摘要:電磁流量計(jì)
在測量漿液時,會(huì)受到漿液噪聲的(de)幹擾,這種幹擾是(shi)影♋響♉流❌量㊙️測量等(deng)指标的主要影響(xiang)因素。由大量實驗(yàn)得知,漿液噪聲符(fú)合1/f噪聲特性,通過(guo)對1/f噪聲的🈚理論分(fen)🥰析和數學計算,可(ke)以得到漿液噪聲(sheng)的數學模型。最後(hòu)綜合漿液的物理(lǐ)特性,可以得到參(can)數可💯控的漿液噪(zao)☁️聲的仿真模型,該(gāi)模型對噪聲研究(jiū)和電磁流量計設(shè)計研發都具有一(yī)定的實際價值。
電(diàn)磁流量計的測量(liàng)通道是一段光滑(huá)的直管段,不會堵(du)塞,非常适用于測(ce)量含有因體的固(gu)液兩相流體，且電(diàn)磁流量計在檢測(cè)㊙️時不會帶來壓力(lì)等外力作用。所💜以(yi)節能⛱️效果好1。電磁(ci)流量計采✂️用法拉(lā)第電磁感應定律(lü)作爲設計原理，測(ce)量的體積流量基(jī)本上不受流體的(de)密度、溫度、壓力、粘(zhān)度和電導率變化(hua)的明顯影響✌️,且其(qí)口徑範圍選擇餘(yu)地大,流量測量範(fàn)圍寬,也✌️可用于測(cè)量具有腐蝕性的(de)液體。
電磁流量計(ji)在測量液體時，兩(liǎng)個電極與被測液(ye)體相🈚接觸,這樣可(kě)以更準确地測量(liàng)由于外加激勵而(ér)産生的電荷偏移(yí)回。流速爲V的流體(tǐ)在外加磁場的情(qíng)況下，切割磁力線(xian),向兩個電極方向(xiang)移動,形成電勢差(cha)E。但是✂️在接觸過程(chéng)中,被測液體中混(hun)合的大小質量不(bu)均的固體顆粒在(zai)📧流體運動中,随機(jī)的沖撞電極,使得(de)輸📐出信号出現頻(pín)繁的跳動，這種現(xian)📐象叫做漿狀流體(ti)噪聲。即漿液噪聲(shēng)4。
1.1/f噪聲的宏觀解釋(shì)
漿液内部含有大(dà)量的紙漿或砂漿(jiāng)等大小不均的固(gù)體顆粒，漿液流動(dong)時,這些顆社會沖(chong)撞到電磁流量計(ji)☁️的測量電極上,使(shǐ)得測量電極産生(sheng)一個突變信号，大(da)量的突變信号擾(rao)亂了正常的測量(liàng)信号,原本應該平(ping)㊙️滑的感應電勢疊(die)加上噪聲，使得流(liú)量測❗量産生偏差(chà)。
将漿液噪聲從流(liú)量信号裏抽離出(chu)來，并從頻域的角(jiǎo)👣度分析可知,漿液(ye)噪聲的功率譜密(mi)度符合1/f噪聲特性(xìng),即信号的功率譜(pǔ)能量分布和頻率(lü)成反比。功🔴率譜分(fen)析表明漿液噪聲(shēng)的頻率分布🐅很寬(kuan),幹擾的增益随着(zhe)頻率的升高而降(jiàng)低🔴。圖1爲不含流量(liang)信号的漿液噪聲(shēng)📧時域圖及其對應(ying)的功率🙇♀️譜密度圖(tu)6]。。
對于1/f噪聲的研究(jiu),現階段常用的有(yǒu)兩種方法:一種是(shì)🥵，首先産生随機白(bai)噪聲,再把白噪聲(sheng)通過一個高通濾(lü)波器,經過❗濾波的(de)噪聲可以近似看(kan)作是1/f噪聲;另一種(zhong)是,用狀态機的方(fang)法經過複雜的運(yun)算得到,或者用一(yi)🐅種需要複雜方法(fa)的模型得出1/f噪聲(sheng)。
2.1/f噪聲的統計解釋(shì)
1/f噪聲在很多自然(ran)系統中都有出現(xiàn)，近些年來越來越(yuè)多的.人都試圖用(yong)數學分析的方法(fǎ)解釋這種現✔️象，但(dan)是所有的🌈研究都(dōu)還未達成統一7,但(dàn)是有一個共性是(shi)😄公認的,
。下面是本(běn)文對1/f的一種解釋(shì)。
設在一段時間内(nei)(t>0),漿液顆粒沖撞電(diàn)極産生的噪聲電(diàn)壓值的大小與沖(chòng)撞電極的顆粒的(de)大小(流體濃度)、力(lì)度(流體速度).幾何(hé)形狀有關❤️,假定将(jiang)漿液顆粒分化爲(wei)質量、形狀🚩統一的(de)👨❤️👨質點,漿液顆粒沖(chong)撞電極産生的噪(zào)聲電壓值正比于(yú)質點的數量,即在(zài)某一時刻t,産👌生的(de)噪聲值的幅值用(yòng)質點的數量來描(miáo)述間。
則漿液沖撞(zhuang)電極的随機過程(chéng)爲計數過程,若N(t)表(biao)示🌐時刻t爲止累計(ji)的質點數量,則此(cǐ)過程滿足以下條(tiáo)件:
其中,K是與流速(sù)、濃度以及漿液顆(ke)粒形狀有關的系(xì)數;a是表征噪🍉聲1/f特(tè)性的系數,通常1<α<2;S(?)爲(wèi)噪聲序列中噪聲(shēng)頻👅率f的統計幅值(zhí);T是漿液顆粒沖撞(zhuàng)電極的間隔時間(jiān)。
假設y=log10S(?),b=log10,K,kX=α*log10T,則統計功率(lǜ)譜在對數坐标系(xi)下，可将漿液噪聲(sheng)等效成Y=b+kX。Y正比于統(tong)計幅值,b正比于流(liú)速和濃度,k爲漿液(ye)國有🐉系數,表征不(bú)同種類的漿液。
漿(jiāng)液噪聲的幅值VA符(fú)合高斯分布,且高(gāo)斯分布的均💞值μ和(hé)♉方差🚶♀️σ與b和k有關。即(jí)高斯分布的均值(zhi)增大,等效直線斜(xié)率增大,截距減小(xiao)✍️;高斯分布的方差(chà)增大,等效直線斜(xie)率減小,截距增大(da);幅值倍數增大,截(jié)距增大。
4實驗驗證(zhèng)
根據以上關系,設(she)計一種漿液噪聲(sheng)Msun,此噪聲由功率譜(pu)統計特性拟合的(de)直線符合斜率爲(wei)k=-1.9,截距爲b=-52。噪聲各頻(pín)🧑🏽🤝🧑🏻段斜率相近。整💁體(ti)波形随機曲折。
實(shí)驗結果如表1,Data1和Data2爲(wei)實際噪聲測得的(de)數據。
5結束語
通過(guò)分析漿液噪聲,可(ke)以得到以下結論(lun):
1)根據漿液噪聲的(de)頻譜特性的分析(xī),此模型可用于‼️在(zai)🈲一定頻譜範圍内(nèi)近似代替實際漿(jiāng)液噪聲;
2)漿液噪聲(shēng)在對數坐标下,呈(cheng)現1/f的特性,濃度增(zeng)加或者流速🌂增加(jia),曲線上移,濃度下(xia)降或者流速降低(dī),曲線下移;低✂️頻噪(zào)聲能量高于高頻(pín)噪聲,高頻段比低(di)頻段豐富.
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