一种科氏质量流量计的品质因数获取方法及系统与流程

本技术涉及仪器仪表的，具体涉及一种科氏质量流量计的品质因数获取方法及系统。

背景技术：

1、科氏质量流量计作为一种管道流量检测装置，其利用流体在振动的管道中流动时所产生的与质量流量成正比的科里奥利力，直接测量流体的质量流量。

2、目前，科氏质量流量计利用自身的固有频率产生共振，使得流经管道的流体在共振的作用下增加科里奥利力所引起的振幅，从而提升科氏质量流量计的监测范围，并且在固有频率的共振下，在监测时仅需很小的输入即可产生持续的响应输出，从而提升了科氏质量流量计的灵敏度。而固有频率的产生来自于科氏质量流量计内的力矩器所发出的激振力。一般的力矩器大多采用电磁式力矩器，即流过电流的线圈在磁场内运动，其电磁力为f＝qblisinwt。由于科氏质量流量计有防爆要求，因此线圈的匝数和电流是要受到一定限制。但为了减低发热电流需要尽可能的小，此时测量并快速得到其固有频率及品质因数，对于准确量化评估质量流量计性能具有十分重要的现实意义。

3、品质因数的测量方法有时域法和频域法两种；其中，时域法是基于自由振荡时的幅值衰减特性，利用振荡幅值在特定时间内的衰减程度及其与品质因数之间的对应关系来计算得到固有频率下的品质因数。频域法则采用幅频曲线半功率带宽法，先通过扫频获取系统的幅频特性曲线，从响应数据中找到固有幅值a以及固有频率ωr，再找到对应幅值为a/√2的两个频率点f1和f2，然后利用q＝ωr/(f2－f1)计算得到品质因数。

4、然而，上述两种测量方法中时域法需要检测瞬态响应的峰值或者幅值包络，从而导致测量过程较为复杂，而频域法需要记录和处理较多的幅频响应数据，从而导致测量效率低且无法在线实现。

技术实现思路

1、针对时域法需要检测瞬态响应的峰值或者幅值包络，从而导致测量过程较为复杂，而频域法需要记录和处理较多的幅频响应数据，从而导致测量效率低且无法在线实现的问题，本技术提供了一种科氏质量流量计的品质因数获取方法及系统。

2、第一方面，本技术提供一种科氏质量流量计的品质因数获取方法方法，所述方法应用于科氏质量流量计的品质因数获取装置中的工作站中，所述装置包括所述激光测距仪、操作台、被测科氏质量流量计以及工作站，所述方法包括：

3、采集所述被测科氏质量流量计的位移响应数据；对所述位移响应数据进行预处理，得到所述被测科氏质量流量计的幅频曲线；提取所述幅频曲线的多个峰值幅度；基于多个所述峰值幅度，采用倍增法计算得到所述被测科氏质量流量计的固有频率；从所述被测科氏质量流量计的幅频曲线中截取所述固有频率对应的幅频曲线；基于所述固有频率对应的幅频曲线，采用幅频曲线半功率带宽法计算得到所述被测科氏质量流量计的品质因数。

4、通过采用上述技术方案，通过采集被测科氏质量流量计的位移响应数据，利用位移响应数据替代时域法中的瞬态响应的峰值或者幅值包络，以简化测量过程；再通过对位移响应数据进行预处理，得到幅频曲线，再由幅频曲线可提取被测科氏质量流量计的固有频率，此时无需记录和处理较多的幅频响应数据即可得到固有频率，提升了固有频率的测量效率；另外采用倍增法提取固有频率，从而避免将幅频曲线中的异常点的频率作为固有频率，从而提升提取固有频率的准确性，最后通过固有频率对应的幅频曲线计算得到被测科氏质量流量计的品质因数，该过程无需进行扫频，从而实现了品质因数的在线测量，提升了测量效率。

5、第二方面，本技术提供一种科氏质量流量计的品质因数获取系统，系统为工作站，工作站包括获取模块、处理模块以及输出模块，其中：

6、获取模块，用于采集被测科氏质量流量计的位移响应数据；

7、处理模块，用于对位移响应数据进行预处理，得到被测科氏质量流量计的幅频曲线；提取幅频曲线的多个峰值幅度；基于多个峰值幅度，采用倍增法计算得到被测科氏质量流量计的固有频率；从被测科氏质量流量计的幅频曲线中截取固有频率对应的幅频曲线；

8、输出模块，用于基于固有频率对应的幅频曲线，采用幅频曲线半功率带宽法计算得到被测科氏质量流量计的品质因数。

9、可选的，处理模块对位移响应数据进行低通滤波处理，得到滤波数据；将滤波数据进行曲线拟合，生成时域曲线；将时域曲线进行傅里叶变换，得到被测科氏质量流量计的幅频曲线。

10、通过采用上述技术方案，由于激光测距仪在测量振动频率的过程中会产生大量数据，因此通过对位移响应数据进行低通滤波处理，然后在将滤波数据进行数据拟合以及傅里叶变换，得到幅频曲线，从而减少了数据量的传输与存储。

