摘(zhai)要:根據渦(wo)輪流量傳(chuan)感器f-v.非線(xian)性曲線特(te)點,采用分(fen)段線性♍化(hua)的方法,處(chu)理渦輪流(liu)量傳感器(qi)ƒ-Qv拟合曲線(xian),預🌈期達到(dao)如下目的(de):①提高渦輪(lun)流量傳感(gan)器測量精(jing)度。②擴展渦(wo)輪流量傳(chuan)感器在相(xiang)同精度下(xia)的使用範(fan)圍,減少因(yin)校驗不合(he)格,使渦✨輪(lun)流量傳感(gan)器報廢而(er)造成的浪(lang)費。③這種分(fen)段線性化(hua)處理方法(fa),可以推廣(guang)到其它領(ling)域的各種(zhong)非線性傳(chuan)感器線性(xing)化✊處理過(guo)程,擴展其(qi)測量範圍(wei),提💋高其測(ce)量㊙️精度。
0引(yin)言
　　按JJG1037-2008(渦輪(lun)流量計 檢(jian)定規程》要(yao)求,線性誤(wu)差是渦輪(lun)流量傳感(gan)器基本誤(wu)差🈲的重要(yao)☂️組成部分(fen)，從實際出(chu)發,在重複(fu)性滿足的(de)情況下，渦(wo)輪流量✌️傳(chuan)感器的線(xian)性使用範(fan)圍大大縮(suo)小了,這樣(yang)将減少渦(wo)輪流量🍉傳(chuan)感器的使(shi)用價值。
　　爲(wei)此,校準渦(wo)輪流量傳(chuan)感器過程(cheng)中,在重複(fu)性滿足其(qi)🈚誤差五分(fen)之-的情況(kuang)下,采用分(fen)段線性化(hua)的處理方(fang)法,不但可(ke)以增加渦(wo)輪流量傳(chuan)感器的測(ce)量範圍和(he)測量精度(du),還可以增(zeng)加渦輪流(liu)量傳感器(qi)使用價值(zhi),對企業來(lai)說減少因(yin)渦輪流量(liang)計檢定不(bu)合格引🚩起(qi)的資源浪(lang)費。
1傳感器(qi)的線性特(te)性與分段(duan)線性化
1.1渦(wo)輪流量傳(chuan)感器的線(xian)性特性
　　K-Qv特(te)性曲線說(shuo)明f-Qv特性曲(qu)線全量程(cheng)存在非線(xian)性,特别是(shi)🐇高❤️粘度介(jie)質，且有一(yi)定規律,如(ru)圖所示1。
 
