電磁流量計儀表系數線性度分析-江蘇省孝感尼蓝纺织制造有限责任公司

1 引言
　　電磁流量(liàng)計由于無壓力(lì)損失、成本相對(dui)較低等優點，其(qi)應用越趨廣泛(fàn)，同時也要求電(diàn)磁流量計朝着(zhe)更加穩定、精度(du)更高、重複性更(gèng)好和使🙇🏻用壽命(mìng)更長的方向發(fa)展。因此，如何提(tí)高電磁流量計(ji)的測量精度這(zhe)一課題具有非(fei)常重要的研究(jiū)意義。
2 電磁流量(liang)計基本原理
　　電(diàn)磁流量計是一(yī)種測量導電液(yè)體流量的儀表(biao)，傳感器部♉分🈲主(zhu)要由線圈，測量(liang)電極，鋼管和絕(jué)緣内襯組成，如(ru)圖1所示💘。其工作(zuò)原🔴理是：由電源(yuán)驅動線圈，在管(guǎn)道内🌍形成穩定(dìng)磁場，電極、電極(ji)導線及兩電極(ji)間的液體組成(cheng)封閉回路，當導(dao)電液體流過時(shí)，切割磁💋力線，在(zài)電極兩端産生(sheng)感應電動勢。
電(dian)磁流量計工作(zuo)原理圖

假設磁(ci)場B均勻，根據法(fa)拉第原理：
E=B×L×V
目前(qian)，電磁流量計的(de)設計均基于這(zhe)一理論基礎。
3 電(diàn)磁流量計儀表(biǎo)系數
　　當一台電(diàn)磁流量計完成(cheng)裝配後，在同一(yi)工作環境或溫(wēn)度⭐下，其線圈參(cān)數是相對固定(ding)的，因此，電流穩(wěn)定後📧，磁場強度(du)B是固定的，而兩(liǎng)電極間的距離(lí)L也是恒定的，因(yin)此感應電動勢(shì)E值與導電液體(tǐ)的流速V成正比(bǐ)。
　　變送器收集電(dian)極的電壓信号(hao)，進行放大，濾波(bo)降噪，以🐉脈沖頻(pín)率或其它方式(shi)輸出流量信息(xi)。本文以脈沖頻(pin)率輸出爲例，其(qi)脈沖頻率與電(diàn)極間的感應電(dian)動勢成正比關(guan)系，即脈沖頻率(lü)與感應電動勢(shì)一一對應，目的(de)是建立數♈據傳(chuán)輸過程中信号(hào)值的唯一☎️性，因(yin)此有：
P=μ×E
　　上式中，P爲(wei)輸出脈沖頻率(lü)，μ爲正比系數，因(yīn)此有：
P=μ×B×L×V
　　即輸出脈(mò)沖頻率P與介質(zhì)流速V成正比，令(ling)K=μ×B×L，則有：
P=K×V
　　在電磁流(liu)量計行業，定義(yi)K爲增益，它是電(dian)磁流量計儀表(biao)系數❤️的重要組(zǔ)成部分。一台理(li)想的電磁流量(liàng)計，輸🈚出脈沖頻(pin)率與介質流速(su)之間的關系如(ru)圖2所示。
電磁流(liu)量計輸出脈沖(chòng)頻率與介質流(liú)速之間關系圖(tú)
　　然而，在實際的(de)生産過程中，由(you)于受生産工藝(yì)穩定性的影響(xiǎng)，會累積各種誤(wu)差，累積誤差在(zài)輸出脈沖🏃‍♂️頻率(lü)與介質流速間(jian)的關系中，分爲(wèi)增益誤差與零(ling)點偏置誤差，增(zēng)⁉️益誤差♊表現爲(wèi)每台電磁流量(liàng)計的增益Ki（i=1，2，3，...）值是(shi)不同的，而偏置(zhi)誤差表現爲零(líng)點漂移，即在零(líng)流速下，輸出脈(mò)沖頻率不爲零(líng)，因此：
P=Ki×V+bi
　　另外，每台(tai)流量計的增益(yi)Ki及零點偏置值(zhi)bi均不一樣，由🔞增(zeng)益與零🚶‍♀️點偏置(zhì)組成每台電磁(ci)流量計的儀表(biao)系數。
由于受生(sheng)産效率的限制(zhi)，基于以上理論(lùn)，電磁流量計🏃‍♂️的(de)标定普遍采用(yong)兩流速點标定(dìng)，然後拟合成直(zhi)線，從而計算出(chū)增益與零點偏(pian)置值。但是兩點(diǎn)拟合具有局限(xiàn)性，在不同流速(su)下，兩點拟合獲(huo)得的儀表系數(shu)是否線性，以及(ji)線性度如🌍何，目(mù)前還沒有相關(guan)🔆的論文進行叙(xu)述或分析，因此(cǐ)通過标定試驗(yan)分析🌈，研究電磁(ci)流量計實際儀(yi)表系數的線性(xìng)度，及其對精度(dù)的影響，具有非(fēi)常重要的意義(yi)。
4 實驗步驟
　　選擇(zé)DN50的表進行标定(dìng)實驗，整個實驗(yàn)過程中隻采用(yòng)一次🏒安裝，實驗(yàn)的具體步驟如(ru)下：
第一步：通過(guo)0.3m/s與3.0m/s兩流速點标(biāo)定，獲得兩點标(biāo)定的儀表🌏系數(shu)K1，并在⭐0.3m/s，0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s，4.6m/s的流速下(xia)驗證儀表系數(shù)，每個流速驗證(zhèng)5次；
第二步：從第(di)一步的驗證數(shù)據中，選擇不同(tóng)的流速點拟合(he)計算标定系數(shù)；
（1）5個流速點進行(hang)拟合，獲得儀表(biǎo)系數K2；
（2）0.3m/s與0.9m/s兩個流(liú)速點進行拟合(hé)，獲得儀表系數(shu)K3；
（3）1.8m/s與3.0m/s兩個流速點(diǎn)進行拟合，獲得(de)儀表系數K4；
第三(sān)步：在5個流速下(xià)驗證儀表系數(shù)K2，K3，K4，每個流速各自(zi)驗證5次。
5 實驗結(jie)果
　　如表1所示爲(wèi)不同流速點拟(ni)合獲得的儀表(biao)系數，各💘個儀表(biao)系數下驗證的(de)平均精度如圖(tu)3所示。

