摘 要(yao)：在一體(tǐ)化分層(ceng)注水工(gōng)藝中，每(měi)個層段(duan)的流量(liàng)都要🐕正(zhèng)确😘測量(liang)，而其所(suo)需的流(liu)量計 必(bi)須能長(zhǎng)期置于(yú)井下，綜(zōng)合考慮(lǜ)選擇渦(wo)街流量(liang)計 作爲(wèi)智能分(fèn)層注水(shui)工藝中(zhōng)的流量(liang)檢測裝(zhuang)置。但渦(wo)街👣流量(liàng)計易于(yu)受到管(guan)道震動(dong)和流場(chǎng)擾動引(yǐn)起的噪(zào)聲幹擾(rǎo)🌈，且注水(shuǐ)管道在(zài)注水的(de)過程中(zhōng)更容易(yi)産生幹(gan)擾信号(hào)，尤其在(zai)小流量(liang)處很難(nán)分辨出(chū)傳感器(qì)産生的(de)頻率信(xìn)号。根據(ju)渦街流(liú)量計的(de)特點，提(tí)出一種(zhǒng)以硬件(jiàn)和💯Mallat算法(fǎ)相結合(he)，處理低(dī)頻段無(wu)法分辨(bian)的問題(ti)，并進行(háng)了試驗(yàn)驗證和(he)現場應(ying)用。實驗(yàn)結🔞果表(biǎo)明，使用(yòng)該種方(fāng)法，能有(yǒu)效的減(jiǎn)少噪聲(shēng)幹擾，降(jiàng)低了🏒流(liú)🔞量計的(de)下限，提(ti)高👉了精(jing)度。
　　分層(céng)注水工(gong)藝目前(qián)具有機(ji)電一體(tǐ)化特色(sè)數字化(huà)全自動(dòng)控制技(jì)術，但其(qí)技術壁(bi)壘爲流(liú)量計的(de)長期檢(jian)測。在傳(chuan)統工藝(yì)上測調(diao)儀上使(shǐ)用的電(diàn)磁流量(liang)計和超(chao)聲波流(liú)量計對(duì)長期置(zhì)于井下(xià)進行單(dān)層段的(de)注入流(liu)量檢測(cè)存在一(yī)定不适(shi)用性，例(li)如表面(miàn)存在結(jié)垢等将(jiang)使其失(shī)效。由于(yú)以上原(yuán)因和須(xū)長時間(jiān)放✏️置井(jǐng)下及空(kōng)間尺寸(cùn)等因素(su)，一👈體化(huà)分層注(zhu)水工藝(yi)中選擇(zé)了渦街(jie)流量計(ji)，但渦街(jie)流量計(jì)其最大(dà)的缺點(dian)是量程(cheng)下限高(gao)，當測量(liang)小流量(liàng)的時候(hòu)測量很(hen)不準确(què)。随着🔴油(you)田進入(rù)特🏃‍♂️高含(hán)水期，單(dan)層小流(liú)量層段(duan)逐年增(zēng)加，直接(jiē)影響剩(sheng)餘💘油的(de)挖潛，其(qi)配套的(de)單層小(xiao)流量分(fèn)注技術(shu)成爲生(sheng)⭕産☀️首要(yào)解決問(wen)題，這也(yě)導📧緻一(yi)體化分(fen)層注水(shui)工藝中(zhōng)流量🐅下(xia)限成爲(wei)了一個(ge)重要指(zhi)标。
　　鑒于(yú)此，開展(zhan)了一體(tǐ)化分層(ceng)注水工(gong)藝單層(ceng)流量檢(jiǎn)測的研(yan)究🍉工作(zuo)，提出了(le)信号的(de)前期硬(yìng)件預處(chù)理和采(cai)用小波(bō)分解提(tí)取小流(liu)量時産(chǎn)生的渦(wo)街信号(hào)這⛷️一綜(zong)合🛀🏻方法(fa)。
1 井下渦(wo)街流量(liang)計測量(liàng)原理及(jí)工程分(fèn)析
　　随着(zhe)石油采(cǎi)油工藝(yì)的發展(zhǎn)及技術(shu)的進步(bu)，水驅工(gong)藝💘已從(cong)籠統注(zhu)水轉變(bian)爲分層(ceng)注水，現(xiàn)大規模(mó)使用的(de)分層注(zhu)水工藝(yi)爲橋式(shi)🐅偏心、同(tong)心高效(xiao)測調兩(liang)大主體(ti)技術［1-2］，雖(sui)然💃達到(dào)分🔞層注(zhù)水的目(mù)的，但每(měi)次調配(pèi)都需測(cè)調車及(ji)現場作(zuò)業，随着(zhe)井數和(he)層段數(shù)逐年💯增(zēng)加，現有(yǒu)測試隊(dui)伍已不(bu)能滿足(zú)測試要(yào)求，導緻(zhì)注水合(he)格率下(xia)降，水驅(qu)效果差(cha)。爲解決(jue)這一問(wen)題，油田(tián)采用預(yù)置電纜(lǎn)或存儲(chu)的方式(shi)，每層段(duàn)配備一(yī)體化配(pei)水器，内(nei)置流量(liàng)計、壓力(lì)計和調(diào)節總成(chéng)，直接獲(huò)取每一(yī)層段的(de)流量和(hé)壓力，利(lì)用流量(liàng)檢測值(zhí)調節注(zhù)💚水閥的(de)開度，實(shi)現流量(liang)閉環控(kong)制，達到(dào)配注的(de)要求。以(yi)預置電(dian)纜注水(shuǐ)工藝爲(wei)例，其工(gōng)藝管柱(zhù)如圖 1 所(suo)示。每一(yī)層段用(yòng)過電纜(lan)可洗井(jing)封隔🧑🏾‍🤝‍🧑🏼器(qi)隔開，達(da)到分層(céng)🥵的目的(de)，注入層(ceng)段長期(qī)放置一(yī)體化配(pei)✨水器，與(yǔ)油管連(lian)接，通過(guo)調節注(zhù)水閥的(de)開度來(lái)配注該(gāi)層段的(de)注入流(liu)量和壓(ya)力，單層(céng)段采用(yong)渦街流(liú)量計實(shi)現流量(liàng)⭕注入的(de)檢測。但(dan)由于渦(wo)街流量(liang)計探頭(tóu)受井下(xia)流體的(de)噪聲、注(zhu)水☔閥截(jié)流壓差(cha)大導緻(zhi)穩流場(chǎng)性能差(chà)等㊙️影響(xiang)，在小流(liu)量檢測(ce)時很難(nán)采集到(dao)📐準确的(de)渦街信(xìn)号，因此(ci)渦街流(liú)量計的(de)下限很(hěn)高，難以(yǐ)滿💁足小(xiao)流量注(zhu)水井檢(jiǎn)測的生(shēng)産要求(qiu)。

