摘要(yao):針對(dui)國内(nei)
漿液(ye)型電(dian)磁流(liu)量計(ji)
測量(liang)水煤(mei)漿流(liu)量時(shi)出現(xian)波動(dong)大、甚(shen)至回(hui)零的(de)問題(ti)，采集(ji)現場(chang)水煤(mei)漿信(xin)号，進(jin)行時(shi)域和(he)頻域(yu)分析(xi)，找出(chu)其無(wu)法穩(wen)定測(ce)量水(shui)煤漿(jiang)流量(liang)的原(yuan)因。根(gen)據水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)的特(te)征，提(ti)出基(ji)于勵(li)磁頻(pin)率高(gao)次諧(xie)波分(fen)析的(de)♉信号(hao)處理(li)⛱️方法(fa)，選取(qu)受漿(jiang)液噪(zao)💚聲幹(gan)擾小(xiao)的高(gao)次諧(xie)波幅(fu)值來(lai)反映(ying)流量(liang)信号(hao)的大(da)小，有(you)效🔞地(di)避開(kai)了水(shui)煤漿(jiang)噪聲(sheng)的幹(gan)擾。
0引(yin)言
水(shui)煤漿(jiang)是一(yi)種由(you)55%～65%的煤(mei)粉、34%～43%的(de)水和(he)1%的化(hua)學添(tian)加劑(ji)，經💃過(guo)一定(ding)的工(gong)藝加(jia)工而(er)成的(de)固液(ye)混合(he)物，既(ji)可作(zuo)爲👌燃(ran)料代(dai)替油(you)、氣🔞和(he)煤用(yong)于發(fa)電站(zhan)鍋爐(lu)、工業(ye)鍋爐(lu)和⭐工(gong)業窯(yao)爐，緩(huan)解石(shi)油短(duan)缺的(de)能源(yuan)安全(quan)問題(ti)，又可(ke)作爲(wei)制備(bei)合成(cheng)氣的(de)原料(liao)，通過(guo)氣化(hua)生成(cheng)CO、CO2和H2等(deng)氣體(ti)，作爲(wei)工藝(yi)過程(cheng)中的(de)反應(ying)氣。水(shui)煤漿(jiang)在生(sheng)産過(guo)程中(zhong)使用(yong)煤漿(jiang)泵輸(shu)送，在(zai)生産(chan)時，煤(mei)漿泵(beng)工作(zuo)在額(e)定轉(zhuan)速❗下(xia)，所以(yi)，水煤(mei)漿的(de)流速(su)基本(ben)保持(chi)不變(bian)。但是(shi)，水煤(mei)漿是(shi)一種(zhong)非牛(niu)頓流(liu)體，并(bing)且存(cun)在固(gu)體顆(ke)粒🔅的(de)沉澱(dian)，加上(shang)流速(su)低🔞，所(suo)以，可(ke)能會(hui)♌導緻(zhi)煤漿(jiang)泵堵(du)塞，使(shi)煤漿(jiang)泵出(chu)口壓(ya)力大(da)幅跳(tiao)動，引(yin)起水(shui)煤漿(jiang)流速(su)出現(xian)大幅(fu)波動(dong)，影響(xiang)正常(chang)生産(chan)。因此(ci)，爲🔴了(le)保證(zheng)産品(pin)質量(liang)和生(sheng)産安(an)全，需(xu)要監(jian)測管(guan)道内(nei)水煤(mei)漿🈲的(de)♈流速(su)，以及(ji)時發(fa)現煤(mei)漿泵(beng)的異(yi)常。
電(dian)磁流(liu)量計(ji)
