摘要(yào)：渦街流(liu)量計 抗(kàng)管道振(zhen)動性能(neng)，将數字(zi)陷波技(ji)術應用(yòng)于傳統(tǒng)應力😍式(shi)渦街流(liu)💞量計，并(bìng)進行了(le)0.5g以下振(zhèn)動加速(su)度試驗(yan)，結果表(biǎo)明該方(fāng)🔅法在0.2g及(ji)以下振(zhèn)動加速(sù)度情況(kuang)下可🏃🏻‍♂️有(you)效改善(shan)渦街流(liu)量計抗(kang)管道振(zhen)動性能(néng)。
0引言
　　渦(wo)街流量(liang)計因其(qí)介質适(shì)應性強(qiáng)、無可動(dong)部件、結(jié)構簡單(dān)、可㊙️靠性(xing)高等特(te)點而被(bei)廣泛使(shǐ)用。而渦(wō)街流量(liang)計是利(lì)用流體(tǐ)經過✔️旋(xuán)渦發生(shēng)體後産(chǎn)生的振(zhèn)動進行(hang)流量測(cè)量的，在(zài)管道振(zhen)動的情(qíng)況下，渦(wō)街流量(liàng)計無法(fǎ)正常使(shǐ)用［1-5］。
　　以國(guó)内外應(yīng)用最爲(wèi)廣泛的(de)應力式(shì)渦街流(liú)量計爲(wei)🤞基礎，将(jiang)♉數🌈字陷(xiàn)波技術(shù)應用于(yú)其數字(zì)信号處(chu)理單元(yuán)，并在氣(qi)體流量(liàng)管道振(zhen)㊙️動試驗(yan)裝置上(shang)，在相同(tóng)流速範(fan)圍💞内相(xiang)同振動(dòng)頻🏃‍♂️率不(bu)同振動(dong)加速度(du)的管道(dao)振動，渦(wō)街流量(liang)計在管(guan)道振動(dòng)條件下(xia)的抗振(zhèn)性能。
1數(shù)字陷波(bo)
　　在振動(dong)信号分(fèn)析處理(lǐ)中，數字(zì)濾波是(shi)通過數(shu)學運算(suàn)㊙️從所采(cǎi)集的離(lí)散信号(hào)中選取(qǔ)人們所(suo)感興趣(qù)的一部(bu)分信号(hào)的處理(li)方法❓。
　　數(shù)字陷波(bo)是數字(zì)濾波的(de)一種，通(tong)過數學(xue)運算從(cong)所🚶‍♀️采集(jí)的離散(san)信号中(zhōng)濾除非(fēi)期望信(xìn)号的處(chù)理方法(fa)，也稱🏃‍♀️爲(wei)梳狀濾(lü)波。它的(de)主要作(zuo)用有濾(lǜ)除測試(shi)信号中(zhong)的噪聲(sheng)或虛♌假(jia)成分、提(ti)高信📞噪(zao)比、抑制(zhì)幹擾信(xìn)号🏃🏻、分離(lí)頻率分(fen)量等。用(yòng)💘軟件實(shi)現數字(zi)陷波的(de)優點是(shi)系統函(han)數具有(yǒu)可變性(xìng)，僅依賴(lai)于算法(fǎ)結構，并(bing)易于獲(huò)得較理(li)想的㊙️濾(lǜ)波性能(neng)。陷波器(qì)設計的(de)目的是(shì)濾去一(yī)定範圍(wéi)的頻率(lü)幹擾，但(dàn)在濾波(bo)過程中(zhong)要求基(jī)本不改(gǎi)變其他(tā)頻率成(cheng)分，因此(ci)，要求陷(xian)波濾波(bo)器的頻(pín)率響應(yīng)如式（1）所(suo)示。

　　一個(gè)理想的(de)點阻陷(xian)波濾波(bo)器的頻(pin)率響應(ying)要在消(xiao)除的信(xìn)号頻率(lü)點處，其(qí)值等于(yú)零；而在(zài)其他頻(pín)率處，其(qí)值不爲(wei)🐅零，且要(yao)等于1，其(qi)🐉頻率響(xiang)應特性(xing)如圖1所(suo)示🎯。

