CN106979804A

CN106979804A - 减小干扰的方法和装置

Info

Publication number: CN106979804A
Application number: CN201610838770.2A
Authority: CN
Inventors: 雷·基奇
Original assignee: ABB Azipod Oy
Current assignee: ABB Azipod Oy
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2036-09-21
Also published as: AU2016222455A1; EP3144644A1; GB2542433A; US10274352B2; CN106979804B; EP3144644B1; US20170082468A1; GB201516706D0; AU2016222455B2

Abstract

提供了一种对周期性数据载送信号进行处理的方法，该方法用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，周期性数据载送信号来源于激励信号，激励信号具有激励频率，激励频率是第一基频的因数，该方法包括：使数据载送信号同时受到梳状滤波器操作与平均/积分滤波器操作的影响，梳状滤波器操作用于排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器操作用于排除第二基频上的干扰；其中梳状滤波器操作具有针对第一基频的梳状滤波器延时周期；其中平均/积分滤波器操作针对第二基频在一周期内进行平均或积分。还提供了一种对周期性数据载送信号进行处理的装置。

Description

减小干扰的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于对通过周期性通电或激励信号产生的、或者依赖于周期性通电或激励信号的数据载送信号中的周期性干扰进行降低的方法和装置。例如，本发明特别适用于电磁流量计(但不局限于此)，并且在本文中将会主要对其进行描述，当然，许多其它应用也是可行的。

背景技术

脉冲驱动电磁流量计依据法拉第定律，即，当导体以90度角穿过电磁场时，导体上感生的电压与该导体的速度成正比。对于电磁流量计，导体为液体，它的速度可以通过流动的液体上感生的电压来推导出。

利用脉冲驱动电磁流量计，流量计的设计者可对电磁场的供能进行控制。通常，利用交变极性以恒定电流驱动通电线圈，交变极性的频率是由流量计的设计者控制的。

由流量计的流动液体产生的信号水平通常非常低，例如从nV到几mV的范围，因此抗干扰非常重要。抵抗周期性干扰，如电源(mains power)相关干扰，是本发明实施例的目的。

实际上，例如流量计附近的泵或其它机械驱动器会引起电源频率干扰，因此，很可能成为许多可以安装这种流量计的工业环境中的问题。

工业标准实践确保任何信号处理都能够排除来自电源频率及其谐波的干扰。但是，从产品制造的角度看，该问题由于世界各国使用的电源频率各不相同而变得复杂。在这方面，两个电源频率占据主导地位，即50Hz和60Hz。

在当前的信号处理实践中，通常将设备中的电源频率设置为50Hz或60Hz。对于通过电源供电的仪器，电源频率可以由设备自身检测到，因此可以容易地确定和排除干扰(即，在检测到的电源频率及其谐波上的干扰)。但是，对于通过诸如蓄电池或再生能源供电的现代仪器，设备无法确定本地的电源频率，使得很难进行对电源频率干扰的可靠检测和排除。

如果制造某一设备用于在世界范围内销售，可以在制造该设备时在该设备中设置针对预期使用国家的预期频率，但是，如果该设备最终在电源频率不同的另一个国家中使用(例如，由于第三方经销商的发货错误)，则会导致干扰问题以及测量不准确。替代性地，电源频率可以由最终用户来设置，例如在安装设备时设置，但是用户可能会因疏忽而未能进行该操作，这也会导致使用过程中的干扰问题以及测量不准确。

对于电磁流量计(EMF)，可以通过将线圈激励频率设置为电源频率的因数(例如电源频率的四分之一)来实现抗干扰。例如，对于50Hz的电源频率，通常将线圈驱动的频率设置为比如12.5Hz(50Hz/4)，而对于60Hz的电源频率，通常将线圈驱动的频率设置为15Hz(60Hz/4)。但是，如上面所讨论的那样，如果由于任何原因，仪器以不同于该设备的被设定频率的本地电源频率运行，则抗干扰系统无法排除电源相关干扰，因此流量计产生的读数将会是不准确的和/或不稳定的。

