摘(zhai)要:電磁流量(liang)計在測量漿(jiāng)液時，會受到(dao)漿液噪聲的(de)幹擾,這種幹(gàn)擾是影響流(liu)🐕量測量等指(zhǐ)标的主要影(ying)響因素。由大(dà)量實驗得知(zhī),漿液噪聲符(fu)合1/f噪聲特性(xìng),通過對1/f噪聲(shēng)的理論分析(xi)和數學計算(suan),可以得到漿(jiang)液噪聲的數(shù)學模型。最後(hòu)綜合漿液的(de)物理特💜性,可(ke)以得🛀到參數(shu)可控的漿液(yè)噪聲的仿真(zhēn)模型，該模型(xíng)對噪聲和電(dian)磁💃流量計設(she)計都具有一(yi)定的實際價(jia)值。
漿液型電(diàn)磁流量計的(de)測量通道是(shi)一段段光滑(huá)的直管段,不(bu)會堵塞,非常(chang)🍓适用🧑🏾🤝🧑🏼于測🛀量(liàng)含有固體的(de)固液兩相流(liu)體，且電磁流(liú)量⚽計在檢測(cè)時不🈲會帶來(lai)壓力等外力(li)作用,所以節(jiē)能效果好"。電(dian)磁流量計采(cǎi)用法拉第電(dian)磁感應定律(lǜ)作爲設⛱️計原(yuan)理，測量的體(tǐ)積流量基本(ben).上不受流體(tǐ)的密度、溫度(dù)、壓力、粘度🌈和(he)電導率變化(hua)的明顯影響(xiǎng),且其口徑範(fàn)圍選擇餘地(dì)大,流量測量(liang)範圍寬,也可(kě)用于測🔱量具(ju)有腐蝕性的(de)液體。
電磁流(liú)量計在測量(liang)液體時，兩個(gè)電極與被測(ce)液體相接觸(chu),這樣可以更(gèng)正确地測量(liàng)由于外加激(jī)勵而産生的(de)電荷偏移。流(liú)速爲V的流體(tǐ)在外加磁場(chang)的情💞況下,切(qie)割磁力線,向(xiang)兩👈個電極方(fang)向移動,形成(chéng)電勢差E。但是(shì)在⭐接觸過程(cheng)中,被測液體(ti)中混合的大(dà)小質量不均(jun1)的固體顆粒(lì)在流體運動(dòng)中，随🤟機的沖(chong)撞電極，使得(de)輸出信号出(chū)現頻繁的跳(tiao)動,這種現象(xiàng)叫做漿狀流(liú)體噪聲，即漿(jiāng)液噪聲。
1.1/f噪聲(sheng)的宏觀解釋(shi)
漿液内部含(han)有大量的紙(zhǐ)漿或砂漿等(deng)大小不均的(de)固體顆♻️粒,漿(jiang)液流動時,這(zhe)些顆粒會沖(chòng)撞到電磁流(liu)量計的測量(liang)電極上,使得(de)🐕測量電極産(chan)生一個突變(biàn)信号，大量的(de)突變信号擾(rao)亂了正常的(de)測量信号,原(yuan)本應該平滑(huá)的感應電勢(shì)疊加♊.上噪聲(shēng),使得流量測(cè)🤟量産生偏差(chà)'5]。将漿液噪聲(sheng)從流量信号(hào)裏抽離出來(lái)🐆,并從頻域的(de)角㊙️度分析可(ke)知,漿液噪聲(sheng)的功率譜密(mì)🔴度符合1/f噪聲(sheng)特性，即信号(hào)👉的功率譜能(neng)量分布和頻(pin)率成反比。功(gōng)率譜分析表(biao)明漿液噪聲(shēng)的👣頻率分布(bù)很寬,幹擾的(de)增益随着頻(pin)率的升高而(er)降低。圖1爲不(bu)含流量信号(hào)的漿液噪聲(sheng)時域圖及其(qí)對應的功率(lü)譜密度圖。
對(duì)于1/f噪聲的研(yán)究,現階段常(chang)用的有兩種(zhong)方法:一種是(shi)❄️,首先産生随(suí)機白噪聲,再(zai)把白噪聲通(tōng)過-一個高通(tōng)濾波器經過(guò)💜濾波的噪🔴聲(sheng)可以近似看(kan)作是1/f噪聲;另(lìng)一種是,用狀(zhuang)♈态機的🌐方法(fa)經過複雜的(de)運算得到，或(huò)者用--種需要(yào)複雜方法的(de)模型得出1/f噪(zào)聲。
2.1/f噪聲的統(tong)計解釋
