遠(yuǎn)傳型金屬管浮子流量計測量元器件的分類及研究現(xiàn)狀

浮子流量計按其制造材料的不同，可分為玻璃浮子流量計和金屬管浮子流量計兩大類。玻璃浮子流量計雖然具有結(jié)構(gòu)簡單，刻度直觀，成本低廉等優(yōu)點，但因其不能遠(yuǎn)傳流量信號，管體耐壓范圍小，只能用于測量低溫低壓流體。所以工業(yè)生產(chǎn)中，使用金屬管浮子流量計的情況比較普遍[7] [8]。
 
金屬管浮子流量計由于采用金屬管體，一般材質(zhì)為基型不銹鋼、SUS316，聚四氟乙烯等，所以不能像玻璃浮子流量計可直接觀察出浮子的高度位置，只能通過間接的測量方法檢測浮子在管體中的位置。
   
按測量信號的傳送方式可將金屬管浮子流量計分為，現(xiàn)場顯示型和遠(yuǎn)傳型兩種。圖1-2為現(xiàn)場顯示型金屬管浮子流量計的測量原理示意圖，當(dāng)介質(zhì)流量發(fā)生變化時，浮子的位置隨著流量的變化而變化，在浮子內(nèi)鑲嵌有軸向方向充磁的內(nèi)磁鋼與機械連桿端的外磁鋼發(fā)生內(nèi)外磁路耦合，使指針轉(zhuǎn)軸也發(fā)生一定角度的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)將浮子的直線位移，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)軸角位移。遠(yuǎn)傳型分為氣遠(yuǎn)傳和電遠(yuǎn)傳兩種。氣遠(yuǎn)傳型金屬管浮子流量計的結(jié)構(gòu)和特點與電遠(yuǎn)傳型類似，只是其遠(yuǎn)傳信號為0.02~0.1 MPa的氣壓信號，所以氣動表適用于防爆級別特別高的煉油廠，化工廠等場合[9]。
 
目前遠(yuǎn)傳型浮子流量計以電遠(yuǎn)傳型為主，*常見的電遠(yuǎn)傳型金屬管浮子流量計是在現(xiàn)場顯示型的基礎(chǔ)上，通過安裝角位移測量傳感器等，實現(xiàn)從浮子高度位置值到角位移電壓值的轉(zhuǎn)化，*終將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號。其測量器件一般采用霍爾元件、電容式角位移傳感器和磁阻傳感器等。


 
1. 霍爾傳感器
在導(dǎo)體上外加與電流方向垂直的磁場，在電場力和洛倫茲力的共同作用下在導(dǎo)體符合安培右手定則的平面上會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。在不改變其他條件的前提下，電勢差與磁場方向的正相關(guān)。其優(yōu)點是傳感器和測量電路一體連接，電路密封性好，抗腐蝕性好，可靠性高，安裝方便等。缺點是：霍爾傳感器電路復(fù)雜，功耗大，精度不高。另外，霍爾元件溫漂大，必須對其進(jìn)行溫度補償，這也極大的影響了其使用范圍。
 
2. 電容角位移傳感器
電容式角位移傳感器是在其他條件不變的情況下，僅通過改變電容有效面積引起的電容值變化實現(xiàn)對角位移檢測的傳感器。其優(yōu)點是測量精度高，穩(wěn)定性好，溫漂小。缺點是傳感器和測量電路兩部分通過插針實現(xiàn)電連接，不能測量腐蝕性氣體，長期使用易接觸不良等。
 
3. 磁阻傳感器
磁阻效應(yīng)是指當(dāng)施加的外磁場的方向垂直于鐵性材料薄板的電流方向時，薄板的電阻值將發(fā)生明顯變化。利用磁阻效應(yīng)制成的傳感器為磁阻傳感器。其優(yōu)點是傳感器和測量電路一體連接，測量精度高，不受外磁場的干擾，功耗較霍爾元件低等。缺點是需要設(shè)計整型電路，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，目前應(yīng)用較少等。