因此，需要改进这种设备的设计，从而例如在设备中设置的电源频率与本地电源频率没有恰好对应时，防止或者至少减轻这种问题的发生。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种对周期性数据载送信号进行处理的方法，该方法用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，周期性数据载送信号来源于激励信号，激励信号具有激励频率，激励频率是第一基频的因数，该方法包括：使数据载送信号同时受到梳状滤波器操作与平均/积分滤波器操作的影响，梳状滤波器操作用于排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器操作用于排除第二基频上的干扰；其中梳状滤波器操作具有针对第一基频的梳状滤波器延时周期；其中平均/积分滤波器操作针对第二基频在一周期内进行平均或积分操作。

以这种方式，梳状滤波器操作能够排除第一基频上的干扰，同时(由于产生周期性数据载送信号的激励频率是第一基频的因数而)允许周期性数据载送信号通过，平均/积分滤波器操作能够排除第二基频上的干扰。相应地，在第一基频或第二基频上干扰会被减小或消除，而不需要针对第一基频和第二基频中的哪一个预期是干扰频率(例如，本地频率)而对系统进行预先设置。

本文对梳状滤波器操作、梳状滤波器等的类似引用应当被广泛性地解释，从而包含任何适合的配置，在这种配置中，将信号与它的延时版本组合，从而在频率范围内生成一个或多个陷波，在陷波处，相应的频率成分将会被从信号中排除掉。

同样，本文对平均/积分滤波器操作、平均/积分滤波器等的类似引用应当被广泛性地解释，从而包含任何适合的配置，在这种配置中，在一周期内对信号进行平均和积分操作从而生成输出信号。

本文中使用的表达“因数”应当被解释为包含通过将所考虑的频率除以不恰好是整数但是足够接近整数的数而获得的因数，从而不会对滤波处理的操作和效果造成任何重大差异。

激励频率可以是：

(第一基频)/n，

其中n为整数。

如上面提到的，n(以及本文中提到的其它整数值)不必恰好是整数，而是可以是一个足够接近整数的数值，从而不会对滤波处理的操作和效果造成任何重大差异。

此外，梳状滤波器延时周期为：

1/(2×激励频率)

或者1/(激励频率)。

在一些实施例中，这会使得期望的周期性数据载送信号能够通过梳状滤波器操作后基本上不会衰减，因为产生数据载送信号的激励频率对应于梳状滤波器大体提供平坦通频带的频率。

此外，平均/积分滤波器操作可以在如下周期内进行平均/积分：

m/(第二基频)

其中m是整数。

优选地，梳状滤波器操作还排除第一基频的谐波上的干扰。

优选地，平均/积分滤波器操作还排除第二基频的谐波上的干扰。

梳状滤波器操作可先于平均/积分滤波器操作。替代性地，平均/积分滤波器操作可以先于梳状滤波器操作。

根据某些实际应用，数据载送信号可以由电磁流量计产生。此外，上面的方法可以由所述电磁流量计执行。替代性地，该方法可以由与产生数据载送信号的设备(例如，流量计)分离的信号处理设备或者信号处理电路执行。

根据本发明的第二个方面，提供了一种对周期性数据载送信号进行处理的装置，该装置用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，周期性数据载送信号来源于激励信号，激励信号具有激励频率，激励频率是第一基频的因数，该装置包括：与平均/积分滤波器串联的梳状滤波器，其中梳状滤波器配置为从数据载送信号中排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器配置为从数据载送信号中排除第二基频上的干扰；其中梳状滤波器具有针对第一基频的梳状滤波器延时周期；其中平均/积分滤波器配置为针对第二基频在一周期内进行平均或积分。

如上面讨论，激励频率可以是：

(第一基频)/n，

其中n为整数。

梳状滤波器延时周期可以是：

1/(2×激励频率)