1/f噪聲(shēng)在很多自然(ran)系統中都有(yǒu)出現，近些年(nian)來越來越多(duō)的人都試圖(tu)用數學分析(xi)的方法解釋(shi)這種現象，但(dan)是所有的研(yan)究都.還未達(da)成統一,但是(shi)有一個😄共性(xìng)是💯公認的,
.下(xià)面是本文對(dui)1/f的一種解釋(shi)。
則漿液沖撞(zhuang)電極的随機(ji)過程爲計數(shù)過程，若N(t)表示(shi)時刻t爲止累(lei)⁉️計的質點數(shù)量,則此過程(cheng)滿足以下條(tiáo)件:
1)N(t)≥0;
2)N(t)是正整數(shù);
3)若s<t,則N(s)<N(t);
4)當s<t,N(t)-N(s)等于(yú)區間(s,t]中質點(diǎn)的數量。
由此(cǐ)可知,漿液沖(chòng)撞電極産生(sheng)的噪聲，符合(he)泊松過程,定(ding)義爲:
其中n是(shi)平均脈沖率(lǜ),三角方括号(hao)表示總體均(jun1)值。這🔴個功率(lǜ)譜的圖形，在(zai)原點處近乎(hu)平直,然後經(jīng)過一個過渡(du)區,在高頻處(chù)與1/λ2成🔞比例!
但(dàn)是這并不能(neng)細緻的刻畫(hua)1/f噪聲的特性(xìng),它還和λ有關(guān)。設過渡區的(de)兩個端點值(zhi)爲λ1和λ2,則功率(lü)譜表達式🌈爲(wei):
其中,K是與流(liu)速、濃度以及(ji)漿液顆粒形(xíng)狀有關的系(xi)數;a是表征噪(zao)聲1/f特性的系(xi)數，通常1<a<2;S(w)爲噪(zao)聲序列中噪(zao)♉聲頻率f的統(tǒng)計幅值;T是漿(jiāng)液顆粒沖撞(zhuàng)電極的間隔(ge)時間。
假設y=log10,S(ɷ),b=log10,K,kX=a*log10T,則(zé)統計功率譜(pǔ)在對數坐标(biao)系下,可将漿(jiāng)液噪聲✨等☂️效(xiao)成Y==b+kX。Y正比于統(tong)計幅值,b正比(bǐ)于流速和濃(nóng)度,k爲🔱漿液固(gù)有系數,表征(zheng)不同種類的(de)漿液。
漿液噪(zao)聲的幅值VA符(fú)合高斯分布(bu)，且高斯分布(bu)的均值μ和💞方(fāng)差σ與✍️b和k有關(guān)。即高斯分布(bù)的均值增大(dà)，等效直線斜(xié)率💞增大🆚，截距(jù)減小🏃♀️;高斯分(fèn)布的方差增(zēng)大,等效直線(xian)斜率減小,截(jié)距增大;幅值(zhí)倍數增大,截(jie)距增大。
4實驗(yàn)驗證
根據以(yi)上關系,設計(ji)一種漿液噪(zao)聲Msury,此噪聲由(yóu)功率譜統計(jì)特性拟合的(de)直線符合斜(xié)率爲k=-1.9,截距爲(wei)b=-52。噪聲✏️各頻段(duàn)斜率相近,整(zheng)🌏體波形随機(jī)曲折。
設△=1.37*10-3(s),n=30,mj=100,由以(yi)上構造方法(fa)可得時間序(xu)列Ndis，将離散的(de)時間點Ndis線性(xìng)化，即時間累(lèi)積得到
實驗(yàn)結果如表1,Data1和(hé)Data2爲實際噪聲(shēng)測得的數據(ju)。
5結束語
通過(guo)分析漿液噪(zào)聲,可以得到(dao)以下結論:.
1)根(gēn)據漿液噪聲(shēng)的頻譜特性(xìng)的分析,此模(mo)型可用于在(zai)--定.頻譜範圍(wei)内近似代替(tì)實際漿液噪(zào)聲;
2)漿液噪聲(shēng)在對數坐标(biāo)下，呈現1/f的特(tè)性,濃度增加(jiā)或者流📞速增(zēng)加,曲線上移(yi),濃度下降或(huo)者流速降低(dī),曲線下移;低(dī)頻噪聲能量(liang)高于高頻噪(zào)聲，高頻段比(bǐ)低頻段豐富(fu)。
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