摘要(yào)：渦街流量(liang)計 抗管道(dao)振動性能(néng)，将數字陷(xian)波技術應(ying)用于傳統(tǒng)應力式渦(wo)💰街流量計(ji)，并進行了(le)0.5g以下振動(dòng)加速度試(shì)驗，結果表(biao)明該方法(fǎ)在0.2g及以下(xià)振動加速(su)度情況下(xià)可🛀有效改(gǎi)㊙️善渦街流(liu)量計抗管(guan)道㊙️振動性(xing)能。
0引言
　　渦(wō)街流量計(ji)因其介質(zhì)适應性強(qiáng)、無可動部(bu)件、結構簡(jian)單、可🤟靠🐉性(xing)高等特點(diǎn)而被廣泛(fan)使用。而渦(wo)街流量計(jì)是利用流(liú)體🔴經過旋(xuan)渦發生體(ti)後産生的(de)振動進行(hang)流量測量(liang)的🌂，在管道(dao)振動的情(qing)況下，渦街(jiē)流量計無(wú)法正常使(shǐ)用［1-5］。
　　以國内(nei)外應用最(zuì)爲廣泛的(de)應力式渦(wō)街流量計(jì)爲🧡基🔅礎🚶，将(jiāng)數字陷波(bō)技術應用(yòng)于其數字(zi)信号處理(lǐ)單元，并🌈在(zài)氣體流量(liàng)管道振動(dòng)試驗裝置(zhi)上，在相同(tóng)流速範圍(wei)内相同振(zhèn)動頻率不(bú)同振動加(jiā)速度的管(guǎn)道振動，渦(wō)街流量計(jì)在管道振(zhen)動條件下(xia)的抗振性(xìng)能。
1數字陷(xian)波
　　在振動(dòng)信号分析(xi)處理中，數(shù)字濾波是(shì)通過數學(xue)運算從所(suo)采集的離(li)散信号中(zhong)選取人們(men)所感興趣(qù)的一部分(fèn)信号的處(chu)理🌈方法。
　　數(shù)字陷波是(shì)數字濾波(bo)的一種，通(tōng)過數學運(yun)算從所采(cǎi)集的離散(san)信号中濾(lü)除非期望(wang)信号的處(chù)理方法，也(ye)稱爲梳狀(zhuang)濾波。它的(de)主要作用(yòng)有濾除測(cè)試信号中(zhōng)的噪⛷️聲或(huò)虛假成分(fen)、提高信噪(zao)比、抑制幹(gàn)擾信号、分(fèn)離頻率分(fèn)量等。用軟(ruan)件實現數(shu)字陷波🚶‍♀️的(de)優點是系(xi)統函數具(jù)有可變性(xìng)，僅依賴于(yú)算法結構(gou)，并易于獲(huo)得較理想(xiǎng)的濾波性(xing)能。陷波器(qi)設計的目(mu)的是濾去(qu)一定範圍(wei)的頻率幹(gan)擾，但在濾(lǜ)波過程中(zhong)要求基本(ben)不改變其(qí)他頻率☂️成(cheng)分，因此，要(yao)求陷波濾(lǜ)波器的♈頻(pín)率響應如(ru)式（1）所示。

　　一(yi)個理想的(de)點阻陷波(bo)濾波器的(de)頻率響應(ying)要在消除(chu)🔴的信♍号頻(pin)♉率點處，其(qí)值等于零(líng)；而在其他(ta)頻率處㊙️，其(qí)值🌈不爲零(ling)，且要等于(yu)1，其頻率響(xiang)應特性如(ru)圖1所示。

　　數(shù)字濾波的(de)頻域方法(fǎ)是利用ＦＦＴ快(kuai)速算法對(dui)輸入信号(hao)采樣數據(ju)🐆進行離散(sàn)傅裏葉變(biàn)換，分析其(qi)頻譜，根據(jù)濾波要☂️求(qiú)，将需要濾(lǜ)除😘的頻率(lü)部分直接(jiē)設置成🏃🏻‍♂️零(ling)或加漸變(bian)過渡頻帶(dai)後再設置(zhi)成零的方(fang)法［６］。将陷波(bō)器的設❤️計(jì)思想與數(shu)字濾波的(de)頻域方法(fa)相結合🔞，即(jí)本文采用(yong)的數字陷(xian)波的頻域(yu)方法。
2試驗(yàn)裝置
　　氣體(tǐ)流量管道(dào)振動試驗(yàn)裝置結構(gou)圖如圖2所(suo)示。爲得到(dao)壓🤟力較穩(wen)定的氣流(liu)，空氣壓縮(suo)機将大氣(qi)中的空氣(qì)♉壓縮，注入(ru)🌈至穩壓儲(chu)氣罐，高溫(wēn)壓縮空氣(qì)經過冷幹(gan)機冷卻除(chu)濕後，得到(dao)的純淨氣(qì)體先後流(liu)經氣路總(zǒng)閥、氣動調(diào)節閥、 渦輪(lún)流量計 （标(biāo)準表）、渦街(jiē)流量計（被(bèi)校表）後，最(zui)終通向大(da)氣。選擇了(le)具有頻率(lǜ)調節（1~400Hｚ）、簡易(yi)調整加速(sù)度（＜20ｇ）/振幅、輸(shu)出正弦🌂類(lèi)波💚形等功(gōng)能的振動(dong)台，将氣體(ti)管道固定(dìng)在振動台(tái)上，從而實(shí)現設定頻(pín)率下不同(tóng)振動加速(su)度的管☎️道(dao)振動［4］。

