[发明专利]一种基于FFT的科氏流量计信号处理方法

权利要求书

1.一种基于FFT的科氏流量计信号处理方法，其特征在于，所述基于FFT的科氏流量计信号处理方法包括：

采用插值FFT法对采样信号作周期预估计；对数据长度是否整周期进行判断，对非整周期的数据长度作整周期数据延拓处理，并对延拓处理后的信号再次利用插值FFT法进行频率估计；利用计及负频分量的加卷积窗的FFT相位差估计算法，求出当前时刻的相位差；利用滑动递推算法，求解出每一时刻点的相位差；利用求解出的频率和相位差，计算求得流体质量流量。

2.如权利要求1所述的基于FFT的科氏流量计信号处理方法，其特征在于，所述基于FFT的科氏流量计信号处理方法包括以下步骤：

步骤一，采用插值FFT法对信号的频率或周期进行预估计；

步骤二，对数据是否整周期进行判断；

步骤三，进行数据延拓处理和信号频率的准确估计；

步骤四，分别求出当前时刻的相位差以及每一时刻点的相位差；

步骤五，利用频率值和相位差计算得到流体质量流量。

3.如权利要求2所述的基于FFT的科氏流量计信号处理方法，其特征在于，所述步骤一中的采用插值FFT法对信号的频率或周期进行预估计包括：

当获得两路短时信号的采样数据分别为x＝[x₁,x₂,…,x_N-1,x_N],y＝[y₁,y₂,…,y_N-1,y_N]，P∈Z⁺为一个周期的采样点数，周期估计结果设为P；

所述步骤二中的对数据是否整周期进行判断包括：

当N除以P的商是k，余数为m；若m＝0，则相关长度与信号的整周期相匹配，成整数倍关系，此时数据无需处理；若m＞0，说明相关长度超过k个周期但未达到k+1个周期。

4.如权利要求2所述的基于FFT的科氏流量计信号处理方法，其特征在于，所述步骤三中的数据延拓处理和信号频率的准确估计包括：

根据信号的周期性，从采样数据x,y中查找P-m个数据[x_(k-1)P+m+1,…,x_kP]，[y_(k-1)P+m+1,…,y_kP]，合并到原数据序列x,y后，使相关长度为整周期，数据延拓后的信号序列为：

x_e＝[x₁,x₂,…,x_N,x_(k-1)P+m+1,…,x_kP],y_e＝[y₁,y₂,…,y_N,y_(k-1)P+m+1,…,y_kP]；

再次利用插值FFT法对延拓处理后的信号频率进行准确估计，设为

5.如权利要求2所述的基于FFT的科氏流量计信号处理方法，其特征在于，所述步骤四中的分别求出当前时刻的相位差以及每一时刻点的相位差包括：

(1)利用计及负频分量的加卷积窗的FFT相位差估计算法，求出当前时刻的相位差Δθ：

式中，

(2)利用滑动递推算法，求解每一时刻点的相位差Δθ。

6.如权利要求2所述的基于FFT的科氏流量计信号处理方法，其特征在于，所述步骤五中的利用频率值和相位差计算得到流体质量流量包括：

利用步骤三求解得到的频率值和步骤四求解得到的相位差Δθ，计算得到流体质量流量q_m；当科氏流量计测量管形状为U型管，r为转动力臂，L为直管段长度，K_s为管子的扭转弹性模量，则：