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近年来,由于市场需求的增长,国内电磁流量计生产商迅速增加。与国外著名品牌相比,国产品牌电磁流量计在性能和质量上存在一定差距,特别是高端电磁流量计几乎被国外品牌垄断。信号处理技术是开发具有自主知识产权高端电磁流量计的瓶颈,是提高抗干扰能力和测量精度的关键技术。本文正是以某高端电磁流量计开发项目为背景,针对来自电源、流体、空间电磁场等途径的干扰信号远大于有效信号的难题,采用MATLAB开展了数字滤波器的设计和仿真研究,并在数字信号处理器(DSP)上得以实现,应用到一款高端电磁流量计上。该电磁流量计产品精度高,抗干扰能力强,在测试固液两相流体中性能优异。本文的主要工作如下:
1.对电磁流量计领域的国内外发展状况进行了全面系统的综述,分析了目前励磁技术的原理,确立了以交流励磁作为电磁流量计的励磁方式,并结合目前抗干扰技术,讨论了软件和硬件抗干扰方案;
2.介绍了数字滤波器的定义及分类,详细说明了数字滤波器的MATLAB设计方法及基本实现结构;
3.窗函数设计法实现FIR滤波器。介绍了窗函数法设计、实现及仿真的整个流程;
4.最优化设计方法实现FIR滤波器,LS最优化方法及Parks-McClellan方法实现不同类型的滤波器,以满足不同的性能要求。
5.以TIDSP开发板作为目标系统,进行了硬件仿真实验。把经过仿真实验验证的FIR数字滤波程序,成功移植到设计的电磁流量计产品系统上二,并经过实验测试效果良好。