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煤气流量计传感器误差的消除方法

发布时间:2014-10-20  浏览:1160次  字号:  

由以上分析可知,要提高煤气流量计的测试精度和量程比,必须采取相应的软、硬件措施来提高或补偿传感器的性能:
1 流体密度的补偿(以体积流量为例)
a.被测流体与标定流体密度不同时,流量的补偿煤气流量计的标定介质通常是水或空气,当被测流体为其它介质时,介质密度发生变化,标定介质的体积流量q6与被测介质体积流量q 的关系是:

b. 同一流体在不同温度压力时的密度补偿
① 液体密度补偿
对于液体,压力的变化对密度的影响可忽略不计。在一定温度范围内,液体密度与温度之间可表示为线性关系为
ρ=ρo[1+β(to—t)]
式中:ρo是流体在温度为t0时的密度;ρ是流体在温度为t时的密度; 为膨胀系数。对水或油类介质,当温度变化在±40℃ 范围内,用上式补偿的密度准确度
可达到0.2% 。在实际测量或标定时,工作温度与标准状态下的温度不同,所以式(11)中的ρ6与ρ5需要用式(12)来修正。
若温度变化范围比较宽,如有几百摄氏度的变化时,线性公式会产生很大误差,因此需要用二次曲线拟合(或用三次,或用最小二乘法拟合),这样在仪表中需要输入拟合曲线的3个(或4个)系数:
ρ= C1— C2·t— C3·t
或ρ=C1—C2·t—C3·t。-C4·t
② 气体密度补偿
对理想气体,密度ρ随压力、温度变化将基本满足理想气体状态方程:

其中:R为理想气体常数,因气体种类不同而异;Z为气体的压缩性系数。当被测介质不是空气时,式(12)中的ρb、ρ5需要用式(13)来修正。
气表工作状态下的体积流量不能确切的表示实际流量,工程中一般都以标准状态的体积流量或质量流量表示

式中:To,Po及q如为标准状态下被测气体的温度、压力和体积流量;T,P 及q 为工作状态下被测气体的温度、压力和体积流量
2 .零点的修正
① 应变电桥的零漂修正 应变电桥的零漂包含空载零漂和温漂。若用硬件调节,可在桥臂加上调零电阻和温度补偿电阻;若用软件修正,可在二次仪表中通过单片机检测传感器零点电压。
② 靶杆的零漂修正 在煤气流量计每次移动位置后,仪表必须对零点进行修正,消除误差;另外,为了消除靶杆的非弹性变形,仪表运行一段时间以后,必须对传感器零点进行重新修正。
以上两种零漂,可通过将流体瞬时流量设置为零,二次仪表自动记录此时传感器的输出电压,并在正常计量时除去这个电压值。
③ 二次仪表的零漂修正 单片机定时检测二次仪表的零点电压,可有效消除二次仪表的零点漂移。
3. 线性补偿
煤气流量计的非线性主要是由流量系数、应变电桥的非线性、A/D转换的非线性造成的,可通过软件修正达到很好的效果。软件修正方法通常采用查表一内插法,选取适当的内插点,特别是在误差大的区域(如小流量区)多加几个内插点,便可大大地提高仪表的测试精度和量程范围。当测量精度要求较高时,可在传感器标定曲线的基础上,利用数学软件工具MATLAB进行多项式逼近,再根据传感器灵敏度要求,提出理想线性化特性,将逼近多项式与理想线性化特性比较,得到线性化修正曲线,将修正曲线进行存储,然后利用单片机查找修正值。
  传统的煤气流量计测量精度为1~5级,量程比为1:3。本文介绍的应变煤气流量计传感器,结构简单可靠、灵敏度高。另外,在软件、硬件上实时地对煤气流量计计量结果进行修正,从而大大提高了测量精度和测量范围。经过多次测试,液表在量程比为1:15时,测量精度可达0.5级;气表在量程比为1:20时,测量精度可达0.5级,尤其在小流量测试时,其性能超过涡街流量计。

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