　　數字(zì)濾波的(de)頻域方(fāng)法是利(lì)用ＦＦＴ快速(su)算法對(duì)輸入信(xin)号采樣(yang)數據💘進(jìn)行離散(san)傅裏葉(yè)變換，分(fèn)析其頻(pín)譜，根據(jù)濾💔波要(yao)💘求，将♋需(xū)要濾除(chu)的頻率(lǜ)部分直(zhi)接設置(zhi)成零或(huò)加漸變(bian)過渡頻(pin)帶後再(zài)設置成(chéng)零☎️的方(fāng)法［６］。将陷(xian)波器的(de)設計思(si)想與數(shù)字濾波(bo)的頻域(yu)方法相(xiang)結合，即(ji)本文采(cai)用的數(shu)字陷波(bo)的頻域(yù)方法。
2試(shi)驗裝置(zhi)
　　氣體流(liu)量管道(dao)振動試(shi)驗裝置(zhi)結構圖(tú)如圖2所(suǒ)示。爲得(de)到壓力(li)較穩定(dìng)的氣流(liú)，空氣壓(ya)縮機将(jiāng)大氣中(zhōng)的空氣(qì)壓縮，注(zhù)入至穩(wen)🙇🏻壓儲氣(qì)罐，高溫(wen)壓縮空(kong)氣經過(guò)冷幹機(jī)冷卻除(chu)濕後，得(dé)到的純(chún)淨氣體(ti)先後流(liu)經氣路(lu)總閥、氣(qì)🛀🏻動調節(jie)閥、 渦輪(lún)流量計(jì) （标準表(biǎo)）、渦街流(liu)量計（被(bèi)校表）後(hou)，最終通(tōng)向大氣(qi)。選擇💰了(le)♉具有💜頻(pin)率調節(jiē)（1~400Hｚ）、簡易調(diao)整加速(su)度（＜20ｇ）/振幅(fú)、輸出正(zhèng)弦類波(bo)形等🚶‍♀️功(gong)能的振(zhen)動台，将(jiāng)氣體管(guan)道固定(dìng)在振動(dong)台上，從(cóng)而實現(xiàn)設定頻(pín)率下不(bú)同振動(dòng)加速度(du)的管道(dao)振動［4］。

　　采用(yòng)标準表(biǎo)法标定(dìng)被測渦(wō)街流量(liàng)計的儀(yi)表系數(shù)，即由渦(wō)輪流✏️量(liang)計測得(dé)的流量(liàng)值、渦輪(lún)流量計(ji)表前壓(ya)力變送(sòng)器測得(de)的壓力(lì)值及渦(wo)街流量(liang)計表前(qián)壓🏃🏻‍♂️力變(bian)送器測(ce)得的壓(ya)力值便(biàn)可換算(suan)得到流(liu)經被測(ce)渦街流(liú)量計的(de)體積流(liú)量（管路(lu)中氣體(ti)溫度變(biàn)化很小(xiao)，忽略不(bu)計）。标準(zhǔn)表渦輪(lún)流量計(jì)的最大(da)允許誤(wù)差爲±1％，内(nei)徑爲50mm，流(liú)量🙇‍♀️範圍(wei)爲5~100m3/h；兩個(ge)壓✨力變(bian)送器的(de)最大允(yun)🙇‍♀️許誤差(chà)均✉️爲±2％。
3管(guan)道振動(dòng)試驗及(jí)數據分(fen)析
　　分别(bié)在5，7.5，11，15.5，20.5m/s五個(ge)流速，施(shi)加豎直(zhí)方向振(zhen)動，在振(zhen)動頻率(lü)🔞40Hｚ，振🌂動的(de)加速度(du)分别爲(wèi)0.05g，0.1g，0.2g，0.5g的條件(jiàn)下對普(pu)通應力(li)式模拟(nǐ)渦街流(liu)✌️量計和(he)應用數(shù)字陷波(bō)技術的(de)渦街流(liu)量計在(zài)圖2所示(shì)的氣體(tǐ)管道振(zhen)動🔱試驗(yan)裝置上(shàng)進行管(guan)道振動(dòng)試驗。
　　普(pu)通應力(li)式模拟(nǐ)渦街流(liu)量計試(shi)驗數據(jù)如表1所(suǒ)示，相對(duì)✉️誤差曲(qǔ)🐪線如圖(tu)3所示。應(ying)用數字(zì)陷波技(jì)術的渦(wo)街流量(liàng)計試驗(yan)數據如(ru)表🌈2所示(shì)，相對誤(wù)差曲線(xiàn)如圖4所(suo)示。
表1模(mo)拟渦街(jiē)流量計(jì)抗管道(dao)振動試(shi)驗結果(guo)


