CN105929238A - 一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集气固两相流交流电信号序列X(k)；步骤2：运用最小均方误差自适应滤波方法对步骤1采集的气固两相流交流电信号序列X(k)进行气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波处理，得到滤波后的信号；步骤3：对步骤2滤波后的信号进行分析得出气固两相流参数值。本发明一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，该方法具有学习和跟踪的能力，对气固两相流交流电信号的针对性强，能够对气固两相流交流电信号进行处理来提高信号的信噪比，通过分析获得更加准确、更加稳定的气固两相流参数。

Description

一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法

技术领域

本发明属于信号检测技术领域，具体涉及一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法。

背景技术

工农业生产中，广泛涉及气固两相流，比如对各种粉末状、颗粒状、纤维状等物料的输送所采用的气力输送系统都涉及到气固两相流体系。因此气固两相流的准确测量对提高电力、化工、食品处理、钢铁、冶金、机械制造、医药、饲料等行业以及部门的生产效率，降低能耗、节约能源有十分积极的意义。

静电传感器检测到的气固两相流信号是微弱信号，一般是微伏级，在复杂的工业现场环境中，微弱信号受到干扰，会导致气固两相流交流电信号信噪比较低，使得运用相关参数分析算法计算出来的气固两相流参数不准确，运用传统的信号处理方法对气固两相流交流电信号进行处理，效果不理想，并且静电传感器检测到的气固两相流信号先验知识是未知的，噪声会随着周围环境的变化而变化，针对这样的信号特征，寻求一种适用于气固两相流交流电信号的滤波方法对于气固两相流参数的准确、稳定测量有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，解决了现有对气固两相流参数测量不准确的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：采集气固两相流交流电信号序列X(k)；

步骤2：运用最小均方误差自适应滤波方法对步骤1采集的气固两相流交流电信号序列X(k)进行气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波处理，得到滤波后的信号；

步骤3：对步骤2滤波后的信号进行相关运算分析得出气固两相流参数值。

本发明的特点还在于，

步骤1具体为：静电传感器检测到的信号经过信号调理模块、信号采集模块得到气固两相流交流电信号序列X(k)。

步骤2具体为：

步骤2.1：设置初始权值序列W(0)、滤波器阶数N、步长因子μ、数据长度n；

步骤2.2：计算滤波器输出y(k)＝X(k)^TW(k)，其中，X(k)＝[x(k) x(k-1)…x(k-N+1)]^Τ为k+1时刻气固两相流交流电信号序列的前N个值，W(k)＝[w₀(k) w₁(k)…w_N-1(k)]^Τ是k时刻滤波器的权值序列；

步骤2.3：计算k时刻误差e(k)＝x(k)-y(k)，y(k)是k时刻气固两相流交流电信号x(k)经过有限长单位冲激响应滤波器得到的输出信号；

步骤2.4：按照权值序列更新公式W(k+1)＝W(k)+2*μ*e(k)*X(k)更新下一时刻权值序列；

步骤2.5：k＝k+1，若k≤n，返回步骤2.2，否则，完成滤波。

本发明的有益效果是：本发明一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，将自适应滤波方法应用到气固两相流交流电信号处理上，与传统的滤波方法相比较，自适应滤波方法对于气固两相流交流电信号的处理针对性强，所测气固两相流参数更准确、更稳定。

附图说明

图1是本发明中气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波器基本结构示意图；

图2是本发明中气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法对气固两相流交流电信号的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，如图1所示，x(k),x(k-1),x(k-2),…,x(k-N+1)是k+1时刻气固两相流交流电信号序列X(k+1)的前N个值，y(k)是x(k),x(k-1),x(k-2),…,x(k-N+1)经过有限长单位冲激响应滤波器得到的输出信号，w₀(k),w₁(k),…,w_N-1(k)是k时刻滤波器权值，误差信号e(k)是k时刻气固两相流交流电信号x(k)与有限长单位冲激响应滤波器输出信号y(k)之差，根据均方误差函数最小化min E[e²(k)]，得到下一时刻权值序列更新公式W(k+1)＝W(k)+2*μ*e(k)*X(k)，通过权值更新公式来调节有限长单位冲激响应滤波器的权值w₀(k),w₁(k),…,w_N-1(k)，以达到最佳滤波，具体按照以下步骤实施：

