递归滤波在测压管路信号修正中的应用

吕永志 张丕状

摘 要：在坦克散热窗表面风压测量实验中，由于空气柱谐振及阻尼作用等因素的影响，风压信号经过取样管路后会发生畸变。为在时域对风压畸变信号进行修正，设计递归滤波器，同时构建脉动压力测试系统对递归滤波器的修正效果进行验证，并且采用正弦脉动激励法探究不同弹性模量测压管道的频响特性。实验结果表明：采用递归滤波法修正测压管路畸变信号是可行的；当滤波器阶数为9时，修正效果最为理想且计算量小；递归滤波器对较长的测压管路修正效果比较好；弹性模量对测压管道系统的相频特性影响小，但对管道的幅频特性影响明显，弹性模量高的测压管道其幅度增益较大。

关键词：风压测量；递归滤波；频响特性；弹性模量；坦克散热窗

文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）09-0116-04

0 引 言

为获取坦克动力舱热平衡参数，需要对坦克排风口的风量进行测量[1-2]。根据测量原理[3-4]，风量可通过出风口处的风压值进行计算。在对坦克出风口单点风压测量时需要一定长度的管道实现散热窗表面和压力传感器的连接。风压信号在管道传输过程中会发生畸变，导致测量值与散热窗表面风压值发生较大偏差。为获取散热窗表面真实的风压信号，需要对所测得的风压信号进行修正，确保相位和幅度的改变在可接受的误差范围内。

为此，马文勇等[5]提出采用分布摩擦模型对脉动畸变信号修正的方法。田村幸雄[6]探究了测压管道的弯折点数量、弯折点位置、弯管内径、截面损失对频响函数的影响。周暄毅等[7]利用优化理论在流体管道耗散模型的基础上对测压管路系统进行了优化设计。Holmes等[8]根据Tijdeman的理论提出了在测压管道中添加限制器的方法来减弱管道的共振影响，并且给出了相应的修正模型。但遗憾的是该模型的管道优化长度为50 cm，很难满足工程测量中的要求。通常限制器的孔径较小，对尺寸要求严格，有一定的加工难度，而且对于既定的测压管道，安装比较困难。本文在以上研究的基础上设计了时域递归滤波器，并对不同弹性模量测压管道的频响特性进行了探究。

4 结束语

本文设计了时域递归滤波器，在时域完成风压畸变信号的修正，得到比较理想的修正效果。并且分析了不同弹性模量测压管道的频响特性，结果表明：递归滤波器的最优阶数为9阶；弹性模量对测压管道的幅频特性影响不大，弹性模量高的测压管道在谐振点处的增益高于弹性模量低的管道。研究结果对采用管道引压方式测量坦克散热窗风压有一定的参考意义。

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（编辑：李妮）