Оптимизация работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров



Оптимизация работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров
Оптимизация работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров
Оптимизация работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров
Оптимизация работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров
Оптимизация работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров
Оптимизация работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров

 


Владельцы патента RU 2473168:

МАЙКРО МОУШН, ИНК. (US)

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к способу оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе вибрационного расходомера. Техническим результатом является сокращение и/или оптимизация потребляемой мощности в промышленном расходомере, используемом при определении характеристик потока для рабочей жидкости. Способ оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе вибрационного расходомера включает в себя один или более цифровых фильтров, причем способ включает в себя: генерацию начальных коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров; определение одного или более начальных коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, используемых обрабатывающей системой; и программное внесение оставшихся коэффициентов фильтра в обрабатывающую систему. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обрабатывающим системам, более конкретно - к оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, включающей в себя один или более цифровых фильтров.

Постановка задачи

Вибрационные расходомеры обычно включают в себя обрабатывающую систему, которая управляет приводом таким образом, чтобы он создавал вибрации в узле трубки-расходомера, принимает ответные сигналы чувствительного элемента, обрабатывает ответные сигналы чувствительного элемента и сообщается с внешними устройствами. Обрабатывающая система обрабатывает ответные сигналы чувствительного элемента с целью получения одного или более измерений, таких как одна или более характеристик потока. Одна или более характеристик потока могут включать в себя частоту вибрации, разность фаз или временную разность между передним и задним участками трубки или трубок-расходомеров, массовую скорость потока, плотность, вязкость, давление и другие.

Обрабатывающая система может получать и оцифровывать аналоговые входные сигналы. Оцифровка может потребовать дискретизации аналогового сигнала (сигналов). Обрабатывающая система работает при фиксированной частоте задающего генератора и дискретизирует ответные сигналы чувствительного элемента с фиксированной частотой дискретизации. В соответствии с теоремой Найквиста частота дискретизации должна быть по меньшей мере в два раза больше дискретизируемой частоты.

Одним из применений обрабатывающей системы является расходомер, такой как вибрационный расходомер, в котором обрабатывающая система получает аналоговые сигналы вибрации и, среди прочего, определяет частотные и фазовые характеристики сигналов вибрации. В прошлом частота дискретизации устанавливалась на достаточно большую величину, чтобы подходить к различным моделям расходомеров, включая низкочастотные расходомеры и высокочастотные расходомеры. Это может быть сделано по экономическим соображениям, таким как желание избежать производства и отслеживания многочисленных моделей электронных устройств расходомеров. Обычно частота дискретизации устанавливалась на величину 2000 герц (то есть 2 кГц), в то время как большинство расходомеров работают на частотах ниже 1 кГц.

Скорость обработки обрабатывающих систем предшествующего уровня техники обычно никого не заботила. Обрабатывающая система предшествующего уровня техники обычно выбиралась исходя из соображений срока службы и пропускной способности. Если обрабатывающая система имеет достаточно высокую задающую частоту, то эта обрабатывающая система будет в состоянии адекватно обрабатывать 2 килогерцовые стробы для получения одной или более характеристик потока (и может быть в состоянии выполнять дополнительную обработку, а также функции связи и управления). Задающая частота и частота дискретизации электроники расходомера обычно сконфигурированы под широкий диапазон прикладных задач и поэтому были выбраны такими, чтобы значительно превышать частоты вибрации расходомеров. В прошлом потребление энергии также никого не волновало, и поэтому общепринятой практикой была установка высокой частоты дискретизации.

Недостатком использования высокой частоты дискретизации является то, что это требует высокой частоты задающего генератора системы. Высокая задающая частота, в свою очередь, приводит к высокому потреблению энергии.

В некоторых практических применениях потребление энергии необходимо поддерживать на как можно более низком уровне. Следовательно, в этом случае большая потребляемая энергия обрабатывающей системы создает определенные проблемы.

Аспекты изобретения

В одном аспекте настоящего изобретения способ оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров, включает в себя:

- генерацию начальных коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров;

- определение одного или более начальных коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; и

- исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, которые будут использованы обрабатывающей системой.

Предпочтительно способ содержит последующий этап программного внесения коэффициентов фильтра в обрабатывающую систему.

Предпочтительно это исключение дополнительно содержит исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра из одного или более предварительно определенных цифровых фильтров.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя несимметричные коэффициенты фильтра.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра, и симметричные коэффициенты фильтра исключаются по одному или парами.

