張亮亮 陳傲 李少鵬 李智揚(yáng)

DOI：?10.11835/j.issn.2096-6717.2022.007

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（51978108）；“111項(xiàng)目”（B18062）；重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（KJZD-K201905201）

作者簡(jiǎn)介：張亮亮（1956-?），男，博士，教授，主要從事橋梁與建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究，E-mail：zll200510@126.com。

通信作者：李少鵬（通信作者），男，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：lishaopeng0314@163.com。

Received： 2021?10?29

Foundation items： National Natural Science Foundation of China （No. 51978108）; 111 Project （No. B18062）; Science and Technology Research Program of Chongqing Municipal Education Commission （No. KJZD-K201905201）

Author brief： ZHANG Liangliang （1956-?）， PhD， professor， main research interests： wind-resistance of bridges and building structures， E-mail： zll200510@126.com.

corresponding author：LI Shaopeng （corresponding author），?professor，?doctorial supervisor，?E-mail：?lishaopeng0314@163.com.

（1. 重慶大學(xué)?土木工程學(xué)院，重慶?400045；?2. 重慶建筑科技職業(yè)學(xué)院，重慶?401331）

摘要：測(cè)壓試驗(yàn)中，測(cè)壓管的存在會(huì)導(dǎo)致風(fēng)壓信號(hào)產(chǎn)生畸變，影響后續(xù)數(shù)據(jù)分析的精度。通過(guò)實(shí)際測(cè)定測(cè)壓管路頻響函數(shù)，獲得測(cè)壓管對(duì)信號(hào)的影響規(guī)律，并揭示了“B-T理論”的不足。在實(shí)際紊流作用下研究測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)單測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)和模型整體力的影響，并驗(yàn)證“B-T理論”的修正效果。結(jié)果表明：對(duì)于單測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)，測(cè)壓管將不會(huì)影響數(shù)據(jù)均值和變異系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)差隨管長(zhǎng)增加先增后減，信號(hào)時(shí)域隨管長(zhǎng)增加而整體向均值靠近，相位則不斷滯后，信號(hào)頻域值隨管長(zhǎng)和頻率的增加逐漸偏離真實(shí)值；對(duì)于整體力，整體阻力、各力的相關(guān)性、相干性均可認(rèn)為不受測(cè)壓管影響，力譜的變化規(guī)律與單測(cè)點(diǎn)頻域值相同；“B-T理論”在信號(hào)時(shí)域上修正效果較差，在頻域修正方面表現(xiàn)良好。

關(guān)鍵詞：測(cè)壓試驗(yàn)；測(cè)壓管；頻響函數(shù)；信號(hào)修正；紊流

中圖分類號(hào)：U446.1；TU317 ????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ????文章編號(hào)：2096-6717（2024）03-0124-10

Effects of the piezometric tube length on single measuring point signal and the verification of the correction effect

ZHANG Liangliang^1，2，?CHEN Ao¹，?LI Shaopeng¹，?LI Zhiyang¹

（1. School of Civil Engineering， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China；?2. Chongqing College of Architecture and Technology， Chongqing 401331， P. R. China）

Abstract： In the pressure test， the presence of the piezometric tube will distort the pressure signal and affect the accuracy of the subsequent data analysis. Through the actual measurement of the frequency response function of the measuring system， the influence law of the piezometric tube on the signal is obtained， and the shortcomings of the “B-T theory”?are revealed. Based on this， under the actual turbulent flow， the influence of the piezometric tube length on the pressure data of a single measuring point and the total force of the model is studied， and the correction effect of the “B-T theory”?is verified. The results show that for single-point pressure data， the piezometric tube will not affect the data mean and variation coefficient， the standard deviation increases first and then decreases as the tube length increases， the signal time domain approaches the mean value as the tube length increases， the phase keeps lagging， and the signal frequency domain value gradually deviates from the true value with the increase of the tube length and frequency. For the overall force of the model， the overall resistance， the correlation and coherence of each force can be regarded as not affected by the piezometric tube， the change rule of the force spectrum is the same as that of the frequency domain value of single measuring point. “B-T theory”?has a poor correction effect in the signal time domain， and performs well in the frequency domain correction.

