基于二维感应电势的非满管电磁流量计制造技术

本发明专利技术涉及一种基于二维感应电势的非满管电磁流量计，它包括一个内径为D的供被测流体流动的测量管，一个安装在测量管上的励磁线圈组，一个使励磁线圈组产生与流体平均流速V垂直的磁场B的励磁驱动单元；其特征在于所述的测量管由非绝缘材料制成，在测量管具有磁场B处的外管壁上有2对信号测量点：X1与X2和Y1与Y2；所述的测量管内的流体有平均流速V，在磁场B作用下，测量点X1和X2间有正比于B×V的感应电势信号EX，测量点Y1和Y2间有正比于B×V的感应电势信号EY；信号EX和信号EY的大小并与所述的测量管中流体的液位高度H、测量点X1与X2和Y1与Y2在测量管外壁上的位置有关，其中0≤H≤D，H=D时流体充满测量管。

【技术实现步骤摘要】
基于二维感应电势的非满管电磁流量计
本专利技术涉及一种基于二维感应电势的非满管电磁流量计。具体涉及一种采用非绝缘材料制造的测量管，并对流体的平均流速进行二维流体感应电势测量的非满管电磁流量计。技术背景电磁流量计是以法拉第电磁感应定律为原理的流量测量仪表。电磁流量计的测量管有垂直于流体流动方向的磁场B，当直径D的测量管中流体有平均流速V时,在传感器两测量电极上理论有感应电势E=K×D×B×V。在测量管中的流体处于满管时，K可以被看作是一个固定的系数。当测量管中的流体在非满管流量状态时，传统满管电磁流量计已不能测量非满管流量的测量。因为，非满管流量Q是有流体的液位H和平均流速V两个参数来确定。传统的非满管流量测量方法主要有液位计法、液位计和流速计组合法两种。液位计法是基于谢才-曼宁的经验公式，通过一个液位H值来估计非满管流量Q。非满管流量的测量主要是应用在给排水计量、水资源管理和污水排放监测等领域。这些被测流体的特点是既具有导电性又会含有泥浆等污染物。在原理上，电磁流量计对这些流体的测量特别具有优势。已有的非满管电磁流量计也主要是在流速测量原理下组合另外的液位测量机构形成的，本质上就是一种液位计和流速计组合方法。如已有的电容液位式非满管电磁流量计，即是在电磁流量计中组合了一个电容式液位计。另有，还有一类以附加电激励测量液位的非满管电磁流量计方法，主要是在电磁流量计传感器的测量管中增加了一对发讯电极和对应的测讯电极，不同液位在测讯电极上的信号可推算非满管流量的液位。如已有一些专利200510028473.3、200510110182.9以及ZL200610029236.3和ZL200810040038.6等，这类技术的特点都是基于测量流体的阻抗来测量液位H。显然，这些方法中发讯电极和对应的测讯电极都对电极污染敏感，会损失电磁流量计在测量含有泥浆等污染物流体上的优势。相对于传统的绝缘测量管的电磁流量计，已有采用非绝缘测量管的电磁流量计。如专利公开号CN1793789A的《非绝缘测量管的电磁流量传感器》。测量管的非绝缘材料具有这样的特性：测量管的单位体积电阻不小于被测流体的单位体积电阻，测量管外管壁上作为输出信号的两点间的电阻不大于要测量输出信号的后续仪表的输入阻抗。这个专利中，测量管外壁上采用了一对测量点测量，用于满管流量下的流体感应电势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于二维感应电势的非满管电磁流量计，将两个基于专利公开号CN1793789A的非绝缘测量管的电磁流量传感器用相互垂直的关系组合在一起的方式，对在测量管中的流体进行二维流体感应电势的测量。即通过二维感应电势测量的方法来实现对非满管流量下的平均流速V与液位H两个参数进行估计。这样就实现了一种完全基于电磁流量原理的非满管流量测量方法，在原理上保持了电磁流量计在含有泥浆等污染物流体测量上的优势。为了达到上述目的，本专利技术的构思是：本专利技术的目的主要是提供一种基于二维感应电势的非满管电磁流量计，具体是采用了非绝缘的测量管，测量管上具有两个相互垂直的磁场；对应两个磁场方向，在测量管外壁采用了两对可以测量二维流体感应电势的测量点，从两对测量点得到流体在测量管中的二维感应电势；通过对流体的二维感应电势值来估计流体的平均流速V和液位H参数，实现对非满管流量Q的测量。根据上述专利技术构思，本专利技术采用以下技术方案：一种基于二维感应电势的非满管电磁流量计，包括一个内径为D的供被测流体流动的测量管，一个安装在测量管上的励磁线圈组，一个使励磁线圈组产生与流体平均流速V垂直的磁场B的励磁驱动单元；其特征在于所述的测量管由非绝缘材料制成，在测量管具有磁场B处的外管壁上有2对信号测量点：X1与X2和Y1与Y2；所述的测量管内的流体有平均流速V，在磁场B作用下，测量点X1和X2间有正比于B×V的感应电势信号EX，测量点Y1和Y2间有正比于B×V的感应电势信号EY；信号EX和信号EY的大小并与所述的测量管中流体的液位高度H、测量点X1与X2和Y1与Y2在测量管外壁上的位置有关，其中0≤H≤D，H=D时流体充满测量管。在上述的基于二维感应电势的非满管电磁流量计中，所述的励磁线圈组有励磁线圈组甲和励磁线圈组乙两部分组成，励磁线圈组产生的磁场B由励磁线圈组甲产生的磁场BX和励磁线圈组乙产生的磁场BY组成，磁场BX和磁场BY相互垂直；同时，所述的励磁驱动单元可以分别使励磁线圈组甲产生磁场BX和励磁线圈组乙产生磁场BY。在上述的基于二维感应电势的非满管电磁流量计中，所述的测量管上的X1和X2两个测量点形成的直线与Y1和Y2两个测量点形成的直线相互垂直；所述的励磁线圈组甲产生的磁场BX与X1和X2两个测量点形成的直线相互垂直。在上述的基于二维感应电势的非满管电磁流量计中，所述的测量管截面中流体的液位H的水平线与测量管管壁上X1和X2两个测量点形成的直线平行；在测量点X1和X2间有对应的信号EX=fX(H,D)×BX×V；所述的励磁线圈组乙产生的磁场BY与Y1和Y2两个测量点形成的直线相互垂直，在测量点Y1和Y2间有对应的信号EY=fY(H,D)×BY×V，其中fX(H,D)和fY(H,D)由实验数据拟合确定。在上述的基于二维感应电势的非满管电磁流量计中，有一个信号放大器由信号放大器甲和信号放大器乙组成，信号放大器甲和信号放大器乙分别有放大系数KX和有放大系数KY，信号EX和信号EY和分别连接到信号放大器甲和信号放大器乙的输入端，信号放大器甲和信号放大器乙分别输出信号X=KX×EX和Y=KY×EY。在上述的基于二维感应电势的非满管电磁流量计中，有一个信号处理器输出命令C使励磁驱动单元分时地使励磁线圈组甲产生磁场BX和励磁线圈组乙产生磁场BY，使励磁线圈组甲在TX时段产生磁场BX，其余时间BX=0，使励磁线圈组乙在TY时段产生磁场BY，其余时间BY=0；所述的信号处理器采集对应的信号放大器甲输出信号X和信号放大器乙输出信号Y，通过分析信号X与信号Y的数据来估计流体的液位H、平均流速V和非满管流量Q。本专利技术与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：将非绝缘测量管的电磁流量传感器用相互垂直的关系组合在一起，对在测量管中的流体进行二维流体感应电势的测量，通过二维流体感应电势来估计非满管流量的平均流速V和液位H参数，即在测量非满管流量的平均流速V和液位H参数估计方法上完全是基于电磁流量计的流体感应电势测量原理，保持了电磁流量计在泥浆等污染物流体测量上的优势。附图说明图1是本专利技术的一个实施例结构原理框图。图2是图1中测量管1和流体的平均流速V与液位H的关系示意图。图3是TX与在TY时段下磁场BX与磁场BY、信号EX与信号EY和信号X与信号Y的关系示意图。具体实施方式本专利技术的优选实施例如下述：参见图1和图2。实施例一：本基于二维感应电势的非满管电磁流量计，包括一个内径为D的供被测流体流动的测量管1，一个安装在测量管1上的励磁线圈组2，一个使励磁线圈组2产生与流体平均流速V垂直的磁场B的励磁驱动单元3；其特征在于所述的测量管1由非绝缘材料制成，在测量管1具有磁场B处的外管壁上有2对信号测量点：X1与X2和Y1与Y2；所述的测量管1内的流体有平均流速V，在磁场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二维感应电势的非满管电磁流量计，包括一个内径为D的供被测流体流动的测量管(1)，一个安装在测量管 (1)上的励磁线圈组(2)，一个使励磁线圈组(2)产生与流体平均流速V垂直的磁场B的励磁驱动单元(3)；其特征在于所述的测量管(1) 由非绝缘材料制成，在测量管(1)具有磁场B处的外管壁上有2对信号测量点：X1与X2和Y1与Y2；所述的测量管 (1)内的流体有平均流速V，在磁场B作用下，测量点X1和X2间有正比于B×V的感应电势信号EX，测量点Y1和Y2间有正比于B×V的感应电势信号EY；信号EX和信号EY的大小与所述的测量管(1) 中流体的液位高度H、测量点X1与X2和Y1与Y2在测量管(1)外壁上的位置有关，其中0≤H≤D，H=D时流体充满测量管(1)。