Предпочтительно данный способ дополнительно включает в себя сравнение одного или более измерений обрабатывающей системы относительно предварительно определенного порога потребления энергии во время работы; если одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии, то - определение одного или более рабочих коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен, и - исключение одного или более рабочих коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более рабочих коэффициентов фильтра уменьшает общее количество рабочих коэффициентов фильтра, которые будут использованы обрабатывающей системой во время по крайней мере текущей итерации в основном контуре обратной связи.

В одном аспекте настоящего изобретения способ адаптивной оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров, включает в себя:

- сравнение одного или более измерений обрабатывающей системы относительно предварительно определенного порога потребления энергии во время работы;

- если одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии, то - определение одного или более коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; и

- исключение одного или более коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, которые будут использованы обрабатывающей системой.

Предпочтительно это исключение дополнительно содержит исключение одного или более коэффициентов фильтра из одного или более предварительно определенных цифровых фильтров.

Предпочтительно данный способ дополнительно содержит итерационное выполнение этапов сравнения, определения и обработки.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя несимметричные коэффициенты фильтра.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра, и в котором симметричные коэффициенты фильтра исключаются по одному или парами.

Предпочтительно данный способ дополнительно содержит определение количества рабочих коэффициентов фильтра, которые должны быть исключены, на основании величины, на которую одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии.

Предпочтительно данный способ дополнительно содержит предварительные этапы генерации начальных коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров; определение одного или более начальных коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; и исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, которые будут использованы обрабатывающей системой.

В одном варианте объект настоящего изобретения способ оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, содержащей один или более цифровых фильтров, включает в себя:

- генерацию коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров;

- определение одного или более начальных коэффициентов фильтра и одного или более рабочих коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров из одного или более цифровых фильтров, которые могут быть исключены; и

- исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, которые будут использованы обрабатывающей системой;

- программное внесение коэффициентов фильтра в обрабатывающую систему;

- сравнение одного или более измерений обрабатывающей системы относительно предварительно определенного порога потребления энергии во время работы; и

- если одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии, тогда - исключение одного или более рабочих коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более коэффициентов фильтра еще более уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, которые будут использованы обрабатывающей системой.

Предпочтительно это исключение дополнительно содержит исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра из одного или более предварительно определенных цифровых фильтров.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя несимметричные коэффициенты фильтра.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра.

Предпочтительно цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра, и в котором симметричные коэффициенты фильтра исключаются по одному или парами.

Предпочтительно данный способ дополнительно включает в себя итерационное выполнение этапов сравнения и исключения для одного или более рабочих коэффициентов фильтра.

Предпочтительно данный способ дополнительно включает в себя определение количества рабочих коэффициентов фильтра, которые должны быть исключены, на основании величины, на которую одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии.

Описание чертежей

Одни и те же ссылочные позиции на чертежах обозначают одноименные элементы чертежей. Следует иметь в виду, что чертежи не обязательно выполнены в масштабе.

Фиг.1 показывает обрабатывающую систему в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой блок-схему способа оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, включающей в себя один или более цифровых фильтров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 показывает реакцию фильтра для стандартного цифрового фильтра Гильберта, сформированного из ста пятидесяти коэффициентов фильтров.

Фиг.4 показывает фиг.3, на которой некоторые из коэффициентов фильтров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения были исключены.

Фиг.5 показывает обрабатывающую систему после того, как в ней некоторые из коэффициентов фильтров были исключены в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 представляет собой блок-схему способа адаптивной оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, включающей в себя один или более цифровых фильтров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1-6 и в нижеследующем описании приводятся конкретные примеры, предназначенные для обучения специалистов в данной области техники исполнению и использованию настоящего изобретения наилучшим образом. С целью разъяснения принципов изобретения некоторые обычные аспекты его были упрощены или вообще исключены. Специалистам в данной области техники будут понятны отклонения от этих примеров, которые соответствуют объему изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя многочисленные варианты осуществления изобретения. В результате, настоящее изобретение ограничено не конкретными описанными ниже примерами, а только лишь пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Фиг.1 показывает обрабатывающую систему 103 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Обрабатывающая система 103 может включать в себя интерфейс 101. Обрабатывающая система 103 некоторым образом получает сигналы от чувствительного элемента. Например, в одном варианте осуществления настоящего изобретения датчик содержит узел вибрационного расходомера, включающего в себя приемник сигналов чувствительного элемента датчика скорости, который чувствует ответный сигнал на вибрационное возбуждение узла расходомера и генерирует соответствующие аналоговые ответные сигналы на вибрационное возбуждение. Обрабатывающая система 103 обрабатывает сигналы датчика для того, чтобы получить одно или большее количества измерений системы, такие как, например, характеристики 112 потока материала, протекающего по вибрационному расходомеру. Следовательно, обрабатывающая система 103 по сигналам с датчика узла расходомера, например, может определить одну или более характеристик, из таких как разность фаз, частота, временная разность (Δt), плотность, массовая скорость потока, вязкость и объемная скорость потока.

