CN1839295A - 流量计滤波系统和方法 - Google Patents

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Abstract

依据本发明的实施例的一种流量计滤波系统(200)包括：噪声通过滤波器(203)，其被配置以接收流量计信号的第一版本，并且从所述流量计信号中滤出所述流量计数据以剩下噪声信号；噪声计量器(204)，其被配置以接收来自所述噪声通过滤波器(203)的噪声信号并测量所述噪声信号的噪声特征；阻尼调整器(205)，其被配置以接收来自所述噪声计量器(204)的噪声特征，并且基于所述噪声特征来产生阻尼值；以及滤波器元件(206)，其被配置以接收所述流量计信号的第二版本以及接收来自所述阻尼调整器(205)的阻尼值，所述滤波器元件(206)被进一步配置以基于所述阻尼值来阻尼所述流量计信号的第二版本，以便产生滤波的流量计信号。

Description

流量计滤波系统和方法
技术领域
本发明涉及从流量计信号中除去噪声的领域，并且特别涉及从流量计信号中除去诸如串扰噪声之类的周期性噪声。
背景技术
流量计被用于测量流动物质的质量流速、密度和其它信息。所述流动物质可以包括液体、气体、组合的液体和气体、液体中悬浮的固体以及包含气体和悬浮固体的液体。例如，流量计被广泛用于石油和石油产品的井生产和加工。流量计可被用于通过测量流速(即通过测量经过所述流量计的质量流量)来确定井生产，并且甚至可被用于确定流的气体和液体成分的相对比例。
在生产或加工环境中，通常使多个流量计连接至相同生产流水线和/或以来自一个流量计的振动可到达另一个流量计的方式来安装多个流量计。尽管这导致有效地测量流量，但是所述多个流量计可以以串扰噪声的形式互相干扰。串扰是在来自第一流量计的流量计信号影响并破坏来自第二流量计的流量计信号时的现象(反之亦然)。在流量计环境中的串扰噪声通常是相对较大的、典型地不快于1赫兹(Hz)的慢动信号。所述噪声可降低所述流量计信号的精确度，并且可导致极其大的指示流量误差。此外，噪声可因其它因素和其它源而发生。
图1是随着时间的过去所量出的流量计输出信号的曲线图。该图示出流量计信号如何受其它流量计的影响。图中的时段101和103示出在三个流量计正在产生输出时的一个流量计信号，因此另两个流量计在当前流量计输出中产生串扰噪声。时段102是在只有一个别的干扰流量计在运行时的一个流量计信号。注意，在整个曲线图中所产生的噪声在幅度和频率上都发生变化。
现有技术已经试图通过使用诸如高通滤波之类的传统滤波技术来处理噪声和串扰噪声。然而，由于在串扰噪声和实际流量计数据之间相对较小的频率差，以及由于流量计所输出的低频率数据信号，所以在不使流量计数据变差的情况下难于除去噪声。
发明内容
本发明有助于解决从流量计信号中除去噪声的上述问题。
提供一种依据本发明的实施例的流量计滤波系统(200)。所述流量计滤波系统(200)包括噪声通过(pass)滤波器(203)，其被配置以接收流量计信号的第一版本(version)，并且从所述流量计信号中滤出所述流量计数据以剩下噪声信号。所述流量计滤波系统(200)进一步包括噪声计量器(quantifier)(204)，其被配置以接收来自所述噪声通过滤波器(203)的噪声信号，并且测量所述噪声信号的噪声特征。所述流量计滤波系统(200)进一步包括阻尼调整器(205)，其被配置以接收来自所述噪声计量器(204)的噪声特征，并且基于所述噪声特征来产生阻尼值。所述流量计滤波系统(200)进一步包括滤波器元件(206)，其被配置以接收所述流量计信号的第二版本以及接收来自所述阻尼调整器(205)的阻尼值，所述滤波器元件(206)被进一步配置以基于所述阻尼值来阻尼所述流量计信号的第二版本，以便产生滤波的流量计信号。
提供一种依据本发明的实施例的从流量计信号中除去噪声的方法。所述方法包括下列步骤：接收所述流量计信号，如果所述流量计信号基本上是静态的，则将大阻尼值应用至所述流量计信号以便产生滤波的流量计信号，以及如果所述流量计信号正在经历一个转变，则将小阻尼值应用至所述流量计信号以便产生滤波的流量计信号。
