摘要(yao)：渦街流量計(ji) 抗管道振動(dòng)性能，将數字(zi)陷波技術應(yīng)用于傳統應(yīng)力式渦街流(liú)量計，并進行(háng)了0.5g以下振動(dong)加速度試驗(yàn)，結果表明⚽該(gai)方法在0.2g及以(yi)下振動加速(su)度情況下可(ke)有效改善渦(wo)街流量計✂️抗(kang)管道振動性(xìng)能。
0引言
　　渦街(jie)流量計因其(qí)介質适應性(xing)強、無可動部(bù)件、結構簡單(dan)、可靠性高等(děng)特點而被廣(guang)泛使用。而渦(wo)街流量計是(shi)利用流體經(jing)過旋渦發生(sheng)體後産生的(de)振動進行流(liú)量測量的，在(zài)管道振動的(de)情況下，渦街(jiē)流量計無法(fǎ)正常🎯使用［1-5］。
　　以(yi)國内外應用(yong)最爲廣泛的(de)應力式渦街(jiē)流量計爲基(jī)礎💘，将數字陷(xian)波技術應用(yòng)于其數字信(xin)号處理單👣元(yuán)，并在氣體流(liú)量管道振🏃‍♂️動(dong)試驗裝置上(shàng)，在相同流速(su)範圍内相同(tóng)振動頻率不(bú)同振動加速(sù)度的管道振(zhèn)動，渦街流量(liang)計在管道振(zhen)動條件下的(de)抗振性能。
1數(shù)字陷波
　　在振(zhen)動信号分析(xi)處理中，數字(zi)濾波是通過(guo)數學運算從(cong)所采集的離(lí)散信号中選(xuan)取人們所感(gǎn)興趣的一部(bù)分信号的處(chù)理方法🏃‍♂️。
　　數字(zì)陷波是數字(zi)濾波的一種(zhǒng)，通過數學運(yùn)算從所采集(jí)的💯離散信号(hào)中濾除非期(qī)望信号的處(chù)理方法，也稱(chēng)爲梳狀濾😘波(bō)。它的主要作(zuo)用有濾除測(ce)試信号中的(de)噪聲或虛假(jia)成分、提高信(xin)噪比、抑制幹(gan)擾信号、分離(lí)頻率分量等(deng)。用軟件實現(xiàn)數字陷波的(de)優點是系統(tǒng)函數具有可(ke)變性，僅依賴(lài)于算法結構(gou)，并易于獲得(dé)較理想的❌濾(lü)波性能。陷波(bo)器設計的目(mu)的是濾去一(yi)定範圍的頻(pin)😘率幹擾，但在(zài)濾波過程中(zhōng)要求基本不(bú)改變其他頻(pín)率成分，因此(cǐ)，要求陷🧑🏽‍🤝‍🧑🏻波濾(lǜ)波器的頻率(lü)響應如式（1）所(suo)示。

　　一個理想(xiǎng)的點阻陷波(bō)濾波器的頻(pin)率響應要在(zài)消除的信🈲号(hao)頻率點處，其(qi)值等于零；而(ér)在其他頻率(lü)處，其值不爲(wei)零，且要等于(yu)1，其頻率響應(yīng)特性如圖1所(suo)示。

　　數字濾波(bo)的頻域方法(fǎ)是利用ＦＦＴ快速(su)算法對輸入(ru)信号采樣數(shù)據進行離散(sàn)傅裏葉變換(huàn)，分析其頻譜(pǔ)，根據濾波要(yào)求，将需要濾(lǜ)除的頻率部(bu)分直接設置(zhì)成💋零或加♋漸(jian)變過渡頻帶(dài)⭐後再設置成(chéng)零的方法［６］。将(jiāng)陷波器的設(shè)計思想與數(shu)字濾波的頻(pin)域方法相結(jie)合，即本文采(cai)用的數字陷(xiàn)波🙇‍♀️的頻域方(fang)法。
2試驗裝置(zhì)
　　氣體流量管(guǎn)道振動試驗(yàn)裝置結構圖(tu)如圖2所示。爲(wèi)得🥰到✔️壓力較(jiao)✨穩定的氣流(liu)，空氣壓縮機(jī)将大氣中的(de)空氣壓縮，注(zhù)入至穩壓儲(chu)氣罐，高溫壓(ya)縮空氣經過(guo)冷幹機冷卻(què)除濕後，得到(dào)的純👣淨氣體(tǐ)🐕先後流經氣(qi)🌏路總閥、氣動(dong)調節閥、 渦輪(lun)流量計 （标準(zhun)表）、渦街流量(liang)計（被校表）後(hòu)，最終通向大(dà)氣。選擇了🐅具(ju)有♉頻率🈚調節(jiē)（1~400Hｚ）、簡易調整加(jiā)速度（＜20ｇ）/振幅、輸(shū)出正弦類波(bō)形等功能的(de)振動台，将氣(qì)體管道固定(ding)在振動台上(shàng)，從而實現設(shè)定頻率下不(bú)同振動🤟加速(sù)度的管道振(zhen)動［4］。

