摘要(yào): 渦街(jiē)流量計 具(jù)有儀(yí)表系(xì)數與(yǔ)介質無關(guān)的特性,可以使用常(cháng)溫水介質下的(de)标定公式,正确(què)測量氫/氧(yǎng)火箭(jiàn)發動(dòng)機(jī)試驗中(zhōng)的流量參數。研(yán)究了低溫(wēn)渦街流量計 的關鍵(jiàn)技術，包(bāo)括:低溫(wēn)壓電(diàn)陶瓷材料(liào)特性、低溫(wēn)渦街(jiē)信号檢測、低溫渦街信号調理(lǐ)技術以及(jí)低溫(wēn)渦街(jiē)信号的dsp技(jì)術。最後推出低(dī)溫渦(wō)街流量(liàng)計(jì)樣機,對樣(yàng)機進(jìn)行了常(cháng)溫水介質的标定，綜合(hé)精(jīng)度達(dá)到(dào)0.5級。在某型号氫/氧火(huǒ)箭發動機試驗(yàn)系統上,以分節(jiē)式液(yè)面計爲标準，對(duì)低溫渦街(jiē)流量(liàng)計樣機(jī)進(jìn)行了液氮介質(zhì)的比對試驗,其(qí)偏差(chà)爲0.65%,精度優(yōu)于(yú) 渦輪流(liú)量計(jì) 。
引言
　　 在目前的(de)氫/氧火(huǒ)箭發動(dòng)機和液(yè)氧/煤油火箭發(fā)動機試(shì)驗(yàn)系(xì)統中,低溫(wēn)推進劑的流量(liàng)測量(liàng)主要采用(yòng)渦輪(lún)流量(liàng)計測(cè)量瞬(shùn)時流量,用(yòng)分節式電容液(yè)面計(jì)測(cè)量穩态(tài)流量。然而(ér)，渦輪(lún)流量計用水進行标定在(zài)液氫(qīng)、液氧下使用時(shí)誤差(chà)較大,分(fèn)節式電容(róng)液面計(jì)無法測量瞬時流量且成(chéng)本昂(áng)貴。因此,随(suí)着航(háng)天技術(shù)的(de)發展(zhǎn),特别(bié)是大推力(lì)氫氧(液(yè)氧/煤油(yóu))火箭發動(dòng)機的發展,必.須尋找(zhǎo)一種儀(yí)表系數與介質無(wú)關、成(chéng)本低(dī)、精(jīng)度高的(de)瞬時低(dī)溫流量(liàng)測量裝置,而渦(wō)街流(liú)量計正是(shì)理想的選擇。
　　根據渦街流量計(jì)的工作原理,在一(yī)定雷諾數範(fàn)圍内,其(qí)輸出的頻率(lǜ)信号不受比如流體(tǐ)組分(fèn),密度(dù)、壓力、溫度(dù)的影(yǐng)響”，即儀其(qí)表系(xì)數(shù)隻(zhī)與漩(xuán)渦發(fā)生體及管道的幾(jǐ)何尺寸有關。因(yīn)此,隻需(xū)在(zài)一種典型介(jiè)質中标定即可适用(yòng)于各種介(jiè)質,即當(dāng)用于低溫測量時,不進(jìn)行低溫(wēn)介質标(biāo)定而(ér)用常(cháng)溫(wēn)水(shuǐ)标定即可達到(dào)一-定的精(jīng)度。
　　目(mù)前,常(cháng)溫下的渦街流(liú)量計技術(shù)已相當成熟,形成了系列産品(pǐn),用于各種(zhǒng)工業(yè)領域(yù)。國内(nèi)外都(dōu)有相(xiàng)當數量的(de)公司(sī)生産(chǎn)此(cǐ)類産品。但(dàn)用(yòng)于低(dī)溫特别是超低(dī)溫流(liú)體(tǐ)測(cè)量的(de)渦街流量(liàng)計國(guó)内尚無産品和(hé)文獻報導(dǎo),國外已開(kāi)展(zhǎn)研(yán)究并(bìng)有少量文獻報(bào)導(dǎo),還沒(méi)有成熟(shú)的産品推向市(shì)場。
　　通過理(lǐ)論分析和(hé)試(shì)驗研究(jiū)表明,超低溫下(xià)渦街流量計的(de)難點在于(yú)信号(hào)檢測(cè)器靈(líng)敏度低,信(xìn)噪(zào)弱。通過(guò)對壓電材料低溫特性、檢測器(qì)結構優(yōu)化、弱信号提取等(děng)技術的研究，用于超低溫(wēn)流體測量(liàng)的精度(dù)高渦街(jiē)流量測量(liàng)裝置(zhì)樣機,爲運(yùn)載火箭發動機(jī)地面(miàn)試驗(yàn)低溫(wēn)流量(liàng)測量提供(gòng)性能(néng)好、可靠性高(gāo)、而(ér)又價格便宜的(de)測量手段。
2渦街(jiē)流量(liàng)計的(de)結構和工作原理
　　一(yī)般的(de)渦街(jiē)流量(liàng)計由(yóu)流量(liàng)計殼(ké)體、漩渦發(fā)生體(tǐ)、信号(hào)檢測器、信(xìn)号(hào)變(biàn)換(huàn)器和二次儀表組成,如(rú)圖1所示。
 
