CN101839946A - 基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法 - Google Patents
基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101839946A CN101839946A CN201010173466A CN201010173466A CN101839946A CN 101839946 A CN101839946 A CN 101839946A CN 201010173466 A CN201010173466 A CN 201010173466A CN 201010173466 A CN201010173466 A CN 201010173466A CN 101839946 A CN101839946 A CN 101839946A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistance
- magnitude
- phase characteristics
- capacitance
- parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title abstract 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 238000002945 steepest descent method Methods 0.000 abstract 1
- 238000009532 heart rate measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
一种基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法，属于溶液电导率软测量技术领域。其特征是将电导池中电导率的测量转化为电导池电特性等效阻容网络的测量，再通过估计该阻容网络的幅相特性进而获得其阻容参数，其中的电阻参数即为被测溶液电阻。用正弦波激励阻容网络，基于非线性最小二乘原理，采用最速下降法进行优化计算，利用对响应信号的多点采样可拟合出系统函数形式，进而可获得系统幅相特性参数。然后通过幅相特性与阻容网络的函数关系式可求得阻容参数值。本发明的效果和益处是具有较高的测量精度和较少的迭代次数，此外还提供了一种准确获取线性系统幅相特性的方法。
Description
技术领域
本发明属于溶液电导率软测量技术领域，涉及到一种电导池电特性等效阻容网络参数解耦软测量方法，特别涉及到通过幅相特性检测获得阻容网络参数的方法。
背景技术
电导率作为一种重要的电化学分析参数，其测量广泛应用于化工、冶金、生物、医学、粮食和水利等生产科研部门。随着电导率测量应用越来越广泛，对其测量精度和测量速度的要求也越来越高，文献[1]中提到的方法有相敏检波法、双脉冲法和动态脉冲法等。这些方法都是基于电导池电特性等效阻容网络模型，使用不同的方法减弱阻容网络中电容的影响进而测得电阻值。相敏检波法采用正弦激励消除极化效应，并可有效消除引线分布电容的影响，但忽略了双电层电容的存在。双脉冲法采用两个极性相反的脉冲激励，考虑了双电层电容和引线分布电容的影响，原理上具有很大的优势，但实施起来对时间同步的要求极高。动态脉冲法采用宜流脉冲作为激励，可有效消除电容效应，同时通过降低脉冲幅度来减小极化效应的影响，但却很难完全消除。
[1]ZHONG C Q，HAN H L，ZHANG L Y，et al.Summary of conductivitymeasurement[C].IEEE Proceedings of the 6th World Congress on Intelligent Controland automation，June，2006，6：5106-5110.
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于幅相特性检测的阻容网络解耦方法，通过估计干扰进而从本质上消除干扰，并以较高的测量精度和较少的迭代次数获得幅相特性和阻容网络参数值。
本发明的技术方案是：基于电导池电特性等效阻容网络模型，首先采用正弦波激励阻容网络，响应信号为同频率、幅值和相位发生变化的正弦信号。在其一个周期内进行多点采样，根据非线性最小二乘原理，使残差平方和为最小可获得对幅值和相位的参数估计，即
其中
ti为采样时间点，vi为采样电压值，A为幅值，
为相位。
然后采用最速下降法对式(1)进行优化计算，最速下降法要求预先给定迭代初值
从多点采样的ti，vi中任选两组采样点，将这两组时间值t1、t2和电压值v1、v2代入下式可求得Ao和
得到迭代初值Ao和
后，然后改变激励源频率，通过测定的迭代初值Ao和
使待求参数A和
处于接近的数量级，再进行后面的计算。
为构造下降算法，先求得式(1)的梯度为
其中
最速下降算法的求解流程如下：
①给定初始点精度ε＞0，令k＝0；
②计算
③若
则迭代计算结果，取x*＝xk，即
否则转到④；
④采用0.618法进行精确一维搜索，求的极值点λk，使
λk为第k步迭代步长；
⑤令
k＝k+1，返回②。
由上述步骤得到系统幅值比A、相位差
之后，代入下式
中求得阻容网络参数值。上式中，角频率ω＝2πf，f为正弦激励源的频率，R1为分压电阻，Cp为引线分布电容，Rx为溶液介质电阻。
到此，求得电导池电特性等效阻容网络的参数：溶液介质电阻Rx和引线分布电容Cp。
本发明的效果和益处是具有较高的测量精度和较少的迭代次数，此外还提供了一种准确获取线性系统幅相特性的方法。
附图说明
附图是基于幅相特性检测的阻容解耦软测量电路原理框图。