　　根(gen)據理論分(fen)析,渦輪流(liu)量傳感器(qi)K-Qv理想特性(xing)曲線是平(ping)行于Qv軸的(de)直線,但由(you)于流體粘(zhan)力特性的(de)影響和葉(ye)輪上所受(shou)阻力矩✔️作(zuo)用的結果(guo),實際的特(te)性曲線具(ju)有高峰特(te)征,高峰出(chu)💯現在傳感(gan)器上限流(liu)量的20%~30%處,産(chan)生高峰特(te)征的原因(yin)是:當流量(liang)減小到🌍某(mou)一數值(通(tong)常爲20%~30%上限(xian)流量)時,作(zuo)用于渦輪(lun)上的旋轉(zhuan)力矩和粘(zhan)滞阻力矩(ju)都相應地(di)減小。但粘(zhan)滞阻力矩(ju)減小更顯(xian)著,所以渦(wo)輪的轉速(su)反🚶‍♀️而提高(gao),特性曲線(xian)出現高峰(feng),随着流量(liang)的進一📞步(bu)減小,這樣(yang)使作用在(zai)渦輪.上的(de)所有阻力(li)矩的影響(xiang)✊相對突出(chu),渦輪轉速(su)降得快,特(te)性曲線明(ming)顯下🌍降,相(xiang)反，當流量(liang)增大到超(chao)過某--值時(shi),作用在渦(wo)輪上的旋(xuan)轉力矩增(zeng)大，當與阻(zu)力矩達到(dao)平衡時,特(te)性曲線就(jiu)顯得較平(ping)直。
　　爲了獲(huo)得高測量(liang)精度，渦輪(lun)流量傳感(gan)器的使用(yong)範♊圍應選(xuan)在特性曲(qu)線的線性(xing)段。
　　另外,被(bei)測流體物(wu)理特性對(dui)渦輪流量(liang)傳感器線(xian)性有影響(xiang)，其中流體(ti)粘度影響(xiang)最大,這一(yi)點必須清(qing)楚,由于👌流(liu)體皆具☎️有(you)粘性,使得(de)流體對渦(wo)輪産生粘(zhan)滞阻力距(ju),被測流體(ti)的變化,對(dui)流量計特(te)性的影響(xiang)較大,定性(xing)的👉分析,随(sui)着⁉️流體粘(zhan)度☂️的增大(da),對于任意(yi)口徑的傳(chuan)感器來說(shuo)，它的線性(xing)範圍縮小(xiao)，對一-定口(kou)徑的傳感(gan)器而言,粘(zhan)度變化對(dui)線性特性(xing)曲線的下(xia)限🛀🏻流量處(chu)影響最大(da),随着流量(liang)的增大影(ying)響反而減(jian)小。對不同(tong)口徑的傳(chuan)感器來說(shuo),口徑越大(da)㊙️,粘度變化(hua)對線性特(te)性的影響(xiang)越小,口徑(jing)越小，影響(xiang)越大,如🚶‍♀️圖(tu)2所🔴示。
 
　　由此(ci)可以看出(chu),不管什麽(me)樣的流體(ti)介質,粘度(du)對傳感器(qi)測量的線(xian)性特性都(dou)有影響,因(yin)此,在全量(liang)程範♊圍内(nei),按照JJG1037-2008要求(qiu)💃,數字式流(liu)量二次儀(yi)表隻能利(li)用儀表系(xi)數K的線性(xing)🈲段30%Qmax.以上,對(dui)于30%Qmax.以下重(zhong)複性好的(de)非線性段(duan),無法使用(yong),大大縮了(le)渦輪🛀🏻流量(liang)計的使用(yong)範圍,造成(cheng)資源的浪(lang)費。
　　爲了擴(kuo)展渦輪流(liu)量計的使(shi)用範圍,可(ke)以像圖3那(na)樣⛷️，将渦輪(lun)流量計流(liu)量測量範(fan)圍分段線(xian)性化處理(li)(前提是:渦(wo)輪流量傳(chuan)感器标💃定(ding)時,重複性(xing)滿足使用(yong)精度的五(wu)分之--)，依據(ju)渦輪㊙️流量(liang)計K-Qv理論特(te)性曲線規(gui)律✊，劃分成(cheng)3段以上，采(cai)用10分段或(huo)20分😍段的智(zhi)能流量=_次(ci)儀😘表，進行(hang)ƒ-Qv變換,即可(ke)達到全量(liang)程滿足使(shi)用精度的(de)目的,使用(yong)這種分段(duan)線性化處(chu)理渦輪流(liu)量計方📱法(fa),可以擴展(zhan)渦輪流量(liang)計的測量(liang)範圍,減少(shao)渦輪流量(liang)計報廢,節(jie)約工廠資(zi)源🈲。.
 
