旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的檢測(cè)元件采集信號(hào)經(jīng)電路處理的輸出信號(hào)中主要包含旋渦信號(hào)和干擾信號(hào),分析并比較兩種信號(hào)的區(qū)別,找到差異性最大的特征，即可提取旋渦頻率，實(shí)現(xiàn)流量的有效測(cè)量。
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢測(cè)元件采集的旋渦信號(hào)可以近似看作正弦信號(hào),在外界無(wú)干擾情況下,流量計(jì)輸出的電壓信號(hào)為
式中:V0(t)為輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換得到的電壓值,V;A0為正弦信號(hào)的幅值,V;ƒ0為旋渦進(jìn)動(dòng)頻率,Hz;φ0為信號(hào)的相位。
根據(jù)三角函數(shù)傅里葉變換結(jié)果可知,在上述信號(hào)的單邊頻譜中,當(dāng)ƒ=ƒ0時(shí)對(duì)應(yīng)幅值最大,因此,可以通過(guò)搜索最值的方法反向確定旋渦信號(hào)的頻率。
在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中,常見(jiàn)的干擾信號(hào)主要為瞬態(tài)沖擊振動(dòng)和流體脈沖干擾。根據(jù)流體脈動(dòng)干擾信號(hào)在沿流量計(jì)軸向?qū)ΨQ的方向.上非常接近,旋渦產(chǎn)生壓力信號(hào)在對(duì)稱位置上反相,因此可以通過(guò)差分處理的方式基本消除流體脈沖對(duì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的影響。針對(duì)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號(hào),在理想狀態(tài)下可以看作阻尼振動(dòng)信號(hào),通過(guò)檢測(cè)元件采集的電壓信號(hào)可通過(guò)式(2)表達(dá)：
式中:A1為信號(hào)的幅值,V;η為阻尼系數(shù);ɷn為固有角頻率;ɷd為振動(dòng)角頻率;φn為初始相位。
從式(2)可以看出,在振動(dòng)過(guò)程中頻率始終保持不變,幅值不斷減小至0,因此,在對(duì)應(yīng)的頻譜圖中,當(dāng)ƒ=ɷd/(2π)時(shí)對(duì)應(yīng)的幅值最大。實(shí)際環(huán)境中,振動(dòng)信號(hào)的頻譜中可能存在高頻諧波。
綜合以上分析可以看出,由于旋進(jìn)旋渦流量計(jì)信號(hào)始終穩(wěn)定,對(duì)應(yīng)的能量隨時(shí)間不斷累積,而振動(dòng)信號(hào)初始能量大,隨時(shí)間變化累積量不斷減少,在兩者初始幅值基本相同的情況下,旋渦信號(hào)的能量必大于振動(dòng)信號(hào),因此,可以通過(guò)頻譜分析結(jié)果中的幅值最大值來(lái)確定旋渦信號(hào)的頻率,并轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)流量完成測(cè)量。 |
