[发明专利]具有多量程和自动量程切换功能的差压流量变送器

说明书

技术领域

 本发明涉及仪器仪表领域，是一种具有多量程和自动量程切换功能的差压流量变送器。 

背景技术

差压流量变送器（以下简称变送器）的功能主要用以将液体、气体的流量等工艺变量转换成电信号进行过程量显示，以及传输到显示、记录仪表或计算机上实现流体工艺参数的测量或控制，在工业测量和能源领域具有广泛应用。 

变送器的两项主要技术指标是测量量程和测量准确度，量程是变送器所指定的输入信号测量范围内的一段测量工作区域，与之相关的是量程比。它是指测量范围内最大量程和最小量程之比，一般性能较好的智能型变送器量程比可达到100：1或者更高。比如变送器的测量范围为0-1-100 kPa，它的最大量程为0-100 kPa 最小量程为0- 1kPa，量程比为100:1，量程比越大表明变送器量程可选用的范围越大。目前变送器虽然具有很大的量程比，但只能在测量范围内选择并固定其中一个量程来作为工作量程。 

变送器的准确度是用引用误差定义的，引用误差=  。而由相对误差公式：相对误差= 可知，变送器量程内各点的测量相对误差是不同的，只有量程上限点的测量相对误差同引用误差相同，能够达到标称准确度，而在量程内其它点的相对误差要大于标称准确度，测量点越是偏离量程上限测量相对误差越大。以量程为0-100kPa、0.075%级的变送器为例，其全量程内的允许绝对误差为0.075kPa，在最大量程100 kPa处的相对误差也为0.075%；而在量程的3.75%也即3.75 kPa处，差压变送器的测量相对误差为0.075/0.375=2%。而对于具有开方运算功能的0.075级准确度的流量变送器，当流量减少到满量程的19.36%时测量相对误差由0.075%增加到1%。在这种情况下如果调小变送器的量程，是否可以提高准确度，同为上例，如果此时差压变送器的量程调整为原来的十分之一（即量程变为0-10kPa），则全量程内的允许绝对误差也降低为原来的十分之一，为0.0075kPa；当被测压力值为3.75kPa时测量相对误差降低为0.0075/3.75=0.2%，相对于原来大量程状况测量准确度明显由2%提高到0.2%，提升了10倍，流量变送器的情形同此类似。 

由此可知，选择合适的量程以及使测量值在接近量程上限附近工作时，可以获得较高的测量准确度。但是目前变送器只有一个固定量程，当被测流量波动范围较大或者使用大量程变送器测量小流量时，一个量程解决不了大范围的测量准确度问题，工业上有时采用一个被测参数安装两套流量计的办法，造成投资增大，即便如此其量程覆盖区域仍是有限，影响测量的准确度。本发明针对目前变送器性能上的不足，设计出具有多量程和自动量程切换功能的差压流量变送器。 

目前常规的变送器具有较高的精度等级和很大的量程比，但是只有一个使用量程。由于变送器的特性所导致其在量程内的各工作点的测量相对误差大于标称准确度，量程上限点测量相对误差等于标称准确度，测量值越是偏离量程上限则测量误差越大，往往超出测量过程的准确度要求。 

发明内容

本发明的目的是，针对目前常规变送器的上述弊端，设计一种在整个测量范围内具有多个量程和自动量程切换功能的差压流量变送器,使测量值一直工作在相应量程的上限值附近，减少测量的相对误差，提高测量准确度。 

实现本发明目的所采取的技术方案是：一种具有多个量程和自动量程切换功能的差压流量变送器，其特征是：将输入差压信号通过传感元件转换成电信号，经过放大及模数转换,调制成数字信号送至单片机微处理器, 通过控制程序的协调控制对信号进行线性化、补偿、计算、自诊断、通信控制，通过多量程设定、测量值与相邻量程特征值的比较判断，实行自动量程切换，再经过数模转换单元及数字输出单元输出直流电流信号或数字信号进行显示，以及传输给二次仪表。 

所述多量程为整个或者部分测量范围内依据流量值或者压力值划分成若干个不同的使用量程，并设置各量程代码及量程系数。 

将所述测量值与所在量程的特征值、以及其它量程的特征值进行比较判断，满足大于等于，或者小于等于条件后自动进行相应量程间的切换，特征值为指定测量范围内的任何值。 

所述测量值与相邻量程特征值的比较判断关系，自动量程切换的数学关系以及控制程序，数学关系包括：以同一量程下限为起点或者以不同量程下限为起点的多量程划分模式，量程系数模式，量程切换时附加条件模式。 

本发明的具有多个量程和自动量程切换功能的差压流量变送器，能够依据测量和控制参数及切换程序，微处理器调用和执行，从而完成量程的自动切换。其所具备的功能体现在：