　　漩渦發生體用于産(chǎn)生穩定的(de)漩渦,一般(bān)采用(yòng)三角柱體,因爲(wèi)三角柱漩(xuán)渦發(fā)生體是一種綜合性(xìng)能比較優良的(de)旋渦(wō)發生(shēng)體,均勻而(ér)嚴密(mì)的分(fèn)離機(jī)制,減(jiǎn)小了流.體的其他擾(rǎo)動和噪聲(shēng),使渦(wō)街信(xìn)号既強烈(liè)又穩(wěn)定,便(biàn)于檢測(cè),合理設(shè)計尺寸可(kě)以得(dé)到(dào)高穩定性的(de)渦街(jiē)和(hé)量(liàng)程比(bǐ)。正是這個(gè)原因(yīn),三角(jiǎo)柱漩渦發(fā)生體是目前應用最(zuì)廣泛的漩(xuán)渦發生體形狀(zhuàng)。信号檢測器放在漩渦(wō)發生體(tǐ)後檢(jiǎn)測(cè)漩渦發(fā)生體尾流(liú)中的漩渦頻率(lǜ)。
　　渦街(jiē)流量計(jì)流(liú)量信(xìn)号檢測流程是(shì):流量(liàng)-→漩渦頻率(lǜ)→檢(jiǎn)測杆交變升(shēng)力-+壓電(diàn)陶瓷應(yīng)力→交(jiāo)變電荷→電(diàn)荷放大(dà)器→濾波(bō)整形(xíng)→ttl方波→測頻→顯示輸(shū)出(chū)流量(liàng)。
3壓電陶瓷的材(cái)料研究(jiū)
　　壓(yā)電陶(táo)瓷作(zuò)爲渦街流(liú)量計(jì)的關鍵敏(mǐn)感元件,其低溫(wēn)特性(xìng)直接影響到流量(liàng)計(jì)的性能，因此必(bì)須研(yán)究和(hé)選擇低溫(wēn)下(xià)工作穩(wěn)定、靈(líng)敏度高的材(cái)料。
　　随着溫度(dù)的降(jiàng)低,壓電(diàn)材料的(de)性能(néng)特性(xìng)會發生一(yī)定(dìng)的變化(huà),并且由于制造(zào)方法和化學成(chéng)分的(de)不同(tóng),不同(tóng)材料(liào)性能随溫(wēn)度(dù)的改(gǎi)變也是(shì)不同(tóng)的。根據國外資料,對pzt-4、pzt-5.和pzt-8這(zhè)幾種(zhǒng)材料的低(dī)溫性能參數進行分析(xī),初步确(què)定它們在低溫(wēn)下能夠使(shǐ)用,但(dàn)實際情況(kuàng)下信(xìn)号的(de)強(qiáng)度和測(cè)量的靈敏度還(hái)需通過具體的(de)試驗來(lái)确(què)定。
　　壓電陶瓷國内沒(méi)有低溫産品,而且相關科研機(jī)構也沒(méi)有進行過相(xiàng)關研究,國(guó)外有低溫(wēn)産品(pǐn)和相(xiàng)關實驗資料,但價格昂貴(guì),一般(bān)購買(mǎi)不(bú)到。與中科(kē)院(yuàn)矽酸鹽研究所合作(zuò),專門配制了4種(zhǒng)材料(liào)的壓電陶(táo)瓷,分别是(shì):
 