或者1/(激励频率)。

平均/积分滤波器可以配置为在如下周期内进行平均/积分：

m/(第二基频)，

其中m是整数。

优选地，梳状滤波器还配置为排除第一基频的谐波上的干扰。

优选地，平均/积分滤波器还配置为排除第二基频的谐波上的干扰。

梳状滤波器可先于平均/积分滤波器。替代性地，平均/积分滤波器可先于梳状滤波器。

该装置还可包括信号生成器，其配置为生成激励信号。例如，根据某些实际应用，该装置可以是电磁流量计，所述数据载送信号由使用中的所述电磁流量计产生。替代性地，该装置还可以是可操作来接收和处理由诸如电磁流量计的设备产生的数据载送信号的信号处理设备或者信号处理电路。

对于本发明的第一和第二个方面，根据某些设计为用于减小50Hz或60Hz电源相关干扰的实施例，第一基频可以是50Hz，第二基频可以是60Hz。替代性地，第一基频可以是60Hz，第二基频可以是50Hz。

激励信号可具有替代形式，例如从下面的组中选择一种形式，该组包括：方波、非50:50脉冲、正弦波、三角波、锯齿波。

根据本发明的另一个方面，提供了一种对周期性数据载送信号进行处理的方法，该方法用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，周期性数据载送信号来源于激励信号，激励信号具有激励频率，激励频率是第一基频的因数，该方法包括：使数据载送信号同时受到梳状滤波器操作与平均/积分滤波器操作的影响，梳状滤波器操作用于排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器操作用于排除第二基频上的干扰。

根据本发明的另一个方面，提供了一种对周期性数据载送信号进行处理的装置，该装置用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，周期性数据载送信号来源于激励信号，激励信号具有激励频率，激励频率是第一基频的因数，该装置包括：与平均/积分滤波器串联的梳状滤波器，其中梳状滤波器用于从数据载送信号中排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器用于从数据载送信号中排除第二基频上的干扰。

附图说明

现将参照附图仅以示例的方式对本发明的实施例进行描述，附图中：

图1是典型的电磁流量计的横截面视图，其中示出了线圈驱动和一个信号放大器；

图2示出了双频干扰减小电路的实施例，其中包括梳状滤波器和平均滤波器；

图3示出了用于对50Hz及其谐波进行过滤的典型的前馈减法梳状滤波频率响应的一个示例；

图4示出了在没有收到干扰的情况下，作为图2的干扰减小电路的输入的25Hz流量信号(其幅度为时间的函数)，以及得到的梳状滤波器的输出；

图5示出了仍然是作为图2的干扰减小电路的输入的与图4类似的输入流量信号(但是在该情况中其遭受了50Hz的干扰)以及得到的梳状滤波器的输出；

图6示出了仍然是作为图2的干扰减小电路的输入的与图4类似的输入流量信号(但是在该情况中其遭受了60Hz的干扰)以及生成的梳状滤波器的输出；

图7示出了在与上面针对图6讨论的相同情形下(即，流量信号遭受60Hz干扰的情形下)梳状滤波器的输出以及图2的干扰减小电路的平均滤波器输出；

图8是包含图2中所示的类别的干扰减小电路(滤波器电路)的流量计电路的示意图。

在这些图中，相同的元件始终由相同的附图标记标示。

具体实施方式

本文的实施例描绘了申请人已知的实践本发明的最佳方式。但是，它们不是实现该目标的仅有方式。

概述

当前实施例提供了一种信号处理方法和装置，其能够从依赖于周期性通电或激励信号的周期性数据载送信号中消除或者至少降低在两个预定频率中的任何一个频率及其相关谐波上的周期性干扰。

更具体地，该信号处理方法和装置配置为排除两个预定频率两者及其相关谐波。

在一个当前的优选实施例中，该信号处理方法和装置能够排除50Hz和60Hz的电源频率两者及其所有的相关谐波。

宽泛的说，这是通过提供配置为排除两个预定频率中的一个频率(例如，50Hz电源)及其相关谐波的第一滤波工具以及配置为排除两个预定频率中的另一个频率(例如，60Hz电源)及其相关谐波的第二滤波工具来实现的。

因此，如果数据载送信号受到两个预定频率中的任何一个频率的干扰，该干扰将会被降低，而不需要针对两个预定频率中的哪一个频率(例如，本地电源频率)可能会导致干扰来预先对装置进行设置。

