摘要(yao)：渦街流量計(jì) 抗管道振動(dong)性能，将數字(zi)陷波技術應(ying)用于傳統應(ying)☎️力式渦街流(liu)量計，并進行(hang)了0.5g以下振動(dong)加速度試驗(yàn)，結果表明該(gāi)方法在0.2g及以(yǐ)下振動加速(su)度情況下可(kě)🈚有效改🌈善渦(wō)街流量計抗(kàng)管道振動性(xìng)能。
0引言
　　渦街(jiē)流量計因其(qi)介質适應性(xing)強、無可動部(bu)件、結構簡單(dan)、可靠⛹🏻‍♀️性🌈高等(děng)特點而被廣(guǎng)泛使用。而渦(wo)街流量計是(shì)利用流體經(jīng)過旋渦發生(sheng)體後産生的(de)振動進行流(liú)量測量的，在(zai)管道振動的(de)情況下，渦街(jie)流量計無法(fǎ)正常使用［1-5］。
　　以(yi)國内外應用(yòng)最爲廣泛的(de)應力式渦街(jie)流量計爲📞基(jī)礎，将數⭕字💜陷(xiàn)波技術應用(yòng)于其數字信(xìn)号處理單元(yuán)，并在氣👨‍❤️‍👨體流(liu)量管道振動(dong)試驗裝置上(shang)，在相同流🔴速(su)範圍内相同(tong)🔴振動頻率不(bu)同振動加速(su)度的管道振(zhen)動，渦街流量(liang)計在管道振(zhèn)動條件下的(de)抗振性能。
1數(shu)字陷波
　　在振(zhen)動信号分析(xī)處理中，數字(zi)濾波是通過(guo)數學運算從(cóng)所采集的離(li)散信号中選(xuan)取人們所感(gan)興趣的🍉一部(bu)分信号的處(chù)理方法。
　　數字(zi)陷波是數字(zi)濾波的一種(zhǒng)，通過數學運(yun)算從所🚩采集(ji)的🌈離散信号(hào)中濾除非期(qi)望信号的處(chù)理方法，也稱(cheng)爲梳狀濾波(bō)。它的主要作(zuò)用有濾除測(ce)試信号中的(de)噪聲或虛假(jia)成分、提高信(xìn)噪比、抑制幹(gan)擾信号、分離(lí)頻率分量等(děng)。用🈲軟件實現(xian)數字陷波的(de)優點是系統(tong)函數具有可(ke)變性，僅依賴(lài)于算法結構(gou)，并易于💰獲得(de)較理想⁉️的🚩濾(lü)波性能。陷波(bo)器設計的目(mu)的是濾去一(yi)定範圍的頻(pin)率幹擾，但在(zai)濾波過程中(zhōng)要求基本不(bu)改變其他頻(pin)率🐪成分，因此(ci)，要求陷波濾(lü)波器的頻率(lü)響應如式（1）所(suǒ)示。

　　一個理想(xiang)的點阻陷波(bo)濾波器的頻(pín)率響應要在(zài)消除的信号(hao)頻率點處，其(qí)值等于零；而(er)在其他頻率(lü)處，其值不爲(wei)零，且要等于(yú)1，其頻率響應(yīng)特性如圖1所(suǒ)示。

　　數字濾波(bo)的頻域方法(fǎ)是利用ＦＦＴ快速(sù)算法對輸入(ru)信号采樣數(shù)據進行離散(sàn)傅裏葉變換(huàn)，分析其頻譜(pǔ)，根據濾波要(yào)💋求，将需要濾(lǜ)除的頻率部(bù)分直接設置(zhì)成零或加漸(jian)變過渡頻帶(dài)後再設置成(cheng)零的方法［６］。将(jiang)陷波器的設(she)計思想與數(shù)字濾波的頻(pín)域方法相結(jie)合，即本文采(cǎi)用的數字陷(xiàn)波的頻域方(fang)法。
2試驗裝置(zhi)
　　氣體流量管(guǎn)道振動試驗(yàn)裝置結構圖(tú)如圖2所示。爲(wei)得到壓力較(jiao)穩定的氣流(liú)，空氣壓縮機(jī)将大氣中的(de)空氣壓縮，注(zhù)入至穩壓儲(chu)氣罐，高溫壓(ya)縮空氣經過(guò)冷幹機冷卻(que)除濕後，得到(dào)的純淨氣體(tǐ)先後流經氣(qì)路總閥、氣動(dong)調節閥、 渦輪(lún)流量計 （标準(zhǔn)表）、渦街流量(liàng)計（被校表）後(hòu)，最終通向大(dà)氣。選擇了💘具(jù)有頻率調節(jiē)（1~400Hｚ）、簡易調整加(jia)速度（＜20ｇ）/振幅、輸(shū)出正弦類波(bō)形等功能的(de)振🔆動台，将氣(qi)體管道固定(dìng)在振動台上(shàng)，從而實現設(shè)定頻率下不(bú)同振動加速(su)度的管💃🏻道振(zhèn)動［4］。

