旋進(jìn)旋渦流量計的檢測元件采集信號經(jīng)電路處理的輸出信號中主要包含旋渦信號和干擾信號,分析并比較兩種信號的區(qū)別,找到差異性最大的特征，即可提取旋渦頻率，實現(xiàn)流量的有效測量。
旋進(jìn)旋渦流量計檢測元件采集的旋渦信號可以近似看作正弦信號,在外界無干擾情況下,流量計輸出的電壓信號為
式中:V0(t)為輸出信號轉(zhuǎn)換得到的電壓值,V;A0為正弦信號的幅值,V;ƒ0為旋渦進(jìn)動頻率,Hz;φ0為信號的相位。
根據(jù)三角函數(shù)傅里葉變換結(jié)果可知,在上述信號的單邊頻譜中,當(dāng)ƒ=ƒ0時對應(yīng)幅值最大,因此,可以通過搜索最值的方法反向確定旋渦信號的頻率。
在旋進(jìn)旋渦流量計的實際應(yīng)用環(huán)境中,常見的干擾信號主要為瞬態(tài)沖擊振動和流體脈沖干擾。根據(jù)流體脈動干擾信號在沿流量計軸向?qū)ΨQ的方向.上非常接近,旋渦產(chǎn)生壓力信號在對稱位置上反相,因此可以通過差分處理的方式基本消除流體脈沖對旋進(jìn)旋渦流量計的影響。針對瞬態(tài)沖擊振動信號,在理想狀態(tài)下可以看作阻尼振動信號,通過檢測元件采集的電壓信號可通過式(2)表達(dá)：
式中:A1為信號的幅值,V;η為阻尼系數(shù);ɷn為固有角頻率;ɷd為振動角頻率;φn為初始相位。
從式(2)可以看出,在振動過程中頻率始終保持不變,幅值不斷減小至0,因此,在對應(yīng)的頻譜圖中,當(dāng)ƒ=ɷd/(2π)時對應(yīng)的幅值最大。實際環(huán)境中,振動信號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)旋渦流量計信號始終穩(wěn)定,對應(yīng)的能量隨時間不斷累積,而振動信號初始能量大,隨時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,旋渦信號的能量必大于振動信號,因此,可以通過頻譜分析結(jié)果中的幅值最大值來確定旋渦信號的頻率,并轉(zhuǎn)化為瞬時流量完成測量。 |