　　以(yǐ)上4種壓(yā)電(diàn)陶(táo)瓷經過幾十次(cì)的“常(cháng)溫→液(yè)氮→常溫"的(de)反複升降溫試(shì)驗後(hòu)發現壓電(diàn)陶瓷的機械強(qiáng)度沒(méi)有太大的(de)變化,pzn的電(diàn)容值變化較(jiào)大(6:1),nb8的電(diàn)容值變(biàn)化較大(dà)(3:1),其它(tā)2種電容變(biàn)化較小(2:1)。說明以上壓電陶瓷均(jun1)可在低溫(wēn)下使用,機械(xiè)強度和(hé)絕緣(yuán)性能(néng)沒有明顯變化,但通(tōng)過表面(miàn)電(diàn)容的比較認爲lbnn和pms-5兩(liǎng)種較好比較穩定。
4低(dī)溫渦街信号檢測技(jì)術研(yán)究
4.1低(dī)溫信号檢(jiǎn)測器的傳(chuán)熱學(xué)設計(jì)[4)
　　低溫信号(hào)檢測器設計時,一方(fāng)面(miàn)需要考(kǎo)慮其對(duì)低溫介(jiè)質的引人熱量(liàng),不能(néng)引起低溫介質(zhì)的顯(xiǎn)著氣(qì)化,從(cóng)而(ér)影響漩渦的(de)穩(wěn)定性和(hé)低溫(wēn)推進(jìn)劑的(de)品質,造成無(wú)法(fǎ)測量或無(wú)法試(shì)驗;另一方面應(yīng)盡量使壓電陶(táo)瓷(cí)處的溫度不(bú)要太低,從而降(jiàng)低對壓電陶瓷(cí)性能的要(yào)求和(hé)提高(gāo)壓電陶瓷(cí)的(de)使(shǐ)用壽(shòu)命。
　　在(zài)設計時通過(guò)絕熱套筒減(jiǎn)少熱(rè)量引人,通過加(jiā)長杆使壓(yā)電陶(táo)瓷(cí)處(chù)溫度(dù)達到(dào)較爲理想。通(tōng)過傳熱(rè)計算進行(háng)了參數(shù)優(yōu)化。傳熱計(jì)算程序用microsoftvisualc++6.0編寫,用于(yú)估算檢測杆(gǎn)溫度分(fèn)布。
　　基本方程采(cǎi)用二維穩态熱(rè)傳導(dǎo)方程:
 
　　數值(zhí)計算中采用控(kòng)制容積離(lí)散化(huà)方程(chéng),即認爲在(zài)一個(gè)小(xiǎo)的控制(zhì)容積(jī)中(zhōng),進(jìn)出的(de)淨熱流量(liàng)爲零(líng)。
　　該問題屬(shǔ)于第(dì)三類邊界(jiè)條件,即給定(dìng)周(zhōu)圍流(liú)體的(de)溫度(dù)和換熱系數。以流體(tǐ)和檢測杆(gǎn)接(jiē)觸(chù)面爲例，如(rú)圖2,圖中:p、s、e、n爲網(wǎng)格點;t爲(wèi)流體溫度,k。
 
　　控制(zhì)體的方向符合(hé)常規x軸、y軸(zhóu)和z軸定義。
　　式中:k爲控制容積(jī)間界面(miàn)上的當量導熱系(xì)數(shù),w/(m.k);△y爲(wèi)一個單(dān)元控制體(tǐ)y方向(xiàng)的長度(dù)，mm;△x爲(wèi)一個(gè)單元控制體x方(fāng)向的(de)長度,mm;1爲z方(fāng)向的長度,mm。
　　qn、、qs則有(yǒu)差别,因(yīn)爲其控(kòng)制容積(jī)側(cè)面積(jī)變爲(wèi)内(nèi)點的一(yī)半,即:
 
