CN117490807A - 一种科氏质量流量计的品质因数获取方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种科氏质量流量计的品质因数获取方法及系统，涉及仪器仪表技术领域。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，装置包括激光测距仪、操作台、被测科氏质量流量计以及工作站，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；再通过对振动频率进行预处理，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；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。
Description
技术领域
本申请涉及仪器仪表的技术领域，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
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。
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。
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。
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。
发明内容
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，本申请提供了一种科氏质量流量计的品质因数获取方法及系统。
第一方面，本申请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：
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。
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。
第二方面，本申请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：
获取模块，用于采集被测科氏质量流量计的位移响应数据；
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；
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
第三方面，本申请提供一种电子设备，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。
第四方面，本申请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。
综上所述，本申请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：
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。
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。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种科氏质量流量计的品质因数获取装置的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种科氏质量流量计的品质因数获取方法的流程示意图。
图3是本申请实施例提供的一种被测科氏质量流量计的幅频曲线图。
图4是本申请实施例提供的另一种被测科氏质量流量计的幅频曲线图。
图5是本申请实施例提供的一种科氏质量流量计的品质因数获取系统的结构示意图。
图6是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
附图标记说明：1、工作站；2、激光测距仪；3、操作台；4、被测科氏质量流量计；501、获取模块；502、处理模块；503、输出模块；600、电子设备；601、处理器；602、通信总线；603、用户接口；604、网络接口；605、存储器。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本申请实施例的描述中，“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
科氏质量流量计(Coriolis Mass Flowmeters)，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，直接地测量质量流量。它实现了真正意义上的高精度的直接测量质量流量，当没有流动材料流经流量计时，流体流动管上各个点处的振动处于相同相位，而当有流动材料流经流量计时，科式加速度将使流体流动管上各个点产生与流体流动管上其它点不同的相位。输入侧的振动相位将滞后于驱动相位，而输出侧的振动相位将超前于驱动相位。依靠配置在流体流动管上的检测系统，就可以得到与流体流动管的运动相对应的正弦信号，输入侧与输出侧的正弦信号相位时间差值，与质量流量存在比例关系，从而解算出质量流量来。
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＝QBLI sinwt，其中，Q为品质因数，B为磁场的磁感应强度，L为线圈长度，I为线圈流过的电流，w为激励频率，品质因数Q为机械固有系统在共振时的放大倍数，Q越大则所需的电磁力F就越小，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，只有通过提升共振时的品质因数才能降低发热，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。
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。
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。