　　渦街流(liú)量計是(shì)利用流(liu)體力學(xue)中著名(míng)的卡門(mén)渦街原(yuan)🍉理，即在(zai)💰流👣動的(de)流體中(zhōng)，垂直于(yu)流體流(liu)向安放(fang)一㊙️根非(fēi)流線型(xing)旋🚶渦發(fā)🥵生體，随(suí)着流體(ti)流動，當(dang)管道雷(léi)諾數達(da)到一定(ding)值時，在(zài)發生體(tǐ)兩側就(jiu)會交替(ti)地分離(lí)出卡門(men)渦街，旋(xuan)渦頻率(lü)和流速(sù)成線性(xing)關系，流(liu)量測量(liang)的關鍵(jiàn)在于測(ce)定渦街(jiē)流量信(xìn)号的頻(pin)率，渦街(jie)流量計(jì)就是基(jī)于“卡門(mén)渦街”原(yuán)理而研(yan)制的新(xin)一代流(liú)量測量(liàng)儀表。
　　依(yī)據卡曼(màn)的研究(jiū)，渦街列(liè)多數是(shì)不穩定(ding)的，隻有(yǒu)形成相(xiàng)互🌈交替(ti)的内旋(xuan)的兩排(pai)渦列，且(qie)渦列寬(kuan)度 h與同(tóng)列相鄰(lin)的兩旋(xuán)渦的🐅間(jiān)距 l 之比(bi)滿足 h l = 0.281（對(dui)圓柱形(xíng)旋渦發(fā)生體）時(shi)，渦街列(lie)才穩定(ding)［3-4］。設旋渦(wō)的發生(sheng)頻率爲(wei) f ，被測流(liu)體的平(píng)均流速(sù)爲 U ，旋渦(wo)發生體(ti)迎面寬(kuan)度爲 d ，表(biǎo)體通徑(jing)爲 D ，根🈲據(jù)卡曼渦(wō)街原理(li)，有如下(xia)關系式(shi)：

