一种渠式远传流量计

　　1　引言

　　随着现代化生产水平的提高,对工业废水的监测和处理愈显得重要。这种用途的流量计,往往要求它具有流量大、价格低、在室外环境下工作可靠性高、寿命长、底部不沉积、易清洗而且输出信号能长距离传送等特性。这里介绍的流量计具备这些特点。

　　2　仪器结构和工作原理

　　图1为渠式遥控流量计的总体结构示意图。

　　图1中,1是排水渠;2是卡发基量水槽(它属于文丘利槽类),它作为一次敏感器件被安放在排水渠中,水槽中有一个最狭窄部分,不同流量的水流通过时引起上层水面高度h1的变化;3是浮子杠杆,浮子随水面高度变化而造成杠杆转角的变化;4是角度传感器,将杠杆转角转换成相应的电压量。电压信号经电缆传送到预定地点的仪表箱内,利用单片机进行信号处理和控制,实现远距离监控。

　　2·1　卡发基槽

　　卡发基槽的形状和尺寸如图2所示。这是德国学者Khafagi 1942年在苏黎士工业大学做研究时发明的。各部分尺寸:b1,b2,b3,R,L1,L2和H根据排放量Q有相应的标准。可以选用玻璃钢材料(参见文献〔1〕)。流入量水槽的水在收缩部加速,通过窄口成为临界流,使上流侧水位升高并随流量而变化,流量和水位的关系式为:

式中:Q为流量; C为流量系数,常量,其大小与槽的几何尺寸有关(参见文献〔4〕); h1为上层水面的高度。

　　2·2　液位传感器

　　图3是液位传感器的形状结构及其安装示意图。

　　它由两部分组成:1是浮子杠杆,2是安装在机壳内的磁阻式角度传感器。水位变化后,杠杆的角度α产生了相应的变化。这一变化由磁阻式角度传感器来探测。(α的安装初始值约为30°)磁阻式角度传感器的工作原理如图4所示。

　　它由一个可动磁铁和两个半圆形磁敏电阻元件组成。在流量计中,可动磁铁的转轴与浮子杠杆的转轴相互连在一起。当浮子杠杆带这可动磁铁转动时,便改变了左右两个半圆形磁阻的阻抗。若两个磁阻元件的阻抗分别是MR1和MR2,外接直流电压为V,输出电压为Vout,则有:

　　而且该传感器有100°的线性范围(参见文献〔2〕)。如采用V=10V,输出信号大小可达2~4V,很容易实现远距离传输。

　　2·3　仪器电路

　　图5是流量计电路的原理框图。

　　经电缆传送来的信号,经前置级分成两路,其中一路经过积分器。这两路信号然后经多路开关、A/D转换进入8031单片机。由单片机进行数值的当量转换和进行显示。未经积分的信号被显示在“累计流量”显示器上。电路板装在仪器箱内,显示器装在仪器箱面板中部。仪器箱上还装着复位、停止显示等按扭开关。