摘要：渦(wo)街流量(liang)計 抗管(guan)道振動(dong)性能，将(jiang)數字陷(xian)波技術(shu)應用于(yu)傳統應(ying)力式渦(wo)☁️街流量(liang)計，并進(jin)行了0.5g以(yi)下振動(dong)加速度(du)試驗，結(jie)果表明(ming)♊該方🧑🏽‍🤝‍🧑🏻法(fa)在0.2g及以(yi)下振動(dong)加速度(du)情況下(xia)可🏃🏻‍♂️有效(xiao)改善渦(wo)街流量(liang)計抗管(guan)道振動(dong)性能。
0引(yin)言
　　渦街(jie)流量計(ji)因其介(jie)質适應(ying)性強、無(wu)可動部(bu)件、結構(gou)簡單、可(ke)靠性高(gao)等特點(dian)而被廣(guang)泛使用(yong)。而渦街(jie)流量計(ji)是利用(yong)流體經(jing)過旋渦(wo)發生體(ti)後産生(sheng)的振動(dong)進行流(liu)量測量(liang)的，在管(guan)道振動(dong)的🤞情況(kuang)下🔞，渦街(jie)流量計(ji)👌無法正(zheng)常使用(yong)［1-5］。
　　以國内(nei)外應用(yong)最爲廣(guang)泛的應(ying)力式渦(wo)街流量(liang)計爲基(ji)礎🔞，将🈚數(shu)字陷波(bo)技術應(ying)用于其(qi)數字信(xin)号處理(li)單元，并(bing)在氣體(ti)流量管(guan)道振動(dong)試驗裝(zhuang)置上，在(zai)相同流(liu)速範圍(wei)内相同(tong)振動頻(pin)率不同(tong)振動加(jia)速度的(de)管道振(zhen)動，渦街(jie)流量計(ji)在管道(dao)振動條(tiao)件下的(de)抗振性(xing)能。
1數字(zi)陷波
　　在(zai)振動信(xin)号分析(xi)處理中(zhong)，數字濾(lü)波是通(tong)過數學(xue)運算從(cong)📱所采集(ji)的離散(san)信号中(zhong)選取人(ren)們所感(gan)興趣的(de)一部分(fen)信号的(de)處理方(fang)法😍。
　　數字(zi)陷波是(shi)數字濾(lü)波的一(yi)種，通過(guo)數學運(yun)算從所(suo)采集的(de)離散🈲信(xin)号中濾(lü)除非期(qi)望信号(hao)的處理(li)方法，也(ye)稱爲梳(shu)狀濾❗波(bo)。它的主(zhu)要作用(yong)有濾除(chu)測試信(xin)号🈚中的(de)噪聲或(huo)虛假成(cheng)分🐆、提高(gao)信噪比(bi)、抑制幹(gan)擾信号(hao)✊、分離頻(pin)率🌏分量(liang)等。用🌈軟(ruan)件實現(xian)數字陷(xian)波🌐的優(you)點是❓系(xi)統函數(shu)具有可(ke)變性，僅(jin)依賴于(yu)算法😄結(jie)構，并易(yi)于獲得(de)較理想(xiang)的😍濾波(bo)性能。陷(xian)波器設(she)計的目(mu)的是濾(lü)去一定(ding)範圍的(de)頻率幹(gan)擾，但在(zai)濾波過(guo)程中要(yao)求基本(ben)不改變(bian)其他頻(pin)率成分(fen)，因此，要(yao)求陷波(bo)💁濾波器(qi)的頻率(lü)響應🛀如(ru)式（1）所示(shi)。

　　一個理(li)想的點(dian)阻陷波(bo)濾波器(qi)的頻率(lü)響應要(yao)在消除(chu)的信号(hao)頻率點(dian)處，其值(zhi)等于零(ling)；而在其(qi)他頻率(lü)處，其值(zhi)不爲零(ling)，且要等(deng)于1，其頻(pin)率響應(ying)特性如(ru)圖1所示(shi)。

