[發(fā)明專利]基于二維感應(yīng)電勢(shì)的非滿管電磁流量計(jì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410326907.7
• 申請(qǐng)日: 2014-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN104121954A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李斌;陳潔;姜玉林;劉曉佳;樊辰陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F1/58
• 分類號(hào): G01F1/58
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于二維感應(yīng)電勢(shì)的非滿管電磁流量計(jì)。具體涉及一種采用非絕緣材料制造的測(cè)量管，并對(duì)流體的平均流速進(jìn)行二維流體感應(yīng)電勢(shì)測(cè)量的非滿管電磁流量計(jì)。

技術(shù)背景

電磁流量計(jì)是以法拉第電磁感應(yīng)定律為原理的流量測(cè)量?jī)x表。電磁流量計(jì)的測(cè)量管有垂直于流體流動(dòng)方向的磁場(chǎng)B，當(dāng)直徑D的測(cè)量管中流體有平均流速V時(shí),在傳感器兩測(cè)量電極上理論有感應(yīng)電勢(shì)E=K×D×B×V。在測(cè)量管中的流體處于滿管時(shí)，K可以被看作是一個(gè)固定的系數(shù)。當(dāng)測(cè)量管中的流體在非滿管流量狀態(tài)時(shí)，傳統(tǒng)滿管電磁流量計(jì)已不能測(cè)量非滿管流量的測(cè)量。因?yàn)椋菨M管流量Q是有流體的液位H和平均流速V兩個(gè)參數(shù)來(lái)確定。

傳統(tǒng)的非滿管流量測(cè)量方法主要有液位計(jì)法、液位計(jì)和流速計(jì)組合法兩種。液位計(jì)法是基于謝才-曼寧的經(jīng)驗(yàn)公式，通過一個(gè)液位H值來(lái)估計(jì)非滿管流量Q。

非滿管流量的測(cè)量主要是應(yīng)用在給排水計(jì)量、水資源管理和污水排放監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。這些被測(cè)流體的特點(diǎn)是既具有導(dǎo)電性又會(huì)含有泥漿等污染物。在原理上，電磁流量計(jì)對(duì)這些流體的測(cè)量特別具有優(yōu)勢(shì)。已有的非滿管電磁流量計(jì)也主要是在流速測(cè)量原理下組合另外的液位測(cè)量機(jī)構(gòu)形成的，本質(zhì)上就是一種液位計(jì)和流速計(jì)組合方法。如已有的電容液位式非滿管電磁流量計(jì)，即是在電磁流量計(jì)中組合了一個(gè)電容式液位計(jì)。另有，還有一類以附加電激勵(lì)測(cè)量液位的非滿管電磁流量計(jì)方法，主要是在電磁流量計(jì)傳感器的測(cè)量管中增加了一對(duì)發(fā)訊電極和對(duì)應(yīng)的測(cè)訊電極，不同液位在測(cè)訊電極上的信號(hào)可推算非滿管流量的液位。如已有一些專利200510028473.3、200510110182.9以及ZL200610029236.3和ZL200810040038.6等，這類技術(shù)的特點(diǎn)都是基于測(cè)量流體的阻抗來(lái)測(cè)量液位H。顯然，這些方法中發(fā)訊電極和對(duì)應(yīng)的測(cè)訊電極都對(duì)電極污染敏感，會(huì)損失電磁流量計(jì)在測(cè)量含有泥漿等污染物流體上的優(yōu)勢(shì)。

相對(duì)于傳統(tǒng)的絕緣測(cè)量管的電磁流量計(jì)，已有采用非絕緣測(cè)量管的電磁流量計(jì)。如專利公開號(hào)CN?1793789A的《非絕緣測(cè)量管的電磁流量傳感器》。測(cè)量管的非絕緣材料具有這樣的特性：測(cè)量管的單位體積電阻不小于被測(cè)流體的單位體積電阻，測(cè)量管外管壁上作為輸出信號(hào)的兩點(diǎn)間的電阻不大于要測(cè)量輸出信號(hào)的后續(xù)儀表的輸入阻抗。這個(gè)專利中，測(cè)量管外壁上采用了一對(duì)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量，用于滿管流量下的流體感應(yīng)電勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于二維感應(yīng)電勢(shì)的非滿管電磁流量計(jì)，將兩個(gè)基于專利公開號(hào)CN?1793789A的非絕緣測(cè)量管的電磁流量傳感器用相互垂直的關(guān)系組合在一起的方式，對(duì)在測(cè)量管中的流體進(jìn)行二維流體感應(yīng)電勢(shì)的測(cè)量。即通過二維感應(yīng)電勢(shì)測(cè)量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)非滿管流量下的平均流速V與液位H兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。這樣就實(shí)現(xiàn)了一種完全基于電磁流量原理的非滿管流量測(cè)量方法，在原理上保持了電磁流量計(jì)在含有泥漿等污染物流體測(cè)量上的優(yōu)勢(shì)。

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為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：

本發(fā)明的目的主要是提供一種基于二維感應(yīng)電勢(shì)的非滿管電磁流量計(jì)，具體是采用了非絕緣的測(cè)量管，測(cè)量管上具有兩個(gè)相互垂直的磁場(chǎng)；對(duì)應(yīng)兩個(gè)磁場(chǎng)方向，在測(cè)量管外壁采用了兩對(duì)可以測(cè)量二維流體感應(yīng)電勢(shì)的測(cè)量點(diǎn)，從兩對(duì)測(cè)量點(diǎn)得到流體在測(cè)量管中的二維感應(yīng)電勢(shì)；通過對(duì)流體的二維感應(yīng)電勢(shì)值來(lái)估計(jì)流體的平均流速V和液位H參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)非滿管流量Q的測(cè)量。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于二維感應(yīng)電勢(shì)的非滿管電磁流量計(jì)，包括一個(gè)內(nèi)徑為D的供被測(cè)流體流動(dòng)的測(cè)量管，一個(gè)安裝在測(cè)量管上的勵(lì)磁線圈組，一個(gè)使勵(lì)磁線圈組產(chǎn)生與流體平均流速V垂直的磁場(chǎng)B的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)單元；其特征在于所述的測(cè)量管由非絕緣材料制成，在測(cè)量管具有磁場(chǎng)B處的外管壁上有2對(duì)信號(hào)測(cè)量點(diǎn)：X₁與X₂和Y₁與Y₂；所述的測(cè)量管內(nèi)的流體有平均流速V，在磁場(chǎng)B作用下，測(cè)量點(diǎn)X₁和X₂間有正比于B×V的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)E_X，測(cè)量點(diǎn)Y₁和Y₂間有正比于B×V的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)E_Y；信號(hào)E_X和信號(hào)E_Y的大小并與所述的測(cè)量管中流體的液位高度H、測(cè)量點(diǎn)X₁與X₂和Y₁與Y₂在測(cè)量管外壁上的位置有關(guān)，其中0≤H≤D，H=D時(shí)流體充滿測(cè)量管。