測量(liang)管内(nei)不存(cun)在阻(zu)礙流(liu)體的(de)部件(jian)，且受(shou)密度(du)、粘度(du)影響(xiang)較📱小(xiao)，适宜(yi)測量(liang)這類(lei)高濃(nong)度的(de)固液(ye)混合(he)物。解(jie)決漿(jiang)液型(xing)💛電磁(ci)流量(liang)計測(ce)🚶量水(shui)煤漿(jiang)時波(bo)動較(jiao)大的(de)問題(ti)，不僅(jin)能大(da)大減(jian)少國(guo)内煤(mei)化工(gong)企業(ye)的生(sheng)産成(cheng)本，還(hai)是保(bao)證安(an)全生(sheng)産的(de)關鍵(jian)。某國(guo)外著(zhe)✍️名廠(chang)家的(de)電磁(ci)流量(liang)計通(tong)過選(xuan)用耐(nai)沖刷(shua)，耐磨(mo)損🚩的(de)增強(qiang)聚四(si)♻️氟乙(yi)烯作(zuo)爲襯(chen)裏材(cai)料、低(di)噪音(yin)電極(ji)以及(ji)抗噪(zao)音轉(zhuan)🐇換器(qi)來降(jiang)低測(ce)量流(liu)量的(de)🎯波動(dong)［2］。目前(qian)，國内(nei)外對(dui)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量類(lei)似紙(zhi)⭐漿的(de)漿液(ye)流量(liang)在信(xin)号處(chu)理方(fang)面進(jin)行過(guo)一定(ding)的研(yan)究［3-7］，但(dan)是，均(jun)沒有(you)關于(yu)水煤(mei)漿測(ce)量信(xin)号處(chu)理方(fang)面🛀🏻的(de)參考(kao)文獻(xian)。
針對(dui)煤漿(jiang)型電(dian)磁流(liu)量計(ji)
測量(liang)水煤(mei)漿時(shi)出現(xian)較大(da)波動(dong)、甚至(zhi)回零(ling)的問(wen)題，采(cai)集現(xian)場電(dian)磁流(liu)量計(ji)輸出(chu)的水(shui)煤漿(jiang)信号(hao);在時(shi)域和(he)頻域(yu)對信(xin)号進(jin)行分(fen)析，找(zhao)出了(le)電磁(ci)流量(liang)計不(bu)能穩(wen)✔️定測(ce)量🈲水(shui)煤漿(jiang)流量(liang)的原(yuan)因;根(gen)據水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)特征(zheng)🈲，提出(chu)了基(ji)于勵(li)磁頻(pin)率高(gao)次諧(xie)波分(fen)析的(de)煤漿(jiang)流量(liang)計信(xin)号處(chu)理🔱方(fang)法;在(zai)基于(yu)DSP的電(dian)磁流(liu)量⁉️計(ji)變送(song)器上(shang)♋實時(shi)實現(xian)該算(suan)法。實(shi)驗結(jie)果表(biao)明，測(ce)量結(jie)果較(jiao)穩定(ding)😘，驗證(zheng)了所(suo)提出(chu)的算(suan)法的(de)有效(xiao)性。
1數(shu)據采(cai)集分(fen)析
1.1現(xian)場實(shi)驗
針(zhen)對煤(mei)漿型(xing)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量水(shui)煤漿(jiang)時出(chu)現較(jiao)大波(bo)動，甚(shen)🔴至回(hui)零這(zhe)一問(wen)題，特(te)去某(mou)煤化(hua)工企(qi)業甲(jia)醇💜分(fen)公司(si)進行(hang)現場(chang)數據(ju)采集(ji)。該公(gong)司所(suo)使用(yong)的對(dui)置式(shi)四噴(pen)嘴氣(qi)化🙇♀️爐(lu)有4個(ge)🏒噴嘴(zui)，噴嘴(zui)管道(dao)口徑(jing)爲125mm，管(guan)中水(shui)煤漿(jiang)流量(liang)基本(ben)穩定(ding)在19m3/h(流(liu)速約(yue)爲0.48m/s)。每(mei)條噴(pen)嘴煤(mei)漿線(xian)上安(an)裝了(le)3台煤(mei)漿型(xing)電磁(ci)流量(liang)計，每(mei)台煤(mei)漿型(xing)電磁(ci)流量(liang)計由(you)傳感(gan)器和(he)變送(song)器🐕兩(liang)部分(fen)組成(cheng)。