CN113295753A - 一种pH计电压误差的双FIR测量方法 - Google Patents

一种pH计电压误差的双FIR测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种pH计电压误差的双FIR测量方法，以当前时刻的电压误差作为FIR滤波算法的状态向量，构建相应的状态方程；将通过pH计检定仪测量得到的电压误差值作为FIR滤波算法的观测向量，通过FIR滤波算法预估进行数据融合，在此基础上，利用FIR平滑算法对FIR滤波算法预估的电压误差值进行平滑，然后进行数值平均，最终得到待检pH计电压误差的最优测量值。本发明将FIR滤波算法预估与FIR平滑算法两部分有机结合，有效降低了野值对电压误差测量的影响，最终实现了pH计的电压误差的准确校准。本发明可用于pH计的电压测量与校准。

Description

一种pH计电压误差的双FIR测量方法
技术领域
本发明属于仪器测量技术领域，尤其涉及一种pH计电压误差的双FIR测量方法，利用pH计检定仪进行pH计电压测量、以及利用FIR滤波算法和FIR平滑算法对测量数据进行融合处理，以实现pH计电压误差的精准测量。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
pH计是利用原电池的原理来测定溶液酸碱度值的电子仪器，pH计的电压误差与测量结果直接相关，因此需要对pH计的电压误差进行测量和校准。pH计检定仪是一种标准直流电压信号输出装置，主要用于检定各种实验室pH计、便携式pH计和实验室通用离子计的电计部分。pH计检定仪通常由两部分组成，一是pH计检定仪的标准直流电压信号发生系统，二是pH计检定仪的高阻器，也称为pH计输入阻抗检测系统。当前pH计的电压误差测量仅采用pH计检定仪、通过多次测量求平均值的方法，不能有效的降低野值对pH计电压测量的影响，最终造成了pH计的电压误差不能准确校准。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种pH计电压误差的双FIR测量方法，加入了双FIR(有限脉冲响应)测量方法，以当前时刻的电压误差作为状态向量，将通过设备测量得到的电压误差值作为观测向量，通过FIR滤波算法预估进行数据融合，在此基础上，利用FIR平滑算法对FIR滤波算法预估的电压误差值进行平滑，然后对平滑之后的电压误差值进行数值平均，最终得到pH计电压误差的最优测量值。本发明所采用的技术方案如下：
一种pH计电压误差的双FIR测量方法，所述的双FIR包括FIR滤波算法和FIR平滑算法两部分，具体包括以下步骤：
将k时刻的电压误差作为FIR滤波算法的状态向量Xk；
将pH计检定仪与被检的pH计连接，利用pH计检定仪向被检的pH计输入标准电压V1，读取被检的pH计的电压V2；将当前时刻从被检的pH计读出的电压V2与pH计检定仪输入的标准电压V1做差，得到电压误差V3作为FIR滤波算法k时刻的观测向量Yk，通过FIR滤波算法对被检的pH计k时刻的电压误差进行预估；
对通过FIR滤波算法预估得到的被检的pH计电压误差进行FIR平滑，并对之前所有时刻经FIR平滑过的被检的pH计电压误差取平均值，最终得到被检的pH计电压误差的最优测量值。
本发明的有益效果：
本发明以当前时刻的电压误差作为状态向量，构建相应的状态方程；将通过设备(pH计检定仪)测量得到的电压值作为观测向量，通过FIR滤波算法预估进行数据融合，在此基础上，利用FIR平滑算法对FIR滤波算法预估的电压值进行平滑，最后进行数值平均，最终得到pH计电压误差的最优测量值。
本发明将FIR滤波算法预估与FIR平滑算法两部分有机结合，有效降低了野值对电压误差测量的影响，最终实现了pH计的电压误差的准确校准。
本发明可用于pH计的电压测量与校准。
附图说明
图1为本发明实施例的一种pH计电压误差的双FIR测量方法的原理示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
在一个或多个实施方式中，公开了一种pH计电压误差的双FIR测量方法，如图1所示。
一种pH计电压误差的双FIR测量方法，所述的双FIR包括FIR滤波算法和FIR平滑算法两部分，具体包括以下步骤：
将k时刻的电压误差作为FIR滤波算法的状态向量Xk；这个状态向量Xk是一个理论值，是公式推导的技术问题，属于公知技术。
所述FIR滤波算法的状态方程为：
Xk|k-1＝Xk-1+ωk；
其中，Xk|k-1为由k-1时刻到k时刻的电压误差；Xk-1为k-1时刻的电压误差，ωk为k时刻的系统噪声，其协方差阵为Q。
将pH计检定仪与被检的pH计连接，利用pH计检定仪向被检的pH计输入标准电压V1，读取被检的pH计的电压V2；将当前时刻从被检的pH计读出的电压V2与pH计检定仪输入的标准电压V1做差，得到电压误差V3作为FIR滤波算法k时刻的观测向量Yk，通过FIR滤波算法对被检的pH计k时刻的电压误差进行预估。
FIR滤波算法的观测方程为：
Yk＝Xk|k-1+νk；
其中，Yk为k时刻测量得到的电压误差；νk为观测噪声，其协方差阵为R。
作为优选的实施例，对于测量L次，利用FIR滤波算法对pH计的电压误差值进行预估，具体为：
Xk|k-1＝Xk-1+ωk；
Pk|k-1＝Pk-1+Q；
Gk＝[(Gk-1)-1]-1；
