1 引言(yán)
電磁(cí)流量計由(yóu)于無壓力(lì)損失、成本相對較低(dī)等優(yōu)點，其應用(yòng)越趨廣泛(fàn)，同時(shí)也要求電(diàn)磁流(liú)量計(jì)朝着更加(jiā)穩定、精度(dù)更高(gāo)、重複性更好和使用壽命(mìng)更長(zhǎng)的方(fāng)向發展。因(yīn)此，如何(hé)提(tí)高電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計的測(cè)量精度(dù)這(zhè)一課(kè)題具有非常重(zhòng)要的研究(jiū)意義(yì)。
2 電磁流量計基(jī)本原理
電(diàn)磁流(liú)量計是一(yī)種測(cè)量導電液體流(liú)量(liàng)的儀表，傳感(gǎn)器部分主要由線圈，測量(liàng)電極，鋼管和(hé)絕緣内襯組(zǔ)成，如圖1所(suǒ)示。其工(gōng)作原理(lǐ)是：由電源驅動(dòng)線圈，在管(guǎn)道内形成(chéng)穩(wěn)定磁場(chǎng)，電極(jí)、電(diàn)極導線(xiàn)及兩電極(jí)間的(de)液體組成(chéng)封閉回路(lù)，當導(dǎo)電液(yè)體流過時(shí)，切割(gē)磁力線，在(zài)電極(jí)兩端(duān)産(chǎn)生感應電動(dòng)勢。
假(jiǎ)設磁(cí)場b均(jun1)勻，根據法拉第(dì)原(yuán)理：
e=b×l×v
目(mù)前，電磁(cí)流量計的設計(jì)均基于這一理論基礎。
3 電磁流量計儀表系數(shù)
當一台(tái)電磁流量計(jì)完成裝配(pèi)後，在同一(yī)工作環境(jìng)或溫度下(xià)，其線圈(quān)參數是相(xiàng)對(duì)固(gù)定(dìng)的，因(yīn)此，電流穩定(dìng)後(hòu)，磁場強度(dù)b是固定的，而兩電極(jí)間的(de)距離(lí)l也是(shì)恒(héng)定的，因此感(gǎn)應電動勢e值與(yǔ)導電液(yè)體(tǐ)的流(liú)速v成正比。
變送(sòng)器收(shōu)集電(diàn)極的(de)電壓(yā)信号，進行(háng)放大(dà)，濾波降(jiàng)噪，以脈沖(chòng)頻率或(huò)其它方式輸出流量(liàng)信(xìn)息(xī)。本文(wén)以脈沖頻率輸(shū)出爲(wèi)例(lì)，其脈沖(chòng)頻率與電極間(jiān)的感(gǎn)應(yīng)電動勢(shì)成正比(bǐ)關系，即脈沖頻率與感(gǎn)應電動勢一一(yī)對應，目(mù)的(de)是建(jiàn)立數據傳輸過程中(zhōng)信号值的(de)唯一(yī)性，因(yīn)此有(yǒu)：
p=μ×e
上式中，p爲輸出(chū)脈沖頻(pín)率(lǜ)，μ爲正比系(xì)數，因(yīn)此有(yǒu)：
p=μ×b×l×v
即輸(shū)出脈(mò)沖頻(pín)率p與(yǔ)介質流速(sù)v成正(zhèng)比，令k=μ×b×l，則有(yǒu)：
p=k×v
在電磁流量計(jì)行業，定義k爲增益，它是電磁流(liú)量(liàng)計儀表系數的重要組成(chéng)部(bù)分。一台理(lǐ)想的電磁(cí)流量計，輸出脈(mò)沖頻(pín)率與(yǔ)介質流速之間(jiān)的關系如圖2所(suǒ)示。
然而(ér)，在實(shí)際的生産(chǎn)過程中，由(yóu)于受生産工藝穩定(dìng)性的影響(xiǎng)，會累(lèi)積各(gè)種誤差，累(lèi)積誤差(chà)在輸出脈沖頻率(lǜ)與介(jiè)質流速間的關系中(zhōng)，分爲(wèi)增益(yì)誤差與(yǔ)零點偏(piān)置誤(wù)差，增益誤(wù)差表現爲每台電磁流量計的(de)增益ki（i=1，2，3，...）值是不同(tóng)的，而(ér)偏置誤差(chà)表現爲零點漂移，即在零(líng)流速(sù)下，輸出(chū)脈(mò)沖頻率不(bú)爲(wèi)零，因此(cǐ)：
p=ki×v+bi
另外，每台流量(liàng)計的增(zēng)益ki及零(líng)點偏置值(zhí)bi均不(bú)一樣，由增(zēng)益與(yǔ)零點偏置組成(chéng)每台電磁流量(liàng)計的儀表系數。
由于受生(shēng)産效(xiào)率的限制，基于(yú)以上(shàng)理論，電磁(cí)流量計的标定(dìng)普遍采用兩(liǎng)流(liú)速點(diǎn)标定(dìng)，然後(hòu)拟合(hé)成(chéng)直(zhí)線，從而計算出增益與零(líng)點偏置值(zhí)。但是(shì)兩點(diǎn)拟合(hé)具有(yǒu)局限性，在(zài)不同(tóng)流(liú)速(sù)下，兩點拟(nǐ)合獲得的(de)儀表(biǎo)系數是否(fǒu)線性，以及線性(xìng)度如何，目(mù)前還(hái)沒有相關(guān)的論(lùn)文進(jìn)行叙(xù)述或(huò)分析，因此通過(guò)标定試(shì)驗(yàn)分析，研究(jiū)電磁(cí)流量(liàng)計實際儀表系(xì)數的(de)線性(xìng)度，及其對(duì)精度的影(yǐng)響，具(jù)有非常重(zhòng)要的意義。
4 實驗步驟
選(xuǎn)擇dn50的表(biǎo)進行(háng)标定(dìng)實驗(yàn)，整(zhěng)個實驗過程(chéng)中隻采用一(yī)次(cì)安裝(zhuāng)，實驗(yàn)的具(jù)體步驟如下：
第一步(bù)：通(tōng)過0.3m/s與3.0m/s兩(liǎng)流速點标定，獲(huò)得兩點(diǎn)标定(dìng)的(de)儀表系數k1，并在0.3m/s，0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s，4.6m/s的流速下驗證(zhèng)儀表系數，每個流速驗證5次；
第(dì)二步：從第一(yī)步的驗證數(shù)據中(zhōng)，選擇不同的流(liú)速點(diǎn)拟合計算(suàn)标定系數；
（1）5個流(liú)速點進行拟合(hé)，獲得儀表系數(shù)k2；
（2）0.3m/s與0.9m/s兩個(gè)流速點(diǎn)進行(háng)拟(nǐ)合，獲得儀表(biǎo)系(xì)數k3；
（3）1.8m/s與3.0m/s兩(liǎng)個流速(sù)點(diǎn)進行拟合，獲(huò)得儀表系數k4；
第(dì)三(sān)步：在5個流(liú)速下驗證(zhèng)儀(yí)表系數(shù)k2，k3，k4，每個(gè)流速各(gè)自驗證(zhèng)5次。
5 實驗結(jié)果
如(rú)表1所示(shì)爲不同(tóng)流速點拟合獲(huò)得(dé)的儀表系數(shù)，各個儀表(biǎo)系數下驗(yàn)證的(de)平均(jun1)精度如圖(tú)3所示。
6 分析(xī)
（1）不同儀表系數在不同流(liú)速下的精(jīng)度有差異，在某(mǒu)特定(dìng)流速(sù)點，精度受拟合(hé)點的(de)影響；
（2）由(yóu)0.3m/s與(yǔ)0.9m/s兩流(liú)速點拟合獲得的儀表系數，系(xì)數驗(yàn)證(zhèng)時，在0.3m/s與(yǔ)0.9m/s兩個流(liú)速(sù)下獲(huò)得的平均精度(dù)要比其他系數(shù)的高(gāo)；
（3）由5個流速(sù)點拟合獲(huò)得的儀表(biǎo)系(xì)數，系數驗證時，在(zài)0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s和4.6m/s流速下獲得的精(jīng)度高：
（4）由1.8m/s與3.0m/s兩流(liú)速點拟合獲得(dé)的儀表系(xì)數，系(xì)數驗證時，其精度與(yǔ)5個流速點拟合獲得的儀(yí)表系數相(xiàng)當；
（5）相對與其他儀表(biǎo)系數，由0.3m/s與0.9m/s兩流(liú)速點拟合獲得(dé)的儀表系(xì)數與5個流(liú)速點(diǎn)拟(nǐ)合(hé)獲得的儀表系(xì)數相(xiàng)差(chà)較大，即(jí)低流速(sù)範圍内(nèi)的(de)儀表系數線(xiàn)性度要比高流(liú)速範圍内(nèi)的線(xiàn)性度差(chà)。
7 結論
電(diàn)磁流(liú)量計的實際标定系數并非絕對線性，而(ér)是在一定誤差(chà)範圍内可以認(rèn)爲是線性的；電(diàn)磁(cí)流量計(jì)标定(dìng)系數(shù)的線性度(dù)是電(diàn)磁(cí)流量計(jì)的測量(liàng)精度的重要(yào)影響(xiǎng)因素(sù)；
在生産工藝一(yī)定的情況下，标定系數的算法(fǎ)對測量精度也(yě)有很(hěn)大的影響(xiǎng)，因此(cǐ)，實際生産(chǎn)中應根(gēn)據電(diàn)磁流量(liàng)計的(de)精度(dù)等級，适(shì)當調整标定(dìng)工(gōng)藝及标(biāo)定系(xì)數(shù)的算法；
電磁(cí)流量計(jì)的線性(xìng)度(dù)應(yīng)該作(zuò)爲一個重要的性能指标進行量化；進一步研(yán)究影響(xiǎng)儀表系(xì)數線性度的因(yīn)素具有非常重(zhòng)要的(de)應用(yòng)意義(yì)。
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