　　采用标準(zhun)表法标定被(bei)測渦街流量(liàng)計的儀表系(xì)數💰，即由渦輪(lún)流量計測得(dé)的流量值、渦(wō)輪流量計表(biǎo)前壓力變送(song)器測得的壓(yā)力值及渦街(jiē)流量計表前(qian)壓力變送器(qì)測得的壓力(li)值便可換算(suàn)得到流經被(bèi)測渦街流量(liàng)計的體積🙇🏻流(liú)量（管路中氣(qì)體溫度變化(hua)很小，忽略不(bú)計✌️）。标準表渦(wo)輪流量計的(de)最大允許誤(wu)差爲±1％，内徑爲(wèi)50mm，流量範圍爲(wei)5~100m3/h；兩個壓力變(biàn)送器的最大(dà)允許誤差均(jun)爲±2％。
3管道振動(dòng)試驗及數據(jù)分析
　　分别在(zai)5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個流速，施(shi)加豎直方向(xiàng)振動，在振動(dòng)頻率40Hｚ，振🚶‍♀️動的(de)加速度分别(bié)爲0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的條件下(xià)對普通應力(li)式模🔆拟渦街(jiē)流🔆量計和應(yīng)用數字陷波(bō)技術的渦街(jie)流量計在圖(tú)2所示的氣體(tǐ)管🈲道振動試(shi)驗裝置上進(jin)行管道振動(dong)試驗。
　　普通應(yīng)力式模拟渦(wo)街流量計試(shì)驗數據如表(biǎo)1所示，相⭐對誤(wù)差曲💯線如圖(tu)3所示。應用數(shù)字陷波技術(shù)的渦街流量(liàng)計試驗數據(jù)如表2所示，相(xiang)對誤差曲線(xian)如圖🧑🏾‍🤝‍🧑🏼4所示。
表(biǎo)1模拟渦街流(liú)量計抗管道(dào)振動試驗結(jié)果


表2應用數(shù)學陷波技術(shu)的渦街流量(liang)計抗管道振(zhèn)動試驗結果(guo)



　　由(yóu)試驗數據及(jí)相對誤差曲(qǔ)線可以看出(chū)，普通模拟🍉渦(wo)街🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流量計抗(kang)管道振動的(de)性能很差，不(bu)考慮其下限(xiàn)流速，振動頻(pin)率爲㊙️40Hｚ時隻能(néng)在0.05g管道振動(dòng)加速度的情(qing)況下正常工(gōng)作。

　　數字陷波(bo)技術的渦街(jie)流量計與普(pu)通的模拟渦(wō)街⭐流量計♉相(xiang)比，抗振性能(néng)大大提高（最(zui)低流速點0.5g振(zhèn)動加速度情(qíng)況除外）。圖中(zhōng)，在流速爲5m/s時(shí)，數字渦街流(liú)量☎️計在40Hｚ、0.5g振動(dong)加速度的情(qíng)況下，相對誤(wu)差達到38.57％。由表(biao)2數據可以看(kàn)出，出現該問(wen)題的原因并(bing)非由40Hｚ的振動(dòng)信号造成，而(ér)是由振動信(xìn)号的三倍頻(pin)信💜号造成的(de)。出現倍頻信(xin)号㊙️的原因可(ke)以歸結爲兩(liǎng)個方面：1）施振(zhen)裝置本身産(chan)生的振動信(xìn)号💯并不是純(chún)💘淨的，其中夾(jiá)雜着🐆設定頻(pin)率振動信号(hao)的倍頻信号(hao)；2）管道的安裝(zhuāng)、連接過程中(zhong)，螺絲的松動(dòng)、不平衡❌、不對(duì)中等都會🏃🏻使(shi)系統産生倍(bèi)頻現象［7］。
　　除了(le)最低流速點(dian)處于0.5g振動加(jiā)速度的情況(kuàng)之外，數字陷(xian)波技術的渦(wō)街流量計達(da)到了抗0.5g振動(dòng)加速度的抗(kang)振水平。
4小結(jié)
　　将數字陷波(bo)技術應用于(yú)被廣泛使用(yong)的應力式模(mo)💃拟渦街流量(liàng)計，對其進行(hang)管道振動條(tiáo)件下的測量(liàng)，與普❓通的模(mó)拟💃🏻渦街流量(liang)計相比，抗振(zhèn)性能大大提(tí)高。由試🐉驗數(shu)據🐕可以看出(chu)，在應用數字(zi)陷波技術時(shí)❄️，不僅需要考(kao)慮濾除振動(dòng)信号，還應考(kǎo)慮濾除振動(dong)💃🏻信号的倍頻(pín)信号，才能更(gèng)大範圍地拓(tuo)展渦街流量(liang)計的應用領(lǐng)域。

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