1.引(yǐn)言
    近(jìn)年以來，随着流(liú)量計(jì)量(liàng)行(háng)業的(de)發展(zhǎn)， 電磁流量(liàng)計 以其無可(kě)動(dòng)部件(jiàn)、無壓力損(sǔn)失、測量量程範(fàn)圍寬等優(yōu)點應用(yòng)于各種場合(hé)，而在使用(yòng)過(guò)程中遇(yù)到的(de)一個(gè)難題就是(shì)如何(hé)提高(gāo) 大(dà)口徑流(liú)量計 量的(de)準确(què)度。如果(guǒ)使用 管(guǎn)道式電磁(cí)流量(liàng)計 測量(liàng)大口徑(jìng)管道(dào)流量，則其(qí)體積大、加(jiā)工成(chéng)本高并(bìng)且标定和安(ān)裝(zhuāng)維修都(dōu)十分困難(nán)，給工(gōng)程應用帶(dài)來很(hěn)多不(bú)便。所以在(zài)這種情況下(xià)，一(yī)般用(yòng)插(chā)人式電(diàn)磁流量計 代替(tì)管道式電磁流(liú)量計(jì)用(yòng)于測量(liàng)大口徑管道的流量。但是(shì)插入(rù)式電磁(cí)流(liú)量計(jì)會産生非線性(xìng)現象，影響(xiǎng)測量(liàng)的準确性。現在很多學者(zhě)解決這個問(wèn)題多采(cǎi)用的是(shì)多段非(fēi)線性(xìng)補(bǔ)償方法(fǎ)，把整(zhěng)個量程(chéng)範圍裏面的(de)流量分成(chéng)多個流量段，再(zài)分别求解(jiě)出(chū)不同階(jiē)段的(de)流量系數，從而(ér)可以(yǐ)得出各段(duàn)的流(liú)量(liàng)值(zhí)。但是(shì)這種方法使用起來比較複雜(zá)，且精(jīng)度也受到(dào)了限(xiàn)制(zhì)。所以本(běn)文從電(diàn)磁流量(liàng)計自(zì)身結構出(chū)發，找出産生非(fēi)線性現象的原(yuán)因，從源頭(tóu)上找出提(tí)高(gāo)插入式(shì)電磁流量(liàng)計線(xiàn)性(xìng)度的(de)方法。
2.插(chā)入式(shì)電磁流(liú)量(liàng)計工(gōng)作原理
    插(chā)入式電(diàn)磁流量計測量(liàng)原理是(shì)基于法拉第電磁感應定律e=blv
其(qí)中，e爲兩電極之間産生(shēng)的(de)感應電動(dòng)勢，b爲磁感(gǎn)應強度，l爲(wèi)切割(gē)磁感(gǎn)線的有效(xiào)長度，爲平均流(liú)速，流質爲導電介質，原(yuán)理圖如圖1所示。并且(1)式經變換可表示(shì)爲

當b和(hé)都爲常數(shù)時，隻要測得感(gǎn)應電動(dòng)勢e就可以得到平(píng)均流速，因被(bèi)測(cè)管道(dào)的橫截面積已(yǐ)知，這樣就可以(yǐ)很容(róng)易求(qiú)得某導電流質(zhì)的體(tǐ)積流量