提供一种依据本发明的实施例的从流量计信号中除去噪声的方法。所述方法包括下列步骤：接收所述流量计信号，从所述流量计信号的第一版本中基本上滤出噪声信号，测量所述噪声信号以得到噪声特征，根据所述噪声特征来确定阻尼值，所述阻尼值被选择以从所述流量计信号中基本上除去所述噪声信号，以及使用所述阻尼值从所述流量计信号的第二版本中基本上阻尼掉(damp out)所述噪声，以便产生滤波的流量计信号。
本发明的一个方面包括：在所述阻尼之前将所述流量计信号从原始值归一化为归一化值，以及将所述阻尼步骤的滤波的流量计信号基本上定标(scale)回到原始流量计信号幅度。
在本发明的另一个方面中，所述方法确定在所述流量计信号的第二版本和滤波的流量计信号之间的误差值，以及将所述误差值反馈到所述阻尼值的确定中，其中所述误差值被包含在所述阻尼值的确定中。
在本发明的另一个方面中，所述噪声通过滤波器和所述滤波器元件包括数字滤波器。
在本发明的另一个方面中，所述噪声通过滤波器和所述滤波器元件包括无限冲激响应(IIR)数字滤波器。
在本发明的另一个方面中，所述噪声通过滤波器和所述滤波器元件包括二阶IIR数字滤波器。
在本发明的另一个方面中，所述阻尼调整器被进一步配置以基于所述噪声特征和基于阻尼延迟系数来产生所述阻尼值。
在本发明的另一个方面中，所述流量计信号包括科里奥利流量计信号。
附图说明
在所有图上的相同参考数字表示相同的元件。
图1是随着时间的过去所量出的流量计输出信号的曲线图；
图2是依据本发明的实施例的一种流量计滤波系统；
图3示出依据本发明的一个实施例的噪声通过滤波器的幅度和相位响应；
图4是依据本发明的另一个实施例的从流量计信号中除去噪声的方法的流程图；
图5是依据本发明的实施例的从流量计信号中除去噪声的方法的流程图；
图6是说明从流量计信号中阻尼除去噪声的曲线图；
图7是依据本发明的实施例的阻尼调整器的图；
图8是在依据本发明的实施例的流量计滤波系统中可被实施的各种阻尼值的曲线图；以及
图9是示出依据本发明的实施例的所述阻尼值的斜升(ramping)的曲线图。
具体实施方式
图2-9和下面的说明描述本发明的特定例子以教导本领域技术人员如何实现和使用本发明的最佳方式。为了教导本发明的原理的目的，本发明的一些常规方面已被简化或省略。本领域技术人员将认识到根据这些例子的落入本发明范围内的变化。本领域技术人员将认识到，下述特征可以以各种方式被组合以形成本发明的多种变化。因此，本发明不限于下述的特定例子，而是仅仅由权利要求书及其等价物来限定。
流量计滤波系统-图2
图2是依据本发明的实施例的一种流量计滤波系统200。所述流量计滤波系统200从一个或多个流量计中接收流量计信号并且基本上滤出在所述流量计信号中的噪声。所述流量计可包括任何类型的流量计，包含科里奥利流量计、涡轮流量计、磁性流量计等。在本实施例中示出的所述流量计滤波系统200包含归一化器(normalizer)201、定标器(scaler)202、噪声通过滤波器203、噪声计量器204、阻尼调整器205和滤波器元件206。应当理解，可以想到其它流量计滤波配置，并且为了说明来提供所示出的实施例。
归一化器201接收流量计信号和最大流量值，以及具有连接至所述滤波器元件206的输出。噪声通过滤波器203还接收流量计信号(即所述流量计信号的第一版本)，以及具有连接至所述噪声计量器204的输出。所述噪声计量器204接收噪声通过滤波器203的输出，以及具有连接至阻尼调整器205的最大噪声输出和零偏移输出。阻尼调整器205还接收最大流量值，接收从噪声计量器204中输出的最大噪声输出和零偏移，以及接收从滤波器元件206中输出的误差值。阻尼调整器205具有阻尼值输出。滤波器元件206接收从归一化器201输出的归一化流量计信号(即所述流量计信号的第二版本)和从阻尼调整器205输出的阻尼值，以及具有作为输出的误差值和阻尼掉噪声的滤波的流量计信号。定标器202接收从滤波器元件206输出的滤波的流量计信号，并且还接收最大流量值的版本，以及输出流量计信号的定标的、滤波的版本。
