一种基于动态检测的电磁流量计及检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于动态检测的电磁流量计及检测方法，电磁流量计包括：供电单元，用于进行励磁供电；传感器单元，用于进行采集流量信号；模数转换单元，用于进行采集的信号进行模数转换；控制处理单元，用于对采集的信号进行处理；当电磁流量计开始测量，励磁电流处于上升阶段时，所述控制处理单元直接对采集信号进行处理，通过调整励磁宽度控制励磁电流大小，在不同的测量区间通过选择不同的励磁电流以获取不同的信号强度，进行动态测量，本发明专利技术满足了不同条件下的测量要求，同时保证了仪表的使用寿命；达到节省电量的目的，对干扰信号进行抑制突出测量信号，大幅度减少了电路设计的难度和元器件的使用数量从而降低了生产成本。

An electromagnetic flowmeter and its detection method based on dynamic detection

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态检测的电磁流量计及检测方法
本专利技术涉及电子领域，尤其涉及一种基于动态检测的电磁流量计及检测方法。
技术介绍
电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器，为了保证测量精度和响应速度必须连续给传感器提供电流来保持稳定磁场以获得信号，由于水务市场都是采用电池供电，且使用寿命都在四到五年以上，所以为了满足功耗要求，现有技术通常采用降低励磁电流或降低测量频率这两种手段来满足功耗的要求。目前，各电磁水表厂家通常采用20mA励磁电流，采用1/15Hz、1/30Hz、1/60Hz作为测量频率；在这种前提下，如果通过降低励磁电流方式来降低功耗会直接导致信噪比的减小，外界或仪表自身的干扰会导致小信号波动幅度大，使得对低流速的测量精度造成影响；如果降低测量频率又会导致仪表对流场变化的响应速度变慢，流场变化较快时，也会影响测量精度。传统的电磁流量计都是在稳态下进行测量，即当励磁电流稳定后才开始采集信号，参与运算，这样可以大量回避掉很多交变过程中含有的干扰信息；但这又衍生出功耗大与测量频率低等问题。另外，近年来国外有厂家采用了新的传感器方案，用特殊材料制作线圈，使传感器能够保持一段时间的剩磁，虽然这种方式可以使得磁场激励电路提供电流的时间大幅度缩短，用剩磁来提供信号。但这种方式的适用性较差，只能应用于直径在200毫米以下的管道上，仅能覆盖一部份市场需求，并且，这种新的传感器对工艺要求较高，国内也不具备该项工艺技术，目前还未大量推广。专利
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种基于动态检测的电磁流量计及检测方法，以解决上述技术问题。本专利技术提供的基于动态检测的电磁流量计，包括：供电单元，用于进行励磁供电；传感器单元，用于进行采集流量信号；模数转换单元，用于进行采集的信号进行模数转换；控制处理单元，用于对采集的信号进行处理；当电磁流量计开始测量时，所述控制处理单元在励磁电流未达到稳定状态时直接对采集信号进行处理，通过调整励磁宽度控制励磁电流大小，在不同的测量区间通过选择不同的励磁电流以获取不同的信号强度，进行动态测量。进一步，所述控制处理单元包括滤波模块，根据滤波通带宽度和励磁频率，预先在一个信号周期内设置多个采样点，重新构建励磁信号，再通过所述滤波模块对励磁信号进行梳状带通滤波处理，保留奇次谐波消去偶次谐波，完成去除工频干扰。进一步，所述传感器单元包括变送器和转换器，所述变送器的前置放大级设置有恒流源的差动放大电路，用于抵消输入端的同向干扰信号。进一步，测量励磁电流，并根据测量调零时的微分干扰信号，建立微分干扰模型，根据所述微分干扰模型获取微分干扰信号，将所述微分干扰信号进行消除，获取实际测量的流体信号。进一步，所述微分干扰模型通过如下公式获取：其中，U为传感器两端电压，R为传感器电阻，L为传感器电感，k为常数，S为有效截面积，N为线圈扎数,μ为磁导率，K为常量；通过转换器同时测量励磁电流和励磁信号，获取传感器电阻。进一步，还包括励磁线圈和电极，所述励磁线圈和电极均衡对称设置，所述供电单元为电池。本专利技术还提供一种基于动态检测的电磁流量计的测量方法，包括：当电磁流量计开始测量，励磁电流处于上升阶段时，直接对采集信号进行处理；根据流速预先将测量区域划分为低流速区域和高流速区域；通过调整励磁宽度控制励磁电流大小，在不同的测量区间通过选择不同的励磁电流以获取不同的信号强度，进行动态测量。进一步，在低流速区域加宽励磁宽度使励磁电流上升；在高流速区域压缩励磁宽度，使励磁电流保持稳定值，当励磁电流处于上升阶段时，根据滤波通带宽度和励磁频率，预先在一个信号周期内设置多个采样点，重新构建励磁信号，再通过所述滤波模块对励磁信号进行梳状带通滤波处理，保留奇次谐波消去偶次谐波，完成去除工频干扰。进一步，测量励磁电流，并根据测量调零时的微分干扰信号，建立微分干扰模型，根据所述微分干扰模型获取微分干扰信号，消除所述微分干扰信号，获取实际测量的流体信号所述微分干扰模型通过如下公式获取：其中，U为传感器两端电压，R为传感器电阻，L为传感器电感，k为常数，S为有效截面积，N为线圈扎数；通过转换器同时测量励磁电流和励磁信号，获取传感器电阻。