　　式(6)就(jiù)是檢測杆溫度分布(bù)計算中第三(sān)類(lèi)邊界(jiè)條件(jiàn)在流(liú)體與(yǔ)杆(gǎn)端(duān)面接(jiē)觸處的具體應(yīng)用。
　　程序中(zhōng)的數(shù)值計(jì)算(suàn)方法主(zhǔ)要采(cǎi)用了adi方法(fǎ)。adi方法就是分别沿軸向和徑向(xiàng)這兩個方向對(duì)整個溫度(dù)場做--次tdma求解。tdma即三對角矩陣算法,在溫度(dù)場計算中(zhōng)用(yòng)它來求(qiú)解一(yī)維離散化方程(chéng)。以上方法均是(shì)數值傳熱學中(zhōng)常用的方(fāng)法,在此不再詳(xiáng)細說(shuō)明。
　　設計(jì)了(le)6個檢測器(qì)的結構方(fāng)案,對其(qí)進(jìn)行傳(chuán)熱學計算,結果見(jiàn)表2。
 
　　從計(jì)算結果看(kàn),方案1.2.5可以(yǐ)爲壓電陶(táo)瓷提供較好的工作溫度。
　　此外,在不采用(yòng)絕熱措施(shī)的情況(kuàng)下估算的由檢(jiǎn)測(cè)杆進(jìn)入流體(tǐ)中的熱(rè)流量小于100w,而液(yè)氫的燕發(fā)潛熱(rè)約爲(wèi)453.6j/g,顯然,由檢測杆(gǎn)進人(rén)流體(tǐ)中的熱量相對(duì)于液(yè)氫的蒸發潛熱(rè)非常(cháng)小，故(gù)這部分熱(rè)量不會造成液氫的(de)大量氣化,因此不需(xū)要采用抽(chōu)真空絕(jué)熱,可以(yǐ)考慮設計絕熱(rè)套簡,以便更有(yǒu)效的阻止熱量(liàng)的流人。
4.2低溫信号檢測器的動(dòng)力學設計(jì)
4.2.1漩渦(wō)發生(shēng)體産生的(de)漩渦升力估算(suàn)
　　據流(liú)體力學知(zhī)識:環流(liú)引起的(de)流體對柱體的(de)升力l可表(biǎo)示爲(wèi):
 
　　式中ρ爲(wèi)流(liú)體密度,kg/m³;u爲(wèi)來流(liú)的速度,m/s;r爲(wèi)環量,m2/s;d爲漩(xuán)渦發生(shēng)體迎(yíng)面寬度,mm;d爲(wèi)表體通徑,mm;b爲(wèi)漩渦發生體縱向尺(chǐ)寸,mm;cd爲(wèi)阻力系數(shù),cl爲橫(héng)向升力力(lì)系數(shù)。
　　itoh&s.ohki通過大量實驗(yàn),給出了3種截面(miàn)形狀(zhuàng)(梯形、矩形、三角形)的發生(shēng)體在不同(tóng)re數下(xià)的cl值,梯形(xíng)(就是(shì)習慣上所稱的三角(jiǎo)柱)的cl≈
2.3,基本(běn)爲一常量。
4.2.2信号(hào)檢測器的受力計算
　　本(běn)研究的檢測杆(gǎn)置(zhì)于漩(xuán)渦發生體下遊一(yī)定距離的位(wèi)置,其上端(duān)與流(liú)動管道固定,下(xià)端爲自由端,因而在(zài)受力分析時,可以将系統(tǒng)簡化爲(wèi)懸臂梁(liáng)。如圖(tú)3所示。
 
　　通過柱體(tǐ)的受力分(fèn)析,可知柱體上(shàng)受到的大(dà)多數(shù)都不是(shì)集(jí)中力而是(shì)局部(bù)分布(bù)力，下面就(jiù)以這(zhè)種情(qíng)況(kuàng)來進行(háng)受(shòu)力分析。
　　取x1、x2爲(wèi)坐标(biāo),凡使(shǐ)微段(duàn)沿順(shùn)時針方向轉動的剪(jiǎn)力爲正,使微段(duàn)彎曲(qǔ)成(chéng)凹形的彎矩(jǔ)爲正,由材料(liào)力學的(de)知識可以算得(如圖3b所示(shì)):
 