在操作中，将流量计信号输入所述流量计滤波系统200中。所述流量计滤波系统200测量所述噪声的噪声特征，并且根据所述噪声特征来确定阻尼值，所述阻尼值被输入所述滤波器元件206中。所述滤波器元件206依据所述阻尼值来阻尼所述流量计信号。诸如串扰噪声之类的噪声通常具有比流量计数据输出更快的频率/响应时间，并且因此通过滤波器元件206而被阻尼掉。因此，流量计滤波系统200在基本上不影响或使流量计数据变差的情况下除去噪声。
除了滤除串扰噪声以外，流量计滤波系统200还能够最小化来自其它源的外部噪声，比如来自物理移动或振动的噪声。例如，容积式泵使周期性变化进入被测量的流动中。有时候，消除这种周期性噪声以便测量和仅仅报告平均流量信号是有利的。
阻尼是指基于频率来阻止信号摆幅的变化。当噪声信号以比基本的流量计信号更快的速率变化时，可以使用阻尼来除去噪声信号。因此，阻尼可除去叠加在流量计数据信号上的噪声信号。例如，可从表中选择阻尼值。所述选择可基于一个或多个输入，比如噪声振幅范围(参见表1和下面所附的论述)。在数字滤波器的实施例中，阻尼值可表示滤波器系数。
然而，为了在发生流速改变时阻止阻尼对流量计信号的不利影响/使其变差，在流量计信号的转变期间可选择较小的阻尼值。转变是所述流量计数据的相对较大或较快的变化。例如，转变可在在线或离线采用流量计、通过流量计的流动物质的量改变一个明显的数量、泡沫或气孔存在于液体流动物质中等等时发生。在一个实施例中，流量计滤波系统200的响应时间在转变期间被减少。因此，以较小的电平阻尼掉所述噪声，直至转变已经经过，并且流量计信号再次变为基本上静态的(即稳定的)。此时，阻尼值可被增加。因此，依据本发明可动态控制所述阻尼，以便最佳地阻尼掉大部分或全部的噪声信号。
基于输入的最大流量值，归一化器201将流量计信号转变为归一化的流量计信号。最大流量值是流量计信号的上限，并且可以是由校准过程确定的、依据仪表的类型或流动物质的类型等设定的值。所述最大流量值可以是常数，或者可以是时变的和可改变的。使用所述最大流量值，归一化器201将所述流量计信号输入归一化为不大于所述最大流量值。这可以被完成，以使流量计滤波系统200可与任何类型的流量计和任何流量信号电平一起被使用，即流量计滤波系统200与流量计的类型和流动状况无关。在一个实施例中，依据下述公式来进行归一化：
定标器202是归一化器201的补充。定标器202从滤波器元件206接收滤波的、归一化的流量计信号，并且将它定标回到与输入的流量计信号基本上相同的振幅。这通过将滤波的输出乘以最大流量值来完成。乘以最大流量值是对在归一化器201中对流量计信号除以最大流量值的补充。
噪声通过滤波器203接收非归一化的流量计信号(第二版本)，并且仅使噪声信号通过(即阻塞流量计数据)。噪声通过滤波器203的目的是确定存在于流量计信号中任何串扰噪声的幅度。所述噪声通过滤波器203可以是任何基本上使在约0.025赫兹(Hz)至约1Hz的范围内的频率通过的滤波器，举例来说，比如高通或带通滤波器的装置。在一个实施例中，所述噪声通过滤波器203包括交流(AC)耦合滤波器(即模拟滤波器)。在另一个实施例中，所述噪声通过滤波器203包括无限冲激响应(IIR)数字滤波器，包含二阶IIR数字滤波器。
所述噪声通过滤波器203优选地具有被选择以对高于0.025Hz的频率提供单位增益和零相位的滤波器系数。在一个实施例中，所述噪声通过滤波器203具有由下述表示的传递函数：
H ( Z ) = 0.9993 - 1.9986 * Z - 1 + 0.9993 * Z - 2 1 - 1.9986 * Z - 1 + 0.9986 * Z - 2 - - - ( 2 )
其中Z变换变量Z-1是在时间(t-1)处的前面的输出，Z变换变量Z-2是在时间(t-2)处的前面的输出，以及数值0.9993、1.9986等是滤波器系数。Z变换变量通常被用于表示：
