摘要(yào):電磁流量(liang)計在測量(liang)漿液時，會(huì)受到漿液(ye)噪聲的幹(gan)擾,這種幹(gan)擾是🏒影響(xiǎng)🌏流量測量(liàng)等指标的(de)主要影響(xiǎng)因素。由大(dà)量實驗得(de)知,漿液噪(zào)聲符合👄1/f噪(zao)聲特性,通(tong)過對1/f噪聲(sheng)的理論分(fèn)析和數學(xué)計算,可以(yi)得到漿液(yè)噪聲的數(shù)學💯模型。最(zui)後🧑🏽🤝🧑🏻綜合漿(jiang)液的物理(li)特性,可以(yi)得到參數(shù)可㊙️控的漿(jiang)液噪聲的(de)仿真模型(xing)，該模型對(dui)噪聲和電(dian)磁流量計(ji)設計都😘具(jù)有一定的(de)實際價值(zhí)。
漿液型電(dian)磁流量計(jì)的測量通(tōng)道是一段(duàn)段光滑的(de)直管段,不(bú)會堵塞,非(fēi)常适用💛于(yú)測量含有(yǒu)固體的固(gù)液兩相流(liu)體，且電磁(cí)流量計在(zài)檢測時不(bu)🌈會帶來壓(ya)力等外力(li)作用,所以(yi)節能效果(guǒ)好"。電磁流(liu)量計采用(yong)法拉第電(dian)磁感應定(dìng)律作爲設(shè)🌈計原理，測(cè)量的體積(ji)💜流量基本(běn).上不受流(liú)體的密度(du)、溫度、壓力(li)、粘度和電(diàn)導率變化(huà)的明顯影(ying)響,且其口(kǒu)徑🎯範圍選(xuǎn)擇餘地大(dà),流量測量(liang)範圍寬,也(yě)🌈可用于測(cè)👣量具有腐(fu)蝕性的液(yè)體。
電磁流(liu)量計在測(cè)量液體時(shi)，兩個電極(jí)與被測液(yè)體相接觸(chù)⛹🏻♀️,這樣可以(yi)更正确地(di)測量由于(yú)外加激勵(li)而産生的(de)電荷偏移(yí)。流速爲🔴V的(de)流體在外(wài)加磁場的(de)情況下,切(qiē)割磁力線(xian),向兩個電(diàn)極👨❤️👨方向移(yi)動,形成電(dian)勢差E。但是(shì)在接觸過(guo)程中,被測(ce)液❤️體中混(hun)合的大小(xiao)質量不均(jun1)的固體顆(ke)粒在流體(ti)運動中，随(sui)機的沖撞(zhuang)電極，使得(dé)輸出🌏信号(hào)出現頻繁(fán)的跳動,這(zhè)種現象叫(jiao)做漿狀流(liú)體㊙️噪聲，即(jí)㊙️漿液噪聲(sheng)。
1.1/f噪聲的宏(hong)觀解釋
漿(jiāng)液内部含(hán)有大量的(de)紙漿或砂(shā)漿等大小(xiao)不均的🛀固(gu)體😄顆粒,漿(jiāng)液流動時(shi),這些顆粒(lì)會沖撞到(dao)電磁流量(liang)計♻️的測量(liang)電極上,使(shi)得測量電(dian)極産生一(yi)個突變⛱️信(xin)号，大量的(de)突變信号(hao)擾亂了正(zhèng)常的測量(liàng)信号,原本(běn)應該平滑(hua)的感應電(diàn)勢疊加.上(shàng)噪聲,使得(de)流量測量(liàng)産生偏差(cha)'5]。将漿液噪(zào)聲💔從流量(liang)信号裏抽(chōu)離出來,并(bing)從頻域的(de)🧑🏾🤝🧑🏼角度分析(xī)可知,漿液(ye)噪聲的功(gōng)率🍓譜密⛹🏻♀️度(du)符合1/f噪🚶聲(sheng)特性，即信(xin)号的功率(lü)譜能量分(fen)布和頻率(lü)成反比。功(gong)率譜分析(xi)表明漿液(yè)噪聲的頻(pín)率分布很(hěn)寬,幹擾的(de)增益随着(zhe)頻率的升(shēng)高而降低(dī)。圖1爲不含(han)流量信号(hào)的漿液噪(zao)聲時域圖(tú)及其對應(yīng)的功率譜(pǔ)密度圖。
對(dui)于1/f噪聲的(de)研究,現階(jiē)段常用的(de)有兩種方(fang)法:一種是(shì),首先🌍産生(shēng)⚽随機白噪(zào)聲,再把白(bai)噪聲通過(guò)-一個高❄️通(tong)濾波器經(jīng)過濾波的(de)噪聲可以(yǐ)近似看作(zuò)是1/f噪聲;另(lìng)一種是,用(yòng)狀🛀态機的(de)⛷️方法經過(guo)複雜的運(yun)算得到，或(huo)者用--種📧需(xū)要複雜方(fāng)法的模型(xing)得出1/f噪🤞聲(sheng)。
2.1/f噪聲的統(tǒng)計解釋