为了解决上述问题，在对本申请实施例开始介绍之前，如图1所示，本申请实施例提供的一种科氏质量流量计的品质因数获取装置的结构示意图。该装置包括激光测距仪2、操作台3、被测科氏质量流量计4以及工作站1。其中，激光测距仪2与被测科氏质量流量计4放置在操作台3上，工作站1与激光测距仪2有线连接，工作站1操作台3相连接。该装置采用未接触测量方案，首先提供一个平整且刚度较好的操作台3面，结合操作及测量经验，采用不锈钢台面，由于测量过程中被测科氏质量流量计4的固有频率与操作台3之间存在互相干扰，因此，为了降低操作台3对被测科氏质量流量计4的影响，通过工作站1设置操作台3的固有频率，具体为工作台向操作台3发送预设振动频率值，以使操作台3以预设振动频率值进行振动，其中预设振动频率值远大于被测科氏质量流量计4的固有频率，本申请优选为5000hz，另外，保证台面平面度不大于0.01(有效台面区域为0.5m×0.5m)。在台面准备好之后，将被测科氏质量流量计4裸表(未封壳)放置在台面上，使其激励线圈部位能够被激光测距仪2的测量光斑直接测到，不能有遮挡物，且被测科氏质量流量计4不能与台面倾斜，如有必要，可以采取相应的放置扶持工装。激光测距仪2放置要求与被测科氏质量流量计4相同，两者距离(根据所采用的激光测距仪2要求，尽量位于最佳测量位置处)控制在0.005m±0.0005m。以防止出现较大的光斑测量误差。最后，打开激光测距仪2，将其测量光斑设为直径30μm，依据固有频率设计值，通过工作台设置激光测距仪2的采样频率，其具体为工作台向激光测距仪2发送预设采样频率，激光测距仪2在接收到预设采样频率后将自身采样频率由初始值设置为预设采样频率，其中，预设采样频率远大于固有频率的预设采样频率，本申请中采用频率优选为固有频率的500倍以上，例如当产品固有频率为100hz时，采样频率需设为50khz以上，从而避免出现频谱泄漏，保证测量的被测科氏质量流量计4的位移响应数据的完整性与准确性；然后设置激光测距仪2测量的点数即时长，设置完成后，将激光测距仪2探头置于最佳测量位置处，可以根据激光测距仪2的控制器来确定位置，然后对质量流量计进行电压激励，待其稳定后，开始对质量流量计进行数据采集，采集完成，将数据与图形传输至工作站1进行处理和保存。其中，激光测距仪2采用三角形测量法，其基本原理是当一束激光以一定的入射角度照射被测物体时，激光在物体表面反射和散射，在另一角度利用透镜对反射激光汇聚成像，三角测量法在实际应用中常用于高精度、非接触式的测量场景。因此，针对科式流量计受激状态下，出现的小变形和准线性特点，该测量方法具有高精度的优势，规避了由于大变形带来的空间坐标变化的缺陷。通过上述科氏质量流量计的品质因数获取装置，在规避繁琐测量电路的情况下，提升了固有频率及品质因数测量效率；在制造过程中，充分借助现有设备，可实现对产品性能的快速准确评估，便于进一步对产品进行改进和性能提升。
本申请还提供一种科氏质量流量计的品质因数获取方法，该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1中，如图2所示，该方法包括步骤S201至步骤S206。
S201、采集被测科氏质量流量计4的位移响应数据。
在上述步骤中，在激光测距仪2对被测科氏质量流量计4采集完成后，工作站1获取激光测距仪2采集的数据转换为位移响应数据，其具体为将采集的数据输入至数据处理软件中，由数据处理软件完成位移响应数据的转换。
S202、对位移响应数据进行预处理，得到被测科氏质量流量计4的幅频曲线。
在上述步骤中，首先对位移响应数据进行低通滤波处理，得到滤波数据；然后借助曲线拟合软件，将低通滤波数据转换为时域曲线，其中，横轴为时间，纵轴为测量响应位移值，测量响应位移值可以理解为在某个时间点上，激光测距仪2的测量光斑与被测物体之间的距离变化量；然后对时域曲线进行快速傅里叶变换，得到被测科氏质量流量计4的幅频曲线，其中，横轴为频率值，纵轴为振动幅度。
S203、提取幅频曲线的多个峰值幅度。
在上述步骤中，如图3所示，该图为本申请实施例提供的一种被测科氏质量流量计4的幅频曲线图。图3中，多个峰值幅度各自对应一个频率值，因此通过识别多个峰值幅度，从而得到被测科氏质量流量计4的多个倍频。其中，倍频可以理解为被测科氏质量流量计4在振幅较大的情况下，流体压差与流速的关系将不再呈线性关系，会产生高阶谐波成分，而高阶谐波成分的谐波频率正好是基波频率的整数倍，因此在本申请中基波频率为被测科氏质量流量计4的固有频率，其高阶谐波倍频分别为744.4Hz、1488Hz、2233Hz、2977Hz以及3722Hz。
S204、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4的固有频率。
在上述步骤中，首先获取多个峰值幅度对应的频率值，然后选取多个频率值中的任意一个作为基准频率值，此时逐一计算基准频率值与多个频率值之间的比值，得到多个频率值与基准频率值之间的倍率值。由于被测科氏质量流量计4在产品设计或连接工艺上存在缺陷，从而导致出现基波频率附近的扰动频率，如图3所示，图中频率620Hz与频率868Hz即为扰动频率，此时扰动频率容易影响固有频率的计算结果。由于基波频率与高阶谐波倍频成固定的倍数关系，而基波频率与扰动频率成非固定的倍数关系。因此，通过识别多个倍率值中的等差数列即可筛除多个峰值幅度对应的频率值中的扰动频率。然后，由于高阶谐波成分的谐波频率正好是基波频率的整数倍，即基波频率小于高阶谐波成分的谐波频率。因此，通过遍历等差数列中的多个倍率值，从而选取最小倍率值所对应的频率值，然后将最小倍率值所对应的频率值为被测科氏质量流量计4的固有频率。举例来说，图3所示，以第一频率值为例，第一频率值为多个峰值幅度对应的频率值中任意一个。此时若第一频率值为744.4Hz，则其与频率值620Hz、频率值744.4Hz、频率值868Hz、频率值1488Hz、频率值2233Hz、频率值2977Hz以及率值3722Hz的倍率值分别为0.83：1：1.16：2：3：4：5。其中，等差数列为{1，2，3，4，5}，由此倍率值最小为1，最小倍率值对应的频率值为744.4Hz，此时744.4Hz即为被测科氏质量流量计4的固有频率。
S205、从被测科氏质量流量计4的幅频曲线中截取固有频率对应的幅频曲线。
在上述步骤中，更改被测科氏质量流量计4的幅频曲线的横纵坐标轴尺度，将横纵坐标改为固有频率点附近，如图4所示，图4为本申请实施例提供的另一种被测科氏质量流量计4的幅频曲线图。该图可以清晰看到固有频率附近的细微的频率扰动情况。
S206、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4的品质因数。