Keywords： pressure measurement experiment；?piezometric tube；?frequency response function；?signal correction；?turbulence

測(cè)壓試驗(yàn)是風(fēng)洞試驗(yàn)中重要的一部分，需用一定長(zhǎng)度的測(cè)壓管連接模型表面的測(cè)壓孔與壓力傳感器。因此，實(shí)測(cè)得到的風(fēng)壓信號(hào)并非模型表面真實(shí)的風(fēng)壓信號(hào)，而是經(jīng)測(cè)壓管干擾后的失真信號(hào)。實(shí)測(cè)信號(hào)與真實(shí)信號(hào)的差異主要表現(xiàn)在兩方面：信號(hào)能量（幅值）被放大或削弱；信號(hào)相位滯后。同時(shí)，這種差異會(huì)隨測(cè)壓管長(zhǎng)度的增加而變大^[1]。目前一些大型測(cè)壓試驗(yàn)中的測(cè)壓管長(zhǎng)度已達(dá)2 m以上，風(fēng)壓信號(hào)將發(fā)生嚴(yán)重失真。在測(cè)壓試驗(yàn)中，實(shí)測(cè)風(fēng)壓信號(hào)幾乎是后續(xù)一切數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，如：獲取模型的三分力系數(shù)、風(fēng)壓系數(shù)，整體力的相關(guān)性、相干性、力譜等。因此，研究測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)風(fēng)壓信號(hào)的影響，以及如何修正失真信號(hào)很重要。

針對(duì)管路信號(hào)畸變的問(wèn)題，很多學(xué)者進(jìn)行了研究。理論研究方面：Bergh等^[1]基于流體動(dòng)力學(xué)微分方程，提出了測(cè)壓管路修正的普遍方法（以下簡(jiǎn)稱為“B-T理論”）；基于流體管道耗散模型，周晅毅等^[2-3]研究了串并聯(lián)管路的理論耗散模型，徐彬彬等^[4]則通過(guò)考慮管道輸入端流場(chǎng)的影響，對(duì)耗散模型進(jìn)行修正。管路信號(hào)改善方面：張亮亮等^[5]通過(guò)采用串接毛細(xì)管抑制共振峰的方法，改善了系統(tǒng)的頻響特性；Halkyard等^[6]使用補(bǔ)償濾波器對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，避免了在頻域內(nèi)處理信號(hào)；Kay等^[7]驗(yàn)證了數(shù)字濾波方法的適用性。影響因素研究方面：Yoshida等^[8]重點(diǎn)研究了管路彎曲點(diǎn)位置和數(shù)量對(duì)信號(hào)的影響；Wang等^[9]研究了測(cè)壓管長(zhǎng)度、內(nèi)徑、厚度、材料、彎曲曲率等對(duì)頻響函數(shù)的影響；He等^[10]研究了管長(zhǎng)與壓力傳感器空腔體積的測(cè)量精度對(duì)頻響函數(shù)的影響。實(shí)踐應(yīng)用方面：除基礎(chǔ)的建筑、橋梁測(cè)壓修正^[11-12]外，修正理論也被應(yīng)用于復(fù)雜模型中的3D打印管^[13]，以及考慮因素更加全面、細(xì)致的航空航天領(lǐng)域^[14-16]。

