關(guān)于BURKERT流量計(jì)測(cè)量過(guò)程中噪聲產(chǎn)生的影響
    BURKERT流量計(jì)的測(cè)量通道是段光滑的直管段，不會(huì)堵塞，非常適用于測(cè)量含有固體的固液兩相流體， 且電磁流量計(jì)在檢測(cè)時(shí)不會(huì)帶來(lái)壓力等外力作用，所以節(jié)能效果。 電磁流量計(jì)采用法拉電磁感應(yīng)定律作為設(shè)計(jì)原理， 測(cè)量的體積流量基本上不受流體的密度、溫度、壓力、粘度和電導(dǎo)率變化的明顯影響，且其口徑范圍選擇余地大，流量測(cè)量范圍寬，也可用于測(cè)量具有腐蝕性的液體。
    BURKERT流量計(jì)在測(cè)量液體時(shí)， 兩個(gè)電與被測(cè)液體相接觸，這樣可以更準(zhǔn)確地測(cè)量由于外加激勵(lì)而產(chǎn)生的電荷偏移。 流速為V 的流體在外加磁場(chǎng)的情況下，切割磁力線，向兩個(gè)電方向移動(dòng)，形成電勢(shì)差 E 。 但是在接觸過(guò)程中，被測(cè)液體中混合的大小不均的固體顆粒在流體運(yùn)動(dòng)中，隨機(jī)的沖撞電，使得輸出信號(hào)出現(xiàn)頻繁的跳動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做漿狀流體噪聲，即漿液噪聲 。
    BURKERT流量計(jì)漿液內(nèi)部含有的紙漿或砂漿等大小不均的固體顆粒，漿液流動(dòng)時(shí)，這些顆粒會(huì)沖撞到電磁流量計(jì)的測(cè)量電上，使得測(cè)量電產(chǎn)生個(gè)突變信號(hào)， 的突變信號(hào)擾亂了正常的測(cè)量信號(hào)，原本應(yīng)該平滑的感應(yīng)電勢(shì)疊加上噪聲，使得流量測(cè)量產(chǎn)生偏差。
    將漿液噪聲從流量信號(hào)里抽離出來(lái)， 并從頻域的角度分析可知，漿液噪聲的功率譜密度符合 1／f 噪聲特性，即信號(hào)的功率譜能量分布和頻率成反比。 功率譜分析表明漿液噪聲的頻率分布很寬，干擾的增益隨著頻率的升高而降低。圖 1 為不含流量信號(hào)的漿液噪聲時(shí)域圖及其對(duì)應(yīng)的功率譜密度圖。
   1、對(duì)于 BURKERT流量計(jì)噪聲的研究，現(xiàn)階段常用的有兩種方法：種是，產(chǎn)生隨機(jī)白噪聲，再把白噪聲通過(guò)個(gè)高通濾波器，經(jīng)過(guò)濾波的噪聲可以近似看作是 1／f 噪聲；另種是，用狀態(tài)機(jī)的方法經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算得到，或者用種需要復(fù)雜方法的模型得出 1／f噪聲。
    2、BURKERT流量計(jì)噪聲在很多自然系統(tǒng)中都有出現(xiàn)，近些年來(lái)越來(lái)越多的人都試圖用數(shù)學(xué)分析的方法解釋這種現(xiàn)象， 但是所有的研究都還未達(dá)成統(tǒng)，但是有個(gè)共性是*的，下面是本文對(duì) 1／f 的種解釋。
    設(shè)在段時(shí)間內(nèi)（ t＞0 ），漿液顆粒沖撞電產(chǎn)生的噪聲電壓值的大小與沖撞電的顆粒的大小（流體濃度）、力度（流體速度）、幾何形狀有關(guān)，假定將漿液顆粒分化為、形狀統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)，漿液顆粒沖撞電產(chǎn)生的噪聲電壓值正比于質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量，即在某時(shí)刻 t ，產(chǎn)生的噪聲值的幅值用質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量來(lái)描述。則漿液沖撞電的隨機(jī)過(guò)程為計(jì)數(shù)過(guò)程，若 N （ t ）表示時(shí)刻t 為止累計(jì)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)量，則此過(guò)程滿足以下條件：
    BURKERT流量計(jì)由此可知，漿液沖撞電產(chǎn)生的噪聲，符合泊松過(guò)程，定義為
    其中 t＜0 時(shí)， N （ t ） ＝0 。 將其做傅里葉變換，可得：
    其中， K 是與流速、濃度以及漿液顆粒形狀有關(guān)的系數(shù)； 是表征噪聲 1／f 特性的系數(shù)，通常 1＜＜2 ； S 為噪聲序列中噪聲頻率 f 的統(tǒng)計(jì)幅值； T 是漿液顆粒沖撞電的間隔時(shí)間。
