帶有流體阻抗測量的電磁流量計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種帶有流體阻抗測量的電磁流量計。它包括一個電磁流量計傳感器經(jīng)一個可控激勵電勢，連接一個流量信號放大器，并經(jīng)兩個電容Ca和Cb連接一個阻抗信號放大器；電磁流量計傳感器在有激勵磁場B時兩個電極P1和P2端上有與流體流速V成正比的感應(yīng)電勢E0，電極P1和P2端上的感應(yīng)電勢E0與可控激勵電勢產(chǎn)生的激勵電勢E1串聯(lián)形成的信號端a和b；本發(fā)明有流量信號放大器直接連接信號端a和b，在激勵電勢E1=0時測量流體流速V；同時，阻抗信號放大器通過兩個電容Ca和Cb耦合與信號端a和b相接，在激勵磁場B=0時有輸出信號U4來估計流體阻抗Z0，即通過信號U4可以得出流體電導(dǎo)率變化、電極污染和測量管空管等信息。
【專利說明】帶有流體阻抗測量的電磁流量計
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有流體阻抗測量的電磁流量計，具體涉及一種采用基于光電池的可控激勵源產(chǎn)生附加交流激勵電勢的雙激勵電磁流量計，磁激勵下進(jìn)行流體流速測量，電激勵下進(jìn)行電極阻抗測量。本發(fā)明特別關(guān)于一種根據(jù)所測得在電極阻抗值，實(shí)施流體電導(dǎo)率測量、偵測電極絕緣物附著情況及判斷是否空管的電磁流量計。
技術(shù)背景
[0002]電磁流量計是基于磁場激勵狀態(tài)下流體切割磁力線產(chǎn)生與流速成正比的感應(yīng)電動勢而形成的一個測量方程，并依此形成由傳感器兩電極輸出感應(yīng)電勢與測量放大器進(jìn)行信號放大的測量體系，但這一測量體系是建立在流體電導(dǎo)率等效流體內(nèi)阻與信號放大器輸入內(nèi)阻間的內(nèi)阻比可被忽略的條件下。一旦流體電導(dǎo)率足夠低，其等效內(nèi)阻不能被忽略，上述測量體系測量精度便不能保證。
[0003]此外，電磁流量計現(xiàn)被廣泛用于污水領(lǐng)域，由管壁內(nèi)襯層及電極表面污染物附著引起的故障概率相對較高。同樣，空管情況下，電磁流量計需及時給出正確的流速信息。上述電極污染及空管情況，都可以通過流體阻抗測量來判別。
[0004]現(xiàn)已形成一種除磁場激勵外再附加新激勵來測量流體阻抗的雙激勵電磁流量計，有專利 CN1409093A、專利 CN100344940C、專利 CN100491928C、專利 CN1731106A、專利CN1760643A和CN101718565A等，主要用于實(shí)現(xiàn)在保證原有流體流量測量的同時，對電極污染和測量管道空管狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。一般附加新激勵有兩種方式:一是如專利CN1409093A、CN100491928C和CN1760643A將新激勵并聯(lián)在測量電極上，這樣在原理上存在，任何電路并聯(lián)在高內(nèi)阻的測量電極上都會使磁場激勵下的感應(yīng)電勢信號受到損失的問題；二是將新激勵串接在電磁流量傳感器兩測量電極端與測量放大器兩輸入端的連接回路中，如專利CN100344940C、CN1731106A和CN101718565A，這樣在原理上已不會使磁場激勵下的感應(yīng)電勢信號受到損失，但這樣需要用與測量電極回路電氣隔離方法來實(shí)現(xiàn)附加新激勵的產(chǎn)生和控制問題。如雙激勵電磁流量計專利CN100344940C中采用了變壓器耦合方式來產(chǎn)生和控制附加的新激勵，但其相對復(fù)雜的電氣隔離與新激勵產(chǎn)生電路較容易在高阻抗測量電極回路中引入附加的干擾。而專利CN101718565A則采用基于光電耦合的方法來產(chǎn)生激勵電勢，其光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的激勵電勢串接在電磁流量傳感器兩測量電極端與測量放大器兩輸入端的連接回路中，使所施加的激勵電勢既便于控制又不降低測量放大器的輸入阻抗。這樣就能夠保持雙激勵電磁流量計的流量測量特性及其附加功能的高性能。但該專利所提出的電極阻抗測量方式?jīng)]有考慮測量放大器輸入阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩電極間阻抗的事實(shí)，即便是在電極污染或空管的情況下。如此，該專利所提出的電極阻抗測量方式事實(shí)上較難區(qū)分流體電導(dǎo)率變化，電極污染及空管情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種帶有流體阻抗測量的電磁流量計，可以精確測量電極阻抗，從而能夠辨識流體種類，偵測電極污染及管壁內(nèi)襯層附著情況，判斷測量管是否空管。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:
本發(fā)明是在專利CN101718565A的基礎(chǔ)上，在由傳感器(I)產(chǎn)生的流體感應(yīng)電勢EO與可控激勵電勢⑵產(chǎn)生的激勵電勢El串聯(lián)形成的信號端a和b，通過電容Ca和Cb耦合與阻抗信號放大器(4)兩輸入端相接，并在阻抗信號放大器(4)兩輸入端上分別接有連接信號參考地的電阻Ra和Rb。在激勵磁場B=O時，阻抗信號放大器(4)有輸出信號U4來估計流體阻抗Z0，即通過信號U4可以得出流體電導(dǎo)率變化、電極污染和測量管空管等信息。
[0007]根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種帶有流體阻抗測量的電磁流量計，包括:一個有管道直徑D使被測流體Q通過的電磁流量傳感器，電磁流量傳感器中有激勵磁場B施加于被測流體Q，對應(yīng)流體Q的流速V在電磁流量傳感器中兩測量電極Pl和P2間產(chǎn)生幅值正比于流速V的感應(yīng)電勢EO =KO X D X B X V，其中KO為一系數(shù)；一個可控激勵電勢產(chǎn)生有內(nèi)阻r I和交變頻率f的激勵電勢El ;感應(yīng)電勢EO與激勵電勢El相串聯(lián)形成兩個信號端a和b ;其特征在于所述的信號端a和b輸入到一個有放大倍數(shù)K3的流量信號放大器，當(dāng)激勵電勢El=O時在激勵磁場B 下電磁流量傳感器中兩測量電極Pl和P2間產(chǎn)生感應(yīng)電勢E0，由流量信號放大器輸出信號 U3=K3XE0=KXV，其中K=K3XK0XDXB，即由信號U3得出流體Q的流速V ;所述的信號端a 和b又分別通過電容Ca和Cb耦合輸入到一個有放大倍數(shù)K4的阻抗信號放大器，當(dāng)激勵磁場B=O時由可控激勵電勢產(chǎn)生激勵電勢El，對應(yīng)由阻抗信號放大器輸出信號U4來估計電磁流量傳感器中兩測量電極Pl和P2間的阻抗Z0。
[0008]上述的帶有流體阻抗測量的電磁流量計，阻抗信號放大器的兩個輸入端上分別接有連接信號參考地的電阻Ra和Rb，當(dāng)激勵磁場B=O時由可控激勵電勢產(chǎn)生激勵電勢El，根據(jù)阻抗信號放大器(4)的輸出信號U4，計算出兩測量電極Pl和P2間的阻抗ZO值:
【權(quán)利要求】
1.一種帶有流體阻抗測量的電磁流量計，包括:一個有管道直徑D使被測流體Q通過的電磁流量傳感器(1)，電磁流量傳感器(I)中有激勵磁場B施加于被測流體Q，對應(yīng)流體Q的流速V在電磁流量傳感器(I)中兩測量電極Pl和P2間產(chǎn)生幅值正比于流速V的感應(yīng)電勢EO =K0XDXBXV，其中KO為一系數(shù)；一個可控激勵電勢(2)產(chǎn)生有內(nèi)阻rl和交變頻率f的激勵電勢El ;感應(yīng)電勢EO與激勵電勢El相串聯(lián)形成兩個信號端a和b ;其特征在于:所述的信號端a和b輸入到一個有放大倍數(shù)K3的流量信號放大器(3)，當(dāng)激勵電勢El=O時在激勵磁場B下電磁流量傳感器(I)中兩測量電極Pl和P2間產(chǎn)生感應(yīng)電勢E0，由流量信號放大器⑶輸出信號U3=K3XE0=KXV，其中K=K3XK0XDXB，即由信號U3得出流體Q的流速V ;所述的信號端a和b又分別通過電容Ca和Cb耦合輸入到一個有放大倍數(shù)K4的阻抗信號放大器(4)，當(dāng)激勵磁場B=O時由可控激勵電勢(2)產(chǎn)生激勵電勢E1，對應(yīng)由阻抗信號放大器⑷輸出信號U4來估計電磁流量傳感器⑴中兩測量電極Pl和P2間的阻抗Z0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有流體阻抗測量的電磁流量計，其特征在于:所述阻抗信號放大器(4)的兩個輸入端上分別接有連接信號參考地的電阻Ra和Rb，當(dāng)激勵磁場B=O時由可控激勵電勢(2)產(chǎn)生激勵電勢E1，根據(jù)阻抗信號放大器(4)的輸出信號U4，計算出兩測量電極Pl和P2間的阻抗ZO值:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有流體阻抗測量的電磁流量計，其特征在于電阻Ra和Rb為數(shù)控電位器，可根據(jù)實(shí)際需求，調(diào)整到需要的電阻值，從而提高測量精度。`
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有流體阻抗測量的電磁流量計，其特征在于通過所述的電磁流量傳感器(I)中兩測量電極Pl和P2間的阻抗Z0，可估計流體Q的電導(dǎo)率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有流體阻抗測量的電磁流量計，其特征在于通過所估計的電磁流量傳感器(I)中兩測量電極Pl和P2間的阻抗ZO變化，可估計測量電極Pl和P2的被污染程度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有流體阻抗測量的電磁流量計，其特征在于通過所估計的電磁流量傳感器(I)中兩測量電極Pl和P2間的阻抗ZO變化，可判斷電磁流量傳感器(I)是否為空管狀態(tài)。
【文檔編號】G01F1/58GK103591991SQ201310549151
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】李斌, 陳潔, 崔文華, 徐濤平, 張欣 申請人:上海大學(xué)