在上述步骤中，如图4所示，根据图4所示的固有频率对应的幅频曲线，从中提取固有频率的峰值幅度A(示例为2452.5509337024)以及固有频率ωr(744.4Hz)，然后计算固有频率的峰值幅度A的两个半功率带宽点，具体为将固有频率的峰值幅度A能量下降一半，即固有频率的峰值幅度A/√2，得到对应半功率幅度为1797.21448，然后采用带宽法计算得到固有频率对应的幅频曲线中的两个半功率带宽频率点f1与f2，最后利用Q＝ωr/(f2－f1)计算得到品质因数。
在一种可能的实施方式中，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4的品质因数之后，还包括：由于被测科氏质量流量计4的产品设计或连接工艺存在缺陷，为了找出存在缺陷的结构，避免缺陷部位对被测科氏质量流量计4的性能造成影响。此时，基于多个倍率值中的等差数列，从多个倍率值中剔除等差数列中的数对应的频率值，将剩余倍率值确定为异常倍率值；然后获取异常倍率值对应的频率值，结合被测科氏质量流量计4的有限元分析结果与被测科氏质量流量计4的幅频曲线之间的对应关系，得到异常频率值的结构振型，最后将异常频率值的结构振型进行输出，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，具体调整为将影响被测科氏质量流量计4产品性能的异常频率点远离产品使用的固有频率，从而减小其对被测科氏质量流量计4的性能影响。
本申请提供一种科氏质量流量计的品质因数获取系统，该系统为工作站1，如图5所示，工作站1包括获取模块501、处理模块502以及输出模块503，其中：
获取模块501，用于采集被测科氏质量流量计4的位移响应数据；
处理模块502，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4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4的固有频率；从被测科氏质量流量计4的幅频曲线中截取固有频率对应的幅频曲线；输出模块503，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4的品质因数。
在一种可能的实施方式中，处理模块502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4的幅频曲线。
在一种可能的实施方式中，获取模块501获取多个峰值幅度对应的频率值；处理模块502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4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。
在一种可能的实施方式中，获取模块501获取固有频率对应的峰值幅度；处理模块502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。
在一种可能的实施方式中，采集被测科氏质量流量计4的位移响应数据之前，方法还包括：输出模块503向操作台3发送预设振动频率值，以使操作台3以预设振动频率值进行振动。
通过采用上述技术方案，由于被测科氏质量流量计4的固有频率与操作台3之间在一种可能的实施方式中，采集被测科氏质量流量计4的位移响应数据之前，方法还包括：输出模块503向激光测距仪2发送预设采样频率，以使激光测距仪2以预设采样频率采集位移响应数据。
在一种可能的实施方式中，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4的品质因数之后，还包括：处理模块502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4的有限元分析结果与幅频曲线，得到被测科氏质量流量计4的结构振型与振动频率之间的对应关系；输出模块503基于异常倍率值对应的频率值与被测科氏质量流量计4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。
需要说明的是：上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本申请还公开一种电子设备。参照图6，图6是本申请实施例的公开的一种电子设备的结构示意图。该电子设备600可以包括：至少一个处理器601，至少一个网络接口604，用户接口603，存储器605，至少一个通信总线602。
其中，通信总线602用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口603可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口603还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口604可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，处理器601可以包括一个或者多个处理核心。处理器601利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器605内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器605内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器601可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器601可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器601中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器605可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器605包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器605可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器605可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器605可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器601的存储装置。参照图6，作为一种计算机存储介质的存储器605中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及一种科氏质量流量计的品质因数获取方法的应用程序。