流量计情境

将会在电磁流量计(EMF)的情境下描述本文的实施例，尽管本文描述的原理具有许多其它的应用领域。为了提供一些关于流量计的背景，图1示出了管道1，管道1具有流动的液体，并且在管道1周围放置了一对以串联方式有线连接的线圈3。周期性方波恒定电流发电机4连接到两个线圈3，从而生成贯穿管道1的交变磁场H。每次(来自发电机4的)激励信号的极性变化时，磁场的方向会反转。液体在磁场中的移动在两个传感器电极2之间生成电压，两个传感器电极2的极性也随着激励信号的极性变化而变化。差分放大器5的输出6包含交变方波，其振幅对应于管道1中的液体的流速。如本文所述，输出6还潜在地包含干扰信号。

信号处理原理

一种普遍应用于许多仪器中的技术是对100ms或者是100ms的整数倍上的任何测量信息进行求平均。该技术通常不用于电池流量计，因为它会将线圈的激励频率限制为最大5Hz(＝1/(2×100ms))。对于造成噪声的主要信号，通常期望以大于5Hz的线圈激励频率运行电磁流量计。

因此，在本文的方法和装置的优选实施例中，信号处理使用了梳状滤波器与平均滤波器的组合，其中梳状滤波器用于排除两个预定频率中的一个频率(例如，50Hz电源)及其相关的谐波，平均滤波器用于排除两个预定频率中的另一个频率(例如，60Hz电源)及其相关谐波。因此，梳状滤波器和平均滤波器分别充当上面提到的第一和第二滤波工具。

梳状滤波器可以以许多形式存在，但是一个实施例(下面会详细描述)使用了简单的负前馈形式，其中梳状滤波器的输出等于输入信号减去延时版本的输入信号，定义为：

y(n)＝x(n)–x(n-K)

其中：

y(n)＝输出

x(n)＝输入

K＝延时

对于电磁流量计，所述信号处理梳状滤波器会将数据信号的连续半周期从相反极性的数据信号的连续半周期中减掉。可以理解，术语“极性”指的是线圈驱动极性。在复原的输入信号中，由于DC偏移，基线可能不是零。因此，数据信号的半周期尽管相对于基线交替正向变化和负向变化(因此相对于基线具有相反的极性)，但从绝对值来说不一定是极性相反的。

在一个实施例中，线圈驱动激励频率被设置为可能导致干扰的两个预定电源频率中的第一个频率的因数。因此，

线圈驱动频率＝“电源频率1”/n [1]

其中n是整数。

随后，梳状滤波器延时K被设置为等于线圈驱动半周期。即：

K＝1/(2×线圈驱动频率) [2]

例如，假定设置“电源频率1”为50Hz。因此，线圈驱动频率会被设置为25Hz(使用上面的等式[1]并假定整数n＝2)。进而，由此得出线圈驱动半周期为20ms(使用上面的等式[2])。通过将信号处理梳状滤波器延时K设置为该数值(20ms)，该梳状滤波器将会在下面的频率具有一个陷波(notch)：

50Hz,100Hz,150Hz,200Hz,250Hz,300Hz,350Hz,…

因此，在该情况中，会排除50Hz(第一预定电源频率)及其相关谐波上的不期望的干扰。

对需要的25Hz的线圈驱动频率(它可以是例如方波信号的形式)的复原是简单的，因为梳状滤波器在下面的频率上具有大体平坦的通频带：

25Hz,75Hz,125Hz,175Hz,225Hz,…

因此，所需要的信号的所有奇数谐波都通过，使得复原的信号不存在振幅失真，从而能够准确地确定复原的振幅——对于EMF流量计，复原的振幅对应于期望的测量到的流速。

两个预定电源频率中的第二个频率(即，另一个频率)，我们将其称为“电源频率2”是由平均滤波器排除的，由此平均时间周期由下式得出：

平均周期＝m/“电源频率2” [3]

