专利名称：非接触式位移传感器靶式流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体物料计量及测控的流量仪表，具体说涉及一种靶式流量计。
背景技术：
日前的靶式流量计是由靶片、靶杆、传感器、信号处理器及显示装置组成， 工作原理是测量流体对靶片产生的力，采用的是测力传感器，当介质在测量管中 流动时，因其自身的动能通过靶片时而产生的压差，并对靶片有一作用力，利用 作用力的大小与介质流速的平方成正比的原理，将作用力通过安装在传感器筒体 上的应变片、杠杆另一端安装接触式测力传感器或电容式的测力传感器，将电信 号传递给微处理器，再由微处理器将计算结果传至显示器并输出T20mA信号。上述两种靶式流量计存在的主要缺陷是应变片安装难于保证上下平齐和左 右对称，影响测量精度。电容电极安装在传感器筒体内，筒体下通孔通常是进行 密封，但振动导致密封破损，流体介质进入筒体，使电容电极受到损坏。而且这 种方式由于流体水锤作用力比较大，测力传感器受频繁冲击极易将测力传感器击 坏，目前靶式流量计采用的的弹性元件或为薄金属片或为特制薄壁圆管受介质内 部工作压力影响，尤其高压工作状态薄壁圆筒或薄金属片受内部工作压力作用产 生变形，导致测量数据产生变化，影响测量精度。除上述两种传感器耙式流量计 外，近年一种以霍尔线性位移传感器的耙式流量计力图解决前述问题，如 ZL200520092803. 0 ，但该专利由于结构上的缺陷，主要存在以下问题 200520092803.0采用双弹片做弹性元件，弹性元件不是密封元件，同样存有传 感器受介质腐蚀损坏问题，传感器紧贴在与介质直接接触的壳体的外壁，而耙式 流量计检测介质多为粘稠介质，为了提高介质的流动性，需要对介质加温，所以 被检测介质温度大部分为高温型，高于10(TC，霍尔线性位移传感器在高温介质 下容易发生漂移，进一步导致损坏，不适合在高温下进行测量。另外检测位移磁 钢安装在双弹片间，检测的位移是一种平行位移，受介质动态影响，测量精度低。
发明内容针对现有靶式流量计存在的缺陷，本发明提供一种传感器不与弹性元件相接 触，避免水流作用力造成传感器损坏，使用寿命长，密封性能更可靠的，可以做 成高温型的耙式流量计。解决上述技术问题所采取的具体技术措施是一种非接触式位移传感器靶式 流量计，包括信号处理及显示装置，其特征是在壳体(3)内装有弹性元(4)，在弹性元件内(4)装有靶杆(2)，在靶杆(2)的下端装有靶片(1)，在靶杆(2) 上部装有机械阻尼装置(5)，在靶杆(2)顶端装有与靶片(1)位置方向相一致 的检测位移磁钢(6)，在检测位移磁钢(6)相对应位置装有霍尔线性位移传感 器(7)，霍尔线性位移传感器(7)信号输出端联接微处理器(8)、显示器(9)。 本发明的有益效果本发明采用了传统靶式流量计流体对靶片产生作用力的 大小与介质流速的平方成正比的原理，但是完全摒弃了传统的由测量靶力原理， 而改为测量受靶力作用后杠杆产生位移的工作原理，由通常的应变片式或电容式 测力传感器改换成霍尔线性位移传感器，霍尔线性位移传感器不与靶杆直接接 触，耙杆的振动通过机械阻尼装置降低对传感器的影响，，即使弹性元件产生塑 性变形，霍尔线性位移传感器也不会受到损坏，传感器远离测量介质，可以制 做耐高温型靶式流量计。由于传感器不与靶杆直接接触，即使受到水锤作用 使弹性元件过载，重新迁移零点及调整其他参数后仍然可以继续使用。属于 免维护型，并延长传感器的使用寿命、提高测量精度。而且由于采用薄壁圆筒 或厚壁圆筒做弹性元件，容易制作，密封性好，解决了以往靶式流量变送器 容易渗漏的特点。现有靶式流量计采用圆筒做弹性元件必须用特制薄壁圆筒， 在薄壁圆筒壁上粘贴应力传感器，检测流体对靶片产生的力，而现在的弹性 元件用的圆筒可使用厚壁圆筒，增加了密封的可靠性，抗过载能力也大大提 高，测量数据不受介质内部压力影响，测量精度高。
图l是本发明的结构示意图 图2是本发明的测量原理示意图具体实施方式
结合
