混凝土管道流量計的原理及傳感器線(xiàn)性度評定

近年來(lái)，隨著(zhù)流量計量行業(yè)的發(fā)展，混凝土管道流量計以其無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)壓力損失、測量量程范圍寬等優(yōu)點(diǎn)應用與各種場(chǎng)合，而在使用過(guò)程中遇到的一個(gè)難題就是如何提高大口徑大流量計量的準確度。如果使用管道式混凝土管道流量計測量大口徑管道流量，則其體積大、加工成本高并且標定和安裝維修都十分困難，給工程應用帶來(lái)很多不便。所以在這種情況下，一般用混凝土管道流量計代替管道式混凝土管道流量計用于測量大口徑管道的流量。
但是混凝土管道流量計會(huì )產(chǎn)生非線(xiàn)性現象，影響測量的準確性?，F在很多學(xué)者解決這個(gè)問(wèn)題多采用的是多段非線(xiàn)性補償方法，把真個(gè)量程范圍里面的流量分成多個(gè)流量段，再分別求解出不同階段的流量系數，從而可以得出各個(gè)階段的流量值。但是這種方法使用起來(lái)比較復雜，且精度也受到了限制。所以本文從混凝土管道流量計自身結構處罰，找出產(chǎn)生非線(xiàn)性現象的原因，從源頭上找出提高混凝土管道流量計線(xiàn)性度的方法。
混凝土管道流量計工作原理
混凝土管道流量計測量原理是基于法拉第電磁感應定律E=BLv，其中，E為兩電極之間產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢，B為磁感應強度，L為切割磁感應線(xiàn)的有效長(cháng)度，v為平均流速，流質(zhì)為導電介質(zhì)，原理如圖1所示。

并且（1）式經(jīng)變換可表示為

當B和L都為常數時(shí)，只要測得感應電動(dòng)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電流質(zhì)的體積流量。

其中，D為被測管道內徑Qv為體積流量。
由（3）式可知，當插入管道結構一定時(shí)，體積流量Qv與比值E/B成正比，而與流體的溫度、密度、管內壓力等無(wú)關(guān)。當磁感應強度B為常數時(shí)，體積流量Qv與感應電動(dòng)勢E成正比，即體積流量與感應電動(dòng)勢之間是完全呈線(xiàn)性關(guān)系的。
傳感器線(xiàn)性度評定
線(xiàn)性度是傳感器的主要靜態(tài)性能指標之一，其定義為測試系統的輸出和輸入系統能否想理想系統那天保持正常值比例關(guān)系（線(xiàn)性關(guān)系）的一種度量。線(xiàn)性度反應了校準曲線(xiàn)與某一規定直線(xiàn)一致的程度，詞規定直線(xiàn)即為按一定方法確定的理想直線(xiàn)。線(xiàn)性度又稱(chēng)為非線(xiàn)性度，參考GB/T18459-2001《傳感器主要靜態(tài)性能指標計算方法》中的線(xiàn)性度定義：正、反行程實(shí)際平均特性曲線(xiàn)相對于參比直線(xiàn)（擬合直線(xiàn)）的最大偏差，用滿(mǎn)量程輸出的百分比來(lái)表示。這一指標通常以線(xiàn)性誤差表示

本文采用最小二乘法進(jìn)行線(xiàn)性度評定，即擬合直線(xiàn)為最小二乘直線(xiàn)。最小二乘直線(xiàn)保證了傳感器至極輸出的平均值對它的偏差的平方和為最小，即可以保證擬合直線(xiàn)得到的結果與實(shí)測結果之間的偏差很小，更具可靠性。根據定義，線(xiàn)性度即是校準曲線(xiàn)對這條最小二乘擬合直線(xiàn)的偏離程度。

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