-
– Спектры измерительных сигналов расходомера а) – спектры сигналов при расходе 0,3 кг/с, б) при расходе 0,8 кг/с.
Из рисунка Рисунок 2.3.2.1.2 очевидно, что
наибольшие искажения сигналов происходят
при максимальном расходе и максимальном
содержании воздуха. Так рост амплитуды
паразитных частот (
и
)
происходит более чем на 15 дБ и на 25 дБ
соответственно, а общий уровень шума
возрастает на 20 дБ.
Отметим, что с ростом GVF также изменяется базовая частота колебаний трубок расходомера, которая связана с плотностью потока (иллюстрация представлена на рисунке Рисунок 2.3.2.1.3).
-
– Изменение частоты колебаний трубок для расхода 0,8 кг/с
По результатам анализа спектров сигналов сформируем спецификацию к фильтру (Таблица Таблица 2.3.2.2).
-
– Спецификация к предварительному фильтру
|
Параметр спецификации |
Значение параметра |
|
Тип фильтра (по пропускаемым частотам) |
Фильтр нижних частот |
|
|
92 Гц |
|
|
164 Гц |
|
|
|
|
|
|
|
|
опционально |
|
|
минимальное |
Поскольку
в спектре сигнала при максимальном
расходе и содержании воздуха отсутствуют
значительные искажения частот, которые
ниже рабочей частоты
,
искомый тип синтезируемого фильтра –
фильтр нижних частот. Граничные частоты
полосы пропускания и подавления
определены на основе требования к
пропусканию рабочей частоты
и подавлению паразитной частоты (
).
Кроме того, ключевое условие спецификации
– обеспечение минимальной вносимой
фильтром фазовой задержки на рабочей
частоте
.
Важность требования минимальной
задержки, вносимой фильтром, была
сформулирована выше (раздел 2.2) и связана
с корректным функционированием системы
возбуждения колебаний расходомера.
Допустимые отклонения в полосе пропускания
и порядок фильтра
– варьируемые параметры, подбор которых
должен обеспечить выполнение основных
требований спецификации.
Существуют различные виды фильтров и варианты их классификации. В данной работе рассмотрены следующие виды фильтров:
-
Фильтры, работающие в реальном масштабе времени (каузальные фильтры):
-
фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ);
-
фильтры с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ).
-
Сглаживающие фильтры:
-
фильтр скользящего среднего;
-
фильтр Савицкого-Голея (в форме КИХ фильтра).
-
Некаузальные фильтры:
-
блочная фильтрация с применением фильтра Савицкого-Голея (в форме полиномиальной аппроксимации);
-
блочная фильтрация сигнала в «прямом» и «обратном» направлении с применением КИХ и БИХ фильтров.
Выбор представленных видов фильтров осуществлен как на основании обзора применяемых в кориолисовых расходомерах решениях (раздел 1.4), так и на основе подходов к фильтрации сигналов из смежных областей.
Далее подробно рассмотрена теория и осуществлен синтез для фильтра каждого вида согласно требованиям спецификации (таблица Таблица 2.3.2.2). Далее в разделе 2.4 рассмотрен сравнительный анализ эффективности полученных предварительных фильтров в задаче фильтрации измерительных сигналов кориолисова расходомера.