Обрабатывающая система 103 может содержать компьютер общего назначения, микропроцессорную систему, логический контур или некоторое другое устройство общего назначения или устройство, выполненное под заказчика. Обрабатывающая система 103 может быть распределена между множеством обрабатывающих устройств. Обрабатывающая система 103 может включать в себя любой тип встроенного или автономного электронного носителя информации, такого как запоминающая система 104.

Запоминающая система 104 может хранить параметры и информацию, программы, постоянные величины и переменные величины. Кроме того, запоминающая система 104 может хранить один или более цифровых фильтров, которые используются обрабатывающей программой 110, где цифровой фильтр включает в себя последовательность коэффициентов.

В показанном варианте осуществления настоящего изобретения запоминающая система 104 хранит первый цифровой фильтр А 120, второй цифровой фильтр В 121, третий цифровой фильтр С 122 и четвертый цифровой фильтр D 123. Показанные комплекты фильтров даны просто для иллюстрации. Следует понимать, что обрабатывающая система 103 может включать в себя любое необходимое количество цифровых фильтров.

Цифровые фильтры могут содержать любые виды цифровых фильтров, включая фильтры, имеющие конечную импульсную характеристику (КИХ-фильтры) и фильтры с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтры). Цифровые фильтры могут содержать низкочастотные, полосовые и высокочастотные фильтры. Цифровые фильтры помимо других функций могут выполнять функции фильтрации, сдвига по фазе и дискретизации. В объеме настоящего описания и пунктов формулы изобретения предполагается использование фильтров других типов и назначений.

Цифровой фильтр может использоваться для подавления частот, лежащих вне интересующего диапазона таким образом, как с использованием низкочастотного, полосового и высокочастотного фильтра.

Цифровой фильтр может использоваться для прореживания, при котором некоторые выборки исключаются для того, чтобы уменьшить скорость дискретизации. Прореживание может использоваться, например, для изменения количества подлежащих обработке частотных диапазонов.

Цифровой фильтр может использоваться для внесения сдвига по фазе формы цифрового сигнала, например, с использованием преобразования Гильберта или с помощью фильтра Гильберта. Преобразование Гильберта или фильтр Гильберта может выполнять сдвиг по фазе формы входного сигнала, например, на 90 градусов. Фазовый сдвиг может использоваться при определении одной или более характеристик потока.

Цифровой фильтр может использоваться для выделения частотных окон, при котором частоты вне окна подавляются. Выделение частотных окон может выполняться после этапа обработки, такого как обрезка "хвостов", что выполняется Фурье-обработкой.

В некоторых вариантах осуществления измерение может производиться в результате фазового сдвига одного или более полученных сигналов. Это выгодно сокращает требуемое время обработки.

Цифровой фильтр включает в себя набор или цепочку коэффициентов, которые соответствуют цифровым образом дискретизированному анализируемому сигналу и через которые он пропускается. Фильтр построен исходя из желательного выходного сигнала, который должен быть получен из формы входного сигнала. Когда входной цифровой сигнал подвергается фильтрации с использованием коэффициентов цифрового фильтра, процессу фильтрации подвергается по крайней мере интересующий участок частот или частотный диапазон при отбрасывании ненужных частот или частотных диапазонов.

Последовательность коэффициентов фильтров может быть симметричной. Например, первый и последний коэффициенты (А1 и А100) первого цифрового фильтра А 120 могут быть одинаковыми, одинаковыми могут быть второй и предпоследний коэффициенты (А2 и А99) и т.д.

Последовательность коэффициентов фильтров может быть несимметричной. Каждый коэффициент может быть уникальным, таким как показанный во втором цифровом фильтре В 121.

Количество коэффициентов фильтров может зависеть от различных факторов. Например, количество коэффициентов фильтров может быть выбрано в соответствии с диапазоном частоты входного сигнала, диапазоном частоты "профильтрованного результата" (то есть ширины передаточной функции), желательной формой передаточной функции фильтра, остроты или гладкости передаточной функции и т.д.

Если используется большее количество коэффициентов фильтра, то, вообще говоря, характеристика фильтра может быть улучшена и/или может быть получена передаточная функции более сложной формы. Однако увеличенное количество мультиплицирований (или иных фильтрующих операций), обусловленных большим количеством коэффициентов, увеличит требуемое время обработки. Следовательно, желательное разрешение и точность влекут за собой необходимость компромисса между разрешением по частоте и временем обработки.

Кроме того, обрабатывающая система 103 может оперировать множеством цифровых фильтров. Обработка формы входного сигнала множеством цифровых фильтров с одной итерацией может занять значительное рабочее время.

