一体式电磁流量计_分体式电磁流量计_卫生级电磁流量计_卫生型电磁流量计_电池供电电磁流量计_卡箍式电磁流量计_废水电磁流量计_德克森仪表(淮安)有限公司官网

  official blog  中文版 | ENGLISH

Customer Service Hotline:0517-86930968     13951262528

Current Location:Home > 技術(shù)文章 
一種新型智能金屬管浮子流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究
Updated:2019-7-4 10:18:44 Browse:1800 Close window Print this page
 [導(dǎo)讀] 基于霍爾元件的新型智能金屬管浮子流量計(jì),其技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)浮子位置的準(zhǔn)確檢測。本設(shè)計(jì)方案通過浮子內(nèi)嵌永久磁鐵,利用霍爾敏感元件對(duì)磁場變化的檢測,確定浮子準(zhǔn)確位置。本文介紹該儀表的實(shí)驗(yàn)研究、算法、溫度補(bǔ)償及誤差分析。
 
    1 引言
 
    傳統(tǒng)的金屬管浮子流量計(jì)屬于機(jī)械式,通過電磁感應(yīng)耦合和機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針顯示或遠(yuǎn)傳。該方式存在機(jī)械磨損、遲滯、精度低等缺點(diǎn)。
 
    為此,本文研制一種基于霍爾元件的新型智能金屬管浮子流量計(jì)。通過浮子內(nèi)嵌的永久磁體,利用霍爾元件檢測磁場變化,確定浮子位置。
 
    2 結(jié)構(gòu)原理
 
    金屬管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。其中,傳感器由一個(gè)錐形管、一個(gè)置于錐形管內(nèi)可以上下自由移動(dòng)的浮子(內(nèi)嵌磁鋼)組成,虛線部分為信號(hào)處理單元。
 
    根據(jù)流量方程式的推導(dǎo),可得體積流量公式
 
        (1)
 
    其中,Qv— 體積流量;a— 流量系數(shù);DD—標(biāo)尺零點(diǎn)處錐形管直徑;h— 浮子位置;φ— 錐形管錐半角;Vf— 浮子體積;ρf— 浮子材料密度;Sf— 浮子垂直于流向的最大截面積。從流量公式(1)可見,實(shí)現(xiàn)流量測量的精度決定于浮子高度的準(zhǔn)確測量。
 
 
 
    該裝置采用雙霍爾元件作為敏感元件,通過其對(duì)磁場變化的檢測,探求霍爾元件輸出電壓值U與浮子高度h的函數(shù)關(guān)系,即
 
    U=f(h)     (2)
 
    管壁外的雙霍爾敏感元件將磁場的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送至單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到精確的流量測量,并可現(xiàn)場顯示或遠(yuǎn)傳。
 
    3 浮子位置檢測的實(shí)驗(yàn)研究
 
   霍爾元件測量浮子位置原理圖,如圖2所示。其中H1和H2為儀表盒中的霍爾元件,浮子運(yùn)動(dòng)方向如圖2所示,行程為60mm,當(dāng)變送器工作時(shí),浮子根據(jù)流量的變化而上下運(yùn)動(dòng),使切割兩個(gè)霍爾元件的敏感區(qū)磁力線產(chǎn)生變化,因此霍爾元件的輸出可反映磁鋼位置,即反映出流體流量大小。
 
    霍爾輸出電勢UH為  
 
    UH=KHIBcosθ            (3)
 
    式中,KH— 元件的靈敏度;
         θ— 磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾片平面法線所成角度;
 
    霍爾元件采用恒流源供電,溫度性能較好。由(3)式可知:
 
    ①輸出電壓UH與KH、輸入電流I及磁場強(qiáng)度Bcosθ成正比;
 
    ②由于θ角是浮子位置h的函數(shù),所以Bcosθ=g(h);
    ③由于電子遷移率μ和載流子濃度n隨溫度變化導(dǎo)致電阻率  、霍爾系數(shù)或靈敏度系數(shù) 等,均隨溫度而變化,因此霍爾電勢UH最終為溫度T及浮子位置h的二元函數(shù),即
 
    UH=F(T,h)     (4)
 
