電子分析天平動態(tài)稱量算法研究.pdf

1、電子分析天平是一種集傳感器技術(shù)、電磁學(xué)、模擬與數(shù)字電子技術(shù)、智能信息處理、材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)、精密機(jī)械與制造等多學(xué)科技術(shù)的高尖端精密計(jì)量儀器，是廣泛應(yīng)用于國防、醫(yī)藥、質(zhì)量控制、實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域的質(zhì)量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具。
　　活體動物稱量是科學(xué)研究的重要手段，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，因此直接影響著研究課題的成敗和水平的高低，它的提高和發(fā)展，又會把許多領(lǐng)域課題的研究引入新的境界。
　　因此，在實(shí)驗(yàn)室研制的220g/0.1mg電子分析天平

2、的基礎(chǔ)上，本文開展動態(tài)稱量算法的研究工作，提出基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)與分批估計(jì)相結(jié)合的動態(tài)稱量信息融合方法，并通過構(gòu)建電子分析天平動態(tài)稱量模型，驗(yàn)證本文算法的準(zhǔn)確性，最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有的220g/0.1mg電子分析天平驗(yàn)證本文研究動態(tài)稱量算法的準(zhǔn)確性與實(shí)用性，為電子分析天平實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的動態(tài)稱量提供一條新途徑。
　　本文主要工作為：首先介紹電子分析天平及其分類，描述動

3、態(tài)稱量技術(shù)的常用算法及研究價值。其次，進(jìn)一步介紹220g/0.1mg電子天平系統(tǒng)的工作原理，并闡述電磁力平衡傳感器的構(gòu)成與工作原理。運(yùn)用系統(tǒng)辨識原理，采用批處理最小二乘法對實(shí)物稱量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，獲取傳感器傳遞函數(shù)的相關(guān)系數(shù)。再次，分析動態(tài)稱量采樣信號中高、低頻噪聲的形成原因，系統(tǒng)闡述數(shù)字濾波器的基本概念，及其在動態(tài)稱量采樣信號去噪中的應(yīng)用，并用設(shè)計(jì)的基于Kaiser窗濾波器和基于卡爾曼濾波器的數(shù)字濾波方法對實(shí)際小動物動態(tài)稱量的采樣

4、數(shù)據(jù)進(jìn)行高、低頻去噪處理。最后為實(shí)現(xiàn)活體動物快速、準(zhǔn)確的稱量，本文提出基于EMD與分批估計(jì)相結(jié)合的動態(tài)稱量信息融合方法：首先利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)方法解析活體動物動態(tài)稱量的采樣信號，提取表征采樣信號的趨勢或均值的殘余量，計(jì)算各階本征模函數(shù)(IMF)與采樣信號的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)相關(guān)系數(shù)分辨虛假IMF，并將虛假IMF和原殘余量之和作為新殘余量；然后對新殘余量進(jìn)行分批估計(jì)，消除各種噪聲、擾動對稱量結(jié)果的影響，獲得準(zhǔn)確的動態(tài)稱量值。本文通過建