1 引言
電磁流量計由于無壓力損失、成本相對較低等優(yōu)點，其應用越趨廣泛，同時也要求電磁流量計朝著更加穩(wěn)定、精度更高、重復性更好和使用壽命更長的方向發(fā)展。因此，如何提高電磁流量計的測量精度這一課題具有非常重要的研究意義。
2 電磁流量計基本原理
電磁流量計是一種測量導電液體流量的儀表，傳感器部分主要由線圈，測量電極，鋼管和絕緣內(nèi)襯組成，如圖1所示。其工作原理是：由電源驅(qū)動線圈，在管道內(nèi)形成穩(wěn)定磁場，電極、電極導線及兩電極間的液體組成封閉回路，當導電液體流過時，切割磁力線，在電極兩端產(chǎn)生感應電動勢。
假設磁場B均勻，根據(jù)法拉第原理：
E=B×L×V
目前，電磁流量計的設計均基于這一理論基礎。
3 電磁流量計儀表系數(shù)
當一臺電磁流量計完成裝配后，在同一工作環(huán)境或溫度下，其線圈參數(shù)是相對固定的，因此，電流穩(wěn)定后，磁場強度B是固定的，而兩電極間的距離L也是恒定的，因此感應電動勢E值與導電液體的流速V成正比。
變送器收集電極的電壓信號，進行放大，濾波降噪，以脈沖頻率或其它方式輸出流量信息。本文以脈沖頻率輸出為例，其脈沖頻率與電極間的感應電動勢成正比關系，即脈沖頻率與感應電動勢一一對應，目的是建立數(shù)據(jù)傳輸過程中信號值的唯一性，因此有：
P=μ×E
上式中，P為輸出脈沖頻率，μ為正比系數(shù)，因此有：
P=μ×B×L×V
即輸出脈沖頻率P與介質(zhì)流速V成正比，令K=μ×B×L，則有：
P=K×V
在電磁流量計行業(yè)，定義K為增益，它是電磁流量計儀表系數(shù)的重要組成部分。一臺理想的電磁流量計，輸出脈沖頻率與介質(zhì)流速之間的關系如圖2所示。
然而，在實際的生產(chǎn)過程中，由于受生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的影響，會累積各種誤差，累積誤差在輸出脈沖頻率與介質(zhì)流速間的關系中，分為增益誤差與零點偏置誤差，增益誤差表現(xiàn)為每臺電磁流量計的增益Ki（i=1，2，3，...）值是不同的，而偏置誤差表現(xiàn)為零點漂移，即在零流速下，輸出脈沖頻率不為零，因此：
P=Ki×V+bi
另外，每臺流量計的增益Ki及零點偏置值bi均不一樣，由增益與零點偏置組成每臺電磁流量計的儀表系數(shù)。
由于受生產(chǎn)效率的限制，基于以上理論，電磁流量計的標定普遍采用兩流速點標定，然后擬合成直線，從而計算出增益與零點偏置值。但是兩點擬合具有局限性，在不同流速下，兩點擬合獲得的儀表系數(shù)是否線性，以及線性度如何，目前還沒有相關的論文進行敘述或分析，因此通過標定試驗分析，研究電磁流量計實際儀表系數(shù)的線性度，及其對精度的影響，具有非常重要的意義。
4 實驗步驟
選擇DN50的表進行標定實驗，整個實驗過程中只采用一次安裝，實驗的具體步驟如下：
第一步：通過0.3m/s與3.0m/s兩流速點標定，獲得兩點標定的儀表系數(shù)K1，并在0.3m/s，0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s，4.6m/s的流速下驗證儀表系數(shù)，每個流速驗證5次；
第二步：從第一步的驗證數(shù)據(jù)中，選擇不同的流速點擬合計算標定系數(shù)；
（1）5個流速點進行擬合，獲得儀表系數(shù)K2；
（2）0.3m/s與0.9m/s兩個流速點進行擬合，獲得儀表系數(shù)K3；
（3）1.8m/s與3.0m/s兩個流速點進行擬合，獲得儀表系數(shù)K4；
第三步：在5個流速下驗證儀表系數(shù)K2，K3，K4，每個流速各自驗證5次。
5 實驗結果
如表1所示為不同流速點擬合獲得的儀表系數(shù)，各個儀表系數(shù)下驗證的平均精度如圖3所示。
6 分析
（1）不同儀表系數(shù)在不同流速下的精度有差異，在某特定流速點，精度受擬合點的影響；
（2）由0.3m/s與0.9m/s兩流速點擬合獲得的儀表系數(shù)，系數(shù)驗證時，在0.3m/s與0.9m/s兩個流速下獲得的平均精度要比其他系數(shù)的高；
（3）由5個流速點擬合獲得的儀表系數(shù)，系數(shù)驗證時，在0.9m/s，1.8m/s，3.0m/s和4.6m/s流速下獲得的精度高：
（4）由1.8m/s與3.0m/s兩流速點擬合獲得的儀表系數(shù)，系數(shù)驗證時，其精度與5個流速點擬合獲得的儀表系數(shù)相當；
（5）相對與其他儀表系數(shù)，由0.3m/s與0.9m/s兩流速點擬合獲得的儀表系數(shù)與5個流速點擬合獲得的儀表系數(shù)相差較大，即低流速范圍內(nèi)的儀表系數(shù)線性度要比高流速范圍內(nèi)的線性度差。
7 結論
電磁流量計的實際標定系數(shù)并非絕對線性，而是在一定誤差范圍內(nèi)可以認為是線性的；電磁流量計標定系數(shù)的線性度是電磁流量計的測量精度的重要影響因素；
在生產(chǎn)工藝一定的情況下，標定系數(shù)的算法對測量精度也有很大的影響，因此，實際生產(chǎn)中應根據(jù)電磁流量計的精度等級，適當調(diào)整標定工藝及標定系數(shù)的算法；
電磁流量計的線性度應該作為一個重要的性能指標進行量化；進一步研究影響儀表系數(shù)線性度的因素具有非常重要的應用意義。
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