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孔板流量計(jì)與信號(hào)的非線性轉(zhuǎn)換

閱讀：40發(fā)布時(shí)間：2026-9-1

從流體經(jīng)過(guò)孔板產(chǎn)生信號(hào)出發(fā)，到在流量積算儀上顯示流量，用四象限信號(hào)轉(zhuǎn)換圖直觀地剖析了信號(hào)的多次轉(zhuǎn)換，重點(diǎn)闡明了其中的非線性轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵詞孔板非線性轉(zhuǎn)換象限增量

在常用的測(cè)量系統(tǒng)中，從傳感器到顯示器，其信號(hào)在多個(gè)環(huán)節(jié)中的轉(zhuǎn)換基本上都是線性的，而用孔板作傳感器的流量測(cè)量系統(tǒng)，信號(hào)的轉(zhuǎn)換卻要經(jīng)歷二次非線性轉(zhuǎn)換，即乘方與開(kāi)方。因此，該測(cè)量系統(tǒng)的儀表在校驗(yàn)或檢定時(shí)增加了一定的難度和復(fù)雜性。

的節(jié)流件是同心圓銳孔板。下面以DDZ－Ⅲ差壓變送器為例，孔板流量測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換如圖1所示。

信號(hào)轉(zhuǎn)換

圖1 信號(hào)轉(zhuǎn)換

其中第Ⅰ象限是孔板區(qū)，又可稱乘方區(qū)。從孔板中流過(guò)的流體，在孔板的兩側(cè)產(chǎn)生了差壓，即增量產(chǎn)生了增量，是信號(hào)的次轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換是非線性的，，流量增加一位，差壓要增加三倍，是指數(shù)關(guān)系。

第Ⅱ象限是線性轉(zhuǎn)換區(qū)，發(fā)生在差壓變送器，隨著從孔板兩側(cè)引進(jìn)的差壓的增加，差壓的輸出電流也成為比例增加，。

第Ⅲ象限是開(kāi)方區(qū)，發(fā)生在流量積算儀中，是對(duì)次非線性轉(zhuǎn)換的逆轉(zhuǎn)換，把被扭曲的關(guān)系再扭曲回來(lái)。是從差變來(lái)的電流信號(hào)，是積算儀內(nèi)部將開(kāi)方后得到的百分值。，是非線性關(guān)系。由于在設(shè)計(jì)孔板時(shí)已確定了流量值和相應(yīng)的差壓，故在積算儀投入運(yùn)行前也必須輸入。積算儀徑開(kāi)方運(yùn)算得到流量的百分值后，還必須進(jìn)行比例運(yùn)算，乘上后才得到流量瞬時(shí)值并顯示出來(lái)，，即，其中為4~20mA信號(hào)。

第Ⅳ象限是流量百分值的線性對(duì)應(yīng)區(qū)，完成線性轉(zhuǎn)換。圖1猶如一幅弓箭圖，目標(biāo)為第Ⅳ象限的線性關(guān)系。

與I、F的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1，其關(guān)鍵點(diǎn)是。

表與I、F的對(duì)應(yīng)關(guān)系

0 4 0 0 0 0

4 8 0.25 25 0.50 0.5

8 12 0.5 50 70.7 0.707

12 16 0.75 75 86.6 0.866

16 20 1 100 100 1

在圖1中，F(xiàn)軸上的數(shù)值是流量的百分值，也就是系統(tǒng)量程的百分值。設(shè)流量為3t/h，則軸上的刻度值25、50、75、100分別表示相應(yīng)的流量值分別為0.75、1.5、2.25、3，單位為t/h。

軸上的刻度值是差壓的百分值，如差壓設(shè)計(jì)為40kPa，則刻度值6.25、25、56.25、100分別表示相應(yīng)的 P分別為2.5、10、22.5、40，單位為kPa。

在軸上的刻度值是電流增量的百分值。下面還標(biāo)了值和I值，即電流的增量是16mA，而I是電流表上的示值，與I相差一個(gè)零位電流（4mA）。不論的值是多少，圖示的關(guān)系不變。

以設(shè)計(jì)流量為3t/h，差壓為40kPa為例，信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的具體數(shù)值見(jiàn)圖2。

轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

圖2 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

專門與孔板配套的差壓變送器，其顯示流量的表盤是非線性刻度，如圖3所示?，F(xiàn)為了便于比較，在表盤的外圍添加了差壓變送器輸出電流刻度的示意圖。電流是線性刻度，流量F是非線性刻度，與是開(kāi)方關(guān)系，。當(dāng)表頭中的電流為I＝8m/A時(shí)，是4mA，占的25％，指針指向滿量程的50％處。