在差压监测的实际应用中，我们有时会发现需要将差压变送器的输出信号处理成 4~20mA 的平方根信号。这种应用常见于采用差压原理的工业流量测量系统中，差压原理是流量监测的常用方法之一。简要回顾差压流量测量原理后，我们可以了解差压变送器在辅助流量计运行中的作用。
流量计在复杂的工业管道网络中发挥着至关重要的作用，它能够及时、精确地提供流量读数，从而监测流体流量，有助于实现有效的物料管理和运行安全。差压法是主要的流量测量技术之一，它包含多种类型的流量计。这些流量计结构各异，但运行目标相似，都是通过建立压力差来进行流量计算，其关键原理是……伯努利方程流体流动中的总能量（动能和势能）在任何条件下都保持不变。因此，差压流量计的主要元件本质上是一个节流装置（例如孔板、文丘里管、皮托管、V形锥等），用于在局部区域加速流体流动，从而降低流体的静水压力。
这时，差压变送器就派上了用场。其主要元件仅仅是机械装置，它们在过程中产生压力差，但自身无法直接测量压力值并输出信号。因此，它们需要一个辅助装置来检测上下游之间的压力差，并最终将其转换为流量测量值的输出信号——这听起来正是差压变送器的理想任务。
建立差压测量方法后，接下来的问题是如何建立差压与体积流量之间的关系？基于伯努利方程和连续性方程，产生的差压（ΔP）与实际流体流量（Q）之间存在非线性关系：
Q=K√ΔP
其中 K 代表仪表的特定系数，该系数由一次元件类型和其他几个因素（例如流体密度、管道尺寸等）决定。变送器的原始 4~20mA 信号与流量并非线性关系，无法准确反映其变化趋势。该问题可以通过平方根提取 (SRE) 来解决，SRE 对原始 ΔP 进行平方根运算，最终使信号与体积流量成正比。
如果变送器无法在内部执行信号响应增强（SRE），则必须由外部流量计算机或控制系统进行计算，这会增加信号路由的复杂性并增加潜在的误差点。因此，现代差压变送器通常在模拟电路中内置信号SRE功能，并可输出4~20mA的平方根电流。此外，差压变送器还可以实现低流量截止功能，以减轻低流量下可能被过度放大的传感器漂移。当计算出的流量低于设定的阈值时，该软件功能会将输出强制设置为4mA（0%流量），以避免信号不稳定和虚假流量累积。
差压式流量测量系统是最成熟、最普及的流量控制技术之一。虽然它们具有显著的优势，但由于其结构和原理的限制，也存在一些局限性：
+ 标准化设计，成熟的技术
+ 结构坚固耐用，无活动部件
+ 提高了准确性和稳定性
永久性压力损失
- 窄调节比
对流体密度变化和其他因素敏感
选择合适的流量计对于流体流量测量的效率和精度至关重要。通过全面考虑运行因素，用户可以做出符合特定需求的明智决策。上海旺源我公司从事测量和控制仪器的制造和服务已有20余年，产品包括各种流量计、差压变送器及其他流量测量配件。如有任何疑问或需求，请随时与我们联系。
发布时间：2025年8月25日