摘(zhai)要:根(gen)據渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)f-v.非線(xian)性曲(qu)線特(te)點,采(cai)用分(fen)段線(xian)性化(hua)✏️的方(fang)法,處(chu)理渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)ƒ-Qv拟合(he)曲🛀線(xian),預期(qi)達到(dao)如下(xia)目的(de):①提高(gao)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器測(ce)量精(jing)度。②擴(kuo)展渦(wo)輪👈流(liu)量傳(chuan)感器(qi)在相(xiang)同精(jing)度下(xia)的使(shi)用範(fan)圍,減(jian)少因(yin)校驗(yan)不合(he)格,使(shi)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器報(bao)廢👨‍❤️‍👨而(er)造成(cheng)的浪(lang)費。③這(zhe)種分(fen)段線(xian)性化(hua)處理(li)方法(fa),可以(yi)推廣(guang)到其(qi)它領(ling)域的(de)各種(zhong)非線(xian)性傳(chuan)感器(qi)線性(xing)化❓處(chu)理過(guo)程,擴(kuo)展其(qi)測量(liang)範圍(wei),提高(gao)其測(ce)量精(jing)度。
0引(yin)言
　　按(an)JJG1037-2008(渦輪(lun)流量(liang)計 檢(jian)定規(gui)程》要(yao)求,線(xian)性誤(wu)差是(shi)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器基(ji)本誤(wu)差💛的(de)重要(yao)組成(cheng)部分(fen)，從實(shi)際出(chu)發,在(zai)重複(fu)性滿(man)足的(de)情🧑🏽‍🤝‍🧑🏻況(kuang)下，渦(wo)輪流(liu)量📱傳(chuan)感器(qi)的線(xian)性使(shi)用範(fan)圍大(da)大縮(suo)小了(le),這樣(yang)将減(jian)少渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)的使(shi)用價(jia)值🎯。
　　爲(wei)此,校(xiao)準渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)過程(cheng)中,在(zai)重複(fu)性滿(man)足其(qi)誤差(cha)👄五分(fen)💛之-的(de)情況(kuang)下,采(cai)用分(fen)段線(xian)性化(hua)的處(chu)理方(fang)法,不(bu)但可(ke)以增(zeng)加⁉️渦(wo)輪💞流(liu)量傳(chuan)感器(qi)的測(ce)量範(fan)圍和(he)測量(liang)✌️精度(du),還可(ke)以增(zeng)加渦(wo)輪💘流(liu)量傳(chuan)🐇感器(qi)使用(yong)價值(zhi),對企(qi)業來(lai)說減(jian)少因(yin)渦輪(lun)流量(liang)計檢(jian)定🌈不(bu)合格(ge)引起(qi)的資(zi)源浪(lang)費。
1傳(chuan)感器(qi)的線(xian)性特(te)性與(yu)分段(duan)線性(xing)化
1.1渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)的線(xian)性特(te)性
　　K-Qv特(te)性曲(qu)線說(shuo)明f-Qv特(te)性曲(qu)線全(quan)量程(cheng)存在(zai)非線(xian)性,特(te)别是(shi)高粘(zhan)度介(jie)質，且(qie)有一(yi)定規(gui)律,如(ru)圖所(suo)示1。
 
