分析电磁流量计的线性度
1、介绍
由于无压力损失和相对低成本的优点，电磁流量计已经得到越来越广泛的应用，并且还要求电磁流量计在更稳定，更高精度，更好的可重复性和更长的使用寿命的方向上发展。因此，如何提高电磁流量计的测量精度具有非常重要的研究意义。
2、电磁流量计的基本原理
电磁流量计是用于测量导电液体流量的仪表。传感器部分主要由线圈，测量电极，钢管和绝缘衬里组成，如图2所示。工作原理如下：线圈由电源驱动，在管道中形成稳定的磁场，电极，电极引线和两个电极之间的液体形成闭环。当导电液体流动时，切割磁场线，并在电极的两端产生感应电动势。
电磁流量计工作原理图
根据法拉第原理，假设磁场B是均匀的：
E=B×L×V
目前，电磁流量计的设计是基于这一理论基础。
3、电磁流量计计量系数
装电磁流量计时，其线圈参数在相同的工作环境或温度下相对固定。因此，在电流稳定后，磁场强度B固定，并且在两个电极之间。距离L也是恒定的，因此感应电动势E值与导电液体的流速V成比例。
发送器收集电极的电压信号，执行放大，滤波和降低噪声，并通过脉冲频率或其他方式输出流量信息。本文以脉冲频率输出为例。脉冲频率与电极之间的感应电动势成比例。脉冲频率与感应电动势一一对应。目的是在数据传输期间建立信号值的唯一性。因此，有：
P =μ×E
在上面的公式中，P是输出脉冲频率，μ是比例系数，因此有：
P =μ×B×L×V
也就是说，输出脉冲频率P与介质流速V成比例，因此K =μ×B×L，有：
P =ķ×V
在电磁流量计工业中，K被定义为增益，它是电磁流量计的仪表系数的重要部分。理想的电磁流量计，输出脉冲频率和介质流量之间的关系如图2所示。
输出脉冲频率与电磁流量计介质流量的关系
然而，在实际生产过程中，由于生产过程的稳定性的影响，将累积各种错误。累积误差分为增益误差和输出脉冲频率与介质流速之间的关系。零偏移误差，增益误差表示为每个电磁流量计的增益Ki（i = 1,2,3，...）的值不同，偏移误差显示零漂移，即零流量速率，输出脉冲频率不为零，因此：
P =淇×V +双向
另外，每个流量计的增益Ki和零偏移值bi是不同的，并且增益和零偏移构成每个电磁流量计的仪表系数。
由于生产效率的限制，基于上述理论，电磁流量计的校准通常由两个流速点校准，然后拟合成直线以计算增益和零偏移值。然而，两点拟合具有局限性。在不同的流速下，两点拟合得到的仪表系数是否为线性，目前还没有相关论文用于描述或分析，因此通过校准试验分析研究了电磁流量。测量实际仪表系数的线性度及其对精度的影响非常重要。
4、实验步骤
选择校准实验的DN50表。整个实验过程中只使用一次安装。实验的具体步骤如下：
步骤1：通过两个0.3m / s和3.0m / s的流动点进行校准，以获得两点校准仪器表系数K1，验证流量为0.3 m / s，0.9 m / s，1.8 m / s，3.0 m / s，4.6 m / s的流量计系数，每次流量验证5次;
步骤2：从第一步的验证数据中，选择不同的流点要拟合并计算校准系数;
（1）拟合5个流点，得到仪表系数K2;
（2）安装0.3m / s和0.9m / s两个流点，得到仪表系数K3;
（3）拟合1.8m / s和3.0m / s两个流量点，得到仪表系数K4;
步骤3：以5个流速验证仪表系数K2，K3，K4，每个流速为每个流速验证5次。
5、实验结果
表1显示了通过拟合不同流动点获得的仪表系数。每个仪表系数的平均精度如图3所示。
电磁流量计不同仪表系数平均精度示意图
6、分析
（1）不同流量下不同仪表系数的精度差异很大。在某个流动点，精度受拟合点的影响;
（2）通过拟合0.3m / s和0.9m / s两个流动点得到的仪表系数，系数测试在认证时，在两种流速0.3 m / s和0.9 m / s下获得的平均精度高于其他系数;
（3）通过拟合5个流点点获得的仪表系数。验证系数后，0.9m / s，1.8m / s，3.0m / s和4.6m / s的精度最高：
（4）通过拟合1.8m / s和3.0m / s的流速点获得的仪表系数。当验证系数时，精度等于通过拟合五个流速点获得的仪表系数;
（5）相对于其他仪表系数，通过拟合0.3m / s和0.9m / s的流量点得到的仪表系数不同于通过拟合五个流量点得到的仪表系数，即仪表在低流速范围系数线性度比高流速范围内的线性度差。
7、结论
电磁流量计的实际校准系数不是绝对线性的，但在一定的误差范围内可以认为是线性的;电磁流量计校准系数的线性度是影响电磁流量计测量精度的重要因素;
在某个生产过程的情况下，校准系数的算法也对测量精度有很大影响。因此，在实际生产中，应根据电磁流量计的精度等级适当调整校准过程的算法和校准系数;
电磁流量计的线性度应量化为重要的性能指标;进一步研究影响仪表系数线性度的因素具有非常重要的应用意义。
