摘要:電(dian)磁流量(liàng)計 在測(ce)量漿液(yè)時,會受(shòu)到漿液(yè)噪聲的(de)幹擾,這(zhe)種幹擾(rǎo)是影響(xiǎng)流量測(cè)量等指(zhǐ)标的主(zhǔ)要影響(xiǎng)因素。由(yóu)大量實(shí)驗得知(zhī),漿液噪(zào)聲🐅符合(hé)1/f噪聲特(te)性,通過(guo)對1/f噪聲(sheng)的理論(lùn)分💜析和(hé)數學計(jì)算,可以(yǐ)得到漿(jiāng)液噪聲(sheng)的數學(xué)模型。最(zui)後綜合(he)漿液的(de)物理特(tè)性,可以(yǐ)得✂️到參(cān)數可⛷️控(kong)的漿液(yè)噪聲的(de)仿真模(mo)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻型,該模(mó)型對噪(zào)聲研究(jiu)和電磁(ci)流量計(jì)設🍉計研(yan)發都具(jù)有一定(ding)的實際(ji)價值。
　　電(diàn)磁流量(liang)計的測(cè)量通道(dào)是一段(duan)光滑的(de)直管段(duan),不會堵(dǔ)塞🈲,非常(cháng)🔞适用于(yú)測量含(han)有因體(tǐ)的固液(ye)兩相流(liú)🈚體，且電(dian)磁流量(liang)計在檢(jian)測時不(bu)會帶來(lái)壓力等(deng)外力💚作(zuò)用。所以(yǐ)節能效(xiào)果好🌈1。電(diàn)磁流量(liang)計采用(yòng)法拉第(di)電磁感(gǎn)應定律(lü)作爲設(she)⭐計原理(lǐ)，測量的(de)體積☔流(liu)量基本(běn)上不受(shou)流體的(de)密度、溫(wen)度💘、壓力(li)、粘度和(hé)電導率(lü)變化的(de)明顯影(ying)響,且其(qí)口徑範(fan)圍選擇(zé)餘地大(dà),流量🌐測(ce)量範圍(wéi)寬,也可(ke)用于測(cè)量具有(you)腐蝕性(xing)的液體(ti)。
　　電磁流(liu)量計在(zai)測量液(ye)體時，兩(liǎng)個電極(jí)與被測(cè)液體相(xiàng)接觸,這(zhè)樣可以(yi)更準确(què)地測量(liang)由于外(wai)加激勵(lì)而産生(shēng)的電荷(he)偏移回(huí)。流速爲(wei)V的流體(ti)在外加(jiā)磁場的(de)情況下(xia)，切割磁(ci)力線,向(xiàng)🎯兩個電(diàn)極方向(xiàng)移動,形(xing)成電⭐勢(shi)差E。但是(shi)⁉️在接觸(chu)過程中(zhōng),被測液(yè)體中混(hùn)合的大(dà)小質量(liàng)不均的(de)固體顆(ke)粒在流(liú)體運動(dòng)中,随機(ji)的沖撞(zhuàng)電極,使(shi)得輸出(chū)信号出(chu)現頻繁(fan)的跳動(dong)，這種現(xian)🥰象叫做(zuo)漿狀流(liú)體噪聲(shēng)。即漿液(yè)噪聲4。
1.1/f噪(zào)聲的宏(hong)觀解釋(shi)
　　漿液内(nèi)部含有(you)大量的(de)紙漿或(huò)砂漿等(deng)大小不(bú)均的固(gù)體💔顆粒(li)，漿液流(liú)動時,這(zhe)些顆社(she)會沖撞(zhuang)到電磁(ci)流量計(jì)的測量(liang)電極上(shang)🌈,使得測(cè)量電極(ji)産生一(yī)個突變(biàn)信号，大(dà)量的突(tū)變信号(hào)🏃擾亂了(le)正常的(de)測量信(xin)号,原本(ben)應該平(ping)❓滑的感(gǎn)應電勢(shì)疊加上(shàng)噪聲，使(shi)得流量(liàng)測量産(chǎn)生偏差(chà)。
　　将漿液(ye)噪聲從(cóng)流量信(xìn)号裏抽(chou)離出來(lai)，并從頻(pín)域的🌈角(jiǎo)🏒度分析(xī)🙇🏻可知,漿(jiāng)液噪聲(sheng)的功率(lü)譜密度(dù)符合1/f噪(zao)聲特性(xing),即信号(hào)的功率(lü)譜能量(liàng)分布和(hé)頻率成(chéng)反比。功(gōng)率譜分(fen)析表明(míng)漿液噪(zao)🌈聲的頻(pín)👅率分布(bù)很寬,幹(gàn)擾的增(zēng)益随着(zhe)頻率的(de)升🧑🏽‍🤝‍🧑🏻高而(ér)降低。圖(tu)1爲不含(hán)流量信(xìn)号的漿(jiang)液噪聲(shēng)時域圖(tu)及其對(dui)應的功(gong)率譜密(mì)度圖6]。。