Высокая частота дискретизации ведет к большому количеству операций фильтрации. Большое количество операций фильтрации приводит затем к нежелательно большой длительности цикла и, следовательно, к более медленной реакции обрабатывающей системы 103. Однако частота дискретизации может быть ограничена, если инструмент, связанный с обрабатывающей системой 103, например, обеспечивающий частоту вибрации расходомер, медленный настолько, чтобы можно было уменьшить частоту выборки и при этом все еще соответствовать критерию Найквиста.

Большое время цикла может препятствовать обработке всех входящих выборок. Кроме того, большое время цикла приведет к более высокому уровню энергии, потребляемой обрабатывающей системой 103. Если обрабатывающей системе 103 на один цикл итерации требуется слишком много рабочего времени, то это может повлиять на другие вычисления и/или обрабатывающие программы. Конечным результатом может быть неточный или ненадежный результат работы и даже переустановка или отключение обрабатывающей системы 103.

Фиг.2 представляет собой блок-схему способа оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, включающей в себя один или более цифровых фильтров в соответствии вариантом осуществления настоящего изобретения. Этот способ может быть использован для оптимизации реакции системы по времени. На этапе 201 генерируется один или более цифровых фильтров, предназначенных для использования в обрабатывающей системе, включая начальные коэффициенты фильтра.

На этапе 202 определяется один или более начальных коэффициентов фильтра, по меньшей мере одного цифрового фильтра, которые могут быть исключены. Один или более начальных коэффициентов фильтра определены как те, которые могут быть исключены без неприемлемого влияния на операцию фильтрации. Исключение коэффициентов фильтра приведет к увеличению шума в выходном сигнале фильтра. Исключение коэффициентов фильтра приведет к уменьшению полосы пропускания процессора. Как следствие, исключение коэффициентов означает компромисс между скоростью обработки и потреблением энергии с одной стороны и величиной шума и полосой пропускания процессора - с другой.

Один или более начальных коэффициентов фильтра могут содержать коэффициенты любого из цифровых фильтров обрабатывающей системы. Один или более начальных коэффициентов фильтра могут быть выбраны из предварительно определенных фильтров.

На этапе 203 идентифицированный один или более начальных коэффициентов фильтра из соответствующих фильтров исключены. Исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, которые должны использоваться в обрабатывающей системе. Поэтому один или более начальных коэффициентов фильтра могут быть удалены из одного или более цифровых фильтров. В некоторых вариантах осуществления исключенные коэффициенты исключены с одной стороны или с обеих сторон строки коэффициентов, образующих цифровой фильтр. Однако исключенные коэффициенты фильтра могут появиться в любом месте строки коэффициентов фильтра. Оставшиеся начальные коэффициенты фильтра программно внесены в обрабатывающую систему.

Фиг.3 показывает передаточную характеристику фильтра для стандартного цифрового фильтра Гильберта, образованного с использованием ста пятидесяти коэффициентов фильтра. На этой иллюстрации передаточная характеристика фильтра сформирована и определена всеми ста пятьюдесятью коэффициентами фильтра. Увеличение количества коэффициентов может увеличить крутизну фронтов сигналов в направлении любого конца пакета фильтров и может изменить вид частотной характеристики. Как следствие, увеличение количества коэффициентов фильтра может улучшить результат фильтрации за счет увеличения времени обработки.

Фиг.4 показывает фильтр по фиг.3, в котором некоторые из коэффициентов фильтра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения были исключены. В этом примере было исключено тридцать коэффициентов. Можно видеть, что эффект проявился с левого края и с правого края передаточной функции фильтра, а центральная область передаточной функции фильтра является относительно ровной и неизменившейся. Изменения в центральной области могут в некоторой степени отразиться на конечном результате операции фильтрации. В отличие от этого исключенные коэффициенты по концам фильтра влияют, главным образом, на передаточную характеристику фильтра по краям и поэтому оказывают минимальное воздействие на требуемый сигнал.

Один или более коэффициентов фильтра могут включать в себя два или более коэффициентов, исключенных из одиночного цифрового фильтра. Например, если цифровой фильтр содержит симметричные или частично симметричные коэффициенты, пара коэффициентов может быть исключена. Кроме того, даже если цифровой фильтр не имеет симметричных коэффициентов, может быть исключено множество коэффициентов фильтра, таких как ряд соседних коэффициентов на конце фильтра.

Отрицательной стороной исключения коэффициентов фильтра может быть уменьшение повторяемости результатов фильтрации, обусловленное увеличенным шумом. Однако это не обязательно, и если исключено их минимальное количество, это может не оказать какого-либо эффекта на синусоидальную форму сигнала.

