旋進旋渦流量計的檢測元件采集信號經(jīng)電路處理的輸出信號中主要包含旋渦信號和干擾信號,分析并比較兩種信號的區(qū)別,找到差異性最大的特征，即可提取旋渦頻率，實現(xiàn)流量的有效測量。
旋進旋渦流量計檢測元件采集的旋渦信號可以近似看作正弦信號,在外界無干擾情況下,流量計輸出的電壓信號為
式中:V0(t)為輸出信號轉(zhuǎn)換得到的電壓值,V;A0為正弦信號的幅值,V;ƒ0為旋渦進動頻率,Hz;φ0為信號的相位。
根據(jù)三角函數(shù)傅里葉變換結(jié)果可知,在上述信號的單邊頻譜中,當ƒ=ƒ0時對應(yīng)幅值最大,因此,可以通過搜索最值的方法反向確定旋渦信號的頻率。
在旋進旋渦流量計的實際應(yīng)用環(huán)境中,常見的干擾信號主要為瞬態(tài)沖擊振動和流體脈沖干擾。根據(jù)流體脈動干擾信號在沿流量計軸向?qū)ΨQ的方向.上非常接近,旋渦產(chǎn)生壓力信號在對稱位置上反相,因此可以通過差分處理的方式基本消除流體脈沖對旋進旋渦流量計的影響。針對瞬態(tài)沖擊振動信號,在理想狀態(tài)下可以看作阻尼振動信號,通過檢測元件采集的電壓信號可通過式(2)表達：
式中:A1為信號的幅值,V;η為阻尼系數(shù);ɷn為固有角頻率;ɷd為振動角頻率;φn為初始相位。
從式(2)可以看出,在振動過程中頻率始終保持不變,幅值不斷減小至0,因此,在對應(yīng)的頻譜圖中,當ƒ=ɷd/(2π)時對應(yīng)的幅值最大。實際環(huán)境中,振動信號的頻譜中可能存在高頻諧波。
綜合以上分析可以看出,由于旋進旋渦流量計信號始終穩(wěn)定,對應(yīng)的能量隨時間不斷累積,而振動信號初始能量大,隨時間變化累積量不斷減少,在兩者初始幅值基本相同的情況下,旋渦信號的能量必大于振動信號,因此,可以通過頻譜分析結(jié)果中的幅值最大值來確定旋渦信號的頻率,并轉(zhuǎn)化為瞬時流量完成測量。 |