　　對(dui)于1/f噪聲(sheng)的研究(jiū),現階段(duan)常用的(de)有兩種(zhong)方法:一(yi)種是，首(shou)‼️先産生(sheng)随機白(bái)噪聲,再(zài)把白噪(zao)聲通過(guo)一個高(gao)通濾波(bo)器🤟,經過(guò)濾波的(de)噪聲可(kě)以近似(si)看作是(shì)1/f噪聲;另(lìng)一種♈是(shi),用狀态(tai)機的方(fāng)法經過(guo)複雜的(de)運算得(dé)到,或者(zhe)用一種(zhǒng)需要複(fú)雜方法(fa)的㊙️模型(xíng)得出1/f噪(zao)聲。
2.1/f噪聲(shēng)的統計(ji)解釋
　　1/f噪(zào)聲在很(hen)多自然(ran)系統中(zhōng)都有出(chu)現，近些(xie)年來越(yuè)來越多(duo)的.人都(dou)試圖用(yong)數學分(fèn)析的方(fāng)法解釋(shi)這種現(xian)🈲象，但是(shi)所有的(de)研究都(dōu)還未達(da)成統一(yī)7,但是有(you)一個共(gòng)性是㊙️公(gong)認的,。下(xia)面是本(běn)文對1/f的(de)一種解(jie)釋。
　　設在(zài)一段時(shí)間内(t>0),漿(jiāng)液顆粒(li)沖撞電(diàn)極産生(shēng)的噪聲(shēng)電壓值(zhí)的大小(xiao)與沖撞(zhuang)電極🈚的(de)顆粒的(de)大小(流(liú)體濃度(du))、力度(流(liu)體速度(du)🔴).幾何🏃‍♀️形(xing)狀有關(guan),假定将(jiāng)漿液顆(kē)粒分化(hua)爲質量(liàng)、形狀統(tong)一的質(zhi)點,漿液(ye)顆粒☂️沖(chòng)撞電極(jí)産生的(de)噪聲電(diàn)壓值正(zheng)比于質(zhì)點的數(shu)量,即在(zài)某♈一時(shí)刻t,産生(shēng)的噪聲(shēng)值的幅(fú)值用質(zhi)點的數(shù)量來描(miao)述間。
　　則(zé)漿液沖(chong)撞電極(ji)的随機(jī)過程爲(wèi)計數過(guo)程,若N(t)表(biao)示時刻(kè)t爲止累(lèi)計的質(zhì)點數量(liàng),則此過(guò)程滿足(zú)以下條(tiao)件:


　　其中(zhong),K是與流(liú)速、濃度(dù)以及漿(jiāng)液顆粒(lì)形狀有(yǒu)關的系(xi)數;a是表(biao)征噪聲(shēng)1/f特性的(de)系數,通(tong)常1<α<2;S(?)爲噪(zao)聲序列(lie)中噪⛱️聲(sheng)頻率f的(de)🔞統計幅(fú)值;T是漿(jiang)液顆粒(li)沖撞電(diàn)極的間(jiān)隔時間(jiān)。
　　假設y=log10S(?),b=log10,K,kX=α*log10T,則(ze)統計功(gōng)率譜在(zai)對數坐(zuò)标系下(xia)，可将漿(jiāng)液噪聲(sheng)等效成(cheng)Y=b+kX。Y正🎯比于(yu)統計幅(fu)值,b正比(bǐ)于流速(sù)和濃度(du),k爲漿液(yè)國有🔴系(xì)數,表征(zhēng)不同種(zhong)類的漿(jiāng)液。
　　漿液(ye)噪聲的(de)幅值VA符(fú)合高斯(si)分布,且(qiě)高斯分(fen)布的均(jun1)值μ和❗方(fāng)差σ與b和(he)k有關。即(jí)高斯分(fèn)布的均(jun1)值增大(da),等效直(zhi)線🔞斜率(lü)增大,截(jié)距減小(xiao)♻️;高斯分(fen)布的方(fang)差增大(da),等效直(zhi)線斜率(lǜ)減小,截(jié)距增大(dà);幅值倍(bèi)數🌏增大(dà),截距增(zēng)大。
4實驗(yan)驗證
　　根(gēn)據以上(shang)關系,設(she)計一種(zhong)漿液噪(zao)聲Msun,此噪(zào)聲由功(gōng)率譜統(tong)計特性(xing)拟合的(de)直線符(fú)合斜率(lü)爲k=-1.9,截距(jù)爲b=-52。噪聲(sheng)各頻🏒段(duan)斜率相(xiang)近。整體(tǐ)波形随(sui)機曲折(she)。

實驗結(jié)果如表(biao)1,Data1和Data2爲實(shi)際噪聲(sheng)測得的(de)數據。

5結(jie)束語
　　通(tōng)過分析(xi)漿液噪(zao)聲,可以(yi)得到以(yi)下結論(lun):
1)根據漿(jiang)液噪聲(shēng)的頻譜(pu)特性的(de)分析,此(ci)模型可(kě)用于在(zài)一定頻(pín)👅譜範圍(wei)内近似(sì)代替實(shi)際漿液(yè)噪聲;
2)漿(jiang)液噪聲(shēng)在對數(shù)坐标下(xià),呈現1/f的(de)特性,濃(nóng)度增加(jiā)或者流(liu)速💃增加(jia),曲線上(shàng)移,濃度(du)下降或(huo)者流速(sù)降低,曲(qu)線下移(yí);低頻噪(zào)聲能量(liàng)高于高(gāo)頻噪聲(sheng),高頻段(duan)比低❄️頻(pin)段豐富(fu).

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