摘要(yao):電磁流量(liang)計 在測量(liang)漿液時,會(hui)受到漿液(ye)噪聲的幹(gan)擾,這種幹(gan)擾是影響(xiang)流量測量(liang)等指标的(de)主要影響(xiang)因素。由大(da)量實驗得(de)知,漿液噪(zao)聲符合1/f噪(zao)聲特性,通(tong)過對1/f噪聲(sheng)的理論分(fen)析和數學(xue)計算,可以(yi)得到漿液(ye)💰噪聲的數(shu)學模型。最(zui)後綜合漿(jiang)液的物理(li)特性,可以(yi)得到參數(shu)可㊙️控的漿(jiang)液噪聲的(de)仿真模型(xing),該模型對(dui)噪聲研究(jiu)和電磁流(liu)量計設計(ji)研發都具(ju)有🐕一定的(de)實際價🐉值(zhi)。
　　電磁流量(liang)計的測量(liang)通道是一(yi)段光滑的(de)直管段,不(bu)♉會🔴堵塞,非(fei)常适用于(yu)測量含有(you)因體的固(gu)液兩相流(liu)體，且電磁(ci)流量計在(zai)檢測時不(bu)會帶來壓(ya)力等外力(li)作用。所以(yi)節能⭐效果(guo)好㊙️1。電磁流(liu)量計采用(yong)法拉第電(dian)♌磁感應定(ding)律作爲設(she)計原理，測(ce)量的體積(ji)流量基本(ben)上不受流(liu)體🐪的密度(du)、溫度、壓力(li)、粘度和電(dian)導率變化(hua)♍的明顯影(ying)響,且其口(kou)徑範圍選(xuan)擇餘地大(da),流量測量(liang)範圍寬,也(ye)🔞可用于測(ce)量具💃🏻有腐(fu)蝕性的液(ye)體。
　　電磁流(liu)量計在測(ce)量液體時(shi)，兩個電極(ji)與被測液(ye)體相接觸(chu),這樣可以(yi)更準确地(di)測量由于(yu)外加激勵(li)而💯産生💃🏻的(de)電荷偏移(yi)回。流速爲(wei)V的流體在(zai)外加磁場(chang)的🐆情況下(xia)，切割磁力(li)線,向兩個(ge)電極方向(xiang)移動,形成(cheng)電勢差E。但(dan)是在接觸(chu)過程中,被(bei)測液體中(zhong)混合的大(da)小質量不(bu)均的😘固體(ti)顆粒在🔴流(liu)體運動中(zhong),随機的沖(chong)撞電極,使(shi)得輸🌈出信(xin)号出現頻(pin)繁的跳動(dong)，這種現象(xiang)叫做漿狀(zhuang)流體噪聲(sheng)。即漿液噪(zao)聲4。
1.1/f噪聲的(de)宏觀解釋(shi)
　　漿液内部(bu)含有大量(liang)的紙漿或(huo)砂漿等大(da)小不均的(de)⭕固體顆粒(li)，漿♍液流動(dong)時,這些顆(ke)社會沖撞(zhuang)到電磁流(liu)量計的測(ce)量電極上(shang)🐉,使得測量(liang)電極産生(sheng)一個突變(bian)信号，大⭐量(liang)的突變信(xin)号擾亂了(le)📞正常的測(ce)量信号,原(yuan)本應該平(ping)滑的感應(ying)電勢疊加(jia)上噪聲，使(shi)得流量測(ce)量産生偏(pian)差。
　　将漿液(ye)噪聲從流(liu)量信号裏(li)抽離出來(lai)，并從頻域(yu)的角度分(fen)析可知,漿(jiang)液噪聲的(de)功率譜密(mi)度符合1/f噪(zao)聲特性,即(ji)信号的📱功(gong)率譜能💛量(liang)分布和頻(pin)率成反比(bi)。功率譜分(fen)析表明🏒漿(jiang)液噪聲的(de)頻率分布(bu)很寬,幹擾(rao)的增益随(sui)着🛀頻率的(de)升🏒高而降(jiang)低。圖1爲不(bu)含流量信(xin)号🐉的漿液(ye)噪聲時域(yu)圖及其☂️對(dui)應的功率(lü)譜密度圖(tu)6]。。

