摘要:電(dian)磁流量(liàng)計 在測(cè)量漿液(yè)時,會受(shou)到漿液(yè)噪聲的(de)幹擾,這(zhè)種幹擾(rao)是影🈲響(xiang)流量測(cè)量等指(zhǐ)标的主(zhǔ)要影響(xiang)因素。由(yóu)大量實(shí)驗得知(zhī),漿液噪(zao)聲符合(he)1/f噪聲特(te)性,通過(guò)對1/f噪聲(sheng)的👌理論(lùn)分析和(hé)數學計(ji)算,可以(yǐ)得到漿(jiang)液噪聲(sheng)的數學(xue)模型。最(zuì)後⛷️綜合(hé)漿液的(de)物理特(tè)性,可以(yǐ)得到參(can)數可控(kong)的漿液(yè)噪⁉️聲的(de)仿真模(mo)型,該模(mo)型對噪(zào)聲研究(jiū)和電磁(cí)流量計(jì)🌈設計研(yan)發都具(jù)有一定(ding)的實際(jì)價值。
　　電(dian)磁流量(liàng)計的測(cè)量通道(dào)是一段(duàn)光滑的(de)直管段(duàn),不會堵(dǔ)塞,非常(cháng)☁️适用于(yú)測量含(hán)有因體(tǐ)的固液(yè)兩相流(liú)體，且電(diàn)磁流量(liang)🏃🏻計在檢(jian)測💋時不(bu)會帶來(lái)壓力等(deng)外力作(zuo)用。所✔️以(yi)節能效(xiao)果好1。電(diàn)磁流🚶量(liang)計采用(yong)法拉第(di)電‼️磁感(gǎn)應定律(lǜ)作爲設(shè)❌計原理(lǐ)，測量的(de)體積流(liú)量基本(běn)⭐上不受(shou)流體⭐的(de)密度、溫(wēn)度、壓力(lì)、粘度和(hé)🔞電導率(lǜ)變化的(de)明顯影(yǐng)響,且其(qí)口徑範(fàn)圍選擇(zé)餘地大(dà),流量測(cè)量範圍(wéi)寬,也可(ke)用于測(cè)量具有(you)腐蝕性(xìng)💁的液體(ti)。
　　電磁流(liu)量計在(zài)測量液(ye)體時，兩(liang)個電極(ji)與被測(ce)液體相(xiàng)接觸,這(zhe)樣💔可以(yǐ)更準确(que)地測量(liang)由于外(wai)加激勵(lì)而産生(shēng)的電荷(he)偏移回(hui)。流速👌爲(wèi)V的流體(ti)在外加(jia)磁場的(de)情況下(xià)💘，切割磁(cí)🔞力線,向(xiàng)兩個電(dian)極方向(xiang)移動,形(xíng)成電勢(shì)差E。但是(shi)在接觸(chu)過程中(zhōng),被測液(ye)體中混(hùn)合的大(da)小質量(liàng)不均的(de)固體顆(ke)粒在㊙️流(liu)體運動(dong)中,随機(jī)的沖撞(zhuang)電極,使(shǐ)得輸出(chu)信号出(chu)現頻繁(fan)的跳動(dong)，這種現(xiàn)象叫做(zuò)漿狀流(liú)🛀🏻體噪聲(sheng)。即漿液(ye)噪聲4。
1.1/f噪(zao)聲的宏(hong)觀解釋(shì)
　　漿液内(nèi)部含有(yǒu)大量的(de)紙漿或(huo)砂漿等(deng)大小不(bu)均的固(gu)🧡體顆粒(li)，漿液流(liú)動時,這(zhè)些顆社(shè)會沖撞(zhuang)到電磁(cí)流✔️量計(ji)的測量(liàng)電🔅極上(shàng)🐆,使得測(ce)量電極(jí)産生一(yī)個突變(bian)信号，大(da)量的突(tū)變信号(hào)擾亂了(le)正常的(de)測量信(xìn)号,原本(ben)應該平(ping)滑的感(gan)應電勢(shì)疊加上(shang)噪聲，使(shǐ)得流量(liàng)測量産(chan)生偏差(cha)。
　　将漿液(ye)噪聲從(cóng)流量信(xìn)号裏抽(chōu)離出來(lái)，并從頻(pín)域的角(jiao)度分析(xi)可知,漿(jiāng)液噪聲(sheng)的功率(lǜ)譜密度(dù)符合1/f噪(zào)聲特性(xìng),即信号(hào)的功率(lǜ)譜能量(liàng)分布和(he)頻率成(cheng)反比。功(gōng)率譜分(fen)🤩析表明(míng)漿液噪(zao)聲的頻(pín)率分布(bu)很寬,幹(gan)擾的增(zēng)益随着(zhe)頻率的(de)升高而(er)降低。圖(tú)1爲不含(hán)☔流量信(xìn)号🚶的漿(jiāng)液噪聲(shēng)時域圖(tu)及其對(dui)應的功(gōng)率🔞譜密(mì)度圖6]。。

