遞歸濾波在測壓管路信號修正中的應用

呂永志 張丕狀

摘 要：在坦克散熱窗表面風壓測量實驗中，由于空氣柱諧振及阻尼作用等因素的影響，風壓信號經過取樣管路后會發生畸變。為在時域對風壓畸變信號進行修正，設計遞歸濾波器，同時構建脈動壓力測試系統對遞歸濾波器的修正效果進行驗證，并且采用正弦脈動激勵法探究不同彈性模量測壓管道的頻響特性。實驗結果表明：采用遞歸濾波法修正測壓管路畸變信號是可行的；當濾波器階數為9時，修正效果最為理想且計算量小；遞歸濾波器對較長的測壓管路修正效果比較好；彈性模量對測壓管道系統的相頻特性影響小，但對管道的幅頻特性影響明顯，彈性模量高的測壓管道其幅度增益較大。

關鍵詞：風壓測量；遞歸濾波；頻響特性；彈性模量；坦克散熱窗

文獻標志碼：A 文章編號：1674-5124（2016）09-0116-04

0 引 言

為獲取坦克動力艙熱平衡參數，需要對坦克排風口的風量進行測量[1-2]。根據測量原理[3-4]，風量可通過出風口處的風壓值進行計算。在對坦克出風口單點風壓測量時需要一定長度的管道實現散熱窗表面和壓力傳感器的連接。風壓信號在管道傳輸過程中會發生畸變，導致測量值與散熱窗表面風壓值發生較大偏差。為獲取散熱窗表面真實的風壓信號，需要對所測得的風壓信號進行修正，確保相位和幅度的改變在可接受的誤差范圍內。

為此，馬文勇等[5]提出采用分布摩擦模型對脈動畸變信號修正的方法。田村幸雄[6]探究了測壓管道的彎折點數量、彎折點位置、彎管內徑、截面損失對頻響函數的影響。周暄毅等[7]利用優化理論在流體管道耗散模型的基礎上對測壓管路系統進行了優化設計。Holmes等[8]根據Tijdeman的理論提出了在測壓管道中添加限制器的方法來減弱管道的共振影響，并且給出了相應的修正模型。但遺憾的是該模型的管道優化長度為50 cm，很難滿足工程測量中的要求。通常限制器的孔徑較小，對尺寸要求嚴格，有一定的加工難度，而且對于既定的測壓管道，安裝比較困難。本文在以上研究的基礎上設計了時域遞歸濾波器，并對不同彈性模量測壓管道的頻響特性進行了探究。

4 結束語

本文設計了時域遞歸濾波器，在時域完成風壓畸變信號的修正，得到比較理想的修正效果。并且分析了不同彈性模量測壓管道的頻響特性，結果表明：遞歸濾波器的最優階數為9階；彈性模量對測壓管道的幅頻特性影響不大，彈性模量高的測壓管道在諧振點處的增益高于彈性模量低的管道。研究結果對采用管道引壓方式測量坦克散熱窗風壓有一定的參考意義。

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（編輯：李妮）