1.2非線性(xing)處理方法(fa):分段線性(xing)化
　　在實際(ji)測量數據(ju)處理過程(cheng)中,最小二(er)乘法是線(xian)性化數據(ju)處理㊙️的基(ji)石，在非線(xian)性化傳感(gan)器輸出過(guo)程中,分段(duan)線性化處(chu)理對傳感(gan)器全量程(cheng)輸出精度(du)提高有特(te)🆚殊貢獻🚶‍♀️。
　　實(shi)際上，在渦(wo)輪流量校(xiao)準過程中(zhong),流體經過(guo)渦輪流量(liang)傳感器将(jiang)♌非電量信(xin)号流速(V)轉(zhuan)換成電量(liang)信号一ƒ(Hz)。我(wo)們依據實(shi)際流量❌Qv(l/min)經(jing)流量傳感(gan)器變換成(cheng)電量信号(hao)頻率ƒ(Hz)的對(dui)應關系,即(ji)ƒ-Qv函數關系(xi),進行-元線(xian)性回歸分(fen)析,拟合出(chu)渦輪流量(liang)傳感器ƒ-Qv特(te)性曲線,發(fa)現渦輪💞流(liu)量傳感器(qi)🌈ƒ-Qv曲線與渦(wo)輪❄️流量傳(chuan)感器K-Qv特性(xing)曲線反映(ying)規律特性(xing)一緻，如圖(tu)1和圖4對💯應(ying)關系，它具(ju)有非線性(xing)特點,且在(zai)流量㊙️30%Qmax以上(shang)具有線性(xing)特🌈點，因此(ci)我們可以(yi)采用全量(liang)程分段📐線(xian)性化處理(li)的方法,每(mei)一段采用(yong)最小二乘(cheng)法處理ƒ和(he)Qv數據,拟合(he)出ƒ-Qv拟合曲(qu)線,如圖4所(suo)示。渦輪流(liu)量計分段(duan)線性化處(chu)理流程♋圖(tu)見圖5。
 
2渦輪流量(liang)計分段線(xian)性化處理(li)結果評估(gu)
　　從理論上(shang)講,分段線(xian)性化可适(shi)用于所有(you)非線性傳(chuan)感器線性(xing)化處理,這(zhe)種結果風(feng)險的關鍵(jian)在于:①渦輪(lun)流量傳感(gan)器全量程(cheng)标定♉,尋找(zhao)ƒ-Qv實測曲線(xian)真實拐點(dian)帶來的風(feng)險。②渦輪流(liu)量傳感器(qi)下限流量(liang)複現性帶(dai)來的風險(xian)。隻要把握(wo)💜住這兩點(dian),基本可控(kong)制渦輪流(liu)量計分段(duan)線🈲性化處(chu)理結果的(de)正确性。
　　下(xia)面是一組(zu)實驗數據(ju):2025年11月27日用(yong)現場流量(liang)校準裝置(zhi)(YIJZ-01)對渦輪流(liu)📐量傳感器(qi)LWGY-4(編号090402)進行(hang)校準。用15号(hao)紅油，在🏃‍♀️32℃條(tiao)件下,先标(biao)定，後校驗(yan)測☎️量結果(guo)。現場标定(ding)與驗證㊙️數(shu)據處理結(jie)果分别見(jian)🛀🏻表1、表2。标定(ding)與驗證曲(qu)線見圖6、圖(tu)7。表1數據表(biao)明:該渦輪(lun)流量計重(zhong)複性最大(da)值爲0.151%;表2結(jie)果表明:該(gai)渦輪流量(liang)計重複性(xing)爲0,最大示(shi)值誤差爲(wei)-1.0%。
 
 
以上标定(ding)數據和驗(yan)證數據及(ji)圖6、圖7說明(ming):
①按JJC1037-2008要求,滿(man)足1%誤差要(yao)求，此渦輪(lun)流量計隻(zhi)能用4.15843~5.69897(L/min)流量(liang)😄線性段(線(xian)🏃‍♂️性✨度:0.83%,基本(ben)誤差:0.84%)。
②按分(fen)段線性化(hua)處理,在滿(man)足1%誤差要(yao)求，可将渦(wo)輪流量計(ji)量程擴展(zhan)到0.29588~5.13462L/min量程。
3總(zong)結
　　理論分(fen)析和實際(ji)測量數據(ju)說明:分段(duan)線性化處(chu)理🌈方法,在(zai)滿足其精(jing)度要求的(de)前提下,完(wan)全可以擴(kuo)展🔞渦輪流(liu)量計的♋測(ce)量範圍，并(bing)且分段線(xian)性化處理(li)方法可以(yi)适用于所(suo)有傳感器(qi)非🔴線性段(duan)線性化處(chu)理。

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