摘要:電磁流量計(jì) 在測量漿液時,會(hui)受到漿液噪聲的(de)幹擾,這種幹擾是(shi)👈影響🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量測量等(děng)指标的主要影響(xiǎng)因素。由大量實驗(yàn)得知,漿液噪聲🏃‍♂️符(fú)合1/f噪聲特性,通過(guò)對1/f噪聲的理論分(fen)析和數學計算,可(kě)以得到漿液噪聲(sheng)的數學模型。最後(hou)綜合漿液的物理(lǐ)特性,可以得到參(cān)數可控的漿液噪(zào)聲的仿真模型,該(gai)模型對🆚噪聲研究(jiū)和電磁流量計設(shè)計研發都具有一(yī)定的實際價值。
　　電(diàn)磁流量計的測量(liang)通道是一段光滑(huá)的直管段,不會🚩堵(du)塞,非常适用于測(ce)量含有因體的固(gù)液兩相流㊙️體，且電(dian)磁🍉流量計在檢測(cè)✏️時不會帶來壓力(lì)等外力作用。所以(yi)節能❤️效果好1。電磁(ci)流🌈量計采用法拉(la)第電磁感應定律(lǜ)作爲設💯計原理，測(ce)量的體積流量基(ji)本上不受流體的(de)密度、溫度、壓力、粘(zhān)度和電導率變化(huà)🔴的明顯影響,且其(qí)口徑範圍選擇餘(yu)地大,流量測量範(fàn)圍寬,也可用于測(ce)量具有腐蝕性㊙️的(de)液體。
　　電磁流量計(ji)在測量液體時，兩(liang)個電極與被測液(yè)體相接✌️觸🤟,這樣可(kě)以更準确地測量(liàng)由于外加激勵而(ér)産生的電荷偏移(yi)回。流速爲V的流體(ti)在外加磁場的情(qing)況下，切割磁力線(xian),向兩個電極方向(xiang)⁉️移動,形成電勢差(cha)E。但是在接觸過程(chéng)中,被測液體中混(hun)合的大小質量不(bu)均的🔴固體顆粒在(zài)流體運動中,随機(jī)的沖撞電極,使得(de)輸出信号出現頻(pín)繁的跳動，這種現(xian)✔️象叫♋做漿狀流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體(tǐ)噪聲。即漿液噪聲(sheng)4。
1.1/f噪聲的宏觀解釋(shì)
　　漿液内部含有大(dà)量的紙漿或砂漿(jiāng)等大小不均的固(gù)體顆粒，漿🙇🏻液流動(dong)時,這些顆社會沖(chong)撞到電磁流量計(ji)的測量電極上,使(shǐ)得🌈測量電極産生(sheng)一個突變信号，大(dà)量的突變信号擾(rao)亂了♈正常的測量(liang)信号,原本應該平(ping)滑的感應電勢疊(die)加上噪聲，使得流(liú)量測量産生偏差(cha)。
　　将漿液噪聲從流(liu)量信号裏抽離出(chū)來，并從頻域的角(jiǎo)💁度分析可知,漿液(ye)噪聲的功率譜密(mì)度符合1/f噪聲特性(xìng)♻️,即信号的功率譜(pǔ)能量分布和頻率(lǜ)成反比。功🌐率譜分(fen)析表明漿液噪聲(sheng)的頻率分布很寬(kuan),幹擾的增益随着(zhe)頻率的升高而降(jiàng)低。圖1爲不含流量(liang)信号的漿液噪聲(sheng)時域圖及其對應(yīng)的功率譜密度圖(tu)6]。。