　　式中：U1爲(wei)旋渦發(fa)生體兩(liang)側平均(jun)流速，單(dān)位是 m/s，Sr 爲(wei)斯特勞(lao)哈爾數(shù)；m 爲旋渦(wo)發生體(ti)兩側弓(gōng)形面積(ji)與管道(dao)橫截面(mian)面積之(zhi)比。

式中(zhōng)：K —流量計(jì)的儀表(biǎo)系數，脈(mo)沖數/m3。
　　K 除(chu)與旋渦(wō)發生體(tǐ)、管道的(de)幾何尺(chǐ)寸有關(guān)外，還有(you)斯📱特勞(láo)哈爾數(shù)有關。斯(sī)特勞哈(hā)爾數爲(wei)無綱參(can)數，它與(yǔ)💁旋渦發(fa)生㊙️體形(xíng)狀及雷(léi)諾數有(yǒu)關。

　　圖 2 所(suo)示爲渦(wo)街流量(liàng)計的實(shí)物圖，虛(xu)線爲流(liú)道及方(fāng)向⭐。根據(ju)🙇‍♀️經驗設(shè)計的液(yè)體通道(dao)直徑爲(wèi) 15 mm，其穩流(liú)場的長(zhang)度爲 150 mm，其(qi)原始量(liàng)程範圍(wéi)✂️爲 10m3/d~100 m3/d。圖 3 所(suo)示爲渦(wo)街流量(liàng)計的剖(pou)面圖，由(yóu)渦街發(fā)生體、渦(wo)街🈲列檢(jiǎn)測傳感(gǎn)器、鋼體(ti)構成，當(dang)流體流(liú)經渦街(jie)發生體(tǐ)☀️之後産(chǎn)生渦街(jie)列，渦街(jiē)傳感器(qì)會将此(ci)渦街列(liè)轉化成(chéng)電信号(hào)用于之(zhī)後的處(chu)理。

2 渦街流(liú)量計信(xin)号的分(fen)析與處(chu)理
　　渦街(jiē)流量計(ji)具有穩(wen)定性好(hǎo)、體積小(xiao)、功耗小(xiao)、溫度漂(piao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻移小等(děng)🍓優🥰點，但(dàn)受檢測(ce)探頭制(zhì)作工藝(yi)空間尺(chǐ)寸的限(xian)制，流道(dào)内徑目(mù)前隻能(neng)做到 15 mm，在(zài)低于 10m3/d 小(xiǎo)流量情(qing)況下，存(cún)在💋低流(liú)速産生(sheng)的渦街(jie)信号難(nán)以分析(xi)的問題(tí)，影響其(qí)在油田(tian)注水井(jing)中适用(yong)範圍。爲(wèi)進🐅一步(bù)擴大流(liu)量下線(xiàn)的檢查(cha)範圍，從(cong)硬件電(dian)路采🐕集(jí)和數據(ju)處📐理兩(liǎng)個方面(miàn)提出了(le)一種解(jiě)決渦街(jiē)信号低(dī)頻段難(nan)以分辨(biàn)的方法(fa)。
2.1 渦街流(liu)量計輸(shū)出信号(hào)分析
　　渦(wo)街流量(liàng)計采用(yong)壓電應(ying)力式傳(chuán)感器，流(liu)體經渦(wō)街發生(shēng)體後所(suo)産生的(de)渦街信(xìn)号理論(lùn)上爲純(chun)正的正(zheng)餘弦信(xìn)号，但實(shi)際中由(yóu)于受到(dao)管壁震(zhèn)動、電磁(cí)幹擾、白(bai)噪聲⭐的(de)影響，其(qí)信号爲(wèi)複合信(xin)号。根據(jù)實際情(qíng)況及理(li)論分析(xī)，用下面(miàn)的式子(zǐ)表達渦(wo)街傳感(gǎn)器的輸(shu)出信号(hào)模型［5-6］：

　　該(gāi)幹擾噪(zao)聲主要(yào)由震動(dòng)的幹擾(rao)信号産(chǎn)生，如井(jǐng)下電🌏機(jī)🥵的🈲震動(dòng)、注水井(jǐng)管壁的(de)震動引(yin)起的震(zhen)動噪音(yin)傳到🛀傳(chuan)感器上(shàng)，也有一(yī)部分爲(wèi)電磁幹(gàn)擾，但由(you)于在井(jing)下，電磁(cí)幹擾部(bu)分相對(duì)來說較(jiào)少。
　　fai和 fbj中(zhōng)還包含(han)了一些(xie)不規則(zé)的随機(jī)噪聲的(de)各個諧(xie)波分量(liang)，這🐇種㊙️噪(zao)音有環(huán)境引起(qi)，頻率和(he)幅值都(dōu)無一定(ding)的規律(lü)，有很大(da)的📱随機(jī)性。圖 4 爲(wei)渦街流(liu)量計采(cǎi)集到的(de)實際數(shù)據🛀。