　　對(dui)于1/f噪聲(sheng)的研究(jiu),現階段(duan)常用的(de)有兩種(zhong)方法:一(yi)種🌈是，首(shǒu)先産生(sheng)🌈随機白(bai)噪聲,再(zai)把白噪(zào)聲通過(guo)一個高(gao)通濾波(bō)器,經過(guo)濾波的(de)噪🛀聲可(kě)以近似(sì)看作是(shì)1/f噪聲💔;另(lìng)一種是(shi),用狀态(tai)機的方(fāng)法經過(guò)複雜的(de)運算得(dé)到🚩,或者(zhě)用一種(zhong)需要複(fú)🐪雜方法(fǎ)的模型(xing)得出1/f噪(zào)聲。
2.1/f噪聲(shēng)的統計(ji)解釋
　　1/f噪(zao)聲在很(hěn)多自然(rán)系統中(zhong)都有出(chu)現，近些(xiē)年來越(yue)來越多(duō)的.人✔️都(dou)試圖用(yòng)數學分(fen)析的方(fāng)法解釋(shì)這種現(xian)象，但是(shi)所有的(de)研究都(dou)還未達(dá)成統一(yi)7,但是有(you)一個⛹🏻‍♀️共(gòng)性是公(gōng)認的,。下(xià)面是本(běn)文對1/f的(de)一種解(jie)釋。
　　設在(zai)一段時(shi)間内(t>0),漿(jiang)液顆粒(lì)沖撞電(diàn)極産生(sheng)的噪聲(sheng)電壓值(zhi)的大小(xiǎo)與沖撞(zhuang)電極的(de)顆粒的(de)大小(流(liú)體濃度(du))、力度(流(liu)體速度(du)).幾何形(xíng)狀有關(guan),假定将(jiang)漿液顆(ke)粒分化(huà)爲質量(liang)、形狀統(tong)一的質(zhì)點,漿✊液(yè)顆粒💃🏻沖(chong)撞電極(jí)産生的(de)噪聲電(diàn)壓值正(zheng)比于質(zhì)點的數(shù)量,即在(zài)某一時(shi)刻t,産生(sheng)的噪聲(shēng)值的幅(fu)值用質(zhì)點的數(shu)量來描(miao)述間。
　　則(zé)漿液沖(chong)撞電極(ji)的随機(ji)過程爲(wei)計數過(guò)程,若N(t)表(biao)示時刻(ke)t爲止累(lèi)計的質(zhì)點數量(liang),則此過(guò)程滿足(zu)以下條(tiáo)件:


　　其中(zhong),K是與流(liú)速、濃度(du)以及漿(jiāng)液顆粒(li)形狀有(yǒu)關的系(xi)😍數;a是表(biǎo)征噪聲(sheng)1/f特性的(de)系數,通(tong)常1<α<2;S(?)爲噪(zào)聲序列(liè)中噪聲(shēng)頻率f的(de)統計幅(fú)值;T是漿(jiang)液顆粒(lì)沖撞電(dian)極的間(jiān)隔時間(jian)。
　　假設y=log10S(?),b=log10,K,kX=α*log10T,則(zé)統計功(gōng)率譜在(zài)對數坐(zuò)标系下(xia)，可将漿(jiang)液噪聲(shēng)等效🈚成(cheng)✨Y=b+kX。Y正比于(yu)統計幅(fu)值,b正比(bǐ)于流速(sù)和濃度(du),k爲漿液(ye)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼國有系(xi)數,表征(zheng)不同種(zhong)類的漿(jiāng)液。
　　漿液(ye)噪聲的(de)幅值VA符(fu)合高斯(si)分布,且(qiě)高斯分(fen)布的均(jun)值μ和方(fang)差σ與b和(he)k有關。即(ji)高斯分(fen)布的均(jun)值增大(dà),等效直(zhi)線斜率(lü)增大,截(jie)距減小(xiǎo)🐇;高斯分(fèn)布的方(fāng)差增大(da),等效直(zhí)線斜率(lü)減小,截(jié)距增大(dà);幅值倍(bei)數增大(dà),截距增(zeng)大。
4實驗(yan)驗證
　　根(gen)據以上(shàng)關系,設(she)計一種(zhǒng)漿液噪(zao)聲Msun,此噪(zào)聲由功(gong)率譜統(tong)計特👨‍❤️‍👨性(xìng)拟合的(de)直線符(fú)合斜率(lǜ)爲k=-1.9,截距(ju)爲b=-52。噪聲(shēng)各頻段(duan)斜✉️率相(xiàng)近。整⛱️體(ti)波形随(sui)機曲折(shé)。

實驗結(jié)果如表(biǎo)1,Data1和Data2爲實(shi)際噪聲(sheng)測得的(de)數據。

5結(jie)束語
　　通(tōng)過分析(xi)漿液噪(zào)聲,可以(yǐ)得到以(yi)下結論(lun):
1)根據漿(jiang)液噪聲(sheng)的頻譜(pǔ)特性的(de)分析,此(cǐ)模型可(ke)用于在(zài)一定頻(pín)譜範圍(wei)内近似(sì)代替實(shí)際漿液(yè)噪聲;
2)漿(jiāng)液噪聲(shēng)在對數(shu)坐标下(xia),呈現1/f的(de)特性,濃(nong)度增加(jiā)或者流(liu)速增加(jiā)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,曲線上(shàng)移,濃度(dù)下降或(huo)者流速(su)降低,曲(qu)線下移(yi);低頻噪(zào)🍓聲能量(liàng)高于高(gāo)頻噪聲(shēng),高頻段(duàn)比低♍頻(pin)段豐富(fù).

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