本節(jié)先介紹渦街流量計(jì)數(shù)據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理。
周期振動(dòng)干擾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。該平臺(tái)主要包括鼓風(fēng)機(jī)、直管段、渦街流量計(jì)、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、 PC 機(jī)和一個(gè)由振動(dòng)臺(tái)和控制臺(tái)組成的周期振動(dòng)系統(tǒng)。氣體渦街流量由鼓風(fēng)機(jī)提供；周期振動(dòng)干擾由與上游直管段相連的振動(dòng)臺(tái)提供；PC機(jī)用來(lái)調(diào)試、下載程序，并給二次儀表供電；示波器采集渦街流量傳感器的輸出數(shù)據(jù)，采樣頻率為10kHz ，采樣10s。將不同儀表公司生產(chǎn)的渦街流量計(jì)安裝在圖2.2所示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，在只有渦街流量、只有周期振動(dòng)、或渦街流量與周期振動(dòng)同頻時(shí)，分別采集渦街流量傳感器的輸出數(shù)據(jù)。
渦街流量計(jì)傳感器原始輸出信號(hào)的時(shí)域波形不夠平滑，帶有毛刺。為了更好地分析原始信號(hào)的時(shí)序特性，采用阻帶較陡的6階巴特沃斯濾波器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行濾波。為了盡量保留時(shí)域波形中目標(biāo)信號(hào)對(duì)應(yīng)的信息，需要合理地設(shè)計(jì)濾波器的帶寬。本文通過(guò)原始信號(hào)與濾波后信號(hào)的平均幅值譜的對(duì)比來(lái)考核濾波的效果。采用改進(jìn)的周期圖法，采樣頻率為250OHz, FFT計(jì)算點(diǎn)數(shù)為4096點(diǎn)，覆蓋率為75%，計(jì)算20次FFT的平均值。時(shí)域的波動(dòng)對(duì)應(yīng)頻域的帶寬，因此，濾波后信號(hào)的平均幅值譜帶寬應(yīng)盡量與原始信號(hào)保持一致；濾波后的信號(hào)應(yīng)盡量保留原始信號(hào)的幅值特性，所以，濾波前后平均幅值譜的峰值誤差應(yīng)小于士0.5%設(shè)計(jì)的濾波器的幅頻特性如圖2.3所示,以約為65Hz的渦街流量信號(hào)為例, 設(shè)計(jì)的濾波器的幅頻特性如圖2.3所示
約為65Hz的渦街流量信號(hào)濾波前后的時(shí)域波形對(duì)比如圖2.4(a)所示，濾波前后的頻域平均幅值對(duì)比如圖2.4(b)所示
用上述相同準(zhǔn)則設(shè)計(jì)濾波器。約為65Hz的同頻信號(hào)濾波前后的時(shí)域波形對(duì)比如圖2.6(a）所示,濾波前后的頻域平均幅值譜對(duì)比如圖2.6(b)所示．
由圖可知,這三類(lèi)信號(hào)濾波后的波形都近似于平滑的正弦波.正弦波信號(hào)有三個(gè)考核參數(shù)一幅值、頻率和初始相位。因?yàn)?/span>渦街流量計(jì)信號(hào)采集時(shí)間隨機(jī),因此,研究初始相位沒(méi)有意義.下面從幅值和頻率兩個(gè)方面,分別分析這三類(lèi)信號(hào)濾波后的波形特性,并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。 |