Z＝e-jω                                        (3)
应当理解，上面给出的数字滤波器系数仅仅是被提供以用于说明的例子，并且本发明不限于所给出的值。所述滤波器系数可以依据滤波器的类型、产生噪声的滤波器的数量、流动状况、环境状况等而改变。
噪声通过滤波器的幅度和相位曲线图-图3
图3示出依据本发明的一个实施例的噪声通过滤波器203的幅度和相位响应。在所示的例子中，频率已被归一化为值一。因为主要关注的是噪声通过滤波器203在频率范围的低端的响应，所以在数字滤波器的实施例中有可能通过调整输入信号的采样率来改善噪声通过滤波器203的性能。理想地，噪声通过滤波器203不应该减弱噪声信号分量，并且将输出在高于0.025Hz的频率处具有0dB的幅度和零度相位偏移的噪声分量。对于20Hz的采样率，在实际数字滤波器装置中测得0.20Hz噪声信号的输出幅度在约-0.22dB处。对于5Hz的采样率，测得所述幅度在约-0.0141dB处，这是一个明显的改善。然而，较慢的采样率的下侧是较大的响应时间的延迟。因此，所述采样率是一个可以在校准期间或在操作期间被配置的可调整参数。
再次参考图2，噪声计量器204测量由噪声通过滤波器203输出的噪声信号，并且产生所述噪声信号的噪声特征。在一个实施例中，噪声计量器204测量最大噪声电平和所述噪声信号的零偏移电平(即距平均噪声容量(content)的零点的偏移)。所述零偏移/平均噪声容量用作关于噪声通过滤波器203是否被稳定到基本上恒定的(即静止的)状态的指示器(参见图8和所附的论述)。
在一个实施例中，噪声计量器204累积在采样周期上的噪声数据，并且测量所述采样周期的噪声特征。这可以被完成，以便准确地表征噪声并防止噪声异常过度地影响所述表征。由于期望的最慢噪声信号被定义为至少0.025Hz(其给出40秒的波的周期)，因此，重要的是对于包含至少40秒数据的采样计算平均噪声容量值。
阻尼调整器205产生阻尼值，所述阻尼值被用于从流量计信号中阻尼掉噪声。所述阻尼调整器205的目的是基于当前噪声电平和当前流量变化来自适应地改变所述滤波器元件206的阻尼值。阻尼调整器205接收作为输入的来自噪声计量器204的噪声特征以及最大流量值、连同由滤波器元件206产生的误差值。所述误差值包括关于噪声如何被完全地从归一化流量计信号中阻尼掉的反馈。阻尼调整器将零偏移除以最大流量值，以便确定噪声信号是否基本上以零为中心(即阻尼调整器205确定平均噪声容量是否在预定的静态阈值之下)。下面结合图7详细地讨论所述阻尼调整器205的一个实施例。
在一个实施例中，阻尼调整器205使用输入的噪声信号和误差值作为到阻尼值表中的输入，并且查找合适的阻尼值。下面的表1是阻尼值表的一个实施例的例子。
表1
    阻尼值     下界     上界
    01248163264128256512     NC*(1+RC*0.256)NC*(1+RC*0.128)NC*(1+RC*0.064)NC*(1+RC*0.032)NC*(1+RC*0.016)NC*(1+RC*0.008)NC*(1+RC*0.004)NC*(1+RC*0.002)NC*(1+RC*0.001)NC*(1+RC*0.0005) NC*(1+RC*0.256)NC*(1+RC*0.128)NC*(1+RC*0.064)NC*(1+RC*0.032)NC*(1+RC*0.016)NC*(1+RC*0.008)NC*(1+RC*0.004)NC*(1+RC*0.002)NC*(1+RC*0.001)NC*(1+RC*0.0005)
其中NC是归一化的噪声数据常数，它是噪声最低值(noise floor)，以及RC是预定比例常数。预定比例常数RC是一个可选特征，并且可被包含以便对所述表进行整体的比例改变。将归一化误差值与查找表进行比较来确定阻尼值。