　　對于1/f噪聲的研究(jiū),現階段常用的有(yǒu)兩種方法:一種✔️是(shi)🤟，首⛷️先産生随機白(bai)噪聲,再把白噪聲(shēng)通過一個高通濾(lǜ)波器❌,經過🧡濾波的(de)噪聲可以近似看(kàn)作是1/f噪聲;另一種(zhong)是,用狀🙇‍♀️态機的方(fāng)法經過複雜的運(yun)算得到,或者用一(yi)種需要複雜方法(fǎ)的🐆模型得出1/f噪聲(sheng)。
2.1/f噪聲的統計解釋(shi)
　　1/f噪聲在很多自然(ran)系統中都有出現(xian)，近些年來越來越(yue)多的👄.人都試圖用(yong)數學分析的方法(fǎ)解釋這種現象，但(dàn)是所有的研究都(dōu)還未達成統一7,但(dan)是有一個共性是(shi)公認的,。下面是本(ben)文對1/f的一種解釋(shì)。
　　設在一段時間内(nei)(t>0),漿液顆粒沖撞電(diàn)極産生的噪聲電(diàn)壓值的大小與🌈沖(chong)撞電極的顆粒的(de)大小(流體濃度)、力(li)度(流體速度).幾何(he)形狀有關,假定🛀🏻将(jiāng)漿📐液顆粒分化爲(wei)質量、形狀統一的(de)質點,漿液顆粒沖(chong)撞電💁極産生🚶的噪(zao)聲電壓值正比于(yú)質點的數量,即在(zai)某一時刻t,産生的(de)噪聲值的幅值用(yòng)質點的數量來描(miáo)述間。
　　則漿液沖撞(zhuàng)電極的随機過程(chéng)爲計數過程,若N(t)表(biao)示☁️時刻t爲止累計(ji)的質點數量,則此(ci)過程滿足以下條(tiáo)件:


　　其中,K是與流速(su)、濃度以及漿液顆(kē)粒形狀有關的系(xi)🌈數;a是📐表征噪聲1/f特(te)性的系數,通常1<α<2;S(?)爲(wei)噪聲序列中噪✌️聲(shēng)頻率f的統計♌幅值(zhi);T是漿液顆粒沖撞(zhuàng)電極的間隔時間(jiān)。
　　假設y=log10S(?),b=log10,K,kX=α*log10T,則統計功率(lǜ)譜在對數坐标系(xi)下，可将漿液噪㊙️聲(shēng)等效成Y=b+kX。Y正比于統(tong)計幅值,b正比于流(liú)速和濃度,k爲📐漿液(yè)國有🙇‍♀️系數,表征不(bu)同種類的漿液。
　　漿(jiang)液噪聲的幅值VA符(fú)合高斯分布,且高(gao)斯分布的均值μ和(hé)方差σ與b和k有關。即(jí)高斯分布的均值(zhí)增大,等效🚶直線斜(xié)率增大,截距減小(xiǎo);高斯分布的方差(chà)增大,等效直線斜(xie)率減小,截距增大(da);幅值倍數增大,截(jié)距增大。
4實驗驗證(zheng)
　　根據以上關系,設(shè)計一種漿液噪聲(sheng)Msun,此噪聲由功率譜(pǔ)統計特⭕性拟合的(de)直線符合斜率爲(wei)k=-1.9,截距爲b=-52。噪聲各頻(pin)段斜率相近。整體(ti)波形随機曲折。

實(shí)驗結果如表1,Data1和Data2爲(wei)實際噪聲測得的(de)數據。

5結束語
　　通過(guo)分析漿液噪聲,可(ke)以得到以下結論(lun):
1)根據漿液噪聲的(de)頻譜特性的分析(xi),此模型可用于在(zài)一🐅定頻譜範圍内(nei)近似代替實際漿(jiang)液噪聲;
2)漿液噪聲(sheng)在對數坐标下,呈(cheng)現1/f的特性,濃度增(zēng)加或者流速增加(jiā),曲線上移,濃度下(xia)降或者流速降低(di),曲線下移;低❓頻噪(zao)😘聲能🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量高于高頻(pín)噪聲,高頻段比低(di)頻段豐富.

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