本发明的结构和测量方法。一种非接触式位移传感器靶式流量计，在壳体3内装有弹性元件4，弹性元 件为薄壁圆筒或厚壁圆筒。弹性元件既是弹性元件又是密封体，厚壁圆筒增加 了密封的可靠性，抗过载能力大。在弹性元件4内装有靶杆2，在靶杆2的下 端装有靶片1，在靶杆2上部装有机械阻尼装置5，在靶杆2顶端制有与靶片1 位置方向相一致的检测位移磁钢6，在检测位移磁钢6相对应位置装有霍尔线性 位移传感器7，传感器放置在远离介质的地方，可制成高温型靶式流量计，靶杆 位移是以支点为中心的旋转位移，测量精度高。霍尔线性位移传感器7信号输出 端联接A/D和D/A转换及微处理器8 ，微处理器8联接液晶显示器9显示检测 的流量，并输出4 20mA信号。当流体作用于靶片时，靶片受力后带动靶杆位移，霍尔线性位移传感器测定 靶杆杆头位移距离，并根据位移距离转换成与流体相对应流量值。位移的大小与 介质流速的平方成正比，其数学方式表达为<formula>formula see original document page 5</formula>式中-^——靶片所受的作用力产生的力， C——物体的阻力系数 ^——靶片对测量管轴向投影面积， P ——工况下介质密度 Z——介质在测量管中的平均流速 g——重力加速度根据悬臂梁公式，见《机械设计手册》单行本第1篇《常用设计资料》第1-128 页，悬臂梁一端的挠度A<formula>formula see original document page 5</formula>P为悬臂梁一端受的作用力(靶力)。由以上公式可以看出，靶片受流体作用力后，靶杆产生的位移，根据杠杆原 理，靶杆另一端的位移与靶片受力端的位移成正比，也就是如下-<formula>formula see original document page 5</formula>式中Z为耙杆另一端的位移广为常数F为耙力以上公式可以看出靶杆端头的位移与介质流速的平方成正比。 列举以下测试数据说明流量与靶杆一端位移的关系量程％实际挂理论位移传感器检测传感器值经A/D转换传感器值经A/D转换重值kg距离mm值mV后电流值(无开方)电流值(开方)000244.02200.060.082.3214.637.21500.3750.52.75謹12.02700.7350.983.4811.8315.191001.525.0120.0120.01由以上数据可以看出，靶力与靶杆一端的位移成正比，也就是与流速(即流 量)平方成正比，并且可以通过微处理器对检测的传感器位移信号进行线性修正本次测试采用的检测方法为靶式流量计传统检定方法挂重法。根据上述公式由位移传感器测得的位移距离转换成电信号，位移传感器发 出的电信号经过A/D转换器将信号输入微处理器，经过微处理器的线性修正得出线性流量值，在显示器上显示，并输出4 20mA信号。
权利要求
1、一种非接触式位移传感器靶式流量计，包括信号处理及显示装置，其特征是在壳体(3)内装有弹性元件(4)，在弹性元件内(4)装有靶杆(2)，在靶杆(2)的下端装有靶片(1)，在靶杆(2)上部装有机械阻尼装置(5)，在靶杆(2)顶端装有与靶片(1)位置方向相一致的检测位移磁钢(6)，在检测位移磁钢(6)相对应位置装有霍尔线性位移传感器(7)，霍尔线性位移传感器(7)信号输出端联接微处理器(8)、显示器(9)。
全文摘要
一种非接触式位移传感器靶式流量计，在壳体(3)内装有弹性元件(4)，在弹性元件内(4)装有靶杆(2)，下端装有靶片(1)，在靶杆(2)上部装有机械阻尼装置(5)，在靶杆(2)顶端装有检测位移磁钢(6)，在检测位移磁钢(6)相对应位置装有霍尔线性位移传感器(7)，霍尔线性位移传感器(7)信号输出端联接微处理器(8)、显示器(9)。霍尔线性位移传感器不与靶杆直接接触，靶杆振动通过机械阻尼装置降低对传感器的影响，即使弹性元件端产生塑性变形，霍尔线性位移传感器也不会受到损坏，传感器远离测量介质，可以制做高温型型流量计。并延长传感器的使用寿命、提高测量精度，使靶式流量计这一产品真正做到可靠、耐用，维护量低。
文档编号G01F1/20GK101603846SQ200910012640
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者张昌盛, 施大顺, 栾晓东, 郇维东, 陈博宇, 黄晓东 申请人:丹东耐能仪表电器有限公司