對(duì)金屬管浮子流量計(jì)信號(hào)采集方法的研究現(xiàn)狀

金屬管浮子流量計(jì)信號(hào)采集方法的研究現(xiàn)狀

1金屬管浮子流量計(jì)是應(yīng)用廣泛的流量計(jì)之一。它沒有錐管破裂的風(fēng)險(xiǎn)，與玻1璃管浮子流量計(jì)相比，使用溫度和壓力范圍更寬，具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓力損1失小、測量范圍大、運(yùn)行可靠性高、可測中小流量及低雷諾數(shù)流量、維護(hù)方便、1壽命長、對(duì)儀表前后直管段長度要求不高等優(yōu)點(diǎn)。
1金屬管浮子流量計(jì)分為就地指示和遠(yuǎn)傳指示兩種，就地指示型即通過指針直1接指示流量。遠(yuǎn)傳型分為氣遠(yuǎn)傳和電遠(yuǎn)傳兩種：氣動(dòng)遠(yuǎn)傳浮子流量計(jì)的特性及結(jié)1構(gòu)與電遠(yuǎn)傳浮子流量計(jì)相似，只是遠(yuǎn)傳信號(hào)是0.02~0.1 MPa 的氣壓信號(hào)，由于其輸出為標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)，所以適于易爆的工藝流程，并可與氣動(dòng)單元組合儀表配1套使用，進(jìn)行流量測量和調(diào)節(jié)。

1目前的信號(hào)遠(yuǎn)傳方式還是以電遠(yuǎn)傳為主，*常用的電遠(yuǎn)傳金屬管浮子流量計(jì)1的結(jié)構(gòu)是在就地指示型的基礎(chǔ)上，再通過特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)帶動(dòng)差動(dòng)變壓器或者角1位移傳感器等，將浮子的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為差動(dòng)變壓器的鐵芯或者角位移傳感器等1的角位移，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓信號(hào)輸出[12]。其測量器件一般采用霍爾1元件、磁阻元件和電容式角位移傳感器等。

11. 霍爾元件傳感器

1置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)1體上平行于電流和磁場方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢差，這種現(xiàn)象稱霍爾效1應(yīng)。在其他條件不變的前提下，電勢差即為磁場方向的單值函數(shù)。

1其優(yōu)點(diǎn)是測量器件不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，無機(jī)械磨損，1可靠性較高。但與此同時(shí)，霍爾元件傳感器線路復(fù)雜，功耗大，市場上低功耗高1精度的成熟器件較少。

1溫度漂移是影響霍爾式金屬管浮子流量計(jì)測量精度的主要因素之一，目前消1除霍爾式金屬管浮子流量計(jì)溫度漂移的方法主要包括硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償?shù)姆?法。硬件補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ峭ㄟ^增加額外的補(bǔ)償電路來消除溫度對(duì)電路輸出的影響，1但會(huì)增加電路的復(fù)雜程度，而且對(duì)于不同的工況缺乏相應(yīng)的靈活性；軟件補(bǔ)償?shù)?方法需在硬件系統(tǒng)中增加溫度傳感器，并通過相應(yīng)的補(bǔ)償算法進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)程序1編寫方面要求較高[13]。

12. 磁阻元件傳感器

1磁阻效應(yīng)是指某些金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨外加磁場變化而變化的現(xiàn)象。同1霍爾效應(yīng)一樣，磁阻效應(yīng)也是由于載流子在磁場中受到洛倫茲力而產(chǎn)生的。當(dāng)半1導(dǎo)體處于磁場中時(shí)，導(dǎo)體或半導(dǎo)體的載流子將受洛侖茲力的作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在1兩端產(chǎn)生積聚電荷并產(chǎn)生霍耳電場。如果霍耳電場作用和某一速度載流子的洛侖1茲力作用剛好抵消，那么小于或大于該速度的載流子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而沿外加電1場方向運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)量將減少，電阻增大，表現(xiàn)出橫向磁阻效應(yīng)。由于磁阻傳1感器電阻的相對(duì)變化率正比于磁場強(qiáng)度，因此也可以用磁阻傳感器電阻的相對(duì)改1變量來表示磁阻效應(yīng)的大小。
1目前，磁阻效應(yīng)廣泛用于磁傳感、磁力計(jì)、電子羅盤、位置和角度傳感器、1車輛探測、GPS導(dǎo)航、儀器儀表、磁存儲(chǔ)(磁卡、硬盤)等領(lǐng)域。磁阻傳感器功耗1低，可靠性高，信號(hào)頻率范圍大，但需要配套的整形電路，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。

13. 電容式角位移傳感器

1角位移傳感器是位移傳感器的一種型號(hào)，采用非接觸式設(shè)計(jì)，與同步分析器和電位計(jì)等其它傳統(tǒng)的角位移測量儀相比，有效地提高了長期可靠性。它的設(shè)計(jì)1獨(dú)特，在不使用諸如滑環(huán)、葉片、接觸式游標(biāo)、電刷等易磨損的活動(dòng)部件的前提1下仍可保證測量精度。

1電容式角位移傳感器是在設(shè)定極板間距、介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)等參數(shù)相對(duì)不變1的條件下，利用電容有效正對(duì)面積的變化來檢測角位移變化量的傳感器。

1在電容角位移式金屬管浮子流量計(jì)中，由于浮子內(nèi)嵌磁鋼，當(dāng)浮子上下移動(dòng)1時(shí)，磁鋼同時(shí)上下移動(dòng)，與錐管外一端嵌有小磁鋼的機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)形成內(nèi)外磁鋼1磁路耦合，內(nèi)磁鋼的運(yùn)動(dòng)將引起外磁鋼的位移，從而引起連桿轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，將1浮子直線位移轉(zhuǎn)換成連桿角度的位移，利用電容角位移傳感器將其角度的變化轉(zhuǎn)1換為電容值的變化，再經(jīng)信號(hào)處理電路將電容值的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，*終使1檢測電路的輸出信號(hào)幅值反映流體瞬時(shí)流量的大小。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1-2所示。