其中，m是整数。

在一个实施例中，平均周期被设置为等于“电源频率2”的一个周期。因此，对于“电源频率2”＝60Hz的情况，使用的平均周期是16.7ms(使用上面的等式[3]并假定整数m＝1)。这对于下面所有的频率均具有期望的排除效果：

60Hz,120Hz,180Hz,240Hz,300Hz,360Hz,…

于是，60Hz及其相关谐波将会被排除。

示例性电路

现参照图2，其示出了用于实施上面概述的原理的双频率干扰减小电路8的一个实施例，该电路包括用于排除两个预定频率的第一频率(例如，50Hz电源)及其相关谐波的梳状滤波器10和用于排除两个预定频率的第二频率(例如，60Hz电源)及其相关谐波的平均滤波器11。

干扰减小电路8可以被并入到产生数据载送信号的设备中(例如，电磁流量计中，如下面参照图8进一步描述)。替代性地，干扰减小电路8可以被提供在一个用于(例如从电磁流量计)接收数据载送信号并去除数据载送信号中的干扰的单独的信号处理设备中。

出于示例性目的，下面的讨论针对的是电磁流量计产生的数据载送信号的处理，当然，其它应用也是可行的。

信号12中存在具有不想要的周期性干扰的流量信号。首先由梳状滤波器10对信号进行处理，梳状滤波器10被示为前馈类型，其包含信号延时K和减法函数14。出于示例性目的，如果磁场激励发电机(例如，图1中的发电机4)的线圈驱动频率(或激励频率)被设置为25Hz，则将梳状滤波器的延时数值K(图2中的附图标记13)设置为20ms将会导致排除50Hz及其所有更高频率的谐波上的周期性(例如，电源相关的)干扰。这在图3中示出，其中示出了在下面的频率上的信号排除：

50Hz,100Hz,150Hz,200Hz,250Hz,300Hz,…

梳状滤波器10会使得需要的测量频率通过，对于方波驱动电磁流量计，通过的频率为基频以及相关的奇数谐波——即，对于上面的示例(25Hz驱动)为：

25Hz,75Hz,125Hz,175Hz,225Hz,325Hz,…

如图3中所示，梳状滤波器10在这些频率上的大体平坦的通频带使得测量信号的振幅能够被准确地复原，从而用于测量液体流速。

再次参照图2，梳状滤波器10的输出15被输送到平均或积分滤波器11。在该图示中，平均或积分滤波器11被示为多点采样抽头(tap)，其中每次采样被存储在各自的抽头16中。抽头的数量取决于采样的频率。在该示例中，如上面讨论的那样，为了排除60Hz及其更高频率谐波上的周期性干扰，所有的抽头16的总体时间被设置为16.7ms(即，1/60ms)。加法器17对样本进行汇总，随后在除法器18中通过抽头中样本的数量进行归一化。在该情况中，输出19是在一个完整电源周期(即，60Hz电源下16.7ms)上的平均值。这将会排除60Hz及其所有更高频率的谐波上的周期性干扰。

平均滤波器11的输出19是对应于想要的流量信号的复原后的方波，其振幅与管道中的流速直接成正比。于是，在该示例中，本文的梳状滤波器10与平均滤波器11的组合能够同时排除50Hz和60Hz干扰，并排除它们的所有更高阶的干扰谐波。

在一个替代性实施例中，可以将梳状滤波器10和平均滤波器11按顺序排列，将平均滤波器11放置在梳状滤波器10之前。

图8是示出包含上面描述的干扰减小电路(滤波器电路)8的流量计电路的简图。该电路由控制器30控制，控制器30通常是一个被适当编程的微处理器(具有相关联存储器、电源等，这对于本领域内的技术人员是可以理解的)。控制器30配置为控制激励电流发电机4，从而使得激励电流发电机4向激励线圈3供应交变激励电流，从而生成交变磁场(如上面参照图1描述)。

在使用中，流体通过磁场的运动在传感器电极2之间生成一个电压。放大电路35(例如，包含上面描述的差分放大器5)将该电压放大，得到的信号随后由干扰减小电路8进行处理。对干扰进行过滤后，得到的信号随后由控制器30进行处理(例如，利用同步解调)，从而提供代表液体的流速的输出32。

