改进的ApFFT算法及其在超声波 流量计中的应用
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华北理工大学

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河北省自然科学基金(E2016209357)资助项目


Improved ApFFT algorithm and its application in ultrasonic flow meter
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    摘要:

    为了提高全相位快速傅里叶变换(All-phase Fast Fourier Transform, ApFFT)算法的相位差测量精度以及降低ApFFT算法的运算量,提出改进的ApFFT算法。改进算法依据ApFFT算法的数据预处理过程,将全相位数据的段间重叠数目由N-1降低为N-m,形成新的总的分段数为不大于(N-1)/m+1的最大整数,通过FFT运算,从频谱图中提取峰值谱相位信息,即可精确的测出相位。通过实验分析,验证了改进ApFFT算法的相位估计均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)处于ApFFT算法和两参数克拉默下限(Cramer-Rao Lower Bound, CRLB)之间,在应用中,可以提高超声波流量计的测量精度。

    Abstract:

    In order to improve the phase difference measurement accuracy and reduce the computational complexity of the ApFFT algorithm, improved ApFFT algorithm is proposed. The improved algorithm is based on the data processing process of the ApFFT algorithm, reducing the number of overlapping data between segments from N-1 to N-m, forming the largest integer with a new number of segments not greater than (N-1)/m+1, through FFT operation, the accurate phase can be measured from the peak spectra of the spectrum. Through experimental analysis, it is verified that the phase estimation RMSE of the improved ApFFT algorithm is between the ApFFT algorithm and the CRLB of two-parameter, in application, which can improve the measurement accuracy of the ultrasonic flow meter.

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  • 收稿日期:2019-06-12
  • 最后修改日期:2019-08-20
  • 录用日期:2019-08-21
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