 
　　式中(zhōng):d31爲極化方(fāng)向與外力方向(xiàng)垂直(zhí)的(de)壓電系(xì)數。
　　對6個(gè)設(shè)計方(fāng)案的計算(suàn)結果見表(biǎo)3。
 
　　從計(jì)算結果可(kě)以看出,方(fāng)案2.3.5的(de)電荷(hé)輸出(chū)最大(dà),結(jié)合傳熱(rè)學計算(suàn)結(jié)果,方案2.5較爲(wèi)理(lǐ)想。從(cóng)結構上看,方案5比方(fāng)案2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于(yú)加工,因(yīn)此最(zuì)終确定了(le)檢測器(qì)的(de)設計(jì)方(fāng)案(àn)爲方案5。方(fāng)案5特點爲:(1)采用(yòng)加長杆設(shè)計;(2)不(bú)采用抽真(zhēn)空絕(jué)熱,但(dàn)增加絕熱(rè)套簡;(3)對加(jiā)長檢(jiǎn)測杆結構的固(gù)有頻率進(jìn)行估算,在(zài)500hz以上，而渦(wō)街頻(pín)率則在40-100hz這個範圍内,判斷(duàn)不會發生共振(zhèn)問題(tí)。
5低溫渦街(jiē)信号(hào)調理技術研究
　　由于壓電(diàn)式(shì)信号檢測器(qì)輸出電荷量的(de)大小與流(liú)體流(liú)速近似(sì)成(chéng)平方(fāng)關系變化，因此輸(shū)出(chū)電壓信号(hào)的幅值(zhí)變化(huà)範(fàn)圍也相當大[5],此(cǐ)外,要求研(yán)制的渦街(jiē)流量計既(jì)能用(yòng)于試車的(de)極低(dī)溫環(huán)境,又(yòu)能用于水介質(zhì)标定的常溫環境,而渦街流量計(jì)檢測探(tàn)頭在(zài)極低溫下的輸出信(xìn)号是常溫(wēn)下的(de)1/5以下,因此(cǐ)要求(qiú)變送器的(de)信号(hào)調理部分(fèn)要能夠适應大(dà)範圍的信号幅值變(biàn)化(huà)。在火箭(jiàn)發動機試車現(xiàn)場存(cún)在各種強(qiáng)振動的幹擾,信(xìn)噪比極差,因此(cǐ)還要求(qiú)其(qí)濾波(bō)電路(lù)是銳截止(zhǐ)的窄(zhǎi)帶濾波器(qì)。目前流行的渦(wō)街流量計(jì)信号調理(lǐ)電路(lù)無法(fǎ)滿足要求(qiú)。研制(zhì)過程中,通過各(gè)種.方案的比較(jiào)和多次(cì)實驗改(gǎi)進,最後(hòu)确定在(zài)研制(zhì)的信号調(diào)理電路中應用(yòng)alc自動(dòng)電平控制(zhì)技術和高(gāo)性能窄帶(dài)濾波技術(shù)。與ydn80-1樣(yàng)品連接,在流量塔進行現(xiàn)場調試,比較(jiào)試驗證(zhèng)明,其性能(néng)優于國(guó)内其他(tā)型号(hào)渦街流量(liàng)計。輸人信号在(zài)8m-2000mv有效值範圍(wéi)内(nèi)的情況下(xià),該電(diàn)路輸(shū)出(chū)信号基(jī)本穩定在6000mv上。
6低(dī)溫(wēn)渦街信号的(de)dsp(digitalsignalprocessing)技術
6.1低溫(wēn)渦街流量計噪聲分(fèn)析
　　管(guǎn)道(dào)内介質流動(dòng)紊流(liú)、脈動、流場(chǎng)的不穩定(dìng)及不均(jun1)勻性對(duì)旋渦發生(shēng)體施(shī)加不規(guī)則的附(fù)加作用力(lì)。附.加作(zuò)用(yòng)力引起的(de)噪聲的幅度(dù).頻(pín)率均不規則，帶(dài)有很大(dà)的随機(jī)性。其(qí)結果相當(dāng)于在渦街頻率(lǜ)信号中疊加了(le)一個随(suí)機噪聲。當噪聲頻率落(luò)人工作頻段時,其影響難以消(xiāo)除。
　　有些動力源，如水泵、風(fēng)機、壓(yā)縮機等(děng)工作時(shí)都會引起管道(dào)振動。若管道安(ān)裝不當,流(liú)體流動時(shí)管道有時(shí)會自振(zhèn)。這些振(zhèn)動傳遞到(dào)傳感器上可造(zào)成漩(xuán)渦發生體上(shàng)産(chǎn)生附加的(de)慣性(xìng)應力(lì),形成振動噪聲(shēng)。這些振動往往持續時間(jiān)長或強度大,對渦街流量(liàng)計的(de)影響(xiǎng)大(dà)。
　　壓電晶(jīng)體輸出的電荷信号很弱.容易(yì)引人(rén)電磁串模或共(gòng)模幹擾。
　　除(chú)上述外界産生的噪聲外,渦街(jiē)本身還會(huì)産生(shēng)低頻(pín)擺動(dòng)和信号衰減,如(rú)圖5所(suǒ)示。
 
