轉(zhuǎn)子流量計信號采集方法的研究現(xiàn)狀

目前的信號遠(yuǎn)傳方式還是以電遠(yuǎn)傳為主，最常用的電遠(yuǎn)傳金屬管轉(zhuǎn)子流量計的結(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)帶動差動變壓器或者角位移傳感器等。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計是應(yīng)用廣泛的流量計之一。它沒有錐管破裂的風(fēng)險，與玻璃管浮子流量計相比，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、壽命長、對儀表前后直管段長度要求不高等優(yōu)點(diǎn)。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計分為就地指示和遠(yuǎn)傳指示兩種，就地指示型即通過指針直接指示流量。遠(yuǎn)傳型分為氣遠(yuǎn)傳和電遠(yuǎn)傳兩種：氣動遠(yuǎn)傳浮子流量計的特性及結(jié)構(gòu)與電遠(yuǎn)傳浮子流量計相似，只是遠(yuǎn)傳信號是 0.02~0.1 MPa 的氣壓信號，由于其輸出為標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，所以適于易爆的工藝流程，并可與氣動單元組合儀表配套使用，進(jìn)行流量測量和調(diào)節(jié)。

目前的信號遠(yuǎn)傳方式還是以電遠(yuǎn)傳為主，非常常用的電遠(yuǎn)傳金屬管轉(zhuǎn)子流量計的結(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)帶動差動變壓器或者角位移傳感器等，將浮子的位置信號轉(zhuǎn)換為差動變壓器的鐵芯或者角位移傳感器等的角位移，從而轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓信號輸出。其測量器件一般采用霍爾元件、磁阻元件和電容式角位移傳感器等。

1. 霍爾元件傳感器

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，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢差，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(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)。

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，可靠性較高。但與此同時，霍爾元件傳感器線路復(fù)雜，功耗大，市場上低功耗高精度的成熟器件較少。

溫度漂移是影響霍爾式金屬管轉(zhuǎn)子流量計測量精度的主要因素之一，目前消除霍爾式金屬管轉(zhuǎn)子流量計溫度漂移的方法主要包括硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償?shù)姆椒?。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電路輸出的影響，但會增加電路的復(fù)雜程度，而且對于不同的工況缺乏相應(yīng)的靈活性；軟件補(bǔ)償?shù)姆椒ㄐ柙谟布到y(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，對程序編寫方面要求較高。

2. 磁阻元件傳感器

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)半導(dǎo)體處于磁場中時，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)，因而沿外加電場方向運(yùn)動的載流子數(shù)量將減少，電阻增大，表現(xiàn)出橫向磁阻效應(yīng)。由于磁阻傳感器電阻的相對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改變量來表示磁阻效應(yīng)的大小。

目前，磁阻效應(yīng)廣泛用于磁傳感、磁力計、電子羅盤、位置和角度傳感器、車輛探測、GPS導(dǎo)航、儀器儀表、磁存儲(磁卡、硬盤)等領(lǐng)域。磁阻傳感器功耗低，可靠性高，信號頻率范圍大，但需要配套的整形電路，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。