涡街流量计增加输出信号的稳定性

涡街流量计消除输出信号的断续现象

    频谱分析法是按能量最大原则，即把FFT计算出来的功率谱中能量最大的频率值作为涡街频率。但是，由于干扰的存在，不得不设置一个最小截止幅值（min_amp ）来限制小幅值干扰信号，即当FFT计算幅值低于最小截止幅值时，流量计输出为0，从而提高抗干扰能力；而由于信号质量、对采样信号加窗、FFT非整周期采样等原因，导致FFT计算幅值会有波动。当流量在流量计下限附近时，会出现FFT计算幅值低于最小截止幅值的情况，这将导致流量计输出出现断续现象。

    流量计断续问题主要是由于偶尔几次的FFT计算幅值低于最小截止幅值所致。通过实验发现，在流量计可测流量范围内一般不会出现连续几次FFT计算幅值均小于最小截止幅值的情况，所以在碰到FFT计算幅值低于最小截止幅值时不是直接输出0，而是将0放入队列Q1。在计算平均频率以前先对队列Q1中最近的N（N可取3～4 ）个值进行判断，如果N个值全部为0，则流量计输出为0，否则继续做平均计算，将平均值作为流量计的输出频率，这样就可以解决输出断续的问题。

涡街流量计解决输出信号的波动问题

    在小流量的时候涡街流量计信号微弱，信噪比降低，信号质量比较差，频谱分析得到的涡街频率波动比较大。特别是小口径涡街流量计，由于传感器安装等原因，这种现象更为明显。图4中，曲线1为15口径涡街流量计在下限频率附近，每次FFT计算得到的涡街频率；曲线2为40口径离下限频率比较远时每次FFT计算后得到的涡街频率。可见，曲线1波动较大，数值约为30Hz。此时，即便采取平均措施，也无法使输出频率值稳定。

 

图4　不同口径FFT后得到的频率曲线

    波动问题主要是由于信号较差，每次FFT计算出的频率值偏差太大所造成的。所以，首先必须保证队列Q1中的所有频率值在可信范围内，即在流量没有突变的情况下，队列Q1中的频率值不能与前次输出频率差得太多。为此，可以设置一个频率允许跳动范围的限幅值。当计算的频率值超出范围时，不是简单地将这个值去掉，而是用最近一次的输出频率加上限幅值来代替这个值。这在某种程度上能保留反映流量变化趋势的部分信息。通过实验发现，可以根据fre_limit来设置这个限幅值。

本文来自：涡街流量计  http://www.abg.cc/Products/liuliangyibiao/2010/0509/84.html