摘要: 渦(wo)街流量(liang)計 具有(you)儀表系(xi)數與介(jie)質無關(guan)的特性(xing),可以使(shi)用常溫(wen)水介質(zhi)下的标(biao)定公式(shi),正确測(ce)量氫/氧(yang)火箭發(fa)動機試(shi)驗♍中的(de)流量參(can)數。研究(jiu)了低溫(wen)渦街流(liu)量計 的(de)關鍵技(ji)術，包括(kuo):低溫壓(ya)電陶瓷(ci)材料特(te)性、低溫(wen)渦街信(xin)号檢測(ce)、低溫渦(wo)街信号(hao)調理技(ji)術以及(ji)低溫渦(wo)街信♈号(hao)的DSP技術(shu)。最後📧推(tui)出低溫(wen)渦街流(liu)量計樣(yang)機,對樣(yang)機進行(hang)了常溫(wen)水介質(zhi)的标🚶定(ding)，綜合精(jing)度達到(dao)0.5級。在某(mou)型号氫(qing)/氧火箭(jian)發動機(ji)試驗系(xi)統上,以(yi)分節式(shi)㊙️液面計(ji)爲标準(zhun)，對低溫(wen)渦街流(liu)量計樣(yang)🔱機進行(hang)了液氮(dan)介質的(de)比對♈試(shi)驗,其偏(pian)差爲0.65%,精(jing)度優于(yu) 渦輪流(liu)量計 。
引(yin)言
　　 在目(mu)前的氫(qing)/氧火箭(jian)發動機(ji)和液氧(yang)/煤油火(huo)箭發動(dong)機試驗(yan)系統中(zhong),低溫推(tui)進劑的(de)流量測(ce)量主要(yao)采用渦(wo)輪流量(liang)計測量(liang)瞬時流(liu)量,用分(fen)節式電(dian)容液面(mian)計測量(liang)穩态流(liu)量。然而(er)，渦🏒輪流(liu)量計用(yong)水進行(hang)标定在(zai)液氫、液(ye)氧下使(shi)用時👌誤(wu)差較大(da)🏃🏻,分節式(shi)電容液(ye)面計無(wu)法測量(liang)瞬時流(liu)量且成(cheng)♍本昂貴(gui)。因此,随(sui)着航天(tian)技✂️術的(de)發展,特(te)别是大(da)推力氫(qing)氧(液氧(yang)/煤油)火(huo)箭發動(dong)機的發(fa)展,必.須(xu)尋找一(yi)種儀表(biao)系數❓與(yu)介質無(wu)關、成🙇‍♀️本(ben)低、精度(du)高的瞬(shun)時低溫(wen)流量測(ce)量裝置(zhi),而渦街(jie)流量計(ji)正是理(li)想的選(xuan)擇。
　　根據(ju)渦街流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理,在一(yi)定雷諾(nuo)數範圍(wei)内,其⭐輸(shu)出的頻(pin)率信号(hao)不受比(bi)如流體(ti)組分,密(mi)度、壓力(li)、溫度的(de)影響”，即(ji)儀其表(biao)系數隻(zhi)與漩渦(wo)發生體(ti)及管道(dao)的幾何(he)尺寸有(you)關。因此(ci),隻⚽需在(zai)一種典(dian)型介質(zhi)中标定(ding)即💘可适(shi)用于各(ge)種介質(zhi),即當用(yong)于低溫(wen)測量時(shi),不進行(hang)低溫介(jie)質标定(ding)而用常(chang)溫水标(biao)定即可(ke)達到一(yi)-定的精(jing)💃度。
　　目前(qian),常溫下(xia)的渦街(jie)流量計(ji)技術已(yi)相當成(cheng)熟,形成(cheng)了系列(lie)産品,用(yong)于各種(zhong)工業領(ling)域。國内(nei)外都有(you)相當數(shu)量的公(gong)司生🔴産(chan)此類産(chan)品。但用(yong)于低溫(wen)特别是(shi)超🐉低溫(wen)流體測(ce)量的渦(wo)街流量(liang)計國内(nei)尚無産(chan)品和文(wen)獻報導(dao),國外已(yi)開展⛹🏻‍♀️研(yan)究并有(you)少量文(wen)獻報導(dao),還沒有(you)成熟的(de)産品推(tui)向市場(chang)。
　　通過理(li)論分析(xi)和試驗(yan)研究表(biao)明,超低(di)溫下渦(wo)街流量(liang)🏃‍♂️計的難(nan)點在于(yu)信号檢(jian)測器靈(ling)敏度低(di),信噪弱(ruo)。通過對(dui)壓電✌️材(cai)料低溫(wen)🈲特性、檢(jian)測器結(jie)構優化(hua)、弱信号(hao)提取等(deng)🙇🏻技術的(de)研究，用(yong)于超低(di)✂️溫流體(ti)測量的(de)精度♊高(gao)渦街流(liu)量測量(liang)裝置樣(yang)機,爲🤟運(yun)載火箭(jian)💔發動機(ji)地面試(shi)驗低溫(wen)流量測(ce)量提供(gong)性能好(hao)、可靠性(xing)高、而又(you)😍價格便(bian)宜的測(ce)量手段(duan)。
2渦街流(liu)量計的(de)結構和(he)工作原(yuan)理
　　一般(ban)的渦街(jie)流量計(ji)由流量(liang)計殼體(ti)、漩渦發(fa)生體、信(xin)号檢測(ce)器💞、信号(hao)變換器(qi)和二次(ci)儀表組(zu)成,如圖(tu)1所示。
 
