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1.引言
    近年以來(lái)，隨著流量計(jì)量行業(yè)的發(fā)展，電磁流量計(jì)以其無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)壓力損失、測(cè)量量程范圍寬等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于各種場(chǎng)合，而在使用過(guò)程中遇到的一個(gè)難題就是如何提高大口徑流量計(jì)量的準(zhǔn)確度。如果使用管道式電磁流量計(jì)測(cè)量大口徑管道流量，則其體積大、加工成本高并且標(biāo)定和安裝維修都十分困難，給工程應(yīng)用帶來(lái)很多不便。所以在這種情況下，一般用插人式電磁流量計(jì)代替管道式電磁流量計(jì)用于測(cè)量大口徑管道的流量。但是插入式電磁流量計(jì)會(huì)產(chǎn)生非線性現(xiàn)象，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在很多學(xué)者解決這個(gè)問(wèn)題多采用的是多段非線性補(bǔ)償方法，把整個(gè)量程范圍里面的流量分成多個(gè)流量段，再分別求解出不同階段的流量系數(shù)，從而可以得出各段的流量值。但是這種方法使用起來(lái)比較復(fù)雜，且精度也受到了限制。所以本文從電磁流量計(jì)自身結(jié)構(gòu)出發(fā)，找出產(chǎn)生非線性現(xiàn)象的原因，從源頭上找出提高插入式電磁流量計(jì)線性度的方法。
2.插入式電磁流量計(jì)工作原理
    插入式電磁流量計(jì)測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv
其中，E為兩電極之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為切割磁感線的有效長(zhǎng)度，為平均流速，流質(zhì)為導(dǎo)電介質(zhì)，原理圖如圖1所示。并且(1)式經(jīng)變換可表示為

當(dāng)B和都為常數(shù)時(shí)，只要測(cè)得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E就可以得到平均流速，因被測(cè)管道的橫截面積已知，這樣就可以很容易求得某導(dǎo)電流質(zhì)的體積流量

其中，D為被測(cè)管道內(nèi)徑，Q為體積流量。
由(3)式可知，當(dāng)插入管道結(jié)構(gòu)一定時(shí)，體積流量P與比值E／B成正比，而與流體的溫度、密度、管內(nèi)壓力等無(wú)關(guān)。
當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為常數(shù)時(shí)，體積流量Q與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E成正比，即體積流量與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之間是完全呈線性關(guān)系的。
3.傳感器線性度評(píng)定
    線性度是傳感器的主要靜態(tài)性能指標(biāo)之一，其定義為測(cè)試系統(tǒng)的輸出和輸入系統(tǒng)能否像理想系統(tǒng)那樣保持正常值比例關(guān)系(線性關(guān)系)的一種度量。線性度反應(yīng)了校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度，此規(guī)定直線即為按一定方法確定的理想直線。線性度又稱為非線性度，參考GB／T18459—2001《傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算方法》中的線性度定
義：正、反行程實(shí)際平均特性曲線相對(duì)于參比直線(擬合直線)的最大偏差，用滿量程輸出的百分比來(lái)表示。這一指標(biāo)通常以線性誤差表示

其中，△max為最大殘差，Y為理論滿量程輸出。本文采用最小二乘法進(jìn)行線性度評(píng)定，即擬合直線為最小二乘直線。最小二乘直線保證了傳感器實(shí)際輸出的平均值對(duì)它的偏差的平方和為最小，即可以保證擬合直線得到的結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果之間的偏差很小，更具可靠性。根據(jù)定義，線性度即是校準(zhǔn)曲線對(duì)這條最小二乘擬合直線的偏離程度。
4插入式電磁流量計(jì)非線性現(xiàn)象成因
    插入式電磁流量計(jì)使用時(shí)在被測(cè)管道合適位置處打孔插入以測(cè)量導(dǎo)電流體流量，并且可以在不斷流的情況下取出進(jìn)行清洗和維修，操作十分方便。但是插入管道的探頭對(duì)于管道流場(chǎng)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于引入了一個(gè)阻流器件，流體對(duì)此探頭進(jìn)行繞流運(yùn)動(dòng)，如圖2所示。

其中，△max為最大殘差，Y為理論滿量程輸出。本文采用最小二乘法進(jìn)行線性度評(píng)定，即擬合直線為最小二乘直線。最小二乘直線保證了傳感器實(shí)際輸出的平均值對(duì)它的偏差的平方和為最小，即可以保證擬合直線得到的結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果之間的偏差很小，更具可靠性。根據(jù)定義，線性度即是校準(zhǔn)曲線對(duì)這條最小二乘擬合直線的偏離程度。