4.1.4 量程迁移
各种静压式液位测量方法都要求零液位(取压口)与压力传感器的入口在同一水平高度,否则会产生附加静压误差。但是,为了读数和维护的方便,在实际安装时不一定能满足这个要求。在这种情况下,就必须进行量程迁移。所谓量程迁移,就是通过计算进行修正,传感器入口不在零液位时造成的附加静压误差,常用的是对压力传感器进行零点调整,使它在只受附加静压时输出为“零”。
量程迁移有无迁移、负迁移和正迁移3种情况,下面以差压传感器测量液位为例进行介绍。
差压传感器测量液位示意图,如图4.7所示,其正负压室分别与容器下部和上部的取压点相连通,连接负压室与容器上部取压点的引压管中充满与容器液位上方相同的气体,由于气体密度相对于液体小得多,则取压点与负压室之间的静压差很小,可以忽略。
图4.7 差压传感器测量液位示意图
(1)无迁移
当差压传感器的正负压室与零液位等高时,如图4.7(a)所示。传感器的输出差压Δp为
当H=0时,Δp=0,差压传感器未受任何附加静压;当H=Hmax时,Δp=Δpmax。这说明差压传感器无须迁移。如果配接变送器转换成4~20 mA标准电信号,则输出电信号为4 mA,表示输入差压值Δp=0,也即H=0;差变输出20 mA,表示输入差压值为Δpmax,也即H=Hmax。因此,变送器的输出电流I与液位H呈线性关系。
(2)负迁移
在实际安装差压传感器时,如果传感器的正压室在零液位之上,如图4.7(b)所示。传感器的输出差压Δp为
当H=0时,Δp=ρgh=C<0,差压传感器受到一个附加负差压作用,使差压变送器的输出I<4 mA。为使H=0时,差压变送器的输出I=4 mA,就要设法消去C的作用。由于C<0,故需要负迁移。
负量程迁移就是通过调节差压变送器上的迁移弹簧,使变送器在Δp=-C时,输出电流I=4 mA,对应于H=0。这样,当差压变送器的输出电流I=20 mA,Δp=Hmaxρ1g-C,对应于H=Hmax。从而实现差压变送器输出与液位之间的线性关系。
(3)正迁移
在实际安装差压传感器时,如果传感器的正压室在零液位之下,如图4.7(c)所示。传感器的输出差压Δp为
当H=0时,Δp=ρgh=B>0,差压传感器受到一个附加正差压作用,使差压变送器的输出I>4 mA。为使H=0时,差压变送器的输出I=4 mA,就要设法消去B的作用。由于B>0,故需要正迁移。
正量程迁移就是通过调节差压变送器上的迁移弹簧,使变送器在Δp=C时,输出电流I=4 mA,对应于H=0。这样,当差压变送器的输出电流I=20 mA,Δp=Hmaxρ1g+B,对应于H=Hmax。从而实现差压变送器输出与液位之间的线性关系。
应当说明的是,量程迁移只是因为差压传感器的安装位置等需要进行的,但它只改变液位的变化范围,而差压传感器的量程范围保持0~Δpmax不变。