　　漩(xuan)渦發生(sheng)體用于(yu)産生穩(wen)定的漩(xuan)渦,一般(ban)采用三(san)角柱體(ti),因爲三(san)角柱漩(xuan)渦發生(sheng)體是一(yi)種綜合(he)性能比(bi)較優良(liang)的👨‍❤️‍👨旋渦(wo)發生體(ti),均🌍勻而(er)嚴密的(de)分離機(ji)制,減👨‍❤️‍👨小(xiao)了流.體(ti)的其他(ta)擾動和(he)噪聲,使(shi)渦街信(xin)号既強(qiang)烈又穩(wen)定,便于(yu)檢測,合(he)💛理設計(ji)尺寸可(ke)以得到(dao)高穩定(ding)🌈性的渦(wo)街和量(liang)程比。正(zheng)是這個(ge)原因,三(san)角柱漩(xuan)渦發🌈生(sheng)體是目(mu)前應💘用(yong)最廣泛(fan)的漩渦(wo)發生體(ti)形狀。信(xin)号檢測(ce)器放在(zai)漩渦發(fa)生體後(hou)檢測漩(xuan)渦發生(sheng)體尾流(liu)🌈中的漩(xuan)渦頻率(lü)。
　　渦街流(liu)量計流(liu)量信号(hao)檢測流(liu)程是:流(liu)量-→漩渦(wo)頻率→檢(jian)測杆⭐交(jiao)變升力(li)-+壓電陶(tao)瓷應力(li)→交變電(dian)荷→電荷(he)放大器(qi)→濾波整(zheng)形→TTL方波(bo)→測頻🌐→顯(xian)示輸出(chu)流量。
3壓(ya)電陶瓷(ci)的材料(liao)研究
　　壓(ya)電陶瓷(ci)作爲渦(wo)街流量(liang)計的關(guan)鍵敏感(gan)元件,其(qi)低溫特(te)‼️性直接(jie)影響到(dao)流量計(ji)的性能(neng)，因此必(bi)須研究(jiu)🏃和選擇(ze)低溫下(xia)工作穩(wen)定、靈敏(min)度高的(de)材料。
　　随(sui)着溫度(du)的降低(di),壓電材(cai)料的性(xing)能特性(xing)會發生(sheng)一定的(de)變化,并(bing)且由于(yu)制造方(fang)法和化(hua)學成分(fen)的不同(tong),不同材(cai)料性能(neng)随溫度(du)的改變(bian)也是不(bu)同的。根(gen)據國外(wai)資料,對(dui)PZT-4、PZT-5.和PZT-8這幾(ji)種材料(liao)的低🏃🏻‍♂️溫(wen)性能參(can)數進行(hang)分析,初(chu)步确定(ding)它們在(zai)低溫下(xia)能夠使(shi)用,但實(shi)際情況(kuang)下信号(hao)的強度(du)和測量(liang)的靈敏(min)度還需(xu)通過具(ju)體的試(shi)驗來确(que)定。
　　壓電(dian)陶瓷國(guo)内沒有(you)低溫産(chan)品,而且(qie)相關科(ke)研機構(gou)☁️也沒有(you)進行🌈過(guo)相關研(yan)究,國外(wai)有低溫(wen)産品和(he)相關實(shi)驗資料(liao),但價格(ge)昂貴,一(yi)般購買(mai)不到。與(yu)中科院(yuan)矽酸鹽(yan)研究所(suo)合作,專(zhuan)門👉配制(zhi)了4種材(cai)料的壓(ya)電陶瓷(ci),分别是(shi):
 
