浮子流量汁(又(yòu)稱轉子(zǐ)流量計(jì))是一種傳統的(de)可變面(miàn)積式流(liú)量測量裝置，當(dāng)流量發生改變(biàn)時浮(fú)子在(zài)垂直(zhí)錐形管内上下(xià)移動時，錐管和(hé)浮子之(zhī)間形成的環行流(liú)通面(miàn)積發生改變，它(tā)是以此原理實(shí)現對流量測(cè)量(liàng)的體(tǐ)積(jī)式流量儀表。由于(yú)它具有機(jī)械結構簡單，加工(gōng)方便，工作穩定、可靠性高及(jí)壓力(lì)損小(xiǎo)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是(shì)可以測量低雷(léi)諾書小流量介(jiè)質的特點，所以(yǐ)在氣體(tǐ)、液體的(de)流量測量(liàng)和自(zì)動控(kòng)制系統中(zhōng)被廣泛應(yīng)用。
金(jīn)屬錐管浮子流(liú)量計在浮(fú)子流量計中(zhōng)具有使(shǐ)用溫度和壓力(lì)範圍(wéi)寬的優勢(shì)，得到越來越多(duō)的重視。因此研(yán)究如何(hé)提(tí)高浮(fú)子流(liú)量計(jì)的測(cè)量精度和提高(gāo)浮子(zǐ)流量計對環境的适(shì)應性對于(yú)金屬(shǔ)管浮(fú)子流(liú)量計的廣泛使(shǐ)用具有重(zhòng)要的意義(yì)。錐管(guǎn)浮子流(liú)量計由(yóu)一個(gè)錐形管和一個可以(yǐ)在錐管(guǎn)中上下浮動(dòng)的浮子構成，結構如(rú)圖(tú)1所(suǒ)示。底部通常(cháng)和(hé)垂直管段的法(fǎ)蘭連(lián)接(jiē)，流體(tǐ)白下而(ér)上地流過流量計，使浮子(zǐ)上下(xià)運動。流(liú)體(tǐ)的流向一般是(shì)自下(xià)而上，當流(liú)經浮(fú)子和(hé)錐管時，流(liú)體被浮子截流(liú)，浮子(zǐ)上(shàng)、下(xià)遊之(zhī)間受(shòu)到的(de)壓力不同，浮子上下(xià)截面将(jiāng)産生壓力差(chà)，這時浮子(zǐ)受到(dào)以(yǐ)下(xià)三種力：流(liú)體對(duì)浮子的壓力、浮子在(zài)流體(tǐ)中的浮力和重力。當流體對浮(fú)子(zǐ)的動壓(yā)力與浮子在流體中所(suǒ)受的浮(fú)力之和等于(yú)浮(fú)子的重力時，浮(fú)子就平穩地浮在某(mǒu)一(yī)位置上(shàng)。通過确定浮子(zǐ)的懸(xuán)浮(fú)位置就(jiù)可以得到(dào)此時的流(liú)量，所以浮(fú)子j懸浮的高度(dù)h與通過流量計(jì)的流(liú)量(liàng)之間成單值函數(shù)關系(xì)。
從浮子流量計的工作(zuò)原理可(kě)以看(kàn)出(chū)，介質應自下而上流(liú)動(dòng)，不能水平安裝。但有(yǒu)許(xǔ)多工業現場(chǎng)受空問限制，必須水(shuǐ)平安(ān)裝。通過單(dān)獨設計水平式(shì)浮子(zǐ)流量計(jì)，由(yóu)于在(zài)很短(duǎn)的距(jù)離内(nèi)實(shí)現流(liú)速(sù)方向(xiàng)的改變，必然造(zào)成流場的(de)畸變(biàn)，嚴重(zhòng)影響測量(liàng)精度，如何提高其測量精(jīng)度成(chéng)爲當前的(de)難題，所以本文将對(duì)如何矯正流場(chǎng)，提高(gāo)浮子(zǐ)受力(lì)平衡度，提高測(cè)量不确定度方(fāng)面進行研(yán)究。
所以，可以(yǐ)通過浮(fú)子的位置直接(jiē)讀出(chū)流量計的(de)流量值，或(huò)通過(guò)遠傳信号将其(qí)傳送給二次儀(yí)表顯示和記錄(lù)，作爲工業(yè)控制(zhì)的流(liú)量變送器(qì)，實現流(liú)量監測的異地(dì)監控。
浮(fú)子流量變送器作爲(wèi)流程控制(zhì)中的流(liú)量測(cè)控(kòng)傳感器部(bù)分，在(zài)整個監測控制系統(tǒng)tp至觀(guān)重要(yào)的作用，它(tā)的測(cè)量精度決(jué)定了(le)數據的采集和(hé)處理的是否正(zhèng)确和(hé)有效，圖1-2給出包含(hán)浮子流(liú)量計(jì)作的測控系統(tǒng)示意圖。