图中：R1是分压电阻，Cp是引线分布电容，Rx是溶液介质电阻，Vo是响应正弦波，vi是采样电压值，激励源发出一定幅值相位频率正弦波。然后利用高速A/D在一个周期内对响应信号采集若干电压值点。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如附图中所示，设置激励源发出幅值为1V，相位为0rad，频率可通过单片机控制的正弦波信号。在信号通过电导池系统后，利用高速A/D在一个周期内对响应信号进行采样，得到10组采样点值，其时间值为t1，t2，……，tn、电压值为v1，v2，……，vn。选取时间值t1、t5和电压值v1、v5代入公式(2)中，得到迭代初值Ao和
得到迭代初值Ao和后，首先检测其值是否处于接近的数量级。若Ao比
大，则增大激励源频率，若Ao比
小，则减小激励源频率。重复上述步骤直到迭代初值Ao和处于接近的数量级，选得合适的激励频率。
在此激励频率下再次进行采样，将10组采样值传输给计算机。利用发明内容中给出的式(1)和最速下降法流程进行求解，求得系统幅相特性参数A和
再将A和
代入式(3)中，解得阻容网络参数值Rx和Cp。其中，Rx即为溶液电阻的值，由此可求得该电导池的溶液电导率。
Claims (2)
1.一种基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法，其特征是：首先采用正弦波激励阻容网络，并用高速A/D对响应信号进行多点采样得时间值t1，t2，……，tn、电压值v1，v2，……，vn；根据非线性最小二乘原理，采用最速下降法对此式
进行优化算法，得到系统幅相特性参数，然后通过幅相特性参数和阻容网络参数的关系式
求得阻容网络参数值，其中电阻值为溶液电阻值，即求得溶液电导率。
2.根据权利要求1所述的一种基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法，其特征是：根据非线性最小二乘原理，采用最速下降法的优化算法中，需预先给定迭代初值，从多点采样中任取两组时间值t1、t2和电压值v1、v2，代入式
得到迭代初值Ao和
然后改变激励源频率，通过测定的迭代初值Ao和使待求参数A和
处于接近的数量级，并选取此时的激励频率为最终测量的激励频率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101734663A CN101839946B (zh) | 2010-05-13 | 2010-05-13 | 基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101734663A CN101839946B (zh) | 2010-05-13 | 2010-05-13 | 基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101839946A true CN101839946A (zh) | 2010-09-22 |
| CN101839946B CN101839946B (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=42743446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101734663A Expired - Fee Related CN101839946B (zh) | 2010-05-13 | 2010-05-13 | 基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101839946B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102087317A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-06-08 | 大连理工大学 | 电导率阻容网络参数的线性化实时估计方法 |
| CN102890198A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-23 | 大连理工大学 | 电导率二阶阻容耦合网络参数估计方法 |
| CN103105538A (zh) * | 2013-01-05 | 2013-05-15 | 大连理工大学 | 电导率一阶阻容系统参数的动态滤波估计方法 |
| CN103698606A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-02 | 华南理工大学 | 一种监测绝缘子表面污秽电导率的系统及方法 |
| CN105067893A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-11-18 | 大连理工大学 | 基于电导池二阶系统模型的溶液电阻软测量方法 |
| CN109324087A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-12 | 大连九州创智科技有限公司 | 电导池一阶阻容系统参数的渐消记忆辨识方法 |
| CN115616296A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-01-17 | 南京华士电子科技有限公司 | 一种牵引变流器直流支撑电容参数辨识方法 |
-
2010
- 2010-05-13 CN CN2010101734663A patent/CN101839946B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102087317A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-06-08 | 大连理工大学 | 电导率阻容网络参数的线性化实时估计方法 |
| CN102087317B (zh) * | 2010-11-11 | 2012-11-07 | 大连理工大学 | 电导率阻容网络参数的线性化实时估计方法 |
| CN102890198A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-23 | 大连理工大学 | 电导率二阶阻容耦合网络参数估计方法 |