　　根(gen)據理(li)論分(fen)析,渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)K-Qv理想(xiang)特性(xing)曲線(xian)是平(ping)行于(yu)Qv軸的(de)🔞直線(xian),但由(you)于流(liu)體粘(zhan)力特(te)性的(de)影響(xiang)和葉(ye)輪上(shang)所受(shou)阻力(li)矩✉️作(zuo)用的(de)結果(guo),實際(ji)的特(te)性曲(qu)線具(ju)有高(gao)💔峰特(te)征💜,高(gao)峰出(chu)現在(zai)傳感(gan)器上(shang)♈限流(liu)量的(de)20%~30%處,産(chan)生高(gao)峰特(te)征的(de)原因(yin)是:當(dang)流量(liang)減小(xiao)到某(mou)一數(shu)值(通(tong)常爲(wei)20%~30%上限(xian)👌流量(liang))時,作(zuo)用于(yu)渦輪(lun)上的(de)旋轉(zhuan)力矩(ju)和粘(zhan)滞阻(zu)力矩(ju)🛀都相(xiang)應地(di)減小(xiao)。但粘(zhan)滞阻(zu)力矩(ju)減🔱小(xiao)更顯(xian)著,所(suo)以渦(wo)輪的(de)轉速(su)反而(er)提高(gao),特性(xing)曲線(xian)出現(xian)高🧑🏽‍🤝‍🧑🏻峰(feng),随着(zhe)流量(liang)的進(jin)一💚步(bu)減小(xiao),這樣(yang)使作(zuo)🈲用在(zai)渦輪(lun).上的(de)所有(you)阻力(li)矩的(de)影響(xiang)相對(dui)突🔞出(chu),渦輪(lun)轉速(su)降得(de)快,特(te)性曲(qu)線明(ming)顯下(xia)降,相(xiang)反，當(dang)流量(liang)增大(da)到♻️超(chao)過某(mou)--值時(shi),作用(yong)在渦(wo)輪上(shang)的旋(xuan)轉力(li)矩增(zeng)大，當(dang)與阻(zu)力矩(ju)達✉️到(dao)平衡(heng)時,特(te)性曲(qu)線就(jiu)顯得(de)較平(ping)‼️直。
　　爲(wei)了獲(huo)得高(gao)測量(liang)精度(du)，渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器的(de)使用(yong)範圍(wei)應選(xuan)在特(te)性曲(qu)線的(de)線性(xing)段。
　　另(ling)外,被(bei)測流(liu)體物(wu)理特(te)性對(dui)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器線(xian)性💜有(you)影響(xiang)，其中(zhong)流體(ti)粘度(du)影響(xiang)最大(da),這一(yi)點必(bi)須清(qing)楚,由(you)于流(liu)體皆(jie)具有(you)粘性(xing),使🌈得(de)流體(ti)對渦(wo)輪産(chan)生粘(zhan)滞💃🏻阻(zu)力距(ju),被測(ce)流體(ti)的變(bian)化,對(dui)流🔆量(liang)計特(te)性的(de)影響(xiang)較大(da),定性(xing)的分(fen)析,随(sui)着流(liu)體粘(zhan)度♻️的(de)增大(da),對于(yu)任意(yi)口徑(jing)的傳(chuan)感器(qi)來說(shuo)，它的(de)線性(xing)範圍(wei)縮小(xiao)，對一(yi)-定口(kou)徑🌍的(de)傳感(gan)器而(er)言,粘(zhan)度變(bian)化對(dui)線性(xing)特性(xing)曲線(xian)的下(xia)限🏃🏻‍♂️流(liu)量處(chu)影📧響(xiang)最大(da)✉️,随着(zhe)流量(liang)的增(zeng)大影(ying)響反(fan)而減(jian)小☂️。對(dui)不同(tong)口徑(jing)的傳(chuan)感🤟器(qi)來說(shuo),口徑(jing)越大(da),粘度(du)變化(hua)對🚩線(xian)性特(te)性的(de)影響(xiang)越小(xiao),口徑(jing)越‼️小(xiao)，影響(xiang)越大(da),如圖(tu)2所示(shi)。
 
