1 引言
電磁流量計(jì)由于無(wú)壓力損失、成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越趨廣泛，同時(shí)也要求電磁流量計(jì)朝著更加穩(wěn)定、精度更高、重復(fù)性更好和使用壽命更長(zhǎng)的方向發(fā)展。因此，如何提高電磁流量計(jì)的測(cè)量精度這一課題具有非常重要的研究意義。
2 電磁流量計(jì)基本原理
電磁流量計(jì)是一種測(cè)量導(dǎo)電液體流量的儀表，傳感器部分主要由線圈，測(cè)量電極，鋼管和絕緣內(nèi)襯組成，如圖1所示。其工作原理是：由電源驅(qū)動(dòng)線圈，在管道內(nèi)形成穩(wěn)定磁場(chǎng)，電極、電極導(dǎo)線及兩電極間的液體組成封閉回路，當(dāng)導(dǎo)電液體流過(guò)時(shí)，切割磁力線，在電極兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
假設(shè)磁場(chǎng)B均勻，根據(jù)法拉第原理：
E=B×L×V
目前，電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)均基于這一理論基礎(chǔ)。
3 電磁流量計(jì)儀表系數(shù)
當(dāng)一臺(tái)電磁流量計(jì)完成裝配后，在同一工作環(huán)境或溫度下，其線圈參數(shù)是相對(duì)固定的，因此，電流穩(wěn)定后，磁場(chǎng)強(qiáng)度B是固定的，而兩電極間的距離L也是恒定的，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E值與導(dǎo)電液體的流速V成正比。
變送器收集電極的電壓信號(hào)，進(jìn)行放大，濾波降噪，以脈沖頻率或其它方式輸出流量信息。本文以脈沖頻率輸出為例，其脈沖頻率與電極間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成正比關(guān)系，即脈沖頻率與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一一對(duì)應(yīng)，目的是建立數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中信號(hào)值的唯一性，因此有：
P=μ×E
上式中，P為輸出脈沖頻率，μ為正比系數(shù)，因此有：
P=μ×B×L×V
即輸出脈沖頻率P與介質(zhì)流速V成正比，令K=μ×B×L，則有：
P=K×V
在電磁流量計(jì)行業(yè)，定義K為增益，它是電磁流量計(jì)儀表系數(shù)的重要組成部分。一臺(tái)理想的電磁流量計(jì)，輸出脈沖頻率與介質(zhì)流速之間的關(guān)系如圖2所示。
然而，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，由于受生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的影響，會(huì)累積各種誤差，累積誤差在輸出脈沖頻率與介質(zhì)流速間的關(guān)系中，分為增益誤差與零點(diǎn)偏置誤差，增益誤差表現(xiàn)為每臺(tái)電磁流量計(jì)的增益Ki（i=1，2，3，...）值是不同的，而偏置誤差表現(xiàn)為零點(diǎn)漂移，即在零流速下，輸出脈沖頻率不為零，因此：
P=Ki×V+bi
另外，每臺(tái)流量計(jì)的增益Ki及零點(diǎn)偏置值bi均不一樣，由增益與零點(diǎn)偏置組成每臺(tái)電磁流量計(jì)的儀表系數(shù)。
由于受生產(chǎn)效率的限制，基于以上理論，電磁流量計(jì)的標(biāo)定普遍采用兩流速點(diǎn)標(biāo)定，然后擬合成直線，從而計(jì)算出增益與零點(diǎn)偏置值。但是兩點(diǎn)擬合具有局限性，在不同流速下，兩點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)是否線性，以及線性度如何，目前還沒(méi)有相關(guān)的論文進(jìn)行敘述或分析，因此通過(guò)標(biāo)定試驗(yàn)分析，研究電磁流量計(jì)實(shí)際儀表系數(shù)的線性度，及其對(duì)精度的影響，具有非常重要的意義。
4 實(shí)驗(yàn)步驟
選擇DN50的表進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只采用一次安裝，實(shí)驗(yàn)的具體步驟如下：
第一步：通過(guò)0.3m/s與3.0m/s兩流速點(diǎn)標(biāo)定，獲得兩點(diǎn)標(biāo)定的儀表系數(shù)K1，并在0.3m/s，0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s，4.6m/s的流速下驗(yàn)證儀表系數(shù)，每個(gè)流速驗(yàn)證5次；
第二步：從第一步的驗(yàn)證數(shù)據(jù)中，選擇不同的流速點(diǎn)擬合計(jì)算標(biāo)定系數(shù)；
（1）5個(gè)流速點(diǎn)進(jìn)行擬合，獲得儀表系數(shù)K2；
（2）0.3m/s與0.9m/s兩個(gè)流速點(diǎn)進(jìn)行擬合，獲得儀表系數(shù)K3；
（3）1.8m/s與3.0m/s兩個(gè)流速點(diǎn)進(jìn)行擬合，獲得儀表系數(shù)K4；
第三步：在5個(gè)流速下驗(yàn)證儀表系數(shù)K2，K3，K4，每個(gè)流速各自驗(yàn)證5次。
5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
如表1所示為不同流速點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)，各個(gè)儀表系數(shù)下驗(yàn)證的平均精度如圖3所示。
6 分析
（1）不同儀表系數(shù)在不同流速下的精度有差異，在某特定流速點(diǎn)，精度受擬合點(diǎn)的影響；
（2）由0.3m/s與0.9m/s兩流速點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)，系數(shù)驗(yàn)證時(shí)，在0.3m/s與0.9m/s兩個(gè)流速下獲得的平均精度要比其他系數(shù)的高；
（3）由5個(gè)流速點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)，系數(shù)驗(yàn)證時(shí)，在0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s和4.6m/s流速下獲得的精度高：
（4）由1.8m/s與3.0m/s兩流速點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)，系數(shù)驗(yàn)證時(shí)，其精度與5個(gè)流速點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)相當(dāng)；
（5）相對(duì)與其他儀表系數(shù)，由0.3m/s與0.9m/s兩流速點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)與5個(gè)流速點(diǎn)擬合獲得的儀表系數(shù)相差較大，即低流速范圍內(nèi)的儀表系數(shù)線性度要比高流速范圍內(nèi)的線性度差。
7 結(jié)論
電磁流量計(jì)的實(shí)際標(biāo)定系數(shù)并非絕對(duì)線性，而是在一定誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為是線性的；電磁流量計(jì)標(biāo)定系數(shù)的線性度是電磁流量計(jì)的測(cè)量精度的重要影響因素；
在生產(chǎn)工藝一定的情況下，標(biāo)定系數(shù)的算法對(duì)測(cè)量精度也有很大的影響，因此，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)電磁流量計(jì)的精度等級(jí)，適當(dāng)調(diào)整標(biāo)定工藝及標(biāo)定系數(shù)的算法；
電磁流量計(jì)的線性度應(yīng)該作為一個(gè)重要的性能指標(biāo)進(jìn)行量化；進(jìn)一步研究影響儀表系數(shù)線性度的因素具有非常重要的應(yīng)用意義。
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