在一个实施例中，阻尼调整器205可使阻尼值从当前阻尼值斜升至新的阻尼值，并且不可直接地进行阻尼值的完全改变。尽管重要的是允许从慢到快阻尼值的快速转变，但同样重要的是限制阻尼调整器205如何快速移动回到慢阻尼值。如果新的阻尼值比前面的阻尼值快(即它是较小的阻尼值)，则新的阻尼值被直接送至滤波器元件206。然而，如果新的阻尼值比前面的阻尼值慢(即它是较大的阻尼值)，则输出的阻尼值被慢慢地斜升到新的阻尼值(参见图7和所附的论述)。
滤波器元件206被配置以接收阻尼值，并且阻尼归一化的流量计信号。在一个实施例中，滤波器元件206包括二阶滤波器。在另一个实施例中，滤波器元件206包括IIR数字滤波器，包含二阶IIR数字滤波器。与模拟滤波器相对，使用数字滤波器的优点在于在操作期间可动态控制数字滤波器。因此，可以改变阻尼的数量以便最佳地除去噪声而不影响流量计数据信号。在一个实施例中，滤波器元件206包括二阶IIR数字滤波器，其具有下述的传递函数：
和
Figure A0382703500142
其中t是时间采样值，Ut是当前输入采样，Xt是根据当前输入采样Ut和前面X的值Xt-1确定的，以及Yt被定义为根据当前输入采样Ut、计算的值Xt以及前面输出值Yt-1确定的输出。诸如上述的数字滤波器之类的数字滤波器可在处理系统中被实施，举例来说，比如数字信号处理器(DSP)设备。
流量计滤波方法-图4
图4是依据本发明的实施例的从流量计信号中除去噪声的方法的流程图400。在步骤401中接收流量计信号。所述流量计信号可被以任何方式预处理，包括所述流量计信号的归一化。
在步骤402中，如果所述流量计信号基本上是静态的，则所述方法转移至步骤403；否则所述方法转移至步骤404。
在步骤403中，因为所述流量计信号基本上是静态的，所以将大阻尼值应用至所述流量计信号。因为所述流量计信号正在相对较慢地改变，所以可应用大的数量的阻尼而不影响所述流量计信号中的流量计数据，并且只有所述流量计信号的噪声分量被强阻尼减弱。
在步骤404中，因为所述流量计信号的值正在经历大的或快速的变化，所以将小阻尼值应用至所述流量计信号。以这种方式，所述流量计信号的噪声分量基本上被除去而不影响流量计数据。
流量计滤波方法-图5
图5是依据本发明的另一个实施例的从流量计信号中除去噪声的方法的流程图500。在步骤501中，如前面所述地接收流量计信号。
在步骤502中，所述流量计数据从所述流量计信号的第一版本中基本上被滤出，以便得到基本上纯的噪声信号。可以执行测量以便表征所述噪声并从所述流量计信号中动态地阻尼掉所述噪声。例如，如前所述，可以通过高通或带通滤波器来除去所述数据。
在步骤503中测量所述噪声，并从而得到噪声特征。如前所述，所述噪声特征可包括最大噪声振幅和零偏移。应当理解，所述噪声特征是动态的，并且可随时间而改变。例如，当其它流量计被连接在生产流水线中并因此产生串扰噪声时，所述噪声特征通常发生变化。然而，还可想到其它噪声源，举例来说，比如来自抽运装备的环境噪声。
在步骤504中，根据当前噪声特征来确定阻尼值。所述阻尼值表示阻尼的数量，其将从所述流量计信号中基本上除去所述噪声，而基本上不影响所述流量计信号。
在步骤505中，将所述阻尼值和所述流量计信号输入滤波器元件206，并且所述滤波器元件206使用阻尼值来阻尼掉所述噪声。另外，所述阻尼可从当前阻尼值斜升至新的阻尼值。
阻尼效果的曲线图-图6
图6是说明从流量计信号中阻尼除去噪声的曲线图。该曲线图包括流量计信号601和噪声信号602。从图中可以看出，当噪声信号602被阻尼掉时，所述流量计信号601可近似为方波。当在时间605处出现阶跃变化时，所述滤波系统的响应时间改变至非常快速的响应时间滤波器。在这个时间期间，滤波的信号将更接近地相似于原始流量计信号，直至最后所述滤波系统200回复到强阻尼信号。
阻尼调整器-图7
图7是依据本发明的实施例的阻尼调整器205的图。在这个实施例中，阻尼调整器205包括绝对值块701和703、乘积块702和706、开关块704和710、单位延迟块705和712(举例来说，比如1/Z单位延迟块)、接口707、阻尼值块708、关系算子块709和阻尼延迟系数块711。所述阻尼调整器205包括如前面所述的误差、最大噪声、最大流量值和零偏移输入，并且输出所述阻尼值。