選擇(ze)其中(zhong)1條水(shui)煤漿(jiang)管線(xian)上的(de)1台電(dian)磁流(liu)量計(ji)進行(hang)數據(ju)采集(ji)，因爲(wei)該台(tai)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量結(jie)果波(bo)動大(da)，甚至(zhi)出現(xian)回零(ling)的現(xian)象。将(jiang)課題(ti)組研(yan)制的(de)基于(yu)DSP的電(dian)磁流(liu)量變(bian)送器(qi)的信(xin)号線(xian)和勵(li)磁🌈線(xian)接到(dao)該電(dian)磁流(liu)量傳(chuan)感🥵器(qi)的電(dian)極和(he)勵磁(ci)線圈(quan)上，組(zu)合成(cheng)完整(zheng)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)，進行(hang)水煤(mei)漿數(shu)據采(cai)集。使(shi)用的(de)電磁(ci)流量(liang)變送(song)器是(shi)以TI公(gong)司DSP芯(xin)片TMS320F28335爲(wei)核心(xin)，采用(yong)高頻(pin)勵磁(ci)方案(an)，其硬(ying)件主(zhu)要包(bao)括勵(li)磁控(kong)制系(xi)統和(he)信号(hao)采集(ji)處理(li)系統(tong)，具體(ti)的模(mo)塊有(you)勵磁(ci)驅動(dong)模塊(kuai)、信号(hao)調理(li)采集(ji)模塊(kuai)、信号(hao)處理(li)控制(zhi)模塊(kuai)、人機(ji)接口(kou)模塊(kuai)、通信(xin)模塊(kuai)及電(dian)源管(guan)理模(mo)塊［8-12］。信(xin)号調(diao)理采(cai)集模(mo)塊中(zhong)的調(diao)理電(dian)路對(dui)一🍓次(ci)儀表(biao)輸出(chu)的信(xin)号進(jin)行放(fang)大和(he)濾🏃🏻波(bo)❓，截止(zhi)頻⭐率(lü)是2kHz，放(fang)大倍(bei)數約(yue)爲230倍(bei)。通過(guo)NI公司(si)USB－6216型号(hao)的數(shu)據采(cai)集卡(ka)進📱行(hang)數據(ju)采集(ji)，把調(diao)理電(dian)路的(de)輸出(chu)端連(lian)接到(dao)數據(ju)采集(ji)卡的(de)一個(ge)♉差分(fen)輸入(ru)端，并(bing)設置(zhi)數據(ju)采集(ji)卡工(gong)作在(zai)🈲差分(fen)的測(ce)量模(mo)式，設(she)置采(cai)集卡(ka)的采(cai)樣頻(pin)率爲(wei)10kHz。采集(ji)多組(zu)水煤(mei)漿信(xin)号數(shu)據，每(mei)組數(shu)據的(de)時間(jian)長度(du)爲5min。
1.2數(shu)據分(fen)析
現(xian)場采(cai)集了(le)25Hz方波(bo)勵磁(ci)下的(de)水煤(mei)漿信(xin)号，發(fa)現水(shui)煤✉️漿(jiang)💃信号(hao)的幅(fu)值非(fei)常大(da)，甚至(zhi)接近(jin)AD的量(liang)程上(shang)限，如(ru)圖💜1所(suo)示⭐。水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)主要(yao)由感(gan)應電(dian)動勢(shi)信号(hao)和電(dian)極噪(zao)聲組(zu)成。其(qi)中，感(gan)應電(dian)☁️動勢(shi)信号(hao)是由(you)導電(dian)液體(ti)切☂️割(ge)磁場(chang)産生(sheng)的，其(qi)幅值(zhi)和相(xiang)同流(liu)量下(xia)介質(zhi)爲水(shui)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)幅值(zhi)相同(tong)，僅約(yue)爲數(shu)十毫(hao)伏。