1.渦輪流量計(jì)傳感器的線性特性
K-Qv特性曲線說明f-Qv特性曲線全量程存在非線性,特別是高粘度介質(zhì)，且有一定規(guī)律,如圖所示1。
根據(jù)理論分析,渦輪流量傳感器K-Qv理想特性曲線是平行于Qv軸的直線,但由于流體粘力特性的影響和葉輪上所受阻力矩作用的結(jié)果,實(shí)際的特性曲線具有高峰特征,高峰出現(xiàn)在傳感器上限流量的20%~30%處,產(chǎn)生高峰特征的原因是:當(dāng)流量減小到某一數(shù)值(通常為20%~30%上限流量)時(shí),作用于渦輪上的旋轉(zhuǎn)力矩和粘滯阻力矩都相應(yīng)地減小。但粘滯阻力矩減小更顯著,所以渦輪的轉(zhuǎn)速反而提高,特性曲線出現(xiàn)高峰,隨著流量的進(jìn)一步減小,這樣使作用在渦輪.上的所有阻力矩的影響相對突出,渦輪轉(zhuǎn)速降得快,特性曲線明顯下降,相反，當(dāng)流量增大到超過某--值時(shí),作用在渦輪上的旋轉(zhuǎn)力矩增大，當(dāng)與阻力矩達(dá)到平衡時(shí),特性曲線就顯得較平直。
為了獲得高測量準(zhǔn)確度，渦輪流量傳感器的使用范圍應(yīng)選在特性曲線的線性段。
另外,被測流體物理特性對渦輪流量傳感器線性有影響，其中流體粘度影響最大,這一點(diǎn)必須清楚,由于流體皆具有粘性,使得流體對渦輪產(chǎn)生粘滯阻力距,被測流體的變化,對流量計(jì)特性的影響較大,定性的分析,隨著流體粘度的增大,對于任意口徑的傳感器來說，它的線性范圍縮小，對一-定口徑的傳感器而言,粘度變化對線性特性曲線的下限流量處影響最大,隨著流量的增大影響反而減小。對不同口徑的傳感器來說,口徑越大,粘度變化對線性特性的影響越小,口徑越小，影響越大,如圖2所示。
由此可以看出,不管什么樣的流體介質(zhì),粘度對傳感器測量的線性特性都有影響,因此,在全量程范圍內(nèi),按照J(rèn)JG1037-2008要求,數(shù)字式流量二次儀表只能利用儀表系數(shù)K的線性段30%Qmax.以上,對于30%Qmax.以下重復(fù)性好的非線性段,無法使用,大大縮了渦輪流量計(jì)的使用范圍,造成資源的浪費(fèi)。
為了擴(kuò)展渦輪流量計(jì)的使用范圍,可以像圖3那樣，將渦輪流量計(jì)流量測量范圍分段線性化處理(前提是:渦輪流量傳感器標(biāo)定時(shí),重復(fù)性滿足使用精度的五分之--)，依據(jù)渦輪流量計(jì)K-Qv理論特性曲線規(guī)律，劃分成3段以上，采用10分段或20分段的智能流量=_次儀表，進(jìn)行ƒ-Qv變換,即可達(dá)到全量程滿足使用精度的目的,使用這種分段線性化處理渦輪流量計(jì)方法,可以擴(kuò)展渦輪流量計(jì)的測量范圍,減少渦輪流量計(jì)報(bào)廢,節(jié)約工廠資源。.
2.非線性處理方法:分段線性化
在實(shí)際測量數(shù)據(jù)處理過程中,最小二乘法是線性化數(shù)據(jù)處理的基石，在非線性化傳感器輸出過程中,分段線性化處理對傳感器全量程輸出準(zhǔn)確度提高有特殊貢獻(xiàn)。
實(shí)際上，在渦輪流量校準(zhǔn)過程中,流體經(jīng)過渦輪流量傳感器將非電量信號(hào)流速(V)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)一ƒ(Hz)。我們依據(jù)實(shí)際流量Qv(l/min)經(jīng)流量傳感器變換成電量信號(hào)頻率ƒ(Hz)的對應(yīng)關(guān)系,即ƒ-Qv函數(shù)關(guān)系,進(jìn)行-元線性回歸分析,擬合出渦輪流量傳感器ƒ-Qv特性曲線,發(fā)現(xiàn)渦輪流量傳感器ƒ-Qv曲線與渦輪流量傳感器K-Qv特性曲線反映規(guī)律特性一致，如圖1和圖4對應(yīng)關(guān)系，它具有非線性特點(diǎn),且在流量30%Qmax以上具有線性特點(diǎn)，因此我們可以采用全量程分段線性化處理的方法,每一段采用最小二乘法處理ƒ和Qv數(shù)據(jù),擬合出ƒ-Qv擬合曲線,如圖4所示。渦輪流量計(jì)分段線性化處理流程圖見圖5。
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