CN112051004A - 一种差压变送器静压影响实时补偿方法 - Google Patents

一种差压变送器静压影响实时补偿方法 Download PDF

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屠彬彬
蔡绯
程静
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    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure

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Abstract

本发明公开了一种差压变送器静压影响实时补偿方法。静压传感器实时测量差压变送器的静压值和电流传感器实时测量差压变送器输出的电流值均输入到静压补偿回路中，静压补偿回路将电流值根据差压变送器的量程转换成原始的差压信号，再根据静压值和原始的差压信号进行补偿生成补偿后的差压信号并发送到电流输出回路，由电流输出回路将补偿后的差压信号转换成电流信号。本发明通过实测数据、实时静压值、差压变送器电流对差压变送器因自身受静压影响带来的误差进行实时补偿，极大程度地减弱了静压带来的误差，极大程度地提高了差压的测量准确度。

Description

一种差压变送器静压影响实时补偿方法
技术领域
本发明涉及了一种计量测量领域的测量方法，具体涉及了一种差压变送器静压影响实时补偿方法。
背景技术
差压变送器实际使用时是在静压状态下测量液体、气体和蒸汽的差压，并将差压变量转换为可传送的标准化输出信号，主要用于工业过程差压参数的测量和控制。但是目前差压变送器的检测通常是在低压端通大气的情况下进行的，没有在差压变送器的高、低压两端口施加静态过程压力，也就是在非静压状态进行检测，与实际使用状态不一致。据报道，英国、挪威和法国在近几年，从14个主要制造厂取得的16台差压变送器样品的静压性能进行了评估，取得了如下的结果：11台仪表未能满足制造厂关于静压影响的规定指标，静压的影响远大于仪表的准确度要求，其中2台仪表在规定的静压值情况下，其量程的变化是其允许误差的4倍。可见，静压对差压变送器技术特性影响极大。对于静压性能差的差压变送器，在常规方法检测下属合格产品，但在静压下的差压检测结果会产生很大的误差。实际使用中，差压变送器往往伴随着静压的影响，如果不加以修正，则测得数据的可信度就会大大降低。
发明内容
为了解决背景技术中的需求和问题，本发明提供了一种差压变送器静压影响实时补偿方法，消除差压变送器的静压影响带来的测量误差。
本发明的技术方案如下：
一、一种差压变送器静压影响实时补偿装置，补偿装置主要包括静压传感器、电流传感器、静压补偿回路和电流输出回路；静压补偿回路分别与静压传感器、电流传感器和电流输出回路相连；静压传感器、电流传感器分别连接到差压变送器的低压端和电流输出端，静压传感器实时测量差压变送器的静压值并输入到静压补偿回路中，电流传感器实时测量差压变送器输出的电流值并输入到静压补偿回路中，静压补偿回路将电流值根据差压变送器的量程转换成原始的差压信号，再根据静压值和原始的差压信号对原始的差压信号进行补偿生成补偿后的差压信号并发送到电流输出回路，最后由电流输出回路将补偿后的差压信号转换成电流信号。
所述的静压补偿回路经RS232数据线和外部的数据源连接，静压补偿回路将由RS232输入的实测数据存储在EPROM中，静压补偿回路重新上电时，静压补偿回路读取EPROM中的数据。
所述的电流输出回路输出的电流信号范围为4-20mA。
二、一种差压变送器静压影响实时补偿方法，方法包括静压传感器实时测量差压变送器的静压值并输入到静压补偿回路中，电流传感器实时测量差压变送器输出的电流值并输入到静压补偿回路中，静压补偿回路将电流值根据差压变送器的量程转换成原始的差压信号，再根据静压值和电流值利用建立的差压变送器补偿模型分析处理后对原始的差压信号进行补偿生成补偿后的差压信号并发送到电流输出回路，最后由电流输出回路将补偿后的差压信号转换成4-20mA的电流信号。
所述差压变送器补偿模型的补偿后的差压信号曲线：
Z＝z+z'
其中，z’表示补偿修正曲线，z表示补偿前的差压信号曲线。
本发明的主要创新在于利用静压传感器实时测量的静压值和电流传感器实时测量的电流值对差压变送器的差压信号进行补偿进而转换为新的电流输出，实现了准确的实时补偿。
本发明的有益效果：
本发明通过实测数据、实时静压值、差压变送器电流对差压变送器因自身受静压影响带来的误差进行实时补偿，极大程度地减弱了静压带来的误差，极大程度地提高了差压的测量准确度，最后将补偿后的差压值转换成(4-20)mA的电流信号，输出电流信号以供用户使用。
附图说明
图1为本发明所采用的差压变送器与补偿装置的安装图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，具体实施的补偿装置主要包括静压传感器、电流传感器、静压补偿回路和电流输出回路；静压补偿回路分别与静压传感器、电流传感器和电流输出回路相连；静压传感器、电流传感器分别连接到差压变送器的低压端和电流输出端，静压传感器实时测量差压变送器的静压值并输入到静压补偿回路中，电流传感器实时测量差压变送器输出的电流值并输入到静压补偿回路中，静压补偿回路将电流值根据差压变送器的量程转换成原始的差压信号，再根据静压值和电流值分析处理后对原始的差压信号进行补偿生成补偿后的差压信号并发送到电流输出回路，最后由电流输出回路将补偿后的差压信号转换成4-20mA的电流信号。
本发明尤其适用于受静压影响明显但实际又在高静压下工作的差压变送器，静压又称额定压力或工作压力，具体由差压变送器设计而定，最高可达到50MPa。
静压补偿回路经RS232数据线和外部的数据源连接，静压补偿回路将由RS232输入的实测数据存储在存储器EPROM中，静压补偿回路重新上电时，静压补偿回路读取EPROM中的数据。
补偿装置的差压变送器静压影响实时补偿方法为静压传感器实时测量差压变送器的静压值并输入到静压补偿回路中，电流传感器实时测量差压变送器输出的电流值并输入到静压补偿回路中，静压补偿回路将电流值根据差压变送器的量程转换成原始的差压信号，再根据静压值和电流值利用建立的差压变送器补偿模型分析处理后对原始的差压信号进行补偿生成补偿后的差压信号并发送到电流输出回路，最后由电流输出回路将补偿后的差压信号转换成4-20mA的电流信号。
差压变送器补偿模型的补偿后的差压信号曲线：
Z＝z+z'
其中，z’表示补偿修正曲线，z表示补偿前的差压信号曲线。
实施例
使用高静压差压标准活塞式压力计对一台差压变送器分别在不同静压下进行测试，此时输出信号值I与对应压力值P有对应关系
Figure BDA0002683447720000031
为方便理解和计算，其测试结果转换成压力值后如下所示：
Figure BDA0002683447720000032
设x为标准差压值，zn为差压变送器实际输出的差压值，利用最小二乘法进行线性拟合，得到分别在0kPa，1000kPa，2000kPa，3000kPa，4000kPa，5000kPa，6400kPa的静压作用下，差压变送器补偿前的输出信号的直线方程分别为：
Figure BDA0002683447720000041
对上式组中各直线求导，分别得到不同静压(0kPa，1000kPa，2000kPa，3000kPa，4000kPa，5000kPa，6400kPa)下导数分别为:1.000042，1.000589，1.001246，1.001989，1.002661，1.003289，1.004323。
设y为静压值，则不同静压与导数通过最小二乘法进行线性拟合，获得斜率拟合曲线
Figure BDA0002683447720000042
Figure BDA0002683447720000043
对上式积分得到差压变送器补偿前的差压信号曲线可表述为：
z＝6.74×10-7xy+0.99996x+C
对应不同静压力值(0kPa,1000kPa，2000kPa，3000kPa，4000kPa，5000kPa，6400kPa)，上式组中的截距分别等于-0.022190，-0.019214，-0.009286，-0.005262，-0.015952，-0.005095，-0.001476，将截距利用最小二乘法进行三次曲线拟合后，可以得到截距拟合曲线C：
C＝1.49×10-14y3-8.6×10-10y2+8.2×10-6y-2.35×10-2
最终，差压变送器补偿前的差压信号曲线可表述为：
z＝6.74×10-7xy+0.99996x+1.49×10-14y3-8.6×10-10y2+8.2×10-6y-2.35×10-2
将静压y影响部分进行修正，并进行零点***误差修正，其补偿修正曲线为：
z’＝-6.74×10-7xy-1.49×10-14y3+8.6×10-10y2-8.2×10-6y+0.025
补偿后的差压输出曲线为：
Z＝z+z'
Z＝z-6.74×10-7xy-1.49×10-14y3+8.6×10-10y2-8.2×10-6y+0.025
经补偿修正以后，测试结果转换成压力值后如下所示：
Figure BDA0002683447720000044
Figure BDA0002683447720000051
与补偿前压力测量结果相比，补偿修正后误差变化如下：
Figure BDA0002683447720000052
从补偿前后各静压下差压变送器的误差对比可见，受静压影响的输出误差得到有效的补偿。受静压影响，补偿前差压变送器的最大误差一度达到0.5％，补偿后的差压变送器误差控制到0.1％以内，补偿效果明显。