　　綜上(shàng)所(suǒ)述,渦(wō)街傳(chuán)感器(qì)輸出(chū)信号(hào)可由下式(shì)表示:
y(t)=s(t)+n(t)
　　其中s(t)渦街(jiē)頻率信号,n(t)爲随(suí)機幹擾(rǎo)信号,由(yóu)于其(qí)成分複雜(zá),頻譜(pǔ)寬(kuān)廣(guǎng)，處理(lǐ)是可假定爲零均值的高(gāo)斯分(fèn)布。圖(tú)6是(shì)微機采(cǎi)集到的經(jīng)模拟(nǐ)濾波電路處理(lǐ)後的渦街傳感器信(xìn)号。由圖看(kàn)出,用普通的模(mó)拟濾波和整形(xíng)電路很難提取(qǔ)準确(què)可靠穩定(dìng)的流量信(xìn)号。

 
6.2dsp算法研究
　　深(shēn)人分(fèn)析發現渦街傳感器輸出(chū)信号(hào)中的噪(zào)聲(shēng)信号(hào)n(1)爲随機幹擾信(xìn)号,處理時高于(yú)流量計(jì)量程範(fàn)圍的頻(pín)率成分(fèn),可以(yǐ)通過前置(zhì)模拟低通(tōng)濾波電路加(jiā)以(yǐ)消除(chú),效果(guǒ)很好。但n(t)中(zhōng)處(chù)于(yú)量程(chéng)範圍(wéi)内的頻(pín)率(lǜ)成分(fèn)不可能通過模(mó)拟濾波器(qì)或常(cháng)規數(shù)字濾波器(qì)(如窄帶(dài)濾波器(qì))加以(yǐ)消除。
　　解決(jué)這個問題(tí)的途徑有(yǒu)兩(liǎng)條:-是改進漩渦發生體(tǐ)和信号檢測器(qì),也就是改(gǎi)進傳感器(qì),使其(qí)輸出(chū)信号的(de)信噪比(bǐ)盡可能高;二是(shì)采用數字(zì)信号(hào)處理(lǐ)方法,将渦(wō)街頻率(lǜ)信(xìn)号從有噪(zào)聲的傳感(gǎn)器輸出信号中(zhōng)提取出來(lái)。
　　之前(qián)的研究(jiū)基本上(shàng)集中(zhōng)在(zài)第一條(tiáo)途徑上,取得了(le)一定效果,但這(zhè)畢竟是局部的,沒有完全解決(jué)問題(tí),傳感(gǎn)器輸出信号(hào)依然不可避免地帶有(yǒu)大量(liàng)噪聲，在有(yǒu)幹擾的環境下(xià),渦街流(liú)量(liàng)計仍(réng)然工作(zuò)不穩定(dìng),因此(cǐ)必須(xū)研究第二條途(tú)徑,目(mù)前數字信号的(de)處理方法(fǎ)歸納起來(lái)主要(yào)包括(kuò):小波(bō)變換、自适應(yīng)陷(xiàn)波濾波和(hé)頻譜(pǔ)分析方法(fǎ)。