目前，“B-T理論”仍是人們開展研究的重要基礎(chǔ)，也被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中。然而，“B-T理論”自身存在假設(shè)條件^[1]與誤差^[9-10]，且是在試驗(yàn)室條件下采用單頻聲波信號(hào)驗(yàn)證得出的，其在實(shí)際紊流（多頻信號(hào)）下的適用性及修正效果有待驗(yàn)證；同樣，測(cè)壓管管長(zhǎng)作為影響測(cè)壓試驗(yàn)和頻響函數(shù)的關(guān)鍵因素，其對(duì)真實(shí)風(fēng)壓信號(hào)的影響目前也缺乏研究。筆者依托重慶大學(xué)直流風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室（CQU-1），對(duì)測(cè)壓管路頻響函數(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)并與“B-T理論”進(jìn)行對(duì)比，研究測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)單測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)和模型整體力的影響，并研究了風(fēng)場(chǎng)特性（紊流度和紊流積分尺度）對(duì)信號(hào)畸變的影響，驗(yàn)證了“B-T理論”在實(shí)際紊流下的修正效果。

1 頻響函數(shù)

1.1 定義

如圖1所示，設(shè)輸出信號(hào)（畸變信號(hào)）的時(shí)域?yàn)?，頻域?yàn)椋斎胄盘?hào)（真實(shí)信號(hào)）的時(shí)域?yàn)?，頻域?yàn)?，則頻響函數(shù)可表示為 （1）

式中：為快速傅里葉變換。頻響函數(shù)為復(fù)數(shù)，其模為幅頻函數(shù)，即輸出輸入信號(hào)的幅值之比；輻角為相頻函數(shù)，即輸出輸入信號(hào)的相位之差。由式（1）可知，信號(hào)修正可表示為 （2）

式中：為快速傅里葉逆變換。因此，信號(hào)修正的關(guān)鍵為獲取測(cè)壓管路的頻響函數(shù)。

1.2 “B-T理論”

“B-T理論”的頻響函數(shù)為^[1]（3）

式中： （4a） （4b） （4c）

為圓頻率，為頻率，Hz；為測(cè)壓管內(nèi)部容積，m³；為測(cè)壓管管長(zhǎng)，m；為測(cè)壓管內(nèi)部半徑，m；為壓力傳感器內(nèi)部空腔體積，m³；為壓力傳感器空腔變形的無(wú)量綱增量，取0；為與壓力傳感器空腔有關(guān)的內(nèi)部空氣變化因子，取1.4；為在試驗(yàn)溫度（K）和壓力（Pa）下的空氣比熱容比；為聲速，m/s；為試驗(yàn)條件下的空氣的密度，kg/m³；為空氣普朗特?cái)?shù)；為動(dòng)力黏度；為比熱容；為導(dǎo)熱系數(shù)；和分別為零階和二階的第一類貝塞爾函數(shù)；和分別為雙曲正弦函數(shù)和雙曲余弦函數(shù)。

1.3 實(shí)測(cè)頻響函數(shù)

參考馬文勇等^[17]與陳波等^[18]的測(cè)定方法，對(duì)試驗(yàn)室測(cè)壓系統(tǒng)進(jìn)行頻響函數(shù)實(shí)測(cè)。測(cè)定采用PSI公司生產(chǎn)的DTC Initium壓力信號(hào)采集系統(tǒng)，壓力傳感器型號(hào)為ESP-64HD，最高采集頻率約1 000 Hz。測(cè)壓管采用PVC軟管，外徑約2.0 mm，內(nèi)徑為0.897 9 mm。根據(jù)He等的研究^[10]，測(cè)壓管內(nèi)徑的測(cè)量精度對(duì)“B-T理論”結(jié)果影響較大，故采用注水法進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，外徑則直接采用標(biāo)牌值。選取長(zhǎng)度20 mm的測(cè)壓管為參考管，假定該測(cè)壓管信號(hào)為“真實(shí)信號(hào)”。試驗(yàn)時(shí)不同長(zhǎng)度的測(cè)壓管均保持拉直狀態(tài)。本文所有試驗(yàn)的裝置、材料均保持一致。

