智能变频、变流式励磁电磁流量计制造技术

本发明专利技术公开了一种智能变频、变流式励磁方法及电磁流量计。励磁方法是由数控励磁单元提供连续可调变频、变流励磁电流，并在标定时采用寻优算法得到最优的励磁电流频率和强度。流量计是由仪表处理器的通讯管脚依次与通讯模块、ＰＣ机、励磁电路、励磁线圈及测量电极、前级差动放大电路、滤波电路、采样保持电路、后级差动放大电路、模数转换电路、光耦隔离电路、仪表处理器输入管脚相接；仪表处理器管脚经光电隔离电路与标准信号输出电路相接；显示器直接与仪表处理器管脚相接；励磁电路及采样保持器经光耦隔离电路与仪表处理器相接。本发明专利技术使电磁流量计的励磁输出信号根据测量输入信号的变化而相应改变。采用智能寻优算法提高了电磁流量计的智能化水平和稳定性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种智能变频、变流式励磁方法及电磁流量计。
技术介绍
电磁流量计是以法拉第电磁感应定律来测量导电液体体积流量的仪表。根据法拉第电磁感应定律，在均匀磁场下一个导体沿着与磁场垂直的方向运动时，感应电动势为U＝Hdv (1)式中U——感应电势；H——磁场强度；d——导体宽度；v——导体运动速度。设在内径为d的管道中导电性流体流量为qv，则qv=vπ(d2)2---(2)]]>由式(1)、(2)可得U=4Hqvπd---(3)]]>由式(3)可见，对于确定管道一定磁场下，测出感应电势U，即可确定流量。同时由式(3)可知在管道内径、液体流量一定的情况下，感应电压与磁场强度成正比，一定程度上提高磁场强度，可以提高感应电势，从而可以提高测量信号的信噪比。现在的励磁方式主要有1.恒定频率、强度励磁。2.智能变频励磁，但励磁频率并不是连续变化，而是在一定范围内的几个励磁点。3.人工连续变频励磁，由人工根据口径、普遍流速设定励磁频率，一旦设定，一般不再改变。其中频率由CPU1控制，幅值由励磁电路中的恒流源2控制。其中被测液体的流速是时刻变化的，并且虽然管道口径对于同一个仪表不再改变，但是在励磁方式1中，励磁电流的频率、幅值也并没有因为仪表口径的不同而有所改变，而在励磁方式2中，虽然有变化，但不是连续变化，而在励磁方式3中，则是由人的经验起作用，仪表并不是连续智能变频、变流励磁。所以，在影响被测信号的多个因素都在发生变化的情况下，传统励磁方式的弊端就很明显了。仪表不能根据测量状况的变化而自动作出相应变化，难取得更准确的测量效果。这在小口径仪表中不明显，但在大口径仪表中就比较明显，诸如零漂比较严重、读数不稳定、测量值跳动范围较大、标定困难等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能变频、变流式励磁方法及电磁流量计。电磁流量计的变频、变流式励磁方法是由数控励磁单元提供连续可调变频、变流励磁电流，并在标定时采用寻优算法得到最优的励磁电流频率和强度。电磁流量计是由仪表处理器、通讯模块、PC机、励磁电路、励磁线圈及测量电极、前级差动放大电路、滤波电路、采样保持电路、后级差动放大电路、模数转换电路、三个光耦隔离电路、标准信号输出电路、显示器、开关组成；仪表处理器的通讯管脚依次与通讯模块、PC机、励磁电路、励磁线圈及测量电极、前级差动放大电路、滤波电路、采样保持电路、后级差动放大电路、模数转换电路、光耦隔离电路、仪表处理器输入管脚相接；然后仪表处理器的输出管脚经光电隔离与标准信号输出电路相接；显示器直接与仪表处理器的输出管脚相接；励磁电路的励磁电流控制线、励磁频率控制线及采样保持器经光耦隔离后与仪表处理器相接。