　　采用(yòng)标準表法(fǎ)标定被測(ce)渦街流量(liang)計的儀表(biǎo)系數🏃，即由(yóu)渦輪♋流量(liàng)計測得的(de)流量值、渦(wō)輪流量計(ji)表前🙇🏻壓力(li)變送器測(cè)得的壓力(lì)值及渦街(jiē)流量計表(biao)前壓力變(bian)送器測得(dé)📱的壓力值(zhí)便可換算(suàn)得到流經(jīng)被測渦街(jie)流量計的(de)體積流量(liàng)（管路中氣(qì)體溫🥵度變(bian)化很小，忽(hū)略不計）。标(biao)準表渦輪(lún)流量計的(de)最✏️大允許(xǔ)誤差爲±1％，内(nei)徑爲50mm，流量(liàng)範圍爲5~100m3/h；兩(liang)個壓😄力變(bian)送器的最(zui)大允許誤(wu)差均爲±2％。
3管(guan)道振動試(shì)驗及數據(ju)分析
　　分别(bié)在5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個流(liú)速，施加豎(shu)直方向振(zhen)動，在振動(dong)頻率40Hｚ，振🏃🏻‍♂️動(dòng)的加速🌂度(dù)分别爲0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的(de)條件下對(duì)普通應力(lì)式模拟渦(wō)街流量計(ji)和應用數(shu)♍字陷波技(jì)術的渦街(jiē)流量計在(zài)圖2所示的(de)氣體管道(dao)振動試驗(yan)裝👅置上進(jin)行管道振(zhen)動試驗。
　　普(pu)通應力式(shi)模拟渦街(jie)流量計試(shì)驗數據如(rú)表1所示，相(xiàng)對誤差⛹🏻‍♀️曲(qǔ)✉️線如圖3所(suo)示。應用數(shù)字陷波技(ji)術的渦街(jiē)流量計試(shì)驗數據✂️如(ru)表2所示，相(xiàng)對誤差曲(qu)線如圖4所(suo)示。
表1模拟(nǐ)渦街流量(liàng)計抗管道(dào)振動試驗(yàn)結果


表2應(yīng)用數學陷(xian)波技術的(de)渦街流量(liang)計抗管道(dao)振動試驗(yan)結果



　　由試驗數(shu)據及相對(duì)誤差曲線(xian)可以看出(chu)，普通模拟(nǐ)渦街流量(liàng)計抗管道(dao)振動的性(xìng)能很差，不(bú)考慮其下(xia)⚽限流❗速，振(zhen)動頻率爲(wei)40Hｚ時隻能在(zai)0.05g管道振動(dong)加速度的(de)情況下正(zhèng)常工作。

　　數(shu)字陷波技(jì)術的渦街(jie)流量計與(yu)普通的模(mó)拟渦街流(liu)量⛹🏻‍♀️計相比(bi)，抗振性能(neng)大大提高(gao)（最低流速(sù)點0.5g振動加(jia)速度情況(kuang)除外）。圖中(zhōng)，在流速爲(wèi)5m/s時，數字渦(wō)街流量計(ji)在40Hｚ、0.5g振動加(jia)速😄度的情(qíng)況下，相對(dui)誤差達到(dào)38.57％。由表2數⛹🏻‍♀️據(jù)可以看出(chu)，出現該問(wen)題的原因(yīn)并非由40Hｚ的(de)振動信号(hao)造成，而是(shì)由振動信(xin)号的三倍(bèi)頻信㊙️号造(zao)成的。出現(xian)倍頻信号(hào)的✊原因可(kě)以歸結爲(wei)兩個方面(miàn)：1）施♌振裝❤️置(zhi)本身産生(sheng)的振動信(xìn)号并不是(shi)純淨的，其(qi)中夾雜着(zhe)設定頻率(lü)振動信号(hào)的倍頻信(xìn)号；2）管道的(de)安裝、連🌈接(jie)過程中，螺(luó)絲的松動(dong)、不平衡、不(bu)對中等都(dou)會使系統(tong)産生倍頻(pín)現象［7］。
　　除了(le)最低流速(sù)點處于0.5g振(zhen)動加速度(dù)的情況之(zhi)外，數字陷(xian)波技術的(de)渦街流量(liàng)計達到了(le)抗0.5g振動加(jiā)速度的抗(kàng)振水平。
4小(xiǎo)結
　　将數字(zì)陷波技術(shu)應用于被(bei)廣泛使用(yòng)的應力式(shi)模拟渦街(jiē)流量👨‍❤️‍👨計，對(duì)其進行管(guǎn)道振動條(tiáo)件下的測(ce)量，與普通(tong)的模拟渦(wō)街流量計(ji)相比，抗振(zhen)性能大大(da)提高。由試(shi)驗數據可(kě)以看出，在(zai)應用數字(zi)陷波技術(shu)時，不僅需(xu)要考慮濾(lü)除振動信(xìn)号，還應考(kao)慮濾除振(zhen)動信号的(de)倍頻信号(hào)，才能更⚽大(da)範圍地拓(tuo)展渦街流(liú)量♌計的應(ying)用領域。

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