由圖2可知，對(duì)于信號(hào)幅值（能量）：當(dāng)管長(zhǎng)較短時(shí)，測(cè)壓管對(duì)信號(hào)低頻區(qū)域有增強(qiáng)作用，幅頻函數(shù)整體先上升后下降；隨著管長(zhǎng)增加，信號(hào)增強(qiáng)范圍和增幅均減小，逐漸表現(xiàn)為全頻域衰減。對(duì)于信號(hào)相位：相頻函數(shù)均為下降趨勢(shì)，即實(shí)測(cè)信號(hào)會(huì)滯后于真實(shí)信號(hào)，且管長(zhǎng)越長(zhǎng)，滯后越明顯。同時(shí)，對(duì)比“B-T理論”和實(shí)測(cè)頻響函數(shù)可以發(fā)現(xiàn)：兩者在相頻函數(shù)上吻合較好，但在幅頻函數(shù)上有一定差距，理論值普遍低于實(shí)測(cè)值，且管長(zhǎng)越短，差異越明顯。

根據(jù)Bergh等^[1]和Wang等^[9]的研究可知，“B-T理論”（式（3））為理論推導(dǎo)公式，有假設(shè)條件，且忽略了測(cè)壓管材料、管厚等因素的影響，因而與實(shí)測(cè)頻響函數(shù)會(huì)有一定差異。對(duì)于實(shí)測(cè)頻響函數(shù)，測(cè)壓管規(guī)格（材料、內(nèi)徑、厚度）、壓力傳感器型號(hào)的改變都會(huì)嚴(yán)重影響其精度，因此，不同實(shí)驗(yàn)室間很難通用，需重復(fù)進(jìn)行實(shí)測(cè)。而“B-T理論”對(duì)于100 Hz以內(nèi)的信號(hào)修正效果較好，且其只需基本的測(cè)壓管和壓力傳感器參數(shù)，即可獲得管路頻響函數(shù)，非常利于工程實(shí)踐應(yīng)用。因此，選擇“B-T理論”進(jìn)行信號(hào)修正，驗(yàn)證其在實(shí)際紊流下的修正效果。

2 測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)單測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)的影響

如圖3所示，利用分流片（圖4），將單測(cè)點(diǎn)信號(hào)（A0）轉(zhuǎn)化為多通信號(hào)（A1、A2…An），分別連接不同長(zhǎng)度的測(cè)壓管，這樣可以保證各測(cè)壓管的輸入信號(hào)在時(shí)域和頻域上均是完全相同的，以此來(lái)研究測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)單測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)的影響。測(cè)壓管長(zhǎng)度共8種，分別為50、400、800、1 000、1 200、1 400、1 600、2 000 mm，其中50 mm管為參考管，信號(hào)經(jīng)其傳播后變化很小，假定為“真實(shí)信號(hào)”。同時(shí)，通過(guò)改變風(fēng)洞格柵類型，形成4種不同縱向紊流度的風(fēng)場(chǎng)（見表1），以此來(lái)研究紊流度對(duì)數(shù)據(jù)的影響。試驗(yàn)時(shí)，不同風(fēng)場(chǎng)下的平均風(fēng)速保持相同，數(shù)據(jù)采集頻率為250 Hz，每次采集60 s。

2.1 對(duì)數(shù)據(jù)基本數(shù)學(xué)特征的影響

2.1.1 均值

如圖5所示，隨著管長(zhǎng)增加，均值比整體呈波動(dòng)式下降，且風(fēng)場(chǎng)紊流度越大，波動(dòng)越平緩，但整體誤差均在3%以內(nèi)，滿足一般工程要求，可認(rèn)為管長(zhǎng)小于2 m時(shí)測(cè)壓管對(duì)壓力均值沒有影響。由圖2可知，各管長(zhǎng)的幅頻函數(shù)起點(diǎn)均為（0，1）點(diǎn)，相頻函數(shù)起點(diǎn)均為（0，0）點(diǎn)，即理論上測(cè)壓管只會(huì)影響信號(hào)的脈動(dòng)成分，對(duì)信號(hào)均值（0 Hz）沒有影響。實(shí)測(cè)結(jié)果與理論的差異有待進(jìn)一步深入研究。

