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1、2003年第22卷第7期传感器技术(JournalofTransducerTechnology)33微小流量传感器的研制1123张滨华,范秋涛,张伟刚,王华(1.中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;2.哈尔滨工程大学信息与通讯工程学院,黑龙江哈尔滨150001;3.哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:介绍了一种新型基于可变面积原理设计的微小流量传感器,阐述了高准确度微流量传感器理论设计方法、结构特点及传感器的信号处理技术,同时也对微流量传感器的标定测试方法进行了探讨和实验验
2、证。实际测量和使用表明:该传感器具有准确度高、可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、智能化等特点。关键词:微小流量;可变面积流量计;转子流量计;流量传感器中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1000-9787-(2003)07-0033-03Developmentofthemicroflowsensor1123ZHANGBin-hua,FANQiu-tao,ZHANGWe-igang,WANGHua(1.No49thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupC
3、orporation,Harbin150001,China;2.CollofInfoandCommunicationEngin,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China;3.CollofMechandElecEngin,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)Abstract:Anewmicroflowsensordesignedaccordingtovariableareaprincipleisintroduced.
4、Theprincipleofdesignmethod,structurespecialtiesandsignalprocessingtechniqueofthissensorarereported.Thecalibratedtestmethodisalsodiscussedandthenexperimentallyverified.Astheresultofpracticalmeasurementandapplication,thissensorhasthecharacteristicsofhighaccuracy,hig
5、hreliability,ant-iinterference,simplestructureandintell-igenceetc.Keywords:microflow;variableareaflowmeter;rotameter;flowsensor0引言度、挥发性流体的流量测量。流量是工业测量中重要的参数之一,随着工业1传感器基本原理及结构[1]生产的发展,对流量测量的准确度和范围的要求越微小流量传感器原理结构如图1所示。来越高。一般小流量流体测量中所使用转子流量计是直读式,准确度低、分辨力低、无法实现信号的远传功能
6、。据此,设计了一种新型的微小流量传感器,这种传感器是基于转子流量计原理设计而成的,通过对转子位移的检测由敏感元件感受转子位移信号,对信号进行滤波、放大等调理,输出信号幅度较大的电压信号,通过A/D转换进入CPU,经过计算、温度补偿得到流量值,数字化显示流量值,并通过标准RS485输出。传感器的测量范围:2~20ml/min,工作温度:-10~85e,准确度:[5%,分辨力:0.2ml/min。具有响应时间短、功耗低、体图1微小流量传感器结构积小、结构简单、智能化等特点,设计的传感器不仅Fig1Structureofthem
7、icroflowsensor用于一般普通液体的流量测量,还可用于高粘由一个锥形管和一个置于锥形管中可以上下自由移动的转子(或称浮子)组成。被测流体流量的大收稿日期:2003-02-0934传感器技术第22卷2小是由转子相对于锥管发生的位移变化值来反映加之,在推导式(2)过程中略去了(htgA),这样,随的。当被测流体在锥形管中处于静止状态时,由于着锥角A增大,也将带来较大非线性误差。转子材料的密度大于流体的密度,流体的/有效浮2位移检测器的设计力0还不足以使转子浮起来。当流体从锥形管下部转子位移利用差动变压器原理来进行检测
8、,管向上部流动受到转子的阻挡时,在转子上下产生一状电感线圈套在锥型管的外侧,转子等效于变压器个压力差,对转子施加一个向上的作用力。当这个的铁芯。作用力与转子受到液体的浮力超过转子的质量后,转子位移的大小与电感线圈的输出电压成正转子被流动的流体举起来,向上运动。由于锥形管比,即下部的截面积小,上部的大,因
