摘(zhai)要:電磁流量(liang)計 在測量漿(jiang)液時,會受到(dao)漿液噪聲的(de)幹擾,這種幹(gan)擾是影響流(liu)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(xing),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(hou)綜合漿液的(de)物理特性,可(kě)以得🐆到參數(shù)可控的漿液(yè)噪聲的仿真(zhen)模型,該模型(xing)對✔️噪聲研究(jiū)和🧡電磁流量(liang)計🤩設計研發(fa)都具有一定(dìng)的實際價值(zhi)。
　　電磁流量計(ji)的測量通道(dao)是一段光滑(hua)的直管段,不(bú)會堵塞,非常(cháng)适用于測量(liàng)含有因體的(de)固液兩相流(liú)🔴體，且電磁流(liú)量計在檢測(cè)⁉️時不會帶來(lai)壓力等外力(lì)作用。所以節(jie)能🈲效果好1。電(dian)磁流量計采(cǎi)用法拉第電(dian)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(ti)的密度、溫度(dù)⛹🏻‍♀️、壓力、粘度和(he)電導率變化(hua)的明顯影響(xiang),且其口徑範(fan)圍選擇餘地(dì)大,流量測量(liàng)範圍寬,也可(ke)用于測量具(jù)💰有腐蝕性的(de)液體。
　　電磁流(liu)量計在測量(liang)液體時，兩個(ge)電極與被測(ce)液體🧡相接👨‍❤️‍👨觸(chù),這🆚樣可以更(geng)準确地測量(liang)由于外加激(ji)勵而産生的(de)電荷偏移回(hui)。流速📞爲V的流(liú)體在外加磁(ci)場的情況下(xia)，切割磁力線(xian),向兩個電極(jí)方向移動,形(xíng)成電勢差E。但(dan)是💃在接觸過(guo)🎯程中,被測液(yè)體中混合的(de)大小質量不(bu)均的固體顆(ke)粒在流體運(yùn)動中,随機的(de)沖撞電極,使(shi)得輸出信号(hào)出現頻繁的(de)跳動，這種現(xian)象叫✉️做漿狀(zhuàng)流體噪聲。即(jí)漿液噪聲4。
1.1/f噪(zào)聲的宏觀解(jie)釋
　　漿液内部(bù)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(huì)沖撞到電磁(ci)流量計的測(cè)‼️量電極上,使(shi)得測量電極(ji)産生一個突(tu)變信号，大量(liang)的突🚶‍♀️變信号(hao)☁️擾亂了正常(cháng)的測量信号(hao),原本應該平(ping)滑的感應電(diàn)勢疊加上噪(zao)聲，使得流量(liàng)測量産生偏(pian)差🌏。
　　将漿液噪(zao)聲從流量信(xin)号裏抽離出(chu)來，并從頻域(yù)的角❤️度分析(xī)可知,漿液噪(zào)聲的功率譜(pǔ)密度符合1/f噪(zào)聲特性,即信(xìn)号的功率譜(pu)能🔞量分布和(hé)頻率成反比(bi)。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(gao)而降低。圖1爲(wèi)不含流量信(xin)号的漿液噪(zào)聲時域圖及(ji)其對應的功(gong)率譜密度圖(tú)6]。。

　　對于1/f噪聲的(de)研究,現階段(duàn)常用的有兩(liǎng)種方法:一種(zhong)是，首先産生(shēng)随機白噪聲(shēng),再把白噪聲(sheng)通過一個高(gao)🔅通濾波器,經(jing)過濾波的噪(zao)聲可以近似(sì)看作是1/f噪聲(shēng);另一種🤩是,用(yòng)狀态機的方(fāng)法經過複雜(za)的運算得到(dao),或者用一種(zhǒng)需要複雜方(fang)法的❄️模型得(dé)出1/f噪聲。
2.1/f噪聲(sheng)的統計解釋(shì)
　　1/f噪聲在很多(duō)自然系統中(zhong)都有出現，近(jin)些年來越來(lai)越多☁️的.人都(dōu)試圖用數學(xué)分析的方法(fǎ)解釋這種現(xian)象，但是所有(you)的研究都還(hái)未達成統一(yī)7,但是有一個(gè)共性是🔞公認(ren)的,。下面是本(ben)文對1/f的一種(zhǒng)解釋。
　　設在一(yi)段時間内(t>0),漿(jiāng)液顆粒沖撞(zhuàng)電極産生的(de)噪聲電壓值(zhí)的大小與📧沖(chòng)撞❤️電極的💜顆(kē)粒的大小(流(liu)體濃度)、力度(dù)(流體速度).幾(jǐ)何形狀有關(guān)🤟,假定将漿液(ye)顆粒分化爲(wei)質量、形狀統(tong)一的質點,漿(jiāng)液顆粒💰沖撞(zhuang)電極産生🌈的(de)噪聲電壓值(zhí)正比于質點(diǎn)的數量,即在(zai)某🐆一時刻t,産(chan)生的噪聲🈚值(zhí)的幅值用質(zhi)點的數量來(lái)描述間。
　　則漿(jiāng)液沖撞電極(jí)的随機過程(cheng)爲計數過程(cheng),若N(t)表示時刻(kè)t爲止累計的(de)質點數量,則(zé)此過程滿足(zu)以下條件:


　　其(qi)中,K是與流速(sù)、濃度以及漿(jiāng)液顆粒形狀(zhuang)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(yè)顆粒沖撞電(dian)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(zài)對數坐标系(xi)下，可将漿液(ye)噪聲等🌈效成(chéng)Y=b+kX。Y正比于統計(ji)幅值,b正比于(yú)流速和濃度(du),k爲📧漿液🛀🏻國有(you)系數,表征不(bú)同💋種類的漿(jiang)液。
　　漿液噪聲(shēng)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(chà)σ與b和k有關。即(jí)高斯分布的(de)均值增大,等(děng)效直線斜率(lǜ)增大,截距減(jiǎn)小;高斯分布(bù)的方差增大(da),等效直線斜(xié)率減小,截距(jù)增大;幅值倍(bèi)數增大,截距(jù)增大。
4實驗驗(yàn)證
　　根據以上(shàng)關系,設計一(yi)種漿液噪聲(shēng)Msun,此噪聲由功(gong)率譜統計特(tè)性拟合的直(zhi)線符合斜率(lǜ)爲k=-1.9,截距爲b=-52。噪(zào)聲♈各頻段斜(xié)率相近。整體(tǐ)波形随機曲(qǔ)折。

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

5結束(shù)語
　　通過分析(xī)漿液噪聲,可(kě)以得到以下(xià)結論:
1)根據漿(jiāng)液噪聲的頻(pin)譜特性的分(fèn)析,此模型可(kě)用于在一定(dìng)頻譜範圍内(nei)近似代替實(shi)際漿液噪聲(sheng);
2)漿液噪聲在(zài)對數坐标下(xia),呈現1/f的特性(xing),濃度增加或(huò)者流速增加(jia),曲線上移,濃(nóng)度下降或者(zhě)流速降低,曲(qǔ)線下移;低頻(pín)噪🏃‍♀️聲能量高(gāo)于高頻噪聲(shēng),高頻段比低(di)頻段豐富.

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