這(zhe)是因(yin)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)不受(shou)被測(ce)導電(dian)介質(zhi)的溫(wen)度、粘(zhan)度、密(mi)度以(yi)及導(dao)電率(lü)的影(ying)響，隻(zhi)要經(jing)過水(shui)标定(ding)後，就(jiu)可以(yi)用😍來(lai)💁測量(liang)其他(ta)導電(dian)液體(ti)的流(liu)量［13］。電(dian)極噪(zao)聲是(shi)水煤(mei)漿中(zhong)的固(gu)體🧡顆(ke)粒劃(hua)過電(dian)📧極而(er)引🧡起(qi)的信(xin)号跳(tiao)變，也(ye)稱🚶爲(wei)漿液(ye)噪聲(sheng)，具有(you)強非(fei)平💚穩(wen)性、随(sui)機性(xing)，頻😄域(yu)具有(you)近似(si)1/f的特(te)性［14］。水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)中的(de)漿液(ye)噪聲(sheng)幅值(zhi)非常(chang)大💃🏻，峰(feng)峰值(zhi)可達(da)數伏(fu)，遠遠(yuan)高♊于(yu)與流(liu)量相(xiang)關的(de)感應(ying)電動(dong)勢信(xin)号，如(ru)圖2所(suo)示。這(zhe)給流(liu)量信(xin)号的(de)提🌈取(qu)造成(cheng)了極(ji)大的(de)困難(nan)。
采用(yong)方波(bo)勵磁(ci)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)，其傳(chuan)感器(qi)輸出(chu)的與(yu)🍉流量(liang)相關(guan)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)信号(hao)的波(bo)形也(ye)類似(si)于方(fang)波。針(zhen)🈲對與(yu)流量(liang)♊相關(guan)的感(gan)⭐應電(dian)動勢(shi)信号(hao)f(t)的特(te)點，可(ke)知其(qi)是由(you)基波(bo)和奇(qi)次諧(xie)波疊(die)☂️加而(er)成的(de)。對于(yu)一個(ge)給定(ding)單峰(feng)值爲(wei)Em的矩(ju)🚶♀️形波(bo)信号(hao)，其傅(fu)裏葉(ye)展開(kai)爲:
在(zai)傳感(gan)器輸(shu)出的(de)信号(hao)中隻(zhi)有與(yu)流量(liang)相關(guan)的感(gan)應電(dian)☎️動勢(shi)信号(hao)才是(shi)有用(yong)信号(hao)，被用(yong)來計(ji)算流(liu)量。而(er)提取(qu)感應(ying)電動(dong)勢信(xin)号就(jiu)需要(yao)包含(han)頻率(lü)等于(yu)fe，3fe，5fe，…等頻(pin)率⭕點(dian)的信(xin)号。但(dan)是，從(cong)水煤(mei)漿信(xin)号的(de)頻譜(pu)圖可(ke)以看(kan)出，漿(jiang)液噪(zao)聲頻(pin)帶較(jiao)寬⚽，在(zai)頻率(lü)點fe處(chu)的幅(fu)值較(jiao)大，甚(shen)至将(jiang)基波(bo)淹沒(mei)，如圖(tu)3所示(shi)。選擇(ze)一組(zu)采集(ji)的水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)，把其(qi)等分(fen)📐成數(shu)段，利(li)用MATLAB計(ji)算每(mei)段數(shu)據在(zai)基波(bo)處🚶♀️的(de)幅值(zhi)并提(ti)取保(bao)存在(zai)一個(ge)數組(zu)中，使(shi)用繪(hui)圖工(gong)具畫(hua)出來(lai)，如圖(tu)4所示(shi)。