Обратившись снова к фиг.2, видим, что в обрабатывающей системе 103, показанной на фиг.1, на этапе 204 в соответствующем электронном элементе запрограммирован один или более цифровых фильтров 120-123. Например, один или более цифровых фильтров запрограммирован в запоминающую систему 104. Теперь обрабатывающей программой 110 может использоваться один или более цифровых фильтров 120-123. Следует понимать, что цифровые фильтры могут сохраняться любым способом, включая, как и показано, внутреннюю память обрабатывающей системы. Альтернативно, цифровые фильтры могут сохраняться любым способом во внешнем запоминающем устройстве, связанном с обрабатывающей системой 103.

Фиг.5 показывает обрабатывающую систему 103 после того, как в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения цифровые фильтры были исключены. На иллюстрации показаны несколько примеров исключения коэффициентов фильтров по сравнению с обрабатывающей системой 103, показанной на фиг.1.

Первый цифровой фильтр А 120 не был изменен. Во втором цифровом фильтре В 121 из фильтра был исключен последний коэффициент фильтра, коэффициент В50. В третьем цифровом фильтре С 122 из фильтра были исключены первый и последний коэффициенты фильтра С1 и С100. В четвертом цифровом фильтре D 123 из фильтра были исключены два первых D1 и D2 и два последних коэффициента D99 и D100 фильтра. Каждый из подвергнувшихся изменению фильтров, как следствие, будет требовать меньшее количество операций фильтрации.

Фиг.6 представляет собой блок-схему 600 способа адаптивной оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе, включающей в себя один или более цифровых фильтров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как говорилось ранее, для ускорения реакции обрабатывающей системы и/или для уменьшения потребления энергии коэффициенты фильтром могут быть исключены. На этапе 601, как говорилось ранее, создан один или более цифровых фильтров для использования в обрабатывающей системе.

На этапе 602 определены один или более коэффициентов по меньшей мере одного цифрового фильтра, которые, как говорилось ранее, могут быть исключены. Коэффициенты фильтра, которые могут быть исключены, могут включать в себя начальные коэффициенты фильтра, рабочие коэффициенты фильтра или и начальные, и рабочие коэффициенты фильтра. Начальные коэффициенты фильтра следует исключить до программирования обрабатывающей системы, а рабочие коэффициенты фильтра должны временно или постоянно исключаться во время работы обрабатывающей системы.

На этапе 603 в обрабатывающую систему программно вводятся один или более цифровых фильтров. Исключаемые рабочие коэффициенты фильтра могут быть все еще включены в цифровые фильтры и могут включать в себя обозначения коэффициентов фильтра, которые предназначены для адаптивного исключения во время работы или в какой-то момент в будущем.

Альтернативно, первая (начальная) часть обозначенных исключаемых коэффициентов фильтра может быть исключена до программирования электроники, а вторая (рабочая) часть может быть адаптивно исключена во время работы. Следовательно, эту блок-схему можно было бы изменить, включив в нее до этапа 603 на этом чертеже этап 203 по фиг.2.

На этапе 604 работа обрабатывающей системы завершена.

На этапе 605 обрабатывающей системой проверяются рабочие условия. Если есть изменение в работе, такие как изменение в одном или в большем количестве измеряемых параметров обрабатывающей системы, то способ переходит на этап 606. В противном случае, то есть если работа протекает в нормальных границах (см. ниже), то способ возвращается назад к этапу 605 для проверки рабочих условий.

Проверка может включать в себя сравнение одного или более измеряемых параметров обрабатывающей системы относительно предварительно определенного рабочего порога, где предварительно определенный рабочий порог отражает нежелательный уровень потребления энергии или относится к нему. Предварительно определенный рабочий порог может представлять собой фиксированный или динамический порог и может быть связан с внутренними переменными обрабатывающей системы или управляться ими.

В некоторых вариантах осуществления вибрационных расходомеров предварительно определенный рабочий порог может представлять собой порог временной разности (Δt). Временная разность (Δt) представляет собой временную разность сигналов с чувствительных элементов, то есть передней и задней частью проводника потока вибрационного расходомера. Следовательно, если временная разность (Δt) становится слишком большой, то амплитуда вибрации, получаемая от вибрационного расходомера, становится чрезмерно большой и, вероятнее всего, потребует высокого потребления энергии. Потребление энергии впоследствии может быть уменьшено за счет исключения некоторых из коэффициентов фильтров, временно или на неопределенный период времени. В некоторых вариантах осуществления предварительно определенный рабочий порог может представлять собой стандартное отклонение временной разности (Δt) от предварительно определенной величины.

