非线性校正在冲板流量计中的实现

目前,动态测量固体物料的仪表主要有电子皮带秤、核子秤以及冲量(板)流量计等三大类.电子皮带秤在国内应用时间比较长,有一定的市场,但该秤的安装需要比较大的场地,同时不宜测量高温高腐蚀性的物料[1].核子秤由于输料系统与电子皮带秤相类似,故也存在相应的问题,且由于其检测源为γ-射线,放射量虽在安全范围内,但仍给使用者尤其是维护人员带来较大的心理压力,直接影响了用户的选用.而近些年出现的冲板流量计具有抗冲击、抗过载能力强、抗粉尘、下料连续、长期免维护稳定运行、系统占地空间小等优点,因此在一些测量环境比较差的工业现场用冲板流量计来测量固体物料是很理想的选择.但是,目前冲板流量计的设计较皮带秤和核子秤还不成熟,其中对测量精度的考虑还比较欠缺,这大大限制了冲板秤的应用[2].本文针对这一点,介绍了提高冲板流量计精度的非线性校正方法.

1　冲板流量计的工作原理

图1为检测计量示意图,冲板流量计是依据冲量原理进行工作的,由给料装置连续排出的物料,从一定高度自由下落,冲击在斜置的检测板上[3].检测板的受力F为物料冲击检测板时产生的冲力与其在检测板上下滑时产生的滞留力的合力,其水平分力FH和垂直分力FV均与被测物料的瞬时重量流量成正比,可表示为

显然,对于特定的物料,就可以通过检测FH或FV来完成对物料流量G的检测,从而实现连续计量称重.

称重传感器将被测冲力转换成相应的模拟电压信号,经测量放大器放大后,由A/D转换器转换成数字量.送到单片机进行处理,最后数字显示其测量值[5].系统对冲力的采样频率为C,标定时先累计一段时间的采样值,然后输入这段时间内实际物料的重量,单位kg,经运算得到标定系数K,K的表达式为

式中:adb———标定过程中A/D转换器的数据量;

ad0———空载时,A/D转换器输出的平均值;

N———实际的物料重量.

由于与物料物性有关的参数不同,因此对于不同物料标定系数K是不同的.标定完成后,在每次采样过程中将AD值乘以K即为采样一次对应的物料重量,再乘以C,即为瞬时流量Q(n)(kg/s)

Q(n) = C×K×(ad- ad0) (4)

式中:ad———加载时A/D转换器的数据量;

ad0———空载时,A/D转换器输出的平均值;

C———系统的采样频率.

把瞬时流量对时间进行积分,就得到累积重量G(kg),其数值算法公式为