进一步，对所述微分干扰模型进行温度补偿，所述温度补偿通过如下公式进行：y1＝KUy2＝(eRt)k′其中，U为传感器两端电压，R为传感器电阻，k’为传感器的特征量，K为常量；通过在标定前调零时通过在同一次励磁的两个不同时间点进行采样获取传感器的特征量和零点的变化量，完成温度影响传感器阻值发生改变情况下的零点补偿。本专利技术的有益效果：本专利技术中的基于动态检测的电磁流量计，取消DC/DC转换和恒流源采用电池直接对励磁电路提供电源，通过调整励磁宽度控制励磁电流大小，在不同的测量区间选择不同的励磁电流以获取不同的信号强度，提高对应测量区间的信噪比满足精度的要求，满足不同条件下的测量要求，同时保证了仪表的使用寿命；本专利技术可以缩短励磁电流时间宽度，同时通过在不同测量区间采用不同的响应速度的方式，动态调节测量频率，达到节省电量的目的，对于非稳态状态下信号采集引入的干扰信息，通过对所有干扰进行独立分析处理，进而对干扰信号进行抑制突出测量信号，大幅度减少了电路设计的难度和元器件的使用数量从而降低了生产成本。附图说明图1是本专利技术实施例中基于动态监测的电磁流量计中的信号构成示意图。图2是本专利技术实施例中基于动态监测的检测方法的流程示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1所示，本实施例中的基于动态检测的电磁流量计,包括：供电单元，用于进行励磁供电；传感器单元，用于进行采集流量信号；模数转换单元，用于进行采集的信号进行模数转换；控制处理单元，用于对采集的信号进行处理；当电磁流量计开始测量，励磁电流处于上升阶段时，所述控制处理单元直接对采集信号进行处理，通过调整励磁宽度控制励磁电流大小，在不同的测量区间通过选择不同的励磁电流以获取不同的信号强度，进行动态测量。在本实施例中，基于市场推广需求，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态检测的电磁流量计，其特征在于，包括：/n供电单元，用于进行励磁供电；/n传感器单元，用于进行采集流量信号；/n模数转换单元，用于进行采集的信号进行模数转换；/n控制处理单元，用于对采集的信号进行处理；/n当电磁流量计开始测量时，所述控制处理单元在励磁电流未达到稳定状态时直接对采集信号进行处理，通过调整励磁宽度控制励磁电流大小，在不同的测量区间通过选择不同的励磁电流以获取不同的信号强度，进行动态测量；/n在低流速区域加宽励磁宽度使励磁电流上升；在高流速区域压缩励磁宽度，使励磁电流保持稳定值，当励磁电流处于上升阶段时，根据滤波通带宽度和励磁频率，预先在一个信号周期内设置多个采样点，重新构建励磁信号，再通过所述滤波模块对励磁信号进行梳状带通滤波处理，保留奇次谐波消去偶次谐波，完成去除工频干扰。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于动态检测的电磁流量计，其特征在于，包括：
供电单元，用于进行励磁供电；
传感器单元，用于进行采集流量信号；
模数转换单元，用于进行采集的信号进行模数转换；
控制处理单元，用于对采集的信号进行处理；
当电磁流量计开始测量时，所述控制处理单元在励磁电流未达到稳定状态时直接对采集信号进行处理，通过调整励磁宽度控制励磁电流大小，在不同的测量区间通过选择不同的励磁电流以获取不同的信号强度，进行动态测量；
在低流速区域加宽励磁宽度使励磁电流上升；在高流速区域压缩励磁宽度，使励磁电流保持稳定值，当励磁电流处于上升阶段时，根据滤波通带宽度和励磁频率，预先在一个信号周期内设置多个采样点，重新构建励磁信号，再通过所述滤波模块对励磁信号进行梳状带通滤波处理，保留奇次谐波消去偶次谐波，完成去除工频干扰。


2.根据权利要求1所述的基于动态检测的电磁流量计，其特征在于：所述控制处理单元包括滤波模块，根据滤波通带宽度和励磁频率，预先在一个信号周期内设置多个采样点，重新构建励磁信号，再通过所述滤波模块对励磁信号进行梳状带通滤波处理，保留奇次谐波消去偶次谐波，完成去除工频干扰。


3.根据权利要求2所述的基于动态检测的电磁流量计，其特征在于：所述传感器单元包括变送器和转换器，所述变送器的前置放大级设置有恒流源的差动放大电路，用于抵消输入端的同向干扰信号。


4.根据权利要求3所述的基于动态检测的电磁流量计，其特征在于，测量励磁电流，并根据测量调零时的微分干扰信号，建立微分干扰模型，根据所述微分干扰模型获取微分干扰信号，将所述微分干扰信号进行消除，获取实际测量的流体信号。


5.根据权利要求4所述的基于动态检测的电磁流量计，其特征在于，所述微分干扰模型通过如下公式获取：



其中，U为传感器两端电压，R为传感器电阻，L为传感器电感，k为常数，S为有效截面积，N为线圈扎数,μ为磁导率，K为常量；

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，王刚，徐科军，吴建平，许伟，梁利平，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50