為提高差分式科氏流量計幅值檢測的精度，提出了基于相關法的幅值檢測算法。首先構造兩路與采樣信號同頻的 參考信號,然后分別與采樣信號進行互相關得到互相關信號,估計出采樣信號的初相位，最后檢測出采樣信號的幅值。理論 分析表明：該方法不受信號非整周期采樣的影響。仿真實驗結果表明：該方法提高了檢測精度，在信噪比45dB時，測量相對 誤差低于0. 25%。

差分式科氏流量計能夠直接測量液體的質量流 量，主要應用于血液透析裝置中，測量人體透析出的 液體質量，以調節(jié)藥物用量，達到最好的治療 效果。

從科氏流量計工作原理可知，其正常工作是建 立在流量管穩(wěn)幅振動的基礎上0。差分式科氏流 量計的二次儀表目前采用模擬驅動系統(tǒng)，該系統(tǒng)在 流量管自身固有頻率變化不大或工作環(huán)境相對穩(wěn)定 時,可以通過反饋快速地跟蹤流量管的固有頻率與 幅值,以維持流量管穩(wěn)幅振動?。但當工作環(huán)境變 化大或測量兩相流時，流量管的固有頻率與阻尼比 發(fā)生突變，由于模擬驅動系統(tǒng)無法快速地跟蹤流量 管的固有頻率與幅值的變化,嚴重影響了差分式科 氏流量計的測量精度與穩(wěn)定性,甚至使流量管停振， 無法進行測量工作。為解決模擬驅動系統(tǒng)存在 的問題,采用半數字驅動系統(tǒng),利用數字式幅值檢測 和控制算法跟蹤幅值變化，而幅值檢測算法是控制差分式科氏流量計穩(wěn)幅振動的前提。

針對科氏流量計的幅值檢測數字算法主要有極 值法、積分法M和FFT法111。極值法通過對信 號連續(xù)采樣，比較連續(xù)采集的3個點的最大值,以最 大值作為信號幅值，該方法的檢測精度依賴于采樣 頻率,采樣頻率越高幅值檢測精度越高,但計算量更 大。積分法通過對信號進行自相關計算,得到信號 幅值,該方法未能解決非整周期采樣問題,在實際應 用中存在較大的誤差?；?/span>FFT的方法檢測信號 幅值,依然未能解決非整周期采樣問題,在實際應用 中存在較大誤差。

為提高幅值檢測精度,解決非整周期采樣問題， 提出一種基于相關法的幅值檢測算法。首先,采用 基于相位匹配的頻率跟蹤算法對采樣信號進行頻率 估計,構造兩路與采樣信號同頻的參考信號;然后， 參考信號分別與采樣信號進行互相關計算得到兩路 互相關信號;最后，通過估計采樣信號的初相位,計 算出采樣信號的幅值。

1.幅值檢測算法

2.仿真結果及分析

(1)在不同信噪比下,對信號進行整周期采樣， 3種幅值檢測算法測量精度比較分別如圖1、圖2 所示。

整周期采樣時,在相同信噪比下,3種幅值檢測 算法檢測精度幾乎一致。信噪比越高，檢測精度越 高,在SNfi為45 dB時,3種幅值檢測算法的相對誤差都低于0. 25%。

(2)在不同信噪比下，對信號進行非整周期采 樣,3種幅值檢測算法測量精度比較分別如圖3、 圖4所示。

非整周期采樣時,積分法與基于FFT的幅值檢

測算法均受影響，且基于FFT的算法受影響程度 更大。

基于相關法的幅值檢測算法不受非整周期采樣 的影響,檢測精度明顯優(yōu)于其他兩種算法,信噪比越 高,幅值檢測精度越高，SNR為45dB時，相對誤差 低于0.25%。

3.結論

提出了一種基于互相關的幅值檢測算法，消除 了非整周期采樣的影響，提高了檢測精度,其檢測精 度優(yōu)于積分法與基于FFT的幅值檢測算法。