振動(dòng)干擾是最主要的干擾成分之一.若要將各信號(hào)成分特征一--進(jìn)行分離,目前最常用及成熟的方法就是頻譜分析.在離線頻譜分析中,可以依據(jù)人腦的判斷來(lái)有效地區(qū)別振動(dòng)噪聲和渦街流量計(jì)信號(hào)的頻率、能量分布的不同.然而在實(shí)際工程應(yīng)用中,若噪聲能量大于信號(hào)能量，則在線的頻譜分析雖然可以分辨出能量的峰值,但無(wú)法有效區(qū)分能量的峰值是信號(hào)的還是干擾的,因此可能會(huì)跟蹤了錯(cuò)誤的振動(dòng)干擾噪聲.
本研究對(duì)不同流速和泵頻率組合下的渦街流量信號(hào)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和頻譜分析,其中水泵采用格蘭富AP12.40單級(jí)潛水泵,分別調(diào)節(jié)流速約0.209,0.403,0.611,0.797m/s.控制水流速的大小，在每一開度下,再分別設(shè)置水泵工作頻率為25,30,35,40Hz,以輸人不同的振動(dòng)干擾信號(hào),如圖2所示.可見當(dāng)流速小時(shí)噪聲能量接近甚至大于實(shí)際信號(hào)能量,在線的頻譜分析很難判斷..
考慮到管道的振動(dòng)是振動(dòng)干擾最直接的物理響應(yīng),當(dāng)手觸摸管道時(shí),明顯可以覺察到管道有規(guī)律地振顫.基于以上分析,結(jié)合振動(dòng)測(cè)量知識(shí)，本研究認(rèn)為可以嘗試引人加速度傳感器來(lái)采集管道振動(dòng)的信號(hào)[910.
試驗(yàn)中,加速度傳感器的選取較為重要.本研究加速度傳感器試驗(yàn)選擇了美國(guó)ADI公司的ADXL202,這是-種低成本、低功耗、功能完普的雙軸加速度傳感器,其測(cè)量范圍為+2g.
本試驗(yàn)使用A/D數(shù)據(jù)采集卡,將ADXL202的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送人PC機(jī)進(jìn)行處理，基于Labwindows/cvi測(cè)控平臺(tái)的PC機(jī)能夠方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集.
試驗(yàn)工作狀態(tài):分別調(diào)節(jié)流速約為0,0.209,0.403,0.611,0.797m/s,控制水流速的大小，并在每--開度下,再分別設(shè)置水泵工作頻率為25,30,35,40Hz.加速度傳感器的模擬輸出信號(hào)輸人到PC機(jī)的A/D采集卡,采樣頻率1000Hz.對(duì)不同流速和泵頻率組合下的管道振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和頻譜分析.圖3為所有組合下,采樣得到的管道振動(dòng)加速度信號(hào)的典型時(shí)域波形圖.圖中橫坐標(biāo)為采樣的點(diǎn)數(shù),共1024點(diǎn);縱坐標(biāo)為相對(duì)于Og標(biāo)定值的差值，縱坐標(biāo)基準(zhǔn)值0對(duì)應(yīng)了0g的標(biāo)定值.圖4所示為對(duì)應(yīng)的管道振動(dòng)信號(hào)的典型頻譜圖.
為了驗(yàn)證所采集振動(dòng)信號(hào)是否具有重復(fù)性,本研究對(duì)每種工況下組合的管道振動(dòng)信號(hào)分別進(jìn)行了3次重復(fù)采樣,每次1024點(diǎn),采樣頻率1000Hz.表2是各次數(shù)據(jù)分析得到的頻率值.
由表2的數(shù)據(jù)可以看出,管道振動(dòng)的數(shù)據(jù)頻譜分析得到的振動(dòng)頻率值重復(fù)性很高.
對(duì)表2的渦街流量計(jì)重復(fù)性數(shù)據(jù)計(jì)算平均值,并由平均值畫出了流速、泵頻率和管道振動(dòng)頻率的關(guān)系曲線,如圖5所示.分析結(jié)果表明,不論試驗(yàn)裝置工況如何,管道振動(dòng)信號(hào)的頻率和能量只與泵工作頻率相關(guān),泵頻率越大，則振動(dòng)信號(hào)的頻率和能量越大.
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