在图6所示的电子设备600中，用户接口603主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器601可以用于调用存储器605中存储一种科氏质量流量计的品质因数获取方法的应用程序，当由一个或多个处理器601执行时，使得电子设备600执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几种实施方式中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。
本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种科氏质量流量计的品质因数获取方法，其特征在于，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(1)中，所述装置包括激光测距仪(2)、操作台(3)、被测科氏质量流量计(4)以及工作站(1)，所述方法包括：
采集所述被测科氏质量流量计(4)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(4)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(4)的固有频率；
从所述被测科氏质量流量计(4)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(4)的品质因数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述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(4)的幅频曲线，具体为：
对所述位移响应数据进行低通滤波处理，得到滤波数据；
将所述滤波数据进行曲线拟合，生成时域曲线；
将所述时域曲线进行傅里叶变换，得到所述被测科氏质量流量计(4)的幅频曲线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多个峰值幅度，采用倍增法计算得到所述被测科氏质量流量计(4)的固有频率，具体为：
获取多个所述峰值幅度对应的频率值；
选取第一频率值作为基准频率值，所述第一频率值为多个所述频率值中任意一个；
逐一计算所述第一频率值与多个所述频率值之间的倍率值；
识别多个所述倍率值中的等差数列；
遍历所述等差数列中的多个倍率值，若第一倍率值为所述等差数列中的多个所述倍率值的最小值，则将所述第一倍率值对应的频率值作为所述被测科氏质量流量计(4)的固有频率，所述第一倍率值为所述等差数列中的多个倍率值中任意一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述固有频率对应的副频曲线，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(4)的品质因数，具体为：
获取所述固有频率对应的峰值幅度；
计算所述固有频率对应的峰值幅度的两个半功率带宽点；
从所述固有频率对应的副频曲线中获取两个所述半功率带宽点的幅值；
基于两个所述半功率带宽点的幅值与所述固有频率，得到所述品质因数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集所述被测科氏质量流量计(4)的位移响应数据之前，所述方法还包括：
向所述操作台(3)发送预设振动频率值，以使所述操作台(3)以所述预设振动频率值进行振动。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集所述被测科氏质量流量计(4)的位移响应数据之前，所述方法还包括：
向所述激光测距仪(2)发送预设采样频率，以使所述激光测距仪(2)以所述预设采样频率采集所述位移响应数据。
7.根据所述权利要求3所述的方法，其特征在于，所述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(4)的品质因数之后，还包括：
基于多个所述倍率值中的等差数列，确定多个所述倍率值中的异常倍率值；
获取所述异常倍率值对应的频率值；
基于所述被测科氏质量流量计(4)的有限元分析结果与幅频曲线，得到所述被测科氏质量流量计(4)的结构振型与振动频率之间的对应关系；
基于所述异常倍率值对应的频率值与所述被测科氏质量流量计(4)的结构振型与振动频率之间的对应关系，得到所述异常倍率值对应的频率值的结构振型并进行输出，以使用户对所述异常倍率值对应的频率值的结构振型进行调整。
8.一种科氏质量流量计的品质因数获取系统，其特征在于，所述系统为工作站(1)，所述工作站(1)包括获取模块(501)、处理模块(502)以及输出模块(503)，其中：
所述获取模块(501)，用于采集被测科氏质量流量计(4)的位移响应数据；
所述处理模块(502)，用于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(4)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(4)的固有频率；从所述被测科氏质量流量计(4)的幅频曲线中截取所述固有频率对应的幅频曲线；
所述输出模块(503)，用于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(4)的品质因数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器(601)、存储器(605)、用户接口(603)及网络接口(604)，所述存储器(605)用于存储指令，所述用户接口(603)和网络接口(604)用于给其他设备通信，所述处理器(601)用于执行所述存储器(605)中存储的指令，以使所述电子设备(600)执行如权利要求1至7任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，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，执行如权利要求1至7任意一项所述的方法。
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