[發(fā)明專利]浮子質(zhì)量流量計及計量方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010600276.9
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111829605A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳平;趙敉悅;陳明杰
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽北星儀表制造有限公司
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86;G01F1/58
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21100
• 代理人: 何學軍

1.浮子質(zhì)量流量計，包括流量計管路和分別連接在流量計管路的上端口和下端口處的上法蘭和下法蘭，其特征是：流量計管路中設置有浮子，所述浮子設置在連接在流量計管路內(nèi)的浮子檔環(huán)上，儀表和線圈連接在流量計管路的外部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮子質(zhì)量流量計，其特征是：所述固定支架連裝在流量計管路上，線圈通過固定支架連接在流量計管路上；所述儀表通過連接螺絲連接在固定支架上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮子質(zhì)量流量計，其特征是：所述浮子檔環(huán)是開口膨脹環(huán)，靠膨脹力安裝在流量計管路中的下方。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮子質(zhì)量流量計，其特征是：所述管路的內(nèi)壁為椎型體，上部的直徑大于下部的直徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮子質(zhì)量流量計，其特征是：所述儀表中的顯示板連接在主板CPU的輸入輸出端口，信號輸出的輸入端連接主板CPU的輸出端口，信號輸出的輸出端連接到用戶設備上；所述脈沖輸出的輸出端與線圈相連，脈沖輸出的輸入端與主板CPU的微處理器的輸出端相連接，采樣模塊的輸入端與線圈相連接，采樣模塊的輸出端與主板CPU的輸入端相連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮子質(zhì)量流量計，其特征是：所述線圈連接到脈沖輸出上，主板CPU向線圈發(fā)送一給定脈寬的脈沖，發(fā)送完成后，將線圈的連接端通過主板CPU的控制而切換到連接采樣模塊上，供主板CPU采樣分析；主板CPU最終將分析結(jié)果輸送到顯示板上，通過顯示板顯示流量計的相關(guān)內(nèi)容，再通過主板CPU把流量計的相關(guān)內(nèi)傳送到信號輸出上供用戶使用。

7.浮子質(zhì)量流量計的計量方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟1.頻域分析；

步驟2.時域分析；

步驟3.質(zhì)量與頻率分析。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的浮子質(zhì)量流量計的計量方法，其特征是：所述頻域分析，當對應較大流量的計算，線圈接收脈沖輸出發(fā)來的脈沖而產(chǎn)生電磁場，當線圈發(fā)送一定寬度的脈沖時，受電磁場力的作用，在不同流量或流速的情況下，使得浮子在流量計管路中所處的位置也產(chǎn)生變化下沉；脈沖結(jié)束后浮子在恢復力的作用下回到原來平衡位置，浮子恢復的過程中線圈感應磁浮子而產(chǎn)生電磁感應電流，提供給采樣模塊，經(jīng)過放大整型后送主板進行數(shù)據(jù)處理；

由于流量計管路中的流量較大使得浮子與線圈的距離較小，在線圈中脈沖產(chǎn)生的磁場力作用下使得浮子在平衡位置大流量液位面向浮子受力下沉位置的移動距離就比較大，當線圈中脈沖結(jié)束時，浮子從浮子受力下沉位置上浮動到平衡位置大流量液位面的移動時間較長；

由于流量計管路中的流量比較小使得浮子與線圈的距離較大，在線圈中脈沖產(chǎn)生的磁場力作用下使得浮子在平衡位置小流量液位面向浮子受力下沉位置的移動距離較??；當線圈中脈沖結(jié)束時，浮子從浮子受力下沉位置上浮動到平衡位置小流量液位面的移動時間較短；

在線圈中給出一定脈寬的脈沖時由于流量的不同浮子在恢復力的作用下回到原來平衡位置所需要的時間不同，通過計算可以得到質(zhì)量流量值；

根據(jù)楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，施加給線圈的脈沖電流的極性(方向)必須滿足線圈產(chǎn)生的電磁力使得浮子是向下運動的；

根據(jù)電磁力(安培力)計算公式：通電導線在磁場中受到的作用力等于導線長度乘以導線中通過的電流再乘以磁場強度；

F_d＝I*L*B (1)

式(1)中：I為線圈中的電流，L為線圈的導線長度，B為線圈產(chǎn)生的場強；F_d為電磁力；

式(2)中：F_f為浮子受脈沖力的震蕩頻率，Tm為脈寬時間，Tf為脈沖結(jié)束后浮子恢復到原平衡位置的時間；

由(1)(2)式得知：F_d反比于浮子于線圈間的距離即F_f正比于F_d也就得出Ff反比于流量計管路的流速，如下式所示：

式(3)中：V為流速，Kv為修正系數(shù)；

頻域分析的結(jié)論是：浮子受線圈所產(chǎn)生的電磁力F_d而震蕩的頻率F_f反比于管路中的流速V，修正系數(shù)為K_v如公式(3)所示。