振动干扰是最主要的干扰成分之一.若要将各信号成分特征一--进行分离,目前最常用及成熟的方法就是频谱分析.在离线频谱分析中,可以依据人脑的判断来有效地区别振动噪声和涡街流量计信号的频率、能量分布的不同.然而在实际工程应用中,若噪声能量大于信号能量,则在线的频谱分析虽然可以分辨出能量的峰值,但无法有效区分能量的峰值是信号的还是干扰的,因此可能会跟踪了错误的振动干扰噪声.
本研究对不同流速和泵频率组合下的涡街流量信号进行了数据采集和频谱分析,其中水泵采用格兰富AP12.40单级潜水泵,分别调节流速约0.209,0.403,0.611,0.797m/s.控制水流速的大小,在每一开度下,再分别设置水泵工作频率为25,30,35,40Hz,以输人不同的振动干扰信号,如图2所示.可见当流速小时噪声能量接近甚至大于实际信号能量,在线的频谱分析很难判断..
考虑到管道的振动是振动干扰最直接的物理响应,当手触摸管道时,明显可以觉察到管道有规律地振颤.基于以上分析,结合振动测量知识,本研究认为可以尝试引人加速度传感器来采集管道振动的信号[910.
试验中,加速度传感器的选取较为重要.本研究加速度传感器试验选择了美国ADI公司的ADXL202,这是-种低成本、低功耗、功能完普的双轴加速度传感器,其测量范围为+2g.
本试验使用A/D数据采集卡,将ADXL202的模拟输出信号转换为数字信号送人PC机进行处理,基于Labwindows/cvi测控平台的PC机能够方便地实现数据采集.
试验工作状态:分别调节流速约为0,0.209,0.403,0.611,0.797m/s,控制水流速的大小,并在每--开度下,再分别设置水泵工作频率为25,30,35,40Hz.加速度传感器的模拟输出信号输人到PC机的A/D采集卡,采样频率1000Hz.对不同流速和泵频率组合下的管道振动信号进行数据采集和频谱分析.图3为所有组合下,采样得到的管道振动加速度信号的典型时域波形图.图中横坐标为采样的点数,共1024点;纵坐标为相对于Og标定值的差值,纵坐标基准值0对应了0g的标定值.图4所示为对应的管道振动信号的典型频谱图.
为了验证所采集振动信号是否具有重复性,本研究对每种工况下组合的管道振动信号分别进行了3次重复采样,每次1024点,采样频率1000Hz.表2是各次数据分析得到的频率值.
由表2的数据可以看出,管道振动的数据频谱分析得到的振动频率值重复性很高.
对表2的涡街流量计重复性数据计算平均值,并由平均值画出了流速、泵频率和管道振动频率的关系曲线,如图5所示.分析结果表明,不论试验装置工况如何,管道振动信号的频率和能量只与泵工作频率相关,泵频率越大,则振动信号的频率和能量越大.
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