[发明专利]一种智能化差压式流量传感装置及其设计方法

说明书

技术领域

本发明属于工业测量与控制领域，应用于气体、液体等流体的流量测量过程中，解决单一差压测量装置使用过程的量程局限。

背景技术

如图1所示，为目前通用的流体流量测量方式，差压式流量传感器2以截流方式安装在充满流体的管线1上，当有流体通过时，在装置的上游侧与测量装置或下游侧之间产生一个静差压，这个差压值与流体的瞬时流量具有对应关系，并随流体的速度变化而变化。由差压测量装置3测得实时差压量值，根据该差压的实测值和流量传感器的特性，以及装置使用时流体的温度、压力等条件，通过部件4计算得到瞬时流量值。按照GB/T 2624定义，质量流量与差压的关系式为：

qm=C1-β4ϵπ4d22Δpρ1]]>

由以上计算过程可以看出流量测量是一个将差压测量数值代入公式的运算过程。在测量环境确定的情况下，在一定误差范围内，公式中的流出系数C、可膨胀性系数ε、直径比β、流量传感器孔径d均以常量看待，ρ1为流体在温度、压力动态变化条件下的密度修正值，Δp为差压测量值，实际测量过程只需测量差压及温度、压力三个变量即可完成瞬时流量测量。

当测量量程扩大，且超出某个限定范围时，以上式中的C值将产生变化，超出在本计算公式中应该保持的常量特性，其变化量随范围的扩大而变化，影响到测量结果的准确性，最终使测量结果失去意义。

发明内容

本发明的目的是：在现有通用的差压测量传感器流量测量环境下，通过增加数学处理模块的方法，扩大其测量范围，满足更广泛的使用要求。

本发明的技术方案是：一种智能化差压式流量传感装置，包括差压流量传感器2、差压信号转换装置3、测量结果积算模块4，其中差压流量传感器2安装在流体管路1上，依次与差压信号转换装置3、测量结果积算模块4连接，其测量结果积算模块4由模拟量转换、微处理器硬件模块和量程修正模块组成。

一种智能化差压式流量传感装置的设计方法，其具体设计步骤如下：

步骤一：在流体管路1上安装如权利要求1所述的智能化差压式流量传感装置，其中测量结果积算模块4的模拟量转换部分将差压信号转换装置3输送的模拟量电信号转换为微处理器硬件模块可接收的数字量信号，量程修正模块通过微处理器硬件模块完成流量测量修正函数的计算处理功能；

步骤二：流量计算修正

分步骤1：取得差压流量传感器2原始测量范围外测量特性信息

首先，对所要扩展的差压流量传感器2量程范围进行分段，在满足测量精度要求的前提下，选用尽可能少的标准流量测量装置5覆盖该扩展范围；

其次，在流体管路1不同的流量范围内，将对应范围的标准流量测量装置5安装于流体管路1上，在流体管路1上增加阀门6控制管道流量，使用对应范围的标准流量测量装置5和差压流量传感器2记录比对同一时刻分别得到的流量测量值；

最后，当流体管路1流量范围发生变化时，更换对应范围的标准流量测量装置5，完成全量程范围的比对测量，得到被测传感器原始测量范围外测量特性信息；

分步骤2：引入修正函数

根据分步骤1得到的被测传感器原始测量范围外测量特性信息，拟合计算得到补偿函数k(Δp)的表达式，当流体管路1流量瞬时值超过差压流量传感器2的既定量程范围时，流出系数C的变化超出了原来常量值所对应的误差范围，则流量计算公式由传统的计算公式：