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¿Qué es linealización? ¿Qué es y por qué lo necesito?

Caudal versus frecuencia

La linearización es un proceso que mejora la precisión de cualquier medidor de flujo repetible.
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Este artículo mostrará la cantidad de aumento de precisión que se puede esperar optimizando los puntos de linealización en términos de número y posición.

Una calibración estándar de un caudalímetro VFF implicará puntos de calibración 10. Estos siempre se distribuyen a lo largo del rango de flujo operativo del cliente. Se distribuirán a favor de tasas de flujo más bajas, donde los cambios en la precisión del medidor en bruto son más altos.

A continuación se muestra un ejemplo de calibración de caudalímetro curva. Los resultados de una calibración son una tabla de tasas de flujo y los pulsos correspondientes por litro. En un mundo ideal, habría un centenar o un millar de tales puntos para que la curva completa se pueda trazar y para cualquier caudal dado se conocerán los pulsos por litro. En la práctica, usualmente hay 10 a 20, distribuidos como se muestra.

Un gráfico de la tasa de flujo contra la frecuencia sería una relación aparentemente lineal. El ángulo de la línea recta sería el 'factor medidor' o el número promedio de pulsos por litro.

Para hacer esto más visual, es común trazar el índice de flujo contra los 'pulsos por litro'. Esto enfatiza los cambios a medida que aumenta la velocidad de flujo.

Flowmeter Linearisation Fig-2

El factor del medidor del caudalímetro o el factor 'k' se grafica contra el caudal.

Mejor aún es un diagrama de tasa de flujo contra exactitud usando el 'factor de medidor' como cero. La mayor excursión positiva define el error positivo y la mayor excursión negativa es el error negativo.

Flowmeter Linearisation Fig-3

Linealidad del caudalímetro expresada como porcentaje de error frente a caudal.

Si el medidor de flujo es repetible, podemos usar una técnica llamada linealización. En otras palabras, si la curva (es decir, la relación entre tasa de flujo y pulsos por litro) es la misma la próxima vez, entonces la tasa de flujo puede calcularse a partir de la salida de frecuencia utilizando los pulsos específicos por valor de litro en lugar de un pulso promedio por valor de litro. Si el caudal es idéntico a uno de los puntos de calibración originales, no hay ajuste. En otras velocidades de flujo, se requiere un cálculo. Entre los puntos, la mayoría de los sistemas de linealización usan interpolación lineal simple. Por ejemplo, si la velocidad de flujo está a medio camino entre dos puntos de calibración originales, entonces se usa un promedio de los pulsos por litro para esos dos puntos.

Flowmeter Linearisation Fig-4

La linearización es normalmente una interpolación lineal entre dos puntos. La diferencia entre la interpolación lineal (marrón) y el valor real (azul) es el error subsiguiente.

El error se representa aquí por la longitud de la flecha roja.

Ahora el error de medición ya no se compara con un solo factor de medidor de mínimo a máximo, sino con una curva de linealidad integrada en el medidor.

Al seleccionar cuidadosamente las tasas de flujo de calibración a lo largo del rango, se puede minimizar el error restante. En el siguiente ejemplo, se muestra la curva real (en azul) más la aproximación lineal (en marrón).

Flowmeter Linearisation Fig-5

El carácter del medidor y la interpolación lineal entre puntos de linealización para todo el rango del medidor.

Magnificado en escala: así es como esta linealización mejora la precisión, en la misma escala:

Flowmeter Linearisation Fig-6

Resultados de la linearización.

Magnificado en escala:

Flowmeter Linearisation Fig-7

El resultado de la linealización. Ahora entre + 0.19% y -0.28%.

Y aquí está el resultado, si hay puntos de calibración 4 a las velocidades de flujo más bajas en lugar de 2.

Flowmeter Linearisation Fig-8

Concentrar los puntos de calibración y linealización a flujos bajos, en este ejemplo, tiene una mejora impresionante adicional a la linealidad general.

Como resultado de la linealización, el error general se ha reducido del error máximo: 1.19%, error mínimo: -3.98% a error máximo: + 0.19%, error mínimo: -0.28% representa una mejora 11x. La selección de los puntos de calibración cuidadosamente mejora esto aún más. Cada punto de calibración tiene un costo por lo que hay rendimientos decrecientes. Si la repetibilidad es +/- 0.25%, los puntos 10 en general son suficientes.

Si hay suficiente tiempo de calibración disponible y la repetibilidad del sistema es considerable, se pueden seleccionar más puntos para la tabla de linealización. En esta extensión del ejemplo anterior, se usan puntos 21 en lugar de solo 10. Dispuesto cuidadosamente en todo el rango de flujo, el efecto neto es reducir el máximo / mínimo a 0.08%, una mejora 64x sobre la versión no linealizada. Si la repetibilidad del sistema fue ± 0.1%, no se requieren más puntos. La respuesta del caudalímetro (azul) se corresponde casi perfectamente con los puntos de calibración cuidadosamente seleccionados 21 (marrón).

Flowmeter Linearisation Fig-9

La respuesta del caudalímetro (azul) se corresponde casi perfectamente con los puntos de calibración cuidadosamente seleccionados 21 (marrón).

Flowmeter Linearisation Fig-10

El análisis final. No linealidad total reducida de 5.17% a 0.08%.

Este artículo muestra que la linealización con un instrumento de caudalímetro puede mejorar significativamente la linealidad del sistema de caudalímetro. En este ejemplo, si el medidor es repetible, entonces son posibles las mejoras de 6 a 60 veces.

Liter Meter Ltd

Firma: membresía de plata

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