本發(fā)明涉及信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種三角波高度信號處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在容器液位參數(shù)測量中，一般采用玻璃管直讀式或液位計數(shù)顯儀表，上述測量方式簡單可靠，準(zhǔn)確度高，但僅僅適用于常溫非腐蝕性液體，對于低溫液氧、液氮等其他低溫液體，常規(guī)測量手段或傳感器已經(jīng)超出設(shè)備測試環(huán)境條件，連續(xù)電容液面計測量誤差一般為2％，需要對低溫液位高度的精確測量方法進(jìn)行研究。

目前處理三角波電壓信號的方法，僅僅局限于將三角波電壓信號使用平面圖形表示，標(biāo)記波峰(波谷)及時間，未做濾波及奇異點剔除處理，數(shù)據(jù)分散性及處理重復(fù)性差，不能處理波峰與波谷之間某時間段數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計時間區(qū)間較小，采集到大量數(shù)據(jù)沒有充分利用。

現(xiàn)有的這種方法雖然消除了介質(zhì)狀態(tài)變化引起的零位漂移，減小了氣相和液相中溫差變化對電容的影響，但是，現(xiàn)有技術(shù)中的方法在處理三角波波峰波谷拐點時，對拐點誤差沒有做修正或剔除，因此在后續(xù)進(jìn)行高度計算時會產(chǎn)生較大的誤差，數(shù)據(jù)可信度較低，需要人工進(jìn)行判定及校準(zhǔn)，浪費人力資源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種降低拐點誤差，數(shù)據(jù)可信度高、節(jié)省人力資源的三角波高度信號處理方法及系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種三角波高度信號處理方法，包括：

選擇待處理時間段，獲取待處理時間段內(nèi)符合預(yù)定要求的波峰頂點與波谷頂點電壓值；

根據(jù)所述電壓值生成三角波頂點特征值與邊特征值；

根據(jù)三角波頂點特征值以及三角波邊特征值得到三角波頂點時間與該時間對應(yīng)的液位計頂點高度值；

根據(jù)所述頂點時間與頂點高度值計算所述處理時間段端點的液位高度值。

進(jìn)一步地，所述選擇待處理時間段還包括，設(shè)置預(yù)定延伸時間延伸所述待處理時間段。

進(jìn)一步地，所述獲取待處理時間段內(nèi)符合預(yù)定要求的波峰頂點與波谷頂點電壓值還包括，

去除時間間隔小于預(yù)定時間的頂點；

去除波峰值小于第一預(yù)定值的頂點；

去除波谷值大于第二預(yù)定值的頂點；

根據(jù)峰谷相間原則，去除多余的波峰值或波谷值。

進(jìn)一步地，所述預(yù)定時間為t0，t0取值范圍為1～10s。

進(jìn)一步地，所述第一預(yù)定值為理論波峰值的一半；所述第二預(yù)定值為理論波谷值的一半。

進(jìn)一步地，所述處理時間段起始時間的液位高度值計算公式為：

其中，t1為所述待處理時間段的起始時間，h1為第一個頂點對應(yīng)的液位高度值，h2為第二個頂點對應(yīng)的液位高度值，t1為第一個頂點對應(yīng)的時間，t2為第二個頂點對應(yīng)的時間。

進(jìn)一步地，所述處理時間段終點的液位高度值計算公式為：

其中，t2為所述待處理時間段的終點時間，hn為第n個頂點對應(yīng)的液位高度值，hn-1為第n-1個頂點對應(yīng)的液位高度值，tn為第n個頂點對應(yīng)的時間，tn-1為第n-1個頂點對應(yīng)的時間，且t2位于tn與tn-1之間。

本發(fā)明同時提供一種三角波高度信號處理系統(tǒng)，包括三角波擬合模塊，連接三角波頂點生成模塊，用于獲取待處理時間段內(nèi)符合預(yù)定要求的波峰頂點與波谷頂點電壓值；

所述三角波頂點生成模塊，連接極差獲取模塊，用于根據(jù)所述電壓值生成三角波頂點特征值與邊特征值；

所述極差獲取模塊，連接高度計算模塊，用于根據(jù)所述特征值得到三角波頂點時間與該時間對應(yīng)的液位計頂點高度值；

所述高度計算模塊，連接所述極差獲取模塊，用于根據(jù)所述頂點時間與頂點高度值計算所述處理時間段端點的液位高度值。

進(jìn)一步地，所述三角波頂點生成模塊還用于去除時間間隔小于預(yù)定時間的頂點；去除波峰值小于第一預(yù)定值的頂點；去除波谷值大于第二預(yù)定值的頂點；根據(jù)峰谷相間原則，去除多余的波峰值或波谷值。

