一、提問(wèn)
在溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)的測(cè)量中，設(shè)置小信號(hào)切除的唯有流量計(jì)。為什么要設(shè)置小信號(hào)切除？
二、解答
流量?jī)x表小信號(hào)切除的目的，總的來(lái)說(shuō)是解決“無(wú)中生有”的矛盾。但是，各種不同原理的流量計(jì)，切除的意義和切除值的合理確定，也有很大區(qū)別和差異。
（1）差壓流量計(jì)的小信號(hào)切除
差壓式流量計(jì)是投入工業(yè)應(yīng)用的多種流量計(jì)中應(yīng)用最廣泛、歷史最悠久的一種流量計(jì)，也是人們應(yīng)用小信號(hào)切除技術(shù)最早的一種流量計(jì)。
在早期的差壓式流量計(jì)中，人們用U形管差壓計(jì)顯示差壓裝置送出的差壓信號(hào)并換算到瞬時(shí)流量，用浮子式差壓計(jì)、環(huán)秤式差壓計(jì)顯示瞬時(shí)流量并進(jìn)行積算。由于技術(shù)條件的限制，無(wú)法應(yīng)用小信號(hào)切除技術(shù)，只能用經(jīng)常查對(duì)零點(diǎn)并在發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)漂移時(shí)予以校正的方法消除零漂的影響。
自從電子技術(shù)進(jìn)入差壓式流量計(jì)后，模擬量運(yùn)算電路和邏輯運(yùn)算技術(shù)得到迅速發(fā)展，才使小信號(hào)切除有了技術(shù)基礎(chǔ)。
小信號(hào)切除方法在差壓式流量計(jì)中尤其重要，是由差壓式流量計(jì)的輸入輸出關(guān)系式中的平方根特性決定的。在差壓式流量計(jì)中有下面的關(guān)系式，與此式相對(duì)應(yīng)的圖示如下圖所示：
從圖中可看出，在流量接近0的時(shí)候，曲線的斜率dq/dAΔp近似無(wú)窮大，這就決定了流量零點(diǎn)示值的不穩(wěn)定性。早期的差壓計(jì)為1.5級(jí)精確度，即在一段時(shí)間內(nèi)，差壓示值零點(diǎn)漂移±1.5%也算正常，這樣的漂移所對(duì)應(yīng)的流量值就很大了。為了自圓其說(shuō)，儀表制造廠就規(guī)定流量示值在30％以下不計(jì)誤差，這就是以前儀表工程師和早期流量?jī)x表書刊中所說(shuō)的差壓式流量計(jì)量程比（范圍度）為3：1的由來(lái)。
當(dāng)電動(dòng)單元組合儀表發(fā)展到DDZ-II系列后，差壓變送器精確度等級(jí)提高到0.5級(jí)，儀表制造廠推薦將小信號(hào)切除點(diǎn)調(diào)整到差壓上限的1％，對(duì)應(yīng)的流量值為10％FS。
當(dāng)差壓變送器精確度進(jìn)一步提高到0.2級(jí)時(shí)，差壓變送器的零點(diǎn)漂移性能得到進(jìn)一步改善，但是，差壓變送器零漂僅僅是差壓式流量計(jì)零漂的一個(gè)方面，差壓法流量測(cè)量是一個(gè)系統(tǒng)，除了差壓變送器零漂之外，還有差壓信號(hào)的傳遞失真和流量演算器等也都會(huì)引入零漂，綜合多方面的因素，世界上很多儀表制造廠都將差壓切除點(diǎn)減小為0.75％，對(duì)應(yīng)的流量值為8.7％。儀表制造技術(shù)還在不斷改進(jìn)，現(xiàn)在的差壓變送器已經(jīng)提高到0.065級(jí)和0.04級(jí)。差壓信號(hào)傳遞也有了改進(jìn)，由于采用一體化結(jié)構(gòu)，差壓信號(hào)傳遞失真可做到忽略不計(jì)，所以對(duì)于由中低差壓變送器組成的一體化節(jié)流式流量計(jì)，小信號(hào)切除值降到2％qmax，系統(tǒng)仍能很好地工作，不會(huì)出現(xiàn)“無(wú)中生有”現(xiàn)象。
人們?yōu)槭裁礋嶂杂趯⑿⌒盘?hào)切除點(diǎn)一降再降？這是因?yàn)樾⌒盘?hào)切除既有得又有失。得到的是掩蓋了各種原因引起的流量顯示值的零點(diǎn)漂移，從而消除煩人的“無(wú)中生有”現(xiàn)象；失去的是當(dāng)實(shí)際流量低于切除點(diǎn)時(shí)，一概顯示為零，從而引起使用者的不滿。因此，儀表制造廠和系統(tǒng)調(diào)試人員在確保不出現(xiàn)“無(wú)中生有”的前提下，總是盡量降低小信號(hào)切除點(diǎn)，而儀表制造技術(shù)的改進(jìn)，也為這一做法提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，所以隨著差壓變送器精確度、穩(wěn)定性的提高，隨著儀表結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，小信號(hào)切除點(diǎn)也越來(lái)越小。
（2）流量小信號(hào)切除的意義與目的