　　圖 4 中(zhong)爲采集(ji)渦街信(xin)号的真(zhen)實值，首(shou)先在無(wu)流量下(xià)采❤️集一(yi)組白噪(zào)聲a1，可看(kan)到其有(you)一定的(de)噪聲幹(gan)擾，圖🏒4中(zhōng)的a2曲線(xian)爲在小(xiǎo)流量的(de)🔴時候産(chan)生的信(xìn)号，雖然(ran)能看出(chu)一定的(de)波動，但(dàn)是無法(fǎ)進💁行分(fèn)辨，監測(cè)出有效(xiao)頻率（對(dui)應流量(liang)爲 6 m3/d），圖 4 中(zhōng)的 a3 曲線(xian)爲大流(liu)量的時(shi)候産🌈生(sheng)的渦街(jie)信💘号（測(cè)試的流(liu)量爲18m3/d），可(kě)清晰的(de)分辨出(chū)該渦街(jie)信号，其(qi)産🐆生的(de)渦街頻(pin)率大緻(zhì)爲1 500 Hz。
　　由上(shang)可知，該(gai)渦街流(liú)量計在(zài)測量大(dà)流量的(de)時候可(ke)準确🛀🏻的(de)測量，但(dan)其測量(liàng)小流量(liang)的時候(hou)由于産(chǎn)生的渦(wo)街信号(hao)幅值💃🏻較(jiao)小和受(shou)到幹擾(rǎo)噪聲的(de)影響無(wu)法測量(liàng)出真實(shí)值。
2.2 渦街(jiē)流量計(jì)的信号(hào)處理
　　由(you)上面的(de)分析可(ke)知流體(tǐ)在大流(liú)量的時(shi)候，該流(liu)量計可(ke)準确的(de)測量也(ye)就是能(néng)檢測出(chū)可分辨(biàn)的渦街(jie)信号（也(ye)就是輸(shū)出的㊙️高(gāo)頻信号(hao)），無需對(duì)該段進(jìn)行處🐅理(li)。在試驗(yan)中流量(liàng)在 10 m3/d 以上(shàng)時即産(chan)生的頻(pín)率爲760 Hz以(yi)上的時(shi)候，可準(zhǔn)确的測(cè)量出流(liú)量。但是(shì)當流體(tǐ)的流量(liàng)🎯在 10 m3/d 以下(xia)即産生(sheng)的頻率(lǜ)在 760Hz 以下(xia)的時候(hou)，無法進(jin)行分辨(bian)，需對低(dī)頻段的(de)信号進(jin)行處理(li)。由于流(liú)體在小(xiao)流量時(shi)其産生(shēng)的渦街(jiē)幅值較(jiào)小和噪(zào)聲影響(xiang)較大，分(fèn)兩個方(fāng)面進行(hang)處理，一(yī)個是根(gēn)據渦街(jie)幅🔞值較(jiao)小的方(fang)面進行(hang)處理，另(lìng)一個從(cong)噪聲影(ying)響方面(mian)進行處(chù)理。
2.2.1 低頻(pin)段渦街(jiē)流量計(jì)的信号(hao)放大
　　低(di)頻段産(chǎn)生的信(xin)号無法(fǎ)進行分(fen)辨的一(yi)個重要(yào)原因就(jiu)是其信(xin)噪比比(bǐ)較小，即(ji)渦街産(chan)生的幅(fú)值和噪(zào)聲信号(hào)産生的(de)幅值比(bǐ)較接近(jin)，無法進(jìn)行識别(bie)，采用硬(yìng)件手段(duàn)将渦街(jie)流量計(ji)産生的(de)信号♻️進(jin)行放大(dà)，增加信(xìn)号的信(xìn)噪比，在(zài)信号檢(jiǎn)測👅環節(jiē)設計🔞一(yi)個前置(zhi)👅放大電(dian)路。
　　由于(yu)壓電晶(jīng)式傳感(gan)器的輸(shu)出阻抗(kang)比較高(gāo)，因此放(fàng)大器的(de)設計也(ye)比較特(te)殊，須設(she)計專用(yong)的前置(zhì)放大器(qì)，才能較(jiao)理想的(de)将輸入(rù)的電荷(hé)量轉化(huà)成電壓(ya)量［7-10］。圖5爲(wei)渦街傳(chuan)感器的(de)放大等(deng)效電路(lù)，其自身(shēn)有一個(gè)很大的(de)電阻（幾(ji)十兆✨歐(ou)級），輸出(chū)的能量(liàng)很小，設(she)計放⛷️大(dà)檢測器(qì)，将輸出(chu)的弱信(xin)号放大(dà)，同時将(jiāng)檢出器(qì)的高阻(zu)抗輸出(chū)💞變換爲(wei)低阻抗(kang)輸👨‍❤️‍👨出。