乘积块702将零偏移除以最大流量值以便产生噪声值。所述噪声值表示平均噪声容量，并且指示从噪声信号至零的距离。如果这个噪声值小于预定的静态阈值，则噪声电平被确定为基本上静态的，并且因此是精确得足以用于阻尼值查找块708。
绝对值块701和703取它们各自输入的绝对值。绝对值块701将正噪声值输出至开关块705。绝对值块701将正误差值输出至接口707。
开关块704接收最大噪声值、噪声值和由单位延迟块705产生的单位延迟。如果所述噪声值小于最大噪声值，则开关块704被配置以输出所述噪声值，否则输出最大噪声值。此外，当没有输出噪声值或最大噪声值时，开关块704可输出前面的开关输出(来自单位延迟块705)。开关块704的输出被连接至单位延迟块705的输入，以及被连接至乘积块706。
乘积块706还接收噪声值和最大流量值。乘积块70将最大流量值除以所述噪声值，以便产生输出至接口707的归一化的噪声值。
接口707将归一化的误差信号和归一化的噪声信号传递给阻尼值查找块708。在一个实施例中，接口707将归一化的噪声信号和归一化的误差信号复用成向量格式，其中阻尼值查找块708接收单个输入。
阻尼值查找块708根据归一化的误差和归一化的噪声输入来产生阻尼值。在一个实施例中，结合上面图2的讨论，阻尼值查找块708执行比如表1的表查找以得到所述阻尼值。阻尼值查找块708将阻尼值输出给关系算子块709。
阻尼调整器205的末级(即元件709-712)控制阻尼值可被改变的速率。在阻尼调整器205的输出处，关系算子块709将新的阻尼值(由阻尼值查找块708输出的)与可用的当前阻尼值进行比较。关系算子块709产生关系输出，所述关系输出指示新的阻尼值是否小于当前阻尼值。
开关块710具有作为输入的新的阻尼值、当前阻尼值和关系输出。开关块710被配置以依据所述关系输出来选择并输出新的阻尼值或当前阻尼值。如果新的阻尼值小于当前阻尼值，则开关块710将新的阻尼值直接馈送至输出。然而，如果新的阻尼值大于当前阻尼值，则开关块710引导新的阻尼值通过阻尼延迟系数711和单位延迟712，并通过将所述新的阻尼值乘以延迟系数来使从当前阻尼值输出的阻尼值斜升至新的阻尼值。所述开关块710将选择的阻尼值输出至阻尼延迟系数711。
阻尼延迟系数711定义阻尼率，并且控制阻尼调整器205可以如何快速斜升至新的阻尼值。在一个实施例中，阻尼延迟系数711是略比一大的数。阻尼延迟系数711的输出被输入单位延迟712中。
单位延迟712延迟所述延迟值一个预定的延迟周期。所述预定的延迟周期例如可以是常数值，或者可以从表中得到。单位延迟712的输出是阻尼调整器205的阻尼值输出。因此，阻尼调整器205基于噪声特征和基于阻尼延迟系数711来产生阻尼值。
阻尼值的曲线图-图8
图8是在依据本发明实施例的流量计滤波系统200中可被实施的各种阻尼值的曲线图。该图示出用于不同阻尼值的在整个时间上的归一化的流速。可以看出，可以不仅基于期望的阻尼的数量、而且基于所需的时段来选择阻尼值以便实现期望的噪声阻尼。例如，阻尼值1比阻尼值256具有快得多的响应。
阻尼值斜升的曲线图-图9
图9是示出依据本发明的实施例的所述阻尼值的斜升的曲线。直线900是期望的阻尼值，而曲线901是随时间向上斜升的阻尼值。可以选择斜升速率以便在预定的时段上从开始点斜升至目标阻尼值。
有利地，依据本发明的流量计滤波能够从流量计信号中滤出噪声，包括串扰噪声。所述滤波是在不使流量计信号中的流量计数据变差的情况下实现的。此外，所述滤波适应流量计数据中的数据转变。
由本发明提供的另一优点是尺寸。被构造以用于低频的模拟滤波器通常需要物理上大的元件。依据一些所述实施例的数字滤波器装置实现更佳的滤波，但利用物理上较小的元件。在一些实施例中，例如流量计滤波系统200可在专用集成电路(ASIC)中被实施。
与模拟滤波器相对，使用数字滤波器的另一优点在于，数字滤波器在操作期间可被动态地控制。依据噪声状况和依据流动状况/水平可以动态地控制所述滤波。因此，可以改变阻尼的数量以便最佳地除去噪声而不影响流量计数据信号。这与其中执行固定数量的滤波的模拟滤波方案形成对比。这种固定的滤波方案仅仅在数据信号和噪声信号是可预测的并且性质良好时工作良好。

