一種改進的新型流量計量方法+劉旭+201421000608

1、一種改進的新型流量計量方法制作人：劉旭制作人：劉旭2015 年年 5 月月主要內(nèi)容目錄第一部分傳統(tǒng)的渦街流量計原理及局限性第二部分一種基于隨機共振的改進渦街流量計第三部分隨機共振現(xiàn)象原理第四部分改進的思路及其實現(xiàn)傳統(tǒng)的渦街流量計原理及局限性傳統(tǒng)的渦街流量計原理渦街流量計是由“卡門渦街”原理制成的流量計量儀表。當一穩(wěn)定流體流過管道時，流體撞擊沉浸在流體中的非線性柱體，在流體的下游會產(chǎn)生卡門渦街，渦街頻率f跟流速的關(guān)系為：其中St為斯特羅哈數(shù)，v為流速，d為柱體迎流面的寬度 dvStf傳統(tǒng)的渦街流量計原理及局限性傳統(tǒng)渦街流量計的局限性 從本質(zhì)上來說渦街流量計是利用流體本身振動來測量的，由于現(xiàn)場容易

2、受到各種設(shè)備振動干擾，輸出信號中疊加有干擾信號，特別是在小流量測量中，渦街信號弱很容易被噪聲信號淹沒，其應(yīng)用范圍受到限制一種基于隨機共振的改進渦街流量計一種改進的渦街流量計 針對傳統(tǒng)渦街流量計不能應(yīng)用于小流量計量的問題，采用基于隨機共振原理改進的方式拓寬渦街流量計的應(yīng)用范圍隨機共振原理基本原理隨機共振有三個組成要素： 微弱的輸入信號； 噪聲 ； 用于信號處理的非線性雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)隨機共振原理基本原理圖1 A=0時雙穩(wěn)態(tài)勢曲線隨機共振原理當信號A=0，噪聲D=0時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，最終輸出停留在雙勢阱中任意一點；當信號AAc,噪聲D=0時，粒子由于能量不足只能圍繞某一勢點左小范圍周期運動；當信號A

3、Ac,噪聲D0時，粒子可能越過勢阱壁壘，完成一次勢阱躍遷，粒子在兩勢阱間躍遷頻率與微弱周期信號頻率一致，則形成隨機共振 其實質(zhì)是把一部分噪聲能量轉(zhuǎn)化為了有用信號能量，使得有用信號輸出幅值大大提高理論與實際的差距 基于近似絕熱理論的隨機共振要求輸入信號與噪聲信號頻率和噪聲都1，但現(xiàn)實渦街流量信號處于一段較寬的頻率范圍中，頻率和幅值不能滿足隨機共振要求改進思路的實際應(yīng)用化圖2. 外差式隨機共振模型問題一：渦街信號頻率不滿足隨機共振要求改進思路的實際應(yīng)用化 將輸入信號與載波信號進行混頻，得到的輸出為一個和頻信號與一個差頻信號的疊加。調(diào)節(jié)載波信號頻率就可以使得這個差頻變得任意小，從而滿足隨機共振的輸入

4、要求，而這個和頻信號經(jīng)過非線性雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)基本衰減了。因此，只要將載波信號頻率由大到小調(diào)節(jié)，找出對應(yīng)的隨機共振譜峰對應(yīng)頻率f，再把頻率還原得到渦街信號頻率f改進思路的實際應(yīng)用化信號與噪聲是未知的且不可調(diào)，上述的外差法調(diào)節(jié)調(diào)制信號參數(shù)達到隨機共振是人工的，效率太低，因此需要找到一種自適應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)提高工程適應(yīng)性和實際應(yīng)用效益問題二：如何有效的調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，發(fā)生隨機共振？改進思路的實際應(yīng)用化 為了能增強該系統(tǒng)對渦街流量測量的適應(yīng)性，提出對系統(tǒng)的參數(shù)進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。 將信號采集系統(tǒng)采樣的信號與噪聲輸入到外差式隨機共振系統(tǒng)中，采用現(xiàn)行隨機搜索算法對輸出的信噪比SNR不斷地進行計算與對比，判斷系統(tǒng)隨機共振的效應(yīng)，并通過系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)模塊進行反饋調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)達到最佳的隨機共振狀態(tài)。自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改進思路的實際應(yīng)用化自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 為了能增強該系統(tǒng)對渦街流量測量的適應(yīng)性，提出對系統(tǒng)的參數(shù)進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)?？偨Y(jié) 本次提到的基于隨機共振理論改進渦街流量計的思想是一次對渦街流量計測量下限的拓展，這對于渦街流量計測定小流量具有重要意義。當然要想在復(fù)雜工況環(huán)