　　數字濾(lü)波的頻(pin)域方法(fa)是利用(yong)ＦＦＴ快速算(suan)法對輸(shu)入信号(hao)采樣數(shu)據進行(hang)離散傅(fu)裏葉變(bian)換，分析(xi)其頻譜(pu)，根據濾(lü)波要求(qiu)，将🏃‍♂️需要(yao)濾除的(de)頻率部(bu)分直接(jie)設置成(cheng)零或加(jia)漸變過(guo)渡頻帶(dai)後再設(she)置成零(ling)🐕的方法(fa)［６］。将陷波(bo)器的設(she)計思想(xiang)與🏃🏻數字(zi)濾波的(de)頻域方(fang)法相結(jie)合，即本(ben)文采用(yong)的數字(zi)陷波的(de)頻域方(fang)法。
2試驗(yan)裝置
　　氣(qi)體流量(liang)管道振(zhen)動試驗(yan)裝置結(jie)構圖如(ru)圖2所示(shi)。爲得到(dao)壓力較(jiao)穩定的(de)氣流，空(kong)氣壓縮(suo)機将大(da)氣中的(de)空氣壓(ya)縮，注入(ru)至穩💚壓(ya)儲氣罐(guan)，高溫壓(ya)縮空氣(qi)經過冷(leng)幹機冷(leng)卻除濕(shi)後，得到(dao)的純✏️淨(jing)氣體先(xian)後流經(jing)氣路總(zong)閥、氣動(dong)調節閥(fa)、 渦輪流(liu)量計 （标(biao)準表）、渦(wo)街流量(liang)計（被校(xiao)表）後，最(zui)終通向(xiang)大氣。選(xuan)擇了具(ju)有頻率(lü)調節（1~400Hｚ）、簡(jian)易調整(zheng)加速度(du)（＜20ｇ）/振幅、輸(shu)出正弦(xian)類波形(xing)等功能(neng)的振動(dong)台，将氣(qi)體管道(dao)固定在(zai)振動㊙️台(tai)上，從而(er)實現設(she)定頻率(lü)下不同(tong)振動加(jia)速度的(de)管道振(zhen)動［4］。

　　采用标(biao)準表法(fa)标定被(bei)測渦街(jie)流量計(ji)的儀表(biao)系數，即(ji)由渦⁉️輪(lun)🤟流量計(ji)測得的(de)流量值(zhi)、渦輪流(liu)量計表(biao)前壓力(li)變送器(qi)測得的(de)壓力值(zhi)及渦街(jie)流量計(ji)表前壓(ya)力變送(song)器測得(de)的壓力(li)值便可(ke)換算得(de)到流經(jing)被測渦(wo)街流量(liang)⛱️計的體(ti)積流量(liang)（管路♈中(zhong)氣體溫(wen)度變化(hua)很小，忽(hu)略不計(ji)）。标準表(biao)渦輪流(liu)量計的(de)最💰大允(yun)許誤差(cha)爲±1％，内徑(jing)爲50mm，流量(liang)範圍爲(wei)5~100m3/h；兩個壓(ya)力變送(song)器的最(zui)大允許(xu)誤差均(jun)爲±2％。
3管道(dao)振動試(shi)驗及數(shu)據分析(xi)
　　分别在(zai)5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個流(liu)速，施加(jia)豎直方(fang)向振動(dong)，在振動(dong)頻率40Hｚ，振(zhen)動的加(jia)速度分(fen)别爲0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的(de)條件下(xia)對普通(tong)應力式(shi)模拟渦(wo)街流量(liang)計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼和應(ying)用數字(zi)陷波技(ji)術的渦(wo)街流量(liang)計在圖(tu)2所示的(de)氣體管(guan)😄道振動(dong)試驗裝(zhuang)置上進(jin)行管道(dao)振動試(shi)驗。
　　普通(tong)應力式(shi)模拟渦(wo)街流量(liang)計試驗(yan)數據如(ru)表1所示(shi)，相對誤(wu)⛹🏻‍♀️差曲線(xian)如圖3所(suo)示。應用(yong)數字陷(xian)波技術(shu)的渦街(jie)流量計(ji)🔅試驗數(shu)據如表(biao)2所示，相(xiang)對誤差(cha)曲線如(ru)圖4所示(shi)。
表1模拟(ni)渦街流(liu)量計抗(kang)管道振(zhen)動試驗(yan)結果


