工业现场的强振动干扰一般为低频干扰,每隔4抽取1个数据,将采样频率降至2500HZ,近似于实际应用中50mm口径气体流量的涡街流量计设置的采样频率。用橡胶锤水平敲击下游管道时,提取2048点冲击瞬间传感器的输出数据。然后,分别对前400点和后1648点数据做频域幅值谱分析。FFT的计算点数为2048点,数据量不够的部分用零补齐。该瞬态冲击的时域波形和频域幅值谱的局部放大图如图4.3所示。
实验平台中的管道系统是一个由多个部件共同构成的复杂的机械弹性系统。根据管道振动的理论分析,该系统具有多个自由度,因此,管道系统也具有多个共振固有频率。当敲击冲击力所激发的频率与管道系统所具有的固有频率相近或相等时,管道将产生机械共振,但由于激励为瞬态,持续时间较短。随后,管道系统受到固件束缚力的作用,机械共振将随之衰减。管道系统承受的瞬态冲击振动干扰属于机械界面的接触振动。机械界面在受到瞬态冲击时,振动干扰都有一个共同的特性:干扰的幅值先突变,然后振荡衰减。
由图4.3所示的时域波形可知,受到瞬态冲击力的影响,涡街流量传感器输出信号的幅值在敲击起始时刻发生突变,但是,持续时间较短。敲击冲击力去除后,管道系统由于受到支架的束缚力作用,振动信号振荡衰减,最终进入稳定状态。该时域波形的特性与上述机械弹性系统的特性相吻合。
由图4.3所示的频域幅值谱可知,在敲击振动干扰下,涡街流量计传感器输出信号的幅值谱中具有多个干扰频率分量,这些分量的峰值对应的频率分别就是管道系统的共振固有频率。如果冲击力过强,冲击干扰分量的能量可能大于涡街流量信号的能量。此时,基于能量占优原理的常规数字信号处理方法可能导致错误的结果。
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