涡轮智能表头在微小流量中的应用

　　1 引言

　　涡轮流量仪表因其具有结构简单、加工零部件少、轻巧、精确度高、复现性好、反映灵敏、安装维修使用方便、流通能力大、可适应高参数、输出脉冲和标准模拟信号，可测量单相液体的流量和总量而被广泛应用于石油、化工、航空、冶金及科研部门。但由于受传感器的结构和其工作原理的限制，用传统的精度计算方法计算仪表精度，量程通常是10：1，用户在使用上受到许多限制。

　　2 特点

　　涡轮流量传感器工作原理决定了其特性曲线，其特性曲线如图1所示。

　　由图1可知，仪表系数可分为两段，即线性段和非线性段。线性段约为工作段的2/3，其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段，特性受轴承摩擦力矩、流体粘性阻力矩、磁阻力矩影响较大。当流量低于传感器流量下限时，仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量近似为平方关系。这段区域是使用时应尽量避开的区域，小流量只有被舍弃。

　　3 传统的误差计算方法

　　在传统的计量中，由于变送器受电子技术发展的限制，在流量计从大流量到小流量计量的整个量程中，用一个仪表系数进行运算。仪表系数在量程中的变化，直接影响着仪表的计量精度。为了提高计量精度，就把计量量程缩小在线性区，计量量程也因此变窄。

　　仪表系数和误差的计算：

　　(1)仪表系数 K 的确定

　　1)对每一个实验点的每一次实验计算仪表系数Kij：

　　N为每次实验记录的脉冲总数;

　　V为每次实验标准量器具所测得的流过传感器的流体体积m3或L;

　　Kij为第i个实验点，第j次实验的仪表系数，1/L或1/m3。

　　2)计算每个实验点的平均仪表系数K：

　　式中：

　　n 为每个实验点的实验次数，nH 3。

　　3)计算传感器平均仪表系数K：

　　式中：

　　Kimax为各实验点中 Ki的最大值 ;

　　Kimin为各实验点中Ki的最小值。

　　(2)线性度

　　计算线性度 δ1：

　　式中：

　　Kimax为各实验点中 Ki的最大值 ;

　　Kimin为各实验点中 Ki的最小值。(3)重复性

　　对每个测量点进行计算，选出最大值即为传感器的重复性。

　　(4)基本误差

　　计算基本误差;

　　δ1为线性度 ;

　　δ3为装置误差，当 δ3不超出基本误差的 1/3 时可忽略不计。

　　4 智能表头在微小流量