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通過管道流動的流體參數由空間陣列測量,該空間陣列具有沿管道不同軸向位置布置的8個傳感器 每個壓力傳感器提供時域信号

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通過管道流動的流體參數由空間陣列測量,該空間陣列具有沿管道不同軸向位置布置的8個傳感器 每個壓力傳感器提供時域信号

發布日期:2019-10-17 作者:開封東科流量儀表有限公司 點擊:

說到方面的知識,很多沒有接觸過這個行業的客戶應該都不會太了解,不過沒有關系,智能渦街流量計廠家小編特意從一些專業廠家了解到了相關知識,下面就分享給大家。

 本文提出了一種高端流量測量儀——聲納流量監測系統。該系統使用管外帶有纏繞通道的陣列聚偏氟乙烯壓電薄膜傳感器,以檢測流體通過管壁時對流渦流産生的振動信号。  它是中國制造的高端自動儀器,受待測流體的溫度和壓力等流體特性參數的影響很小。  本文以一個實例介紹了聲納流量檢測系統的關鍵處理步驟。  一種确定陣列信号孔徑的方法  

 

1用于陣列信号處理的窗函數孔徑計算

通過管道流動的流體參數由空間陣列測量,該空間陣列具有沿管道不同軸向位置布置的8個傳感器  每個壓力傳感器提供時域信号,指示管道中相應軸向位置處的不穩定壓力  來自每個壓力傳感器的時域信号被持續時間為d的時間窗分成幾個時間窗段,然後這幾個時間窗段被轉換成幾個頻譜  時間窗口段可以重疊  時間窗口的持續時間d被調整以反映流體參數  

 

智能渦街流量計廠家

在特定實施例中,持續時間d被确定為至少兩個傳感器的空間陣列的孔徑長度的函數  例如,持續時間D可以确定為:[/小時/]D=C(孔徑)/u這裡,C是常數,孔徑是空間陣列的間隔,u是流體的平均流速  

 

另一方面,幾個頻譜的時間和頻率範圍被調整以反映流體參數  定義時間頻率範圍的最小和最大頻率限制如下确定:這裡,f min = C min u/δx和f max = C max u/δx,f max和f min分别是最大和最小頻率限制,C max和C min是常數,δx是空間陣列中傳感器的間距  流體的近似流速最初是通過粗略分割可能的流速範圍來找到的,例如,每一個都比前一個大約高5%  對于每個步驟,選擇一個頻率範圍進行分析,以避免空間混疊和共模噪聲。  時域壓力信号p1 (t)...pn (t)被提供作為快速傅立葉變換邏輯的輸入,每個pn(t)被時間窗長度d和已知的窗函數(例如漢明窗、貝塞爾窗等)分成較短的時間。)  每個時間窗口段可以彼此獨立或者可以重疊  

 

傳感器的輸入信号P 1 (t)、P 2 (t)…、或P 2 (t)由FFT邏輯酌情接收  輸入信号的三個重疊時間窗口段,其持續時間d由窗口函數産生  使用大約50%的時間窗口重疊  可以設置為用戶輸入值  

 

沿陣列方向的所有傳感器都被視為相幹結構。為了滿足檢測分辨率要求,時間窗口需要具有足夠的持續時間d,以确保一定量的流體流過傳感器陣列。  描述這個持續時間的參數是:對于具有均勻間隔的傳感器陣列,可以寫出上面的公式:這裡,n是傳感器的數量;δx是傳感器間隔,單位為英尺;u是平均流速。  那麼以秒為單位的時間窗口持續時間d被設置成與該參數成比例:這裡,c是一個常數  經驗表明,碳含量應該在5%以上  

 

2 FFT處理

選擇合适的孔徑後,使用數字信号處理器(DSP)。在計算快速傅立葉變換時,為了計算效率,每個快速傅立葉變換中離散數據點的數量應該是2的幂(或者可以分為

)的最小素數。  在這種情況下,有必要滿足上述窗口持續時間判斷标準,同時優化快速傅立葉變換算法的性能,數字化數據,并且

根據上述d給出的分段使用窗口函數(與最近的整數數據點進行權衡)  然後,在快速傅立葉變換計算之前,時間窗口段被歸零,等于

到下一個最高功率2  

 

例如,間隔6.7厘米的8個傳感器陣列以4.096千赫采樣,用于測量1米/秒至10米/秒的流體流速。  時間窗口段中離散數據點的數量以D×Fs表示,其中Fs是以赫茲為單位的采樣頻率  如果C=5,速度為1米/秒。  那麼一個窗口中的點數是:

 

然後對每個9557點數據段使用适當的窗口函數  然後将窗口段歸零,以包含16384個點(高于9557的下一個2次方),并計算快速傅立葉變換  

 

類似地,當計算出的流體流速為10m/sec時,計算出的時間窗号為956,并且時間窗段填充有0到1024個點  該方法還可以通過用零填充時間窗口段到大于2的下一個質因數(即3或4)的最高值(即1024 * 3 = 3072,其包含質因數2和3)來工作  這種變化的優點是保持快速傅立葉變換的效率,因為質因數很小,需要較少的填充   

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