摘要　提出了一体化智能二线制涡街流量变送器对仪表系数的非线性进行校正的方法。介绍了它的结构、校正运算和校正策略，能有效地提高仪表的精度。其具有操作简便、调试方便和通用等特点。

　　关键词　仪表系数　非线性校正　流量变送器　智能变送器　涡街流量计

　　0　引言

　　涡街流量计因其结构简单、性能稳定、压损小。量程范围宽等特点在液体测量中有着广泛应用。其原理是，当液体经过管道中的旋涡发生体时，所产生旋涡的振动频率与流速成正比。在涡街流量变送器中，以压电晶体或差动电容作，将检测到的微弱振动信号放大、滤波、驱动后，输出其频率与瞬时体积流量成正比的脉冲信号，整个电路制成贺型印刷线路板，俗称放大板。这种变送器适用于分散模式，每一台变送器配接1台基于频率检测的流量积算仪。近年来许多企业已逐步采用仪器分布管理模式，这就要求多个测量点的流量信号统一转换成4-20mA，再送到计算机中集中临近和管理，因此出现了二线制的4-20mA涡街流量变送器，它是在原来放大板后面连一块转换板而成，转换板由f / V和V / I电路组合，将原来放大板输出的频率信号转换成4-20mA输出。

　　">　仪表系数非线性的影响

　　输出信号非线性是制约涡街流量变送器精度提高的最重要因素，非线性造成各个流量区间表系数K不是常数。仪表系数定义为每立方米流量所发生的及冲数。变送器的非线性误差定义为(Kmax-Kmin)/ (Kmax+Kmin)×100t;>　结构框图

　　笔者主持设计的二线制4-20mA涡街流量变送器结构框图如图1所示。

　　图1　二线制4-20mA涡街流量变送器结构框图

　　原放大板的电路结构基本不变，只作微功耗改进，在此基础上加转换板，2块圆板固定在变送器圆柱型金属壳体两侧，信号和电源线以接插件相连。采用通用的二线制，包括放大板在内的全部元器件都采用微功耗型，以满足零点电流不超过4mA的要求。MCU采用MCS-51系列的89C2051，内部的2个计数器/定时器T0、T1分别设为计数和工作方式，以对来自放大板的脉冲频率进行高精度检测，运算的结果通过10位分辨率串行D/AMAX504控制输出电流。频率检测和D/A转换这两个中间过程的转换精度优于0.1t;>　调整系数bi的输入

　　令

　　mi=1+0.001bi;I=1，2，3，4，5

　　bi定义为调整系数，为2位十进制，用bi来代替mi是因为前者输入简单，所用数据少，占用MCU的内存最少。设计中令bi总大于0，这样就避免了输入负数(下调电流)的不便，当bi的值从00变化到99时，可对电流输出(或K值)实现{zd0}为9.9;S”，进入参数设定修改状态，其显示和键盘可参看图1。这一输入法保证了bi的方便置入。在线检定时，可根据实时标定流量调整对应的bi，当调至仪表显示流量与实时标定流量相等时，按写入键将bi值写入E2PROM保存;也可以在校验后根据各点实际流量所对应输出电流与实时输出的电流之间的误差，计算出各点bi并置入。

　　3.3.2　全量程校正

　　当5个流量点的输出电流校正后，则可以用过5点及零点的5段标号分别为1-5的折线来表示变送器校正后的电流输出曲线，如图2所示。程序按照线性插值法校正任意流量点。

　　图2　线性插值法校正输出电流示意图

　　图2中，f1, f2, f3, f4及fmax依次比较，以确定在哪一段折线上校正，当确定为j号线上后，按式(4)计算该流量点的调整系数bx：

　　bx=bj+(bj-bj-1)          (4)

　　在折线1上，b0按0计，因为零点事先已调好，校正量自然为0。图2中标出了对应频率为f这一点需要校正的电流  Ii,  Ii=0.0001bx Ii，按式(4)计算bx的算式为

　　bx=b4+(b4-b4-1)

　　4　结束语

　　智能二线制4-20mA涡街流量变送器还可实现瞬时流量、输出电流、输出频率的边疆或循环显示;可在线浏览、设定和存储以下参数：满量程数、5点调整系数、滤波输出阻尼系数以及零点和满度调整系数等。它除了有有效地提高仪表的精度等级和档次，还具有操作简便，调试方便、通用等优点。它应DCS用户需要而开发，下一步的目标是向HART总线靠拢。

　　参考文献

　　">唐怀璞">等">流量仪表中仪表系数的非线性修正">自动化仪表, 2000, 21(11): 4—6

　　2 梁国伟">等">流量仪表等精度传递的实验研究和准确度分析">自动化仪表, 2001, 22(3): 4—6