0引言(yan)
　　金屬(shu)管轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)(以下(xia)簡稱(cheng)流量(liang)計)具(ju)有測(ce)量介(jie)質種(zhong)類多(duo)、結構(gou)簡單(dan)、穩定(ding)👈可靠(kao)⭐、可測(ce)中小(xiao)流量(liang)、壓力(li)損失(shi)恒定(ding)、使用(yong)壽命(ming)✨長、易(yi)于維(wei)護、能(neng)👨‍❤️‍👨就地(di)☁️指示(shi)流量(liang)值等(deng)特點(dian),廣泛(fan)應用(yong)于石(shi)油、化(hua)工、冶(ye)金、能(neng)源、輕(qing)工等(deng)工業(ye)部門(men)中的(de)流量(liang)測量(liang)。
　　金屬(shu)管轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)屬于(yu)面積(ji)式流(liu)量計(ji),基于(yu)定壓(ya)降變(bian)🐅節流(liu)面積(ji)測量(liang)流量(liang),如圖(tu)1所示(shi)。流量(liang)計垂(chui)直安(an)裝在(zai)管道(dao)上,當(dang)流體(ti)自下(xia)而上(shang)流經(jing)錐管(guan)時,浮(fu)子的(de)前後(hou)就産(chan)生差(cha)壓。浮(fu)子在(zai)差壓(ya)作用(yong)下産(chan)生上(shang)升或(huo)下降(jiang)的位(wei)移。當(dang)使浮(fu)子上(shang)升的(de)差壓(ya)與浮(fu)子所(suo)受的(de)🌈重力(li)、浮力(li)及❤️粘(zhan)性力(li)三者(zhe)的合(he)力相(xiang)等時(shi),浮子(zi)便處(chu)于平(ping)衡狀(zhuang)态,因(yin)此,浮(fu)子的(de)位移(yi)與流(liu)量的(de)大小(xiao)存在(zai)唯一(yi)的對(dui)應關(guan)系👉。檢(jian)測出(chu)浮子(zi)的位(wei)移大(da)小就(jiu)可以(yi)得到(dao)被測(ce)流體(ti)的流(liu)

　　當(dang)浮子(zi)處于(yu)靜止(zhi)位置(zhi)時,被(bei)測流(liu)體的(de)體積(ji)流量(liang)可由(you)下式(shi)計算(suan):

　　式中(zhong):Q爲體(ti)積流(liu)量;α爲(wei)流出(chu)系數(shu); ?k爲浮(fu)子最(zui)大直(zhi)徑與(yu)其同(tong)高度(du)錐管(guan)橫截(jie)面之(zhi)間的(de)環隙(xi)面積(ji);g爲重(zhong)力加(jia)速度(du);v?爲浮(fu)🈲子的(de)體積(ji);ρ?爲浮(fu)子的(de)密度(du); ρ爲被(bei)測流(liu)體的(de)密度(du);A爲㊙️浮(fu)子的(de)最大(da)截面(mian)積。
　　當(dang)儀表(biao)的結(jie)構參(can)數确(que)定後(hou),而且(qie)雷諾(nuo)數大(da)于界(jie)限雷(lei)諾數(shu)時👉,a爲(wei)💃🏻常數(shu),則

　　由(you)式(4)可(ke)知,流(liu)量與(yu)浮子(zi)的位(wei)移呈(cheng)非線(xian)性關(guan)系,要(yao)得👈到(dao)線性(xing)刻♊度(du)或輸(shu)出線(xian)性的(de)電流(liu)信号(hao),就必(bi)須設(she)計非(fei)線性(xing)修正(zheng)機構(gou)進行(hang)線性(xing)化。
　　目(mu)前,國(guo)内外(wai)金屬(shu)管轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)采用(yong)的線(xian)性化(hua)技術(shu)主要(yao)有兩(liang)🤞種:一(yi)是應(ying)用四(si)連杆(gan)進行(hang)非線(xian)性修(xiu)正‼️;二(er)是利(li)用凸(tu)輪進(jin)行非(fei)線性(xing)修正(zheng)。下面(mian)着重(zhong)介紹(shao)這兩(liang)種線(xian)性化(hua)技術(shu)。
1采用(yong)四連(lian)杆的(de)線性(xing)化技(ji)術
　　采(cai)用四(si)連杆(gan)進行(hang)線性(xing)化的(de)流量(liang)計工(gong)作原(yuan)理如(ru)圖2所(suo)示。當(dang)被測(ce)流體(ti)自下(xia)而上(shang)流過(guo)錐管(guan)1時,浮(fu)子2就(jiu)

