摘要(yào)：渦街流(liú)量計(jì) 抗(kàng)管道振(zhèn)動性(xìng)能，将數字陷波(bō)技術(shù)應用(yòng)于傳統應(yīng)力式渦街(jiē)流量(liàng)計，并(bìng)進行了(le)0.5g以下振(zhèn)動加速度(dù)試驗(yàn)，結果表明該方(fāng)法在0.2g及以下振(zhèn)動加(jiā)速度情況下可有效(xiào)改善(shàn)渦街(jiē)流量(liàng)計抗管道(dào)振(zhèn)動性能(néng)。
0引言(yán)
　　渦(wō)街流量(liàng)計因(yīn)其介質适(shì)應性強、無(wú)可動(dòng)部件、結(jié)構簡單(dān)、可靠性高(gāo)等特點而被廣泛使(shǐ)用。而渦街流量計是(shì)利用流體(tǐ)經過旋渦(wō)發生(shēng)體後産(chǎn)生的振(zhèn)動進行(háng)流量測(cè)量的(de)，在(zài)管道振(zhèn)動的情況(kuàng)下，渦街流量(liàng)計無法(fǎ)正常使用［1-5］。
　　以國内外應用(yòng)最爲廣泛(fàn)的應力式渦(wō)街流(liú)量計爲(wèi)基礎，将數(shù)字陷(xiàn)波技術應用于其數字信号處(chù)理單元，并在氣(qì)體流量(liàng)管道振(zhèn)動試(shì)驗裝置上(shàng)，在相同流(liú)速範(fàn)圍内(nèi)相同振動頻率不同振動加速度的管道(dào)振動，渦街(jiē)流量計在(zài)管道(dào)振動條件下(xià)的(de)抗振性能(néng)。
1數(shù)字陷波
　　在振動(dòng)信(xìn)号分析處理中(zhōng)，數字(zì)濾波是(shì)通(tōng)過數(shù)學運算從所采(cǎi)集的(de)離(lí)散信号(hào)中選取人們所(suǒ)感興趣的一部分信(xìn)号的處理(lǐ)方法。
　　數(shù)字(zì)陷波是數字(zì)濾波的(de)一種，通過數學(xué)運算從所采(cǎi)集的離散信号中濾除非期望信(xìn)号的處理(lǐ)方法，也稱(chēng)爲梳狀濾(lǜ)波。它(tā)的(de)主要(yào)作(zuò)用有濾除(chú)測試(shì)信号中的噪聲(shēng)或虛假成分、提高(gāo)信(xìn)噪(zào)比(bǐ)、抑制(zhì)幹擾(rǎo)信号、分離(lí)頻率分(fèn)量等。用(yòng)軟件(jiàn)實現數字(zì)陷波(bō)的優(yōu)點是系統函數具有(yǒu)可變性(xìng)，僅依賴于算法結(jié)構，并(bìng)易于獲得(dé)較理(lǐ)想的(de)濾波性能(néng)。陷波(bō)器設計的(de)目的(de)是(shì)濾去一(yī)定範圍的頻率(lǜ)幹擾，但在濾波過程(chéng)中要(yào)求基(jī)本不(bú)改變其他(tā)頻率成分，因此，要求(qiú)陷(xiàn)波濾波(bō)器的頻(pín)率(lǜ)響應(yīng)如式（1）所示。

　　一個(gè)理想的點(diǎn)阻陷(xiàn)波濾(lǜ)波(bō)器的(de)頻(pín)率響應(yīng)要(yào)在消(xiāo)除的信号(hào)頻率(lǜ)點處(chù)，其(qí)值等于零；而在(zài)其(qí)他頻(pín)率處(chù)，其值(zhí)不爲零，且要等(děng)于1，其(qí)頻率響應特性如圖(tú)1所(suǒ)示。

　　數字(zì)濾波(bō)的頻域方(fāng)法是利用ＦＦＴ快(kuài)速(sù)算法對輸入信号采樣(yàng)數(shù)據進行離散傅(fù)裏葉變(biàn)換(huàn)，分析其頻(pín)譜，根(gēn)據濾(lǜ)波要求，将需要(yào)濾除(chú)的頻率部(bù)分直(zhí)接設置成零或加漸變過(guò)渡頻(pín)帶後再(zài)設(shè)置成(chéng)零的方(fāng)法［６］。将陷(xiàn)波器(qì)的(de)設計思(sī)想與數字濾波(bō)的(de)頻域(yù)方法相(xiàng)結合，即(jí)本文采(cǎi)用的(de)數字陷波(bō)的頻域方法。
2試驗裝(zhuāng)置
　　氣體流(liú)量管道(dào)振(zhèn)動試驗裝(zhuāng)置結構圖(tú)如圖2所示(shì)。爲得(dé)到壓力(lì)較(jiào)穩定(dìng)的氣流，空氣壓縮機将大(dà)氣中(zhōng)的空(kōng)氣(qì)壓(yā)縮，注入至穩壓儲氣(qì)罐，高溫(wēn)壓(yā)縮空(kōng)氣經(jīng)過冷幹機(jī)冷(lěng)卻除濕後，得(dé)到的純淨(jìng)氣體(tǐ)先後(hòu)流經(jīng)氣路總閥、氣(qì)動調節(jiē)閥、 渦(wō)輪流量計 （标準表）、渦(wō)街流(liú)量計（被(bèi)校表）後(hòu)，最終(zhōng)通向(xiàng)大氣(qì)。選擇了具有頻(pín)率調(diào)節（1~400hｚ）、簡易調(diào)整(zhěng)加(jiā)速度（＜20ｇ）/振幅、輸出正弦(xián)類波(bō)形等功(gōng)能的振(zhèn)動台，将(jiāng)氣體管(guǎn)道固定在(zài)振動(dòng)台上，從(cóng)而實現(xiàn)設定(dìng)頻率(lǜ)下不同振(zhèn)動(dòng)加速度(dù)的管(guǎn)道(dào)振動［4］。

