悬臂式涡街流量传感器频率特性优化方法.pdf

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1、2014年第33卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)59DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)08-0059-03悬臂式涡街流量传感器频率特性优化方法孔令稳，邵颖健，叶凌云(1．浙江大学生物医学工程与仪器学院，浙江杭州310027；2．宁波东驰测控技术有限公司。浙江宁波315400)摘要：针对悬臂式涡街流量传感器固有频率较低，在大流量测量时信号失真较大的问题，研究了其固有频率的影响因素，并提出了固有频率的提高方法。仿

2、真结果与实际测试表明：传感器悬臂梁总长度与上下部长度比例k是影响固有频率的主要因素。通过优化传感器的两项参数，125mm口径的传感器固有频率从原来的1620Hz提高到2880Hz，提升幅度达77．7％。关键词：涡街流量传感器；固有频率；数值仿真；悬臂梁中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)08-0059-03Optimizationmethodoffrequencycharacteristics0fcantilevervortexflowsensorKONGLi

3、ng．wen，SHAOYing—jian，YELing—yun(1．CollegeofBiomedicalEngineering&InstrumentScience，ZhejiangUniversity，Hangzhou，310027，China；2．NingboDongchiMeasuringTechnology，CoLtd，Ningbo315400，China)Abstract：Aimingatproblemthatcantilevervortexflowsensorhaslownaturalf

4、requency，signaldistortionislargeinlargeflowmeasurement，factorsthataffectnaturalfrequencyarestudied，andthemethodtoimprovenaturalfrequencyisproposed．Simulationresuhsandexperimentaltestshowthattheratioofthelengthofcantileverrespectivelengthoftheupperandlo

5、werpartisthemainfactorwhichaffectsnaturalfrequency．Byoptimizingthesetwofactors．naturalfrequencyofthesensorwith125mmcaliberisincreasedfrom1620Hzto2880Hz，enhancingrateiS77．7％．Keywords：vortexflowsensor；naturalfrequency；numericalsimulation；cantilever0引言串联设

6、计了四阶低通滤波器，对固有频率信号取得了较好流量测量作为检测技术的重要组成部分，与压力、温度的滤除效果。2006年，闫战科等人通过频谱分析指出，和位移测量统称为过程控制的四大参数测量。在诸多涡街干扰信号既有高频段干扰又有低频段的干扰，高频段类型的流量仪表中，悬臂式涡街流量传感器根据卡曼涡街干扰占干扰的大多数，而且大多分布在真实流量频率信号原理实现流量测量。由于响应速度快、信号强度大等优势，的附近，针对该问题设计了基于椭圆滤波器的高衰减比滤悬臂式涡街流量传感器在轻工、化工、电力、冶金、城市公用波器，通

7、过仿真和实验，滤波效果较明显。事业等领域中都得到了广泛的应用J。然而，悬臂式涡然而，当信号频率与固有频率接近时，利用滤波器分离街传感器在实际测量中存在固有频率较低的缺点，当进行固有频率干扰的效果将非常小。为了克服这个问题，本文较大流量的测量时，由于信号频率向固有频率接近，固有频针对悬臂式涡街流量传感器的机械结构，利用理论分析和率点上的干扰将迅速增加，从而影响仪表在大流量测量时数值仿真的方法，研究传感器固有频率的影响因素。通过的精度。合理设计传感器的各项影响因素，达到提高传感器固有频为了克服悬臂式涡街

8、传感器固有频率较低的缺点，目率的目的。最后，通过仿真和实际测试进行理论验证。前最为常见的手段主要通过传感器信号调理电路的方法对1传感器固有频率的影响因素分析噪声信号进行分离。2005年，杜清府对悬臂式涡街流量悬臂式传感器的结构如图1所示，通过传感器中部的传感器的固有频率进行了分析研究，利用2个二阶滤波器圆盘与流量计壳体固定，下部的悬臂梁置于流量测量管道收稿日期：2014-02—12第8期孔令稳，等：悬臂式涡街流量传感器频率特性优化方法61这个非理想模型，本文将通过数值