①電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移的原因主要有下列幾點(diǎn)：
a.電極表面被粘附了一層絕緣物；
b.流體的電導(dǎo)率有明顯的變化；
c.受到外界干擾；
d.電極送出的毫伏信號(hào)，在放大和轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)零漂；
e.流量測(cè)量管上下游某一段管內(nèi)未充滿液體，而管道壓力又有波動(dòng)時(shí)，使得平均流量為零，而流經(jīng)電極的軸向流速卻有一定幅度的擺動(dòng)，這種擺動(dòng)幅值雖然很小，但由于電磁流量計(jì)精確度現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到很高的水平，所以仍然能夠觀察到。
電磁流量計(jì)的小信號(hào)切除點(diǎn)，一般比差壓式流量計(jì)小得多，設(shè)置在（1～2）％FS處就能滿足要求。
②渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)號(hào)稱不存在零點(diǎn)漂移，但是流量信號(hào)用4～20mA輸出時(shí)，由于模擬電路總有一定幅值的零漂，所以需要設(shè)置小信號(hào)切除，而當(dāng)流量信號(hào)用脈沖形式輸出時(shí)，也必須設(shè)置小信號(hào)切除，這就耐人尋味了。
從工作原理來(lái)說(shuō)，渦街流量計(jì)不存在零點(diǎn)漂移，理由是在流速為零時(shí)，旋渦發(fā)生體后面不會(huì)有旋渦產(chǎn)生，因此也就無(wú)脈沖輸出。實(shí)際上，不用到流速為零，只要流體的流速低到一定數(shù)值，相應(yīng)的雷諾數(shù)小于紊流區(qū)間（Ren＜2300），旋渦已經(jīng)不會(huì)產(chǎn)生。既然如此，在渦(Rep<2300街流量計(jì)中為什么還要設(shè)置小信號(hào)切除呢？原因很簡(jiǎn)單，即在雷諾數(shù)很低時(shí)，雖然沒(méi)有旋渦產(chǎn)生，也沒(méi)有因此而輸出的脈沖，但是干擾會(huì)趁虛而入，例如管道振動(dòng)產(chǎn)生的干擾、射頻干擾等，由于渦街流量計(jì)的脈沖信號(hào)放大器是變?cè)鲆娣糯笃?，輸入脈沖信號(hào)幅值越低，增益越大，所以，在無(wú)脈沖信號(hào)輸入時(shí)，增益最大，這就為干擾信號(hào)的鉆入開了方便之門。好在人們還有小信號(hào)切除這個(gè)手段。
由于渦街流量計(jì)的探頭輸出的脈沖信號(hào)幅值與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體的流速平方成正比，在儀表制造廠承諾的Red≥20000而保證正常測(cè)量的流速區(qū)間，探頭輸出的信號(hào)幅值較大，因而信噪比也較大，干擾不易侵人;而在流速較低，干擾容易侵入時(shí)，則采用小信號(hào)(以頻率來(lái)表征)切除方法，從而使儀表既能做到在流速較高時(shí)保證正常測(cè)量，又能做到在流速低于承諾的可測(cè)最小流量對(duì)應(yīng)值時(shí)，穩(wěn)定地指示零。
③ 超聲流量計(jì)
時(shí)差法超聲流量計(jì)是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的一種超聲流量計(jì)，它是基于超聲順流傳播時(shí)間和逆流傳播時(shí)間差的測(cè)定，不僅能測(cè)量正向流流量，也能測(cè)量反向流流量。當(dāng)流速為零時(shí)，順流傳播時(shí)間和逆流傳播時(shí)間應(yīng)相等，但是由于換能器不完全對(duì)稱和性能的時(shí)漂、溫漂，也會(huì)出現(xiàn)流量示值的零漂，因此，流量轉(zhuǎn)換器中也設(shè)置有小信號(hào)切除，但切除點(diǎn)設(shè)置到1%FS已足夠。
④ 渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)是基于流過(guò)渦輪流量傳感器時(shí)，流體對(duì)渦輪葉片產(chǎn)生推力，從而導(dǎo)致渦輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)流速為零和流速雖不為零但低于起動(dòng)靈敏度時(shí)，渦輪不會(huì)旋轉(zhuǎn)，因此，就原理來(lái)說(shuō)，也不存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題。但是，如果以4~20mA的形式輸出流量信號(hào)，則因模擬電路本身的特殊性，也會(huì)產(chǎn)生一定的零漂，因此也需引入不大于1%FS的小信號(hào)切除。
其他原理的流量計(jì)，除了容積式流量計(jì)之外，一般均需設(shè)置小信號(hào)切除，放棄切除點(diǎn)以下流量的測(cè)量，這完全是不得已而為之。
