[發明專利]基于電容式孔板流量測量與電磁流量測量的裝置

無效

• 申請號: 201310070891.3
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103175578A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉鐵軍;張光明
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01F1/34
• 分類號: G01F1/34;G01F1/66
• 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

本發明涉及一種流量測量裝置，尤其是涉及一種基于電容式孔板流量測量與電磁流量測量的裝置。

背景技術

基于電磁流量計的諸多優點如：測量范圍度大；測量不受流體的密度、溫度、壓力、粘度、雷諾數等變化的影響；耐腐蝕性能好；測量原理線性，測量精度高；對流速分布要求低等。目前針對導電液體體積流量測量主要采用電磁流量測量技術的電磁流量計。

如圖1所示，電磁流量測量是根據法拉第電磁感應定律，導電介質在管道內流動，切割磁力線，產生與磁場及流動方向垂直的感應電動勢。在結構上，電磁流量計有電磁流量傳感器和電磁流量轉換器兩部分組成。電磁流量傳感器安裝在工業管道上，主要由測量管、勵磁電路和一對電極組成。基于其原理和結構上的原因，在低流速小流量的情況下，由于檢測到的信號相對于干擾信號很微弱，難以測量，因此引入高放大倍數的放大器。然而這樣就使得電磁流量計特別容易受外界電磁場的干擾，即使是很微弱的干擾在經過高倍放大后，對結果的影響也是巨大的。這樣勢必會大大地影響儀表的準確度，對控制系統的穩定性、可靠性也構成很大的隱患。如圖2所示，德國科隆公司電磁流量計在標準條件下測量誤差與流速的關系圖可知，當流速小于1m/s時，電磁流量計測量誤差明顯增大。因此，對于小流速，在原來管道上實現流量的精確測量目前仍是一個難題。

為了保留電磁流量測量對導電液體體積流量測量具有的高精度、高準確性特點，同時彌補在低流速、小流量狀態下，測量精度不高的缺點，可以引入一個適用于小流量測量的流量測量系統，與電磁流量計相結合。

傳統孔板流量計，可以應用于流體的小流量測量，其主要利用流體通過銳孔的節流作用，使流速增大，壓強減小，造成孔板前后形成壓強差，將這個壓強差作為測量的依據。差壓法孔板流量計因為其設計簡單、成本較低，所以被廣泛應用，但是這種帶差壓測量裝置的流量計會由于液體泄漏、隔膜材料彈性性能的改變、工藝流體的腐蝕性影響等原因而出錯，使測量結果不可靠。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于電容式孔板流量測量與電磁流量測量的裝置，實現從小流量到大流量較寬范圍內導電液體流量的精確測量。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括勵磁電路、電磁流量測量傳感器、電磁信號處理電路、單片機、輸出顯示電路和通訊調試電路；單片機分別與勵磁電路、輸出顯示電路和通訊調試電路連接；電磁流量測量傳感器的勵磁線圈與勵磁電路相連接，電磁流量測量傳感器的一對電極接到電磁信號處理電路中，電磁信號處理電路輸出端與單片機的A/D轉換通道相連接；其特征在于：還包括振蕩驅動電路、電容式孔板流量測量傳感器和電容式孔板信號處理電路；振蕩驅動電路經電容式孔板流量測量傳感器與電容式孔板信號處理電路中的微小電容測量電路連接；電容式孔板信號處理電路包括微小電容測量電路、放大器、整流濾波電路和跟隨器；微小電容測量電路的輸入端與電容式孔板流量測量傳感器相接，微小電容測量電路的輸出端與放大器的輸入端相接；放大器的輸出端經整流濾波電路后與跟隨器的輸入端連接，跟隨器的輸出端與單片機的A/D轉換通道相連接。

所述的電容式孔板流量測量傳感器，包括絕緣測量管、金屬孔板和金屬環；絕緣測量管的進水端為漸縮管結構；中間段尺寸不變，出水端為突然擴張管道結構；金屬孔板嵌于絕緣測量管突然擴張管道外端面；金屬環套在出水端絕緣測量管的大徑管道外；一對勵磁線圈分別置于中間段管道外側，電磁流量測量傳感器有一對電極在垂直于勵磁線圈內的絕緣測量管兩側，電磁流量測量傳感器的一對電極接到電磁信號處理電路中；金屬孔板和金屬環為電容式孔板流量測量傳感器的一對電極，從金屬孔板和金屬環引出一對導線，電容式孔板流量測量傳感器的一極接振蕩驅動電路中放大器LM741的第6腳進行激勵，另一極接微小電容測量電路中低功耗放大器LM124的第一路運算放大器OP07-1的第2腳；絕緣測量管的兩端面分別用法蘭通過各自的絕緣墊片或聚四氯乙烯塑膠片與系統管道相連接。