摘(zhāi)要:電磁流量(liàng)計在測量漿(jiang)液時，會受到(dào)漿液噪聲的(de)幹擾,這種幹(gan)擾是影響流(liú)✂️量測量等指(zhǐ)标的主要影(ying)響因素。由大(dà)量實驗得知(zhī),漿液噪聲💁符(fu)合1/f噪聲特性(xìng),通過對1/f噪聲(shēng)的理論分🍉析(xī)和數學計算(suàn),可以得到漿(jiang)液噪聲的數(shu)學🏃♀️模型。最後(hòu)綜合漿液的(de)物理特性,可(kě)以得🤩到參數(shu)可🐉控的漿液(ye)噪聲的仿真(zhēn)模👅型，該模型(xing)對噪聲和電(dian)磁流量計設(shè)計🚶♀️都具有一(yī)定的實際價(jia)值。
漿液型電(diàn)磁流量計的(de)測量通道是(shì)一段段光滑(hua)的直管段,不(bú)會堵塞,非常(chang)适🙇🏻用于💋測量(liàng)含有固體的(de)固液兩相流(liú)體，且電磁流(liu)量計在檢測(cè)時不會帶來(lái)壓力等外力(li)作用,所以節(jiē)能效果好"。電(dian)磁流量計采(cai)用法拉第電(dian)磁感應定律(lǜ)作爲設計原(yuán)理，測量的體(tǐ)積流量基本(běn).上不受流體(ti)的密度、溫度(dù)、壓力、粘度和(he)電導率變化(huà)的明顯影響(xiang),且其口徑範(fàn)圍選擇餘地(dì)大🥵,流量測量(liàng)範圍寬,也可(kě)用于測量具(ju)有腐蝕性的(de)液體。
電磁流(liú)量計在測量(liang)液體時，兩個(gè)電極與被測(cè)液體相接觸(chu),這樣可以更(gèng)正确地測量(liàng)由于外加激(ji)勵而産生✨的(de)電🌈荷偏移。流(liú)速爲V的流體(tǐ)在外加磁場(chang)的情況下,切(qie)割磁力線,向(xiàng)兩個電極方(fang)向移⭐動,形成(chéng)電勢差E。但是(shi)在接觸過程(cheng)👅中,被測液🏒體(tǐ)中混合的大(dà)小質量不均(jun)的固體顆粒(lì)在流體運動(dòng)中，随機的沖(chòng)撞電✍️極，使得(dé)輸出信🏃🏻号出(chu)現頻繁的🔴跳(tiao)動,這種現象(xiàng)叫做漿狀流(liu)體噪聲，即漿(jiāng)液噪聲。
1.1/f噪聲(sheng)的宏觀解釋(shì)
漿液内部含(hán)有大量的紙(zhi)漿或砂漿等(děng)大小不均的(de)固💋體顆粒,漿(jiang)液流動時,這(zhè)些顆粒會沖(chòng)撞到電磁流(liu)量計的測量(liàng)電極上,使得(dé)測量電極産(chǎn)生一個突變(bian)信号，大量的(de)突變信号擾(rǎo)亂了正常的(de)測量信号,原(yuán)本應該平滑(huá)的感應電勢(shì)疊加❗.上噪聲(sheng),使得流量測(ce)量産生偏差(cha)🎯'5]。将漿液噪聲(shēng)從流量信号(hao)裏抽離出來(lai),并從頻域的(de)角度分析可(ke)知,漿液噪聲(shēng)的功率💘譜密(mì)度符合1/f噪聲(shēng)特性，即信号(hao)♊的功率譜能(neng)量分布和頻(pin)⛱️率成反比。功(gōng)率譜分析表(biao)明漿液噪聲(sheng)🤩的頻率分布(bu)很寬,幹擾🧑🏽🤝🧑🏻的(de)增益随着頻(pin)率的升高而(ér)降低。圖1爲不(bú)含流量信号(hào)的漿💛液噪聲(shēng)時域圖及其(qi)對應的功率(lǜ)譜密度圖。
對(duì)于1/f噪聲的研(yan)究,現階段常(chang)用的有兩種(zhong)方法:一種是(shi),首先産生随(sui)機白噪聲,再(zài)把白噪聲通(tōng)過-一個高通(tong)濾波器經過(guo)濾波的噪聲(sheng)可以近似看(kàn)作是1/f噪聲;另(ling)一種✊是,用狀(zhuang)态機的方法(fa)經過複雜的(de)運算得到，或(huo)者用--種需要(yao)複雜方法的(de)模型得出1/f噪(zào)聲。
