[发明专利]一种液位数据的分析算法

说明书

本发明属于液位测量技术领域，具体为一种液位数据的分析算法，包括步骤1：通过仿真实验，实时确定现场所在环境下的信噪比，记Rife比值法的偏差阈值为δ；0，并查找P(k)的最大值P(m)，其中P(k)＝X2(k)；步骤2：由于三角形法的频率估计误差稳定，因此估计的偏差am可信度高，当|am|δ；0，使用Rife插值法估计效果较差，此时使用三角形法进行频率估计，按照公式可得到信号的实际频率估计；步骤3：反之为|am|≥；δ；0时，三角形法对实际频率的估计误差大于矩形窗Rife插值法，因此，使用Rife插值法进行频率估计，按照公式可得到信号的实际频率估计，其结构合理，该方法的测量精度高，即使在噪声背景中，微波液位测量的误差也能满足工程需要，并且频谱校正精度受数据长度的变化影响较小。

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域，具体为一种液位数据的分析算法。

背景技术

液位是自动计量领域中重要的检测与控制参数之一，液位测量技术经过不断的发展，已经得到了很大的进步。其中微波法测量液位是近几年发展迅速而且日益成熟的一种方法，它采用非接触的测量方法，通过测量微波传播延迟时间的原理来测量液位。在微波液位测量系统中，液位测量的关键在于正弦信号的频率估计。正弦信号的频率估计有很多方法，其中最简单的方法是FFT变换，但是由于FFT的栅栏效应，使得正弦信号的频谱发生泄漏，导致频率估计精度不高，无法满足高精度的测量要求。目前提高频率估计精度的校正方法有很多，Rife插值法利用两个采样点的比值来估计峰值的位置，但在噪声背景中，容易造成插值方向错误，引起较大的估计误差。FFT+FT谱连续细化法所需的计算量较大。三角形法是根据几何原理进行频谱校正的，该方法运算简单，受信噪比变化影响较小。相位差法精度较高，但在进行相位估计时会遇到相位模糊的问题。

基于上述分析可以发现，Rife比值法和三角形校正法在频谱校正上存在着各自的问题。为此，我们提出一种新型的液位数据的分析算法。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种液位数据的分析算法，该方法的测量精度高，即使在噪声背景中，微波液位测量的误差也能满足工程需要，并且频谱校正精度受数据长度的变化影响较小。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种液位数据的分析算法，其包括如下步骤：

步骤1：通过仿真实验，实时确定现场所在环境下的信噪比，记Rife比值法的偏差阈值为delta；0，并查找P(k)的最大值P(m)，其中P(k)＝X2(k)；

步骤2：由于三角形法的频率估计误差稳定，因此估计的偏差am可信度高，当|am|delta；0，使用Rife插值法估计效果较差，此时使用三角形法进行频率估计，按照公式可得到信号的实际频率估计；

步骤3：反之为|am|ge；delta；0时，三角形法对实际频率的估计误差大于矩形窗Rife插值法，因此，使用Rife插值法进行频率估计，按照公式可得到信号的实际频率估计。

作为本发明所述的一种液位数据的分析算法的一种优选方案，其中：Rife比值法是利用主瓣峰顶附近两条谱线的幅度比值进行频谱校正的，信号的实际频率与估计频率之间的相对偏差delta。

作为本发明所述的一种液位数据的分析算法的一种优选方案，其中：三角形法主要是根据几何原理进行频谱校正，即用直线分别连接主瓣内峰值的左右谱线时,可近似形成一个三角形，通过三角形的比例关系，可以得到谱线号修正量的式子am。