　　圖(tu)5中Ca爲等(deng)效壓電(diàn)傳感器(qi)的靜态(tai)電容；Ra爲(wei)等效壓(ya)電🛀傳感(gǎn)器的絕(jue)緣電阻(zu)；C1、C2 爲放大(da)電路的(de)輸入電(diàn)容；C3、C4 放大(dà)電路的(de)反饋電(dian)容；R1 爲放(fang)大電路(lu)的反饋(kuì)電阻；R1 爲(wei)匹配電(dian)阻，爲💛了(le)與傳感(gǎn)器的阻(zǔ)抗匹配(pèi)，一般爲(wei) 10~20 MΩ；R2 與 R3 爲電(dian)荷放大(dà)器的👅直(zhi)流反饋(kuì)電阻，一(yī)般💃爲兆(zhào)歐級，起(qi)到穩定(dìng)放大器(qì)直流工(gōng)作點的(de)作用；由(you)于是兩(liang)路信号(hào)輸入😍，此(ci)時電荷(hé)放器也(ye)有差分(fèn)放大的(de)作用，輸(shū)出爲兩(liang)輸入電(diàn)荷信🏃号(hao)的差分(fen)電壓值(zhí)。

的截止(zhi)頻率（-3 d B），信(xin)号将大(dà)幅衰減(jiǎn)。綜上所(suǒ)述，CF和 RF的(de)選擇要(yào)兼顧🌈信(xìn)🌂号🌈放大(dà)倍數和(he)當前信(xin)号頻帶(dai)的要求(qiú)。
　　根據上(shàng)面選取(qu)的放大(dà)器，根據(ju)所用的(de)流量計(jì)的口徑(jìng)選取合(he)适的電(dian)容和電(diàn)阻，在小(xiao)流量處(chù)得到的(de)渦🚩街信(xìn)号如圖(tu)6所示。
根(gēn)據圖6所(suo)示，a1曲線(xiàn)爲未加(jia)放大器(qi)的效果(guǒ)，a2曲線爲(wèi)加放大(dà)器之後(hou)的效果(guo)，可見，增(zeng)加了前(qián)置放大(da)器，有效(xiào)🧡的增加(jiā)了信号(hao)比，但是(shi)幹擾信(xìn)号對渦(wō)街信号(hào)的影🥰響(xiǎng)還是比(bǐ)較大，雖(suī)然能有(yǒu)效的改(gai)變輸🔞出(chū)波形，但(dan)是對數(shù)據的直(zhi)接應用(yong)還有一(yi)定的難(nán)處，對采(cǎi)集的數(shu)據進行(hang)波形整(zheng)理，提取(qǔ)有效信(xin)号，去除(chu)幹擾信(xìn)号。

2.2.2 渦街(jie)流量計(ji)信号的(de)小波分(fen)解
　　由于(yu)渦街流(liu)量計産(chǎn)生的渦(wo)街信号(hao)是在不(bú)同流量(liang)時☂️，其😍産(chǎn)生的渦(wo)街頻率(lü)也不一(yī)樣，是一(yī)個變頻(pin)過程，而(ér)小波對(dui)處理此(ci)類的變(biàn)頻信号(hao)有一定(ding)的優越(yuè)性，在時(shi)間💜域和(he)頻率域(yu)都具有(you)良好的(de)局部化(huà)性質，所(suo)以選取(qu)小波來(lái)處理渦(wō)街信号(hào)［12-15］。小波變(bian)換中有(you)三種小(xiao)波變換(huan)比較常(cháng)用，分别(bié)爲連續(xù)小波💞變(bian)換、離散(san)小波變(biàn)換以及(ji)⭕小波變(biàn)換的快(kuài)速算法(fa)-Mallat 算法［13-16］。根(gēn)據🤩渦街(jie)流量計(jì)的特性(xìng)，以📱 Mallat 算法(fa)爲♊基礎(chu)對信号(hao)進行分(fen)解，找到(dao)有效的(de)分解方(fāng)式尋出(chū)有效數(shu)據。
　　由于(yu)渦街産(chan)生的信(xìn)号爲連(lian)續信号(hào)，所處理(lǐ)的信号(hao)爲離散(san)信号，須(xū)将連續(xù)的的時(shi)間離散(san)化。渦街(jie)流量計(ji)所💞産生(shēng)😄的連續(xu)信号爲(wei) s(t) ，采樣進(jin)行離散(sàn)化得到(dào) A0s(n) 。根據渦(wo)街流量(liàng)計特性(xìng)與噪聲(sheng)信号的(de)特點，所(suo)用到的(de)濾波器(qì)均爲正(zhèng)交小波(bō)濾波器(qì)。在此條(tiáo)件下，算(suàn)法表達(da)爲：