Claims (5)

1.一种差压变送器静压影响实时补偿方法，其特征在于：静压传感器实时测量差压变送器的静压值并输入到静压补偿回路中，电流传感器实时测量差压变送器输出的电流值并输入到静压补偿回路中，静压补偿回路将电流值根据差压变送器的量程转换成原始的差压信号，再根据静压值和电流值利用建立的差压变送器补偿模型分析处理后对原始的差压信号进行补偿生成补偿后的差压信号并发送到电流输出回路，最后由电流输出回路将补偿后的差压信号转换成电流信号。
2.根据权利要求1所述的差压变送器静压影响实时补偿方法，其特征在于：所述差压变送器补偿模型的补偿后的差压信号曲线：
Z＝z+z'
其中，z’表示补偿修正曲线，z表示补偿前的差压信号曲线。
3.根据权利要求1所述的差压变送器静压影响实时补偿方法，其特征在于：方法采用以下补偿装置，补偿装置主要包括静压传感器、电流传感器、静压补偿回路和电流输出回路；静压补偿回路分别与静压传感器、电流传感器和电流输出回路相连；静压传感器、电流传感器分别连接到差压变送器的低压端和电流输出端，静压传感器实时测量差压变送器的静压值并输入到静压补偿回路中，电流传感器实时测量差压变送器输出的电流值并输入到静压补偿回路中，静压补偿回路将电流值根据差压变送器的量程转换成原始的差压信号，再根据静压值和原始的差压信号对原始的差压信号进行补偿生成补偿后的差压信号并发送到电流输出回路，最后由电流输出回路将补偿后的差压信号转换成电流信号。
4.根据权利要求3所述的差压变送器静压影响实时补偿方法，其特征在于：所述的静压补偿回路经RS232数据线和外部的数据源连接，静压补偿回路将由RS232输入的实测数据存储在EPROM中，静压补偿回路重新上电时，静压补偿回路读取EPROM中的数据。
5.根据权利要求3所述的差压变送器静压影响实时补偿方法，其特征在于：所述的电流输出回路输出的电流信号范围为4-20mA。
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