[发明专利]基于示值误差拟合的电磁流量计仪表特征系数的计算方法

说明书

基于示值误差拟合的电磁流量计仪表特征系数的计算方法用一次多项式作为拟合多项式，以拟合后得到的最终流速与标准流速之间的示值误差的平方和最小为驱动，利用二元函数求极值的方法计算一次多项式的系数，得到电磁流量计的仪表特征系数。使用该方法计算出来的电磁流量计仪表特征系数能反映电磁流量计本身最佳的测量性能，减小电磁流量计测量小流速时的示值误差，拓宽量程范围。

技术领域

本发明涉及流量仪表的仪表特征系数计算领域，特别是一种利用标定实验结果、基于示值误差拟合的电磁流量计仪表特征系数的计算方法。

背景技术

电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律的原理来测量导电液体体积流量的仪表，被广泛应用于工农业生产、城市建设和环境保护中。当导电液体流过电磁流量计时，会切割电磁流量计的磁场，从而在电磁流量计的传感器(电极)上产生与流速成正比的感应电势。由于感应电势的幅值非常微弱，所以，电磁流量计将对其进行放大。放大后的感应电势幅值与被测流体的流速成正比，即

V＝K·V_o+b

式中，V是电磁流量计在测量时显示的最终流速；V_o是放大后的感应电势幅值，因为它与流速成正比，所以，本发明定义其为电磁流量计的初始流速；K是线性系数；b是为了补偿仪表计算误差和调理电路非线性误差而引入的常数项系数。线性系数K和常数项系数b被称为仪表特征系数。在测量时，电磁流量计根据初始流速(放大后的感应电势幅值)，由仪表特征系数，计算出最终流速；再根据测量管道的内径和测量时间计算出累积流量，并在测量结束时显示。

为了由初始流速得到最终流速，并实现准确的测量，电磁流量计在出厂前需要进行水流量标定实验，再根据实验数据，采用一定的方法计算出仪表的特征系数，将其设置进仪表中。所谓标定就是为电磁流量计提供标准的累积流量，测试电磁流量计输出的累积流量，据此计算出电磁流量计的仪表特征系数。由于在标定之前并不知道仪表特征系数，所以，设置K＝1、b＝0，此时的最终流速就等于初始流速。在标定实验中，根据被检定电磁流量计的初始累积流量、测量时间和测量管的内径计算出最终流速；根据标准表的标准累积流量或标定桶测量的标准累积流量、测量时间和测量管的内径计算得到标准流速。在这里，最终流速与标准流速之差的绝对值称为绝对误差；用最终流速与标准流速之差去除以标准流速，再表示成百分数的形式，就是示值误差。根据初始流速计算出的累积流量是初始累积流量，根据最终流速计算出的累积流量是最终累积流量。

具体标定过程是：首先，设置被检定电磁流量计的仪表特征系数中的线性系数K为1和常数项系数b为0，此时，电磁流量计显示的最终流速就是初始流速。其次，在电磁流量计的量程范围内，较均匀地选择五个流速点进行标定，每个流速点标定两次，记录初始累积流量、标准累积流量、测量时间和测量管的内径。再次，根据初始累积流量、测量时间和测量管内径计算得到被检定电磁流量计的初始流速x_i；根据标准累积流量、测量时间和测量管的内径计算得到标准流速y_i。最后，根据初始流速与标准流速，采用一定的拟合方法计算出近似反映初始流速与标准流速之间关系的系数K和b。

标定完成后，把系数K和b作为仪表特征系数设置进仪表。在测量流量时，电磁流量计根据初始流速和仪表特征系数得到最终流速z_i。我们希望最终流速z_i尽可能与标准流速y_i相等，这样电磁流量计测量结果的准确度才高。所以，在标定过程中，计算仪表特征系数就非常重要，即只有采用正确的计算方法才能得到体现电磁流量计本身最佳准确度等级的仪表特征系数。