| CN102890198B (zh) * | 2012-10-11 | 2014-08-27 | 大连理工大学 | 电导率二阶阻容耦合网络参数估计方法 |
| CN103105538A (zh) * | 2013-01-05 | 2013-05-15 | 大连理工大学 | 电导率一阶阻容系统参数的动态滤波估计方法 |
| CN103105538B (zh) * | 2013-01-05 | 2015-03-11 | 大连理工大学 | 电导率一阶阻容系统参数的动态滤波估计方法 |
| CN103698606A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-02 | 华南理工大学 | 一种监测绝缘子表面污秽电导率的系统及方法 |
| CN103698606B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-05-04 | 华南理工大学 | 一种监测绝缘子表面污秽电导率的方法 |
| CN105067893A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-11-18 | 大连理工大学 | 基于电导池二阶系统模型的溶液电阻软测量方法 |
| CN105067893B (zh) * | 2015-08-19 | 2017-10-17 | 大连理工大学 | 基于电导池二阶系统模型的溶液电阻软测量方法 |
| CN109324087A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-12 | 大连九州创智科技有限公司 | 电导池一阶阻容系统参数的渐消记忆辨识方法 |
| CN115616296A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-01-17 | 南京华士电子科技有限公司 | 一种牵引变流器直流支撑电容参数辨识方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101839946B (zh) | 2012-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101839946B (zh) | 基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法 | |
| CN102087317B (zh) | 电导率阻容网络参数的线性化实时估计方法 | |
| CN102288821B (zh) | 三相电路相位差的测量方法、测量装置 | |
| CN101726518A (zh) | 溶液电导率的测量方法 | |
| CN107084662A (zh) | 基于fpga的正交信号实时处理方法 | |
| CN102809687B (zh) | 一种交流电频率的数字化测量方法 | |
| CN101871974B (zh) | 一种阻抗谱的测量方法 | |
| CN103018729B (zh) | 金属圆柱定标体雷达散射截面的计算方法 | |
| CN103487234A (zh) | 基于多尺度排列熵的气液两相流型动力学表征及识别方法 | |
| CN107643227B (zh) | 基于石英晶体微天平的液体密度和粘度的测量装置及方法 | |
| CN108535544A (zh) | 一种基于正交相位解调技术的高精度数字相位测量方法 | |
| CN102890198B (zh) | 电导率二阶阻容耦合网络参数估计方法 | |
| CN205861876U (zh) | 一种基于超磁致伸缩薄膜的悬臂梁叉指电容磁场传感探头 | |
| CN102708269B (zh) | 基于支持向量机预测胞浆型磷脂酶A2α抑制剂的抑制浓度的方法 | |
| Hu et al. | Control rod position measurement by two-electrode capacitance sensor in nuclear heating reactor | |
| CN108680616A (zh) | 一种数字化处理的湿度传感装置及方法 | |
| CN104407197B (zh) | 一种基于三角函数迭代的信号相量测量的方法 | |
| CN103412189A (zh) | 一种用于电学层析成像系统的信息滤波解调方法 | |
| CN101782543A (zh) | 一种纯水电导率的测量方法 | |
| CN103105538B (zh) | 电导率一阶阻容系统参数的动态滤波估计方法 | |
| CN102565541A (zh) | 一种用于电学层析成像系统的递推解调方法 | |
| Tan et al. | Determining the boundary of inclusions with known conductivities using a Levenberg–Marquardt algorithm by electrical resistance tomography | |
| CN107228886A (zh) | 水的电导率电阻率检测的测量装置和方法 | |
| CN103576120B (zh) | 三次谐波分量准同步信息传输校验与自愈算法 | |
| Mungkasi et al. | On the best quantity reconstructions for a well balanced finite volume method used to solve the shallow water wave equations with a wet/dry interface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120704 Termination date: 20200513 |