    顯然,實(shí)現(xiàn)浮子位置的準(zhǔn)確檢測,關(guān)鍵是建立(4)式的函數(shù)關(guān)系。
 
    3.1 溫度特性的實(shí)驗(yàn)研究
 
    實(shí)驗(yàn)裝置由超級(jí)恒溫水浴(精度0.1%)、智能調(diào)節(jié)器、熱電阻、光距座定位裝置和實(shí)驗(yàn)板五部分組成,如圖3所示。當(dāng)溫度穩(wěn)定在某一設(shè)定值時(shí),計(jì)算機(jī)啟動(dòng)“溫度模擬標(biāo)定”模式,通過AD采集卡對(duì)溫度傳感器及兩片HALL輸出值進(jìn)行交替采樣,采樣周期為5ms,采集時(shí)間4s,經(jīng)數(shù)據(jù)處理,將該值作為該點(diǎn)溫度的標(biāo)定值,并將其存于溫度表中。在不改變磁場的前提下,改變溫度值,從而可以標(biāo)定一系列點(diǎn)(設(shè)定為40點(diǎn))。當(dāng)模擬標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,計(jì)算機(jī)退出溫度模擬標(biāo)定模式,圖4為3次升降溫實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,對(duì)應(yīng)于Hl的系統(tǒng)平均溫度誤差0.037%/℃,最大誤差為0.1%/℃;對(duì)應(yīng)于H2片的系統(tǒng)平均溫度誤差為0.056%/℃,最大誤差為0.2/℃。
 
 
 
 
 
    3.2 浮子位置特性的實(shí)驗(yàn)研究
 
    溫度設(shè)為一定值,改變磁場強(qiáng)度,如圖3所示。內(nèi)嵌磁鋼的浮子按一定方向(正反行程)每次改變5mm,范圍為0~60mm,得到HALL元件輸出(正反行程平均輸出電壓值)隨磁場變化的曲線。改變溫度設(shè)定值(標(biāo)定40點(diǎn)),重復(fù)以上步驟,可以得到H1和H2的輸出隨浮子位置變化的一簇曲線(共計(jì)40條),如圖5所示,曲線1與1'、2與2'、3與3'、4與4'、5與5'分別代表20℃、30℃、40℃ 、50℃、60℃時(shí)的HAIL元件輸出電壓與浮子位置變化的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)表明,溫場不同,HALL元件的輸出與磁場強(qiáng)度的非線性關(guān)系也不盡相同。
 
 
 
    4 算法、溫度補(bǔ)償及誤差分析
 
    4.1 算法
 
    根據(jù)HAIL元件的輸出電壓UH與溫度T及浮子位置h存在特定的函數(shù)關(guān)系。為此,將H1與H2輸出隨浮子位置變化的曲線(圖5)分別相加、減,重新獲得一簇曲線如圖6;以L=25mm為分界點(diǎn),L≥25mm時(shí),保留相加曲線,L≤25時(shí)保留相減曲線,分段圖見圖7;再擬合,見圖8。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    僅以圖8中1與1'為例(即20℃擬合曲線,見圖9),當(dāng)浮子位移L≤25mm時(shí),使用曲線1',即有UH1-UH2=F1(h);當(dāng)浮子位移L>25mm時(shí)使用曲線1,即UH1+UH2=F2(h),從而得到了霍爾片輸出與浮子位移變化關(guān)系唯一性。通式形式為
 
    y=A+B1x+B2x2+B3x3+B4x4+B5x5     (5)
 
    將全部檢測(標(biāo)定)溫度下的系數(shù)值A(chǔ)、B1、B2、B3、B4、B5分別存于EEPROM中,本機(jī)設(shè)標(biāo)定溫度點(diǎn)為40點(diǎn),則EEPROM中存儲(chǔ)40*6共240個(gè)值。公式形式雖然較復(fù)雜,但精確度很高,單片機(jī)實(shí)現(xiàn)并不難。
 
    4.2 溫度補(bǔ)償
 
    硬件補(bǔ)償要求霍爾元件的溫漂系數(shù)比較接近,同時(shí)要求事先測HALL片的溫度系數(shù),再挑選匹配的溫敏元件進(jìn)行補(bǔ)償。但當(dāng)HALL元件的溫度系數(shù)離散性較大時(shí)不適用。使用軟件方法進(jìn)行補(bǔ)償靈活方便。步驟如下:
 
    ①在正常工作模式下,由溫敏元件測得的實(shí)際溫度T查溫度表,得到溫度標(biāo)定表中離此值最近的兩點(diǎn)溫度值T1、T2;測得此時(shí)流量下的HALL片輸出值VH1與VH2;
    ②在T1標(biāo)定的擬合曲線V-L上,由V=VH1-VH2、V=VB1+VB2求得浮子位移L'1及L〃1值,同理,可求T2下的浮子位移L'2及L〃2。由于同一流速下只存在唯一的浮子位置量L,故L'1=L〃1= L'2=L〃2,可確定唯一解L,當(dāng)L≤25mm時(shí),V=VB1-VB2;當(dāng)L≥25mm時(shí),V=VH1+VH2;
    ③ 由T1、T2及此浮子位置L,對(duì)應(yīng)得VT1和VT2由以上步驟求出在標(biāo)定時(shí)的磁場強(qiáng)度下霍爾元件在溫度的輸出值:
 
