电容式角位移变送器在电远传浮子流量计中的应用

　　1 引言

　　在流量测量中，浮子流量计是量大面广的产品之一，它使用范围广(可测液体、气体和蒸汽的流量)，宜测中小管径中的中小流量、压力损失小且恒定，测量范围宽，工作可靠，对仪表前后直管段长度要求不高，使用维护方便。

　　电远传浮子流量计由检出器和转换器组成，除就地指示瞬时流量外，还可输出4～20mA标准电流信号供远传显示之用。检出器的主要构成元件是浮子和锥管，它可以把流量的大小转换成浮子的位移并通过磁耦合方式传至转换器。转换器可把浮子的位移通过特定方式转换成标准电流输出信号。

　　2 电容式角位移变送器

　　2.1 原理

　　浮子流量计的流量和浮子位移之间存在着明确的函数关系，并且呈非线性，因此转换器有补偿非线性的传动机构或电气机构，以保证输出信号与流量的线性关系。

　　实现的方式有多种：差动变压器式位移变送器、电容式角位移变送器和霍尔式磁电信号变送器。这里仅介绍电容式角位移变送器的原理和使用方法。

　　开封仪表有限公司从1990年引进日本东京计装株式会社的AM系列浮子流量计。该产品使用角位移变送器将浮子位移信号转换成电信号。工作原理如图1所示。

　　当流体自下而上流经锥管 2 时，在浮子1前后产生差压作用，在差压力的作用下浮子产生位移，浮子位移通过磁钢 3 和 4 的耦合使平衡杆 5 转动，经过凸轮 6 的非线性修正和调整件 7 的传动，将与流量对应的浮子位移转换成角度后传递给角位移变送器 8，角位移变送器就将位移信号转换成与流量值线性对应的标准电流信号输出远传。

　　角位移变送器是将转轴的角度转换为与之成正比的直流信号的两线制变送器。它包含两个主要部分：微分电容D和电子电路E，如图2所示。

　　需测量的转角α通过机械结构转送到微分电容的转轴R，从而被转换为与角度成正比的电容信号。转轴位置的改变引起输入微处理器的电容值的改变，然后转化为与测量值成比例的DC电流信号。

　　2.2 3W2型角位移变送器

　　浮子流量计工作时，流量和输出的电流信号之间呈线性对应关系，但流量和浮子位移呈非线性关系，而位移变送器是线性组件，因此需要一种传动机构来实现从浮子位移到角位移变送转角之间的非线性修正。从电远传浮子流量计的工作原理图可以看出，凸轮正是实现非线性修正功能的零件。

　　凸轮是在校验过程中通过CAM制造技术作成的，校验时传动机构上安装的是标准凸轮，将各流量校验点的流量和对应的浮子位移输入计算机，使用专用软件(基于最小二乘法的曲线拟合)可得到流量和浮子位移之间的关系曲线，这也正是需要凸轮去完成的非线性修正。