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)差

由圖6可知，標(biāo)準(zhǔn)差比整體均為先上升，后下降，且大致以1 000 mm為界：當(dāng)管長(zhǎng)小于1 000 mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差比大于1；當(dāng)管長(zhǎng)大于1 000 mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差比小于1。這是因?yàn)樾盘?hào)的標(biāo)準(zhǔn)差主要受低頻區(qū)域的影響，如圖7所示，假定頻域50 Hz以內(nèi)為影響標(biāo)準(zhǔn)差的主要范圍，則可簡(jiǎn)單認(rèn)為圖中的填充面積為測(cè)壓管對(duì)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差的影響程度，其變化規(guī)律與圖6相同：填充面積先增后減，大致以1 000 mm管長(zhǎng)為界分為放大與衰減作用。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，紊流度越小的風(fēng)場(chǎng)，其標(biāo)準(zhǔn)差受測(cè)壓管的影響越明顯，這也是因?yàn)槲闪鞫刃〉娘L(fēng)場(chǎng)低頻能量占比高。

2.1.3 變異系數(shù)

變異系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)差/均值，可以消除不同管長(zhǎng)下數(shù)據(jù)均值不相同的差異，更加客觀地反映數(shù)據(jù)離散程度。如圖8所示，變異系數(shù)的變化趨勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)差比（圖6）相同，均為先上升后下降，但其變化很小，可認(rèn)為不隨管長(zhǎng)變化。同時(shí)，其大小與風(fēng)場(chǎng)紊流度成正相關(guān)，這也符合紊流度的定義。

2.2 對(duì)信號(hào)時(shí)域的影響

如圖9（a）所示，當(dāng)管長(zhǎng)較短時(shí)（400 mm），信號(hào)的波峰與波谷將被放大，而相位差異不大；隨著管長(zhǎng)增加，測(cè)壓管將抑制信號(hào)的脈動(dòng)能量，時(shí)域波峰降低，波谷提高，整體向均值（0 Hz）水平線靠近，同時(shí)相位不斷滯后，表現(xiàn)為信號(hào)整體逐漸右移。利用“B-T理論”修正后（圖9（b））可以發(fā)現(xiàn)，管長(zhǎng)較短時(shí)修正效果較好，但隨著管長(zhǎng)的增加，修正后的時(shí)域上會(huì)新增一些“毛刺”，這表明理論幅頻函數(shù)是小于真實(shí)值的，利用其修正會(huì)使一些脈動(dòng)能量進(jìn)一步放大；而相位方面，修正后的各管長(zhǎng)信號(hào)基本與“真實(shí)信號(hào)”重疊在一起，說(shuō)明理論相頻函數(shù)是接近真實(shí)值的，這也與圖2的結(jié)論相吻合。

2.3 對(duì)信號(hào)頻域的影響

由圖10可知，隨著頻率及管長(zhǎng)的增加，各管長(zhǎng)頻域值與“真實(shí)信號(hào)”的差距會(huì)逐漸增大，且風(fēng)場(chǎng)紊流度越大，差距越明顯。但觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管長(zhǎng)小于或等于1 000 mm時(shí)，45 Hz以內(nèi)的信號(hào)頻域值可認(rèn)為不受測(cè)壓管影響。由圖11可知，除管長(zhǎng)2 000 mm的信號(hào)修正有一定偏差外，其余各管長(zhǎng)信號(hào)修正后基本與“真實(shí)信號(hào)”重合，說(shuō)明“B-T理論”在信號(hào)頻域修正上有很好的效果。