1/f噪(zào)聲在很多(duō)自然系統(tǒng)中都有出(chu)現，近些年(nián)來越來越(yuè)多的人都(dou)試圖用數(shù)學分析的(de)方法解釋(shì)這種現象(xiang)，但是所有(you)的研究都(dōu).還未達成(chéng)統一,但是(shi)有一個共(gong)性是公認(rèn)的,
.下面是(shì)本文對1/f的(de)一種解釋(shì)。
則漿液沖(chong)撞電極的(de)随機過程(chéng)爲計數過(guo)程，若N(t)表示(shi)👄時刻t爲止(zhǐ)累計的質(zhì)點數量,則(zé)此過程滿(mǎn)足以下條(tiáo)件:
1)N(t)≥0;
2)N(t)是正整(zheng)數;
3)若s<t,則N(s)<N(t);
4)當(dang)s<t,N(t)-N(s)等于區間(jian)(s,t]中質點的(de)數量。
由此(cǐ)可知,漿液(ye)沖撞電極(ji)産生的噪(zào)聲，符合泊(bó)松過程,定(dìng)💯義👈爲:
其中(zhōng)n是平均脈(mò)沖率,三角(jiǎo)方括号表(biao)示總體均(jun)值。這個⚽功(gong)率譜🏃♀️的圖(tú)形，在原點(dian)處近乎平(píng)直,然後經(jing)過一個過(guo)渡區,在高(gao)👅頻處與1/λ2成(cheng)比例!
但是(shì)這并不能(néng)細緻的刻(ke)畫1/f噪聲的(de)特性,它還(hai)和λ有關。設(she)過渡區的(de)兩個端點(dian)值爲λ1和λ2,則(ze)功率譜表(biǎo)達式爲:
其(qí)中,K是與流(liú)速、濃度以(yǐ)及漿液顆(kē)粒形狀有(yǒu)關的系數(shù)🧑🏾🤝🧑🏼;a是表征噪(zao)聲1/f特性的(de)系數，通常(cháng)1<a<2;S(w)爲噪聲序(xù)列中噪聲(shēng)頻率f的統(tong)計🧡幅值;T是(shi)漿液顆粒(lì)沖撞電極(jí)的間隔時(shí)間。
假設y=log10,S(ɷ),b=log10,K,kX=a*log10T,則(ze)統計功率(lǜ)譜在對數(shù)坐标系下(xia),可将漿液(yè)噪聲等效(xiào)成Y==b+kX。Y正比于(yú)統計幅值(zhí),b正比于流(liu)速和濃度(du),k爲漿液固(gu)有系數,表(biao)征不同種(zhǒng)類的漿液(yè)。
漿液噪聲(sheng)的幅值VA符(fú)合高斯分(fen)布，且高斯(sī)分布的均(jun)值🔆μ和方差(cha)σ與❄️b和k有關(guān)。即高斯分(fèn)布的均值(zhi)增大，等效(xiào)直線斜率(lǜ)🌐增大，截距(jù)減小;高斯(si)分布的方(fang)差增大,等(deng)效直線斜(xié)率減小,截(jie)距🏃♀️增大;幅(fú)值倍數❓增(zeng)大,截距增(zēng)大。
4實驗驗(yàn)證
根據以(yi)上關系,設(she)計一種漿(jiang)液噪聲Msury,此(ci)噪聲由功(gōng)率❤️譜統計(jì)特性拟合(hé)的直線符(fú)合斜率爲(wei)k=-1.9,截距爲b=-52。噪(zao)聲各頻段(duàn)斜率相近(jìn),整體波形(xíng)随機曲折(shé)。
設△=1.37*10-3(s),n=30,mj=100,由以上(shang)構造方法(fa)可得時間(jian)序列Ndis，将離(lí)散的時間(jian)🔅點Ndis線❤️性☂️化(huà)，即時間累(lèi)積得到
實(shi)驗結果如(rú)表1,Data1和Data2爲實(shi)際噪聲測(cè)得的數據(jù)。
5結束語
通(tōng)過分析漿(jiang)液噪聲,可(ke)以得到以(yǐ)下結論:.
1)根(gēn)據漿液噪(zao)聲的頻譜(pǔ)特性的分(fen)析,此模型(xing)可用于在(zài)--定.頻譜🥰範(fan)圍内近似(si)代替實際(ji)漿液噪聲(sheng);
2)漿液噪聲(shēng)在對數坐(zuò)标下，呈現(xiàn)1/f的特性,濃(nong)度增加或(huo)者流速增(zēng)加,曲線上(shàng)移,濃度下(xia)降或者流(liu)速降低,曲(qǔ)♋線下🧑🏾🤝🧑🏼移;低(di)頻噪聲能(néng)量高于高(gāo)頻噪聲，高(gao)頻段比低(di)頻段豐富(fu)。
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