其中，d爲(wèi)被測(cè)管道(dào)内徑，q爲體(tǐ)積流量。
由(yóu)(3)式可知(zhī)，當插入(rù)管道結構一定時，體積流(liú)量p與比值(zhí)e／b成正比，而(ér)與流體的溫度(dù)、密度(dù)、管内壓力等無關(guān)。
當磁感(gǎn)應強(qiáng)度(dù)b爲常數(shù)時，體(tǐ)積流量q與(yǔ)感(gǎn)應(yīng)電動勢e成(chéng)正比，即(jí)體(tǐ)積流量與(yǔ)感應(yīng)電動勢之(zhī)間是(shì)完全(quán)呈線(xiàn)性關系的(de)。
3.傳(chuán)感器(qì)線性度評定(dìng)
    線性度(dù)是傳感器(qì)的主要靜态性能指标(biāo)之一(yī)，其定(dìng)義爲(wèi)測試系統的輸(shū)出和輸入(rù)系統(tǒng)能否像理(lǐ)想系(xì)統那樣(yàng)保持正(zhèng)常值(zhí)比例關系(xì)(線(xiàn)性(xìng)關系)的一(yī)種度量。線性度(dù)反應了(le)校(xiào)準曲線與某(mǒu)一規定直線(xiàn)一緻的程(chéng)度(dù)，此(cǐ)規定(dìng)直線(xiàn)即爲按一定(dìng)方(fāng)法确(què)定(dìng)的理想(xiǎng)直線。線(xiàn)性(xìng)度又(yòu)稱爲非線性度(dù)，參考gb／t18459—2001《傳(chuán)感器主(zhǔ)要靜态性能指(zhǐ)标計算方法》中(zhōng)的線(xiàn)性度定
義(yì)：正、反(fǎn)行程實際平(píng)均(jun1)特性(xìng)曲線(xiàn)相對(duì)于參(cān)比(bǐ)直線(拟合直線)的(de)最大偏(piān)差，用滿量程(chéng)輸出的百分比(bǐ)來表(biǎo)示。這(zhè)一指(zhǐ)标(biāo)通(tōng)常(cháng)以(yǐ)線性誤差(chà)表示(shì)

其中，△max爲(wèi)最(zuì)大殘(cán)差，y爲(wèi)理論滿量(liàng)程輸出。本文采(cǎi)用最小二(èr)乘法(fǎ)進行(háng)線性度評(píng)定，即(jí)拟合(hé)直線(xiàn)爲最小(xiǎo)二乘直(zhí)線(xiàn)。最小二(èr)乘直(zhí)線保證了(le)傳(chuán)感(gǎn)器實際輸出的平均值(zhí)對(duì)它的(de)偏差的平方和爲最(zuì)小(xiǎo)，即可以(yǐ)保證拟合(hé)直線得到的結果與(yǔ)實測結果之間的偏(piān)差很小，更具(jù)可靠性。根據定義(yì)，線性度(dù)即(jí)是校準曲(qǔ)線對(duì)這條(tiáo)最小二乘(chéng)拟合(hé)直線的偏離程度(dù)。
4插入式(shì)電磁(cí)流量(liàng)計非線性(xìng)現象(xiàng)成因(yīn)
    插入式(shì)電磁流(liú)量計(jì)使(shǐ)用時在(zài)被測(cè)管道(dào)合适(shì)位置處打孔插(chā)入以測量(liàng)導電流體流(liú)量，并且(qiě)可以在不斷流(liú)的情況下取出(chū)進行清洗和維修，操(cāo)作十(shí)分方(fāng)便。但是(shì)插入管道的(de)探頭對于(yú)管道流(liú)場(chǎng)來說(shuō)，相當于引入(rù)了(le)一個阻流器件，流體(tǐ)對此探頭(tóu)進行(háng)繞流運動，如圖2所示(shì)。

其(qí)中，△max爲最(zuì)大殘(cán)差，y爲(wèi)理論(lùn)滿量程輸(shū)出。本文采(cǎi)用(yòng)最小二(èr)乘法進行線性度評定，即拟合直線(xiàn)爲最小二乘直線(xiàn)。最小二(èr)乘直線保(bǎo)證了傳感器實際輸(shū)出的平(píng)均值對(duì)它的偏差的平(píng)方和爲最小，即(jí)可以保證(zhèng)拟合(hé)直線得(dé)到(dào)的結(jié)果與實測結果(guǒ)之間的偏差很小(xiǎo)，更具(jù)可靠性(xìng)。根據定義，線性度即是(shì)校準曲(qǔ)線對這(zhè)條最小(xiǎo)二乘(chéng)拟合(hé)直線(xiàn)的偏離程(chéng)度。