　　以上4種(zhong)壓電陶(tao)瓷經過(guo)幾十次(ci)的“常溫(wen)→液氮→常(chang)溫"的反(fan)🥵複升降(jiang)溫試驗(yan)後發現(xian)壓電陶(tao)瓷的機(ji)械強度(du)沒有太(tai)大的變(bian)化,PZN的電(dian)容值變(bian)化較大(da)(6:1),NB8的電容(rong)值變化(hua)較大(3:1),其(qi)它2種電(dian)容變化(hua)較小(2:1)。說(shuo)明以上(shang)壓電陶(tao)瓷均可(ke)在低溫(wen)下使用(yong),機⛹🏻‍♀️械強(qiang)度和絕(jue)緣性能(neng)♈沒有明(ming)顯🚩變化(hua),但通過(guo)表面電(dian)容的比(bi)較認爲(wei)LBNN和PMS-5兩種(zhong)較好比(bi)較穩定(ding)。
4低溫渦(wo)街信号(hao)檢測技(ji)術研究(jiu)
4.1低溫信(xin)号檢測(ce)器的傳(chuan)熱學設(she)計[4)
　　低溫(wen)信号檢(jian)測器設(she)計時,一(yi)方面需(xu)要考慮(lü)其對低(di)溫☎️介㊙️質(zhi)的引人(ren)熱量,不(bu)能引起(qi)低溫介(jie)質的顯(xian)著氣化(hua),從而影(ying)🔱響漩渦(wo)的穩定(ding)性和低(di)溫推進(jin)劑的品(pin)質,造成(cheng)無㊙️法測(ce)量或無(wu)法試驗(yan);另一方(fang)面🐆應盡(jin)量使壓(ya)電陶瓷(ci)處的溫(wen)度不要(yao)太低,從(cong)而降低(di)對壓電(dian)陶瓷性(xing)能的要(yao)求和提(ti)高壓電(dian)🈲陶瓷的(de)使用壽(shou)命。
　　在設(she)計時通(tong)過絕熱(re)套筒減(jian)少熱量(liang)引人,通(tong)過加長(zhang)杆使壓(ya)電陶瓷(ci)處溫度(du)達到較(jiao)爲理想(xiang)。通過傳(chuan)熱計算(suan)進行了(le)參數優(you)化。傳熱(re)計算程(cheng)序用MicrosoftVisualC++6.0編(bian)寫,用于(yu)估算檢(jian)測杆溫(wen)度分布(bu)。
　　基本方(fang)程采用(yong)二維穩(wen)态熱傳(chuan)導方程(cheng):
 
　　數值計(ji)算中采(cai)用控制(zhi)容積離(li)散化方(fang)程,即認(ren)爲在一(yi)個小的(de)控制容(rong)積中,進(jin)出的淨(jing)熱流量(liang)爲零。
　　該(gai)問題屬(shu)于第三(san)類邊界(jie)條件,即(ji)給定周(zhou)圍流體(ti)的溫度(du)和換熱(re)系數。以(yi)流體和(he)檢測杆(gan)接觸面(mian)爲例，如(ru)圖2,圖中(zhong):P、S、E、N爲網格(ge)💯點;T爲流(liu)體溫度(du),K。
 
　　控制體(ti)的方向(xiang)符合常(chang)規X軸、Y軸(zhou)和Z軸定(ding)義。
　　式中(zhong):k爲控制(zhi)容積間(jian)界面上(shang)的當量(liang)導熱系(xi)數,W/(m.K);△y爲一(yi)個單💘元(yuan)控🐪制🔴體(ti)Y方向的(de)長度，mm;△x爲(wei)一個單(dan)元控制(zhi)體X方向(xiang)的長度(du),mm;1爲Z方向(xiang)的長度(du),mm。
　　qn、、qs則有差(cha)别,因爲(wei)其控制(zhi)容積側(ce)面積變(bian)爲内點(dian)的一半(ban),即:
 
