摘要(yào):電磁流量(liàng)計 在測量(liang)漿液時,會(huì)受到漿液(yè)噪聲的幹(gan)擾,這種幹(gan)擾是影響(xiang)👈流量測量(liàng)等指标的(de)主要影響(xiǎng)因素。由大(dà)量實驗得(dé)知,漿液噪(zao)聲符合1/f噪(zào)聲特性,通(tong)過對1/f噪聲(shēng)的理論分(fèn)析和數學(xué)計算,可以(yǐ)得到漿液(ye)噪聲的數(shu)學模型。最(zui)後綜合漿(jiāng)液的物理(lǐ)特性,可以(yi)得到參數(shu)可控的漿(jiang)液噪聲的(de)仿真模型(xíng),該模型對(dui)🐪噪聲研究(jiu)和㊙️電磁流(liú)量計設計(jì)研發都具(jù)有🈲一定的(de)實際價值(zhi)。
　　電磁流量(liang)計的測量(liang)通道是一(yi)段光滑的(de)直管段,不(bú)會堵塞,非(fēi)常适用于(yú)測量含有(you)因體的固(gu)液兩相流(liú)體，且電磁(ci)流量計在(zai)檢測時不(bú)會帶來壓(yā)力等外力(lì)作用。所以(yǐ)節能效果(guo)好1。電磁流(liú)量計采🔴用(yòng)法拉第電(diàn)☎️磁感應定(ding)律作爲設(she)計原理，測(cè)量的體積(ji)流量基本(ben)♌上不受流(liú)體的密度(dù)、溫度、壓力(li)、粘度和電(diàn)導率變化(hua)⛷️的明顯影(yǐng)響,且其口(kǒu)徑範圍選(xuǎn)擇餘地大(dà),流量測量(liàng)範圍寬,也(ye)可用于測(ce)量具有腐(fu)蝕性的液(ye)體。
　　電磁流(liu)量計在測(ce)量液體時(shi)，兩個電極(ji)與被測液(ye)體相接觸(chù)⭐,這☁️樣可以(yi)更準确地(di)測量由于(yú)外加激勵(li)而産生💘的(de)電💔荷偏移(yí)回👄。流速爲(wei)V的流體在(zài)外加磁場(chang)的情況下(xià)🧡，切割磁力(lì)線,向兩個(ge)電極方向(xiang)㊙️移動,形成(cheng)電勢差E。但(dan)是👅在接觸(chu)過程中,被(bèi)測液體中(zhōng)混合的大(da)小質量不(bu)均的💃固體(tǐ)顆粒在流(liú)體運動中(zhōng),随機的沖(chong)撞🏃🏻電極,使(shi)得輸出信(xin)号出現頻(pín)繁的跳動(dong)，這種現🔞象(xiang)叫做漿狀(zhuàng)流👈體噪聲(shēng)。即漿液噪(zào)聲4。
1.1/f噪聲的(de)宏觀解釋(shi)
　　漿液内部(bu)含有大量(liang)的紙漿或(huò)砂漿等大(da)小不均的(de)固體顆㊙️粒(lì)🔴，漿液流動(dòng)時,這些顆(ke)社會沖撞(zhuàng)到電磁流(liú)量計的測(cè)量電極上(shàng)✉️,使得測量(liang)電極産生(sheng)一個突變(biàn)信号，大量(liàng)的突變信(xìn)号擾亂了(le)👈正常的測(cè)量信号,原(yuán)本應該平(píng)㊙️滑的感應(ying)電勢疊加(jia)上噪聲，使(shi)得流量測(cè)量産生偏(piān)差。
　　将漿液(yè)噪聲從流(liu)量信号裏(li)抽離出來(lái)，并從頻域(yu)的角度分(fèn)析☀️可知,漿(jiang)液噪聲的(de)功率譜密(mì)度符合1/f噪(zào)聲特性,即(jí)信🧑🏾‍🤝‍🧑🏼号的功(gong)率譜能量(liang)分布和頻(pín)率成反比(bi)。功率譜分(fèn)析表明漿(jiang)液噪聲的(de)頻💛率分布(bù)🛀很寬,幹擾(rǎo)的增益随(suí)着頻率的(de)升👨‍❤️‍👨高而降(jiang)低。圖1爲不(bu)含👌流量信(xin)号的漿液(ye)噪聲時域(yù)圖及其⛹🏻‍♀️對(dui)應的功率(lü)譜密度圖(tu)6]。。

