[发明专利]抗强固定干扰的涡街流量计数字信号处理系统

权利要求书

1.抗强固定干扰的涡街流量计数字信号处理系统，包括涡街传感器、电荷放大器、无源低通滤波器、限幅放大器、有源低通滤波器、电压跟随器、电源模块、DSP芯片、LCD模块、键盘模块、通信模块、EEPROM、有源晶振，其特征在于：

从涡街传感器输出的微弱电荷信号，首先经过电荷放大器将其转变为电压信号；由于信号幅值较小，而且含有许多噪声，再经过一级低通滤波电路和一级限幅放大电路；为了避免信号饱和对电路、信号频率计算造成影响，采用限幅放大电路；放大后的信号再经过有源低通滤波器，滤除信号中的高频干扰，由电压跟随器输出，被DSP芯片自带的ADC采样和转换，变成数字量；DSP芯片采用基于FFT的功率谱分析和陷波滤波器相结合的方法，对ADC采样转换来的信号进行处理；当信号质量比较好时，即干扰能量比较小，数值不超过信号幅值时，不需要使用陷波滤波器，采用基于FFT功率谱分析出信号频谱，通过寻找最大功率谱位置来确定涡街信号频率，再对涡街信号频率进行后处理，包括频谱校正、加速算法、限幅滤波和平均处理，快速得到准确的涡街信号频率；当现场存在比较强的固定频率干扰噪声时，打开陷波滤波器，限制干扰噪声，使其不超过涡街流量信号，再进行如上所述的功率谱分析和后处理，得到涡街信号频率；将涡街信号频率送到LCD模块显示，并通过通信模块送到外部MCU进行处理；

采用陷波滤波器与基于FFT的功率谱分析相结合的数字处理方法，首先对涡街传感器输出信号进行陷波滤波，将固定频率的强干扰噪声陷到仪表设置的截止幅值，再采用基于FFT的功率谱分析出信号的频谱，然后，通过寻找最大功率谱的位置来确定出涡街流量信号的频率；

陷波滤波器的陷阱宽度与ρ₂之间的关系为ρ₂＝a+bw+cw²，其中，w为陷阱宽度，a＝1.0001568，b＝-3.1566654，c＝-15.010120；陷阱深度为根据陷阱的

宽度和深度就可以确定ρ₁和ρ₂，ρ₁和ρ₂是陷波滤波器传递函数中的参数，与陷波滤波器的宽度与深度有关。

2.如权利要求1所述的抗强固定干扰的涡街流量计数字信号处理系统，其特征在于：采用按频率抽取基2的FFT算法，在DSP芯片中采用汇编语言编程，采用定点运算来实现这种算法；为了准确地分析小幅值信号的频谱，在做FFT之前，对数据进行缩放，即当数据太大时，将数据缩小；而当数据太小时，将数据放大。

3.如权利要求1所述的抗强固定干扰的涡街流量计数字信号处理系统，其特征在于：为了加快响应速度，将涡街信号频率值放在一个50点长度的循环队列Q1中，设置了一个门限值fre_limit；当新进入循环队列Q1的频率值在同一方向上连续4个超过门限值fre_limit时，则平均过程重新开始，过去的数据不参与平均。