[發(fā)明專利]具有旁路和能量回饋電路的電磁流量計高低壓切換勵磁系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110350132.3
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102393225A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 徐科軍;張振;楊雙龍;張然;梁利平
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G01F1/60
• 分類號: G01F1/60
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 范克明;金惠貞

技術領域

本發(fā)明涉及流量檢測領域，為一種采用高低壓進行勵磁的電磁流量計，特別是一種以高低壓切換為核心，邏輯切換電路、恒流電路與旁路電路相結(jié)合，并輔以能量回饋電路、電源監(jiān)測電路、能量泄放電路和勵磁控制電路的高低壓勵磁系統(tǒng)。

背景技術

電磁流量計主要通過勵磁電路給傳感器中的勵磁線圈提供勵磁電流以產(chǎn)生一定強度的磁場，該磁場的方向與傳感器中流體流動的方向垂直，當有一定速度的導電流體流過該磁場分布的區(qū)域時，將在該導電流體的兩側(cè)感生出一定強度的感應電動勢，該電動勢幅值的大小在磁場恒定時與流速成正比。通過對該感生電動勢進行檢測與處理，可以解調(diào)出流體的流速。現(xiàn)階段，勵磁方式主要采用低頻方波勵磁，即讓勵磁線圈中的電流以一定的頻率在零電流值的正負兩邊進行交替變換，從而獲得一個響應該勵磁電流變化的勵磁磁場。由于勵磁線圈是感性負載，線圈中的勵磁電流并不能突變。當勵磁方向切換時需要經(jīng)歷一個過渡過程，即勵磁電流從位于零電流值的一端向另一端過渡，并最終到達一個恒定的勵磁電流值，稱該過渡過程為勵磁電流穩(wěn)態(tài)的建立時間。為了獲得一個穩(wěn)定的零點，僅對勵磁電流恒定的時間段內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)進行處理。對于不同電感值的勵磁線圈，勵磁電流穩(wěn)態(tài)的建立時間長短有所不同，線圈的電感值愈大，建立時間愈長，穩(wěn)態(tài)時間愈短；相反，電感值愈小，建立時間愈短，穩(wěn)態(tài)時間愈長。然而，為了對漿液流體進行測量，消除低頻漿液噪聲干擾，需要提高勵磁頻率。對于電感值小的勵磁線圈，在提高勵磁頻率后，仍可獲得一個穩(wěn)態(tài)時間，但是，相對于勵磁頻率低時的穩(wěn)態(tài)時間就變短了；而對于電感值大的勵磁線圈，提高勵磁頻率后，由于勵磁電流穩(wěn)態(tài)建立時間長，所以此時出現(xiàn)勵磁進入不了穩(wěn)態(tài)的情況，這就無法進行測量。

中國發(fā)明專利公布了基于高低壓電源切換的電磁流量計勵磁控制系統(tǒng)（徐科軍，楊雙龍，王剛等，基于高低壓電源切換的電磁流量計勵磁控制系統(tǒng)，申請?zhí)枺?00910251461，申請日：2009.12.23）。這種勵磁控制系統(tǒng)由高低壓電源、電源切換電路、恒流控制電路、勵磁線圈驅(qū)動電路、檢流電路和勵磁時序產(chǎn)生電路。勵磁工作電源由高壓電源和低壓電源通過電源切換電路根據(jù)勵磁電流響應情況切換分時提供以加快方波勵磁電流響應速度和提高電源利用效率；恒流控制電路向勵磁線圈驅(qū)動電路供電以使勵磁電流穩(wěn)態(tài)值恒定；勵磁線圈驅(qū)動電路供電以使勵磁電流穩(wěn)態(tài)值恒定；勵磁線圈驅(qū)動電路由H橋及其控制電路組成以實現(xiàn)方波勵磁；檢流電路跨接在H橋低端與參考地之間；勵磁時序產(chǎn)生電路主要由用于電磁流量計信號處理的處理核心MCU等組成。該勵磁控制系統(tǒng)能在保證電磁流量計零點穩(wěn)定的情況下顯著提高勵磁頻率范圍、降低電路能耗、提高電源利用效率，以適用于漿液流體的精確測量。但是，這種電磁流量計勵磁控制系統(tǒng)還存在以下不足：（1）恒流控制電路由于達林頓管與接在其基極的三極管的參數(shù)分布特性不好，使得在具體實現(xiàn)的時候，難以進行恒流控制；（2）采用普通的比較電路對電源切換電路進行控制，在具體實現(xiàn)的時候，由于環(huán)境中普遍存在噪聲干擾，該噪聲信號疊加在檢流電阻的輸出信號上，使得電源切換電路頻繁地在高壓與低壓之間切換，輸出的勵磁電流不穩(wěn)定。（3）在電路中，使用穩(wěn)壓二極管將線圈中存儲的能量以熱能的形式消耗掉，不利于減小系統(tǒng)的功耗與發(fā)熱情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要為了解決已經(jīng)申請專利中存在的一些關鍵技術問題，以提供一種便于恒流控制、對于大電感性傳感器，通過引入旁路電路，可以加快勵磁電流的響應速度、電源利用效率更高、勵磁頻率精確、系統(tǒng)故障時能夠及時做出保護動作的電磁流量計勵磁系統(tǒng)。

本發(fā)明改進的關鍵技術在于：旁路電路、能量回饋電路、恒流電源、勵磁系統(tǒng)的邏輯切換電路、電源監(jiān)測與能量泄放、勵磁控制電路部分，通過以上改進，可以提高電源的利用效率、對于大電感性負載可以加快電流的響應速度、拓寬了勵磁頻率范圍、電路故障時可以提供保護。