摘要(yào)：渦街流量計 抗(kang)管道振動性能(néng)，将數字陷波技(jì)術應用于傳統(tong)應力式渦街💋流(liú)✨量計，并進行了(le)0.5g以下振動加速(sù)度試驗，結果表(biao)明💁該方法在0.2g及(ji)以下振動加速(sù)度情況下可有(you)效改善渦街流(liu)量計抗管道振(zhen)動性能。
0引言
　　渦(wo)街流量計因其(qi)介質适應性強(qiang)、無可動部件、結(jie)構簡❌單、可靠🚶‍♀️性(xing)高等特點而被(bèi)廣泛使用。而渦(wō)街流量計是利(lì)用流體經過旋(xuán)渦發生體後産(chǎn)生的振動進行(hang)流量測量的㊙️，在(zài)管道振動的🐅情(qing)況下，渦街流量(liàng)計無法正常使(shǐ)用［1-5］。
　　以國内外應(ying)用最爲廣泛的(de)應力式渦街流(liu)量計爲💰基礎，将(jiang)數🔅字陷波技術(shu)應用于其數字(zi)信号處理單元(yuán)，并在氣體流量(liang)管道振動試驗(yàn)裝置上，在相同(tóng)流速範圍内相(xiàng)同振動頻🌏率不(bu)同☁️振動加速度(dù)的管道振動，渦(wo)街流量計在💛管(guan)道振動條件下(xià)的抗振性能。
1數(shù)字陷波
　　在振動(dòng)信号分析處理(lǐ)中，數字濾波是(shi)通過數學運算(suàn)從所采⛱️集的離(li)散信号中選取(qǔ)人們所感興趣(qu)的一部分信号(hào)的處理方法。
　　數(shù)字陷波是數字(zì)濾波的一種，通(tōng)過數學運算從(cong)所采集的離散(sàn)信号中濾除非(fēi)期望信号的處(chù)理方法，也稱爲(wèi)梳💃狀濾波。它🈚的(de)主要作用有濾(lü)除測試信号中(zhōng)的噪聲或虛假(jia)成分、提高信噪(zao)比、抑制幹擾信(xìn)号、分離頻率分(fèn)量等。用👅軟件實(shí)現❤️數字陷波的(de)優點是🐇系統函(han)數具有可變性(xing)，僅依賴于算法(fǎ)結構，并易于獲(huo)得較理想的🔴濾(lü)波性能。陷波器(qi)設計的目的是(shi)濾去一定範圍(wei)的頻率幹擾，但(dàn)在濾波過程中(zhong)要求基本不改(gai)變其他頻率🔞成(chéng)分，因此，要求陷(xian)📐波濾波器的頻(pin)率響應如式（1）所(suo)示。

　　一個理想的(de)點阻陷波濾波(bō)器的頻率響應(ying)要在消除的信(xìn)⭐号頻率點處，其(qí)值等于零；而在(zai)其他頻率處，其(qí)值🐅不爲零，且🔅要(yào)等于1，其頻率響(xiang)應特性如圖1所(suǒ)示♊。

　　數字濾波的(de)頻域方法是利(li)用ＦＦＴ快速算法對(duì)輸入信号采樣(yàng)數💯據進行離散(san)傅裏葉變換，分(fen)析其頻譜，根據(ju)濾波要求，将需(xu)要濾除♋的頻率(lü)部分直接設置(zhì)成零或加🏃‍♂️漸變(biàn)過渡頻帶後再(zai)設🍉置成零❗的方(fang)法［６］。将陷波器的(de)設計思想與數(shù)字濾波的頻域(yu)方法相結合🔅，即(jí)本文采用的數(shù)字陷波的頻域(yu)方法。
2試驗裝置(zhì)
　　氣體流量管道(dào)振動試驗裝置(zhi)結構圖如圖2所(suǒ)示。爲得🏃🏻到壓力(lì)較穩定的氣流(liú)，空氣壓縮機将(jiāng)大氣中的空氣(qì)壓縮，注入至穩(wěn)壓儲氣罐，高溫(wēn)壓縮空氣經過(guo)冷幹機冷卻除(chu)濕後，得到的純(chun)淨氣體先後流(liú)經氣路總閥、氣(qi)動調節閥、 渦輪(lun)流量計 （标準表(biǎo)）、渦街流量計（被(bei)校表）後，最終通(tōng)向大氣。選擇了(le)具有頻♍率調節(jie)（1~400Hｚ）、簡易調整加速(sù)度（＜20ｇ）/振幅、輸出正(zhèng)弦類波形等功(gong)能的振動台，将(jiang)氣體管道固定(ding)在振動台上，從(cong)而實現設定頻(pín)率下不✌️同振動(dòng)加速度的管道(dao)振動［4］。

