摘(zhai)要:電磁流量(liang)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(zhi)标的主要影(ying)響因素。由大(da)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(suan),可以得到漿(jiāng)液噪聲的數(shu)學模型。最後(hou)綜合漿液的(de)物理特性,可(ke)以得到參數(shù)可控的漿液(yè)噪聲的仿真(zhēn)模型,該模型(xíng)對噪聲研究(jiu)和👣電磁流量(liàng)計設計研發(fā)都具有一定(ding)的實際價值(zhí)。
　　電磁流量計(jì)的測量通道(dào)是一段光滑(huá)的直管段,不(bú)會堵🈲塞,非常(cháng)适用于測量(liang)含有因體的(de)固液兩相流(liu)體，且電磁🐕流(liú)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1。電(diàn)磁流量計采(cai)用法拉第電(diàn)磁感應定律(lü)作爲設計原(yuán)理，測量的體(tǐ)積流量基本(ben)✍️上不受流體(tǐ)💘的密度、溫度(du)、壓力、粘度和(he)電導率變化(hua)的明顯影響(xiǎng),且其口徑範(fan)圍選擇餘地(di)大,流量測量(liang)範圍寬,也可(kě)用于測量具(jù)有腐蝕性的(de)液體。
　　電磁流(liú)量計在測量(liàng)液體時，兩個(ge)電極與被測(ce)液體相接觸(chù),這樣㊙️可以更(gèng)準确地測量(liang)由于外加激(ji)勵而産生的(de)電荷偏移回(huí)。流速✨爲V的流(liu)體在外加磁(cí)場的情況下(xià)，切割磁☀️力線(xiàn),向兩個電👉極(ji)方向移動,形(xing)成電勢差E。但(dàn)是在接觸過(guò)程中,被測液(ye)體中混合的(de)大小質量不(bu)均的固體顆(kē)粒在🐉流體運(yùn)動中,随機的(de)沖撞🈲電極,使(shi)得輸出信号(hao)出現頻繁的(de)跳動，這種現(xiàn)⛷️象叫做漿狀(zhuang)流體噪聲。即(ji)漿液噪聲4。
1.1/f噪(zao)聲的宏觀解(jiě)釋
　　漿液内部(bu)含有大量的(de)紙漿或砂漿(jiang)等大小不均(jun1)的固體📱顆粒(lì)🐕，漿♋液流動時(shi),這些顆社會(hui)沖撞到電磁(cí)流量計的測(ce)💘量電😍極上,使(shi)得測量電極(jí)産生一個突(tu)變信号，大量(liàng)的突👉變信号(hào)擾亂了正常(chang)的測量信号(hào),原本應該平(píng)滑的感應電(dian)勢疊加上噪(zào)聲，使⛷️得流量(liàng)測❗量産生偏(piān)差。
　　将漿液噪(zào)聲從流量信(xìn)号裏抽離出(chu)來，并從頻域(yù)的角度分💋析(xī)可🔱知,漿液噪(zao)聲的功率譜(pu)密度符合1/f噪(zào)聲特性,即信(xin)号的功率譜(pǔ)能量分布和(hé)頻率成反比(bǐ)。功率譜分析(xī)表明漿液噪(zao)聲的頻率分(fen)布很寬,幹擾(rao)的增益随着(zhe)頻率的升高(gāo)而降低。圖1爲(wei)不含流量信(xìn)号的漿液噪(zào)聲🚶‍♀️時域圖及(ji)其對應的功(gong)率譜密度圖(tu)6]。。

