一種用於渡越時間測量的自適應相關算法的製作方法

2023-06-09 00:52:16 1

專利名稱：一種用於渡越時間測量的自適應相關算法的製作方法
一種用於渡越時間測量的自適應相關算法
技術領域：
本發明涉及一種用於渡越時間測量的自適應相關算法，屬於互相關測速領域。背景技術：
移動對象的運動速度直接關係到工業過程的安全和穩定，比如冶金行業需要對熱軋板材運動速度進行測量、石油化工領域需要對氣/液兩相流流速進行測量、能源領域需要對氣力輸送管線中固體顆粒輸送速度進行測量等。因此在工業生產的過程中對移動對象的速度進行實時監測，對提高各行業的安全生產率、降低能耗、節約能源都具有十分重要的意義。以電力生產領域的氣固兩相流為例。燃煤電站的煤粉輸送管道中的煤粉速度必須 被控制在一個合理的範圍以實現最佳輸送條件。當煤粉速度過高時，會造成管道的損耗和顆粒的分解，導致能耗的增加；當煤粉速度低於最小安全值時，又會導致管道內顆粒沉積，甚至造成管道堵塞。同時，為了維持爐膛內燃煤高效穩定的燃燒，需要根據鍋爐的負荷在線調整給煤量及風量，這就需要精確測量一次風管中煤粉的輸送速度。因而，目前對於氣固兩相流流速的精確測量已經成為制約生產過程安全、高效、經濟運行的重要因素。為了實現顆粒輸送速度、鋼板移動速度等的實時測量，目前應用較為廣泛的測量方法是互相關方法。相關測量技術的數學基礎是隨機過程理論，其基本思想是通過對流動或運動噪聲信號的分析，將速度測量轉化為時間間隔測量。互相關測量是基於來自兩個傳感器的數據間的互相關函數的測量，將移動對象的運動速度測量問題轉化為移動對象依次通過相隔一定距離的兩截面的時間測量問題。實際的互相關測速系統中，常將兩個特性完全相同的傳感器相隔一定距離安裝固定在移動對象運動裝置的上遊和下遊，兩個傳感器分別提取被測移動物體經過相應測量區域時所產生的擾動信號。該擾動信號是移動物體在運動過程中某種物理特性的隨機變化，它的大小、頻譜特性及其物理意義與所採用的傳感器工作原理、結構特性以及被測物體的移動狀態等有關。如果兩個傳感器相距的距離足夠小，物體在上遊傳感器和下遊傳感器之間移動時其隨機擾動特性的變化足夠小，則上遊傳感器和下遊傳感器採集到的兩路擾動信號將基本相同或足夠相似，只是在兩路信號之間存在一個時間上的滯後。對這兩路擾動信號做互相關運算，可以得到互相關函數，互相關函數峰值位置所對應的時刻到坐標原點的時間間隔就是下遊擾動信號滯後於上遊擾動信號的時間，稱為擾動信號的渡越時間，即經過待測上遊傳感器的擾動信號傳遞到下遊傳感器處所需要的時間。再由渡越時間及上遊傳感器和下遊傳感器之間的距離即可計算出移動對象的移動速度。傳統互相關算法的計算過程如下設X(t)和y(t)分別為上遊傳感器和下遊傳感器採集的擾動信號，令Rxy( τ )為x(t)和y(t)的互相關函數，則
權利要求
1.一種用於渡越時間測量的自適應相關算法，其特徵在於包括以下步驟 步驟一、根據經驗預測被測對象的移動速度Vp，並根據上遊傳感器和下遊傳感器之間的距離I計算出預估渡越時間Tp = l/vp ； 步驟二、利用上遊傳感器採集上遊擾動信號，設信號採集起始時刻為h，採樣率為f，採樣長度為L ;從t1+ τ p時刻開始，利用下遊傳感器以採樣率f採集採樣長度為L的下遊擾動信號; 步驟三、對得到的上遊傳感器的擾動信號及下遊傳感器的擾動信號進行互相關運算，通過檢測互相關函數波峰所在 位置確定剩餘渡越時間τ P進而利用τ。= τρ+^計算相關渡越時間τ。； 步驟四、計算相關速度V。= I/ τ。； 步驟五、將τ。賦值給τρ，即τρ= τ。； 步驟六、判斷是否需要繼續測量，若需繼續測量，則重複步驟二至五，否則測量結束。
全文摘要
本發明涉及一種用於渡越時間測量的自適應相關算法。其特徵在於包括下列步驟(1)根據工況情況預測速度值vp，計算預估渡越時間τp＝l/vp，其中l為上下遊傳感器間距；(2)從某時刻t1開始，利用上遊傳感器以採樣率f採集長度為L的上遊擾動信號；從t1+τp時刻開始，利用下遊傳感器以採樣率f採集長度為L的下遊擾動信號；(3)對得到的上遊擾動信號及下遊擾動信號做互相關運算確定剩餘渡越時間τr，進而計算相關渡越時間τc＝τp+τr；(4)計算相關速度vc＝l/τc；(5)用τc賦值τp，即τp＝τc；(6)若需要繼續測量則重複步驟(2)至(5)，否則結束。採用所述自適應相關算法避免了傳統算法計算相關函數時由於信號相關係數低引起的函數波峰位置不準確的問題，提高了渡越時間的檢測精度。
文檔編號G01P5/22GK102645552SQ20121011704
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者劉雨佳, 張玉枚, 徐立軍, 曹章 申請人:北京航空航天大學