渦街流量計智能技術的應用與原理 二十八

第五章智能壓電渦街流量計頻率測量的數字信號處理方法

數字信號處理在理論上所涉及的范圍極其廣泛。這些理論主要包括：①信號的采集(A／D技術、抽樣定理、多抽樣率、量化噪聲分析等)；②離散信號的分析(時域及頻域分析、各種變換技術、信號特征的描述等)；③離散系統分析(系統的描述、系統的單位抽樣響應、轉移函數及頻率特性等)；④信號處理中的快速算法(快速傅立葉變換、快速卷積以及其它相關算法等)；⑤信號的估值(各種估值理論、相關函數與功率譜估計等)；⑥濾波技術(各種數字濾波器的設計與實現)；⑦信號的建模(AR，MA，ARMA，PRONY等)；⑧信號處理技術的實現(軟件實現與硬件實現)。

數字信號處理的實現大體有如下幾種方法：①在通用的微機(PCflX86)上用軟件實現。軟件可由使用者自己編寫，也可參考現有的。這種實現方法速度較慢，多用于教學與科研，如本論文的LMS頻譜分析就是用這種方法；②用單片機來實現。目前單片機的發展速度很快，其功能也很強。依靠單片機的硬件環境配以信號處理軟件可用于工程實際，如數字控制，工程實際中大多利用單片機來實現。本論文的數字動態濾波方法便是基于單片機處理的；③利用專門用于信號處理的DSP芯片來實現。DSP芯片較之單片機有著更為突出的優點，如內部帶乘法、累加器，采用流水線工作方式及并行結構，多總線，速度快，配有適合于信號處理的指令等，DSP芯片的問世及飛速發展，為信號處理技術應用于工程實際提供了可能；④利用特殊用途的DSP芯片來實現。現在國際上己推出專門用于FFT、FIR濾波、卷積、相關等專用芯片，其軟件算法已在芯片內部用硬件電路實現，使用者給出輸入數據，可在輸出端直接得到結果。

本論文對智能壓電式渦街流量計頻率測量的數字信號處理研究工作用到了信號的采集、數字濾波技術、信號的建模、信號的估值、信號處理中的快速算法等，用C語言及Ⅲ1LAB軟件包編制并在微機上實現。

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