建模证明

图4至7证明了(使用基于计算机的建模)图2的电路对来自输入流量信号的两个基频中的任何一个频率的干扰进行减小的能力。为了对此进行证明，仅作为示例，使用了50Hz和60Hz作为两个基频，并使用25Hz(线圈驱动激励频率)方波作为输入流量信号。

首先参照图4，图4示出了输入流量信号20(作为时间的函数的振幅)作为没有干扰的情况下对于图2的干扰减小电路的输入，还示出了得到的梳状滤波器10的输出。于是，对应于图2中的信号12并且与图1中的发电机4生成的激励线圈电流具有相同的一般形状的输入信号20，示出流体速度信号不具有任何干扰。在图4中，除了第一激励周期，梳状滤波器输出信号21与输入信号20具有相同的形状，在第一激励周期，由于在连续模式驱动信号下梳状滤波器延迟线的不完全总体(incomplete population)，输出处在半振幅处。

现在进入到图5，这是在与图4相同的条件下、使用图2的干扰减小电路获得的，但是输入信号受到50Hz的干扰。从图5中可以看出，梳状滤波器10已去除了所有的50Hz干扰的踪迹，生成了与图4中的输出信号21相同的梳状滤波器输出信号23。

现参照图6，这是在与图4和图5相同的条件下、再次使用图2的干扰减小电路获得的，但是干扰频率被变为60Hz。从图6的梳状滤波器输出信号25可以看出，第一阶段的梳状滤波器10对输入信号的60Hz成分几乎没有任何影响。

最后，图7(在与图6相同的环境下制作，即，在60Hz干扰下使用图2的干扰减小电路)示出了梳状滤波器输出信号25和平均滤波器11的输出信号26。包含60Hz干扰的梳状滤波器输出信号25由16.7ms的平均滤波器11进行处理，从而生成输出信号26。从输出信号26可以看出，平均滤波器11已经去除了所有存在的60Hz干扰及其谐波。得到的输出信号26的振幅+/-1是预期的数值(即，对应于图4中的在没有添加任何干扰之前最初生成的流速信号的数值)。

尽管没有示出，也不是当前工作的主题，但可以通过“传统的”对图2中的输出信号19(对应于输出信号26)进行同步解调的方式、通过利用图1中的发电机4的线圈电流对该信号进行划分，来复原流速信号。

修改和替代方案

上面描述了一些详细的实施例和可能的替代方案。本领域内的技术人员可以理解的是，可以对上面的实施例进行许多修改和进一步的替代并仍能受益于其中实施的本发明。

例如，对于线圈激励操作频率、梳状滤波器延时K、平均/积分滤波器周期、两个滤波器的放置顺序都具有相当大的自由度。

例如，在另一个实施例中，可通过将平均滤波器放置在第一位来实现信号处理过程中的降噪上的一些益处。例如，在适当的时机，通过对线圈激励样本附近或末端处的平均输入信号进行激励，会测量到一个平均数值结果。如果随后将其传递到梳状滤波器，则梳状滤波器只需要处理一个数值。在接下来的线圈半周期激励中，使用这个单独的数值以及所存储的来自前一个半周期的单独数值进行一个简单的梳状滤波器减法。这个简单的计算同时包含了上面的50Hz和60Hz排除。

不一定将梳状滤波器安排为只排除50Hz，同样，不一定将平均滤波器安排为只排除60Hz。取而代之，例如，可将梳状滤波器安排为排除60Hz，随后将平均滤波器安排为排除50Hz(即，平均20ms)。例如，可使用下面的运行参数：

线圈驱动频率＝15Hz(使用上面的等式[1]，“电源频率1”＝60Hz，整数n为4)

线圈驱动半周期＝33.3ms

梳状滤波器延时K＝＝33.3ms(使用上面的等式[2])

平均滤波器的平均周期＝20ms(使用上面的等式[3]，“电源频率2”＝50Hz，整数m为1)