進(jìn)一步地，所述預(yù)定時間為t0，t0取值范圍為1～10s；所述第一預(yù)定值為理論波峰值的一半；所述第二預(yù)定值為理論波谷值的一半。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的三角波高度信號處理方法通過對采集到的波峰、波谷值進(jìn)行篩選，以符合需要的精度要求，對符合要求的值再進(jìn)行后續(xù)處理，能夠得到較精確的高度值，誤差小，數(shù)據(jù)可信度較高，不需要人工進(jìn)行判定及校準(zhǔn)，節(jié)省人力資源。

附圖說明

圖1所示是本發(fā)明的三角波高度信號處理方法的流程圖。

圖2所示是本發(fā)明的三角波高度信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖3所示是本發(fā)明一個具體實施例中的處理方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

參見圖1，本發(fā)明的三角波高度信號處理方法包括：

選擇待處理時間段，獲取待處理時間段內(nèi)符合預(yù)定要求的波峰頂點與波谷頂點電壓值；

根據(jù)所述電壓值生成三角波頂點特征值與邊特征值；

根據(jù)三角波頂點特征值以及三角波邊特征值得到三角波頂點時間與該時間對應(yīng)的液位計頂點高度值；

根據(jù)所述頂點時間與頂點高度值計算所述處理時間段端點的液位高度值。

本發(fā)明的三角波高度信號處理方法通過對采集到的波峰、波谷值進(jìn)行篩選，以符合需要的精度要求，對符合要求的值再進(jìn)行后續(xù)處理，能夠得到較精確的高度值，誤差小，數(shù)據(jù)可信度較高，不需要人工進(jìn)行判定及校準(zhǔn)，節(jié)省人力資源。

在一個具體實施方式中，所述選擇待處理時間段還包括，設(shè)置預(yù)定延伸時間延伸所述待處理時間段。

例如需要對t1-t2時間段進(jìn)行統(tǒng)計，為保證t1時刻前及t2時刻后三角波電壓信號中均包含1個三角波頂點，預(yù)處理數(shù)據(jù)時間段比待處理數(shù)據(jù)時間段添加延伸段，例如，預(yù)處理數(shù)據(jù)時間段比待處理數(shù)據(jù)時間段多2*t0，t0取10秒；此時預(yù)處理數(shù)據(jù)時間段為t11-t21，其中t11＝t1-t0，t21＝t2+t0。

由于變送器或采集卡溫度漂移，或通道存在干擾，采集到的電壓信號不是真正的三角波，因此在查找前需要對電壓數(shù)據(jù)濾波篩選處理，首先對時間區(qū)間【t11，t21】之間數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)算術(shù)平均值濾波，然后查找區(qū)間【t11，t21】內(nèi)所有的波峰和波谷頂點。

后續(xù)對頂點進(jìn)行處理還包括以下步驟：

去除時間間隔小于預(yù)定時間的頂點；去除波峰值小于第一預(yù)定值的頂點；去除波谷值大于第二預(yù)定值的頂點；根據(jù)峰谷相間原則，去除多余的波峰值或波谷值。最終對上述處理后的波峰波谷電壓擬合為直線。

在實際處理中，一般會出現(xiàn)在1s的時間間隔內(nèi)出現(xiàn)兩個波峰或波谷，在這種情況一般需要濾除后續(xù)的一個或多個值，在處理中一般也將預(yù)定時間設(shè)1s。

此外，也會出現(xiàn)達(dá)不到波峰、波谷值要求的頂點，這種情況也需要濾除，一般設(shè)置為將-a/2到a/2之間的點進(jìn)行濾除，其中a為理論峰值。