В некоторых вариантах осуществления вибрационного расходомера предварительно определенный рабочий порог может представлять собой пороговый уровень частоты (f). Частота (f) представляет собой частотную характеристику, полученную с чувствительного элемента (элементов). Следовательно, если частота (f) вышла за обычный или ожидаемый диапазон, то работа вибрационного расходомера стала ненормальной и, по всей видимости, потребует потребления большого уровня энергии. В некоторых вариантах осуществления предварительно определенный рабочий порог может представлять собой стандартное отклонение частоты (f) от предварительно определенной величины.

В некоторых вариантах осуществления вибрационного расходомера предварительно определенный рабочий порог может представлять собой пороговый уровень разности фаз (Δθ). Разность фаз (Δθ) представляет собой разность фаз в ответных сигналах вибрационного возбуждения, полученных от чувствительных элементов вибрационного расходомера. Следовательно, если разность фаз (Δθ) выходит за обычный или ожидаемый диапазон, то работа вибрационного расходомера стала ненормальной и, по всей видимости, потребует потребления большого уровня энергии. В некоторых вариантах осуществления предварительно определенный рабочий порог может представлять собой стандартное отклонение разности фаз (Δθ) от предварительно определенной величины.

На этапе 606, поскольку обрабатывающая система определила, что один или более проведенных измерений обрабатывающей системы вышло за пределы обычного рабочего диапазона, намеченные ранее исключаемые рабочие коэффициенты фильтра исключаются. Исключение может производиться на любой необходимый период времени, включая неопределенный. Например, исключение может производиться на одно или более итераций в основном контуре обратной связи обрабатывающей системы. Однако допустимы и другие временные периоды в пределах объема настоящего описания и пунктов формулы изобретения.

На этапе 607 данный способ может далее определить, следует ли исключить дополнительные рабочие коэффициенты фильтра (притом, что некоторые рабочие коэффициенты фильтра уже были исключены). Способ определяет количество рабочих коэффициентов фильтра, которые подлежат исключению, на основании величины, на которую одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии. Этот этап может оценивать серьезность проблемы потребления энергии и может определить "градуировочный" уровень исключения рабочих коэффициентов. Например, если ранее исключенные рабочие коэффициенты фильтра дали недостаточный эффект, тогда в соответствии с данным способом по мере необходимости могут быть исключены дополнительные рабочие коэффициенты фильтра. Если следует исключить еще, то в соответствии с данным способом можно вернуться назад и исключить дополнительные рабочие коэффициенты. Таким образом, рабочие коэффициенты фильтра могут исключаться все увеличивающимся образом во избежание нежелательного воздействия на фильтрующие операции. Если больше рабочих коэффициентов фильтра исключать не следует, то в соответствии с данным способом производится отступление назад к этапу 605 и продолжается проверка рабочих изменений.

В некоторых вариантах осуществления пользователь может участвовать в выборе начальных и/или рабочих коэффициентов фильтра, которые надо будет исключить. Исключение коэффициентов фильтра позволит пользователю значительно увеличить скорость реакции обрабатывающей системы, а также связанного с ней инструмента или измерителя. Например, пользователь может специфицировать исключаемые рабочие коэффициенты фильтра. Сопряженный инструмент может нормально работать при определенных условиях. При неблагоприятных или ненормальных условиях, которые могут быть указаны пользователем, обрабатывающая система может исключить предварительно определенное количество коэффициентов фильтра и увеличить скорость реакции системы за счет увеличения шума. Это наделяет пользователя большим управлением и большей производственной гибкостью. Кроме того, это позволяет пользователю определить оптимальное время реакции и/или оптимальное потребление энергии в зависимости от приемлемого уровня шума и/или ширины полосы пропускания процессора в конкретной практической задаче. Это может быть достигнуто без переключения между различными фильтрами внутри обрабатывающей системы или инструмента.

1. Способ оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе вибрационного расходомера, включающей в себя один или более цифровых фильтров, причем способ включает в себя:
генерацию начальных коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров;
определение одного или более начальных коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен;
исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, используемых обрабатывающей системой; и
программное внесение оставшихся коэффициентов фильтра в обрабатывающую систему.

2. Способ по п.1, в котором исключение дополнительно содержит исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра из одного или более предварительно определенных цифровых фильтров.

3. Способ по п.1, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя несимметричные коэффициенты фильтра.

4. Способ по п.1, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра.

5. Способ по п.1, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра и в котором симметричные коэффициенты фильтра исключаются по одному или парами.

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий
сравнение одного или более измерений обрабатывающей системы с предварительно определенным порогом потребления энергии во время работы;
если одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии, то определение одного или более рабочих коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; и
исключение одного или более рабочих коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более рабочих коэффициентов фильтра уменьшает общее количество рабочих коэффициентов фильтра, используемых обрабатывающей системой во время по крайней мере текущей итерации в основном контуре обратной связи.

