新型靶式流量计的设计与研究.pdf

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1、·108·工业仪表与自动化装置2014年第5期新型靶式流量计的设计与研究李明东，李世武(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：针对市场上现有靶式流量计的缺陷，设计了一种新型靶式流量计，该流量计基于磁致伸缩式位移传感器和单片机。实验表明新型靶式流量计与其他类型靶式流量计相比，具有测量范围宽、灵敏度高、实用性强等优点。关键词：磁致伸缩式位移传感器；靶式流量计；实用性；单片机中图分类号：TH814文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)05—0108—03Designandresearchofthenewtypeoftargetfl

2、owmeterLIMingdong，LIShiwu(SchoolofEngineandE~rgy，NorthwestPolytechnicUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Aimedatthedefectsoftheexistingtargetflowmeter，anewtypeoftargetflowmeterbasedonmagnetostrictivedisplacementsensorandmicroprocessorsystemisdesignedandmanufactured．Theex—perime

3、ntalresultsshowthatthenewtypeoftargetflowmeterhasmanyadvantages，suchaswidemeasure—mentrange，highsensitivity，higherpracticability，andSOon．Keywords：magnetostrictivedisplacementsensor；targetflowmeter；practicability；single—chipmi—crocomputer影响[。J。0引言微位移式是电容式位移传感器。虽然电容式位靶式流量计有插入式、固定式和

4、多点式等接人移传感器得到市场的认可，但它具有下列不足：信号方式，可以测量非黏性或高黏性的超高温超高压的需要转换，在大量程下呈现信号输出的非线性，寄生流体流量，还可以与密度计组合测量气液两相流、气电容和分布电容对灵敏度和测量精度影响较大，联固两相流、液固两相流流量以及油气水三相流流量。接电路的结构较复杂，尤其是仍然存在着零点漂移靶式流量计是差压型流量计的一种，其流量传的缺陷。感器先后经历了力平衡式、应变式和微位移式¨J。为了解决上述靶式流量计存在的问题，该文提其中，力平衡式因为本身固有的缺陷，已经完全从市出一种新型的靶式流量计传感器，即磁致伸缩式位场上退出

5、。由于靶式流量计独有的特点，使其广泛移传感器，来克服现有靶式流量计的缺陷。地应用于冶金、石油、化工、能源、食品、环保等领域1磁致伸缩式位移靶式流量计的工作原理的流量测量。应变式是利用若干个应变片并把它们安装在弹1．1磁致伸缩式位移传感器原理性体不同的位置，构成一个平衡电桥，该电桥可以测磁致伸缩式位移传感器是一种以磁致扭转波为量出弹性体在力作用下产生的形变信号，从而得出传播媒介的传感器。它是利用2个不同的磁场，一引起弹性体形变的力J。但是安装应变片时存在个来自活动磁铁，另一个则来自电子部件产生的电着效率低、精度低和一致性差的缺陷，而且应变片在流脉冲，如图1

6、l所示。当这2个磁场相遇时，会产使用过程中容易发生偏转、漂移，测量精度受到生一个应变脉冲信号，并以声波的速度返回电子部件的检测线圈，通过测量电流脉冲从产生到返回的收稿日期：2014—03—26应变脉冲所需的时间，再乘以声波的速度，便能准确作者简介：李明东，男，辽宁省凌源市人，硕士研究生，研究领域地计算出位置磁铁的绝对位移。为流体测量与控制，CFD数值模拟。2014年第5期二二业仪表与自动化装置·109·境，最主要的是传感器输出信号为绝对位移值，免除了安培环形磁场放大器环节，因而不存在信号漂移的情况，采用隔热结蔽层构，还可以最大限度地减弱温漂，而且不需要定

7、期重新激激励励同同路路保保护护乒／／：■薹；标定，即使电源出现突然断电等问题，数据也不会丢i失。由于敏感元件是非接触的，可以极大地提高检测游标磁环的可靠性和使用寿命。尽管磁致伸缩式位移传感器与＼魏德曼扭转应力波激励脉冲应变式或微位移式传感器相比，优势明显，但也有一些输出信号不足，例如，传感器的体积较大，在实现高精度测量时对单片机和移相器要求较高。但是，随着科学技术及图1磁致伸缩式位移传感器加工技术的发展，这些不足会得到解决。1．2磁致伸缩式位移靶式流量计原理基于磁致伸缩式位移传感器的靶式流量计主要2硬件电路设计由力产生装置和力转换单元两部分组成。图2为靶

8、流量计的硬件电路如图3所示，由电源模块、信式流量计的结构图。号模块、单片机处理系