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技术文章

旋进旋涡流量计信号处理方法研究


发布日期:2024-06-12 点击:193次
  旋进旋涡流量计的检测元件采集信号经电路处理的输出信号中主要包含旋涡信号和干扰信号,分析并比较两种信号的区别,找到差异性最大的特征,即可提取旋涡频率,实现流量的有效测量。
旋进旋涡流量计检测元件采集的旋涡信号可以近似看作正弦信号,在外界无干扰情况下,流量计输出的电压信号为
 
式中:V0(t)为输出信号转换得到的电压值,V;A0为正弦信号的幅值,V;ƒ0为旋涡进动频率,Hz;φ0为信号的相位。
  根据三角函数傅里叶变换结果可知,在上述信号的单边频谱中,当ƒ=ƒ0时对应幅值最大,因此,可以通过搜索最值的方法反向确定旋涡信号的频率。
  在旋进旋涡流量计的实际应用环境中,常见的干扰信号主要为瞬态冲击振动和流体脉冲干扰。根据流体脉动干扰信号在沿流量计轴向对称的方向.上非常接近,旋涡产生压力信号在对称位置上反相,因此可以通过差分处理的方式基本消除流体脉冲对旋进旋涡流量计的影响。针对瞬态冲击振动信号,在理想状态下可以看作阻尼振动信号,通过检测元件采集的电压信号可通过式(2)表达:
 
  式中:A1为信号的幅值,V;η为阻尼系数;ɷn为固有角频率;ɷd为振动角频率;φn为初始相位。
  从式(2)可以看出,在振动过程中频率始终保持不变,幅值不断减小至0,因此,在对应的频谱图中,当ƒ=ɷd/(2π)时对应的幅值最大。实际环境中,振动信号的频谱中可能存在高频谐波。
  综合以上分析可以看出,由于
旋进旋涡流量计信号始终稳定,对应的能量随时间不断累积,而振动信号初始能量大,随时间变化累积量不断减少,在两者初始幅值基本相同的情况下,旋涡信号的能量必大于振动信号,因此,可以通过频谱分析结果中的幅值最大值来确定旋涡信号的频率,并转化为瞬时流量完成测量。
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