵，方法计算量较大、实时性较差。频域法将时域信号转换到频域进行频谱分析，可借助硬件实现，其计算速度快，且具有更强的抗噪性，但受频谱泄漏的影响，在中高信噪比或者信号频率较低条件下的固有频率估计精度较低，且频率分辨率较低，不适合固有频率特别低的科氏流量计。典型方法有迭代插值法、加窗插值法和频谱泄漏校正法等，这些方法在一定程度上抑制了频谱泄漏的影响，提高了固有频率估计精度，但仍有待提高。

针对稳幅振动状态下的科氏流量计参数估计问题，发明专利202011468681.6公布了一种时频结合的含噪信号参数估计新算法。该方法首先采用频域法中的快速傅里叶算法对采样信号进行处理，得到降噪滤波器参数，并通过时域法中的线性预测法构造了滤波后的预测矩阵，通过求解矩阵得到了信号参数。但是上述方法存在以下技术问题：其模型简单无法处理复杂问题，其计算量大。

发明内容

为提高科氏流量计固有频率的估计精度，并减少计算量、提升计算速度，结合频域法抗噪性好、计算量小和时域法参数估计精度高的特点，本发明提供了一种科氏流量计固有频率获得方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种科氏流量计固有频率获得方法，所述方法包括：

采集科氏流量计在自由衰减状态下的振动信号获得采样信号；

对采样信号进行截短获得截短信号；

获得所述截短信号的频谱，提取所述截短信号频谱最大值的索引，获得第一索引；

在所述第一索引前后进行插值，分别获得第一插值点频谱值和第二插值点频谱值；

求取所述第一索引对应频谱值、所述第一插值点频谱值和所述第二插值点频谱值中的最大值获得最大频谱值，获得所述最大频谱值对应的第二索引；

基于所述第二索引获得所述采样信号频谱最大值对应的第三索引；

在所述第三索引的前后进行插值，分别获得第三插值点频谱值和第四插值点频谱值；