　　采用标準(zhun)表法标定被(bèi)測渦街流量(liang)計的儀表系(xì)數，即由渦輪(lun)流量計測得(dé)的流量值、渦(wo)輪流量計表(biao)前⛷️壓力變送(sòng)器測得的壓(yā)力☎️值及渦街(jie)流量計表前(qián)壓力變送器(qi)測得的壓力(lì)值便可換算(suàn)得到流經被(bèi)測渦街流量(liàng)⛱️計的體積流(liú)量（管路中氣(qi)體溫度變化(hua)很小，忽略不(bu)計）。标準表渦(wo)輪流量計的(de)最大允許誤(wù)差爲±1％，内徑爲(wei)50mm，流量範圍爲(wei)5~100m3/h；兩個壓力變(bian)送器的最👨‍❤️‍👨大(dà)允許誤差均(jun)爲±2％。
3管道振動(dòng)試驗及數據(ju)分析
　　分别在(zài)5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個流速，施(shī)加豎直方向(xiàng)振動，在振動(dòng)頻率40Hｚ，振動的(de)加速度分别(bie)爲0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的條件下(xia)對普通應力(lì)式模🌈拟渦街(jiē)流量計和應(ying)💁用數字陷波(bō)技術的渦街(jie)流量計在圖(tú)2所示的氣體(tǐ)管🥵道振動試(shì)驗裝置上進(jìn)行管道振動(dòng)試驗。
　　普通應(ying)力式模拟渦(wo)街流量計試(shi)驗數據如表(biǎo)1所示，相對誤(wu)差曲線如圖(tú)3所示。應用數(shu)字陷波技術(shù)的渦📧街流量(liàng)計試驗❗數據(jù)如表2所示，相(xiàng)對誤差曲線(xian)如圖4所示。
表(biao)1模拟渦街流(liú)量計抗管道(dao)振動試驗結(jie)果


表2應用數(shu)學陷波技術(shu)的渦街流量(liang)計抗管道振(zhèn)動試驗結果(guǒ)



　　由(you)試驗數據及(ji)相對誤差曲(qu)線可以看出(chu)，普通模拟渦(wo)街流💯量計抗(kàng)管道振動的(de)性能很差，不(bu)考慮其下限(xian)流速，振動頻(pín)率爲40Hｚ時隻能(néng)在0.05g管道振動(dòng)加速度的🏒情(qíng)況下正常工(gong)作。

　　數字陷波(bō)技術的渦街(jie)流量計與普(pu)通的模拟渦(wo)街流量計相(xiàng)比🈲，抗振性能(néng)大大提高（最(zui)低流速點0.5g振(zhen)動✌️加速度情(qing)況除外）。圖中(zhong)，在流速爲5m/s時(shí)，數字渦街流(liu)量✊計在40Hｚ、0.5g振動(dong)加速度的情(qíng)況下，相對誤(wu)差達到38.57％。由表(biǎo)2數據可以看(kan)出，出現該問(wèn)題的原因并(bing)非由💃40Hｚ的振動(dong)信号造成，而(er)是由振動信(xìn)号的三倍頻(pin)信号造成的(de)。出🙇‍♀️現倍頻信(xin)号🤟的🆚原因可(ke)以歸結爲兩(liang)個方面：1）施振(zhen)裝置本身産(chan)生的振動信(xìn)号并不是純(chún)淨的，其中夾(jiá)雜着設定頻(pín)率振動信号(hào)的倍頻信号(hao)；2）管道的安裝(zhuāng)、連接過程中(zhōng)❗，螺絲的松動(dòng)、不平衡✨、不對(duì)中等都會使(shi)系統産生倍(bèi)頻現象［7］。
　　除了(le)最低流速點(dian)處于0.5g振動加(jia)速度的情況(kuang)之外，數字陷(xian)波技術的渦(wo)街流量計達(da)到了抗0.5g振動(dòng)加速度的抗(kang)振水😘平。
4小結(jié)
　　将數字陷波(bō)技術應用于(yu)被廣泛使用(yong)的應力式模(mó)拟渦♉街流量(liàng)計，對其進行(hang)管道振動條(tiao)件下的測量(liang)，與普通的🏃🏻‍♂️模(mó)拟渦街流量(liàng)🏃🏻‍♂️計相比，抗振(zhèn)性能大大提(tí)高。由試驗數(shù)據🈚可以看出(chu)，在應用數字(zi)陷波技術時(shi)，不僅需要考(kao)慮濾除振動(dòng)信号，還應考(kǎo)慮濾除振動(dong)✏️信号的倍頻(pín)信号，才能更(gèng)大範圍地拓(tuo)展渦街流量(liàng)計的應用領(lǐng)域。

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