7. Способ адаптивной оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе вибрационного расходомера, содержащей один или более цифровых фильтров, причем способ включает в себя
сравнение одного или более измерений обрабатывающей системы с предварительно определенным порогом потребления энергии во время работы; с одним или более измерениями обрабатывающей системы, содержащими измерения, сгенерированные обрабатывающей системой из одного или более ответных сигналов вибрационного возбуждения вибрационного расходомера;
если одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии, то определение одного или более коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; и
исключение одного или более коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, используемых обрабатывающей системой.

8. Способ по п.7, в котором исключение дополнительно содержит исключение одного или более коэффициентов фильтра из одного или более предварительно определенных цифровых фильтров.

9. Способ по п.7, в котором итерационно выполняются этапы сравнения, определения и обработки.

10. Способ по п.7, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя несимметричные коэффициенты фильтра.

11. Способ по п.7, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра.

12. Способ по п.7, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра и в котором симметричные коэффициенты фильтра исключаются по одному или парами.

13. Способ по п.7, дополнительно содержащий определение количества исключаемых рабочих коэффициентов фильтра на основании величины, на которую одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии.

14. Способ по п.7, дополнительно содержащий предварительные этапы
создания начальных коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров;
определения одного или более начальных коэффициентов фильтра для по меньшей мере одного цифрового фильтра из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; и
исключения одного или более начальных коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, используемых обрабатывающей системой.

15. Способ оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе вибрационного расходомера, включающей в себя один или более цифровых фильтров, причем способ включает в себя
генерацию коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров;
определение одного или более начальных коэффициентов фильтра и одного или более рабочих коэффициентов фильтра для одного или более цифровых фильтров из одного или более цифровых фильтров, который может быть исключен; и
исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, используемых обрабатывающей системой;
программное внесение коэффициентов фильтра в обрабатывающую систему;
сравнение одного или более 'измерений обрабатывающей системы с предварительно определенным порогом потребления энергии во время работы; и
если одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии, тогда исключение одного или более рабочих коэффициентов фильтра, причем исключение одного или более коэффициентов фильтра дополнительно уменьшает общее количество коэффициентов фильтра, используемых обрабатывающей системой.

16. Способ по п.15, в котором исключение дополнительно содержит исключение одного или более начальных коэффициентов фильтра из одного или более предварительно определенных цифровых фильтров.

17. Способ по п.15, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя несимметричные коэффициенты фильтра.

18. Способ по п.15, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра.

19. Способ по п.15, в котором цифровой фильтр из одного или более цифровых фильтров включает в себя симметричные коэффициенты фильтра и в котором симметричные коэффициенты фильтра исключаются по одному или парами.

20. Способ по п.15, в котором итерационно выполняются этапы сравнения и исключения для одного или более рабочих коэффициентов фильтра.

21. Способ по п.15, дополнительно содержащий определение количества исключаемых рабочих коэффициентов фильтра на основании величины, на которую одно или более измерений обрабатывающей системы превышает предварительно определенный порог потребления энергии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области, который представляет собой представление входного сигнала временной области, отфильтрованного с использованием характеристики фильтра, имеющей неравномерную амплитудно-частотную характеристику, содержит банк фильтров комплексного анализа для генерирования множества комплексных субполосных сигналов из входных сигналов временной области, множество промежуточных фильтров, причем, по меньшей мере, один из промежуточных фильтров из множества промежуточных фильтров имеет неравномерную амплитудно-частотную характеристику, при этом множество промежуточных фильтров имеют более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего упомянутую характеристику фильтра, и, кроме того, неравномерные амплитудно-частотные характеристики множества промежуточных фильтров вместе представляют неравномерную характеристику фильтра, и банк фильтров комплексного синтеза для синтезирования выходных данных промежуточных фильтров для получения выходного сигнала временной области.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение при создании высококачественных радиоприемных устройств вещательного и связного назначения с целью подавления зеркального канала.

Изобретение относится к устройству и способу для генерации значений субполос звукового сигнала, к устройству и способу для генерации отсчетов временной области. .

Изобретение относится к устройству и способу фильтрации входного сигнала временной области. .

Изобретение относится к цифровой технике обработки сигналов и может быть использовано для фильтрации результатов измерения веса, значения величин которого выражены цифровым кодом.

Изобретение относится к системам связи и, более конкретно, к способам и устройству выбора среди множества несущих в системах беспроводной связи с использованием одной цепи приемников, настроенной на одну несущую.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах цифровой обработки речи и изображений в реальном масштабе времени. .