　　式(6)就(jiu)是檢測(ce)杆溫度(du)分布計(ji)算中第(di)三類邊(bian)界條件(jian)在🚶‍♀️流體(ti)與杆🚶‍♀️端(duan)面接觸(chu)處的具(ju)體應用(yong)。
　　程序中(zhong)的數值(zhi)計算方(fang)法主要(yao)采用了(le)ADI方法。ADI方(fang)法就是(shi)✍️分别沿(yan)軸向和(he)徑向這(zhe)兩個方(fang)向對整(zheng)個溫度(du)場做--次(ci)TDMA求解。TDMA即(ji)三🌍對角(jiao)矩陣算(suan)法,在溫(wen)度場計(ji)算中用(yong)它來求(qiu)解一維(wei)離散化(hua)方程。以(yi)上方法(fa)🌈均是數(shu)值傳熱(re)學中常(chang)用的方(fang)法,在此(ci)不再詳(xiang)細說明(ming)♻️。
　　設計了(le)6個檢測(ce)器的結(jie)構方案(an),對其進(jin)行傳熱(re)學計算(suan),結🙇‍♀️果見(jian)表⚽2。
 
　　從計(ji)算結果(guo)看,方案(an)1.2.5可以爲(wei)壓電陶(tao)瓷提供(gong)較好的(de)工作溫(wen)度㊙️。
　　此外(wai),在不采(cai)用絕熱(re)措施的(de)情況下(xia)估算的(de)由檢測(ce)😘杆進🐇入(ru)📧流體中(zhong)的熱流(liu)量小于(yu)100W,而液氫(qing)的燕發(fa)潛熱約(yue)爲453.6J/g,顯然(ran),由檢測(ce)杆☀️進人(ren)流體中(zhong)的熱量(liang)相對于(yu)液氫的(de)蒸發潛(qian)熱非常(chang)小，故這(zhe)部分熱(re)量不會(hui)造成液(ye)氫的大(da)量氣化(hua),因此不(bu)需要采(cai)用抽真(zhen)空絕熱(re),可以考(kao)慮設計(ji)絕熱套(tao)簡,以便(bian)♻️更有效(xiao)的阻止(zhi)熱量的(de)流人。
4.2低(di)溫信号(hao)檢測器(qi)的動力(li)學設計(ji)
4.2.1漩渦發(fa)生體産(chan)生的漩(xuan)渦升力(li)估算
　　據(ju)流體力(li)學知識(shi):環流引(yin)起的流(liu)體對柱(zhu)體的升(sheng)力L可表(biao)示爲⭐:
 
　　式(shi)中ρ爲流(liu)體密度(du),kg/m³;u爲來流(liu)的速度(du),m/s;r爲環量(liang),m2/s;d爲漩渦(wo)發生體(ti)🔅迎💛面🛀寬(kuan)度,mm;D爲表(biao)體通徑(jing),mm;b爲漩渦(wo)發生體(ti)縱向尺(chi)寸,mm;CD爲阻(zu)力✊系數(shu),CL爲橫😍向(xiang)升力力(li)系數。
　　ITOH&S.OHKI通(tong)過大量(liang)實驗,給(gei)出了3種(zhong)截面形(xing)狀(梯形(xing)、矩形、三(san)角形)的(de)發生體(ti)在不同(tong)Re數下的(de)CL值,梯形(xing)(就是習(xi)慣上所(suo)稱的三(san)角柱)的(de)🔴CL≈
2.3,基本爲(wei)一常量(liang)。
4.2.2信号檢(jian)測器的(de)受力計(ji)算
　　本研(yan)究的檢(jian)測杆置(zhi)于漩渦(wo)發生體(ti)下遊一(yi)定距離(li)的位置(zhi),其上🌈端(duan)與流動(dong)管道固(gu)定,下端(duan)爲自由(you)端,因💁而(er)在受力(li)分析時(shi),可以将(jiang)♻️系統簡(jian)化爲懸(xuan)臂梁。如(ru)圖3所示(shi)。
 
　　通過柱(zhu)體的受(shou)力分析(xi),可知柱(zhu)體上受(shou)到的大(da)多數都(dou)不是集(ji)中力而(er)是局部(bu)分布力(li)，下面就(jiu)以這種(zhong)情況來(lai)進行‼️受(shou)力分析(xi)。
　　取x1、x2爲坐(zuo)标,凡使(shi)微段沿(yan)順時針(zhen)方向轉(zhuan)動的剪(jian)力爲🐅正(zheng),使微👌段(duan)彎🐉曲成(cheng)凹形的(de)彎矩爲(wei)正,由材(cai)料力學(xue)的🚶知識(shi)可以♻️算(suan)得(如圖(tu)3b所示):
 
