在常用的測量系統中，從傳感器到顯示器，其信號在多個環節中的轉換基本上都是線性的，而用孔板作傳感器的流量測量系統，信號的轉換卻要經歷二次非線性轉換，即乘方與開方。因此，該測量系統的儀表在校驗或檢定時增加了一定的難度和復雜性。 最常用的節流件是同心圓銳孔板。下面以DDZ－Ⅲ差壓變送器為例，孔板流量測量系統的信號轉換如圖1所示。
圖1 信號轉換 其中第Ⅰ象限是孔板區，又可稱乘方區。從孔板中流過的流體，在孔板的兩側產生了差壓，即增量 產生了增量 ，是信號的第一次轉換。該轉換是非線性的， ，流量增加一位，差壓要增加三倍，是指數關系。 第Ⅱ象限是線性轉換區，發生在差壓變送器，隨著從孔板兩側引進的差壓 的增加，差壓的輸出電流 也成為比例增加， 。 第Ⅲ象限是開方區，發生在流量積算儀中，是對第一次非線性轉換的逆轉換，把被扭曲的關系再扭曲回來。 是從差變來的電流信號， 是積算儀內部將 開方后得到的百分值。 ，是非線性關系。由于在設計孔板時已確定了最大流量值 和相應的最大差壓 ，故在積算儀投入運行前也必須輸入 。積算儀徑開方運算得到流量的百分值 后，還必須進行比例運算，乘上 后才得到流量瞬時值 并顯示出來， ，即 ，其中 為4~20mA信號。 第Ⅳ象限是流量百分值的線性對應區，完成線性轉換。圖1猶如一幅弓箭圖，目標為第Ⅳ象限的線性關系。 與I、F的對應關系見表1，其關鍵點是 。 表 與I、F的對應關系 4 8 0.25 25 0.50 0.5 8 12 0.5 50 70.7 0.707 12 16 0.75 75 86.6 0.866 16 20 1 100 100 1 在圖1中，F軸上的數值是最大流量 的百分值，也就是系統量程的百分值。設最大流量為3t/h，則軸上的刻度值25、50、75、100分別表示相應的流量值分別為0.75、1.5、2.25、3，單位為t/h。 軸上的刻度值是最大差壓的百分值，如最大差壓設計為40kPa，則刻度值6.25、25、56.25、100分別表示相應的 P分別為2.5、10、22.5、40，單位為kPa。 在 軸上的刻度值是最大電流增量的百分值。下面還標了 值和I值，即電流的最大增量 是16mA，而I是電流表上的示值， 與I相差一個零位電流（4mA）。不論 的最大值是多少，圖示的關系不變。 以設計最大流量為3t/h，最大差壓為40kPa為例，信號轉換過程中的具體數值見圖2。 圖2 轉換數據 專門與孔板配套的差壓變送器，其顯示流量的表盤是非線性刻度，如圖3所示。現為了便于比較，在表盤的外圍添加了差壓變送器輸出電流刻度的示意圖。電流 是線性刻度，流量F是非線性刻度，與 是開方關系， 。當表頭中的電流為I＝8m/A時， 是4mA，占 的25％，指針指向滿量程的50％處。 圖3 流量顯示表盤 校驗積算儀時一般將量分成4段5點，差壓的電流信號與流量的對應關系如圖4所示，可根據需要，參照圖示方法任意劃分段、點。 圖4 電流信號與流量的對應關系 用孔板檢測流量，技術成熟，精度高，經久耐用，雖然其測量系統的非線性給實際操作帶來不便，但在掌握了四象限信號轉換圖后，還是能運用自如的 (責任編輯：admin) |
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