經典的浮(fú)子(zǐ)流量(liàng)計是由浮子流(liú)量傳感(gǎn)器部分、位移一角度轉(zhuǎn)換機構部(bù)分以(yǐ)及信(xìn)息(xī)轉換處理部(bù)分三個單元組(zǔ)成， 圖1-3給出(chū)了其機構示(shì)意圖。在(zài)流體測量(liàng)中，被測介(jiè)質流經傳(chuán)感器的向上(shàng)擴張的(de)錐管時，浮(fú)子上下截(jié)面受(shòu)到壓差阻(zǔ)力增(zēng)大而向上(shàng)移動(dòng)，當受(shòu)到的(de)浮力、重力和壓(yā)差阻力達到平衡時懸浮(fú)在一(yī)定的(de)高度(dù)，浮子(zǐ)的高度通常通(tōng)過非接觸(chù)式的(de)位移一角度(dù)轉換部(bù)分測(cè)量得(dé)到，通過信息處(chù)理單元對(duì)角度(dù)和位(wèi)移(yí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)量，這(zhè)樣(yàng)就可以(yǐ)根據(jù)浮子高度和流(liú)量之(zhī)間函(hán)數(shù)關(guān)系通過計算得到被(bèi)測介(jiè)質(zhì)的流(liú)量(liàng)。所以正确的角(jiǎo)度一位(wèi)移計算(suàn)是決定(dìng)整個浮(fú)予(yǔ)流(liú)量(liàng)計測量(liàng)精度和穩定性(xìng)的核心。浮(fú)子流(liú)量傳感器在結(jié)構形(xíng)式上有錐(zhuī)管一浮(fú)子和孔(kǒng)闆一(yī)直管浮子(zǐ)兩種形式，可見(jiàn)，流量傳(chuán)感器的結構(gòu)是(shì)否合理(lǐ)，位移(yí)測(cè)量的精(jīng)度決定着流量(liàng)計的測量(liàng)精度(dù)。
從以上(shàng)原(yuán)理分析可知，浮子的(de)高度檢測是通(tōng)過機(jī)電轉換單(dān)元正(zhèng)确測(cè)量懸(xuán)浮在(zài)錐(zhuī)形管中(zhōng)的位(wèi)置，通(tōng)常通(tōng)過磁鋼(gāng)耦(ǒu)合，帶(dài)動機械(xiè)擺(bǎi)杆轉(zhuǎn)動，使角位移傳(chuán)感器(qì)角度(dù)發生變化(huà)，輸出電信(xìn)号，通過(guò)對信号(hào)進行(háng)處理(lǐ)，進而換算處實際流(liú)量。浮(fú)子位置随流量(liàng)變化頻繁運動，可見該機(jī)電轉換單元(yuán)必(bì)須非接觸式的(de)，機械磨(mó)損(sǔn)小，工(gōng)作可靠穩(wěn)定，溫(wēn)度特性好，線性(xìng)度較高(gāo)的才能(néng)保證輸出(chū)的精(jīng)度。所以傳(chuán)感器(qì)性能(néng)的提高意(yì)味着金(jīn)屬管浮(fú)子流量計精度(dù)的提(tí)高(gāo)。工(gōng)況條(tiáo)件放寬，使(shǐ)浮子(zǐ)流量計能在更廣泛的工作環(huán)境中得到應用(yòng)。所以本文(wén)将對(duì)如何(hé)提高角度位移(yí)測量精度(dù)和環境适應性(xìng)進行研究，如何(hé)提高測(cè)量的精(jīng)度?
在實際的工(gōng)業應(yīng)用過程中(zhōng)，被測量和控制(zhì)對象在流體(tǐ)特性和安裝(zhuāng)工況(kuàng)條件(jiàn)差異性，所以有必要(yào)對影(yǐng)響浮(fú)子流量傳(chuán)感器測量(liàng)精(jīng)度(dù)的因(yīn)素(sù)和影響(xiǎng)規律進(jìn)行深入(rù)研究，通過(guò)研究進而(ér)對浮子流(liú)量計在提高(gāo)測(cè)量精度(dù)的(de)本身(shēn)結構優化、安裝(zhuāng)條件(jiàn)改進、智能(néng)信(xìn)息(xī)處理系統(tǒng)優化等方(fāng)面(miàn)研究。例如(rú)：研究浮(fú)子前(qián)端流(liú)場分(fèn)布對(duì)浮子(zǐ)流量(liàng)傳感(gǎn)器測(cè)量的影響，并通過矯(jiǎo)正流(liú)場分(fèn)布減(jiǎn)少流場擾動對(duì)測量的影響；改(gǎi)進測(cè)量數學模(mó)型，提高(gāo)信(xìn)息處理單元的(de)環境(jìng)适應能力；這些(xiē)研究(jiū)對于提高(gāo)浮(fú)子流量儀表(biǎo)的測量(liàng)正确(què)度(dù)和擴大适(shì)用範圍，有着十分重要的意義(yì)。
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