    (6)
 
    則經(jīng)過溫度補(bǔ)償后的霍爾元件輸出值V〃為
 
                      (7)
 
    其中V20為標(biāo)定磁場強(qiáng)度下的20℃時(shí)的輸出值。
 
    4.3 誤差分析
 
    相對(duì)誤差計(jì)算公式為
 
                (8)
 
    式中 γ— 相對(duì)誤差;Xf— 擬合值;
         Xs— 測量值;
 
    平均相對(duì)誤差計(jì)算公式為
 
                    (9)
 
    式中 — 平均相對(duì)誤差;γi— 第i點(diǎn)相對(duì)誤差;
 
    本文對(duì)全部擬合曲線(20℃、3O℃ 、40℃ 、50℃ 、60℃)上標(biāo)定點(diǎn)處的擬合值進(jìn)行了精度分析得到最大相對(duì)誤差為0.47%,平均相對(duì)誤差0.2%。圖10給出20℃的相對(duì)誤差曲線圖。
 
 
 
    5 結(jié)論
 
    ①利用霍爾元件代替差動(dòng)變壓器獲取浮子位置檢測,進(jìn)行計(jì)算流量的方法,克服了傳統(tǒng)的金屬管浮子流量計(jì)中存在的機(jī)械磨損和機(jī)械遲滯問題;
    ② 通過對(duì)溫度及浮子位置的模擬標(biāo)定,使得基于霍爾元件的智能金屬管浮子流量計(jì)的整機(jī)溫度特性得到良好、精確補(bǔ)償,浮子位置測量的平均相對(duì)誤差為0.2%;
    ③ 模擬標(biāo)定時(shí)的大部分工作可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成,簡單方便,幾乎無需人工干預(yù),利于規(guī)模化生產(chǎn)。
Previous article: 智能通用型金屬管...
The next article: 金屬管浮子流量計(jì)...

主要產(chǎn)品類別:溫度儀表  壓力儀表  流量計(jì)  液位計(jì)  校驗(yàn)儀表    流量積算儀  電磁流量計(jì)價(jià)格法律聲明聯(lián)系我們 
本站關(guān)鍵詞匯:智能電磁流量計(jì)   蒸汽流量計(jì)    渦輪流量計(jì)   磁翻板液位計(jì)    一體化溫度變送器    壓力校驗(yàn)臺(tái)  玻璃板液位計(jì)  污水流量計(jì)  衛(wèi)生級(jí)電磁流量計(jì)  衛(wèi)生型電磁流量計(jì)  
友情鏈接:液位計(jì)  流量計(jì)  
 CopyRight ©2012  德克森儀表(淮安)有限公司   m.xtljc.com  版權(quán)所有  ICP備案編號(hào):  蘇ICP備12059484號(hào)-1   蘇公網(wǎng)安備 32083102000129號(hào)  
電話:0517-86930968   聯(lián)系人:閔經(jīng)理   手機(jī):13951262528   傳真:0517-86930969   E-mail:dirksengroup@163.com   QQ:25291658

