远传型金属管浮子流量计测量元器件的分类及研究现状

浮子流量计按其制造材料的不同，可分为玻璃浮子流量计和金属管浮子流量计两大类。玻璃浮子流量计虽然具有结构简单，刻度直观，成本低廉等优点，但因其不能远传流量信号，管体耐压范围小，只能用于测量低温低压流体。所以工业生产中，使用金属管浮子流量计的情况比较普遍[7] [8]。
 
金属管浮子流量计由于采用金属管体，一般材质为基型不锈钢、SUS316，聚四氟乙烯等，所以不能像玻璃浮子流量计可直接观察出浮子的高度位置，只能通过间接的测量方法检测浮子在管体中的位置。
   
按测量信号的传送方式可将金属管浮子流量计分为，现场显示型和远传型两种。图1-2为现场显示型金属管浮子流量计的测量原理示意图，当介质流量发生变化时，浮子的位置随着流量的变化而变化，在浮子内镶嵌有轴向方向充磁的内磁钢与机械连杆端的外磁钢发生内外磁路耦合，使指针转轴也发生一定角度的转动，从而实现将浮子的直线位移，转化为转轴角位移。远传型分为气远传和电远传两种。气远传型金属管浮子流量计的结构和特点与电远传型类似，只是其远传信号为0.02~0.1 MPa的气压信号，所以气动表适用于防爆级别特别高的炼油厂，化工厂等场合[9]。
 
目前远传型浮子流量计以电远传型为主，*常见的电远传型金属管浮子流量计是在现场显示型的基础上，通过安装角位移测量传感器等，实现从浮子高度位置值到角位移电压值的转化，*终将其转化为标准电信号。其测量器件一般采用霍尔元件、电容式角位移传感器和磁阻传感器等。


 
1. 霍尔传感器
在导体上外加与电流方向垂直的磁场，在电场力和洛伦兹力的共同作用下在导体符合安培右手定则的平面上会产生电势差，这种现象称霍尔效应。在不改变其他条件的前提下，电势差与磁场方向的正相关。其优点是传感器和测量电路一体连接，电路密封性好，抗腐蚀性好，可靠性高，安装方便等。缺点是：霍尔传感器电路复杂，功耗大，精度不高。另外，霍尔元件温漂大，必须对其进行温度补偿，这也极大的影响了其使用范围。
 
2. 电容角位移传感器
电容式角位移传感器是在其他条件不变的情况下，仅通过改变电容有效面积引起的电容值变化实现对角位移检测的传感器。其优点是测量精度高，稳定性好，温漂小。缺点是传感器和测量电路两部分通过插针实现电连接，不能测量腐蚀性气体，长期使用易接触不良等。
 
3. 磁阻传感器
磁阻效应是指当施加的外磁场的方向垂直于铁性材料薄板的电流方向时，薄板的电阻值将发生明显变化。利用磁阻效应制成的传感器为磁阻传感器。其优点是传感器和测量电路一体连接，测量精度高，不受外磁场的干扰，功耗较霍尔元件低等。缺点是需要设计整型电路，结构相对复杂，目前应用较少等。