涡街流量计如何实现非线性校正?

涡街流量计作为一种广泛应用于工业领域的流量测量仪表,具有结构简单、安装方便、测量精度高等优点。然而,由于涡街流量计的输出信号与流量之间存在非线性关系,因此在实际应用中需要进行非线性校正,以提高测量精度。本文将详细介绍涡街流量计非线性校正的原理、方法及实施步骤。

一、涡街流量计非线性校正原理

涡街流量计的测量原理基于卡门涡街效应。当流体流经一个圆柱体或圆盘体时,会在其后方产生一系列交替排列的涡街。这些涡街的频率与流体的流速成正比,因此通过测量涡街的频率,即可得到流体的流速,进而计算出流量。

然而,涡街流量计的输出信号与流量之间并非简单的线性关系,而是存在非线性误差。这种非线性误差主要来源于以下几个方面:

  1. 涡街频率与流速的关系并非完全线性,存在一定的非线性误差;
  2. 流体流动状态(如湍流、层流)对涡街频率的影响;
  3. 流体特性(如密度、粘度)对涡街频率的影响;
  4. 涡街流量计的测量系统误差。

针对上述非线性误差,涡街流量计非线性校正的原理是通过采集一定范围内的流量数据,建立流量与涡街频率之间的非线性关系模型,从而实现非线性校正。

二、涡街流量计非线性校正方法

  1. 线性化校正

线性化校正是一种简单的非线性校正方法,其基本原理是将非线性关系转化为线性关系。具体步骤如下:

(1)在一定的流量范围内,采集流量计的输出信号和对应的流量数据;
(2)根据采集到的数据,绘制流量-频率曲线;
(3)通过曲线拟合,得到流量与频率之间的线性关系式;
(4)在实际测量过程中,根据涡街流量计的输出信号,通过线性关系式计算出流量。


  1. 多项式校正

多项式校正是一种较为精确的非线性校正方法,其基本原理是利用多项式函数对流量与频率之间的非线性关系进行逼近。具体步骤如下:

(1)在一定的流量范围内,采集流量计的输出信号和对应的流量数据;
(2)根据采集到的数据,绘制流量-频率曲线;
(3)选择合适的多项式次数,通过曲线拟合,得到流量与频率之间的多项式关系式;
(4)在实际测量过程中,根据涡街流量计的输出信号,通过多项式关系式计算出流量。


  1. 神经网络校正

神经网络校正是一种基于人工智能的非线性校正方法,其基本原理是利用神经网络对流量与频率之间的非线性关系进行逼近。具体步骤如下:

(1)在一定的流量范围内,采集流量计的输出信号和对应的流量数据;
(2)将采集到的数据分为训练集和测试集;
(3)利用训练集数据对神经网络进行训练,得到流量与频率之间的非线性关系模型;
(4)在实际测量过程中,根据涡街流量计的输出信号,通过神经网络模型计算出流量。

三、涡街流量计非线性校正实施步骤

  1. 选择合适的非线性校正方法;
  2. 在一定的流量范围内,采集流量计的输出信号和对应的流量数据;
  3. 对采集到的数据进行预处理,如滤波、去噪等;
  4. 根据选择的非线性校正方法,进行曲线拟合或神经网络训练;
  5. 得到非线性关系模型后,在实际测量过程中,根据涡街流量计的输出信号,通过非线性关系模型计算出流量;
  6. 对校正后的流量进行验证,确保校正效果。

总之,涡街流量计非线性校正对于提高测量精度具有重要意义。通过选择合适的非线性校正方法,并严格按照实施步骤进行操作,可以有效消除涡街流量计的非线性误差,提高流量测量的准确性。

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