提高科氏力流量計測量精度的措施
發(fā)布時間：2023-01-26 22:42:31來源：hseauto.cn來源：..
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提高科氏力流量計測量精度的措施和方案不外乎增大信號、降低噪聲、改善信號處理方法、提高理論模型的精度等。
對于理論誤差，可以從完善模型入手。需要全面考慮支承的振動能量耦合、流體粘度和運動等因素引起的阻尼變化，流固耦合、扭轉(zhuǎn)振動、軸向振動、溫度場、以及流體壓力引起的檢測管剛度改變等因素。可以采用有限元分析的方法對模型進(jìn)行深入分析，并通過實驗考察這些因素的變化規(guī)律，對結(jié)果進(jìn)行修正和標(biāo)定。對于信號處理，除了應(yīng)降低信號各個環(huán)節(jié)的噪聲（如低噪聲電路）外，還應(yīng)充分利用兩路振動響應(yīng)信號中包含的所有信息（幅度、相位、頻率），估計出振動響應(yīng)的振幅、相位和頻率。進(jìn)而計算出質(zhì)量流量、流體密度等數(shù)據(jù)。
要增大振動響應(yīng)信號，除了增大激勵信號，并在諧振頻率上激振以外，主要應(yīng)該依靠改進(jìn)檢測管的結(jié)構(gòu)以及尺寸。降低彎曲剛度，增大彎曲振動的幅度；減小振動能量的外泄。
1、采用新的檢測管結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)，是在保障疲勞壽命、強(qiáng)度、管徑和壓力損失的情況下，使振動（振動位移、振動加速度）最強(qiáng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計包括兩方面結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化設(shè)計和尺寸的優(yōu)化設(shè)計。給定約束條件包括尺寸，重量，價格，材料，不易于受外界振動的影響，彎曲諧振頻率要遠(yuǎn)離環(huán)境干擾頻率、其它部件的諧振動頻率（包括檢測管的扭轉(zhuǎn)以及軸向諧振頻率）、工頻及其諧頻干擾等。其中最主要還是檢測管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
通常檢測管是采用圓（截面）管結(jié)構(gòu)的鈦合金管、或不銹鋼管。它的優(yōu)點是制造工藝簡單，管道截面積相對最大，材料消耗最少。缺點是剛度較大，振動靈敏度比較低，所以振動信號弱、信噪比低，給檢測帶來了困難。為了增大檢測管振動的幅度，有必要探索新的檢測管形式。檢測管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可以從管道截面形狀，管道軸線的形狀，管壁的結(jié)構(gòu)形式等幾個方面來考慮。從截面角度考慮，比如可以采用橢圓管結(jié)構(gòu)，激振和拾振裝置都布置在橢圓截面的短軸一側(cè)，此方向上的彎曲剛度低，所以振動幅度會比較強(qiáng)，最大應(yīng)力卻較小。
從管壁結(jié)構(gòu)的角度來考慮，可以采取彈簧管結(jié)構(gòu)，或者波紋管結(jié)構(gòu)等。
從管道軸線形狀的角度來考慮，可以采取蛇行管結(jié)構(gòu)或者螺旋管結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)嚴(yán)格講，不是直管結(jié)構(gòu)，但當(dāng)彎曲部分的曲率不大，且其尺寸和檢測管的管道長度相比很小時，不具有彎管結(jié)構(gòu)的缺點，如不易排空等，所以可以看作特殊的直管。可以有兩種使用方式，一種是激振和拾振裝置處于管道軸線所在平面；另一種是激振和拾振裝置垂直于管道軸線所在平面。
這些結(jié)構(gòu)的共同特點就是減小等效彎曲剛度，在同樣的激振信號下，振動幅度就要大得多，管子的剛度比支座的剛度要低得多，諧振能量耦合出去的很少，外界能量耦合進(jìn)來的也很少，可以忽略。所以振動響應(yīng)信號就很強(qiáng)，信噪比很高。而最大應(yīng)力減小或者變化不大，并盡可能使應(yīng)力的分布更均衡。這樣，疲勞壽命就會延長。
2、隔離噪聲
隔離噪聲包括兩方面：電路上采取措施，隔離電磁噪聲和工頻噪聲，比如激勵頻率應(yīng)該避開并遠(yuǎn)離交流電的工頻及其諧頻頻率，以便于信號處理，分離這些干擾；另一方面從傳感器的結(jié)構(gòu)上來看，主要需要隔離檢測管外部耦合進(jìn)來的振動和噪聲，采取被動隔振和主動隔振，或者稱之為被動振動控制和主動振動控制。
主動振動控制技術(shù)就是通過對結(jié)構(gòu)主動施加控制作用來改善系統(tǒng)動態(tài)特性的一種方法。通常采用傳感器檢測系統(tǒng)的振動，控制器對傳感器的信息進(jìn)行處理，進(jìn)而對作動器發(fā)出特定的控制規(guī)律消除系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的振動。被動振動控制技術(shù)主要靠對噪聲和振動具有強(qiáng)吸收作用的材料或結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
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