　　由此(ci)可以(yi)看出(chu),不管(guan)什麽(me)樣的(de)流體(ti)介質(zhi),粘度(du)對傳(chuan)感器(qi)✉️測量(liang)的線(xian)性特(te)性都(dou)有影(ying)響,因(yin)此,在(zai)全量(liang)程範(fan)圍内(nei),按照(zhao)JJG1037-2008要求(qiu),數字(zi)式流(liu)量二(er)次儀(yi)表隻(zhi)能利(li)用儀(yi)表系(xi)數K的(de)線性(xing)段30%Qmax.以(yi)上,對(dui)于30%Qmax.以(yi)💔下重(zhong)複性(xing)好的(de)非線(xian)性段(duan),無法(fa)使用(yong),大大(da)縮了(le)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)🆚使用(yong)範圍(wei),造成(cheng)資源(yuan)的✨浪(lang)費。
　　爲(wei)了擴(kuo)展渦(wo)輪流(liu)量計(ji)的使(shi)用範(fan)圍,可(ke)以像(xiang)圖3那(na)樣，将(jiang)渦輪(lun)流量(liang)計流(liu)量測(ce)量範(fan)圍分(fen)段線(xian)性化(hua)處理(li)(前提(ti)是🌂:渦(wo)輪♊流(liu)量傳(chuan)感器(qi)标✉️定(ding)時,重(zhong)複性(xing)滿足(zu)使用(yong)精度(du)的五(wu)⁉️分之(zhi)--)，依據(ju)渦輪(lun)流量(liang)計K-Qv理(li)論特(te)性曲(qu)線規(gui)律，劃(hua)分成(cheng)3段以(yi)上，采(cai)用10分(fen)段或(huo)20分段(duan)的智(zhi)能流(liu)量=_次(ci)儀🤞表(biao)，進行(hang)ƒ-Qv變換(huan),即可(ke)達到(dao)全量(liang)程滿(man)足使(shi)用精(jing)度的(de)目🌍的(de),使用(yong)這種(zhong)分段(duan)線性(xing)化處(chu)理🛀渦(wo)輪流(liu)量計(ji)方🧑🏾‍🤝‍🧑🏼法(fa),可以(yi)擴展(zhan)渦🌐輪(lun)流量(liang)計的(de)測量(liang)範圍(wei),減少(shao)渦輪(lun)流量(liang)計報(bao)廢,節(jie)約工(gong)廠資(zi)源。.
 
1.2非(fei)線性(xing)處理(li)方法(fa):分段(duan)線性(xing)化
　　在(zai)實際(ji)測量(liang)數據(ju)處理(li)過程(cheng)中,最(zui)小二(er)乘法(fa)是線(xian)性化(hua)數據(ju)處理(li)的基(ji)石，在(zai)非線(xian)性化(hua)傳感(gan)器輸(shu)出過(guo)程中(zhong),分段(duan)線性(xing)化👈處(chu)理對(dui)傳感(gan)器全(quan)量程(cheng)輸出(chu)精度(du)提👨‍❤️‍👨高(gao)有特(te)✉️殊貢(gong)獻。
　　實(shi)際上(shang)，在渦(wo)輪流(liu)量校(xiao)準過(guo)程中(zhong),流體(ti)經過(guo)渦輪(lun)流⭐量(liang)傳感(gan)器将(jiang)非電(dian)量信(xin)号流(liu)速(V)轉(zhuan)換成(cheng)電量(liang)信号(hao)一ƒ(Hz)。我(wo)們依(yi)據實(shi)際🏃🏻‍♂️流(liu)量Qv(l/min)經(jing)流量(liang)傳感(gan)器變(bian)換成(cheng)電量(liang)信号(hao)頻率(lü)🔴ƒ(Hz)的對(dui)應關(guan)系,即(ji)♍ƒ-Qv函數(shu)關系(xi),進行(hang)-元線(xian)性回(hui)歸分(fen)析,拟(ni)合出(chu)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器ƒ-Qv特(te)性曲(qu)線,發(fa)現渦(wo)輪✊流(liu)量傳(chuan)感器(qi)ƒ-Qv曲線(xian)與渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)K-Qv特性(xing)曲線(xian)反映(ying)規律(lü)特性(xing)一✨緻(zhi)，如圖(tu)1和圖(tu)4對應(ying)關系(xi)，它具(ju)有非(fei)線🐪性(xing)特點(dian),且🔴在(zai)流量(liang)30%Qmax以上(shang)具有(you)線性(xing)特點(dian)，因此(ci)我們(men)可以(yi)⭐采用(yong)全量(liang)程分(fen)段👨‍❤️‍👨線(xian)性化(hua)處理(li)的方(fang)法,每(mei)一段(duan)采用(yong)最小(xiao)二乘(cheng)法處(chu)理ƒ和(he)Qv數據(ju),拟🥰合(he)出ƒ-Qv拟(ni)合曲(qu)線,如(ru)圖💚4所(suo)示。渦(wo)輪流(liu)量計(ji)🔅分段(duan)線性(xing)化處(chu)理流(liu)程🌈圖(tu)見圖(tu)5。
 