步骤1：采集气固两相流交流电信号序列X(k)：静电传感器检测到的信号经过信号调理模块、信号采集模块得到气固两相流交流电信号序列X(k)；

步骤2：运用最小均方误差自适应滤波方法对步骤1采集的气固两相流交流电信号序列X(k)进行气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波处理，得到滤波后的信号Y＝[y(k),y(k+1),...,y(k+n-1)]，其中，n为数据长度，y(k)为k时刻滤波器的输出，y(k+1)为k+1时刻滤波器的输出，y(k+n-1)为k+n-1时刻滤波器的输出，流程图如图2所示：

步骤2.1：设置初始权值序列W(0)、滤波器阶数N、步长因子μ、数据长度n；其中，滤波器阶数和步长因子对滤波效果很敏感。

步骤2.2：计算滤波器输出y(k)＝X(k)^TW(k)，其中，X(k)＝[x(k) x(k-1)…x(k-N+1)]^Τ为k+1时刻气固两相流交流电信号序列X(k+1)的前N个值，W(k)＝[w₀(k) w₁(k)…w_N-1(k)]^Τ是k时刻滤波器的权值序列；

步骤2.3：计算k时刻误差即k时刻气固两相流交流电信号与有限长单位冲激响应滤波器输出信号之差e(k)＝x(k)-y(k)，y(k)是k时刻气固两相流交流电信号x(k)经过有限长单位冲激响应滤波器得到的输出信号；

步骤2.4：最小均方误差自适应滤波方法的准则函数是min E[e²(k)]，通过满足准则函数以获得下一时刻权值序列更新公式，按照权值序列更新公式W(k+1)＝W(k)+2*μ*e(k)*X(k)更新下一时刻权值序列；

自适应滤波器具有学习和跟踪的能力，气固两相流交流电信号先验知识未知，自适应滤波器通过自身的学习能力，获得最优权值，实现最佳滤波，在噪声随着周围的环境变化而变化时，自适应滤波器通过自身具有的跟踪能力，调节滤波器权值，最终实现最佳滤波。

步骤2.5：k＝k+1，若k≤n，返回步骤2.2，否则，完成滤波，得到滤波后的信号Y＝[y(k),y(k+1),...,y(k+n-1)]。

步骤3：对步骤2滤波后的信号Y进行分析得出气固两相流参数值。

本发明一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，该方法具有学习和跟踪的能力，对气固两相流交流电信号的针对性强，能够对气固两相流交流电信号进行气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波处理来提高信号的信噪比，通过分析获得更加准确、更加稳定的气固两相流参数。

Claims (3)

1.一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：采集气固两相流交流电信号序列X(k)；

步骤2：运用最小均方误差自适应滤波方法对步骤1采集的气固两相流交流电信号序列X(k)进行气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波处理，得到滤波后的信号；

步骤3：对步骤2滤波后的信号进行相关运算分析得出气固两相流参数值。

2.根据权利要求1所述的一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

静电传感器检测到的信号经过信号调理模块、信号采集模块得到气固两相流交流电信号序列X(k)。

3.根据权利要求1所述的一种气固两相流交流电信号最小均方误差自适应滤波方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

步骤2.1：设置初始权值序列W(0)、滤波器阶数N、步长因子μ、数据长度n；

步骤2.2：计算滤波器输出y(k)＝X(k)^TW(k)，其中，X(k)＝[x(k)x(k-1)…x(k-N+1)]^Τ为k+1时刻气固两相流交流电信号序列的前N个值，W(k)＝[w₀(k)w₁(k)…w_N-1(k)]^Τ是k时刻滤波器的权值序列；

步骤2.3：计算k时刻误差e(k)＝x(k)-y(k)，y(k)是k时刻气固两相流交流电信号x(k)经过有限长单位冲激响应滤波器得到的输出信号；

步骤2.4：按照权值序列更新公式W(k+1)＝W(k)+2*μ*e(k)*X(k)更新下一时刻权值序列；

步骤2.5：k＝k+1，若k≤n，返回步骤2.2，否则，完成滤波。