Claims (36)

1、一种流量计滤波系统(200)，包括：
噪声通过滤波器(203)，其被配置以接收流量计信号的第一版本，并且从所述流量计信号中滤出所述流量计数据以剩下噪声信号；
噪声计量器(204)，其被配置以接收来自所述噪声通过滤波器(203)的所述噪声信号，并且测量所述噪声信号的噪声特征；
阻尼调整器(205)，其被配置以接收来自所述噪声计量器(204)的所述噪声特征，并且基于所述噪声特征来产生阻尼值；以及
滤波器元件(206)，其被配置以接收所述流量计信号的第二版本以及接收来自所述阻尼调整器(205)的阻尼值，所述滤波器元件(206)被进一步配置以基于所述阻尼值来阻尼所述流量计信号的第二版本，以便产生滤波的流量计信号。
2、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，所述噪声通过滤波器(203)包括交流(AC)耦合滤波器。
3、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，所述噪声通过滤波器(203)包括二阶无限冲激响应(IIR)数字滤波器。
4、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述噪声特征包括最大噪声振幅和零偏移。
5、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述阻尼调整器(205)被进一步配置以接收由所述滤波器元件(206)产生的误差信号，所述误差信号包括在所述流量计信号的第二版本与滤波的流量计信号之间的差。
6、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述阻尼调整器(205)被进一步配置以接收预定的最大流量值。
7、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述阻尼调整器(205)被进一步配置以将零偏移除以预定的最大流量值，以便确定所述噪声信号是否基本上以零为中心。
8、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述阻尼调整器(205)被进一步配置以将所述噪声特征输入阻尼表，以便产生所述阻尼值。
9、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述阻尼调整器(205)被进一步配置以基于所述噪声特征和基于阻尼延迟系数来产生所述阻尼值。
10、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，所述滤波器元件(206)包括二阶滤波器。
11、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，所述滤波器元件(206)包括无限冲激响应(IIR)数字滤波器。
12、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，所述滤波器元件(206)包括二阶无限冲激响应(IIR)数字滤波器。
13、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述噪声信号具有在约0.025Hz至约1.0Hz范围内的频率。
14、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述噪声信号包括周期性噪声。
15、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述噪声信号包括串扰噪声。
16、权利要求1所述的流量计滤波系统(200)，其中所述流量计信号包括科里奥利流量计信号。
17、一种从流量计信号中除去噪声的方法，包括下列步骤：
