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关于沥青电磁流量计测量过程中噪声产生的影响

放大字体  缩小字体 发布日期2019-04-18  来源江苏西源仪表科技有限公司  浏?#26469;问?span id="hits">115
核心提示电磁流量计的测量通道是一段光滑的直管段不会堵塞非常适用于测量含有固体的固液两相流体 且电磁流量计在检测时不会带来压力等外力作用所以节能效果好 电磁流量计采用法拉第电磁感应定律作为设计原理 测量的体积流量基本上不受流体的密度温度压力粘度和电导?#26102;?#21270;的明显影响且其口径?#27573;?#36873;择余地大流量测量?#27573;?#23485;也可用于测量具有腐蚀性的液体

电磁流量计的测量通道是一段光滑的直管段不会堵塞非常适用于测量含有固体的固液两相流体 且电磁流量计在检测时不会带来压力等外力作用所以节能效果好 电磁流量计采用法拉第电磁感应定律作为设计原理 测量的体积流量基本上不受流体的密度温度压力粘度和电导?#26102;?#21270;的明显影响且其口径?#27573;?#36873;择余地大流量测量?#27573;?#23485;也可用于测量具有腐蚀性的液体

电磁流量计在测量液体时 两个电极与被测液体相接触这样可以更准确地测量由于外加激励而产生的电荷偏移 流速为V 的流体在外加磁场的情况下切割磁力线向两个电极方向移动形成电势差 E 但是在接触过程中被测液体中混合的大小质量不均的固体颗粒在流体运动中随机的冲撞电极使得输出信号出现频繁的跳动这种现象叫做浆状流体噪声即浆液噪声

11f 噪声的宏观解释

浆液内部含有大量的纸浆或砂浆等大小不均的固体颗粒浆液流动时这些颗粒会冲撞到电磁流量计的测量电极上使得测量电极产生一个突变信号 大量的突变信号扰乱了正常的测量信号原本应该平滑的感应电?#39057;?#21152;上噪声使得流量测量产生偏差

将浆液噪声从流量信号里抽离出来 并从频域的角度分析可知浆液噪声的功率谱密度符合 1f 噪声特性即信号的功率谱能量分布和频率成反比 功率谱分析表明浆液噪声的频率分布很宽干扰的增益随着频率的升高而降低

对于 1f 噪声的研究现阶段常用的有两种方法一种是首先产生随机白噪声再把白噪声通过一个高通滤波器经过滤波的噪声可以近似看作是 1f 噪声另一种是用状态机的方法经过复杂的运算得到或者用一?#20013;?#35201;复杂方法的模型得出 1f噪声

21f 噪声的统计解释

1f 噪声在很多自然系统中都有出现近些年来越来越多的人都试图用数学分析的方法解释这种现象 但是所有的研究都还未达成统一但是有一个共性是公认的下面是本文对 1f 的一种解释

设在一段时间内 t0 浆液颗粒冲撞电极产生的噪声电压值的大小与冲撞电极的颗粒的大小流体浓度力度流体速度几何形状有关假定将浆液颗粒分化为质量形状统一的质点浆液颗粒冲撞电极产生的噪声电压值正比于质点的数量即在某一时刻 t 产生的噪声值的幅值用质点的数量来描述则浆液冲撞电极的随机过程为计数过程若 N t 表示时刻t 为止累计的质点数量则此过程满足以下条件

1 N t ≥0

 2 N t 是正整数

 3 若 st 则 N s N t

 4 当 st N t N s 等于区间 s t 中质点的数量

由此可知浆液冲撞电极产生的噪声符合?#27492;?#36807;程定义为

 其中 t0 时 N t 0 将其做?#36947;?#21494;变换可得其中 K 是与流速浓度以及浆液颗粒形状有关的系数 是表征噪声 1f 特性的系数通常 12 S 为噪声序列中噪声频率 f 的统计幅值 T 是浆液颗粒冲撞电极的间隔时间

假设 ylog 10 S blog 10 K kX*log 10 T 则统计功率谱在对数坐标系下可将浆液噪声等效成 YbkX Y 正比于统计幅值 b 正比于流速和浓度 k 为浆液固有系数表征不同种类的浆液

浆液噪声的幅值 V A 符合高斯分布且高斯分布的均值 μ 和方差 σ 与 b 和 k 有关 即高斯分布的均值增大等效直线斜率增大截距减小高斯分布的方差增大等效直线斜率减小截距增大?#29615;当?#25968;增大截距增大 10

4 实验验证

 根据以上关系设计一种浆液噪声 M slurry 此噪声由功率谱统计特性拟合的直线符合斜率为 k19 截距为 b52 噪声各频段斜率相近整体波形随机曲折

5 结束语

通过分析浆液噪声可以得到以下结论

1 根据浆液噪声的频谱特性的分析此模型可用于在一定频谱?#27573;?#20869;近似代替?#23548;?#27974;液噪声

2 浆液噪声在对数坐标下呈现 1f 的特性浓度增加或者流速增加曲线上移浓度下降或者流速降低曲线下移低频噪声能量高于高频噪声高频段比低频段丰富

 
关键词 电磁流量计 法拉第电磁感应定律 浆液噪声

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