在其它一些实施例中，不一定将梳状滤波器的类型限制为前馈梳状滤波器。取而代之，可使用替代性的反馈梳状滤波器、或连续时间梳状滤波器。

同样，尽管上面没有明确地示出或讨论，应当理解的是，在将延时信号与输入信号结合之前(例如将延时信号从输入信号减去)，梳状滤波器可对延时信号应用比例因数。

同样，尽管上面没有明确地示出或讨论，应当理解的是，梳状滤波器可以是如下定义的加法形式：

y(n)＝x(n)+x(n-N)

其中：

y(n)＝输出

x(n)＝输入

N＝延时

随后，梳状滤波器N被设置为等于线圈驱动周期。即：

N＝1/(线圈驱动频率)

尽管上面的实施例使用了脉冲DC交变形式的激励来生成方波，但是在替代性的实施例中，同样的干扰减少原理也可应用于其它形式的激励，例如非50:50脉冲(例如，具有标间比率(mark to space ratio)为每个脉冲在“on”的时间大于它在“off”时间的方波，反之亦然)、正弦波、三角波、锯齿波等。

尽管上面的实施例使用了50Hz和60Hz作为第一和第二基频，并减少该频率的干扰，但是，在其它实施例中，这两个频率中的一个或两个可以是不同的值(假定它们都是预先已知的，从而能够对激励频率、梳状滤波器的延时周期、平均/积分滤波器的平均周期进行必要的设置)。实际上，在某些工业环境中，50Hz或60Hz以外的干扰频率占主导地位，本发明的方法和装置也能够对抗这些频率。

例如，某些铁路系统(例如，在德国、奥地利、瑞士、瑞典和挪威)使用牵引供电网来分配16.7Hz的单相交流电，但是，其它一些铁路系统(例如，澳大利亚的某些窄轨铁路)使用25Hz的电力，可能存在一些情形，其中铁路系统相关的测量或感应设备很可能受到这里种频率中的一个频率或其它频率的干扰，但是，设备的制造商可能预先并不知道这些频率。于是，对于这种设备，可使用本文的干扰减小原理，基于第一基频为16.7Hz，第二基频为25Hz。

概括

如上面讨论，本文的工作使得能够将两个基频(即，第一基频和第二基频)上的干扰从来自电磁流量计的激励信号的周期性数据载送信号中去除。这是通过使用梳状滤波器10与平均/信号积分滤波器11的组合来实现的。对于电磁流量计，激励频率是第一基频(例如，第一电源频率，例如50Hz)的因数；梳状滤波器(它会减掉输入信号的延时版本)去除第一基频及其相关谐波上的干扰。平均/积分滤波器，其周期被设置为第二基频(例如，第二电源频率，例如60Hz)的倍数，去除该第二基频及其相关谐波上的干扰。

这使得装备该信号处理电路的设备(例如，流量计)能够被用于世界的任何地方，而不依赖于本地电源频率，不需要选择本地电源频率(直接地，例如在制造过程中或在安装的地点选择；或者间接地，例如，通过选择激励频率)，并且不必要求设备自身能够确定本地电源频率。

本文的技术还支持支持高频率激励，如果已经建立的超过100ms的平均值被用于实现所述50Hz和60Hz的排除，这是不可能的。

Claims

1.一种对周期性数据载送信号进行处理的方法，该方法用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，

周期性数据载送信号来源于激励信号，激励信号具有激励频率，激励频率是第一基频的因数，

该方法包括：

使数据载送信号同时受到梳状滤波器操作与平均/积分滤波器操作的影响，梳状滤波器操作用于排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器操作用于排除第二基频上的干扰；

其中梳状滤波器操作具有针对第一基频的梳状滤波器延时周期；

其中平均/积分滤波器操作针对第二基频在一周期内进行平均或积分。

2.如权利要求1所述的方法，其中激励频率为：

(第一基频)/n，

其中n为整数。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中梳状滤波器延时周期为：

1/(2×激励频率)

