渦街流量計因其構造簡略、功能穩定、壓損小。量程規模寬等特色在液體丈量中有著廣泛應用。其原理是，當液體經過管道中的旋渦發作體時，所發生旋渦的振蕩頻率與流速成正比。在渦街流量變送器中，以壓電晶體或差動電容作傳感器，將檢測到的微弱振蕩信號擴大、濾波、驅動后，輸出其頻率與瞬時體積流量成正比的脈沖信號，整個電路制成賀型打印線路板，俗稱擴大板。這種變送器適用于渙散形式，每一臺變送器配接1臺依據頻率檢測的流量積算儀。這些年許多企業已逐漸選用儀器分布管理形式，這就需求多個丈量點的流量信號一致改換成4－20mA，再送到核算機中會集挨近和管理，因而呈現了二線制的4－20mA渦街流量變送器，它是在本來擴大板后邊連一塊改換板而成，改換板由f / V和V / I電路組合，將本來擴大板輸出的頻率信號改換成4－20mA輸出。

外表系數非線性的影響

傳感器輸出信號非線性是制約渦街流量變送器精度進步的zui重要要素，非線性造成各個流量區間表系數K不是常數。外表系數界說為每立方米流量所發作的及沖數。變送器的非線性差錯界說為（Kmax－Kmin）/ （Kmax＋Kmin）×。一般，輸出脈沖頻率信號的常量變送器的準確度標稱只能到達1－2級。而關于以電流輸出在渦街變送器，由于電路中f / V環節的參加，依據RC充放電的f / V改換電路雖然有較高的分辨率，但線性及穩定性卻滿意不了較高精度的改換需求。

2　校對的機理及作用

抽取1臺江蘇旭輝儀表自動化有限公司出產的f500mm電容式渦街流量計為例，其變送器查驗數據列于表1。

表1

每個流量點測3次，取平均值。從表1的數據能夠看出，這臺表的根本差錯zui大為0.82，只能被定為1級。設想，如能將5點的外表常數按對應點的差錯給予校對，則有望將外表的精度進步。應該留意的是：外表精度等級的進步是建立在檢定的重復差錯較小根底之上的，而重復性較好正是渦街流量計的特色。反過來說，如果重復性欠好，非線性校對也就失去意義，非線性校對的作用受重復差錯的約束。上述這臺表的重復差錯zui高為0.266%，經過非線性校對，準確度有望到達0.5級。

影響線性的要素許多，有能夠來自檢測部件的資料、構造、技術以及擴大電路的質量等諸多方面，其間變送器自身的智能化、信號改換與校對一體化是改善其精度的捷徑。

3智能二線制4－20mA渦街流量變送器

3.">　構造框圖

筆者掌管規劃的二線制4－20mA渦街流量變送器構造框圖如圖1所示。

圖1　二線制4－20mA渦街流量變送器構造框圖

原擴大板的電路構造根本不變，只作微功耗改善，在此根底上加改換板，2塊圓板固定在變送器圓柱型金屬殼體兩邊，信號和電源線以接插件相連。選用通用的二線制，包括擴大板在內的悉數元器件都選用微功耗型，以滿意零點電流不超越4mA的需求。MCU選用MCS－51系列的89C2051，內部的2個計數器/守時器T0、T1別離設為計數和工作方式，以對來自擴大板的脈沖頻率進行高精度檢測，運算的成果經過10位分辨率串行D/AMAX504操控輸出電流。頻率檢測和D/A改換這兩個中間進程的改換精度優于0.1%。

3.2　校對運算

變送器的第i點瞬時流量由下式給出：

　　　　                     (1)

式中：Ki外表系數，抱負的狀況下為一常量。

圖1中，流過采樣負載電阻RL上的電流IiL=I0＋Ii，其間I0為零點電流，調整為4mA，Ii由D/A操控，不考慮校對，有以下正比線性關系式建立：

　　　　（2）

式中：N是對應輸出電流Ii時輸入到D/A中的數值。

但一般狀況下，外表常數Ki不是常量，一般做法是在丈量規模內取平均值K作為參考。設各個流量點的實踐外表常數為Ki，并界說校對系數mi為

        mi=K/Ki

所以，實踐瞬時流量為

 (3)