可見(jian)，基波(bo)幅值(zhi)在1～9mV波(bo)動☎️，波(bo)動較(jiao)大，而(er)基波(bo)幅值(zhi)在感(gan)應電(dian)動勢(shi)信号(hao)中所(suo)占的(de)比重(zhong)又最(zui)大，所(suo)以，必(bi)然導(dao)緻計(ji)算👅出(chu)的流(liu)量波(bo)動劇(ju)烈，出(chu)現測(ce)量不(bu)穩定(ding)的問(wen)題。從(cong)圖3水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)的頻(pin)譜圖(tu)中🆚還(hai)可以(yi)看出(chu)，随着(zhe)頻率(lü)的遞(di)增，水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)中的(de)漿液(ye)噪聲(sheng)逐漸(jian)衰減(jian)，使高(gao)次諧(xie)波開(kai)🤩始凸(tu)顯🧑🏽🤝🧑🏻。由(you)式(1)可(ke)知，高(gao)次諧(xie)波的(de)幅值(zhi)也是(shi)與流(liu)量成(cheng)線性(xing)關系(xi)的，因(yin)此，煤(mei)漿型(xing)電磁(ci)流量(liang)計可(ke)以通(tong)過提(ti)取高(gao)次諧(xie)波計(ji)算✔️流(liu)量，有(you)效地(di)避開(kai)漿液(ye)噪聲(sheng)的幹(gan)擾，得(de)到⚽比(bi)較穩(wen)定的(de)測量(liang)結果(guo)。
爲(wei)了進(jin)一步(bu)研究(jiu)水煤(mei)漿信(xin)号的(de)特點(dian)，将其(qi)與紙(zhi)漿信(xin)号進(jin)行🥵對(dui)比。通(tong)過分(fen)析課(ke)題組(zu)采集(ji)的25Hz矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)下👌的(de)紙♋漿(jiang)信号(hao)發現(xian)，在🏃♀️同(tong)樣流(liu)速下(xia)，測量(liang)介質(zhi)爲紙(zhi)漿時(shi)，傳感(gan)器🐆輸(shu)出信(xin)号經(jing)調理(li)放大(da)後能(neng)明顯(xian)看到(dao)與流(liu)量相(xiang)關的(de)感應(ying)電動(dong)勢信(xin)号，且(qie)其☔漿(jiang)液幹(gan)擾僅(jin)爲數(shu)十毫(hao)伏，要(yao)遠小(xiao)于水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)中的(de)漿液(ye)幹擾(rao)，如圖(tu)5所示(shi)。對🛀圖(tu)5所示(shi)的紙(zhi)漿💯信(xin)号進(jin)行局(ju)部🐕放(fang)大，得(de)到如(ru)圖6所(suo)示的(de)❓信号(hao)。可見(jian)，紙漿(jiang)信号(hao)中的(de)漿液(ye)幹擾(rao)持續(xu)的時(shi)間也(ye)遠小(xiao)于水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)中🍓的(de)漿液(ye)幹擾(rao)，且頻(pin)率較(jiao)低。
在頻(pin)域中(zhong)對紙(zhi)漿信(xin)号觀(guan)察時(shi)發現(xian)，紙漿(jiang)信号(hao)的漿(jiang)🙇♀️液噪(zao)聲頻(pin)帶在(zai)零頻(pin)率點(dian)附近(jin)，距離(li)流量(liang)信号(hao)基波(bo)頻率(lü)點較(jiao)💁遠，對(dui)基波(bo)幅值(zhi)和各(ge)奇次(ci)諧波(bo)幅值(zhi)基本(ben)沒有(you)影響(xiang)，紙漿(jiang)信号(hao)在頻(pin)域中(zhong)的圖(tu)形💃🏻如(ru)圖7所(suo)示。