如圖 1所示, 氣體渦輪流量計主要由渦輪流量變送器和指示積算儀組成[ 1] 。 渦輪流量變送器把流量信號轉換成電信號, 由指示積算儀顯示被測介質的體積流量和流體總量。
 

2 、氣體渦輪流量計的工作原理：

  流體流經傳感器殼體, 由于葉輪的葉片與流向有一定的角度 ,流體的沖力使葉片具有轉動力矩 ,克服摩擦力矩和流體阻力矩之后葉片旋轉 , 在力矩平衡后轉速穩定 ,在一定條件下, 轉速與流速成正比 ,由于葉片具有導磁性 ,它處于信號檢測器 (由磁鋼和線圈組成)的磁場中, 旋轉的葉片切割磁力線, 周期性地改變線圈地磁通量 ,從而使線圈兩端感應出電脈沖信號,此信號經過放大器的放大整形, 形成有一定幅度的連續的矩形波 ,可遠傳至顯示儀表 ,顯示出流體的體積流量或總量。
 

3、 氣體渦輪流量計儀表系數的理論表達式：

  作用在渦輪上的力矩可分為以下幾個 :流體通過渦輪時對葉片產生的切向推動力矩 M 1 ;流體沿渦輪表面流動時產生的粘滯摩擦力矩 M 2 ;軸承的摩擦力矩M3 ;磁電轉換器對渦輪產生的電磁反作用阻力矩 M4 。

M 3	=a4 ω2 /3	(4)
M 4	=a5 ω3	(5)

分別將式(2)、(3)、(4)、(5)帶入式 (1)并經整理可得:

2	ωqV  =a7	2 /3	3	(6)
qV  – a6		ω	+a8 ω

式中:a6 、a7 、a8 為經整理后的綜合系數。
 
通過以上的推導過程可以看出 , 渦輪的流量與轉速并不是簡單的線性關系。相互之間是一個比較復雜的高次表達式關系。

4、氣體渦輪流量計儀表系數的計算方法：
表 1  某一渦輪流量計出廠校驗數據
 

序號	流量		頻率	儀表系數
	qV  /(L s– 1 )		f H/ z	K /L– 1
1	28.	06	1 766	62.	88
2	19.	62	1 233	62.	90
3	11.	42	724	63.	41
4	6.	82	437	64.	02
5	5.	52	352	63.	81
平均儀表系數				63.	03

	由式 (6)可以看出, 渦輪的流量與轉速的關系比	一個多項式近似代替比較復雜的解析表達式。 根據傅
較復雜。為了簡化應用 ,通常省略影響比較小的等式		立葉定律,在提高多項式次數的情況下即可得到更高
右邊部分,這樣即可得出一個線性表達式 ,將角速度轉		的計算精度。
換為頻率后即為 qV  =f K/ 。表 1是某一渦輪流量計出		結合表 1的數據和式 (6), 對表 1 的數據分別進
廠時的校驗數據 ,其流量的計算表達式為 :流量 =頻		行了不同次數的多項式擬合。 多項式擬合方法有許
率 ÷ 平均儀表系數。 雖然其度已經達到了 1. 5		多 ,例如在 M TALB中、Exce ll中均可實現數據的擬合。
級 ,但在實驗室條件和對精度要求比較高的場合中,		筆者為了計算方便及多方面的要求 , 使用 VB 語言編
	1. 5級并滿足不了其精度要求。 為了提高計算精度, 現	寫了一個多項式擬合程序, 擬合方法參考于文獻 [ 4]
考慮采用多項式曲線擬合的方法, 在其量程范圍內用		中曲線擬合部分。結果見表 2。

 

						表 2		不同儀表系數計算方法的比較
				采用平均儀表系數						采用一次多項式擬					采用二次多項式擬					采用三次多項式擬
序號	頻率	標準流量			計算結果					合方法計算結果					合方法計算結果					合方法計算結果
		qV  (/L s– 1)
	f H/ z			計算流量		相對誤差				計算流量		相對誤差			計算流量		相對誤差			計算流量		相對誤差
				q'/(L s -1 )		%				q'/(L s – 1)		%			q'/(L s– 1)		%			q'(/L s– 1 )			%
				V						V					V					V
1	1 766	28.	06	28.	018	0.	150	28.			085	0.	089	28.		070	0.	036	28.		059	0.	004
2	1 233	19.	62	19.	562	0.	296	19.			570	0.	255	19.		588	0.	163	19.		623	0.	015
3	724	11.	42	11.	487	0.	587	11.			438	0.	158	11.		451	0.	271	11.		411	0.	079
4	437	6.	82	6.	933	1.	657	6.			853	0.	484	6.		848	0.	410	6.		840	0.	293
5	352	5.	52	5.	585	1.	178	5.			495	0.	453	5.		483	0.	670	5.		507	0.	236

  通過表 2的比較可以發現在使用一次多項式擬合的情況下,流量誤差比原來平均減小了一半,在使用三次多項式擬合的情況下 ,流量誤差則減小了一個數量級。精度有顯著提高。

5 、結論：

  在有計算機參與數據處理的情況下 ,還可以提高擬合多項式的次數來得到更的數據。 同時還應該引入壓力和溫度的修正。