河道污水流量計的原理及傳感器線性度評定
點擊次數(shù)：3328 發(fā)布時間：2020-12-24 07:31:58
近年來，隨著流量計量行業(yè)的發(fā)展，河道污水流量計以其無可動部件、無壓力損失、測量量程范圍寬等優(yōu)點應(yīng)用與各種場合，而在使用過程中遇到的一個難題就是如何提高大口徑大流量計量的準(zhǔn)確度。如果使用管道式河道污水流量計測量大口徑管道流量，則其體積大、加工成本高并且標(biāo)定和安裝維修都十分困難，給工程應(yīng)用帶來很多不便。所以在這種情況下，一般用河道污水流量計代替管道式河道污水流量計用于測量大口徑管道的流量。
但是河道污水流量計會產(chǎn)生非線性現(xiàn)象，影響測量的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在很多學(xué)者解決這個問題多采用的是多段非線性補(bǔ)償方法，把真?zhèn)€量程范圍里面的流量分成多個流量段，再分別求解出不同階段的流量系數(shù)，從而可以得出各個階段的流量值。但是這種方法使用起來比較復(fù)雜，且精度也受到了限制。所以本文從河道污水流量計自身結(jié)構(gòu)處罰，找出產(chǎn)生非線性現(xiàn)象的原因，從源頭上找出提高河道污水流量計線性度的方法。
河道污水流量計工作原理
河道污水流量計測量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律E=BLv，其中，E為兩電極之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為切割磁感應(yīng)線的有效長度，v為平均流速，流質(zhì)為導(dǎo)電介質(zhì)，原理如圖1所示。
并且（1）式經(jīng)變換可表示為
當(dāng)B和L都為常數(shù)時，只要測得感應(yīng)電動勢E就可以得到平均流速v，因被測管道的橫截面積已知，這樣就可以很容易求得某導(dǎo)電流質(zhì)的體積流量。
其中，D為被測管道內(nèi)徑Qv為體積流量。
由（3）式可知，當(dāng)插入管道結(jié)構(gòu)一定時，體積流量Qv與比值E/B成正比，而與流體的溫度、密度、管內(nèi)壓力等無關(guān)。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為常數(shù)時，體積流量Qv與感應(yīng)電動勢E成正比，即體積流量與感應(yīng)電動勢之間是完全呈線性關(guān)系的。
傳感器線性度評定
線性度是傳感器的主要靜態(tài)性能指標(biāo)之一，其定義為測試系統(tǒng)的輸出和輸入系統(tǒng)能否想理想系統(tǒng)那天保持正常值比例關(guān)系（線性關(guān)系）的一種度量。線性度反應(yīng)了校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度，詞規(guī)定直線即為按一定方法確定的理想直線。線性度又稱為非線性度，參考GB/T18459-2001《傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計算方法》中的線性度定義：正、反行程實際平均特性曲線相對于參比直線（擬合直線）的*大偏差，用滿量程輸出的百分比來表示。這一指標(biāo)通常以線性誤差表示
本文采用*小二乘法進(jìn)行線性度評定，即擬合直線為*小二乘直線。*小二乘直線保證了傳感器至極輸出的平均值對它的偏差的平方和為*小，即可以保證擬合直線得到的結(jié)果與實測結(jié)果之間的偏差很小，更具可靠性。根據(jù)定義，線性度即是校準(zhǔn)曲線對這條*小二乘擬合直線的偏離程度。
但是河道污水流量計會產(chǎn)生非線性現(xiàn)象，影響測量的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在很多學(xué)者解決這個問題多采用的是多段非線性補(bǔ)償方法，把真?zhèn)€量程范圍里面的流量分成多個流量段，再分別求解出不同階段的流量系數(shù)，從而可以得出各個階段的流量值。但是這種方法使用起來比較復(fù)雜，且精度也受到了限制。所以本文從河道污水流量計自身結(jié)構(gòu)處罰，找出產(chǎn)生非線性現(xiàn)象的原因，從源頭上找出提高河道污水流量計線性度的方法。
河道污水流量計工作原理
河道污水流量計測量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律E=BLv，其中，E為兩電極之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為切割磁感應(yīng)線的有效長度，v為平均流速，流質(zhì)為導(dǎo)電介質(zhì)，原理如圖1所示。
并且（1）式經(jīng)變換可表示為
當(dāng)B和L都為常數(shù)時，只要測得感應(yīng)電動勢E就可以得到平均流速v，因被測管道的橫截面積已知，這樣就可以很容易求得某導(dǎo)電流質(zhì)的體積流量。
其中，D為被測管道內(nèi)徑Qv為體積流量。
由（3）式可知，當(dāng)插入管道結(jié)構(gòu)一定時，體積流量Qv與比值E/B成正比，而與流體的溫度、密度、管內(nèi)壓力等無關(guān)。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為常數(shù)時，體積流量Qv與感應(yīng)電動勢E成正比，即體積流量與感應(yīng)電動勢之間是完全呈線性關(guān)系的。
傳感器線性度評定
線性度是傳感器的主要靜態(tài)性能指標(biāo)之一，其定義為測試系統(tǒng)的輸出和輸入系統(tǒng)能否想理想系統(tǒng)那天保持正常值比例關(guān)系（線性關(guān)系）的一種度量。線性度反應(yīng)了校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度，詞規(guī)定直線即為按一定方法確定的理想直線。線性度又稱為非線性度，參考GB/T18459-2001《傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計算方法》中的線性度定義：正、反行程實際平均特性曲線相對于參比直線（擬合直線）的*大偏差，用滿量程輸出的百分比來表示。這一指標(biāo)通常以線性誤差表示
本文采用*小二乘法進(jìn)行線性度評定，即擬合直線為*小二乘直線。*小二乘直線保證了傳感器至極輸出的平均值對它的偏差的平方和為*小，即可以保證擬合直線得到的結(jié)果與實測結(jié)果之間的偏差很小，更具可靠性。根據(jù)定義，線性度即是校準(zhǔn)曲線對這條*小二乘擬合直線的偏離程度。
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