表2應用(yòng)數學陷(xiàn)波技術(shu)的渦街(jie)流量計(jì)抗管道(dao)振動㊙️試(shi)驗結果(guo)



　　由(you)試驗數(shù)據及相(xiang)對誤差(chà)曲線可(ke)以看出(chū)，普通模(mó)拟♈渦街(jie)流量計(ji)抗管道(dào)振動的(de)性能很(hen)差，不考(kǎo)慮其下(xia)限流速(su)，振動頻(pín)率爲40Hｚ時(shi)隻能在(zai)0.05g管道振(zhen)動加速(su)度的情(qíng)況下⭐正(zheng)常工作(zuò)。

　　數(shu)字陷波(bō)技術的(de)渦街流(liu)量計與(yu)普通的(de)模拟渦(wō)街流量(liàng)計相比(bǐ)，抗振性(xìng)能大大(dà)提高（最(zuì)低流速(sù)點0.5g振動(dong)加速度(du)情況除(chu)📧外）。圖中(zhōng)，在流速(sù)爲5m/s時，數(shù)字渦街(jiē)流量計(jì)在40Hｚ、0.5g振動(dòng)加速❄️度(du)的情況(kuang)下，相對(duì)誤差💯達(dá)到38.57％。由表(biao)2數據可(kě)以看出(chū)，出現該(gai)🙇‍♀️問題的(de)原💔因并(bìng)非由40Hｚ的(de)振動信(xìn)号造成(chéng)，而是由(you)振動信(xìn)号的三(san)倍頻信(xìn)号造成(cheng)的。出現(xiàn)倍頻信(xin)号的原(yuan)因可以(yi)歸結爲(wei)兩個方(fāng)面：1）施振(zhèn)裝置本(běn)身産生(shēng)的振動(dong)信号并(bìng)不是純(chún)淨的，其(qi)中夾雜(zá)着設定(dìng)頻率振(zhèn)動信🤩号(hao)的倍頻(pin)信号；2）管(guan)道💁的安(ān)裝、連接(jiē)過程中(zhōng)，螺絲的(de)松動✏️、不(bu)平衡、不(bu)對中等(deng)都會🌏使(shi)系🏃統産(chǎn)生倍頻(pin)現象［7］。
　　除(chu)了最低(di)流速點(diǎn)處于0.5g振(zhen)動加速(su)度的情(qíng)況之外(wai)，數🏃🏻‍♂️字陷(xiàn)波技術(shù)的渦街(jie)流量計(jì)達到了(le)抗0.5g振動(dòng)加速度(du)的抗❄️振(zhen)水平。
4小(xiao)結
　　将數(shù)字陷波(bo)技術應(ying)用于被(bei)廣泛使(shi)用的應(yīng)力式模(mó)㊙️拟渦街(jie)流量計(ji)，對其進(jìn)行管道(dào)振動條(tiao)件下的(de)測量📱，與(yǔ)普通的(de)模拟渦(wō)街流量(liang)計相比(bi)，抗振性(xìng)能大大(dà)提高。由(you)試驗數(shù)據可以(yi)看出，在(zài)應用數(shù)字陷波(bo)技術時(shi)🏃‍♂️，不僅需(xū)要考慮(lü)濾除振(zhen)動信号(hao)，還應考(kao)慮濾除(chu)振動👈信(xin)号的倍(bèi)頻信号(hao)，才能更(gèng)大範圍(wei)地拓展(zhǎn)渦街流(liú)量🐪計的(de)應用領(ling)域⭕。

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