一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法。主要解決了現(xiàn)有的科氏流量計(jì)固有頻率測(cè)量方法都需要將流量計(jì)停止才能測(cè)量的問(wèn)題。其特征在于：實(shí)時(shí)采樣科氏流量計(jì)測(cè)量管上檢測(cè)電磁鐵輸出信號(hào)，當(dāng)信號(hào)幅值變化超過(guò)1/10時(shí)，利用幅值變化前十個(gè)周期的穩(wěn)定期數(shù)據(jù)，計(jì)算出原有固有頻率值f0，利用幅值變化期連續(xù)兩個(gè)十周期的采樣數(shù)據(jù)，基于幅值變化期信號(hào)特征參數(shù)識(shí)別，計(jì)算固有頻率變化量Δf，進(jìn)而通過(guò)f＝f0+Δf計(jì)算出測(cè)量管當(dāng)前固有頻率f。通過(guò)采樣多個(gè)周期的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，求出測(cè)量管信號(hào)頻率的變化，去實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前的固有頻率，而不影響科氏流量計(jì)的正常計(jì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種流量計(jì)固有頻率的預(yù)測(cè)方法，具體涉及一種科氏流量計(jì)固有頻率 的在線預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 科里奧利流量計(jì)CMF(以下簡(jiǎn)稱(chēng)科氏流量計(jì))是一種高精度的質(zhì)量流量計(jì)，廣泛應(yīng) 用于過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域中如油品、化工介質(zhì)、造紙墨液和漿體等介質(zhì)的測(cè)量，利用流體在振動(dòng)的 管道中流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力，檢測(cè)測(cè)量管上下兩路正弦信號(hào)的 相位差，直接地計(jì)算質(zhì)量流量。其中，振動(dòng)控制系統(tǒng)的振幅穩(wěn)定是保證流量計(jì)測(cè)量精度的前 提條件。通常，為使其振幅穩(wěn)定，應(yīng)使測(cè)量管的驅(qū)動(dòng)頻率與固有頻率相吻合，若能實(shí)時(shí)知道 固有頻率的具體參數(shù)，將對(duì)科氏流量計(jì)的振動(dòng)控制系統(tǒng)非常有幫助。
[0003] 在數(shù)字式科氏流量計(jì)中，為保證振幅穩(wěn)定，需要實(shí)時(shí)測(cè)量跟蹤固有頻率，現(xiàn)有的固 有頻率測(cè)試方法，包括自由阻尼衰減法等均要求科氏流量計(jì)停止才能進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn) 流量計(jì)的固有頻率在線預(yù)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明提供一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方 法，主要解決了現(xiàn)有的科氏流量計(jì)固有頻率測(cè)量方法都需要將流量計(jì)停止才能測(cè)量的問(wèn) 題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法，實(shí)時(shí)采 樣科氏流量計(jì)測(cè)量管上檢測(cè)電磁鐵輸出信號(hào)，當(dāng)信號(hào)幅值變化超過(guò)1/10時(shí)，利用幅值變化 前十個(gè)周期的穩(wěn)定期數(shù)據(jù)，計(jì)算出原有固有頻率值fo,利用幅值變化期連續(xù)兩個(gè)十周期的 采樣數(shù)據(jù)，基于幅值變化期信號(hào)特征參數(shù)識(shí)別，計(jì)算固有頻率變化量A f，進(jìn)而通過(guò)f = f〇+ Δ f計(jì)算出測(cè)量管當(dāng)前固有頻率f。
[0006] 對(duì)振幅穩(wěn)定期信號(hào)進(jìn)行一次整數(shù)周期采樣，通過(guò)頻譜分析，將功率譜最大時(shí)對(duì)應(yīng) 的頻率，認(rèn)定為信號(hào)的基頻fQ，即原固有頻率f〇。
[0007] 對(duì)振幅過(guò)渡期信號(hào)進(jìn)行兩次整數(shù)周期采樣，通過(guò)傅里葉變換獲得反映第一次采樣 信號(hào)特征的實(shí)部al與虛部bl參數(shù)，以及第二次采樣信號(hào)特征的實(shí)部a2與虛部b2參數(shù)，進(jìn)而 通過(guò)
[0008]
[0009] 計(jì)算出固有頻率變化量Af。
[0010] 通過(guò)傅里葉變換獲取信號(hào)特征參數(shù)實(shí)部al，a2與虛部bl，b2。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)采樣多個(gè)周期的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)傅里葉變換的數(shù)據(jù)處 理，求出測(cè)量管信號(hào)頻率的變化，去實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前的固有頻率，而不影響科氏流量計(jì)的正 常計(jì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 在科氏流量計(jì)的振動(dòng)控制系統(tǒng)中，采用一種基于傅里葉的測(cè)頻算法，當(dāng)頻率變化 時(shí)，根據(jù)兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)窗間的相角差求出頻率的變化，通過(guò)采樣多個(gè)周期的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò) 傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，求出測(cè)量管信號(hào)頻率的變化，去實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前的固有頻率，而不 影響科氏流量計(jì)的正常計(jì)量。