　　對于1/f噪聲(sheng)的研究,現(xian)階段常用(yong)的有兩種(zhong)方法:一種(zhong)是，首先産(chan)👌生随機白(bai)噪聲,再把(ba)白噪聲通(tong)過一個高(gao)🌏通濾波器(qi),經過濾波(bo)的噪聲可(ke)以近似看(kan)作是1/f噪聲(sheng);另一種是(shi),用狀🐅态機(ji)的🏃🏻‍♂️方法經(jing)過複雜😄的(de)運算得到(dao),或者用一(yi)種需要複(fu)雜方法的(de)模型得出(chu)🌍1/f噪聲。
2.1/f噪聲(sheng)的統計解(jie)釋
　　1/f噪聲在(zai)很多自然(ran)系統中都(dou)有出現，近(jin)些年來越(yue)來越🚶多的(de)🔴.人都試圖(tu)用數學分(fen)析的方法(fa)解釋這種(zhong)現☎️象，但是(shi)所有的研(yan)究都還未(wei)達成統一(yi)7,但是有一(yi)個共性是(shi)公認的,。下(xia)面是本文(wen)對1/f的一種(zhong)解釋。
　　設在(zai)一段時間(jian)内(t>0),漿液顆(ke)粒沖撞電(dian)極産生的(de)噪聲電壓(ya)值的大小(xiao)與沖撞☎️電(dian)💃🏻極的顆粒(li)的大小(流(liu)體濃度)、力(li)度(流體速(su)度).幾何形(xing)狀🌈有關,假(jia)定将漿💰液(ye)顆粒分化(hua)爲質量、形(xing)狀🐇統一的(de)質點,漿液(ye)顆粒沖撞(zhuang)電極産生(sheng)的噪聲電(dian)壓值正比(bi)于質點的(de)數👨‍❤️‍👨量,即在(zai)某一時刻(ke)t,産生的噪(zao)聲值的幅(fu)值用質點(dian)的數量來(lai)描述間。
　　則(ze)漿液沖撞(zhuang)電極的随(sui)機過程爲(wei)計數過程(cheng),若N(t)表示🔞時(shi)💯刻t爲止累(lei)計的質點(dian)數量,則此(ci)過程滿足(zu)以下條件(jian):


　　其中,K是與(yu)流速、濃度(du)以及漿液(ye)顆粒形狀(zhuang)有關的系(xi)♋數;a是表征(zheng)噪聲1/f特性(xing)的系數,通(tong)常1<α<2;S(?)爲噪聲(sheng)序列中噪(zao)聲頻率f的(de)統計🏃‍♀️幅值(zhi)🏃‍♀️;T是漿液顆(ke)粒沖撞電(dian)極的間隔(ge)時間。
　　假設(she)y=log10S(?),b=log10,K,kX=α*log10T,則統計功(gong)率譜在對(dui)數坐标系(xi)下，可将漿(jiang)液噪聲等(deng)效成Y=b+kX。Y正比(bi)于統計幅(fu)值,b正比于(yu)流速和濃(nong)度,k爲漿液(ye)國有系數(shu),表征🈲不同(tong)種類的漿(jiang)液。
　　漿液噪(zao)聲的幅值(zhi)VA符合高斯(si)分布,且高(gao)斯分布的(de)均值μ和方(fang)差σ與b和k有(you)關。即高斯(si)分布的均(jun)值增大,等(deng)效直線斜(xie)率增大💃,截(jie)距減小;高(gao)斯分布的(de)方差增大(da),等♻️效直線(xian)斜率減小(xiao),截距增大(da);幅值倍數(shu)增大,截距(ju)增大。
4實驗(yan)驗證
　　根據(ju)以上關系(xi),設計一種(zhong)漿液噪聲(sheng)Msun,此噪聲由(you)功率👅譜✉️統(tong)計特性拟(ni)合的直線(xian)符合斜率(lü)爲k=-1.9,截距爲(wei)b=-52。噪聲💰各頻(pin)段斜率相(xiang)近。整體波(bo)形随機曲(qu)折。

實驗結(jie)果如表1,Data1和(he)Data2爲實際噪(zao)聲測得的(de)數據。

5結束(shu)語
　　通過分(fen)析漿液噪(zao)聲,可以得(de)到以下結(jie)論:
1)根據漿(jiang)液噪聲的(de)頻譜特性(xing)的分析,此(ci)模型可用(yong)于🌈在一定(ding)頻譜範圍(wei)内近似代(dai)替實際漿(jiang)液噪聲;
2)漿(jiang)液噪聲在(zai)對數坐标(biao)下,呈現1/f的(de)特性,濃度(du)增加或者(zhe)流速增加(jia),曲線上移(yi),濃度下降(jiang)或者流速(su)降低,曲線(xian)下移;低頻(pin)噪✊聲能量(liang)高于高頻(pin)噪聲,高頻(pin)段比低頻(pin)段豐富.

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