[發(fā)明專利]電磁流量計探頭及應(yīng)用該探頭的電磁流量計

在審

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN114323170A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭黎輝;陳威;李軼
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 張利杰

1.一種電磁流量計探頭，使用時設(shè)置于管道的外壁，其特征在于，包括：

電極陣列，包括N個電極，所述N個電極在測量時環(huán)繞所述管道的外壁等間距分布，其中N為偶數(shù)；

勵磁系統(tǒng)，包括至少兩組勵磁線圈，用于提供任意方向的磁場，所述勵磁線圈在測量時環(huán)繞所述管道的外壁分布，并且設(shè)置于所述電極陣列遠離所述管道外壁的一側(cè)；以及

殼體，所述電極陣列、所述勵磁系統(tǒng)設(shè)置于該殼體圍成的腔體的內(nèi)部。

2.如權(quán)利要求1所述的電磁流量計探頭，其特征在于，所述勵磁系統(tǒng)由相互垂直的第一勵磁線圈與第二勵磁線圈組成。

3.如權(quán)利要求1所述的電磁流量計探頭，其特征在于，所述探頭進一步包括一絕緣襯里，該絕緣襯里設(shè)置于所述電極陣列與所述管道外壁之間，用于將所述電極陣列與所述管道內(nèi)被測流體隔離。

4.如權(quán)利要求1所述的電磁流量計探頭，其特征在于，所述探頭進一步包括一屏蔽層，該屏蔽層設(shè)置于所述勵磁系統(tǒng)遠離所述管道外壁的一側(cè)。

5.一種電磁流量計，其特征在于，包括測量系統(tǒng)以及如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的探頭，所述測量系統(tǒng)與所述探頭之間存在通信通路，所述測量系統(tǒng)包括：微控制器、勵磁/激勵電路以及測量電路；

所述微控制器通過模式控制信號控制所述勵磁/激勵電路、所述測量電路處于第一工作模式或第二工作模式，以及通過電極選通信號控制所述電極陣列中電極、電極對的選通；

所述勵磁/激勵電路分別與所述勵磁系統(tǒng)、所述電極陣列中的電極電連接，當處于第一工作模式時向所述勵磁系統(tǒng)提供勵磁電流，以及當處于第二工作模式時向所述電極陣列中被選通的電極k施加激勵電壓；

所述測量電路與所述電極陣列中的電極電連接，當處于第一工作模式時測量垂直于磁場方向的電極對之間的感應(yīng)電動勢，以及當處于第二工作模式時測量所述被選通電極k與其他電極之間的電容值。

6.如權(quán)利要求5所述的電磁流量計，其特征在于，所述測量電路包括第一數(shù)據(jù)處理模塊與第二數(shù)據(jù)處理模塊；

所述第一數(shù)據(jù)處理模塊用于對所述感應(yīng)電動勢進行前置放大、儀表放大、濾波、整流、模數(shù)轉(zhuǎn)換；

所述第二數(shù)據(jù)處理模塊用于對所述電容值進行C/V轉(zhuǎn)換、放大、解調(diào)、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換。

7.如權(quán)利要求5所述的電磁流量計，其特征在于，所述微控制器用于控制所述勵磁系統(tǒng)依次產(chǎn)生方向為a1、a2、…、a(N/2)的磁場；所述微控制器還用于控制所述測量電路依次測得磁場方向分別為a1、a2、…、a(N/2)時，垂直于磁場方向的各電極對之間的感應(yīng)電動勢。

8.如權(quán)利要求5所述的電磁流量計，其特征在于，所述微控制器用于控制所述激勵電路依次給所述電極陣列中的電極施加激勵電壓，所述微控制器還用于控制所述測量電路測量所述電極陣列中被施加激勵電壓的電極與所述電極陣列中的其他電極之間的電容值。

9.如權(quán)利要求5所述的電磁流量計，其特征在于，所述電磁流量計進一步包括微處理器，所述微處理器對所述微控制器采集的感應(yīng)電動勢數(shù)據(jù)進行速度分布的反演，獲得速度常數(shù)分布，以及對所述微控制器采集的電容值數(shù)據(jù)進行速度分布的反演，獲得濃度常數(shù)分布。

10.如權(quán)利要求9所述的電磁流量計，其特征在于，所述微處理器還用于在所述管道的橫截面上對所述速度常數(shù)分布、所述濃度常數(shù)分布的乘積進行積分，以獲得液相介質(zhì)的流量。