　　爲采(cai)樣後的(de)原始信(xìn)号；j=1，2，J 爲層(ceng)數，J = log2N ；h?，g?爲時(shí)域中的(de)小波分(fèn)解濾波(bo)器，實際(jì)上是濾(lǜ)波器系(xi)數；Aj爲信(xin)号 A0s(n) 在第(di)j層的近(jìn)似部分(fen)（即低頻(pin)部分）的(de)小波系(xi)數；Dj爲信(xìn)号 A0s(n) 在第(dì)j層的細(xì)節部分(fen)（即高頻(pin)部分）的(de)小波系(xì)數。
　　假定(ding)所檢測(ce)的離散(sàn)信号 A0s(n) 爲(wei) A0，信号在(zài)第2j尺度(du)（第j層）的(de)近似㊙️部(bù)分，即低(dī)頻部分(fèn)的小波(bō)系數Aj是(shi)通過第(dì) 2j - 1尺度（第(di) j-1 層）的近(jìn)似部分(fèn)的小波(bō)系數 Aj - 1與(yu)分解濾(lǜ)波器 h?卷(juàn)積，然後(hou)将卷積(jī)的❌結果(guo)隔點采(cǎi)樣得到(dao)的；而信(xin)号 A0在第(di) 2j尺度（第(di)j層）的細(xì)節部分(fèn)，即高頻(pín)部分的(de)小⛹🏻‍♀️波系(xì)數 Dj是❗通(tong)過第 2j - 1尺(chǐ)度（第j-1層(ceng)）的近似(si)部分的(de)小波系(xi)數 Aj - 1與分(fen)解💞濾波(bo)器 g?卷積(jī)，然後将(jiāng)卷積的(de)結🌏果隔(ge)點采樣(yang)得到的(de)。通過式(shì) 2 的分解(jiě)，在每一(yi)尺度 2j上(shàng)（或第 j 層(céng)上），信号(hào) Aj - 1被分解(jie)爲近似(si)部分的(de)小波系(xi)數 Aj（在低(dī)頻子帶(dài)上）和細(xì)節部分(fèn)的小波(bo)系數 Dj（在(zài)高頻子(zǐ)帶上）。以(yǐ)上分解(jie)算法可(kě)用圖7表(biǎo)示。

　　根據(jù)以上分(fèn)析，對獲(huo)取的流(liú)量計的(de)信号進(jìn)行Mallat 快速(sù)⛷️分别，将(jiang)其📐進行(hang) db5 小波分(fèn)解，将數(shu)據分解(jiě)五次，其(qi)分解後(hòu)的🌏數據(jù)有兩部(bu)分組成(cheng)，一部分(fèn)是細節(jie)信号，一(yī)部分是(shi)近似信(xin)号，其分(fen)解後的(de)圖🏃‍♂️像如(ru)圖8、圖9所(suo)示。