3 測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)模型整體力的影響

在實(shí)際測(cè)壓試驗(yàn)中，模型上會(huì)存在多個(gè)測(cè)點(diǎn)，并通過(guò)積分求得模型整體的受力?；趩螠y(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)的研究，探究測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)模型整體力的影響。如圖12所示，采用2：1矩形斷面模型進(jìn)行試驗(yàn)，共設(shè)兩排測(cè)點(diǎn)，間距0.07 m，共88個(gè)測(cè)點(diǎn)。所有測(cè)點(diǎn)均連接相同管長(zhǎng)的測(cè)壓管，考慮到實(shí)際安裝及模型大小的限制，整體管長(zhǎng)依次替換為200、400～2 000 mm，共10種。其中200 mm管為參考管，但此時(shí)信號(hào)受測(cè)壓管的影響已不可忽略，故不可認(rèn)作“真實(shí)信號(hào)”。同樣，在4種不同風(fēng)場(chǎng)（見表2）下進(jìn)行試驗(yàn)，以此來(lái)分析相關(guān)風(fēng)場(chǎng)特性對(duì)整體力的影響。由于不同管長(zhǎng)的整體力試驗(yàn)不能同時(shí)進(jìn)行，故各管長(zhǎng)試驗(yàn)的時(shí)域是不相同的，但因?yàn)楦駯蓬愋秃惋L(fēng)速保持不變，所以輸入信號(hào)的頻域分布可保證基本相同。試驗(yàn)時(shí)，不同風(fēng)場(chǎng)下的平均風(fēng)速保持相同，數(shù)據(jù)采集頻率為250 Hz，每次采集120 s。

3.1 對(duì)整體力的影響

由于模型為對(duì)稱截面，風(fēng)攻角為0°，所以整體升力和力矩值較小，本節(jié)選取阻力進(jìn)行分析。如圖13所示，阻力比在1.0附近上下波動(dòng)，且變化范圍均在±3%以內(nèi)，可認(rèn)為不受測(cè)壓管影響。同樣，如圖14所示，阻力變異系數(shù)隨管長(zhǎng)增加會(huì)有一定波動(dòng)，但變化不大，可以忽略。與圖8類似，阻力變異系數(shù)與其對(duì)應(yīng)的紊流度I_u成正相關(guān)。

3.2 對(duì)整體力的相關(guān)性的影響

如圖15所示，各力的相關(guān)性隨管長(zhǎng)增加有增強(qiáng)趨勢(shì)，其中力矩的相關(guān)性變化明顯，升力和阻力變化較小，但均可認(rèn)為不受測(cè)壓管影響。同樣，各力的相關(guān)性與其對(duì)應(yīng)風(fēng)向的紊流積分尺度成正相關(guān)。

3.3 對(duì)整體力譜的影響

由圖16可知，與單測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)規(guī)律相同，隨著管長(zhǎng)和頻率的增加，力譜逐漸偏離真實(shí)值。當(dāng)管長(zhǎng)小于或等于1 000 mm時(shí)，45 Hz以內(nèi)的整體力譜同樣可認(rèn)為不受測(cè)壓管影響。同時(shí)，風(fēng)場(chǎng)特性（紊流度、紊流積分尺度）對(duì)信號(hào)畸變沒有明顯影響，因此圖16中不再顯示其他風(fēng)場(chǎng)的情況。由圖17可知，修正后各管長(zhǎng)的力譜基本為一條曲線，說(shuō)明“B-T理論”對(duì)整體力的頻域修正有很好的效果。

3.4 對(duì)整體力的相干性的影響

相干函數(shù)的定義為^[19]（5）

式中：為頻率；為空間兩點(diǎn)的距離；（f）為相距的空間兩點(diǎn)的互功率譜；（f）、（f）分別為相距的i、j兩點(diǎn)各自的自功率譜。由式（2）可知，信號(hào)修正的實(shí)質(zhì)是將實(shí)測(cè)信號(hào)的頻域除以對(duì)應(yīng)的頻響函數(shù)，結(jié)合式（5）可得式（6）。 （6）

