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渦街流量計用不同校正方法時頻率方差的對比 |
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| 發(fā)布日期：2021-01-25 點擊：1672次 |
針對渦街流量計易受強周期振動干擾這一關(guān)鍵難題，在渦街流量傳感器輸出的渦街流量信號、周期振動干擾和同頻信號的數(shù)學(xué)模型，找到這三類信號的波動性差異。基于波動性差異提出基于頻率方差的單傳感器抗振算法，并驗證了頻率方差抗振方法的有效性。頻率方差算法的處理流程為：(1)計算ｍ次FFT，提取每個幅值譜中n個有效峰值對應(yīng)的峰值頻率；(2)校正每個峰值頻率得到nｘm個頻率估計；(3)分別計算ｎ組ｍ個頻率估計的方差；(4)選取最大頻率方差并保存其對應(yīng)的頻率估計fｍ;(5)若Kmax大于方差閾值Vth，則fm即為流量信號的頻率，否則說明無流量。樣本數(shù)越多，方差值越能反映信號波動的真實規(guī)律，本章取m=30次。通過測試大量實驗數(shù)據(jù)可知，50mm口徑渦街流量計輸出的渦街流量信號的頻率方差一般不低于0.02。因此，設(shè)置Vth＝0.02。
該頻率方差方法需要盡量避免圖3.4所示的校正誤差。但是，當(dāng)周期振動的能量很大、渦街流量傳感器輸出信號飽和、或振動基頻偏低(10HZ～50HZ)，這幾種情況都易引入諧波干擾。若振動基頻或諧波干擾的信噪比偏低，且干擾頻率接近采樣周期的整數(shù)倍時，釆用RWAR校正方法極易出現(xiàn)校正方向判斷錯誤的情況，最終影響頻率方差方法的可靠性，如圖3.19所示。這也是實驗結(jié)果中振動能量不能繼續(xù)增加的主要限制因素。
無流量時，由圖3.17所示的振動臺提供30HZ的水平周期振動干擾，振動幅度為0.6mm。用示波器采集渦街流量計傳感器的輸出信號。此時，輸出信號的時域波形和頻域幅值譜的局部放大圖如圖3.18所示。采樣頻率為2500HZ，采樣時間為10s，F(xiàn)FT點數(shù)為2048。由圖3.18(b)可知，振動基波真實頻率為30HZ，其峰值頻率為30.52HZ;二次諧波真實頻率為60HZ，其峰值頻率為59.81HZ.
對10S采樣數(shù)據(jù)，計算69次FFT，分別用RWAR方法和RWBWFCR方法對二次諧波峰值進行頻率估計；分別計算每相鄰30個頻率估計的方差.采用不同方法校正時得到的頻率方差對比圖如圖3.19所示。從圖3.19可以看出：(1)由于RWAR校正方法的抗噪能量較差，導(dǎo)致校正方向判斷錯誤。增大了頻率估計的誤差，使諧波干擾的方差超過了最終頻率方差方法將誤認(rèn)為諧波干擾為流量頻率，影響渦街流量計測量的準(zhǔn)確性；(2)RWBWFCR校正方法的抗噪能力較強，真實體現(xiàn)了干擾信號波動小的規(guī)律，保障了頻率方差方法的可靠性。
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