選(xuan)擇一(yi)組采(cai)集的(de)紙漿(jiang)信号(hao)，把其(qi)等分(fen)成數(shu)段，利(li)用MATLAB計(ji)算每(mei)段數(shu)據在(zai)基波(bo)處的(de)幅值(zhi)并提(ti)取保(bao)存在(zai)一個(ge)㊙️數組(zu)中，使(shi)用繪(hui)圖工(gong)具畫(hua)出來(lai)，如圖(tu)8所示(shi)。可見(jian)，基波(bo)幅值(zhi)在4.7～4.95mV變(bian)化，波(bo)動較(jiao)小。因(yin)此，提(ti)取到(dao)的與(yu)流量(liang)相關(guan)的🥰感(gan)應電(dian)動勢(shi)信号(hao)幅值(zhi)會比(bi)較穩(wen)定。
從(cong)以上(shang)分析(xi)可知(zhi)，水煤(mei)漿信(xin)号與(yu)紙漿(jiang)信号(hao)有較(jiao)大差(cha)異，煤(mei)漿型(xing)電磁(ci)流量(liang)計适(shi)用于(yu)紙漿(jiang)信号(hao)的信(xin)号處(chu)理方(fang)法不(bu)再适(shi)用于(yu)水煤(mei)漿信(xin)号。
2信(xin)号處(chu)理方(fang)法
2.1基(ji)于勵(li)磁頻(pin)率高(gao)次諧(xie)波的(de)計算(suan)方法(fa)
雖然(ran)水煤(mei)漿信(xin)号的(de)基波(bo)受漿(jiang)液幹(gan)擾影(ying)響，波(bo)動較(jiao)大♊，但(dan)是，流(liu)量🌈信(xin)号的(de)高次(ci)諧波(bo)分量(liang)受水(shui)煤漿(jiang)噪聲(sheng)影響(xiang)小，幅(fu)值穩(wen)定，且(qie)其幅(fu)值與(yu)流量(liang)信号(hao)的大(da)小成(cheng)♍比例(li)。因💜此(ci)，可以(yi)選取(qu)某一(yi)适當(dang)的高(gao)次諧(xie)波幅(fu)值來(lai)反映(ying)整體(ti)流量(liang)信号(hao)的大(da)小。
信(xin)号處(chu)理算(suan)法的(de)具體(ti)步驟(zhou)爲對(dui)水煤(mei)漿信(xin)号進(jin)行一(yi)🈲定點(dian)數的(de)快速(su)傅裏(li)葉變(bian)換(FFT)計(ji)算;提(ti)取某(mou)一受(shou)水煤(mei)漿噪(zao)聲影(ying)響小(xiao)的高(gao)次諧(xie)波所(suo)在頻(pin)率點(dian)處的(de)幅值(zhi);對提(ti)💁取到(dao)的幅(fu)值進(jin)行排(pai)序，取(qu)中間(jian)若幹(gan)點的(de)均⁉️值(zhi)作爲(wei)當前(qian)一輪(lun)FFT計🧡算(suan)得到(dao)的高(gao)次諧(xie)波幅(fu)值;最(zui)後對(dui)得到(dao)的幅(fu)🔆值進(jin)行滑(hua)動平(ping)均濾(lü)波，作(zuo)爲最(zui)終的(de)輸出(chu)。對圖(tu)1所示(shi)的水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)在MATLAB中(zhong)進行(hang)上述(shu)處理(li)，得到(dao)的頻(pin)率爲(wei)225Hz的高(gao)次諧(xie)波👌的(de)幅值(zhi)曲線(xian)如圖(tu)9所示(shi)，得到(dao)波動(dong)率爲(wei):
2.2與已(yi)有漿(jiang)液處(chu)理方(fang)法的(de)比較(jiao)