　　采用(yong)标準表法标定(dìng)被測渦街流量(liàng)計的儀表系數(shu)，即由渦輪🌍流👄量(liang)計測得的流量(liàng)值、渦輪流量計(ji)表前♉壓力變送(sòng)器測得的🐪壓力(li)📞值及渦街流量(liang)計表前壓力變(biàn)送🏃器測得的壓(yā)力值便可換算(suàn)得到流經被測(ce)渦街流量計的(de)體積流量（管路(lù)中氣體溫度變(bian)化很小，忽略不(bu)計）。标準表渦輪(lún)流量計的最大(da)允許誤差爲±1％，内(nèi)徑爲50mm，流📧量範圍(wei)爲5~100m3/h；兩個壓力變(biàn)送器的最💃大允(yǔn)許誤差均爲±2％。
3管(guan)道振動試驗及(jí)數據分析
　　分别(bié)在5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個流速，施(shi)加豎直方向振(zhen)動，在振動頻率(lǜ)40Hｚ，振動的加速度(dù)分别爲0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的條件(jian)下對普通應力(li)式模拟渦🔅街流(liu)量計和應🔅用數(shu)字陷波技術的(de)渦街流量計在(zài)圖2所示的✍️氣體(tǐ)管💯道振動試驗(yan)裝置上進行管(guan)道振動試驗。
　　普(pǔ)通應力式模拟(nǐ)渦街流量計試(shi)驗數據如表1所(suǒ)示👈，相對誤差曲(qǔ)線如圖3所示。應(yīng)用數字陷波技(ji)術的渦街流量(liang)計試驗數據🥰如(ru)表2所示，相對誤(wù)差曲線如圖4所(suo)示。
表1模拟渦街(jiē)流量計抗管道(dào)振動試驗結果(guo)


表2應用數學陷(xian)波技術的渦街(jie)流量計抗管道(dao)振動試驗結果(guǒ)



　　由試驗數(shu)據及相對誤差(cha)曲線可以看出(chu)，普通模拟渦街(jiē)流量👨‍❤️‍👨計✉️抗管道(dao)振動的性能很(hen)差，不考慮其下(xià)限流速，振動頻(pín)🐇率爲✌️40Hｚ時隻能在(zai)0.05g管道振動加速(sù)度的情況下正(zhèng)常工作。

　　數(shù)字陷波技術的(de)渦街流量計與(yǔ)普通的模拟渦(wo)街流量計相比(bi)，抗振性能大大(da)提高（最低流速(su)點0.5g振動🍉加速度(du)情況除外）。圖中(zhong)，在🏒流速爲5m/s時，數(shu)字渦街流量計(ji)在40Hｚ、0.5g振動加速度(du)的情況下，相對(duì)誤差達到38.57％。由表(biao)2數據可以看出(chu)，出現該問題的(de)原♌因并非由40Hｚ的(de)振動信👨‍❤️‍👨号造成(chéng)，而是🈲由振動信(xìn)号的三倍頻信(xìn)号造成的。出現(xian)倍頻信号的原(yuan)因可以歸結爲(wèi)兩個方面：1）施㊙️振(zhen)裝置本身産生(shēng)的振動信号并(bìng)不是純淨的，其(qí)中夾雜🍓着設定(ding)頻率振動信💜号(hào)的倍頻信号；2）管(guan)道的安裝、連接(jiē)過程中，螺絲的(de)松動、不平衡、不(bú)對中等都會使(shi)系統産生倍頻(pín)現象［7］。
　　除了最低(di)流速點處于0.5g振(zhèn)動加速度的情(qing)況之外，數字陷(xiàn)波技術的渦街(jie)流量計達到了(le)抗0.5g振動加速度(du)的抗振水平。
4小(xiao)結
　　将數字陷波(bō)技術應用于被(bei)廣泛使用的應(ying)力式模🥵拟👅渦街(jie)流量計，對其進(jin)行管道振動條(tiao)件下的測量，與(yǔ)普通的♋模拟✂️渦(wō)街流量計相比(bi)，抗振性能大大(da)提高。由試驗數(shù)據🔞可以看出，在(zài)應用數字🌈陷波(bo)技術時，不僅需(xū)要🔆考慮濾除振(zhèn)動信号，還應考(kao)慮濾除振動信(xìn)号的倍頻信号(hào)，才能更大範圍(wéi)地拓展渦街流(liú)量🈲計的應用領(lǐng)域。

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