式中：下標(biāo)“修”表示修正后的結(jié)果，下標(biāo)“原”表示原始數(shù)據(jù)的結(jié)果。

式（6）表明力的相干函數(shù)不會(huì)受到測(cè)壓管影響，這與實(shí)測(cè)結(jié)果（圖18）相同，各管長(zhǎng)的相干函數(shù)基本重疊在一起。經(jīng)“B-T理論”修正后，各相干函數(shù)是完全不發(fā)生變化的（這里不再顯示），也驗(yàn)證了以上結(jié)論。

4 結(jié)論

針對(duì)常見的PVC測(cè)壓管（直徑0.897 9 mm），研究了測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)壓力信號(hào)的影響及“B-T理論”的修正效果，得到以下主要結(jié)論：

1）測(cè)壓管對(duì)信號(hào)的影響表現(xiàn)在幅值（能量）與相位上：對(duì)于信號(hào)幅值，當(dāng)測(cè)壓管較短時(shí)，其會(huì)對(duì)信號(hào)低頻區(qū)域有增強(qiáng)作用，而隨著管長(zhǎng)增加，增強(qiáng)范圍和增幅會(huì)減小，逐漸表現(xiàn)為全頻域衰減；對(duì)于信號(hào)相位，測(cè)壓管會(huì)導(dǎo)致實(shí)測(cè)信號(hào)滯后于真實(shí)信號(hào)，且管長(zhǎng)越長(zhǎng)，滯后越明顯。同時(shí)，“B-T理論”的幅頻函數(shù)普遍低于實(shí)測(cè)值，而相頻函數(shù)則擬合較好。

2）測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)單測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)的影響：數(shù)據(jù)均值、變異系數(shù)均可認(rèn)為不受影響，標(biāo)準(zhǔn)差會(huì)隨管長(zhǎng)增加而先增后減；信號(hào)時(shí)域在管長(zhǎng)較短時(shí)，波峰波谷會(huì)被放大，而隨著管長(zhǎng)增加，波峰降低，波谷提高，整體向均值水平線靠近，相位則不斷滯后；信號(hào)頻域值隨管長(zhǎng)和頻率的增加，與“真實(shí)信號(hào)”的差距逐漸增大。

3）測(cè)壓管長(zhǎng)度對(duì)模型整體力的影響：整體阻力（均值、變異系數(shù)）、各力的相關(guān)性、相干性均可認(rèn)為不受影響；力譜隨管長(zhǎng)和頻率的增加，逐漸偏離真實(shí)值。

4）風(fēng)場(chǎng)特性（紊流度、紊流積分尺度）對(duì)管路信號(hào)畸變的影響：對(duì)于單測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)，風(fēng)場(chǎng)紊流度越大，均值隨管長(zhǎng)增加而下降越平緩，標(biāo)準(zhǔn)差受測(cè)壓管的影響越弱，頻域值與真實(shí)信號(hào)的差異越大，變異系數(shù)與紊流度成正相關(guān)。對(duì)于整體力，阻力變異系數(shù)和各力的相關(guān)性分別與其對(duì)應(yīng)的紊流度和紊流積分尺度成正相關(guān)，而紊流度和紊流積分尺度對(duì)整體力譜的畸變沒有明顯影響。

5）“B-T理論”在信號(hào)時(shí)域上修正效果較差，會(huì)形成多余的“毛刺”，而在頻域修正方面表現(xiàn)良好。同時(shí)，當(dāng)測(cè)壓管長(zhǎng)度小于或等于1 000 mm時(shí)，45 Hz以內(nèi)的單測(cè)點(diǎn)和整體力的頻域值基本不受測(cè)壓管影響，可不進(jìn)行修正。

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（編輯??王秀玲）