  技術(shù)支持上海seo優(yōu)化Keywords:  玻璃板液位計(jì)   電磁流量計(jì)價(jià)格   壓力校驗(yàn)臺(tái)   網(wǎng)站地圖   百度
在線客服系統(tǒng)
主站蜘蛛池模板: 吉安仁济医院「官网」吉安男科医院-吉安仁济男科医院靠谱吗-男性专科医院 | 陶瓷纤维模块|陶瓷纤维毯|陶瓷纤维纸|高温隔热材料|陶瓷纤维厂家-济南火龙热陶瓷有限责任公司 | 意大利留学-意大利语培训-马来西亚留学【长青藤海外】 | 全自动滤水器_射水抽气器_气液两相流疏水器-连云港神美电力辅机有限公司 | 箱式电炉,箱式烧结炉,箱式马弗炉,箱式实验炉,高温箱式电阻炉,箱式加热炉,箱式退火炉,箱式真空气氛炉洛阳研博炉业有限公司 | 览众房车,房车, 房车厂家, 房车价格, 房车图片,, 四驱房车, 皮卡房车, 越野房车, 依维柯房车, 国产房车, 自动挡房车, | 水上游乐设备 - 郑州亿浪水上乐园设备有限公司 | 山东万利精密机械制造有限公司-高速金属圆锯机,数控高速圆锯机,高速圆锯机生产厂家 | 停车场设计|地下停车场规划设计|智能停车位地下车库设计施工装修|深圳创安顺停车库规划设计有限公司 | 企业宣传片制作公司-广告宣传片拍摄-专题片,tvc广告制作-拍摄微电影影视公司-艺虎文化 | 无锡大型数控龙门铣,喷涂加工,回火抛丸加工,精密不锈钢焊接机床身机床底座制造加工-无锡美高帝机械有限公司 | 秦皇岛图成玻璃_横切机,琴键落板,堆垛机械手,玻璃钢化设备,掰边机,铺纸机,水平堆垛机+超大板堆垛机,纵掰纵分,下片机,冷端优化切割 | 压力机-压装机-黄油机-黄油泵-[广东品嘉灵]专业定制各种精密压装设备 | 上海恩计仪器首页-微生物限度检测仪-微生物限度仪厂家 | 模压机|硫化机|平板硫化机生产厂家-南通海利特橡塑机械有限公司 模压化粪池_三格式化粪池_玻璃钢化粪池厂家 | 真空干燥箱厂家-热风循环烘箱生产厂家-鼓风烘干箱价格-南京火燥机械科技有限公司 | 深圳网站建设-量身定制原创设计-专业网站建设公司【企术】 | 声测管厂家_注浆管现货_桩基声测管_河北沧州新迈实业有限公司 | 小字符喷码机,激光喷码机,喷码机厂家_山东闪创电子设备有限公司 小型生活污水处理设备_MBR膜生物反应器_口腔医院/脱脂污水处理设备_酸洗磷化/喷涂废水处理设备-上海台江环保 | 上海婺川实业有限公司 | 铝型材定制_东莞铝型材_散热器铝型材_工业铝合金型材挤压加工生产厂家价格-中亚铝业 | 烘焙服定做_定做烘焙制服_工服定制厂家_烘焙服生产厂家-庆洋制衣 | 心理咨询室设备_音乐放松椅_心理测评系统_情绪宣泄设备厂家 | 南京自学考试网-南京自考报名| 聚丙烯酰胺,聚合氯化铝,重金属捕捉剂,污泥调理剂,活性氧化铝,生石灰,反渗透阻垢剂,工业葡萄糖,硫酸铝,果壳活性炭,柱状活性炭,蜂窝活性炭,石英砂,锰砂-北京雁归来环保科技有限公司-以真诚为立足之本,以质量为生存之本,愿与海内外同仁共创双赢。雁归来人一路走来,气贯长虹,勇锐盖过怯弱,进取压倒苟安!我们紧扣时代脉搏,专注水处理、继往开来! | 污泥处理设备|污泥固化固液分离压泥机压滤机厂家-山东冠诚开山贸易 | 氧化镁|轻质氧化镁厂家|活性氧化镁价格【不好用免费退换】镁神股份 | 上海防爆墙厂家_上海上胜安防工程有限公司| 数控立式车铣复合加工中心_数控立车_卧式加工中心_阀门专机-华电数控 | 物流系统?货代系统?国际快递/专线/小包系统首选?哲盟软件 | 领先的一站式_专利申请代理知识产权服务平台_乐知网 | 深圳市翔洲宏科技有限公司| 样品前处理仪器_光谱仪器_色谱/分析仪器_测量/计量仪器_青岛聚创世纪环保科技有限公司 | 真空电镀机_镀膜机厂家_离子镀膜机_磁控溅射镀膜设备_镀钛设备-江苏驰诚科技发展有限公司 | 河卵石制砂机|鹅卵石制砂机-移动制砂机-制砂设备-郑州秦星机械设备有限公司 | 昆明塑料包装袋|云南塑料包装袋|昆明塑料袋厂家|云南茶叶大米蔬菜种子食品包装袋就来阮门包装有限公司 | 西安西雷脉冲功率技术有限公司-高压调制器/加速器与脉冲功率系统的研发/生产/应用推广/高压脉冲电源的应用研究/设计/生产和销售/高功率脉冲器件/材料与仪器设备的研发/生产和销售/高电压/大电流/强磁场环境的模拟及测试服务/会议会展服务/货物及进出口的业务/脉冲功率技术领域类的技术转让 | 长沙变频器维修,变频器维修,ABB变频器维修,西门子变频器维修,施耐德变频器维修,伺服驱动器维修,工业机器人维修,20年专业工控电气维修,长沙文铖电气设备有限公司_长沙文铖电气设备有限公司 | 河南反渗透设备,河南纯净水设备,河南软化水设备,郑州EDI超纯水设备,郑州水处理设备厂家_河南江宇环保科技有限公司 | 陶瓷纤维模块|陶瓷纤维毯|陶瓷纤维纸|高温隔热材料|陶瓷纤维厂家-济南火龙热陶瓷有限责任公司 | 液压提升设备,液压顶升装置,钢内筒提升设备,储罐液压顶升_沧州鼎恒液压机械制造有限公司 |