　　産(chan)生位(wei)移,浮(fu)子的(de)位移(yi)通過(guo)磁鋼(gang)4、5的禍(huo)合傳(chuan)給平(ping)衡💋杆(gan)⭐6。此時(shi),位👉移(yi)和流(liu)量的(de)關系(xi)爲非(fei)線性(xing),必須(xu)通過(guo)連杆(gan)8、9、10進行(hang)線㊙️性(xing)化🈲才(cai)能使(shi)指針(zhen)11有線(xian)性流(liu)量指(zhi)标。四(si)連杆(gan)的工(gong)作原(yuan)理如(ru)圖3所(suo)🐆示。

　　由式(shi)(4)求導(dao)可得(de)流量(liang)對浮(fu)子位(wei)移的(de)變化(hua)率爲(wei)
dQ/dh=α+2bh　　(5)
　　由式(shi)(5)可知(zhi),當h增(zeng)大時(shi),單位(wei)位移(yi)所代(dai)表的(de)流量(liang)值也(ye)增大(da)爲🏃了(le)使流(liu)量指(zhi)針的(de)指示(shi)角Ψ與(yu)角度(du)θ也呈(cheng)線性(xing)關系(xi),必須(xu)滿足(zu)dΨ/da也随(sui)h的增(zeng)大而(er)增大(da),這就(jiu)是對(dui)四連(lian)杆線(xian)性化(hua)能力(li)的要(yao)求。
　　連(lian)杆8、9、10的(de)長度(du)分别(bie)爲A、B、C,連(lian)杆8與(yu)平衡(heng)杆6固(gu)定在(zai)一起(qi),指針(zhen)與連(lian)杆👄10固(gu)定在(zai)一起(qi)。要求(qiu)轉角(jiao)Ψ的變(bian)化和(he)流量(liang)Q的♈變(bian)化呈(cheng)線性(xing)關系(xi),這樣(yang)可用(yong)dΨ代替(ti)dQ,用da代(dai)替dh,代(dai)人公(gong)式👄(5)得(de)
dΨ/dα=α+2bα　　（6）
　　爲了(le)滿足(zu)Ψ的變(bian)化和(he)Q的變(bian)化呈(cheng)線性(xing)關系(xi),要求(qiu)α增大(da)時🍉dΨ/dα也(ye)增📞大(da)由圖(tu)3可見(jian):
dΨ/dα=ASinθ/(CSin?)　　（7）
　　式(7)中(zhong),角α、θ、三(san)者的(de)變化(hua)方向(xiang)是一(yi)緻的(de),即随(sui)角α增(zeng)大, θ和(he)也增(zeng)大😍。因(yin)爲A、C爲(wei)常數(shu),所以(yi)必須(xu)使α增(zeng)大時(shi),Sinθs/in?也增(zeng)大。爲(wei)此,當(dang)α增大(da)時, θ應(ying)在0~90°範(fan)圍内(nei)變化(hua),則Sinθ增(zeng)大;而(er)?應在(zai)90°~180°範圍(wei)‼️内變(bian)化,則(ze)Sin了減(jian)小。這(zhe)樣♍就(jiu)達到(dao)了當(dang)α增大(da)時,dΨ/dα也(ye)增大(da),從而(er)實現(xian)線性(xing)化的(de)目的(de)。
　　采用(yong)四連(lian)杆進(jin)行線(xian)性化(hua)所用(yong)零件(jian)多,摩(mo)擦力(li)大,工(gong)作過(guo)程中(zhong)易脫(tuo)落,而(er)且調(diao)整也(ye)比較(jiao)麻煩(fan)。近年(nian)來随(sui)着計(ji)算機(ji)🛀輔助(zhu)制造(zao)❓(CAM)技術(shu)✌️的推(tui)廣應(ying)用,部(bu)分生(sheng)産廠(chang)家的(de)流量(liang)計開(kai)始采(cai)用凸(tu)輪進(jin)行線(xian)性化(hua)。
2采用(yong)凸輪(lun)的線(xian)性化(hua)技術(shu)
　　采用(yong)凸輪(lun)進行(hang)線性(xing)化的(de)流量(liang)計工(gong)作原(yuan)理如(ru)圖4所(suo)示。當(dang)被測(ce)流體(ti)自下(xia)而上(shang)流過(guo)錐管(guan)1時,浮(fu)子2就(jiu)産生(sheng)位移(yi),浮子(zi)的位(wei)🙇🏻移通(tong)過磁(ci)✍️鋼4、5的(de)藕合(he)傳給(gei)平衡(heng)杆6。經(jing)❌過凸(tu)輪7的(de)線性(xing)🧡化和(he)調整(zheng)件8的(de)傳動(dong),将與(yu)流量(liang)呈線(xian)性關(guan)系的(de)角位(wei)移傳(chuan)🌂遞給(gei)角位(wei)移轉(zhuan)換器(qi)9,角位(wei)移轉(zhuan)換器(qi)将角(jiao)位移(yi)信号(hao)轉換(huan)成與(yu)流量(liang)線性(xing)對應(ying)的标(biao)準電(dian)流信(xin)号輸(shu)出遠(yuan)傳。