[0013] 對(duì)振幅穩(wěn)定期信號(hào)進(jìn)行一次整數(shù)周期采樣，通過(guò)頻譜分析，將功率譜最大時(shí)對(duì)應(yīng) 的頻率，認(rèn)定為信號(hào)的基頻，即原固有頻率f〇。
[0014] 固有頻率fQ，則其對(duì)應(yīng)的計(jì)算角頻率記為ω 〇。同時(shí)，將測(cè)量管真實(shí)的固有頻率記為 f，其對(duì)應(yīng)的真實(shí)角頻率記為ω。由于fQ與f雖然不是嚴(yán)格相等，但其值相差不多，因此，可以 做出如下合理的假設(shè)：
[0015] 1、固有頻率f = f〇+Af，Af表示固有頻率與計(jì)算頻率的差值，并且Af值很??；
[0016] 2、計(jì)算得到的計(jì)算角頻率ω〇在真實(shí)角頻率ω附近波動(dòng)；
[0017] 以下數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)目標(biāo)，就是求得△ f的值：
[0018]固有頻率表示的信號(hào)為：
[0019] f (t) =Fsin(23rf〇t+23T Δ ft+a〇) (1)
[0020] 其中F和α〇表示幅值和初始相位。
[0021 ]將采樣一個(gè)周期所得的采樣系列進(jìn)行傅里葉變換，得：
[0022]
(2)
[0023]由于ω~ω〇,所以公式(2)約等于以下公式：
[0024]
(3)
[0025] 將(1)代入(3)，并進(jìn)一步展開(kāi)，可以得到：
[0026]
[0027] 同樣，第二個(gè)的周期的采樣系列進(jìn)行同樣的傅里葉變換，得：
[0028]
[0029] 將（1)代入(5)，做同樣的展開(kāi)，得：
[0030]
[0031] 由（4)和(6)可以得到：
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038] 實(shí)時(shí)采樣科氏流量計(jì)測(cè)量管上檢測(cè)電磁鐵輸出信號(hào)，當(dāng)信號(hào)幅值變化超過(guò)1/10 時(shí)，利用幅值變化前十個(gè)周期的穩(wěn)定期數(shù)據(jù)，計(jì)算出原有固有頻率值f〇,利用幅值變化期連 續(xù)兩個(gè)十周期的采樣數(shù)據(jù)，基于幅值變化期信號(hào)特征參數(shù)識(shí)別，通過(guò)傅里葉變換獲得反映 第一次采樣信號(hào)特征的實(shí)部al與虛部bl參數(shù)，以及第二次采樣信號(hào)特征的實(shí)部a2與虛部b2 參數(shù)，進(jìn)而通過(guò)
[0039]
[0040] 計(jì)算出固有頻率變化量Δ f。然后通過(guò)f = f 〇+ Δ F計(jì)算出測(cè)量管當(dāng)前固有頻率f。
[0041] 本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)采樣多個(gè)周期的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)傅里葉變換的數(shù)據(jù)處 理，求出測(cè)量管信號(hào)頻率的變化，去實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前的固有頻率，而不影響科氏流量計(jì)的正 常計(jì)量。
[0042]各位技術(shù)人員須知：雖然本發(fā)明已按照上述【具體實(shí)施方式】做了描述，但是本發(fā)明 的發(fā)明思想并不僅限于此發(fā)明，任何運(yùn)用本發(fā)明思想的改裝，都將納入本專(zhuān)利專(zhuān)利權(quán)保護(hù) 范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法，其特征在于:實(shí)時(shí)采樣科氏流量計(jì)測(cè)量 管上檢測(cè)電磁鐵輸出信號(hào)，當(dāng)信號(hào)幅值變化超過(guò)1/10時(shí)，利用幅值變化前十個(gè)周期的穩(wěn)定 期數(shù)據(jù)，計(jì)算出原有固有頻率值時(shí)，利用幅值變化期連續(xù)兩個(gè)十周期的采樣數(shù)據(jù)，基于幅值 變化期信號(hào)特征參數(shù)識(shí)別，計(jì)算固有頻率變化量A f，進(jìn)而通過(guò)f = f〇+Af計(jì)算出測(cè)量管當(dāng) 前固有頻率f。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法，其特征在于:對(duì)振 幅穩(wěn)定期信號(hào)進(jìn)行一次整數(shù)周期采樣，通過(guò)頻譜分析，將功率譜最大時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率，認(rèn)定為 信號(hào)的基頻f 0，即原固有頻率f 0。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法，其特征在于:對(duì)振 幅過(guò)渡期信號(hào)進(jìn)行兩次整數(shù)周期采樣，通過(guò)傅里葉變換獲得反映第一次采樣信號(hào)特征的實(shí) 部曰1與虛部bl參數(shù)，W及第二次采樣信號(hào)特征的實(shí)部a2與虛部b2參數(shù)，進(jìn)而通過(guò)9 計(jì)算出固有頻率變化量Δ f。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種科氏流量計(jì)固有頻率的在線預(yù)測(cè)方法，其特征在于:通過(guò) 傅里葉變換獲取信號(hào)特征參數(shù)實(shí)部al，a2與虛部bl，b2。
【文檔編號(hào)】G01F25/00GK105973349SQ201610267912
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】金艷, 孫小小, 邱曉華
【申請(qǐng)人】溫州科技職業(yè)學(xué)院