2渦輪(lun)流量(liang)計分(fen)段線(xian)性化(hua)處理(li)結果(guo)評估(gu)
　　從理(li)論上(shang)講,分(fen)段線(xian)性化(hua)可适(shi)用于(yu)所有(you)非線(xian)性傳(chuan)感💃🏻器(qi)線性(xing)化處(chu)理,這(zhe)種結(jie)果風(feng)險的(de)關鍵(jian)在于(yu):①渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器全(quan)㊙️量程(cheng)🔞标定(ding),尋找(zhao)ƒ-Qv實測(ce)曲線(xian)真實(shi)拐點(dian)帶來(lai)的🥵風(feng)險。②渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)下限(xian)流量(liang)複現(xian)性帶(dai)來的(de)風險(xian)❄️。隻要(yao)把握(wo)住這(zhe)兩點(dian),基本(ben)可控(kong)制渦(wo)輪流(liu)🤩量計(ji)分段(duan)線性(xing)化處(chu)理結(jie)果的(de)正确(que)性🌍。
　　下(xia)面是(shi)一組(zu)實驗(yan)數據(ju):2025年11月(yue)26日用(yong)現場(chang)流量(liang)校準(zhun)裝置(zhi)(YIJZ-01)對渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)LWGY-4(編号(hao)090402)進行(hang)校準(zhun)。用15号(hao)紅油(you)，在32℃條(tiao)件下(xia),先标(biao)定，後(hou)校驗(yan)測量(liang)結果(guo)。現場(chang)标定(ding)與驗(yan)證數(shu)據處(chu)理結(jie)果👅分(fen)别見(jian)表1、表(biao)2。标定(ding)與驗(yan)證曲(qu)線見(jian)圖🌈6、圖(tu)7。表1數(shu)據表(biao)明:該(gai)渦🐪輪(lun)流量(liang)計重(zhong)複性(xing)最大(da)值爲(wei)0.151%;表💯2結(jie)果表(biao)明:該(gai)渦輪(lun)流量(liang)計重(zhong)複性(xing)爲0,最(zui)大示(shi)值誤(wu)差爲(wei)-1.0%。
 
 
以上(shang)标定(ding)數據(ju)和驗(yan)證數(shu)據及(ji)圖6、圖(tu)7說明(ming):
①按JJC1037-2008要(yao)求,滿(man)足1%誤(wu)差要(yao)求，此(ci)渦輪(lun)流量(liang)計隻(zhi)能用(yong)4.15843~5.69897(L/min)流量(liang)線性(xing)段🔴(線(xian)性度(du):0.83%,基本(ben)誤差(cha):0.84%)。
②按分(fen)段線(xian)性化(hua)處理(li),在滿(man)足1%誤(wu)差要(yao)求，可(ke)将渦(wo)輪流(liu)量㊙️計(ji)量程(cheng)擴✍️展(zhan)到0.29588~5.13462L/min量(liang)程。
3總(zong)結
　　理(li)論分(fen)析和(he)實際(ji)測量(liang)數據(ju)說明(ming):分段(duan)線性(xing)化處(chu)理方(fang)法,在(zai)滿足(zu)其精(jing)度要(yao)求的(de)前提(ti)下,完(wan)全可(ke)以擴(kuo)展渦(wo)輪流(liu)量計(ji)的測(ce)量範(fan)圍，并(bing)且分(fen)段線(xian)性化(hua)處理(li)方法(fa)可以(yi)❤️适用(yong)于所(suo)有傳(chuan)感器(qi)非線(xian)性段(duan)線性(xing)化處(chu)理。

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