一种改进的新型流量计量方法+刘旭+201421000608

1、一种改进的新型流量计量方法制作人：刘旭制作人：刘旭2015 年年 5 月月主要内容目录第一部分传统的涡街流量计原理及局限性第二部分一种基于随机共振的改进涡街流量计第三部分随机共振现象原理第四部分改进的思路及其实现传统的涡街流量计原理及局限性传统的涡街流量计原理涡街流量计是由“卡门涡街”原理制成的流量计量仪表。当一稳定流体流过管道时，流体撞击沉浸在流体中的非线性柱体，在流体的下游会产生卡门涡街，涡街频率f跟流速的关系为：其中St为斯特罗哈数，v为流速，d为柱体迎流面的宽度 dvStf传统的涡街流量计原理及局限性传统涡街流量计的局限性 从本质上来说涡街流量计是利用流体本身振动来测量的，由于现场容易

2、受到各种设备振动干扰，输出信号中叠加有干扰信号，特别是在小流量测量中，涡街信号弱很容易被噪声信号淹没，其应用范围受到限制一种基于随机共振的改进涡街流量计一种改进的涡街流量计 针对传统涡街流量计不能应用于小流量计量的问题，采用基于随机共振原理改进的方式拓宽涡街流量计的应用范围随机共振原理基本原理随机共振有三个组成要素： 微弱的输入信号； 噪声 ； 用于信号处理的非线性双稳态系统随机共振原理基本原理图1 A=0时双稳态势曲线随机共振原理当信号A=0，噪声D=0时，系统处于平衡状态，最终输出停留在双势阱中任意一点；当信号AAc,噪声D=0时，粒子由于能量不足只能围绕某一势点左小范围周期运动；当信号A

3、Ac,噪声D0时，粒子可能越过势阱壁垒，完成一次势阱跃迁，粒子在两势阱间跃迁频率与微弱周期信号频率一致，则形成随机共振 其实质是把一部分噪声能量转化为了有用信号能量，使得有用信号输出幅值大大提高理论与实际的差距 基于近似绝热理论的随机共振要求输入信号与噪声信号频率和噪声都1，但现实涡街流量信号处于一段较宽的频率范围中，频率和幅值不能满足随机共振要求改进思路的实际应用化图2. 外差式随机共振模型问题一：涡街信号频率不满足随机共振要求改进思路的实际应用化 将输入信号与载波信号进行混频，得到的输出为一个和频信号与一个差频信号的叠加。调节载波信号频率就可以使得这个差频变得任意小，从而满足随机共振的输入

4、要求，而这个和频信号经过非线性双稳态系统基本衰减了。因此，只要将载波信号频率由大到小调节，找出对应的随机共振谱峰对应频率f，再把频率还原得到涡街信号频率f改进思路的实际应用化信号与噪声是未知的且不可调，上述的外差法调节调制信号参数达到随机共振是人工的，效率太低，因此需要找到一种自适应的参数调节系统提高工程适应性和实际应用效益问题二：如何有效的调节系统参数，发生随机共振？改进思路的实际应用化 为了能增强该系统对涡街流量测量的适应性，提出对系统的参数进行自适应调节。 将信号采集系统采样的信号与噪声输入到外差式随机共振系统中，采用现行随机搜索算法对输出的信噪比SNR不断地进行计算与对比，判断系统随机共振的效应，并通过系统参数调节模块进行反馈调节，使得系统达到最佳的随机共振状态。自适应参数调节系统改进思路的实际应用化自适应参数调节系统 为了能增强该系统对涡街流量测量的适应性，提出对系统的参数进行自适应调节。总结 本次提到的基于随机共振理论改进涡街流量计的思想是一次对涡街流量计测量下限的拓展，这对于涡街流量计测定小流量具有重要意义。当然要想在复杂工况环