JP5570787B2 - 流量計フィルタ・システム及び方法 - Google Patents
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Description
図2は、本発明の実施の形態に係る流量計フィルタ・システム200である。流量計フィルタ・システム200は1つ以上の流量計から流量計信号を受け取り、流量計信号におけるノイズを除去する。流量計は、コリオリ流量計、タービン流量計、磁気流量計等を含む任意の形式の流量計を含む。図示の実施の形態に係る流量計フィルタ・システム200はノーマライザ201、スケーラー202、ノイズ・パス・フィルタ203、ノイズ定量部204、減衰調整部205、フィルタ・エレメント206を備える。理解されるように、他の流量計フィルタ・システム構成を想定することができ、図示の実施の形態は例として提供されている。
正規化された流量=流量計信号/最大流量値 (1)
にしたがって行うことができる。
Z=e―jω (3)
を表すために普通は用いられる。
図3は、本発明の一つの実施の形態に係るノイズ・パス・フィルタ203の振幅応答及び位相応答を示している。ここに示す例においては、周波数は値1に正規化されている。周波数範囲の低い方の端部でのノイズ・パス・フィルタ203の応答が主な関心事であるため、デジタル・フィルタの実施の形態においては、入力信号のサンプリング率を調節することによってノイズ・パス・フィルタ203の特性を改善することができる。理想的には、ノイズ・パス・フィルタ203はノイズ信号成分を減衰させてはならず、0.025Hzより高い周波数において0dBの大きさと零度の位相シフトとを持つノイズ成分を出力する。20Hzのサンプリング率の場合、実際のデジタル・フィルタの実施における0.20Hzノイズ信号の出力振幅は約−0.22dBで測定された。5Hzのサンプリング率の場合には、振幅は約0.041dBで測定され、かなりの改善を示した。しかしながら、サンプリング率が低くなっていくことのマイナス面は、応答時間の遅れが大きくなることである。したがって、サンプリング率は、校正期間又は動作期間に設定できる調整可能なパラメータである。
図4は、本発明の実施の形態に係る、流量計信号からノイズを除去する方法のフローチャート400である。ステップ401で流量計信号が受信される。流量計信号は、該信号の正規化を含む任意の方法で前処理されてよい。ステップ402において、流量計信号が実質的に静止状態にあるならば、この方法はステップ403へ分岐し、そうでなければステップ404へ分岐する。
図5は、本発明の他の実施の形態に係る、流量計信号からノイズを除去する方法のフローチャート500である。ステップ501で流量計信号が受信される。ステップ502において、実質的に純粋なノイズ信号を取得するために、流量計データが第1のバージョンの流量計信号から除去される。測定を実行してノイズを特徴付け、流量計信号からノイズを動的に減衰させる。例えば、前述のハイパス・フィルタ又はバンドパス・フィルタによってデータを除去することができる。
図6は、流量計信号からのノイズの減衰除去を表すグラフである。このグラフは流量計信号601とノイズ信号602を含む。この図から分かるように、ノイズ信号602が減衰されると、流量計信号601は矩形波で近似することができる。時間605において段状の変化が発生すると、フィルタ・システムの応答時間が急速応答時間フィルタへ変わる。この期間に、フィルタ処理された信号は元の流量計信号に一層よく類似するようになり、最終的にフィルタ・システム200は大きく減衰された信号へ戻る。
図7は、本発明の実施の形態に係る減衰調整部205の図である。この実施の形態における減衰調整部205は絶対値ブロック701、703、積ブロック702、706、スイッチ・ブロック704、710、単位遅延ブロック(例えば、1/Z単位遅延ブロック)705、712、インターフェース707、減衰値ブロック708、リレーショナル・オペレータ・ブロック709及び減衰遅延係数ブロック711を備える。減衰調整部205は前述のように誤差、最大ノイズ、最大流量及びゼロ・オフセットの入力を含み、減衰値を出力する。
図8は、本発明の実施の形態に係る流量計フィルタ・システム200において導入することができる種々の減衰値のグラフである。同図は、種々の減衰値に対して、正規化された流量を時間に関して示している。所望の減衰量ばかりでなく所望のノイズ減衰を達成するために必要な期間に基づいて減衰値を選択することができることが分かる。例えば、減衰値1は減衰値256よりもずっと速い応答を有する。
図9は、本発明の実施の形態に係る減衰値の徐々の変化を示すグラフである。直線900は所望の減衰値であるが、曲線901は時間とともに徐々に変化している減衰値である。減衰率は、所定に期間にわたって開始点から目標減衰値まで徐々に変化するよう選択することができる。
Claims (20)
- 流量計信号からノイズを除去する方法であって、
前記流量計信号を受け取る段階と、
