本節(jié)先介紹渦街流量計(jì)數(shù)據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)平臺和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理。
周期振動干擾實(shí)驗(yàn)平臺的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。該平臺主要包括鼓風(fēng)機(jī)、直管段、渦街流量計(jì)、數(shù)字存儲示波器、 PC 機(jī)和一個由振動臺和控制臺組成的周期振動系統(tǒng)。氣體渦街流量由鼓風(fēng)機(jī)提供；周期振動干擾由與上游直管段相連的振動臺提供；PC機(jī)用來調(diào)試、下載程序，并給二次儀表供電；示波器采集渦街流量傳感器的輸出數(shù)據(jù)，采樣頻率為10kHz ，采樣10s。將不同儀表公司生產(chǎn)的渦街流量計(jì)安裝在圖2.2所示的實(shí)驗(yàn)平臺上，在只有渦街流量、只有周期振動、或渦街流量與周期振動同頻時，分別采集渦街流量傳感器的輸出數(shù)據(jù)。
渦街流量計(jì)傳感器原始輸出信號的時域波形不夠平滑，帶有毛刺。為了更好地分析原始信號的時序特性，采用阻帶較陡的6階巴特沃斯濾波器對原始信號進(jìn)行濾波。為了盡量保留時域波形中目標(biāo)信號對應(yīng)的信息，需要合理地設(shè)計(jì)濾波器的帶寬。本文通過原始信號與濾波后信號的平均幅值譜的對比來考核濾波的效果。采用改進(jìn)的周期圖法，采樣頻率為250OHz, FFT計(jì)算點(diǎn)數(shù)為4096點(diǎn)，覆蓋率為75%，計(jì)算20次FFT的平均值。時域的波動對應(yīng)頻域的帶寬，因此，濾波后信號的平均幅值譜帶寬應(yīng)盡量與原始信號保持一致；濾波后的信號應(yīng)盡量保留原始信號的幅值特性，所以，濾波前后平均幅值譜的峰值誤差應(yīng)小于士0.5%設(shè)計(jì)的濾波器的幅頻特性如圖2.3所示,以約為65Hz的渦街流量信號為例, 設(shè)計(jì)的濾波器的幅頻特性如圖2.3所示
約為65Hz的渦街流量信號濾波前后的時域波形對比如圖2.4(a)所示，濾波前后的頻域平均幅值對比如圖2.4(b)所示
用上述相同準(zhǔn)則設(shè)計(jì)濾波器。約為65Hz的同頻信號濾波前后的時域波形對比如圖2.6(a）所示,濾波前后的頻域平均幅值譜對比如圖2.6(b)所示．
由圖可知,這三類信號濾波后的波形都近似于平滑的正弦波.正弦波信號有三個考核參數(shù)一幅值、頻率和初始相位。因?yàn)?/span>渦街流量計(jì)信號采集時間隨機(jī),因此,研究初始相位沒有意義.下面從幅值和頻率兩個方面,分別分析這三類信號濾波后的波形特性,并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。 |
