[发明专利]一种抗振动干扰的数字化涡街流量计的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及流量检测技术领域，为一种涡街流量计测量方法，特别是一种采用三线制探头的抗振动干扰的数字化涡街流量计测量方法。

背景技术

涡街流量计作为一种流体振荡型流量计，其不仅可以感受到传感器受到的涡街力，同样会感受到传感器所受到的其它力，如管道传递的振动力、管道流体的冲击力等。这些外界振动力和涡街力叠加在一起，会对涡街信号造成振动噪声干扰。在某些情况下，振动噪声的能量比较大，甚至大于涡街信号的能量，而且振动频率在涡街信号频率范围内。针对此情况，采用常见的时域脉冲计数法或者频域能量最大法均无法得到正确的结果。

中国发明专利CN101701834 A是从信号处理角度提出了一种抗强干扰的方法，是采用双传感结构，其中一个传感器感受流量信号和振动噪声即流量传感器，另外一个传感器感受振动噪声和微弱的流量信号即振动传感器，在流量信号计算上使用频域相减和计算频率方差相结合的方法计算瞬时频率，根据现场的不同情况来进行切换，判断出流量信号和振动噪声。该方法实现的一个重要环节是拟合出频率与幅值的阈值之间的关系式，但信号幅值不仅仅与频率有关还与介质的密度相关，故拟合的关系式在介质密度发生变化时便不再适用。

为了能够拾取振动和噪声信号，并且能够区别出涡街信号，从而提高涡街流量计的抗干扰能力，提高灵敏度，本申请人在公告号为CN203745009 U的实用新型专利申请文献中公开了一种涡街流量计探头，其是在一个探头壳体11中设置压电器件，压电器件是在一个压电芯柱22a上，以一上一下呈“串”字形间隔设置矩形上压电片22b和矩形下压电片22c，在压电芯柱22a的顶端或底端设置配重块33；在压电芯柱22a、矩形上压电片22b和矩形下压电片22c上分别引出公有信号线44a、噪声拾取信号线44b和流量信号线44c，该探头用于拾取振动和噪声信号，以便能够区别出涡街信号，提高涡街流量计的抗干扰能力，提高灵敏度。该实用新型专利公告文本中已经公开了这样的测量原理“测量时将探头置于管道内部，管道内流体通过涡街发生体产生的漩涡信号使得涡街流量计探头下部发生形变，从而在矩形下压电片22c或环形下压电片55c上感生出强的信号，该信号的频率正比与流量；而振动信号则使得涡街流量计探头的上、下压电片或上、下压电环都感生出强的信号，该信号的频率正比与振动信号的频率。因此，涡街流量计的探头的下压电片或下压电环感生的信号的为流量信号与振动信号的复合体，而涡街流量计探头的矩形上压电片或环形上压电环感生的信号则仅为振动信号。其说明书中还公开了通过对矩形上压电片或环形上压电片信号频率的分析，可滤除下压电片或下压电环感生信号中的振动信号，从而得到纯净的流量信号，计算得到精确的流量值。但是该文献中并未给出具体的抗振动干扰的信号处理方法。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种抗振动干扰的数字化涡街流量计的测量方法，是针对公告号为CN203745009 U的实用新型申请中公开的涡街流量计探头，给出其测量方法，使得其在提高涡街流量计的抗干扰能力以及提高灵敏度上得到具体的应用。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明抗振动干扰的数字化涡街流量计为：设置所述涡街流量计中流量计探头的结构形式是：在一个探头壳体中设置压电器件，所述压电器件是在一个压电芯柱上，以一上一下呈“串”字形间隔设置矩形上压电片和矩形下压电片，在所述压电芯柱的顶端或底端设置配重块；在所述压电芯柱、矩形上压电片和矩形下压电片上分别引出公有信号线、噪声拾取信号线和流量信号线；

本发明抗振动干扰的数字化涡街流量计的测量方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：对噪声拾取信号线和流量信号线中输出的模拟信号经放大滤波并进行ADC采样，获得采样序列；对于所述采样序列进行FFT傅里叶变换获得信号能量谱；分别对于所述信号能量谱中的峰值信号进行判断，在任一峰值信号M1的能量大于设定的能量阈值M，并且所述峰值信号M1对应的峰值信号频率P1大于设定的频率阈值P时，判断峰值信号M1为有效峰值，分别获得噪声信号有效峰值M11和流量信号有效峰值M12，以及所对应的噪声信号有效峰值频率P11和流量信号有效峰值频率P12；

步骤2：对于所述噪声信号有效峰值M11和流量信号有效峰值M12按如下方法进行匹配：

对于每个流量信号有效峰值频率P12，分别减去各噪声信号有效峰值频率P11，得到频率差绝对值；若其中最小频率差绝对值小于设定的频率差阈值P2，则为获得匹配，否则为不匹配；