摘要(yao)：渦街流量(liang)計 抗管道(dao)振動性能(neng)，将數字陷(xian)波技術應(ying)用于傳統(tong)應力式渦(wo)街流量計(ji)，并進行了(le)0.5g以下振動(dong)加速度試(shi)驗，結果🐕表(biao)明該方法(fa)在0.2g及以📧下(xia)振動加速(su)度情況下(xia)可有效改(gai)🤟善渦街流(liu)量計抗管(guan)道振動性(xing)能。
0引言
　　渦(wo)街流量計(ji)因其介質(zhi)适應性強(qiang)、無可動部(bu)件、結構簡(jian)⭐單、可靠性(xing)高等特點(dian)而被廣泛(fan)使用。而渦(wo)街流量計(ji)是利用✔️流(liu)體經過旋(xuan)渦發生體(ti)後産生的(de)振動進✍️行(hang)流量測量(liang)的，在管道(dao)振動的☎️情(qing)況下💔，渦街(jie)流量計無(wu)法正常使(shi)用［1-5］。
　　以國内(nei)外應用最(zui)爲廣泛的(de)應力式渦(wo)街流量計(ji)爲基礎，将(jiang)數字陷波(bo)技術應用(yong)于其數字(zi)信号處理(li)單元，并在(zai)氣⭕體流量(liang)管道振📐動(dong)試驗裝置(zhi)上，在相同(tong)流速範圍(wei)内相同振(zhen)動頻率不(bu)同振動加(jia)🚶速度的管(guan)道振動，渦(wo)街流量計(ji)在管道振(zhen)動👣條件下(xia)的抗振性(xing)能。
1數字陷(xian)波
　　在振動(dong)信号分析(xi)處理中，數(shu)字濾波是(shi)通過數學(xue)運🐅算♻️從所(suo)采集的離(li)散信号中(zhong)選取人們(men)所感興趣(qu)的一部分(fen)信号的👨‍❤️‍👨處(chu)理方法🙇🏻。
　　數(shu)字陷波是(shi)數字濾波(bo)的一種，通(tong)過數學運(yun)算從所🏃🏻‍♂️采(cai)集的離散(san)信号中濾(lü)除非期望(wang)信号的處(chu)理方法，也(ye)稱爲梳狀(zhuang)濾波。它的(de)主要作用(yong)有濾除測(ce)試信号中(zhong)的噪聲或(huo)虛假成分(fen)、提高信噪(zao)比、抑制幹(gan)擾信号、分(fen)離頻率分(fen)量等。用軟(ruan)件實現數(shu)字陷波的(de)優點是系(xi)統函數具(ju)有可變性(xing)，僅依賴于(yu)算法🏒結構(gou)，并易于獲(huo)得較理想(xiang)的濾波性(xing)能。陷波🈲器(qi)設計的目(mu)的是濾去(qu)一定範圍(wei)的頻率幹(gan)擾，但在濾(lü)波過程中(zhong)要求基本(ben)不改變其(qi)他頻率成(cheng)分，因此，要(yao)求陷波濾(lü)波器的頻(pin)率響應如(ru)式（1）所示。

　　一(yi)個理想的(de)點阻陷波(bo)濾波器的(de)頻率響應(ying)要在消除(chu)的信🆚号👉頻(pin)💘率點處，其(qi)值等于零(ling)；而在其他(ta)頻率處，其(qi)值不爲📧零(ling)，且要等💚于(yu)1，其☎️頻率響(xiang)應特性如(ru)圖1所示。

　　數(shu)字濾波的(de)頻域方法(fa)是利用ＦＦＴ快(kuai)速算法對(dui)輸入信号(hao)采樣數據(ju)🍉進行離散(san)傅裏葉變(bian)換，分析其(qi)頻譜，根🐇據(ju)濾波要求(qiu)，将需要㊙️濾(lü)除的頻率(lü)部分直接(jie)設置成📧零(ling)或加漸變(bian)過💋渡頻帶(dai)後再設置(zhi)成零的方(fang)法［６］。将陷波(bo)器的設計(ji)思想與㊙️數(shu)字濾波的(de)頻域方法(fa)相結合，即(ji)本文采用(yong)的數字陷(xian)波的頻域(yu)方法。
2試驗(yan)裝置
　　氣體(ti)流量管道(dao)振動試驗(yan)裝置結構(gou)圖如圖2所(suo)示。爲得到(dao)壓力💯較⭐穩(wen)定的氣流(liu)，空氣壓縮(suo)機将大氣(qi)中的空氣(qi)壓縮🈲，注入(ru)至穩壓儲(chu)🐇氣罐，高溫(wen)壓縮空氣(qi)經過冷幹(gan)機冷卻除(chu)濕後，得到(dao)的純淨氣(qi)體🏃先後流(liu)經氣路總(zong)閥、氣🐉動調(diao)節閥、 渦輪(lun)流量計 （标(biao)準表）、渦街(jie)流量計（被(bei)校表）後，最(zui)終通向大(da)氣。選擇🔅了(le)具有頻率(lü)🈲調節（1~400Hｚ）、簡易(yi)調整加速(su)度（＜20ｇ）/振幅、輸(shu)出正弦類(lei)波形等功(gong)能的振動(dong)台，将氣體(ti)管道固定(ding)在振動🥵台(tai)上，從而實(shi)現設定頻(pin)⁉️率下不同(tong)振動💜加速(su)度的管道(dao)振動［4］。