或者1/(激励频率)。

4.如前面的任何一个权利要求所述的方法，其中平均/积分滤波器操作在如下周期上进行平均/积分：

m/(第二基频)，

其中m是整数。

5.如前面的任何一个权利要求所述的方法，其中梳状滤波器操作还排除第一基频的谐波上的干扰。

6.如前面的任何一个权利要求所述的方法，其中平均/积分滤波器操作还排除第二基频的谐波上的干扰。

7.如前面的任何一个权利要求所述的方法，其中梳状滤波器操作先于平均/积分滤波器操作。

8.如权利要求1-6中的任何一个所述的方法，其中平均/积分滤波器操作先于梳状滤波器操作。

9.如前面的任何一个权利要求所述的方法，其中第一基频为50Hz，第二基频为60Hz。

10.如权利要求1-8中的任何一个所述的方法，其中第一基频为60Hz，第二基频为50Hz。

11.如前面的任何一个权利要求所述的方法，其中激励信号具有替代形式，从下面的组中选择一种形式，该组包括：

方波、非50:50脉冲、正弦波、三角波、锯齿波。

12.如前面的任何一个权利要求所述的方法，其中数据载送信号是由电磁流量计产生的。

13.如权利要求12所述的方法，其中该方法是由所述流量计执行的。

14.如权利要求1-12中的任何一个所述的方法，其中该方法是由与产生数据载送信号的设备分离的信号处理设备或者信号处理电路执行的。

15.一种对周期性数据载送信号进行处理的装置，该装置用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，

该装置包括：

与平均/积分滤波器串联的梳状滤波器，其中梳状滤波器用于从数据载送信号中排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器用于从数据载送信号中排除第二基频上的干扰；

其中梳状滤波器具有针对第一基频的梳状滤波器延时周期；

其中平均/积分滤波器配置为针对第二基频在一周期内进行平均或积分操作。

16.如权利要求15所述的装置，其中激励频率为：

(第一基频)/n，

其中n为整数。

17.如权利要求15或16所述的装置，其中梳状滤波器延时周期为：

1/(2×激励频率)

或者1/(激励频率)。

18.如权利要求15-17中的任何一个所述的装置，其中平均/积分滤波器配置为在如下的周期上进行平均/积分：

m/(第二基频)，

其中m是整数。

19.如权利要求15-18中的任何一个所述的装置，其中梳状滤波器还配置为排除第一基频的谐波上的干扰。

20.如权利要求15-19中的任何一个所述的装置，其中平均/积分滤波器还配置为排除第二基频的谐波上的干扰。

21.如权利要求15-20中的任何一个所述的装置，其中梳状滤波器先于平均/积分滤波器。

22.如权利要求15-20中的任何一个所述的装置，其中平均/积分滤波器先于梳状滤波器。

23.如权利要求15-22中的任何一个所述的装置，其中第一基频为50Hz，第二基频为60Hz。

24.如权利要求15-22中的任何一个所述的装置，其中第一基频为60Hz，第二基频为50Hz。

25.如权利要求15-24中的任何一个所述的装置，其中激励信号具有替代形式，从下面的组中选择一种形式，该组包括：

方波、非50:50脉冲、正弦波、三角波、锯齿波。

26.如权利要求15-25中的任何一个所述的装置，还包括信号生成器，其配置为生成激励信号。

27.如权利要求26所述的装置，该装置为电磁流量计，数据载送信号是由使用中的所述电磁流量计产生的。

28.如权利要求15-25中的任何一个所述的装置，该装置为可操作来接收和处理由诸如电磁流量计的设备产生的数据载送信号的信号处理设备或者信号处理电路。

29.一种对周期性数据载送信号进行处理的方法，该方法用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，

该方法包括：

使数据载送信号同时受到梳状滤波器操作与平均/积分滤波器操作的影响，梳状滤波器操作用于排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器操作用于排除第二基频上的干扰。

30.一种对周期性数据载送信号进行处理的装置，该装置用于减小第一基频或第二基频上的周期性干扰，第二基频与第一基频不同，

该装置包括：

与平均/积分滤波器串联的梳状滤波器，其中梳状滤波器配置为从数据载送信号中排除第一基频上的干扰，平均/积分滤波器配置为从数据载送信号中排除第二基频上的干扰。