 
　　式(shi)中:d31爲極(ji)化方向(xiang)與外力(li)方向垂(chui)直的壓(ya)電系數(shu)。
　　對6個設(she)計方案(an)的計算(suan)結果見(jian)表3。
 
　　從計(ji)算結果(guo)可以看(kan)出,方案(an)2.3.5的電荷(he)輸出最(zui)大,結合(he)傳熱學(xue)計🈲算結(jie)果,方案(an)2.5較爲理(li)想。從結(jie)構上看(kan),方案5比(bi)方案2結(jie)構簡單(dan),易🍉于加(jia)工,因此(ci)最終确(que)定了檢(jian)測☔器的(de)設計方(fang)案爲方(fang)案5。方案(an)5特點爲(wei):(1)采用加(jia)長杆設(she)計;(2)不采(cai)用抽真(zhen)空絕熱(re),但增加(jia)絕熱套(tao)簡;(3)對加(jia)長檢測(ce)杆結構(gou)的固有(you)頻率進(jin)行估算(suan),在500Hz以上(shang)，而渦街(jie)頻率則(ze)在40-100Hz這個(ge)範圍内(nei),判斷不(bu)會發生(sheng)共振問(wen)題。
5低溫(wen)渦街信(xin)号調理(li)技術研(yan)究
　　由于(yu)壓電式(shi)信号檢(jian)測器輸(shu)出電荷(he)量的大(da)小與流(liu)體流速(su)近似成(cheng)平方關(guan)系變化(hua)，因此輸(shu)出電壓(ya)信号的(de)幅值變(bian)化範🔞圍(wei)也相當(dang)大[5],此外(wai),要求研(yan)制的渦(wo)街流量(liang)計既能(neng)用✂️于試(shi)車的極(ji)低💜溫環(huan)境㊙️,又能(neng)用于水(shui)💚介質标(biao)定🚩的常(chang)溫環境(jing),而渦街(jie)流量計(ji)檢測探(tan)頭在極(ji)低溫下(xia)的💛輸出(chu)信号是(shi)常溫下(xia)的1/5以下(xia),因此要(yao)求變送(song)器的信(xin)号調理(li)部分要(yao)能♻️夠适(shi)應大範(fan)圍的信(xin)👉号幅值(zhi)變化。在(zai)火箭發(fa)動機試(shi)車現場(chang)存在各(ge)種強振(zhen)動的幹(gan)擾,信噪(zao)比♌極差(cha),因此還(hai)要求其(qi)濾波電(dian)路是銳(rui)截止的(de)窄帶濾(lü)波器。目(mu)前流行(hang)的渦街(jie)流量計(ji)信号調(diao)理電路(lu)無法滿(man)足要求(qiu)。研制過(guo)程中,通(tong)過各⭐種(zhong).方案的(de)比較和(he)多次實(shi)驗改進(jin),最後确(que)定在研(yan)制🏃的信(xin)⁉️号調理(li)電路中(zhong)應用⭕ALC自(zi)動㊙️電平(ping)控制技(ji)術和高(gao)性能窄(zhai)帶濾波(bo)技術。與(yu)YDN80-1樣品連(lian)接🐪,在流(liu)量塔進(jin)行現場(chang)調試,比(bi)較試驗(yan)證明,其(qi)性能優(you)于國内(nei)其他型(xing)号渦街(jie)流量計(ji)。輸人信(xin)号在8m-2000mV有(you)效值範(fan)圍🚶‍♀️内的(de)情況下(xia),該電路(lu)輸出信(xin)号基本(ben)穩定在(zai)6000mV上。
6低溫(wen)渦街信(xin)号的DSP(DigitalSignalProcessing)技(ji)術
6.1低溫(wen)渦街流(liu)量計噪(zao)聲分析(xi)
　　管道内(nei)介質流(liu)動紊流(liu)、脈動、流(liu)場的不(bu)穩定及(ji)不均勻(yun)性對旋(xuan)渦🔴發生(sheng)體施加(jia)不規則(ze)的附加(jia)作用力(li)。附.加作(zuo)用力引(yin)起的噪(zao)聲的幅(fu)度.頻率(lü)均不規(gui)則，帶有(you)很大的(de)随機性(xing)。其結果(guo)相當于(yu)在渦街(jie)頻率信(xin)号中疊(die)加了一(yi)個随機(ji)噪聲。當(dang)噪聲頻(pin)率落人(ren)工作頻(pin)段時,其(qi)影響難(nan)以消除(chu)。
　　有些動(dong)力源，如(ru)水泵、風(feng)機、壓縮(suo)機等工(gong)作時都(dou)會引起(qi)管道振(zhen)動。若管(guan)道安裝(zhuang)不當,流(liu)體流動(dong)時管道(dao)有時會(hui)自振。這(zhe)些振動(dong)傳遞到(dao)傳感器(qi)上可造(zao)成漩渦(wo)🆚發生體(ti)上産生(sheng)🏃‍♀️附加的(de)慣性應(ying)力,形成(cheng)振動噪(zao)聲。這些(xie)振動往(wang)往持續(xu)時間長(zhang)或強度(du)大,對渦(wo)街流量(liang)計♍的影(ying)響大。
　　壓(ya)電晶體(ti)輸出的(de)電荷信(xin)号很弱(ruo).容易引(yin)人電磁(ci)串模或(huo)共模幹(gan)擾。
　　除上(shang)述外界(jie)産生的(de)噪聲外(wai),渦街本(ben)身還會(hui)産生低(di)頻擺動(dong)⛱️和信🌈号(hao)衰減,如(ru)圖5所示(shi)。
 