　　采用标準表(biǎo)法标(biāo)定被測渦街流(liú)量計(jì)的儀(yí)表系數，即由渦(wō)輪流量(liàng)計測得(dé)的流(liú)量值、渦輪(lún)流量(liàng)計表前壓(yā)力變(biàn)送(sòng)器測得(dé)的壓力(lì)值(zhí)及渦街流量計表前(qián)壓力變送器測得的壓力值便可換(huàn)算(suàn)得(dé)到流經被測渦街流(liú)量計的體積流量（管路(lù)中(zhōng)氣體(tǐ)溫度變化很小，忽略(luè)不計）。标準(zhǔn)表渦輪流量計(jì)的最大(dà)允許誤差爲±1％，内徑爲50mm，流(liú)量範圍(wéi)爲5~100m3/h；兩個(gè)壓力變送器的(de)最(zuì)大(dà)允許誤差(chà)均爲±2％。
3管(guǎn)道振動試驗及(jí)數(shù)據分(fèn)析
　　分别在(zài)5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個(gè)流速，施加豎直(zhí)方向振動(dòng)，在振(zhèn)動頻率40hｚ，振動(dòng)的(de)加速度分(fèn)别爲(wèi)0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的條件(jiàn)下對普(pǔ)通應力式模拟渦街(jiē)流量計和(hé)應用數字陷波技術的渦(wō)街流(liú)量計(jì)在圖2所示的氣體(tǐ)管(guǎn)道振(zhèn)動(dòng)試驗裝置上進行(háng)管(guǎn)道振動(dòng)試驗。
　　普通應力式模(mó)拟渦街流(liú)量計(jì)試(shì)驗數據(jù)如表1所示，相對(duì)誤差(chà)曲線如(rú)圖(tú)3所示。應用數字(zì)陷波技術(shù)的渦街流(liú)量(liàng)計試驗(yàn)數據如表2所示(shì)，相對(duì)誤差曲線(xiàn)如圖4所示。
表1模拟渦街流量計(jì)抗管(guǎn)道振動試驗結(jié)果


表2應用(yòng)數學(xué)陷波(bō)技(jì)術(shù)的渦(wō)街流(liú)量計(jì)抗管道振動試(shì)驗結果



　　由(yóu)試驗數據(jù)及相對誤差曲線可(kě)以看(kàn)出，普通模拟渦街流量計(jì)抗管道振(zhèn)動(dòng)的(de)性能(néng)很差，不考(kǎo)慮其下(xià)限(xiàn)流速(sù)，振動頻率爲40hｚ時(shí)隻能在0.05g管(guǎn)道振(zhèn)動加速度的情(qíng)況下正常(cháng)工作(zuò)。

　　數(shù)字陷(xiàn)波技術的渦(wō)街流(liú)量計與普通的模拟(nǐ)渦街流量(liàng)計相比，抗振性(xìng)能大(dà)大提高（最(zuì)低流速點0.5g振動加速度(dù)情況除(chú)外）。圖(tú)中(zhōng)，在流速(sù)爲5m/s時，數(shù)字(zì)渦街(jiē)流量計在40hｚ、0.5g振動加速(sù)度的情況下，相對(duì)誤(wù)差達(dá)到38.57％。由表2數據可(kě)以看出，出(chū)現該(gāi)問題(tí)的原因并(bìng)非由40hｚ的振(zhèn)動信(xìn)号造成(chéng)，而是由(yóu)振動(dòng)信(xìn)号(hào)的三(sān)倍頻(pín)信号(hào)造成(chéng)的。出現倍頻信(xìn)号的原因(yīn)可以(yǐ)歸結爲(wèi)兩個方面：1）施振裝(zhuāng)置本(běn)身産生的(de)振動(dòng)信号(hào)并不是純(chún)淨的，其中(zhōng)夾雜着設(shè)定頻率振(zhèn)動信号的倍頻(pín)信号；2）管道的安(ān)裝、連接過程中(zhōng)，螺絲的松動、不(bú)平衡(héng)、不對中等都會使(shǐ)系統産(chǎn)生倍頻現(xiàn)象［7］。
　　除(chú)了最低流(liú)速點(diǎn)處于0.5g振(zhèn)動(dòng)加速(sù)度的(de)情況(kuàng)之外(wài)，數字陷波(bō)技術(shù)的渦(wō)街流量計(jì)達到了抗(kàng)0.5g振(zhèn)動(dòng)加速(sù)度的(de)抗振水平(píng)。
4小結(jié)
　　将數(shù)字陷波技術應(yīng)用于(yú)被廣泛使(shǐ)用的應(yīng)力式模(mó)拟渦街流(liú)量計(jì)，對其進行(háng)管道(dào)振動條件(jiàn)下的(de)測(cè)量(liàng)，與(yǔ)普通的(de)模拟(nǐ)渦街流量(liàng)計相(xiàng)比(bǐ)，抗(kàng)振性(xìng)能大大提(tí)高。由(yóu)試驗(yàn)數據可以看出(chū)，在應用數(shù)字陷(xiàn)波技術時(shí)，不僅需要(yào)考慮濾除振動信号(hào)，還應考慮濾除振動信号的倍(bèi)頻信号，才能更(gèng)大範(fàn)圍地拓展(zhǎn)渦街流量計的(de)應用(yòng)領域。

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