前記流量計信号が静止状態である場合、大きな減衰値を前記流量計信号に適用して、フィルタ処理済みの流量計信号を生成する段階と、
前記流量計信号が遷移を経験している場合、小さな減衰値を前記流量計信号に適用して、フィルタ処理済みの流量計信号を生成する段階と、
を備える方法。 - 減衰の前に、前記流量計信号を元の値から正規化された値へ正規化する段階と、
減衰段階のフィルタ処理済みの流量計信号を元の流量計信号の振幅へ戻す段階と、
を更に備える、請求項1に記載の方法。 - 第1のバージョンの流量計信号からノイズ信号を除去する段階と、
前記ノイズ信号を測定してノイズ特性を取得する段階と、
前記ノイズ特性から減衰値を決定する段階と、
を更に備え、前記減衰値が、前記流量計信号から前記ノイズ信号を除去して前記フィルタ処理済みの流量計信号を生成するよう選択される、請求項1に記載の方法。 - 第1のバージョンの前記流量計信号からノイズ信号を除去する段階と、
前記ノイズ信号を測定してノイズ特性を取得する段階と、
前記流量計信号から前記ノイズ信号を除去するよう選択された減衰値を前記ノイズ特性から決定する段階と、
第2のバージョンの前記流量計信号と前記フィルタ処理済みの流量計信号との間の誤差値を決定する段階と、
前記誤差値を、前記減衰値を前記ノイズ値から決定する前記段階に与える段階と、
を備え、前記誤差値が減衰値の決定に含まれる、請求項1に記載の方法。 - 前記ノイズ信号が約0.025Hz〜約1.0Hzの範囲内の周波数を有する、請求項3に記載の方法。
- 前記ノイズ信号が周期的ノイズを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記ノイズ信号がクロストーク・ノイズを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記流量計信号がコリオリ流量計信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ノイズ特性のゼロ・オフセットを最大流量値で割ってノイズ値を取得する段階と、
前記ノイズ値を所定の静止しきい値と比較する段階と、
前記ノイズ値が前記所定の静止しきい値よりも小さい場合、前記ノイズ値を用いて新たな減衰値を決定する段階と、
前記ノイズ値が前記所定の静止しきい値よりも小さくない場合、現在の減衰値を用いる段階と、
を更に備える、請求項3に記載の方法。 - 流量計信号からノイズを除去する方法であって、
前記流量計信号を受け取る段階と、
第1のバージョンの前記流量計信号からノイズ信号を除去する段階と、
前記ノイズ信号を測定してノイズ特性を取得する段階と、
前記流量計信号から前記ノイズ信号を除去するよう選択される減衰値を前記ノイズ特性から決定する段階と、
前記減衰値を用いて第2のバージョンの前記流量計信号からノイズを減衰させてフィルタ処理済みの流量計信号を生成する段階と、
を備える方法。 - 減衰前に前記流量計信号を元の値から正規化された値へ正規化する段階と、
減衰させる前記段階の前記フィルタ処理済みの流量計信号を元の流量計信号の振幅へ戻す段階と、
を更に備える、請求項10に記載の方法。 - 前記第2のバージョンの前記流量計信号と前記フィルタ処理済みの流量計信号との間の誤差値を決定する段階と、
前記誤差値を前記減衰値を決定する前記段階に与える段階と、
を備え、前記誤差値が減衰値決定に含まれる、請求項10に記載の方法。 - 減衰が、
前記流量計信号が静止状態にある場合、大きな減衰値を前記流量計信号に適用する段階と、
前記流量計信号が遷移を経験している場合、小さな減衰値を前記流量計信号に適用する段階と、
を更に備える、請求項10に記載の方法。 - フィルタ処理前に前記第1のバージョンの流量計信号をサンプリングする段階を更に備える、請求項10に記載の方法。
- 前記ノイズ特性がノイズ振幅とゼロ・オフセットを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記ノイズ信号が約0.025Hz〜約1.0Hzの範囲内の周波数を有する、請求項10に記載の方法。
- 前記ノイズ信号が周期的ノイズを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記ノイズ信号がクロストーク・ノイズを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記流量計信号がコリオリ流量計信号を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記ノイズ特性のゼロ・オフセットを最大流量値で割ってノイズ値を取得する段階と、
前記ノイズ値を所定の静止しきい値と比較する段階と、
前記ノイズ値が前記所定の静止しきい値よりも小さい場合、前記ノイズ値を用いて新たな減衰値を決定する段階と、
前記ノイズ値が前記所定の静止しきい値よりも小さくない場合、現在の減衰値を減衰段階に用いる段階と、
を更に備える、請求項10に記載の方法。
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