接收所述流量计信号；
如果所述流量计信号基本上是静态的，则将大阻尼值应用至所述流量计信号以便产生滤波的流量计信号；以及
如果所述流量计信号正在经历一个转变，则将小阻尼值应用至所述流量计信号以便产生滤波的流量计信号。
18、权利要求17所述的方法，进一步包括下列步骤：
在所述阻尼之前将所述流量计信号从原始值归一化为归一化值；以及
将所述阻尼步骤的滤波的流量计信号基本上定标回到原始流量计信号幅度。
19、权利要求17所述的方法，进一步包括下列步骤：
从所述流量计信号的第一版本中基本上滤出噪声信号；
测量所述噪声信号以得到噪声特征；以及
根据所述噪声特征来确定阻尼值，所述阻尼值被选择以从所述流量计信号中基本上除去所述噪声信号并且产生滤波的流量计信号。
20、权利要求17所述的方法，进一步包括下列步骤：
从所述流量计信号的第一版本中基本上滤出噪声信号；
测量所述噪声信号以得到噪声特征；
根据所述噪声特征来确定阻尼值，所述阻尼值被选择以从所述流量计信号中基本上除去所述噪声信号；
确定在所述流量计信号的第二版本与滤波的流量计信号之间的误差值；以及
将所述误差值反馈到确定所述阻尼值的步骤中，其中所述误差值被包含在所述阻尼值的确定中。
21、权利要求17所述的方法，其中所述噪声信号具有在约0.025Hz至约1.0Hz范围内的频率。
22、权利要求17所述的方法，其中所述噪声信号包括周期性噪声。
23、权利要求17所述的方法，其中所述噪声信号包括串扰噪声。
24、权利要求17所述的方法，其中所述流量计信号包括科里奥利流量计信号。
25、权利要求17所述的方法，进一步包括下列步骤：
将所述噪声特征的零偏移除以最大流量值以得到噪声值；
将所述噪声值与预定静态阈值进行比较；
如果所述噪声值小于所述预定静态阈值，则使用所述噪声值来确定新的阻尼值；以及
如果所述噪声值不小于所述预定静态阈值，则使用当前阻尼值。
26、一种从流量计信号中除去噪声的方法，包括下列步骤：
接收所述流量计信号；
从所述流量计信号的第一版本中基本上滤出噪声信号；
测量所述噪声信号以得到噪声特征；
根据所述噪声特征来确定阻尼值，所述阻尼值被选择以从所述流量计信号中基本上除去所述噪声信号；以及
使用所述阻尼值从所述流量计信号的第二版本中基本上阻尼掉所述噪声，以便产生滤波的流量计信号。
27、权利要求26所述的方法，进一步包括下列步骤：
在所述阻尼之前将所述流量计信号从原始值归一化为归一化值；以及
将所述阻尼步骤的滤波的流量计信号基本上定标回到原始流量计信号幅度。
28、权利要求26所述的方法，进一步包括下列步骤：
确定在所述流量计信号的第二版本与滤波的流量计信号之间的误差值；以及
将所述误差值反馈到确定所述阻尼值的步骤中，其中所述误差值被包含在所述阻尼值的确定中。
29、权利要求26所述的方法，进一步包括下列步骤：
如果所述流量计信号基本上是静态的，则将大阻尼值应用至所述流量计信号；以及
如果所述流量计信号正在经历一个转变，则将小阻尼值应用至所述流量计信号。
30、权利要求26所述的方法，进一步包括在所述滤波之前对所述流量计信号的第一版本进行采样。
31、权利要求26所述的方法，其中所述噪声特征包含噪声振幅和零偏移。
32、权利要求26所述的方法，其中所述噪声信号具有在约0.025Hz至约1.0Hz范围内的频率。
33、权利要求26所述的方法，其中所述噪声信号包括周期性噪声。
34、权利要求26所述的方法，其中所述噪声信号包括串扰噪声。
35、权利要求26所述的方法，其中所述流量计信号包括科里奥利流量计信号。
36、权利要求26所述的方法，进一步包括下列步骤：
将所述噪声特征的零偏移除以最大流量值以得到噪声值；
将所述噪声值与预定静态阈值进行比较；
如果所述噪声值小于所述预定静态阈值，则在确定步骤中使用所述噪声值来确定新的阻尼值；以及
如果所述噪声值不小于所述预定静态阈值，则在阻尼步骤中使用当前阻尼值。
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