采用上述步驟進(jìn)行濾除后，可能還會留有一些不滿足峰谷相間原則的點，針對這些點利用峰谷相間原則進(jìn)行濾除。之后留下的頂點都是滿足要求的頂點。

接下來對滿足要求的頂點進(jìn)行三角波頂點生成計算。根據(jù)起始處理時間t11，計算第一條三角波邊；根據(jù)第一條三角形邊與緊鄰擬合直線，依次求取其余三角形邊與頂點；根據(jù)處理終止時間t21，計算最后一條三角波直線數(shù)據(jù)；依次記錄三角形邊、頂點特征值。

獲取極差：根據(jù)上面計算記錄的數(shù)據(jù)標(biāo)記出電壓數(shù)據(jù)中的波峰頂點和波谷頂點；計算相鄰三角形頂點間差，并取絕對值；根據(jù)絕對值數(shù)據(jù)，判斷并標(biāo)記三角形長邊l與短邊s；對照液位計設(shè)計時長節(jié)與短節(jié)排列規(guī)律，識別并標(biāo)記三角波頂點，分別為d1、d2、…、dn-1、dn；頂點出現(xiàn)時刻分別為t1、t2、…、tn-1、tn；對應(yīng)液位計高度分別為h1、h2、…、hn-1、hn；。

最后根據(jù)以下公式進(jìn)行處理，處理時間段起始時間的液位高度值計算公式為：

其中，t1為所述待處理時間段的起始時間，h1為第一個頂點對應(yīng)的液位高度值，h2為第二個頂點對應(yīng)的液位高度值，t1為第一個頂點對應(yīng)的時間，t2為第二個頂點對應(yīng)的時間。

處理時間段終點的液位高度值計算公式為：

其中，t2為所述待處理時間段的終點時間，hn為第n個頂點對應(yīng)的液位高度值，hn-1為第n-1個頂點對應(yīng)的液位高度值，tn為第n個頂點對應(yīng)的時間，tn-1為第n-1個頂點對應(yīng)的時間，且t2位于tn與tn-1之間。

參見圖2，本發(fā)明同時提供一種三角波高度信號處理系統(tǒng)，包括三角波擬合模塊1，連接三角波頂點生成模塊2，用于獲取待處理時間段內(nèi)符合預(yù)定要求的波峰頂點與波谷頂點電壓值；

所述三角波頂點生成模塊2，連接極差獲取模塊3，用于根據(jù)所述電壓值生成三角波頂點特征值與邊特征值；

所述極差獲取模塊3，連接高度計算模塊4，用于根據(jù)所述特征值得到三角波頂點時間與該時間對應(yīng)的液位計頂點高度值；

所述高度計算模塊4，連接所述極差獲取模塊，用于根據(jù)所述頂點時間與頂點高度值計算所述處理時間段端點的液位高度值。

具體的，所述三角波擬合模塊1還用于去除時間間隔小于預(yù)定時間的頂點；去除波峰值小于第一預(yù)定值的頂點；去除波谷值大于第二預(yù)定值的頂點；根據(jù)峰谷相間原則，去除多余的波峰值或波谷值。

具體的，所述預(yù)定時間為t0，t0取值范圍為1～10s；所述第一預(yù)定值為理論波峰值的一半；所述第二預(yù)定值為理論波谷值的一半。

參見圖3，實施例1：

s1、將獲取的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)：

s2、讀取通道參數(shù)并初始化處理系統(tǒng)；

s3、判斷通道是否讀完，若是，執(zhí)行s4；若否，繼續(xù)執(zhí)行s2；

s4、顯示讀取到的原始波形；

s5、判斷是否處理完成，若否，則執(zhí)行s6；若是則執(zhí)行s14；

s6、進(jìn)行三角波擬合；

s7、進(jìn)行三角波頂點生成；

s8、獲取極差；

s9、選擇按時間還是按節(jié)點處理，若選擇按時間處理，則執(zhí)行s10；若選擇按節(jié)點處理，則執(zhí)行s13；

s10、獲取待處理時間段頂點；

s11、擬合三角波；

s12、查表獲取高度數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行s5；

s13直接輸出當(dāng)前節(jié)點的高度，返回執(zhí)行s5；

s14、顯示處理段的三角波數(shù)據(jù)波形；

s15、計算節(jié)點體積并修正；

s16、顯示流量計算數(shù)據(jù)并保存數(shù)據(jù)。

其具體步驟的實施方法按照本發(fā)明上述描述的具體方案進(jìn)行實施。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限制于上述實施方式，在不脫離本申請的權(quán)利要求的精神和范圍情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種修改或改型。