　　如圖(tú)8所示爲(wei)分解的(de)近似數(shù)據，可見(jian)，a3是比較(jiao)完整的(de)❄️正弦波(bō)，可被系(xi)統識别(bie)；a1的雜波(bo)比較多(duō)，a2有些不(bú)光滑，存(cun)在🌂奇異(yi)波，a4已🔆經(jīng)完✍️全失(shī)真，因此(ci)最終選(xuǎn)取a3作爲(wèi)低頻段(duan)的渦街(jiē)信号。
　　圖(tu) 9 中所示(shì)爲信号(hào)的細節(jie)部分，也(ye)就是信(xin)号的噪(zao)音部分(fèn)，可以🈲理(lǐ)解爲去(qù)除有效(xiao)信号剩(shèng)餘的部(bù)分，其中(zhōng) d1 爲信号(hao)的高頻(pín)噪音，原(yuán)始信号(hao)去除 d1 就(jiu)可以得(de)近似信(xìn)号 a1，d2 爲頻(pín)率比🔞較(jiao)低的幹(gan)擾信号(hao)，近似信(xin)号 a2 的獲(huo)得是 a1 減(jiǎn)去 d2 得到(dào)的，其中(zhōng) d3 爲信号(hao)的低頻(pín)噪音，a2減(jiǎn)去該噪(zào)音得到(dao)了比較(jiao)理想的(de)信号，d4 有(yǒu)些接近(jìn)💁原始信(xìn)号，所以(yǐ) d1，d2，d3 可近似(sì)的看爲(wèi)該渦街(jie)傳感器(qi)的幹擾(rao)信号🎯，d4 不(bú)能做處(chù)理，這樣(yang)有效信(xin)号減💃🏻去(qù) d1，d2，d3 就獲得(dé)了最理(li)想的近(jìn)似信号(hao) a3。有上面(miàn)分析可(kě)知，将渦(wō)街信号(hao)做💞 3 次分(fen)解即可(ke)得到理(li)想的信(xin)号。

　　圖10是(shì)原始信(xin)号、增加(jiā)硬件處(chù)理和小(xiǎo)波分解(jiě)後的三(san)種情況(kuang)對比圖(tu)，a1爲開始(shǐ)采集的(de)數據，a2爲(wèi)加入前(qián)置放大(da)器♻️之後(hòu)增加了(le)信噪比(bi)🔞之後的(de)效果圖(tú)，a3爲将增(zeng)加信噪(zào)比🔴的信(xin)号進行(háng)小波分(fèn)解，提取(qǔ)的📞有效(xiào)信号，圖(tú)中的第(dì)三個明(ming)顯的可(ke)知該渦(wo)街流量(liang)計産生(shēng)的渦😍街(jie)信号的(de)頻🏒率。小(xiǎo)波分解(jiě)後去除(chu)無用的(de)噪音，雖(suī)然🍓可以(yi)看出其(qi)能量減(jiǎn)少，但是(shi)比原來(lai)的光滑(huá)，分辨率(lü)更高，波(bo)動更少(shǎo)。說明小(xiǎo)波分解(jie)在處理(li)渦街流(liu)量計⚽的(de)低頻信(xin)号是可(kě)行💰的。進(jìn)行了大(da)量的低(di)❄️頻段的(de)數據分(fen)析，發現(xiàn)小波分(fèn)解後所(suo)得的近(jin)似數據(ju)中a3的波(bo)☁️形是最(zuì)接近原(yuán)始🏃‍♀️波形(xíng)的，所以(yi)最終選(xuan)取了小(xiǎo)波分解(jiě)後的第(di)三個波(bō)形作爲(wei)渦街流(liú)量計産(chǎn)生的渦(wo)街信号(hao)。将渦街(jie)流量計(jì)産生的(de)渦街信(xìn)号進行(háng)處理後(hòu)，可得到(dao)小流量(liàng)處産生(shēng)的渦街(jiē)信🌈号，爲(wèi)降低了(le)流量下(xià)限提供(gong)了可行(hang)性。
3 先導(dǎo)井應用(yong)實驗及(ji)分析
　　在(zài)下井之(zhi)前進行(hang)了渦街(jiē)流量計(ji)的性能(néng)對比測(ce)試，對比(bǐ)測試爲(wei)三組，原(yuán)始未處(chu)理的、增(zeng)加前置(zhì)放大器(qi)的、增加(jia)前置放(fàng)大器💋後(hou)通過小(xiao)波分解(jie)的三組(zǔ)，其測試(shi)結果如(rú)表 1 所示(shi)。測試的(de)時候流(liu)量從 0 開(kai)始，逐次(ci)增⭐加流(liu)量。從表(biǎo)中可以(yi)看出，未(wèi)經處理(lǐ)的渦街(jiē)流量計(jì)🥵信号無(wú)法檢測(cè)每天 8 方(fāng)以下的(de)流量，其(qi)并不是(shì)沒有輸(shu)出的頻(pin)率，但🈲是(shi)其輸出(chu)的頻率(lǜ)很不穩(wen)定，跳變(bian)比較大(da)，相對而(er)言放置(zhi)前置放(fang)大器的(de)渦街流(liu)量計的(de)🤩信号能(néng)檢測的(de)頻率較(jiao)低，但是(shi)其在 5 方(fāng)時檢測(cè)的信号(hao)不準，最(zuì)💞低檢測(cè)的信号(hào)在每天(tiān) 7 方以上(shàng)比較準(zhǔn)，通㊙️過小(xiǎo)波分解(jie)後的信(xìn)号處理(li)起來，其(qí)識别的(de)頻率更(gèng)低，能準(zhǔn)确的識(shí)别每天(tiān)5方的流(liú)量産生(shēng)的頻率(lü)，在高♉頻(pín)段也就(jiu)是大流(liú)量的時(shí)♻️候各🈲個(gè)渦街流(liu)量計的(de)差别不(bú)大，因爲(wèi)未經處(chu)理的渦(wō)街信👅号(hao)在大流(liu)量的時(shi)候也是(shì)能準确(què)識别🧡的(de)。

