[發明專利]基于隨機能量共振的渦街頻率檢測方法

無效

• 申請號: 201110231420.7
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102322940A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 林敏;孟瑩;黃詠梅
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06;G01F1/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種在渦街流量計中使用的渦街信號處理方法，尤其涉及一種基于隨機能量共振的渦街頻率檢測方法。

背景技術

渦街流量計是上世紀60年代末期發展起來的一種流量計，它利用流體振動原理來進行流量測量，具有儀表內無機械可動部件、介質適應性寬、壓力損失小以及輸出頻率脈沖信號等優點，在工業生產中廣泛用于液體、氣體和蒸汽的測量。但是，由于流體模型本身的復雜性以及它易受管道振動等干擾而無法保證現場測量精度,測量小流量困難。?由于渦街流量計工作原理的關系，它易受外界振動干擾，而且當流量小時，渦街傳感器的輸出信號比較微弱，易被噪聲淹沒，使得小流量信號失真，量程下限受限。在渦街信號處理方面，利用現代信號處理方法對渦街流量計信號進行處理，從含有噪聲的信號中準確提取渦街頻率，以提高測量精度，是當前渦街流量計的研究熱點之一。采用的方法大多利用信號與噪聲特性上的差異，通過數學變換方法來削弱噪聲，提取有用信號，不存在噪聲與信號能量轉換的物理機制，因而難以放大強噪聲中的弱信號。其次，渦街流量計的輸出信號由兩部分組成：一是由管道中流體流過渦街發生體產生的正弦渦街信號；二是由各種干擾引起的噪聲信號，如管道振動，湍流脈動，及工業現場其他設備的干擾等。所有這些噪聲都會引起現場測量信號信噪比降低，當干擾嚴重或在小流量測量時，甚至無法正確測得渦街頻率，影響了渦街流量計的正常使用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于隨機能量共振的渦街頻率檢測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于隨機能量共振的渦街頻率檢測方法，具體步驟如下：

（1）利用信號采集系統采集渦街信號；

（2）將渦街信號經變尺度方法變換為小頻率信號；

（3）將變尺度后的渦街信號作用到雙穩系統，分析一個周期內渦街信號對雙穩系統所作的功隨參考信號頻率變化的曲線圖，捕捉特征頻率，按頻率壓縮尺度比恢復實測渦街信號的采集尺度。?

本發明的有益效果是，本發明基于隨機能量共振的渦街頻率檢測方法為提高渦街流量計現場適應性及弱渦街流量信號頻率檢測提供了一種新的方法。與傳統的基于隨機共振的檢測方法相比，本發明不僅考慮了雙穩系統輸出信號幅值的影響，同時也考慮了雙穩系統輸出信號相位的影響，因此更具有完整性。同時，該方法也適用于其它領域涉及強噪聲中的微弱信號檢測，可拓寬隨機共振的應用，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為水管路信號采集裝置的實驗框圖；

圖2為隨機能量共振的頻率檢測原理框圖；

圖3為采集流量為13.2?m³/h時，渦街信號的時頻圖；

圖4為采集流量為13.2?m³/h時，渦街信號對系統所作的功隨頻率變化的曲線；

圖5為采集流量為68.7?m³/h時，渦街信號的時頻圖；

圖6為采集流量為68.7?m³/h時，渦街信號對系統所作的功隨頻率變化的曲線。

具體實施方式

本發明的原理是：將渦街信號經變尺度方法變換后輸入雙穩系統，通過調節參考信號的頻率，分析一個周期內渦街信號對雙穩系統所作功的大小，共振曲線隨參考信號的頻率將出現非單調的變化過程，共振峰所對應的參考信號頻率即為被測渦街信號的頻率。

本發明基于隨機能量共振的渦街頻率檢測方法，具體步驟如下：

1、利用信號采集系統采集渦街信號

選用口徑為50mm的渦街流量計，信號采集裝置為一循環的水管路，如圖1所示。水穩壓罐為管路提供恒定的水壓，使實驗時流量穩定，減弱或消除工作裝置如水泵等帶來的振動干擾。水穩壓罐體積為1m³，壓力范圍為0.2~0.4MPa，水流量的大小由調節閥來調節，流量范圍為3~20m³/h。電磁流量計是作為標準流量表給出進入實驗段的水的標準流量值，選用的是上海光華愛爾美特FIM4080K型，流量范圍0~20m³/h小。整個實驗裝置經過浙江省質量技術監督檢測研究院的標定檢測，標準表法裝置的總誤差0.5%。