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技術(shù)文章

旋進(jìn)旋渦流量計信號處理方法研究


發(fā)布日期:2024-06-12 點(diǎn)擊:216次
  旋進(jìn)旋渦流量計的檢測元件采集信號經(jīng)電路處理的輸出信號中主要包含旋渦信號和干擾信號,分析并比較兩種信號的區別,找到差異性最大的特征,即可提取旋渦頻率,實(shí)現流量的有效測量。
旋進(jìn)旋渦流量計檢測元件采集的旋渦信號可以近似看作正弦信號,在外界無(wú)干擾情況下,流量計輸出的電壓信號為
 
式中:V0(t)為輸出信號轉換得到的電壓值,V;A0為正弦信號的幅值,V;ƒ0為旋渦進(jìn)動(dòng)頻率,Hz;φ0為信號的相位。
  根據三角函數傅里葉變換結果可知,在上述信號的單邊頻譜中,當ƒ=ƒ0時(shí)對應幅值最大,因此,可以通過(guò)搜索最值的方法反向確定旋渦信號的頻率。
  在旋進(jìn)旋渦流量計的實(shí)際應用環(huán)境中,常見(jiàn)的干擾信號主要為瞬態(tài)沖擊振動(dòng)和流體脈沖干擾。根據流體脈動(dòng)干擾信號在沿流量計軸向對稱(chēng)的方向.上非常接近,旋渦產(chǎn)生壓力信號在對稱(chēng)位置上反相,因此可以通過(guò)差分處理的方式基本消除流體脈沖對旋進(jìn)旋渦流量計的影響。針對瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號,在理想狀態(tài)下可以看作阻尼振動(dòng)信號,通過(guò)檢測元件采集的電壓信號可通過(guò)式(2)表達:
 
  式中:A1為信號的幅值,V;η為阻尼系數;ɷn為固有角頻率;ɷd為振動(dòng)角頻率;φn為初始相位。
  從式(2)可以看出,在振動(dòng)過(guò)程中頻率始終保持不變,幅值不斷減小至0,因此,在對應的頻譜圖中,當ƒ=ɷd/(2π)時(shí)對應的幅值最大。實(shí)際環(huán)境中,振動(dòng)信號的頻譜中可能存在高頻諧波。
  綜合以上分析可以看出,由于
旋進(jìn)旋渦流量計信號始終穩定,對應的能量隨時(shí)間不斷累積,而振動(dòng)信號初始能量大,隨時(shí)間變化累積量不斷減少,在兩者初始幅值基本相同的情況下,旋渦信號的能量必大于振動(dòng)信號,因此,可以通過(guò)頻譜分析結果中的幅值最大值來(lái)確定旋渦信號的頻率,并轉化為瞬時(shí)流量完成測量。
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