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может использоваться для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Изобретение относится к блокам модулированных субдискретизированных цифровых фильтров, а также к способам и системам для конструирования этих блоков фильтров

Настоящее изобретение относится к гибридному радиочастотному фильтру для обработки радиочастотных цифровых сигналов в многополосной радиоаппаратуре с программным управлением. Достигаемый технический результат - обеспечение фильтрации низких частот при многократном изменении частоты в радиочастотном диапазоне, где на входе фильтра существует большой динамический диапазон между сигналами в полосе задержания и в полосе пропускания. Устройство частотно-зависимого подавления сигналов содержит два контура или пути прохождения сигналов, соединенных направленными ответвителями, первый контур содержит компонент, такой как элемент задержки или дуплексер, второй контур содержит режекторный фильтр, преобразователь с повышением частоты, преобразователь с понижением частоты, при этом каждый из упомянутых преобразователей содержит один или несколько смесителей, фильтры. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к дуплексному фильтру со скачкообразным изменением частоты для использования в радиочастотных фильтрах. Достигаемый технический результат - выполнение многократной фильтрации радиочастотных сигналов со скачкообразным изменением частоты настройки там, где на входе фильтра существует большой динамический диапазон между сигналами в полосе задержания и в полосе пропускания. Устройство частотно-зависимого подавления сигналов содержит два контура или пути прохождения сигналов, объединенные с направленными ответвителями, при этом первый контур содержит элемент задержки или дуплексер, второй контур содержит режекторный фильтр, преобразователь с понижением частоты, цифровой фильтр и преобразователь с повышением частоты. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к системам преобразования сигналов с повышением частоты и может использоваться в цифровых системах связи. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности перестройки в широкой полосе частот. Способ цифрового дискретизированного по времени полосового сигнала с повышением частоты до нужной величины включает задание фиксированной эффективной частоты дискретизации для цифроаналогового преобразования (ЦАПа), выполнение комплексной перестройки дискретизированного по времени полосового сигнала для его смещения в частотной области, увеличение частоты дискретизации в N раз для получения дискретизированного по времени сигнала с увеличенной частотой дискретизации, представление которого в частотной области содержит множество спектров сигнала, фильтрацию для выделения по меньшей мере одного спектра, преобразование его в непрерывный сигнал с использованием ЦАПа, фильтрацию непрерывного сигнала для выделения спектра сигнала, расположенного на нужной частоте в частотной области. Устройство цифрового преобразования с повышением частоты дискретизированного по времени полосового сигнала до необходимой величины содержит ЦАП, комплексный тюнер, цифровое устройство увеличения в N раз частоты дискретизации, фильтр выделения спектра сигнала, фильтр после ЦАПа. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройству и способу фильтрации входного сигнала временной области и может использоваться для кодирования, декодирования, манипулирования и фильтрации аудиосигналов. Достигаемый технический результат - получение более эффективного, более гибкого манипулирования входным сигналом временной области с улучшением качества. Генератор фильтров для обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра содержит банк комплексно-модулированных фильтров для фильтрации импульсной характеристики, определения амплитудно-частотной характеристики фильтра во временной области для получения множества комплекснозначных субполосных сигналов в качестве сигнала определения промежуточного фильтра, причем каждый комплекснозначный субполосный сигнал банка комплексно-модулированных фильтров соответствует импульсной характеристике для промежуточного фильтра для субполосного сигнала, каждый комплекснозначный субполосный сигнал короче, чем сигнал импульсной характеристики. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов. Ранговый фильтр предназначен для ранговой обработки аналоговых сигналов и может быть использован в системах аналоговой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Каждый из десяти реляторов (11,…,110) рангового фильтра содержит компаратор (2), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (3), замыкающий и размыкающий ключи (41 и 42). 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, к технике цифровой фильтрации и может быть использовано при разработке цифровых фильтров в дискретных системах. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия и помехоустойчивости. Способ цифровой фильтрации основан на формировании дискретного сигнала Р, принимающего значения «0» или «1», формировании цифрового сигнала В путем суммирования импульсов заданного периода при значении дискретного сигнала P=1 и путем вычитания этих же импульсов при значении дискретного сигнала P=0, и формировании выходного сигнала D в виде D=1, при B=A1 и в течение времени при В≠А2, D=0, при B=А2 и в течение времени при B≠A1, где А1 и А2 - заданные значения, определяемые максимально возможным интервалом, в котором состояние входного сигнала однозначно не определено, и ограничивающие интервал изменения цифрового сигнала В. Цифровой фильтр содержит генератор, реверсивный счетчик, два цифровых компаратора, задатчик сигналов ограничения A1 и A2, триггер, инверторы, элементы И и ИЛИ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх