摘要:根據(jù)渦輪流量傳(chuan)感器f-v.非線性(xing)曲線特點,采(cǎi)用分㊙️段🌈線性(xìng)化的方法,處(chù)理渦輪流量(liang)傳感器ƒ-Qv拟合(he)曲線,預期達(dá)到如💋下目💔的(de):①提高渦輪流(liu)量傳感器測(ce)量🐪精度。②擴展(zhǎn)渦輪流量傳(chuán)感器在相同(tong)精度下的使(shi)用範圍,減少(shao)因校驗不👌合(he)格,使渦輪流(liú)量傳感器報(bao)廢👌而造成的(de)浪🧡費。③這種分(fen)段🌈線性化處(chu)理方法,可以(yǐ)推⚽廣到其它(tā)領域的各種(zhǒng)非線性傳感(gǎn)器線性化處(chu)理🏃‍♂️過程,擴展(zhan)其測量範圍(wei),提💜高其測量(liàng)精度。
0引言
　　按(an)JJG1037-2008(渦輪流量計(ji) 檢定規程》要(yao)求,線性誤差(cha)是渦輪流量(liang)傳感器基本(ben)💃🏻誤差的重要(yao)組成部分，從(cong)實際出發,在(zài)重複性滿足(zu)的情況下，渦(wō)輪流量傳感(gǎn)器的線性使(shǐ)用範圍大大(da)縮小了,這樣(yang)将👨‍❤️‍👨減少渦輪(lun)流量傳感器(qì)🚩的使用價值(zhi)。
　　爲此,校準渦(wo)輪流量傳感(gǎn)器過程中,在(zai)重複性滿足(zú)其誤差💔五分(fen)之-的情況下(xia),采用分段線(xiàn)性化的處理(li)方法,不但可(kě)以增加渦輪(lun)流量傳感器(qì)的測量範圍(wei)和測量精度(dù),還可以增加(jiā)渦輪流量傳(chuan)🚶感器使用價(jia)值,對企業✉️來(lái)說減少因渦(wo)輪流量計檢(jiǎn)定不合格引(yin)起的資源浪(làng)✨費。
1傳感器的(de)線性特性與(yu)分段線性化(huà)
1.1渦輪流量傳(chuán)感器的線性(xing)特性
　　K-Qv特性曲(qu)線說明f-Qv特性(xing)曲線全量程(chéng)存在非線性(xing),特别是高粘(zhan)度介質，且有(yǒu)一定規律,如(ru)圖所示1。
 
　　根據(jù)理論分析,渦(wo)輪流量傳感(gǎn)器K-Qv理想特性(xìng)曲線是❗平行(háng)💃🏻于🌍Qv軸的直線(xiàn),但由于流體(tǐ)粘力特性的(de)影響和葉輪(lun)上所受阻力(lì)矩🐕作用的結(jié)果,實際的特(te)性曲線具有(yǒu)高峰特征,高(gāo)峰出現在傳(chuan)感器上限流(liú)量的20%~30%處,産生(shēng)高峰🐆特征的(de)原因是:當流(liú)量減小到某(mǒu)一數值(通常(cháng)爲20%~30%上限流量(liàng))時,作用🈲于渦(wō)輪上的🐇旋轉(zhuǎn)力矩和📱粘滞(zhi)阻力矩都相(xiàng)應地減小。但(dan)粘滞阻力矩(jǔ)減小更顯著(zhe),所以渦輪的(de)轉速反而提(tí)高,特性曲線(xian)出現高峰⭕,随(sui)着流量的進(jin)一🐕步減小,這(zhè)樣使作用在(zài)渦輪.上的所(suo)有阻力矩的(de)影響相對突(tū)出,渦輪轉速(sù)降得快🏃🏻‍♂️,特性(xing)曲線明顯下(xia)💘降,相反，當流(liú)量增大到超(chāo)過某--值時,作(zuo)用在渦輪上(shang)的旋轉力矩(jǔ)增大，當與阻(zǔ)力矩達☔到平(píng)衡時,特性曲(qu)線就顯得較(jiao)👨‍❤️‍👨平❗直。
　　爲了獲(huò)得高測量精(jīng)度，渦輪流量(liàng)傳感器的使(shi)用範圍應選(xuǎn)在特性曲線(xiàn)的線性段。
　　另(ling)外,被測流體(tǐ)物理特性對(dui)渦輪流量傳(chuan)感器線性有(you)影🔆響，其中流(liu)體粘度影響(xiang)最大,這一點(dian)必須清楚,由(you)于流體皆具(jù)有粘性,使得(de)流體對渦輪(lun)産生粘滞阻(zu)力距,被測流(liú)㊙️體的變化,對(duì)流量計特性(xìng)的影響較大(dà),定性的分析(xī),随着流體粘(zhān)度的增大,對(duì)于任意口徑(jìng)的傳感器來(lai)說，它的線性(xing)範圍縮小，對(dui)一-定口徑的(de)傳感器而言(yan)⭕,粘度變化對(dui)線性特性曲(qǔ)線的下限流(liu)量處影響最(zui)大,随着流量(liang)的增大影響(xiang)反而減小。對(duì)不同口徑的(de)傳感器來說(shuō),口徑越大,粘(zhan)度變化對線(xiàn)性特性的影(yǐng)響越小,口徑(jìng)越🚶小，影響越(yuè)大,如圖2所示(shi)。
 
　　由此可以看(kàn)出,不管什麽(me)樣的流體介(jie)質,粘度對傳(chuan)感器測量的(de)線性特性都(dōu)有影響,因此(cǐ),在全量程範(fàn)圍内,按照JJG1037-2008要(yào)求,數字式流(liu)🌈量二次儀表(biao)隻能利用儀(yí)表系數K的線(xiàn)性段30%Qmax.以上,對(duì)于30%Qmax.以下重複(fu)性好的非線(xian)❌性段,無法使(shǐ)用,大大縮了(le)渦輪流量計(jì)的使用範圍(wéi),造成資源的(de)🏃‍♂️浪費。
　　爲了擴(kuo)展渦輪流量(liàng)計的使用範(fàn)圍,可以像圖(tu)3那樣，将渦💛輪(lún)流量計流量(liàng)測量範圍分(fèn)段線性化處(chù)理(前提是:渦(wo)輪流量傳感(gan)器标定時,重(zhong)複性滿足使(shi)用精度的五(wu)分之--)，依據渦(wo)輪流量計K-Qv理(li)論特性曲線(xiàn)規律，劃分成(chéng)3段以上，采用(yong)10分段或20分段(duan)的智能流量(liang)=_次儀表，進行(háng)ƒ-Qv變換🐉,即可達(da)到全量程滿(mǎn)足使用精度(dù)的目的,使用(yong)這種🐉分段線(xiàn)性化處理渦(wo)輪流量計方(fang)法,可以擴展(zhan)渦輪流量計(jì)的測量範圍(wei),減✉️少渦輪流(liú)量計報廢,節(jie)約工廠資源(yuán)。.
 
1.2非線性處理(lǐ)方法:分段線(xian)性化
　　在實際(ji)測量數據處(chu)理過程中,最(zui)小二乘法是(shì)線性化🐉數據(ju)處🌈理㊙️的基石(shí)，在非線性化(huà)傳感器輸出(chū)過程中,分段(duàn)線性化處理(li)對傳❄️感器全(quan)量程輸出精(jīng)度提高有特(tè)殊貢獻。
　　實際(ji)上，在渦輪流(liu)量校準過程(chéng)中,流體經過(guo)渦輪流量♊傳(chuan)❗感㊙️器✊将‼️非電(dian)量信号流速(su)(V)轉換成電量(liang)信号一ƒ(Hz)。我們(men)依據🌂實際♍流(liú)量Qv(l/min)經流量傳(chuan)感器變換成(chéng)電量信号頻(pin)率ƒ(Hz)的對應關(guan)系,即ƒ-Qv函數關(guān)系,進行-元線(xiàn)性回歸🌏分析(xi),拟合出渦輪(lún)流量傳感器(qi)ƒ-Qv特性曲線,發(fa)現渦輪流量(liàng)傳感器ƒ-Qv曲線(xian)與渦輪流量(liàng)傳感器K-Qv特性(xing)曲線反🔴映規(gui)律特性一緻(zhi)，如圖1和圖4對(dui)🍓應關系，它具(jù)有非線性特(tè)點,且在流量(liàng)30%Qmax以上具有線(xian)性特🏃🏻‍♂️點，因此(cǐ)我們可以采(cai)用全量程分(fèn)段♍線性化處(chu)理的方法,每(mei)一段采用最(zuì)小二乘法處(chu)理ƒ和Qv數據,拟(nǐ)合出ƒ-Qv拟合曲(qu)線,如圖🐇4所示(shì)。渦輪流量計(jì)分段線性化(huà)處理流程圖(tu)見圖5。
 
2渦輪流量(liang)計分段線性(xing)化處理結果(guǒ)評估
　　從理論(lun)上講,分段線(xian)性化可适用(yòng)于所有非線(xiàn)性傳感器線(xian)性化處理,這(zhè)種結果風險(xiǎn)的關鍵在于(yu):①渦輪流量🌈傳(chuan)感器全❤️量程(chéng)标定,尋找ƒ-Qv實(shi)測曲線真實(shi)拐點帶來的(de)風險。②渦輪流(liú)量🌈傳感器下(xià)限流量複現(xian)性帶來的風(fēng)險。隻要把握(wò)住這兩點,基(ji)本可控制渦(wo)輪流量計分(fen)段線性化處(chù)理結果的正(zhèng)确性。
　　下面是(shì)一組實驗數(shu)據:2025年12月15日用(yòng)現場流量校(xiao)準裝⛱️置🔞(YIJZ-01)對渦(wo)輪💋流量傳感(gǎn)器LWGY-4(編号090402)進行(hang)校準。用15号紅(hóng)油，在32℃條件下(xia),先标定，後校(xiao)驗測量結果(guo)。現場标定與(yu)驗證數據處(chù)理結果分别(bie)見表1、表2。标定(dìng)與驗證曲線(xian)見圖⚽6、圖7。表1數(shu)據表明:該渦(wo)輪流量計重(zhong)複性最大值(zhi)爲0.151%;表2結果表(biao)明:該🔆渦輪流(liú)量計重複性(xìng)爲0,最大示值(zhí)誤差爲-1.0%。
 
 
以上(shang)标定數據和(hé)驗證數據及(ji)圖6、圖7說明:
①按(an)JJC1037-2008要求,滿足1%誤(wù)差要求，此渦(wō)輪流量計隻(zhī)能用4.15843~5.69897(L/min)流量線(xiàn)性♻️段(線性♋度(dù):0.83%,基本誤差:0.84%)。
②按(àn)分段線性化(huà)處理,在滿足(zu)1%誤差要求，可(kě)将渦輪流量(liang)🈲計💔量程擴展(zhǎn)到0.29588~5.13462L/min量程。
3總結(jie)
　　理論分析和(he)實際測量數(shù)據說明:分段(duàn)線性化處理(lǐ)方法,在⭐滿足(zu)其精度要求(qiú)的前提下,完(wan)全可以擴展(zhǎn)渦輪🌈流量計(jì)的測量範圍(wéi)，并且分段線(xian)性化處理方(fāng)法可以🛀🏻适用(yòng)于🐆所有傳感(gǎn)器非線性段(duan)線性化處理(li)。

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