控制系统中物料流量的大小往往差异很大，而仪表之间的联络信号是统一的。例如，数显仪表的标准信号为4～20 mA的直流电流或1～5 V的直流电压信号；DDZ-Ⅱ型电动仪表的标准信号为0～10 mA的直流电流；DDZ-Ⅲ型电动仪表的标准信号为4～20 mA的直流电流信号；QDZ型气动仪表的标准信号是0.02～0.1 MPa的压力信号等。这就使得不管多大的流量都会通过检测变送装置（以下简称变速器）变为统一的信号范围，仅从仪表间的联络信号的大小并不能看出实际流量的大小，对比值系统而言，2个仪表联络信号的比值不能直接反映2个流量的实际比值是多少，要想通过仪表联络信号的大小了解比值，还必须考虑变送器的量程。例如，2个流量变送器，一个将0～100 m3/h变成4～20 mA的信号，另一个将0～10 m3/h变成4～20 mA的信号，当2个流量变送器的输出都是12 mA时，并不能说这2个信号代表的流量就相等。也就是说，对于比值控制系统，不能仅用仪表联络信号的比值作为控制的依据，判定比值时，还必须考虑变送器的量程，这样的问题称为比值系数的换算。

因为工艺上要求的2种物料的比值，不是重量比就是体积比或流量比，如前面所讲2种物料的比值K＝Q2／Q1是2种物料的实际流量之比，而仪表上体现参数与参数之间的关系是相应的电流（压）信号或气压信号，即仪表联络信号之间的比值α。因此，工艺上所要求的电流量比不能直接在比值器上设置。所以，当采用常规仪表实施比值控制系统时，由于受仪表测量范围及所采用仪表类型的影响，通常要将工艺上要求的流量比K折算成仪表上设置的对应的电信号或气信号之间的比α。当利用计算机控制来实现比值控制时，如果采用标度变换后的量进行比值计算（直接用流量进行比值计算），则不必考虑比值系数折算，直接根据工艺所需2种物料的比值采用乘法或除法运算即可；如果采用流量变送器的采集信号直接进行比值计算，同样也需要进行比值系数折算。

由于流量测量的许多场合采用压差的测量方法，而压差与流量存在非线性关系，因此比值系数的折算问题还应当考虑变送器的非线性问题。

下面以标准信号范围为4～20 mA的常规仪表为例，讨论仪表比值系数α的折算问题。1.流量与其测量信号之间成非线性关系

图9-7　无开方器的比值控制系统

在如图9-7所示比值控制系统中，对于节流元件来说，压差与流量的平方成正比，故A、B管路上的节流元件的压差与流量的关系可以分别写为

式中：k1和k2分别为节流元件的放大系数；Δp1、Δp2为相应流量时的压差输出；Δp1max、Δp2max为流量等于变送器量程上限流量Q1max和Q2max时的压差输出。

流量变送器F1 T和F2 T是将压差信号线性地转换为电信号。当流量由0变至最大值Q max时，由于仪表对应的输出信号范围为4～20 mA（DC），因此可以写出变送器转换式为

将式（9-2）代入式（9-3）可得

对于电动仪表和气动仪表来说，比值器R的输出信号与输入信号以及比值系数之间的一般关系为：输出信号＝仪表比值系数×　（输入信号-零点）　＋零点。

所以，物料A的流量信号I1经过比值器R后的信号I o为

式中：α是比值器R的仪表比值系数，需根据流量Q1与Q2之比值来计算确定的仪表比值系数。

根据式（9-4）和式（9-5）得到

为了保证比值控制的准确，比值控制系统中的控制器通常采用PI调节规律，以做到稳态无差。也就是说，系统调整结束后，测量信号I2与设定值I o相等，则根据式（9-6）可得(www.daowen.com)

假设工艺要求主流量与从流量之比为

将式（9-8）代入式（9-7）得

式（9-9）中的α就是比值器R所需的仪表比值系数。式（9-9）说明，虽然流量与其测量信号呈非线性关系，但是仪表比值系数却是一常数，它不仅与工艺要求的流量比值相关，还与主、从流量变送器的量程相关。

2.流量与其测量信号之间呈线性关系

在有些系统中，在流量变送器后又加上开方器，使流量与测量信号之间不再是非线性关系，此时构成的系统如图9-8所示。

主、从流量变送器F1 T和F2 T输出的信号I1和I2仍为式（9-4）的形式，经过开方器后的信号为

同样，信号经过比值器R后得到的信号I o为

利用式（9-10）和式（9-11），并使，最后得到仪表比值系数为

图9-8　带开方器的比值控制系统

在以上推导仪表比值系数换算公式的过程中，采用的是标准信号范围为4～20 mA的仪表。对于标准信号范围为其他的仪表，利用同样方法也可以得到式（9-9）或式（9-12）。这说明仪表比值系数的换算方法与仪表的结构型号无关，仅与仪表的测量范围和测量方法有关。

通过仪表比值系数的计算可以看到，在比值控制系统中，仪表的零点调整非常重要，否则可能得到虚假的比值。对于其他比值控制系统方案的仪表设定参数可参照同样的方法求取。

在实际应用中，有时由于生产不够稳定或物料成分的变化，即使比值系数计算正确，两种物料的真实比值仍然不能完全达到要求。这时，也可以适当调节比值系数，直到满意为止。