圆坯结晶器温度测量数据分析及滤波方法研究

摘要

在连铸生产中,准确、可靠的检测结晶器的温度是十分重要的.由于测温热电偶安装在电磁搅拌(EMS)的交变磁场中,致使检测到的温度信号受到强烈的干扰,因此必须对温度信号进行数字滤波处理,以消除EMS对温度测量的影响.该文使用Welch法对温度信号进行功率谱估计,得到检测温度信号中的实际温度信号和干扰信号的频率特性,并据此制定出设计滤波器的性能指标.由于普通滤波方法对检测温度的滤波效果不理想,该文采用具有严格线性相位特性的有限冲激响应(FIR)低通数字滤波器对检测温度进行处理.应用MATLAB语言对几种FIR数字滤波器设计方法的仿真研究表明,在满足给定性能指标条件下用切比雪夫等波纹逼近法设计的滤波器是最优的.应用仿真研究得到的切比雪夫滤波器对在不同的EMS电流和频率等条件下检测到的温度数据进行滤波处理,结果表明,该滤波器计算速度快,具有较窄的过渡带,取得了满意的抗EMS干扰效果.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的来源

1.2电磁干扰的抑制方法简介

1.3数字滤波技术

1.3.1数字滤波器简介

1.3.2 IIR滤波器的设计

1.3.3 FIR滤波器的设计

1.3.4滤波器的优化设计方法

1.4论文的主要工作

2 FIR滤波器的设计方法

2.1基本知识

2.2线性相位FIR滤波器的性质

2.2.1单位冲激响应

2.2.2频率特性

2.3窗函数设计法

2.3.1常用窗函数

2.3.2窗函数法的设计步骤

2.4切比雪夫等波纹逼近法

2.4.1基本原理

2.4.2求解方法

3实测温度信号的特性分析

3.1圆坯连铸机结晶器温度场测量方案

3.1.1热流传感器设计

3.1.2结晶器的安装

3.1.3温度测量点设计

3.1.4热电偶的应用技术问题

3.2信号采集系统设计

3.2.1信号采集系统总体结构

3.2.2现场环境条件

3.3温度信号分析

3.3.1温度信号频谱特性分析

3.3.2普通数字滤波方法对温度信号的滤波效果

4 FIR滤波器的仿真研究及滤波效果分析

4.1用窗函数法仿真设计FIR滤波器

4.1.1 MATLAB实现

4.1.2 MATLAB仿真设计

4.1.3验证滤波器的时域响应

4.2用切比雪夫等波纹逼近法仿真设计FIR滤波器

4.2.1 MATLAB实现

4.2.2 MATLAB仿真设计

4.2.3验证滤波器的时域响应

4.3温度测量信号的滤波结果

4.3.1滤波结果

4.3.2滤波效果分析

5结束语

参考文献

致谢