上式標明，只需曉得校對系數mi，將mi與現有的、依據頻率作線性核算出的電流Ii相乘，就可得到與校對后流量 所對應的電流。各mi在標定變送器時求出，由校對后的電流mi Ii得出數據N，并輸入到D/A去操控輸出電流，就能夠到達校對意圖。綜上所述，在二線制變送器中，對輸出電流的校對實踐上就是對外表系數的非線性校對。

3.3　校對完成策略

理論上，只需有了5點校對系數mi，再經過體系機的核算和分析，就能夠得到校對系數大略的曲線函數解析式，并據此校對。但詳細完成的困難是：①渦街流量計外表系數的非線性形狀具有渙散性，不適于用單一形式的曲線來擬合；②智能外表不適合于輸入跨值很大的多項式系數。智能變送器的軟硬件規劃要充沛考慮到既能習慣檢定規程和現場操作需求，又要與智能外表精約規劃的風格相符，應力求以起碼輸入數據量來到達意圖、輸入法及算法應簡略有用。

3.3.">　調整系數bi的輸入

令

mi＝1＋0.001bi；I＝1，2，3，4，5

bi界說為調整系數，為2位十進制，用bi來替代mi是由于前者輸入簡略，所用數據少，占用MCU的內存起碼。規劃中令bi總大于0，這樣就避免了輸入負數（下調電流）的不便利，當bi的值從00改變到99時，可對電流輸出（或K值）完成zui大為9.9%起伏的調整，這個規模已能滿意一般的需求。圖2中，直線AB顯現智能換板輸出電流與輸入頻率挨近抱負的線性關系，為了確保bi總大于0即mi總大于1。在校驗前，應經過調滿量程參數先使各流量點的電流遍及下降，即使直線AB的低利率減小，給全區校對時電流的上拉預留下空間，一起在滿量這一點專設了b5作上拉校對用，以確保校對后在經過滿量程流量時能正確地回到20mA這一點。變送器中規劃了手操軟件，按參數設置鍵“S”，進入參數設定修正狀況，其顯現和鍵盤可參看圖1。這一輸入法確保了bi的便利置入。在線檢守時，可依據實時標定流量調整對應的bi，當調至外表顯現流量與實時標定流量持平時，按寫入鍵將bi值寫入E2PROM保留；也能夠在校驗后依據各點實踐流量所對應輸出電流與實時輸出的電流之間的差錯，核算出各點bi并置入。

3.3.2全量程校對

當5個流量點的輸出電流校對后，則能夠用過5點及零點的5段標號別離為1－5的折線來表明變送器校對后的電流輸出曲線，如圖2所示。程序依照線性插值法校對恣意流量點。

圖2　線性插值法校對輸出電流示意圖

圖2中，f1, f2, f3, f4及fmax依次對比，以確定在哪一段折線上校對，當確定為j號線上后，按式（4）核算該流量點的調整系數bx：

bx=bj＋（bj－bj-1）        

在折線1上，b0按0計，由于零點事前已調好，校對量天然為0。圖2中標出了對應頻率為f這一點需求校對的電流 ?，按式（4）核算bx的算式為

bx=b4＋（b4－b4-1）   

4　結束語

智能二線制4－20mA渦街流量變送器還可完成瞬時流量、輸出電流、輸出頻率的邊遠地方或循環顯現；可在線瀏覽、設定和存儲以下參數：滿量程數、5點調整系數、濾波輸出阻尼系數以及零點和滿度調整系數等。它除了有有效地進步外表的精度等級和層次，還具有操作簡便，調試便利、通用等長處。它應DCS用戶需求而開發，下一步的目標是向HART總線挨近。