　　對于1/f噪聲的(de)研究,現階段(duan)常用的有兩(liang)種方法:一種(zhong)是🐉，首先産生(sheng)随機白噪聲(sheng),再把白噪聲(shēng)通過一個高(gao)通濾波器,經(jīng)過濾波的噪(zào)聲可以近似(sì)看作是1/f噪聲(sheng);另一種是,用(yòng)狀态機的方(fang)法經過複雜(zá)的運算得到(dào),或者用一種(zhong)需要複雜方(fang)法的模型得(de)出1/f噪聲。
2.1/f噪聲(shēng)的統計解釋(shi)
　　1/f噪聲在很多(duo)自然系統中(zhong)都有出現，近(jin)些年來越來(lai)越多的⭕.人都(dou)🎯試圖用數學(xué)分析的方法(fǎ)解釋這種現(xiàn)象，但是所🌈有(yǒu)的研究都還(hai)未達成統一(yi)7,但是有一個(gè)🌈共性是公認(ren)的,。下面是本(běn)文對1/f的一種(zhǒng)解釋。
　　設在一(yi)段時間内(t>0),漿(jiang)液顆粒沖撞(zhuang)電極産生的(de)噪聲電壓值(zhí)的大小與沖(chong)撞電極的顆(ke)粒的大小(流(liu)體濃度)、力度(du)(流體速度).幾(ji)何形狀有關(guan),假定将漿液(yè)顆粒分化爲(wèi)質量、形狀😍統(tǒng)一的質點,漿(jiang)液顆粒🈲沖撞(zhuàng)電極産生的(de)噪聲電壓值(zhi)正比于質點(dian)的數👣量,即在(zài)某一時刻t,産(chǎn)🤩生的噪聲值(zhí)的幅值用質(zhi)點的數量來(lai)描述間。
　　則漿(jiang)液沖撞電極(ji)的随機過程(chéng)爲計數過程(chéng),若N(t)表示時刻(ke)t爲止累計的(de)質點數量,則(ze)此過程滿足(zu)以下條件:


　　其(qi)中,K是與流速(su)、濃度以及漿(jiang)液顆粒形狀(zhuàng)有關的系數(shu);a是表征噪聲(shēng)1/f特性的系數(shu),通常1<α<2;S(?)爲噪聲(shēng)序列中噪聲(shēng)頻🏃‍♀️率f的統計(ji)幅值🈚;T是漿㊙️液(ye)顆粒沖撞電(diàn)極的間隔時(shi)間。
　　假設y=log10S(?),b=log10,K,kX=α*log10T,則統(tong)計功率譜在(zai)對數坐标系(xi)下，可将漿液(yè)噪聲等效成(cheng)Y=b+kX。Y正比于統計(jì)幅值,b正比于(yú)流速和濃度(dù),k爲漿液國有(yǒu)☁️系數🚶‍♀️,表征不(bu)同種類的漿(jiāng)液。
　　漿液噪聲(sheng)的幅值VA符合(hé)高斯分布,且(qiě)高斯分布的(de)均🔴值μ和方差(cha)σ與b和k有關。即(ji)高斯分布的(de)均值增大,等(deng)效直線斜率(lü)增大,截距減(jiǎn)小;高斯分布(bù)的方差增大(dà),等✏️效直線斜(xié)率減小,截距(ju)㊙️增大;幅值倍(bei)數增大,截距(jù)增大。
4實驗驗(yan)證
　　根據以上(shàng)關系,設計一(yi)種漿液噪聲(sheng)Msun,此噪聲由功(gōng)率譜✌️統計特(tè)性🤞拟合的直(zhi)線符合斜率(lü)爲k=-1.9,截距爲b=-52。噪(zào)聲各頻段斜(xie)率相近。整體(ti)波形随機曲(qu)折。

實驗結果(guǒ)如表1,Data1和Data2爲實(shi)際噪聲測得(de)的數據。

5結束(shù)語
　　通過分析(xi)漿液噪聲,可(ke)以得到以下(xià)結論:
1)根據漿(jiang)液噪聲的頻(pín)譜特性的分(fèn)析,此模型可(kě)用于在一定(ding)頻譜📐範圍内(nei)近似代替實(shí)際漿液噪聲(sheng);
2)漿液噪聲在(zài)對數坐标下(xià),呈現1/f的特性(xìng),濃度增加或(huò)者流速增🛀🏻加(jiā),曲線上移,濃(nong)度下降或者(zhe)流速降低,曲(qu)🌈線下移;低頻(pín)噪聲能🐪量高(gao)于高頻噪聲(sheng),高頻段比低(dī)頻段豐富.

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