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热表技术

远传水表中的常用传感器概述

时间:2004-6-10   作者:admin   来源:来信或留言   评论:0
内容摘要:一、引言 随着智能小区产业的飞速发展,四表远传系统(水表、电表、燃气表、热能表)已成为小区智能化的一个标志性系统。但是由于供水系统的干扰十分复杂,人们设计了多种类型的水表远传探头一一传感器。因为各传感器的形式多样,所以对其进行一下总结是很有必要的。现就目前远传水表中常用的几种传感器作一下简要概括。 二、传感器简介 1.单磁体-单干簧管传感器 即用单一磁体和一个干簧管组成的提取信号的传感器系...
一、引言
随着智能小区产业的飞速发展,四表远传系统(水表、电表、燃气表、热能表)已成为小区智能化的一个标志性系统。但是由于供水系统的干扰十分复杂,人们设计了多种类型的水表远传探头一一传感器。因为各传感器的形式多样,所以对其进行一下总结是很有必要的。现就目前远传水表中常用的几种传感器作一下简要概括。
二、传感器简介
1.单磁体-单干簧管传感器
即用单一磁体和一个干簧管组成的提取信号的传感器系统,主要靠磁体使干簧管吸合和断开来发出有用信号:如图,当磁体靠近干簧管簧片A,磁力大到能克服簧片的弹力时,簧片就吸合短接;当磁体远离簧片,吸引力小于弹力时簧片就分开,即一个脉冲发出。这种方式出现较早,结构简单、省电,但当磁力线使干黄管的簧片处于临界状态(即吸引力与簧片的弹力相等)时,稍有外界干扰(如水锤现象),簧片就会随着外力而吸合和断开,发出错误脉冲。经过滤波后情况虽有好转,但仍不能完全避免误动作信号输入造成的计数误差。
2.自保持式磁体-干簧管传感器
根据磁力线的“回滞”作用原理(即假设1克力才吸合,那一旦吸合后,用0.6克力就能保持吸合状态),用三个磁体(一个固定,两个活动),如图示,固定磁体调到接近吸合的准临界状态(这样得在产品生产过程中精心调试在准临界状态)设预先调在0.7克力左右,由于大于0.6克力维持力,所以可以保持这种称“自保持”状态,如果固定磁体以S靠近簧片主导固定下来,则簧片被磁化为N极,当外来的是磁体1的S极,合力加强,干簧管吸合;当S极远离,N极临近时,由于固定源是以S为主,同极相斥,干簧管弹力大于吸引力而断开,完成一个循环。
缺点是固定磁体位置较难调节(各磁体磁感应强度不一致,干簧管的特性也不统一),批量生产难度大。
3.自适应式磁体-干簧管传感器
工作原理如图三:簧片B被感应为S极,簧片A则由磁体1感应为N极,而异名磁极相互吸引,且在克服弹力的过程中,磁力是按距离δ2的速度增加的,所以在很短的时间内两簧片吸合;当磁体2靠近簧片A时,A便被感应成S极,簧片B极性仍为N极不变, 同名磁极相互排斥,簧片A、B分开,由此完成一个工作过程。该结构在理论上讲,干簧管的状态只有两个:断开状态和吸合状态,而没有温和缓冲的自保持过渡状态, 因而工作更加稳定。其被称为“推挽双稳态”结构,突出优点是能在磁体磁力下降或水质较差的情况下正常工作。
4.普通霍尔元件传感器
普通霍尔传感器是在根据霍尔效应原理制成的霍尔元件的基础上发展而来的一种电子器件。它将霍尔元件与放大器、温度补偿电路及稳压电源做在同一个芯片上,因而能产生较大的电动势,克服了霍尔元件电动势较小的不足。这种传感器具有简单、小型、频率响应宽(从直流到微波)、动态范围大(输出电势的变化可达1000比1)、寿命长、无接触等优点,而最大优点是能够克服水表采集中的水锤、震动等现象:缺点是不能克服外加磁场的干扰,需要外加磁场屏蔽设备,而且功耗特别大(大约有10几个mA),不利于多用户水表采集器的和低功耗系统的应用。
5.韦根传感器
韦根传感器是利用韦根德效应制成的,故又名韦根德传感器,其工作原理是,传感器中的双稳态功能合金材料在交变外磁场的激励下,磁化方向瞬间发生翻转, 而当外磁场撤离后,它瞬间恢复到原有的磁化方向,由此在合金材料周围的检测线圈中会感生电信号,从而实现磁电转换。这种传感器的最大特点是无须使用外加电源(零功耗)、无机械触点、无震动影响等,适用于微功耗仪表。它的缺点是输出幅值低,只有1V左右,脉宽也只有30几个微秒。不利于信号远传,只能用于近距离采集、处理。此外,在磁路设计时要特别注意磁场空间分布,平行于传感器敏感区的磁场分量一定要满足触发磁感应强度的要求:还要注意磁屏蔽,防止周围杂散电磁场的干扰等。
6.编码传感器
其原理是把字轮端面圆周等分成若干扇区,各个扇区都设有与之对应的编码,在采集数据时接通电源,通过红外线探头得到字轮的读数值(即伪直读式)。它无机械接触平常不需要带电工作。其缺点是由于用编码,所以传输中必须保证所有的码值都被准确无误的识别出,否则就容易出错。再则他主要用于干式水表,而十式表的精度日前还不是很高(低于湿式表), 因此其应用受到限制。
7.微摄像传感器
原理是用摄像技术把表具字轮的示数拍摄下来,以图像方式传到物业管理中心或收费站的计算机,通过图形识别软件对数据进行处理:把传过来的数据还原为表具的数据,存入数据库,再进行各种后台管理工作。这种方式是一种以图形管理为基础的,配合现在世界上新兴起的GIS(地理信息资源系统平台,特点是以图形管理方式给人以直观方便),从而实现远程抄表的先进传输手段。优点是读数无误差累积,克服了脉冲表有误差积累的缺陷,是一种真正的“直读式”抄表方式。
三、结束语
由于技术和成本等各方面的原因,以上传感器都各有优缺点,但只要处理合理,在一定的范围内还是可以接受的,广大读者可以自己考证。

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