表(biao)2應用數(shu)學陷波(bo)技術的(de)渦街流(liu)量計抗(kang)管道振(zhen)動試驗(yan)結果



　　由試(shi)驗數據(ju)及相對(dui)誤差曲(qu)線可以(yi)看出，普(pu)通模拟(ni)渦街流(liu)量計抗(kang)管道振(zhen)動的性(xing)能很差(cha)，不考慮(lü)其下限(xian)流速，振(zhen)動頻率(lü)爲40Hｚ時隻(zhi)能在0.05g管(guan)道振動(dong)加速度(du)的情況(kuang)下正常(chang)工作。

　　數字(zi)陷波技(ji)術的渦(wo)街流量(liang)計與普(pu)通的模(mo)拟渦街(jie)流量計(ji)😘相比，抗(kang)振性能(neng)大大提(ti)高（最低(di)流速點(dian)0.5g振動加(jia)速度情(qing)況除外(wai)）。圖中，在(zai)流速爲(wei)5m/s時，數字(zi)渦街流(liu)量💞計在(zai)40Hｚ、0.5g振動加(jia)速度的(de)情況下(xia)，相對誤(wu)差達到(dao)38.57％。由表2數(shu)據可以(yi)看出，出(chu)現該問(wen)題的原(yuan)因并非(fei)由40Hｚ的振(zhen)動信号(hao)造成，而(er)是由振(zhen)動信号(hao)的三倍(bei)頻信号(hao)造成的(de)。出💃🏻現倍(bei)頻信号(hao)🏃‍♀️的原因(yin)可以歸(gui)結爲兩(liang)個方面(mian)：1）施振裝(zhuang)置本身(shen)産生的(de)振⭕動信(xin)号并不(bu)是純淨(jing)的，其中(zhong)夾雜着(zhe)🌈設定頻(pin)率振動(dong)信⭐号的(de)倍頻信(xin)号；2）管道(dao)的安裝(zhuang)、連接過(guo)程中🔴，螺(luo)絲的松(song)動👌、不平(ping)衡、不對(dui)中等都(dou)會使系(xi)♊統産生(sheng)倍頻現(xian)象［7］。
　　除了(le)最低流(liu)速點處(chu)于0.5g振動(dong)加速度(du)的情況(kuang)之外，數(shu)字☎️陷波(bo)技術的(de)渦街流(liu)量計達(da)到了抗(kang)0.5g振動加(jia)速度的(de)抗振水(shui)平。
4小結(jie)
　　将數字(zi)陷波技(ji)術應用(yong)于被廣(guang)泛使用(yong)的應力(li)式模💘拟(ni)渦📞街流(liu)‼️量計，對(dui)其進行(hang)管道振(zhen)動條件(jian)下的測(ce)量💋，與普(pu)通的☂️模(mo)拟渦街(jie)流量🍓計(ji)相比，抗(kang)振性能(neng)大大提(ti)高。由試(shi)驗數據(ju)可以看(kan)出，在應(ying)用數字(zi)陷波技(ji)術時，不(bu)僅需要(yao)🐇考慮濾(lü)除振動(dong)信号，還(hai)應考慮(lü)濾除振(zhen)動信号(hao)的倍頻(pin)‼️信号，才(cai)能更😘大(da)範圍地(di)拓展渦(wo)街流量(liang)👉計的應(ying)用領域(yu)。

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