　　采用(yong)标準表法(fa)标定被測(ce)渦街流量(liang)計的儀表(biao)系數，即由(you)渦輪流量(liang)計測得的(de)流量值、渦(wo)輪流量計(ji)表前壓力(li)變送器測(ce)得的壓力(li)值及渦街(jie)流量計表(biao)前壓力變(bian)送器測得(de)的壓力值(zhi)便可換算(suan)得到流經(jing)被測渦街(jie)流量計的(de)體積流量(liang)（管路中氣(qi)體溫度變(bian)化很小，忽(hu)略不計）。标(biao)準表渦輪(lun)🤞流量計的(de)最大允許(xu)誤差爲±1％，内(nei)徑爲50mm，流量(liang)範圍爲5~100m3/h；兩(liang)個壓🔴力變(bian)送器的最(zui)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻大允許誤(wu)差均爲±2％。
3管(guan)道振動試(shi)驗及數據(ju)分析
　　分别(bie)在5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個流(liu)速，施加豎(shu)直方向振(zhen)動，在振動(dong)頻率40Hｚ，振動(dong)的加速度(du)分别爲0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的(de)條件下對(dui)普通應力(li)式模拟渦(wo)街流量計(ji)和應🏃用數(shu)字陷波技(ji)術的渦街(jie)流量計在(zai)圖2所示的(de)㊙️氣體管✉️道(dao)振動試驗(yan)裝置上進(jin)行管道振(zhen)動試驗。
　　普(pu)通應力式(shi)模拟渦街(jie)流量計試(shi)驗數據如(ru)表1所示，相(xiang)💋對誤差曲(qu)線如圖3所(suo)示。應用數(shu)字陷波技(ji)術的渦街(jie)流🈲量計試(shi)驗數據🤩如(ru)表2所示，相(xiang)對誤差曲(qu)線如圖4所(suo)示。
表1模拟(ni)渦街流量(liang)計抗管道(dao)振動試驗(yan)結果


表2應(ying)用數學陷(xian)波技術的(de)渦街流量(liang)計抗管道(dao)振動試🚩驗(yan)結果



　　由試驗數(shu)據及相對(dui)誤差曲線(xian)可以看出(chu)，普通模拟(ni)渦街流量(liang)計🏃抗管道(dao)振動的性(xing)能很差，不(bu)考慮其下(xia)限流速，振(zhen)動頻率爲(wei)💘40Hｚ時隻能在(zai)0.05g管道振動(dong)加速度的(de)情況下正(zheng)常工作。

　　數(shu)字陷波技(ji)術的渦街(jie)流量計與(yu)普通的模(mo)拟渦街🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流(liu)量計相比(bi)，抗振性能(neng)大大提高(gao)（最低流速(su)點0.5g振動加(jia)速度情況(kuang)除外）。圖📱中(zhong)，在流速爲(wei)5m/s時，數字渦(wo)街流量計(ji)在40Hｚ、0.5g振動加(jia)速度的情(qing)況下，相對(dui)誤差達到(dao)38.57％。由表2數據(ju)可以看出(chu)，出現該問(wen)題的原因(yin)并非由40Hｚ的(de)振動信号(hao)造成，而是(shi)由振動信(xin)号😍的三倍(bei)頻信号造(zao)成的。出現(xian)倍頻信号(hao)㊙️的原因可(ke)以歸結爲(wei)兩個方面(mian)：1）施振裝🐉置(zhi)本身産生(sheng)的振動信(xin)号并不是(shi)純淨的，其(qi)中夾雜着(zhe)🚶設定頻率(lü)振動信📐号(hao)的倍頻信(xin)号；2）管道的(de)安裝、連接(jie)過程中，螺(luo)絲的松動(dong)、不平衡、不(bu)對中等都(dou)會使系統(tong)産生倍頻(pin)現象🌈［7］。
　　除了(le)最低流速(su)點處于0.5g振(zhen)動加速度(du)的情況之(zhi)外，數字陷(xian)波技術的(de)渦街流量(liang)計達到了(le)抗0.5g振動加(jia)速度的抗(kang)振水平。
4小(xiao)結
　　将數字(zi)陷波技術(shu)應用于被(bei)廣泛使用(yong)的應力式(shi)模拟渦街(jie)流量🙇🏻計，對(dui)其進行管(guan)道振動條(tiao)件下的測(ce)量，與普通(tong)的模拟渦(wo)街流量計(ji)相比，抗振(zhen)性能大大(da)提高。由試(shi)❌驗數據可(ke)以看出，在(zai)應♉用數字(zi)🐆陷波技術(shu)時，不僅需(xu)要考慮濾(lü)除振動信(xin)号，還應考(kao)慮濾除振(zhen)動❌信号的(de)倍頻信号(hao)，才能更大(da)範圍地拓(tuo)展渦街流(liu)量㊙️計的應(ying)用領域。

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