Kk＝Gk；
Xk＝Xk|k-1+Kk(Yk-Xk|k-1)；
Figure BDA0003046111960000051
Pk为k时刻的误差矩阵，Pk|k-1为由k-1到k时刻的误差矩阵；Gk为k时刻的广义噪声功率增益，Kk为k时刻的误差增益，(·)T为矩阵转置，其中，X0和P0需要用户提前设定。X0为Xk的初始值，设置为0；P0为Pk的初始值，设置为I；这里面I和T都是数学符号。
对通过FIR滤波算法预估得到的被检的pH计电压误差进行FIR平滑，并对之前所有时刻经FIR平滑过的被检的pH计电压误差取平均值，最终得到被检的pH计电压误差的最优测量值。
首先通过获得电压误差的预估，从L次开始向前平滑，利用FIR平滑算法对FIR滤波算法预估的电压误差值进行平滑，具体为：
Figure BDA0003046111960000052
Figure BDA0003046111960000053
Figure BDA0003046111960000054
Figure BDA0003046111960000055
Figure BDA0003046111960000056
Figure BDA0003046111960000057
Figure BDA0003046111960000058
为由k到k-1时刻的平滑状态向量；
Figure BDA0003046111960000059
为k时刻的平滑状态向量；
Figure BDA00030461119600000510
为由k到k-1时刻的误差向量；
Figure BDA00030461119600000511
为k时刻的平滑误差矩阵；
Figure BDA00030461119600000512
为k-1时刻的广义平滑噪声功率增益；
Figure BDA00030461119600000513
为k时刻的广义平滑噪声功率增益；
Figure BDA0003046111960000061
为k-1时刻的平滑误差增益、
Figure BDA0003046111960000062
为k-1时刻的平滑状态预估、
Figure BDA0003046111960000063
为k-1时刻的平滑误差矩阵；
在此基础上，最优的平滑预估为：
Figure BDA0003046111960000064
Figure BDA0003046111960000065
Kf为FIR平滑算法的误差增益；Xf为FIR平滑算法的状态向量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种pH计电压误差的双FIR测量方法，其特征在于，所述的双FIR包括FIR滤波算法和FIR平滑算法两部分，具体包括以下步骤：
将k时刻的电压误差作为FIR滤波算法的状态向量Xk；
将pH计检定仪与被检的pH计连接，利用pH计检定仪向被检的pH计输入标准电压V1，读取被检的pH计的电压V2；将当前时刻从被检的pH计读出的电压V2与pH计检定仪输入的标准电压V1做差，得到电压误差V3作为FIR滤波算法k时刻的观测向量Yk，通过FIR滤波算法对被检的pH计k时刻的电压误差进行预估；
对通过FIR滤波算法预估得到的被检的pH计电压误差进行FIR平滑，并对之前所有时刻经FIR平滑过的被检的pH计电压误差取平均值，最终得到被检的pH计电压误差的最优测量值。
2.如权利要求1所述的一种pH计电压误差的双FIR测量方法，其特征在于，所述FIR滤波算法的状态方程为：
Xk|k-1＝Xk-1+ωk；
其中，Xk|k-1为由k-1时刻到k时刻的电压误差；Xk-1为k-1时刻的电压误差，ωk为k时刻的系统噪声，其协方差阵为Q。
3.如权利要求1所述的一种pH计电压误差的双FIR测量方法，其特征在于，FIR滤波算法的观测方程为：
Yk＝Xk|k-1+νk；
其中，Yk为k时刻测量得到的电压误差；νk为观测噪声，其协方差阵为R。
4.如权利要求1所述的一种pH计电压误差的双FIR测量方法，其特征在于，对于测量L次，利用FIR滤波算法对电压误差值进行预估，具体为：
Xk|k-1＝Xk-1+ωk；
Pk|k-1＝Pk-1+Q；
Gk＝[(Gk-1)-1]-1；
Kk＝Gk；
Xk＝Xk|k-1+Kk(Yk-Xk|k-1)；
Figure FDA0003046111950000021
Pk为k时刻的误差矩阵，Pk|k-1为由k-1到k时刻的误差矩阵；Gk为k时刻的广义噪声功率增益，Kk为k时刻的误差增益，(·)T为矩阵转置。
5.如权利要求4所述的一种pH计电压误差的双FIR测量方法，其特征在于，首先获得电压误差的预估，从L次开始向前平滑，利用FIR平滑算法对FIR滤波算法预估的电压误差值进行平滑，具体为：
Figure FDA0003046111950000022
Figure FDA0003046111950000023
Figure FDA0003046111950000024
Figure FDA0003046111950000025
Figure FDA0003046111950000026
Figure FDA0003046111950000027
Figure FDA0003046111950000028
Figure FDA0003046111950000029
Figure FDA0003046111950000031
为由k到k-1时刻的平滑状态向量；