　　渦街流(liú)量計的(de)信号經(jīng)前置放(fàng)大器以(yi)及小波(bo)分解後(hou)提取有(you)效信号(hào)之後，解(jiě)決了流(liu)量下限(xiàn)過高的(de)問題，其(qí)㊙️最低能(neng)識别的(de)渦街頻(pín)率很低(dī)，是原來(lái)識别頻(pin)率的一(yī)半，并且(qiě)準确的(de)測量出(chū)了各個(ge)層段的(de)流量✨。
前(qian)期驗證(zhèng)穩定後(hou)，該設備(bèi)應用在(zài)一體化(hua)分層注(zhù)水🈚井中(zhōng)并🍉且在(zai)松原油(you)田實施(shī)了一口(kou)先導井(jǐng)作業，采(cǎi)集了🔴井(jǐng)下的流(liú)🥰量，分别(bie)和沒有(you)進行處(chu)理的渦(wo)街流量(liàng)計進行(hang)了對比(bi)，其對比(bi)如圖所(suǒ)示。
　　如圖(tú) 11 所示爲(wei)未處理(li)的流量(liàng)計檢測(ce)流量從(cong)5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d，12m3/d，14 m3/d的變化(huà)過程✉️，可(kě)見在5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d處(chù)根本分(fèn)辨不出(chu)其流量(liang)的大小(xiao)，波動較(jiao)大，圖 12 爲(wei)處理後(hou)的流量(liàng)❄️計在同(tong)等情況(kuàng)下檢測(ce)出的流(liú)量大小(xiǎo)，可以看(kan)出，其小(xiao)流量處(chù)是能清(qīng)楚的分(fen)辨出來(lai)的💰，到12 m3/d以(yǐ)後未處(chù)理和處(chù)理後的(de)流量計(jì)基本✂️能(neng)保持一(yi)緻，所以(yǐ)處理後(hou)的渦街(jiē)流量計(jì)不但克(kè)服🚩了低(di)流量處(chù)采集不(bu)準的問(wèn)題而且(qiě)在大流(liu)量時還(hái)能保證(zhèng)采集流(liu)量的準(zhǔn)确性。

4 結(jié)論
　　針對(duì)渦街流(liú)量計在(zài)低流量(liàng)時産生(shēng)的渦街(jiē)信号難(nan)以測量(liàng)的問題(tí)上開展(zhǎn)了分析(xī)研究設(she)計，從流(liu)體流♻️經(jing)渦街發(fā)生體産(chǎn)生的渦(wo)街信号(hao)幅值小(xiǎo)及幹擾(rǎo)大的問(wèn)題上着(zhe)手，分析(xī)了幹擾(rao)原因，設(shè)計了首(shou)先用硬(yìng)件手段(duan)解決低(di)流量的(de)時渦街(jiē)信号幅(fú)值小的(de)問題🌈，然(ran)後運用(yong)小✂️波分(fen)析法分(fèn)析了各(gè)種噪音(yin)，提取有(yǒu)效👈的渦(wō)街信号(hào)。經👣增大(dà)信噪比(bi)和小波(bō)分解處(chù)理😘的渦(wō)街流量(liàng)計的流(liú)量下限(xian)大大減(jian)小，有效(xiao)的改善(shàn)了渦街(jiē)流量計(jì)低流量(liàng)測不準(zhun)的問題(ti)，解決了(le)機電一(yi)體化分(fen)層注水(shui)井中低(dī)流量井(jǐng)中流量(liàng)難測量(liàng)的問題(tí)💘。

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