　　對于1/f噪聲(shēng)的研究,現(xian)階段常用(yong)的有兩種(zhong)方法:一種(zhǒng)是♍，首先産(chan)生随機白(bái)噪聲,再把(bǎ)白噪聲通(tōng)過一個高(gao)通濾波器(qi),經過濾波(bō)的噪聲可(ke)以近似看(kan)作是1/f噪聲(shēng);另一種是(shi),用狀态機(ji)的方法經(jīng)過複雜的(de)運算得到(dao),或者用一(yī)種需要複(fu)雜方法的(de)🙇‍♀️模型得出(chū)1/f噪聲。
2.1/f噪聲(shēng)的統計解(jiě)釋
　　1/f噪聲在(zai)很多自然(ran)系統中都(dōu)有出現，近(jìn)些年來越(yue)來⭐越🐆多的(de).人都試圖(tu)用數學分(fen)析的方法(fǎ)解釋這種(zhong)現象，但是(shì)所有的研(yán)究🏃🏻‍♂️都還未(wei)達成統一(yi)7,但是有一(yī)個共性是(shì)公認的,。下(xià)面是本文(wen)對1/f的一種(zhong)解釋。
　　設在(zài)一段時間(jian)内(t>0),漿液顆(kē)粒沖撞電(dian)極産生的(de)噪聲電壓(ya)值的大小(xiǎo)與‼️沖☎️撞電(dian)極的顆粒(lì)的大小(流(liu)體濃度)、力(lì)度(流體速(su)度).幾何形(xing)狀有關,假(jia)定💘将漿液(ye)顆粒分化(huà)爲質量、形(xíng)狀統一的(de)🥰質點,漿液(ye)顆粒沖撞(zhuang)電極産生(shēng)的噪聲電(diàn)壓💜值正比(bi)于質點的(de)數量,即在(zài)某一時刻(kè)t,産生的噪(zào)聲♌值的幅(fú)值用🐕質點(dian)的數量來(lái)描述間。
　　則(ze)漿液沖撞(zhuang)電極的随(suí)機過程爲(wèi)計數過程(cheng),若N(t)表示時(shi)刻📞t爲止累(lei)計的質點(diǎn)數量,則此(ci)過程滿足(zu)以下條✉️件(jian):


　　其中,K是與(yu)流速、濃度(dù)以及漿液(ye)顆粒形狀(zhuang)有關的系(xi)數🤞;a是表征(zheng)噪☀️聲1/f特性(xìng)的系數,通(tong)常1<α<2;S(?)爲噪聲(shēng)序列中噪(zào)聲頻🌈率f的(de)統計幅值(zhi);T是漿🈚液顆(ke)粒沖撞電(dian)極的間隔(gé)時間。
　　假設(she)y=log10S(?),b=log10,K,kX=α*log10T,則統計功(gong)率譜在對(dui)數坐标系(xi)下，可将漿(jiāng)液噪👈聲等(deng)♈效♉成🌈Y=b+kX。Y正☀️比(bǐ)于統計幅(fú)值,b正比于(yú)流速和濃(nóng)度,k爲漿液(ye)♊國有系數(shù),表征不同(tong)種類的漿(jiāng)液。
　　漿液噪(zao)聲的幅值(zhí)VA符合高斯(sī)分布,且高(gāo)斯分布的(de)均值μ和方(fāng)差σ與b和k有(yǒu)關。即高斯(sī)分布的均(jun1)值增大,等(děng)效直線斜(xié)率🙇‍♀️增大,截(jié)距減小;高(gāo)斯分布的(de)方差增大(dà),等效直線(xian)斜率減㊙️小(xiao),截距增大(dà);幅值倍數(shu)增大,截距(ju)增大。
4實驗(yan)驗證
　　根據(jù)以上關系(xì),設計一種(zhǒng)漿液噪聲(sheng)Msun,此噪聲由(yóu)功率譜統(tǒng)計特性拟(nǐ)合的直線(xian)符合斜率(lü)爲k=-1.9,截距爲(wèi)b=-52。噪聲各頻(pin)🐇段斜率相(xiàng)近。整體波(bo)形随機曲(qǔ)折。

實驗結(jié)果如表1,Data1和(he)Data2爲實際噪(zao)聲測得的(de)數據。

5結束(shu)語
　　通過分(fèn)析漿液噪(zào)聲,可以得(dé)到以下結(jie)論:
1)根據漿(jiang)液噪聲的(de)頻譜特性(xing)的分析,此(cǐ)模型可用(yong)于在一定(dìng)頻譜範圍(wéi)内近似代(dài)替實際漿(jiāng)液噪聲;
2)漿(jiāng)液噪聲在(zài)對數坐标(biāo)下,呈現1/f的(de)特性,濃度(du)增加或者(zhe)🔞流速🙇‍♀️增加(jiā),曲線上移(yi),濃度下降(jiang)或者流速(sù)降低,曲線(xian)下移;低頻(pin)噪聲能量(liàng)高于高頻(pin)噪聲,高頻(pin)段比低頻(pín)段豐👅富.

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