[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

摘要

本发明公开了一种抗振动干扰的数字化涡街流量计的测量方法，针对分别引出有公有信号线、噪声拾取信号线和流量信号线的涡街流量计探头，其测量方法是在完成流量信号和噪声信号采样以及谱分析后，对谱分析得到的能量谱中的任一峰值进行有效判断，然后进行流量信号有效峰值和噪声信号有效峰值匹配；根据匹配结果选择高频分量比率算法或进行流量信号饱和判断，在流量信号未饱和时，使用能量比值的方法，并将能量比值最大值对应的流量信号频率作为涡街频率；当流量信号饱和时，以流量信号的最大能量峰值对应的频率作为涡街频率。本发明方法应用于涡街流量计，有效提高涡街流量计的抗干扰能力，提高其灵敏度。

主权项

一种抗振动干扰的数字化涡街流量计的测量方法，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(11)中设置压电器件，所述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)，在所述压电芯柱(22a)的顶端或底端设置配重块(33)；在所述压电芯柱(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)；其特征是：所述涡街流量计的测量方法是按如下步骤进行：步骤1：对噪声拾取信号线(44b)和流量信号线(44c)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；若是获得匹配的峰值信号M1的个数为零，则判断为流量计处于无流量状态，输出结果为零，完成测量过程；若是获得匹配的峰值信号M1的个数为1，则判断为流量计中只有涡街信号或者只有振动信号，则继续进入步骤3；若是获得匹配的峰值信号M1的个数为1大于1，判断为有流量且有振动，则继续进入步骤4；步骤3：按如下步骤采用高频能量比率算法来区别其为涡街信号或者是只有振动信号：a、设定一频域窗；将所述频域窗在频带内滑动，直至所述频域窗内有频率；b、在频域窗没有越界的情况下，将所述频域窗在频带内继续滑动，直至频域窗内没有频率，并将频域窗的结束频率作为高频分量的起始频率；c、计算获得高频分量的能量E1以及整个带宽内的能量E0，计算获得高频分量E1在所述整个带宽内的能量E0中的比率R0；d、将所述比率R0与设定的比率阈值R1进行比较，若是所述比率R0大于比率阈值R1时，判断为振动噪声；若是比率R0小于或等于比率阈值R1时，判断为涡街信号；步骤4：首先判断流量信号是否饱和，在流量信号未饱和时，使用能量比值的方法，计算获得相匹配的流量信号有效峰值M12与噪声信号有效峰值M11的能量比值，并将能量比值最大值对应的流量信号频率作为涡街频率；当流量信号饱和时，以流量信号的最大能量峰值对应的频率作为涡街频率；所述流量信号是否饱和的判断方法是：设定采样点数N0，采样频率fs，信号周期T，信号频率f0，对信号的采样时间为tsample为：tsample＝N0/fs，在采样时间内采样的信号周期数N为：N＝tsample/T＝N0*f0/fs，信号每个周期的采样点数k为：k＝fs/f0；信号饱和时为方波，则每个周期的饱和点数为k/2，因此整个采样时间内的饱和点数Ns为：Ns＝N*k/2＝N0/2；考虑到实际信号的差异，饱和点数Ns取理论值的0.5倍，即为N0/4；当信号采样结束后，若饱和点数Ns大于N0/4，则认为信号饱和。