遠傳型金屬管浮子流量計測量元器件的分類及研究現狀

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構簡單，刻度直觀，成本低廉等優點，但因其不能遠傳流量信號，管體耐壓范圍小，只能用于測量低溫低壓流體。所以工業生產中，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，現場顯示型和遠傳型兩種。圖1-2為現場顯示型金屬管浮子流量計的測量原理示意圖，當介質流量發生變化時，浮子的位置隨著流量的變化而變化，在浮子內鑲嵌有軸向方向充磁的內磁鋼與機械連桿端的外磁鋼發生內外磁路耦合，使指針轉軸也發生一定角度的轉動，從而實現將浮子的直線位移，轉化為轉軸角位移。遠傳型分為氣遠傳和電遠傳兩種。氣遠傳型金屬管浮子流量計的結構和特點與電遠傳型類似，只是其遠傳信號為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]。
 
目前遠傳型浮子流量計以電遠傳型為主，*常見的電遠傳型金屬管浮子流量計是在現場顯示型的基礎上，通過安裝角位移測量傳感器等，實現從浮子高度位置值到角位移電壓值的轉化，*終將其轉化為標準電信號。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體符合安培右手定則的平面上會產生電勢差，這種現象稱霍爾效應。在不改變其他條件的前提下，電勢差與磁場方向的正相關。其優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：霍爾傳感器電路復雜，功耗大，精度不高。另外，霍爾元件溫漂大，必須對其進行溫度補償，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對角位移檢測的傳感器。其優點是測量精度高，穩定性好，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
磁阻效應是指當施加的外磁場的方向垂直于鐵性材料薄板的電流方向時，薄板的電阻值將發生明顯變化。利用磁阻效應制成的傳感器為磁阻傳感器。其優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。缺點是需要設計整型電路，結構相對復雜，目前應用較少等。