江蘇萬迅儀表有限公司
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閱讀：40發(fā)布時間：2026-9-1
關鍵詞 孔板 非線性轉換 象限 增量
在常用的測量系統(tǒng)中，從傳感器到顯示器，其信號在多個環(huán)節(jié)中的轉換基本上都是線性的，而用孔板作傳感器的流量測量系統(tǒng)，信號的轉換卻要經(jīng)歷二次非線性轉換，即乘方與開方。因此，該測量系統(tǒng)的儀表在校驗或檢定時增加了一定的難度和復雜性。
的節(jié)流件是同心圓銳孔板。下面以DDZ－Ⅲ差壓變送器為例，孔板流量測量系統(tǒng)的信號轉換如圖1所示。
圖1 信號轉換
其中第Ⅰ象限是孔板區(qū)，又可稱乘方區(qū)。從孔板中流過的流體，在孔板的兩側產(chǎn)生了差壓，即增量 
產(chǎn)生了增量 
，是信號的次轉換。該轉換是非線性的， 
，流量增加一位，差壓要增加三倍，是指數(shù)關系。
第Ⅱ象限是線性轉換區(qū)，發(fā)生在差壓變送器，隨著從孔板兩側引進的差壓 
的增加，差壓的輸出電流 
也成為比例增加， 
。
第Ⅲ象限是開方區(qū)，發(fā)生在流量積算儀中，是對次非線性轉換的逆轉換，把被扭曲的關系再扭曲回來。 
是從差變來的電流信號， 
是積算儀內部將 
開方后得到的百分值。 
，是非線性關系。由于在設計孔板時已確定了流量值 
和相應的差壓 
，故在積算儀投入運行前也必須輸入 
。積算儀徑開方運算得到流量的百分值 
后，還必須進行比例運算，乘上 
后才得到流量瞬時值 
并顯示出來， 
，即 
，其中 
為4~20mA信號。
第Ⅳ象限是流量百分值的線性對應區(qū)，完成線性轉換。圖1猶如一幅弓箭圖，目標為第Ⅳ象限的線性關系。
與I、F的對應關系見表1，其關鍵點是 
。
表 
與I、F的對應關系
|
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。設流量為3t/h，則軸上的刻度值25、50、75、100分別表示相應的流量值分別為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，如差壓設計為40kPa，則刻度值6.25、25、56.25、100分別表示相應的 
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相差一個零位電流（4mA）。不論 
的值是多少，圖示的關系不變。
以設計流量為3t/h，差壓為40kPa為例，信號轉換過程中的具體數(shù)值見圖2。
圖2 轉換數(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 
是開方關系， 
。當表頭中的電流為I＝8m/A時， 
是4mA，占 
的25％，指針指向滿量程的50％處。
圖3 流量顯示表盤
在校驗積算儀時一般將量分成4段5點，差壓的電流信號與流量的對應關系如圖4所示，可根據(jù)需要，參照圖示方法任意劃分段、點。
圖4 電流信號與流量的對應關系
用孔板檢測流量，技術成熟，精度高，經(jīng)久耐用，雖然其測量系統(tǒng)的非線性給實際操作帶來不便，但在掌握了四象限信號轉換圖后，還是能運用自如的。
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