[發(fā)明專利]一種電容式電磁流量信號轉換器

有效

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• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104061969B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 趙輝;詹惠琴;楊紅宇;古軍;李云霞
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58;G01N15/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發(fā)明屬于流量測量技術領域，更為具體地講，涉及一種電容式電磁流量信號轉換器。

背景技術

流量檢測的方法種類繁多，而其中技術較成熟的也有十多種。流量測量方法也沒有統(tǒng)一的分類標準，按被測對象進行分類，可以分為明渠和封閉管道兩類，若按儀表原理進行分類，又可以分為磁電式、壓電式等，也可以按被測參數(shù)進行分類，則可以分為直接式和間接式。常用的流量測量方法有渦街式、差壓式、超聲波式、質量流量式和電磁式流量測量等。

電磁流量計是基于法拉第電磁感應定律進行流量檢測及測量的儀器。其基本原理為：導體在磁場中運動并切割磁力線時，導體自身會產生感應電動勢，其強弱與磁場強度、導體速度及導體切割磁力線的有效長度成正比。具有一定導電率的流體在磁場中運動時亦可看作導體切割磁力線運動，其產生感應電動勢公式為：

E＝BVD (1)

式(1)中，E為感應電動勢，B為磁場強度，V為流體切割磁力線的平均速度，D為測量管道的直徑(假設流體為滿管流動)。當B為已知量、D為固定量時，只需檢測E的大小就可以求出V，而根據(jù)公式

Qv=π4D2v---(2)]]>

式(2)中，Q_v為體積流量，D為管道直徑，便可計算出流體流量。

電磁流量計由于管道內壁光滑，不會阻塞管道或影響流體運動，而且主要利用流體的電導性，而不受流體的溫度、密度、黏度等參數(shù)的影響。根據(jù)原理式(1)、(2)可知，其輸出結果與流體的流量成正比關系，同時測量精度也較高，最好可優(yōu)于±0.5％，而且其測量管道的管徑可變范圍較廣，量程比最大也比高達100:1。

電容式電磁流量計是電磁流量計的一種，其出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)電磁流量計的以下固有缺點，比如電極的更換問題，測量精度穩(wěn)定性的問題及實時性差的問題等。其基本原理仍與傳統(tǒng)電磁流量計一致，但是在實現(xiàn)技術上比傳統(tǒng)電磁流量計有了突破性的改變。

電容式電磁流量計不把檢測感應電動勢的金屬電極板與被測流體直接接觸，而將金屬電極板安裝在測量管道的外壁，測量管道由絕緣性能很好的材料，如工業(yè)陶瓷，這樣在金屬電極板與流體間形成了一層絕緣襯里。正是由于絕緣襯里的隔離作用，在流體與金屬電極板間便產生了靜電耦合電容。我們知道，電容兩端的電動勢是互相作用的，只需要檢測金屬極板上的感應電動勢大小，就可以推算出流體產生的感應電動勢大小，最后根據(jù)式(1)、(2)計算流體流量大小。

電容式電磁流量計的金屬電極板不與待測流體直接接觸，因此不存在腐蝕、磨損及使用壽命的問題，同上也提高了測量的穩(wěn)定性，并從根本上消除了金屬電極板直接接觸流體帶來的電極極化噪聲、流體流動噪聲及泥漿噪聲。除此之外，由于勵磁頻率較高、檢測電路輸入阻抗高等特點，還能有效檢測一些電導率低的液體。

但現(xiàn)有的電容式電磁流量計也存在一定的缺陷，主要是靈敏度有待提高，并且勵磁裝置泄露的磁場會干擾外部空間內的檢測電路，使測量精度無法進一步提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種電容式電磁流量信號轉換器，通過提高檢測靈敏度、降低檢測電路的干擾，以有效地將流體流量轉換為電信號輸出，進一步提高電容式電磁流量計流體流量測量精度。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明電容式電磁流量信號轉換器，包括：

一工作磁場發(fā)生模塊，用于產生工作磁場；

一流量檢測傳感器，用于將流體切割磁場中磁力線產生的與流量相關的感應信號檢出；

一信號檢測調理模塊，將流量檢測傳感器捕獲的微弱的感應信號進行調理，最后輸出與流量相關的電信號；

其特征在于，所述工作磁場發(fā)生模塊由勵磁信號發(fā)生電路和勵磁裝置組成；

勵磁信號發(fā)生電路產生頻率為150Hz的正弦波勵磁信號，勵磁信號輸送給勵磁裝置，使其產生磁場強度隨正弦波信號變化的均勻工作磁場；