Figure FDA0003046111950000032
为k时刻的平滑状态向量；
Figure FDA0003046111950000033
为由k到k-1时刻的误差向量；
Figure FDA0003046111950000034
为k时刻的平滑误差矩阵；
Figure FDA0003046111950000035
为k-1时刻的广义平滑噪声功率增益；
Figure FDA0003046111950000036
为k时刻的广义平滑噪声功率增益；
Figure FDA0003046111950000037
为k-1时刻的平滑误差增益、
Figure FDA0003046111950000038
为k-1时刻的平滑状态预估、
Figure FDA0003046111950000039
为k-1时刻的平滑误差矩阵；
在此基础上，最优的平滑预估为：
Figure FDA00030461119500000310
Figure FDA00030461119500000311
Kf为FIR平滑算法的误差增益；Xf为FIR平滑算法的状态向量。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001050930A (ja) * 1999-08-05 2001-02-23 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 被検液のｐＨ測定方法
CN1776368A (zh) * 2005-11-30 2006-05-24 东南大学 用于非同步输入数据的平滑滤波方法
CN102324910A (zh) * 2011-05-30 2012-01-18 天津大学 一种电光双向可调fir滤波器及其分立电压确定方法
CN104199993A (zh) * 2014-02-18 2014-12-10 广州市香港科大霍英东研究院 一种针对间歇过程的二维动态卡尔曼滤波器设计方法
CN106053539A (zh) * 2016-06-17 2016-10-26 天津市龙网科技发展有限公司 Ph水质分析仪系统及其控制方法
CN106531145A (zh) * 2016-11-30 2017-03-22 西南交通大学 基于m估计器的递归有源噪声控制方法
CN107966142A (zh) * 2017-11-14 2018-04-27 济南大学 一种基于多窗口的室内行人自适应ufir数据融合方法
CN107966143A (zh) * 2017-11-14 2018-04-27 济南大学 一种基于多窗口的自适应efir数据融合方法
CN110455902A (zh) * 2019-08-26 2019-11-15 启盘科技发展(上海)有限公司 一种环境检测多标样快速校准的方法
CN111458395A (zh) * 2020-06-18 2020-07-28 北京英视睿达科技有限公司 一种改变q值的卡尔曼滤波方法、装置及可读存储介质
CN111855783A (zh) * 2020-08-10 2020-10-30 河南省计量科学研究院 Orp测定仪校准装置及校准方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001050930A (ja) * 1999-08-05 2001-02-23 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 被検液のｐＨ測定方法
CN1776368A (zh) * 2005-11-30 2006-05-24 东南大学 用于非同步输入数据的平滑滤波方法
CN102324910A (zh) * 2011-05-30 2012-01-18 天津大学 一种电光双向可调fir滤波器及其分立电压确定方法
CN104199993A (zh) * 2014-02-18 2014-12-10 广州市香港科大霍英东研究院 一种针对间歇过程的二维动态卡尔曼滤波器设计方法
CN106053539A (zh) * 2016-06-17 2016-10-26 天津市龙网科技发展有限公司 Ph水质分析仪系统及其控制方法
CN106531145A (zh) * 2016-11-30 2017-03-22 西南交通大学 基于m估计器的递归有源噪声控制方法
CN107966142A (zh) * 2017-11-14 2018-04-27 济南大学 一种基于多窗口的室内行人自适应ufir数据融合方法
CN107966143A (zh) * 2017-11-14 2018-04-27 济南大学 一种基于多窗口的自适应efir数据融合方法
CN110455902A (zh) * 2019-08-26 2019-11-15 启盘科技发展(上海)有限公司 一种环境检测多标样快速校准的方法
CN111458395A (zh) * 2020-06-18 2020-07-28 北京英视睿达科技有限公司 一种改变q值的卡尔曼滤波方法、装置及可读存储介质
CN111855783A (zh) * 2020-08-10 2020-10-30 河南省计量科学研究院 Orp测定仪校准装置及校准方法

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