　　由(you)于每(mei)台金(jin)屬管(guan)轉子(zi)流量(liang)計的(de)錐管(guan)和浮(fu)子的(de)加工(gong)誤差(cha)不可(ke)能一(yi)緻,每(mei)台流(liu)量計(ji)的流(liu)量值(zhi)Q和浮(fu)子位(wei)移h的(de)作線(xian)性關(guan)系也(ye)不可(ke)能一(yi)樣,所(suo)以在(zai)實際(ji)制造(zao)時流(liu)量計(ji)的凸(tu)輪都(dou)要逐(zhu)台校(xiao)驗加(jia)🐪工,設(she)Q與h的(de)非線(xian)性回(hui)歸模(mo)型爲(wei)幾何(he)關系(xi)求出(chu)将p與(yu)h線性(xing)化所(suo)需的(de)非線(xian)性修(xiu)正曲(qu)線,以(yi)上求(qiu)解過(guo)程都(dou)通過(guo)計算(suan)機編(bian)程實(shi)現。将(jiang)求出(chu)的非(fei)線性(xing)修正(zheng)曲線(xian)通過(guo)計👈算(suan)機控(kong)制數(shu)控🔞銑(xi)床加(jia)工成(cheng)凸輪(lun),如圖(tu)5所示(shi),即可(ke)使輸(shu)出電(dian)🍓流與(yu)流量(liang)呈線(xian)性♌關(guan)系。



　　采(cai)用凸(tu)輪進(jin)行線(xian)性化(hua),減少(shao)了零(ling)件數(shu)量和(he)零件(jian)之間(jian)的傳(chuan)動摩(mo)擦力(li),使流(liu)量計(ji)的轉(zhuan)換器(qi)結構(gou)簡化(hua),體積(ji)小📐型(xing)化,可(ke)靠性(xing)提高(gao),使用(yong)時更(geng)加簡(jian)單、方(fang)便。借(jie)助CAM技(ji)術,使(shi)流量(liang)計的(de)校驗(yan)時間(jian)大大(da)縮短(duan),提高(gao)了儀(yi)表制(zhi)造廠(chang)的生(sheng)産效(xiao)率。采(cai)用該(gai)技術(shu)後,每(mei)台㊙️流(liu)量計(ji)的♌出(chu)廠校(xiao)驗時(shi)間由(you)原來(lai)的平(ping)均約(yue)40min縮短(duan)爲25min,同(tong)時提(ti)高了(le)産品(pin)質量(liang),産生(sheng)了較(jiao)好的(de)經濟(ji)效益(yi)。
3結束(shu)語
　　随(sui)着機(ji)加工(gong)工藝(yi)和計(ji)算機(ji)、微電(dian)子技(ji)術的(de)發展(zhan),金屬(shu)管轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)的線(xian)性化(hua)技術(shu)也出(chu)現了(le)新的(de)發展(zhan)方向(xiang)。目前(qian),國外(wai)有的(de)流✔️量(liang)計直(zhi)接将(jiang)線性(xing)化曲(qu)線🔆通(tong)過數(shu)✏️控加(jia)工㊙️設(she)備加(jia)工到(dao)浮子(zi)上,從(cong)☀️而使(shi)浮子(zi)位移(yi)與流(liu)量呈(cheng)線性(xing)關系(xi)另外(wai),還出(chu)現了(le)帶⭐微(wei)處理(li)器🧡的(de)全電(dian)子式(shi)的流(liu)量計(ji),采用(yong)霍爾(er)傳感(gan)👉器檢(jian)測浮(fu)子🌈位(wei)移,由(you)微處(chu)🧡理👈器(qi)通過(guo)軟件(jian)進行(hang)線性(xing)化,從(cong)而使(shi)儀表(biao)結構(gou)更👉簡(jian)化,精(jing)确度(du)更高(gao),功能(neng)更強(qiang),工作(zuo)更可(ke)靠。這(zhe)些都(dou)代表(biao)了流(liu)量💘計(ji)線性(xing)化技(ji)術的(de)發展(zhan)趨勢(shi)。

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