電磁流量(liàng)計不同儀表系(xì)數下的平均精(jīng)度示意圖
6 分析(xi)
（1）不同儀表系數(shù)在不同流速下(xia)的精度有差異(yì)，在某特定流速(sù)點，精度受拟合(hé)點的影響；
（2）由0.3m/s與(yǔ)0.9m/s兩流速點拟合(he)獲得的儀表系(xì)數，系數驗證時(shi)，在0.3m/s與0.9m/s兩個流速(sù)下獲得的平均(jun)精度要比其他(ta)系數㊙️的高；
（3）由5個(ge)流速點拟合獲(huò)得的儀表系數(shu)，系數驗證時，在(zài)0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s和🎯4.6m/s流速😘下獲得(dé)的精度高：
（4）由1.8m/s與(yu)3.0m/s兩流速點拟合(hé)獲得的儀表系(xì)數，系數驗證時(shi)，其🌍精🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度♻️與5個流(liú)速點拟合獲得(de)的儀表系數相(xiàng)當；
（5）相對與其他(tā)儀表系數，由0.3m/s與(yǔ)0.9m/s兩流速點拟合(hé)獲得的🈲儀表系(xi)數🌈與5個流速點(dian)拟合獲得的儀(yi)表系數相差較(jiao)大，即低流速範(fan)圍内的😍儀表系(xi)數線性度要比(bi)高🔅流速範圍内(nèi)的線性度差。
7 結(jie)論
　　電磁流量計(jì)的實際标定系(xì)數并非絕對線(xiàn)性，而是在一定(ding)誤差範圍内可(kě)以認爲是線性(xìng)的；電磁流量計(ji)标🌈定系數的線(xiàn)性度是🍉電磁流(liu)量計的測量精(jīng)度💔的重要影響(xiang)因🈲素；
　　在生産工(gōng)藝一定的情況(kuàng)下，标定系數的(de)算法對測量精(jīng)度也🐇有很大的(de)影響，因此，實際(jì)生産中應根據(jù)電磁流量計的(de)✍️精度等級☎️，适當(dang)調整标定工藝(yì)及标定系數的(de)算法；
　　電磁流量(liàng)計的線性度應(yīng)該作爲一個重(zhong)要的性能指标(biao)進行量化；進一(yī)步研究影響儀(yí)表系數線性度(dù)的因素具有非(fei)常重要的應用(yòng)意義。