　　綜上所(suo)述,渦街(jie)傳感器(qi)輸出信(xin)号可由(you)下式表(biao)示:
y(t)=S(t)+n(t)
　　其中(zhong)S(t)渦街頻(pin)率信号(hao),n(t)爲随機(ji)幹擾信(xin)号,由于(yu)其成分(fen)複🏃‍♀️雜,頻(pin)譜寬廣(guang)，處理是(shi)可假定(ding)爲零均(jun)值的高(gao)斯分布(bu)。圖6是微(wei)機采集(ji)到💋的經(jing)模拟濾(lü)波電路(lu)處理後(hou)的渦街(jie)傳感器(qi)信号。由(you)圖看出(chu),用普通(tong)的🥰模拟(ni)濾波和(he)整形電(dian)路很難(nan)提取準(zhun)确可靠(kao)穩定的(de)流🔅量信(xin)号。

 
6.2DSP算法(fa)研究
　　深(shen)人分析(xi)發現渦(wo)街傳感(gan)器輸出(chu)信号中(zhong)的噪聲(sheng)信♍号n(1)爲(wei)随機幹(gan)⭐擾信号(hao),處理時(shi)高于流(liu)量計量(liang)程範圍(wei)的頻率(lü)成分,可(ke)以通👄過(guo)前♋置模(mo)拟低通(tong)濾波電(dian)路加以(yi)消除,效(xiao)果很好(hao)。但n(t)中❤️處(chu)于量程(cheng)範圍内(nei)的頻率(lü)成分不(bu)可能通(tong)過模拟(ni)濾波器(qi)或⁉️常規(gui)數字濾(lü)波器(如(ru)♊窄帶濾(lü)波器)加(jia)以消除(chu)。
　　解決這(zhe)個問題(ti)的途徑(jing)有兩條(tiao):-是改進(jin)漩渦發(fa)生體👉和(he)信号檢(jian)測器,也(ye)就是改(gai)進傳感(gan)器,使其(qi)輸出信(xin)号的信(xin)噪比盡(jin)可能高(gao);二是采(cai)用數字(zi)信号處(chu)理方法(fa),将渦街(jie)頻率信(xin)号從有(you)噪聲的(de)傳感器(qi)輸出信(xin)号中📱提(ti)取出來(lai)。
　　之前的(de)研究基(ji)本上集(ji)中在第(di)一條途(tu)徑上,取(qu)得了一(yi)定效果(guo)🍓,但這畢(bi)竟是局(ju)部的,沒(mei)有完全(quan)解決問(wen)題,傳感(gan)器輸出(chu)信号依(yi)然不可(ke)避免地(di)帶有大(da)量噪聲(sheng)💚，在有幹(gan)❗擾的環(huan)境下,渦(wo)街流量(liang)👣計仍然(ran)工作不(bu)穩定,因(yin)此必須(xu)研究第(di)二條途(tu)徑,目🌈前(qian)數字信(xin)🤞号的處(chu)理方法(fa)歸納起(qi)來主要(yao)包括:小(xiao)波變換(huan)、自💋适應(ying)陷波濾(lü)☂️波和頻(pin)譜分析(xi)方法。
　　小(xiao)波變換(huan)可以看(kan)成是一(yi).組帶通(tong)濾波器(qi),在低頻(pin)段有很(hen)高的分(fen)辨率,而(er)在高頻(pin)段分辨(bian)率低，其(qi)實時性(xing)和功耗(hao)也都存(cun)📧在一定(ding)的缺陷(xian)。