煤漿(jiang)型電(dian)磁流(liu)量計(ji)針對(dui)紙漿(jiang)流量(liang)，提出(chu)了一(yi)種基(ji)于👄漿(jiang)液🔞信(xin)⛷️号統(tong)計模(mo)型的(de)信号(hao)處理(li)方法(fa)。該算(suan)法通(tong)過對(dui)一段(duan)時間(jian)☎️内漿(jiang)液信(xin)号的(de)幅值(zhi)解調(diao)結果(guo)進行(hang)統計(ji)篩選(xuan)，去除(chu)其中(zhong)發生(sheng)大跳(tiao)變的(de)幅值(zhi)數據(ju)，進而(er)得出(chu)一條(tiao)受漿(jiang)液幹(gan)擾影(ying)響較(jiao)小的(de)“幅值(zhi)基準(zhun)”。再根(gen)據“幅(fu)值基(ji)準”，重(zhong)新構(gou)造“無(wu)⁉️漿液(ye)幹擾(rao)”的流(liu)量計(ji)輸出(chu)信号(hao)。然後(hou)，對“構(gou)造信(xin)号”進(jin)行處(chu)理，最(zui)後輸(shu)出流(liu)🌂量計(ji)算結(jie)果。利(li)用該(gai)算法(fa)對圖(tu)1所示(shi)的水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)進行(hang)處理(li)，得到(dao)的解(jie)調幅(fu)值如(ru)圖10所(suo)示，解(jie)調結(jie)✌️果的(de)波動(dong)較大(da)，如下(xia):
可見(jian)，用已(yi)有漿(jiang)液算(suan)法處(chu)理水(shui)煤漿(jiang)信号(hao)，測量(liang)結果(guo)👈波動(dong)較💰大(da)，說明(ming)無法(fa)通過(guo)去除(chu)漿液(ye)噪聲(sheng)來提(ti)取與(yu)🧡流量(liang)相關(guan)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)信号(hao)，進一(yi)步驗(yan)證了(le)所提(ti)算法(fa)的正(zheng)确性(xing)🈚。
3系統(tong)實時(shi)實現(xian)和實(shi)驗
3.1系(xi)統軟(ruan)件
系(xi)統的(de)軟件(jian)設計(ji)采用(yong)模塊(kuai)化的(de)設計(ji)方法(fa)，将完(wan)成特(te)定功(gong)能🈲或(huo)類似(si)功能(neng)的子(zi)程序(xu)組合(he)成功(gong)能模(mo)塊🎯，主(zhu)要功(gong)能模(mo)塊有(you)主監(jian)控模(mo)塊、初(chu)始化(hua)模塊(kuai)、中斷(duan)模💁塊(kuai)及算(suan)法模(mo)塊等(deng)，由主(zhu)監控(kong)程序(xu)統一(yi)調用(yong)。軟件(jian)框圖(tu)如圖(tu)11所示(shi)。
主監(jian)控程(cheng)序的(de)流程(cheng)圖如(ru)圖12所(suo)示。
1)系(xi)統上(shang)電後(hou)，DSP完成(cheng)各種(zhong)初始(shi)化工(gong)作，包(bao)括系(xi)統初(chu)始化(hua)、外設(she)初始(shi)化和(he)算法(fa)初始(shi)化等(deng)，開啓(qi)定時(shi)器以(yi)及AD采(cai)樣轉(zhuan)換模(mo)塊。
2)AD采(cai)樣轉(zhuan)換結(jie)束後(hou)，通過(guo)多通(tong)道緩(huan)沖器(qi)McBSP傳輸(shu)到DSP，實(shi)時存(cun)儲到(dao)🈲外擴(kuo)SAＲAM中的(de)數據(ju)緩沖(chong)數組(zu)中，并(bing)對采(cai)集到(dao)的流(liu)量信(xin)号進(jin)行預(yu)處理(li)。
3)在主(zhu)循環(huan)中查(cha)詢數(shu)據更(geng)新是(shi)否完(wan)成，若(ruo)完成(cheng)，則進(jin)行🔴算(suan)法處(chu)理，得(de)到流(liu)速、瞬(shun)時流(liu)量等(deng);在定(ding)時器(qi)中斷(duan)中累(lei)加瞬(shun)時流(liu)量得(de)🚩到累(lei)積流(liu)量，同(tong)時，輸(shu)出4～20mA電(dian)流及(ji)PWM脈沖(chong)輸出(chu);最後(hou)，進入(ru)按🧡鍵(jian)掃描(miao)程序(xu)，查詢(xun)按鍵(jian)是否(fou)按下(xia)。
