[發明專利]一種多電極電磁流量計設計方法

無效

• 申請號: 201010214938.5
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN101907471A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 傅新;申慧敏;胡亮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及電磁流量計設計方法，尤其是涉及一種多電極電磁流量計設計方法。

背景技術

電磁流量計是利用法拉第電磁感應定律原理來測量導電液體體積流量的儀表，它包括電磁流量計傳感器和電磁流量計轉換器，電磁流量計傳感器內存在工作磁場，導電流體流過電磁流量計傳感器時切割磁力線，在兩側電極間產生感應電勢差，電磁流量計轉換器通過測量該電勢差判定管內流體平均流速，將其轉換為其他儀表或轉置可接收的電流、頻率或數字通訊信號，實現對流體的測量。

理論分析表明，電極上感應的電動勢信號是電磁流量計傳感器測量管道內無數個流體微元切割磁力線產生的感應電動勢的加權和，并且由于測量管內不同位置處的感生電動勢對電極上感應電動勢信號的貢獻不同，通常用權重矢量函數W表征工作磁場的有效區域內任意微小流體微元切割磁力線所產生的感應電勢對兩電極間的電勢差所起的貢獻大小。傳統兩個點電極電磁流量計電極軸線附近權重矢量函數分布所占比重很大，即此區域中流體微元切割磁力線所產生的感應電勢對兩電極獲取的感應電動勢貢獻很大，因此當上游管路中存在彎管、閥門等阻流件，相應的引起流動畸變、二次流或漩渦等時，如果介于阻流件與電磁流量計傳感器之間的直管段不夠長將導致流入傳感器測量管內流體的速度分布與傳感器中心軸線非對稱，由于上述權重函數的不均勻分布，使得電磁流量計測量結果易受流場分布影響，產生較大的測量誤差。為使流場充分發展并恢復其軸對稱的流速分布，在電磁流量計傳感器的上游需要安裝相當長的直管段，長度一般為5至10倍被測管的直徑。這一要求對200mm口徑以上的中、大型電磁流量計來說較難實現，使得這類電磁流量計在實際使用中易受非對稱流場的影響，測量誤差較大。

目前克服這一缺陷的方法主要有增大電極面積與采用多對電極的方法。但是，大面積電極制造工藝復雜，且易受被測流體內雜質的污染(如表面形成污垢)，容易導致流量計測量失效。現有的多電極電磁流量計均則采用均勻電極分布，且各電極權重系數的選擇都是基于測量管內磁場均勻分布的假設。由于現有電磁流量計為使結構緊湊采用馬蹄形等緊貼測量管壁的線圈勵磁方式，測量管內實際磁場均勻度差，這種基于均勻磁場假設的電極位置與權重系數給定方法未能使權重矢量分布與實際空間磁場矢量分布呈正交特性，對改進非對稱流場的測量精度效果欠佳。

發明內容

針對上述背景技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供能夠實現對非對稱流場精確測量的一種多電極電磁流量計的設計方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

電磁流量計傳感器上的N對電極非均勻地分布在測量管壁面上，電極對數N的大小取決于電磁流量計測量管內空間磁場矢量的分布，且成對兩電極之間的連線通過電磁流量計傳感器測量管的圓心，各對電極的位置及權重系數由電磁流量計傳感器的測量管內分布的空間磁場決定，并通過使權重矢量分布與空間磁場矢量分布呈正交特性的迭代算法獲得；各對電極上的權重系數k₁、k₂、k₃、...、k_N通過二次電路的放大系數設定，即通過將各對電極上的感應電動勢信號分別送往二次電路中并聯連接且放大系數不同的差分運算放大器的兩端設定；經過二次電路放大并加權集合后的電勢差信號送往電磁流量計轉換器，進而電磁流量計轉換器通過測量該電勢差判定管內流體平均流速。

所述正交特性是指空間磁場矢量函數B與權重矢量函數W的矢量積B×W在測量管內分布均勻，即測量管內各流體微元流速的加權系數分布均勻。

本發明具有的有益效果是：

本發明通過使電極位置與權重系數所決定的權重矢量分布與空間磁場矢量分布呈正交特性，進而使得測量管內各流體微元流速的加權系數分布均勻，使電磁流量計具備更好的抗流場干擾性能，實現了對非對稱流場的精確測量。

附圖說明

附圖是本發明多電極電磁流量計原理圖。

圖中：1.電磁流量計傳感器，2.二次電路，3.電磁流量計轉換器。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述。