流量自适应仿真测量系统的探讨

　　流量检测技术是工业生产中的必然应用的技术手段。在目前的测量技术中,各种流量仪表均呈有各自的技术特点。因为工业管道中流体的粘度、浓度、重度、温度和可压缩性均对流量仪表提出较高的要求,特别是在流量检测范围的起始段,往往因为雷诺数低而降低仪表的量程比。试想能否利用现代计算技术和微分原理来解决流量自适应仿真测量系统。

　　1　流量自适应仿真测量原理

　　现代流量检测技术包括两个方面:

　　(1)流量仪表对流量的真实响应;

　　(2)流量仪表显示与流量检测手段的数学关系。

　　对于前者就是要有反应流量的检测信号,对于后者就是检测信号和流量应有一个特定的数学函数关系。现代流量检测技术中均有:q=f(s)(1)流量检测函数关系,其中q表征流量。s表征传感器所测的转换信号。如差压流量计为:其中:q是流量计表征的流量,Δp是检测元件所测的流量信号(孔板前后的差压量值),K表示其转换系数。

　　在q=f(s)中可能是线性函数,也可能是非线性函数,其特点是由检测的方法和原理确定的。但根据通用原理:q=f(s)特性曲线必然是s=f(q)随流量q增大而增大的单调曲线,见图1。

  　按照微分原理,对于曲线中任意一点P均可求得导数斜率。即:q=Ks这样,不管其流量曲线是什么函数关系,是否能用数学模型定义,只要是单调趋势曲线,理想情况下均可在整个曲线区间取无数个测试点,有

　　以上说明不管其流量曲线特性是否是线性,还是其他任意关系的非线性特性。经微分后,均可有无数个K值所定义。这就为自适应仿真技术提供了理论依据。

　　例:我们自制一台楔型流量计,按流量数学关系是差压流量计关系:经过在流量标定装置上试验,得表1的数据(采用八段线性补偿仪表测试)。

　　以上实例看出,该楔型流量计不是单纯的的数学关系,实际实验中的数学式中K值是随流量变化的变量,这样采用常规仪表就不能真实显示流量。特别是在流量下限,该问题更为突出。现在定义流量区间,采用q=KΔp来确定流量与差压之间的关系得表2。

　　表2看出只要在仪表中存入系数K₁~K₈并且将流量值逐渐划分区间,那么该仪表就能利用差压信号来测量其流量。

　　结论:流量自适应仿真测量的原理是:只要有对流量响应的信号,并且能构成单调趋势曲线,不论该信号与流量是否可以用数学关系定义,均可以用q=Ks中的K1……K8来确定,并且K值取得越多其测量精度越高。当然,在没有高速计算技术,要想在一项流量试验中取得无数个K值是不可能的。随着现代电子技术发展,利用计算机技术在一个流量周期内取得成百上千的系数K₁……K_n是轻而易举的事,这就为自适应仿真提供了实现的工具。