4)将測(ce)量得(de)到的(de)結果(guo)通過(guo)LCD顯示(shi)出來(lai)，并判(pan)斷是(shi)否有(you)按🔞鍵(jian)标志(zhi)位置(zhi)位。若(ruo)有，則(ze)執行(hang)相應(ying)的按(an)鍵操(cao)作子(zi)程序(xu)🈲。重複(fu)✔️步驟(zhou)2)～4)的過(guo)程，對(dui)✍️流量(liang)進行(hang)實時(shi)測量(liang)。
3.2現場(chang)實驗(yan)
将軟(ruan)件工(gong)程通(tong)過仿(pang)真器(qi)下載(zai)到變(bian)送器(qi)中的(de)DSP裏，進(jin)行✏️現(xian)場實(shi)時勵(li)磁和(he)處理(li)實驗(yan)，通過(guo)液晶(jing)可以(yi)觀察(cha)流量(liang)的波(bo)動情(qing)❗況，并(bing)📧将實(shi)時流(liu)量通(tong)過ＲS485通(tong)信傳(chuan)至上(shang)位機(ji)。通✨過(guo)液晶(jing)界面(mian)對實(shi)時流(liu)量進(jin)行了(le)長時(shi)間監(jian)視，發(fa)現流(liu)量波(bo)動小(xiao)于1m3/h。由(you)于上(shang)位機(ji)存儲(chu)數量(liang)有限(xian)，僅記(ji)錄了(le)250s内的(de)實時(shi)流量(liang)💰變化(hua)曲線(xian)，如圖(tu)13所示(shi)。可見(jian)，流量(liang)在18.5～19.5m3/h波(bo)動，與(yu)管道(dao)上某(mou)國外(wai)著名(ming)廠家(jia)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)的測(ce)量流(liu)量波(bo)動情(qing)況相(xiang)吻合(he)🈲。
4結論(lun)
從時(shi)域和(he)頻域(yu)兩方(fang)面對(dui)水煤(mei)漿信(xin)号進(jin)行分(fen)析。分(fen)析煤(mei)漿型(xing)⚽電磁(ci)流量(liang)計發(fa)現信(xin)号中(zhong)漿液(ye)噪聲(sheng)幅值(zhi)🐉遠大(da)于與(yu)流量(liang)信号(hao)相關(guan)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)幅值(zhi)，且漿(jiang)液噪(zao)聲♍疊(die)加在(zai)基波(bo)上，導(dao)緻基(ji)波幅(fu)值大(da)幅波(bo)動，從(cong)而使(shi)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量結(jie)果波(bo)動大(da)。
提出(chu)基于(yu)FFT計算(suan)的勵(li)磁頻(pin)率高(gao)次諧(xie)波分(fen)析方(fang)法。即(ji)選取(qu)某一(yi)适當(dang)高次(ci)諧波(bo)分量(liang)的幅(fu)值來(lai)反映(ying)流量(liang)信号(hao)的大(da)小，有(you)效地(di)避開(kai)了水(shui)煤漿(jiang)噪聲(sheng)的幹(gan)擾。在(zai)MATLAB中，用(yong)所提(ti)算法(fa)對實(shi)際采(cai)集的(de)信号(hao)進行(hang)處理(li)，得到(dao)的高(gao)次諧(xie)波幅(fu)值穩(wen)定，波(bo)動較(jiao)小。
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