11、可选的，获取模块获取多个峰值幅度对应的频率值；处理模块选取第一频率值作为基准频率值，第一频率值为多个频率值中任意一个；逐一计算第一频率值与多个频率值之间的倍率值；识别多个倍率值中的等差数列；遍历等差数列中的多个倍率值，若第一倍率值为等差数列中的多个倍率值的最小值，则将第一倍率值对应的频率值作为被测科氏质量流量计的固有频率，第一倍率值为等差数列中的多个倍率值中任意一个。

12、通过采用上述技术方案，由于多个峰值幅度对应的频率值中存在异常值，而多个峰值幅度对应的频率值在正常状态下是以倍频响应，因此，通过计算多个峰值幅度对应的频率值之间的倍率值，再从倍率值中提取出等差数列，此时等差数列中的倍率值对应的频率值即为被测科氏质量流量计的正常频率响应，最后选取等差数列中多个倍率值的最小值对应的频率值作为被测科氏质量流量计的固有频率，从而提升固有频率的测量准确性。

13、可选的，获取模块获取固有频率对应的峰值幅度；处理模块计算固有频率对应的峰值幅度的两个半功率带宽点；从固有频率对应的副频曲线中获取两个半功率带宽点的幅值；基于两个半功率带宽点的幅值与固有频率，得到品质因数。

14、通过采用上述技术方案，通过固有频率的峰值幅度得到两个半功率带宽点，从而避免了对瞬态响应的峰值或者幅值包络进行检测，简化了测量过程，此时由两个半功率带宽点的幅值与固有频率为计算参数，通过品质因数计算公式即可得到准确的品质因数。

15、可选的，采集被测科氏质量流量计的位移响应数据之前，方法还包括：输出模块向操作台发送预设振动频率值，以使操作台以预设振动频率值进行振动。

16、通过采用上述技术方案，由于被测科氏质量流量计的固有频率与操作台之间存在互相干扰的特点，因此，为了使操作台对被测科氏质量流量计的测试没有影响，需要操作台的固有频率要远大于被测科氏质量流量计的固有频率，用于区分操作台的固有频率与被测科氏质量流量计的固有频率，从而使得测量的位移响应数据较为精准。

17、可选的，采集被测科氏质量流量计的位移响应数据之前，方法还包括：输出模块向激光测距仪发送预设采样频率，以使激光测距仪以预设采样频率采集位移响应数据。

18、通过采用上述技术方案，为了避免出现频谱泄漏，将激光测距仪的采样频率设置为远大于被测科氏质量流量计的固有频率的预设采用频率，从而提升被测科氏质量流量计的位移响应数据的完整性与准确性。

19、可选的，基于固有频率对应的幅频曲线，采用幅频曲线半功率带宽法计算得到被测科氏质量流量计的品质因数之后，还包括：处理模块基于多个倍率值中的等差数列，确定多个倍率值中的异常倍率值；获取异常倍率值对应的频率值；基于被测科氏质量流量计的有限元分析结果与幅频曲线，得到被测科氏质量流量计的结构振型与振动频率之间的对应关系；输出模块基于异常倍率值对应的频率值与被测科氏质量流量计的结构振型与振动频率之间的对应关系，得到异常倍率值对应的频率值的结构振型并进行输出，以使用户对异常倍率值对应的频率值的结构振型进行调整。

20、通过采用上述技术方案，由于被测科氏质量流量计的产品设计或连接工艺存在缺陷，从而导致幅频曲线的基频附件出现扰动频率，此时通过幅频曲线中的异常点的频率值与被测科氏质量流量计的结构振型与振动频率之间的对应关系，找到存在结构缺陷的位置并将其进行输出展示，此时用户可根据输出展示的结果将影响被测科氏质量流量计性能的频率点远离被测科氏质量流量计使用的固有频率，从而提升提升产品性能的性能。

21、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如第一方面中任意一项所述的方法。

22、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如第一方面中任意一项所述的方法。

23、综上所述，本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

24、1、通过采集被测科氏质量流量计的位移响应数据，利用位移响应数据替代时域法中的瞬态响应的峰值或者幅值包络，以简化测量过程；再通过对位移响应数据进行预处理，得到幅频曲线，再由幅频曲线可提取被测科氏质量流量计的固有频率，此时无需记录和处理较多的幅频响应数据即可得到固有频率，提升了固有频率的测量效率；另外采用倍增法提取固有频率，从而避免将幅频曲线中的异常点的频率作为固有频率，从而提升提取固有频率的准确性，最后通过固有频率对应的幅频曲线计算得到被测科氏质量流量计的品质因数，该过程无需进行扫频，从而实现了品质因数的在线测量，提升了测量效率。

25、2、由于多个峰值幅度对应的频率值中存在异常值，而多个峰值幅度对应的频率值在正常状态下是以倍频响应，因此，通过计算多个峰值幅度对应的频率值之间的倍率值，再从倍率值中提取出等差数列，此时等差数列中的倍率值对应的频率值即为被测科氏质量流量计的正常频率响应，最后选取等差数列中多个倍率值的最小值对应的频率值作为被测科氏质量流量计的固有频率，从而提升固有频率的测量准确性。