　　小波變換可以(yǐ)看成是一.組帶(dài)通濾(lǜ)波器,在低(dī)頻段有很高的(de)分辨率,而在(zài)高(gāo)頻段(duàn)分辨率低(dī)，其實時性和功耗也都存在一(yī)定的(de)缺陷。自适(shì)應陷波針對不同頻率的信号建立不同參數的模(mó)型,在非整(zhěng)周期采樣、諧波(bō)和噪(zào)聲幹擾情(qíng)況下(xià)頻率(lǜ)測量(liàng)都能(néng)達到很好(hǎo)的精度，但是如果流量(liàng)信号發(fā)生突變，而采樣(yàng)頻率沒有及時(shí)跟蹤,就會(huì)造成(chéng)較大(dà)的測量誤(wù)差。譜(pǔ)分析方法(fǎ)是近(jìn)年來的研(yán)究熱點之(zhī)一,經(jīng)典譜分析算法對屬于正态分(fèn)布的(de)噪聲有很(hěn)好的抑制(zhì)作用,而且易于編程實現,但是(shì)在非整數(shù)周(zhōu)期采樣(yàng)時(shí)誤差比較大(dà),需要更多(duō)的計(jì)算和操(cāo)作(zuò)來進行頻譜(pǔ)校正。而(ér)現代譜分(fèn)析方法，也就是最大(dà)熵譜分析(xī)法(fǎ)更(gèng)适合處理(lǐ)短序(xù)列的譜分析，對(duì)噪聲(shēng)的抑制能(néng)力更強,精(jīng)度也(yě)更高(gāo)[6]。
　　本研(yán)究(jiū)采(cǎi)用了現代功率譜估計中的最(zuì)大熵(shāng)譜估計法提取噪聲中的(de)渦街頻(pín)率。對設(shè)計的算(suàn)法進行(háng)計算機(jī)仿(páng)真計(jì)算,結果如圖7所(suǒ)示。
 
　　由計算結果(guǒ)可以(yǐ)看出,當信(xìn)噪比爲1:0.5時普通(tōng)變送(sòng)器的(de)輸出(chū)就會(huì)産(chǎn)生數據(jù)不(bú)穩，當信噪比(bǐ)爲1:1時,其輸出數(shù)據已基本(běn)不可(kě)用。而采用(yòng)研究(jiū)的dsp算法,即使在(zài)信噪比爲(wèi)1:10時仍(réng)能從(cóng)頻域(yù)獲取有用(yòng)的渦街信(xìn)号,從(cóng)而(ér)獲得較(jiào)爲準确的(de)流量(liàng)數據。
7試驗驗證(zhèng)及效果
　　推(tuī)出低溫渦(wō)街流量計(jì)樣機dw-80,在流(liú)量塔對該(gāi)樣機(jī)進行(háng)了常溫水(shuǐ)介質的标(biāo)定.綜合精(jīng)度達(dá)到0.5級(jí)。
采用某型号(hào)氫(qīng)氧火(huǒ)箭發動(dòng)機(jī)試驗系統,以分節液(yè)面計測(cè)得的流量爲标準,分别(bié)對低溫渦街流量計和低溫渦(wō)輪(lún)流量計進行(háng)比對試驗(yàn)，結(jié)果(guǒ)如下:
 

　　從表(biǎo)中可(kě)見渦街流量計(jì)所測流量(liàng)比液(yè)面計測的流量(liàng)數據平均偏大(dà)0.65%,而渦輪流量數(shù)據比(bǐ)液面(miàn)計測(cè)的流(liú)量數據平(píng)均偏大1.3%。若(ruò)以液(yè)面計爲标準，則(zé)可以認爲(wèi)渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)的測量(liàng)精度優于(yú)渦輪(lún)流量計(jì)。

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