2.1/f噪聲的統(tong)計解釋
1/f噪聲(shēng)在很多自然(rán)系統中都有(yǒu)出現，近些年(nian)來越來越多(duo)的人都試圖(tu)用數學分析(xī)的方法解釋(shi)這種現象，但(dàn)是所⭐有的研(yán)究都.還✂️未達(dá)成統一,但是(shì)有一個共性(xìng)是🐕公認的,
.下(xià)面是本文對(dui)1/f的一種解釋(shì)。
則漿液沖撞(zhuang)電極的随機(jī)過程爲計數(shu)過程，若N(t)表示(shi)時刻t爲止累(lei)計的質點數(shu)量,則此過程(cheng)滿足以下條(tiao)件:
1)N(t)≥0;
2)N(t)是正整數(shu);
3)若s<t,則N(s)<N(t);
4)當s<t,N(t)-N(s)等于(yu)區間(s,t]中質點(diǎn)的數量。
由此(cǐ)可知,漿液沖(chong)撞電極産生(sheng)的噪聲，符合(he)泊松過程,定(ding)義爲:
其中n是(shì)平均脈沖率(lǜ),三角方括号(hào)表示總體均(jun)值。這個功率(lǜ)譜的圖形，在(zài)原點處近乎(hū)平直,然後經(jing)過一個過渡(du)區🈚,在高頻處(chù)與1/λ2成比例!
但(dan)是這并不能(néng)細緻的刻畫(huà)1/f噪聲的特性(xìng),它還和λ有關(guān)。設🌈過渡🆚區的(de)兩個端點值(zhí)爲λ1和λ2,則功率(lü)譜表達式🛀🏻爲(wei):
其中,K是與流(liú)速、濃度以及(ji)漿液顆粒形(xíng)狀有關的系(xi)數;a是表征👣噪(zào)聲1/f特性的系(xì)數，通常1<a<2;S(w)爲噪(zào)聲序列中噪(zao)聲頻率f的統(tong)計幅值📱;T是漿(jiang)液顆粒沖撞(zhuàng)電極的間隔(ge)時間。
假設y=log10,S(ɷ),b=log10,K,kX=a*log10T,則(zé)統計功率譜(pu)在對數坐标(biāo)系下,可将漿(jiang)液噪聲㊙️等效(xiào)成Y==b+kX。Y正比于統(tong)計幅值,b正比(bǐ)于流速和濃(nong)度,k爲🔴漿液固(gu)有系數🔞,表征(zheng)不同種類的(de)漿液。
漿液噪(zào)聲的幅值VA符(fu)合高斯分布(bù)，且高斯分布(bu)的均🔴值μ和方(fāng)差✨σ與💞b和k有關(guān)。即高斯分布(bù)的均值增大(da)，等效直線斜(xié)率增大，截距(jù)減小;高斯分(fèn)布的方差增(zeng)大,等效直線(xiàn)斜率減小,截(jie)距增大;幅值(zhí)倍數增大,截(jie)距增大。
4實驗(yan)驗證
根據以(yi)上關系,設計(jì)一種漿液噪(zào)聲Msury,此噪聲由(yóu)功率譜統計(ji)特性拟合的(de)直線符合斜(xié)率爲k=-1.9,截距爲(wèi)b=-52。噪聲各頻🎯段(duan)斜率相近,整(zhěng)體波形随機(jī)曲折。
設△=1.37*10-3(s),n=30,mj=100,由以(yǐ)上構造方法(fǎ)可得時間序(xù)列Ndis，将離散的(de)時間點Ndis線性(xìng)化，即時間累(lèi)積得到
實驗(yàn)結果如表1,Data1和(he)Data2爲實際噪聲(sheng)測得的數據(jù)。
5結束語
通過(guò)分析漿液噪(zao)聲,可以得到(dào)以下結論:.
1)根(gēn)據漿液噪聲(shēng)的頻譜特性(xing)的分析,此模(mo)型可用于在(zài)--定.頻譜範圍(wei)内近似代替(ti)實際漿液噪(zao)聲;
2)漿液噪聲(sheng)在對數坐标(biao)下，呈現1/f的特(te)性,濃度增加(jiā)或者流速增(zēng)加,曲線上移(yi),濃度下降或(huò)者流速降低(dī),曲🔞線下‼️移;低(di)頻噪聲能量(liàng)高于高頻噪(zào)聲，高頻段比(bǐ)低🤞頻段豐富(fù)。
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