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、電磁學、模擬與數(shù)字電子技術、智能信息處理、材料、結構力學、精密機械與制造等多學科技術的高尖端精密計量儀器，是廣泛應用于國防、醫(yī)藥、質量控制、實驗室等領域的質量計量標準器具。
　　活體動物稱量是科學研究的重要手段，是現(xiàn)代科學技術的重要組成部分，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，又會把許多領域課題的研究引入新的境界。
　　因此，在實驗室研制的220g/0.1mg電子分析天平

2、的基礎上，本文開展動態(tài)稱量算法的研究工作，提出基于經驗模態(tài)分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)與分批估計相結合的動態(tài)稱量信息融合方法，并通過構建電子分析天平動態(tài)稱量模型，驗證本文算法的準確性，最后結合實驗室已有的220g/0.1mg電子分析天平驗證本文研究動態(tài)稱量算法的準確性與實用性，為電子分析天平實現(xiàn)快速、準確的動態(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)稱量技術的常用算法及研究價值。其次，進一步介紹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成與工作原理。運用系統(tǒng)辨識原理，采用批處理最小二乘法對實物稱量得到的數(shù)據(jù)進行估算，獲取傳感器傳遞函數(shù)的相關系數(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用，并用設計的基于Kaiser窗濾波器和基于卡爾曼濾波器的數(shù)字濾波方法對實際小動物動態(tài)稱量的采樣

4、數(shù)據(jù)進行高、低頻去噪處理。最后為實現(xiàn)活體動物快速、準確的稱量，本文提出基于EMD與分批估計相結合的動態(tài)稱量信息融合方法：首先利用經驗模態(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，計算各階本征模函數(shù)(IMF)與采樣信號的相關系數(shù)，根據(jù)相關系數(shù)分辨虛假IMF，并將虛假IMF和原殘余量之和作為新殘余量；然后對新殘余量進行分批估計，消除各種噪聲、擾動對稱量結果的影響，獲得準確的動態(tài)稱量值。本文通過建