    假設(shè) y＝log 10 S ， b＝log 10 K ， kX＝*log 10 T ，則統(tǒng)計(jì)功率譜在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，可將漿液噪聲等效成 Y＝b＋kX 。 Y 正比于統(tǒng)計(jì)幅值， b 正比于流速和濃度， k 為漿液固有系數(shù)，表征不同種類的漿液。
    漿液噪聲的幅值 V A 符合高斯分布，且高斯分布的均值 μ 和方差 σ 與 b 和 k 有關(guān)。 即高斯分布的均值增大，等效直線斜率增大，截距減小；高斯分布的方差增大，等效直線斜率減小，截距增大；幅值倍數(shù)增大，截距增大［ 10 ］ 。
    4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    BURKERT流量計(jì)根據(jù)以上關(guān)系，設(shè)計(jì)種漿液噪聲 M slurry ，此噪聲由功率譜統(tǒng)計(jì)特性擬合的直線符合斜率為 k＝－1．9 ，截距為 b＝－52 。 噪聲各頻段斜率相近，整體波形隨機(jī)曲折。
    5 結(jié)束語(yǔ)
    通過(guò)分析漿液噪聲，可以得到以下結(jié)論：
    1 ）根據(jù)漿液噪聲的頻譜特性的分析，此模型可用于在定頻譜范圍內(nèi)近似代替實(shí)際漿液噪聲；
    2 ）漿液噪聲在對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，呈現(xiàn) 1／f 的特性，濃度增加或者流速增加，曲線上移，濃度下降或者流速降低，曲線下移；低頻噪聲能量高于高頻噪聲，高頻段比低頻段豐富。
    是目前使用較為頻繁的自來(lái)水流量測(cè)量?jī)x表，是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便；外形尺寸相對(duì)較小；度高；重復(fù)性；范圍度寬可達(dá)到15∶1～25∶1，在高壓輸氣的情況下，范圍度還可進(jìn)步增大；其輸出為脈沖頻率信號(hào)，因此在同可編程流量顯示表配用時(shí)，容易得到較低的系統(tǒng)不確定度。
    BURKERT流量計(jì)其不足之處是渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承與軸之間機(jī)械摩擦，壽命不很長(zhǎng)，因此應(yīng)注意潤(rùn)滑，可利用制造廠所提供的潤(rùn)滑手段，定期補(bǔ)給潤(rùn)滑油。另外，高速流動(dòng)的氣體中如果含有較大的固體顆粒，很容易將渦輪葉片打壞，因此，渦輪流量計(jì)前的管道上應(yīng)加裝過(guò)濾器。
    三、BURKERT流量計(jì)些小型自來(lái)水配氣站的流量計(jì)產(chǎn)品，其具有工作溫度范圍寬；范圍度大；雷諾數(shù)在定范圍內(nèi)，不受流體溫度、壓力、密度和黏度影響；適用性強(qiáng)，除含有較大顆粒或較長(zhǎng)纖維雜質(zhì)外，般不需裝過(guò)濾器；對(duì)上下游直管段要求較低，取上游4D和下游2D直管段即可；輸出頻率同體積流量成線性關(guān)系。
    BURKERT流量計(jì)其不足之處是壓損較大，其次，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)屬流體振動(dòng)式流量計(jì)，對(duì)于管道振動(dòng)和電磁干擾較敏感，所以只能在振動(dòng)較小、無(wú)電磁干擾的環(huán)境中使用。
    四、BURKERT流量計(jì)目前般在工礦企業(yè)的自來(lái)水內(nèi)部考核和能源消耗的計(jì)量應(yīng)用較多，其有著整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍寬，壓力損失小；儀表主體可采用不銹鋼材質(zhì)制造，適用于腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量；儀表無(wú)可動(dòng)部件，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單；現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示，脈沖、4～20mA輸出或485串行通訊接口，可與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)連接等諸多。
    其大的缺點(diǎn)就是特點(diǎn)怕振動(dòng)，怕電磁干擾。
    五、BURKERT流量計(jì)的準(zhǔn)確度不僅同流速有關(guān)，而且同儀表口徑有關(guān)。對(duì)于小口徑儀表，由于聲道長(zhǎng)度較短，在紊流氣體中測(cè)量聲波傳播時(shí)間比較困難，因此小口徑氣體超聲流量計(jì)的準(zhǔn)確度較難提高。