自适應(ying)陷波針(zhen)對不同(tong)頻率🤟的(de)信号🐕建(jian)立不同(tong)參數的(de)模型,在(zai)非整周(zhou)期采樣(yang)、諧波和(he)噪聲幹(gan)擾情況(kuang)下頻率(lü)測量都(dou)能達到(dao)很好的(de)精度👣，但(dan)是如果(guo)流量信(xin)号發生(sheng)突變，而(er)采樣頻(pin)率沒有(you)及時跟(gen)蹤,就會(hui)造成較(jiao)大的測(ce)量誤差(cha)。譜❤️分析(xi)方法💞是(shi)近年來(lai)的研究(jiu)熱點之(zhi)一,經典(dian)譜分析(xi)算㊙️法對(dui)屬于正(zheng)态分布(bu)的噪聲(sheng)有很好(hao)的抑制(zhi)作用,而(er)且易于(yu)編程實(shi)現,但🏒是(shi)在非整(zheng)數周期(qi)采樣時(shi)誤差比(bi)較大,需(xu)要更多(duo)的計算(suan)和操作(zuo)來進行(hang)頻譜校(xiao)正。而現(xian)代譜分(fen)析方法(fa)，也就是(shi)最大熵(shang)譜分析(xi)法更适(shi)合處理(li)短序列(lie)的譜分(fen)析，對噪(zao)聲的抑(yi)制能力(li)更強,精(jing)度也更(geng)高[6]。
　　本研(yan)究采用(yong)了現代(dai)功率譜(pu)估計中(zhong)的最大(da)熵譜估(gu)計法提(ti)♊取噪聲(sheng)中的渦(wo)街頻率(lü)。對設計(ji)的算法(fa)進行計(ji)算機仿(pang)🔴真計算(suan),結果如(ru)🌂圖7所示(shi)。
 
　　由計算(suan)結果可(ke)以看出(chu),當信噪(zao)比爲1:0.5時(shi)普通變(bian)送器的(de)輸出就(jiu)會産生(sheng)數據不(bu)穩，當信(xin)噪比爲(wei)1:1時,其輸(shu)出數據(ju)已基🤩本(ben)不🤞可用(yong)。而采用(yong)研究的(de)DSP算法,即(ji)使在信(xin)🐪噪比爲(wei)1:10時仍能(neng)從頻域(yu)獲取有(you)用的渦(wo)街信号(hao),從而獲(huo)得較爲(wei)準确的(de)流量數(shu)據。
7試驗(yan)驗證及(ji)效果
　　推(tui)出低溫(wen)渦街流(liu)量計樣(yang)機DW-80,在流(liu)量塔對(dui)該樣機(ji)進行了(le)常🚶‍♀️溫水(shui)介質的(de)标定.綜(zong)合精度(du)達到0.5級(ji)。
采用某(mou)型号氫(qing)氧火箭(jian)發動機(ji)試驗系(xi)統,以分(fen)節液面(mian)計測🌈得(de)的流量(liang)爲标準(zhun),分别對(dui)低溫渦(wo)街流量(liang)計和低(di)溫渦輪(lun)流🔴量計(ji)進行比(bi)對試驗(yan)，結果如(ru)下:
 

　　從表(biao)中可見(jian)渦街流(liu)量計所(suo)測流量(liang)比液面(mian)計測的(de)流量數(shu)據平均(jun)偏大0.65%,而(er)渦輪流(liu)量數據(ju)比液面(mian)計測的(de)流量數(shu)據平均(jun)偏大1.3%。若(ruo)以液面(mian)計爲标(biao)準，則可(ke)以認爲(wei)渦街流(liu)量計的(de)測量精(jing)度優于(yu)渦輪流(liu)量計。

本(ben)文來源(yuan)于網絡(luo),如有侵(qin)權聯系(xi)即删除(chu)！