【技术特征摘要】
1.一种基于二维感应电势的非满管电磁流量计，包括一个内径为D的供被测流体流动的测量管(1)，一个安装在测量管(1)上的励磁线圈组(2)，一个使励磁线圈组(2)产生与流体平均流速V垂直的磁场B的励磁驱动单元(3)；其特征在于所述的测量管(1)由非绝缘材料制成，在测量管(1)具有磁场B处的外管壁上有2对信号测量点：X1与X2和Y1与Y2；所述的测量管(1)内的流体有平均流速V，在磁场B作用下，测量点X1和X2间有正比于B×V的感应电势信号EX，测量点Y1和Y2间有正比于B×V的感应电势信号EY；信号EX和信号EY的大小与所述的测量管(1)中流体的液位高度H、测量点X1与X2和Y1与Y2在测量管(1)外壁上的位置有关，其中0≤H≤D，H＝D时流体充满测量管(1)；所述的励磁线圈组(2)有励磁线圈组甲(2.1)和励磁线圈组乙(2.2)两部分组成，励磁线圈组(2)产生的磁场B由励磁线圈组甲(2.1)产生的磁场BX和励磁线圈组乙(2.2)产生的磁场BY组成，磁场BX和磁场BY相互垂直；同时，所述的励磁驱动单元(3)可以分别使励磁线圈组甲(2.1)产生磁场BX和励磁线圈组乙(2.2)产生磁场BY；所述的测量管(1)上的X1和X2两个测量点形成的直线与Y1和Y2两个测量点形成的直线相互垂直；所述的励磁线圈组甲(2.1)产生的磁场BX与X1和X2两个测量点形成的直线相互垂直。2.根据权利要求1所述的基于二维感应电势的非满管电磁流量计，其特征在于所述的测量管(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，陈洁，姜玉林，刘晓佳，樊辰阳，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31