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霍尔传感器的金属管转子流量计的测量设计 | |||||||||||||||||
发布时间: 2014/11/18 9:25:53 | |||||||||||||||||
当被测流体自下而上流过锥管时,转子产生位移,通过线性霍尔传感器的磁力线角度就会发生变化,从而使霍尔传感器输出相应电压,该输出电压输入到单片机应用系统进行处理后,可驱动显示器显示流量并输出与流量对应的标准电流信号,也可通过标准通信接口进行数据远程交换。 可见,由E1,E2可求出磁力线的倾斜角度,求出倾斜角就可以得到转子的位移。 1 系统构成原理 该流量计采用线性霍尔传感器检测转子位移,配合单片机应用系统,完全去掉了磁钢耦合、非线性修正及传动等机械机构,其工作原理如图1所示。 2 霍尔传感器检测转子位移的基本原理 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。 转子流量计的转子位移与流量之间存在明确对应的函 数关系,测出转子位移即可确定流量大小。由于流量计的转子位移不能直接读出,所以,将磁钢封人转子内,由设在转换器内的磁耦合机构得到转子位移,并由位移传感器将 与流量对应的转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,使用两种位移传感器要获得与流量对应 的位移信号,需要通过磁钢耦合以及相应的四连杆、凸轮等机械机构进行非线性修正和传动来实现,无法实现流量计的转换器全电子化、小型化、智能化。为此,推出了采用霍尔传感器检测转子位移的新型流量计。
式中 。K1,K2 为霍尔灵敏度系数,V/(A ·T);I1,I2为霍尔元件的激励电流,A;B1,B2为霍尔传感器所处位置的磁感应强度,T;为磁力线相对于霍尔传感器的磁敏感面的倾 斜角。因为2个霍尔传感器选用特性一致的同一型号霍尔传感器,采用同一激励电流,处于同一高度位置,所以,有K1=K2,I1=I2,B1=B2。可得 =arctg(El/E2). , El/E2=sin/sin(一 ):sin/cos=tg, 因为封人转子中的磁钢的磁感应强度随着被测介质温度的变化而变化,长期使用后,还会产生退磁。因此,采用霍尔传感器检测转子位移时,必须消除磁钢磁感应强度变化的影响。另外,霍尔传感器的霍尔灵敏度系数也会随着温度的变化而变化,采用霍尔传感器检测转子位移时,必须同时消除霍尔灵敏度系数变化的影响。为此,在流量计的转换器中对应转子位移范围中间位置处放置2个特性一致的霍尔传感器,2个霍尔传感器的磁敏感面互成。霍尔传感器的输出电压由下式确定 |
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