位移传感器在电远传金属管转子流量计中的应用

　　1引言

　　在工业生产和科研测量中，经常遇到小流量、低雷诺数的流量测量。转子流量计由于具有灵敏度高、测量范围宽、压力损失较小且恒定、测量介质种类多、工作可靠、维护简便、对仪表前直管段要求不高等优点，已被广泛应用。

　　转子流量计的浮子位移与流量之间存在明确对应的函数关系，测出浮子位移即可确定流量大小。转子流量计按照锥管材质不同，分为玻璃管转子流量计和金属管转子流量计。玻璃管转子流量计浮子的位移可直接读出，一般用来测量低压、常温、不带颗粒悬浮物的透明液体或气体。但由于它只适用于就地指示，不能远传流量信号，不能用于测量高温、高压及不透明流体，所以在工业生产中广泛采用金属管转子流量计。

　　电远传金属管转子流量计可以连续测量封闭管道内液体、气体或蒸汽的流量，既能就地指示，又能远传信号，可实现流量测量的远距离显示、记录、积算、调节控制等功能。由于流量计的浮子位移不能直接读出，所以将磁钢封入浮子内，由设在转换器内的磁耦合机构得到浮子位移，并由位移传感器将与流量对应的浮子位移转换成电信号远传输出。

　　目前常用的位移传感器有两种：差动变压器式传感器和电容式角位移传感器;但是使用这两种位移传感器检测浮子位移都无法实现流量计的转换器全电子化、小型化以及在此基础上的智能化。为此，推出了采用霍尔传感器检测浮子位移的新方法。

　　2差动变压器式传感器的应用方法

　　采用差动变压器式传感器进行浮子位移检测的流量计的工作原理见图 1。

　　当被测流体自下而上流过锥管 1 时，浮子 2 就产生位移，浮子的位移通过磁钢 4、5 的耦合传给平衡杆 6。应当指出，此时位移和流量的关系为非线性, 所以要通过四连杆机构 8、9、10 修正才能使指针 11 有线性流量指示。再通过第二套四连杆机构13、14、15 的传动，带动差动变压器的铁芯 16 产生位移，差动变压器输出的差动电势经测量电路即电转换单元转换后，输出标准电流信号，供远传显示、调节之用。

　　差动变压器测量电路的原理如图 2 所示。

　　差动变压器是位移检测和电子转换的主要部件，为了提高其精确度，采用广泛使用的串联型负反馈稳压电路和 1kHz 振荡器;为了达到改变极性，正负调零，减少零点残余电压影响，充分利用差动变压器线性部分的目的，采用了半波差动整流电路和相敏检波解调电路。输出电流经反馈产生电压信号与输入电压信号比较，可以提高测量精确度。

　　为了减少元器件数量，提高电路可靠性和电路性能，测量电路可选用专用集成电路，如 ADI 公司生产的单片式位移差动变压器信号调理电路AD598。目前，国内已研制出集成度更高的专用模块电路，采用单列直插式封装，可简化线路板，减小体积，并大大减少了焊点，从而提高了可靠性，实现了电源、负载共线的标准两线制信号输出。