本专利技术的优点是使电磁流量计可以根据流速和管道口径的变化而相应改变励磁频率和励磁强度，从而可以在同样的条件下提高了输入信号的信噪比。引进智能寻优算法，进一步提高了电磁流量计的智能化水平。特别是在大口径、低流速情况下，提高了电磁流量计的测量精度和测量稳定性。附图说明图1是现有电磁流量计框图；图2是电磁流量计测量管道端结构示意图；图3是智能变频、变流励磁式电磁流量计框图；图4是本专利技术励磁电路框图。具体实施例方式电磁流量计的变频、变流式励磁方法是由数控励磁单元32提供连续可调变频、变流励磁电流，并在标定时采用寻优算法得到最优的励磁电流频率和强度。所说标定时和标定后励磁频率控制信号、数控恒流源控制信号、采样控制信号分别由励磁CPU41和仪表处理器1控制。标定结束时，由PC机31形成一个表格，此表格分段存储了不同流量情况下的励磁频率和电流强度。并在标定结束时将此表格存到仪表处理器1的EEPROM中。标定结束后，仪表工作时，由仪表处理器1根据流量情况查表并计算出当前的励磁频率和强度。寻优算法在执行时的数据交换是由PC机31通过RS232串行通讯接口48、14与励磁CPU41、仪表处理器1进行通讯而完成的。如图1所示，仪表处理器1发出励磁控制信号，经光电隔离电路3后控制励磁丌关电路4，励磁开关4根据控制信号，控制恒流源2产生矩形或三值方波励磁电流。将励磁电流送至励磁线圈5，测量电极5将电势信号通过电缆送至前级差动放大器11，滤波电路10，采样保持电路9，后级差动发大电路8，模数转换电路7，转换后的数字信号经光耦隔离电路6送入仪表处理器1进行处理，计算出流量信号；流量信号送显示器13和标准信号输出电路15；通讯转换电路14提供RS232-RS485总线通讯接口。如图2所示，管道22上下方为励磁线圈24，水平方向为测量电极23，液体流向21，磁力线方向25。励磁线圈24安装在测量管道22的上下方，在励磁电流作用下，产生一磁场，管道内液体流动时，相当于一导体在磁场内切割磁力线25，于是在水平方向的电极23上，产生一感应电动势，电极23与前级差动放大电路11相连。如图3所示，与图1相比增加了PC机31，改变部分即励磁电路32作为一个功能框图，详见图4。仪表处理器1发出励磁频率和电流大小控制信号，经光电隔离电路后控制励磁电路32，产生频率和强度均可变的矩形或三值波励磁电流，将励磁电流送至励磁线圈5，测量电极23将感应电势信号通过电缆送至前级差动放大器11、滤波电路10、采样保持电路9、后级差动放大电路8、模数转换电路7，转换后的数字信号经光耦隔离电路6送入仪表处理器1进行处理；流量值送显示器13和标准信号输出电路15；通讯转换电路14提供RS485总线通讯接口；由开关K133选择是由仪表处理器1控制采样信号还是由励磁专用CPU41控制采样信号仪表标定时由励磁专用CPU控制，标定结束后，由仪表处理器控制；PC机31是在标定时执行寻优算法，与电磁流量计处理器1通过通讯模块14进行通讯，以得到当前流量信号，然后将寻优后的控制信号送励磁电路32，由励磁电路产生励磁电流。此时采样控制信号来自励磁电路32。PC机31通过RS485总线与电磁流量计处理器1及励磁CPU41相连，PC机与电磁流量计处理器1之间通讯内容为流量信号，即由处理器1将当前测得的流量信号处送给PC机，其稳定性作为寻优时的性能评价标准，PC机与励磁CPU之间通讯内容为励磁频率和励磁电流的大小(同时根据励磁频率产生采样控制信号)。PC机根据当前电磁流量计所测流量与标准流量之间的误差，采用智能寻优算法寻找当前流量和口径下满足响应时间和精度要求的最佳励磁频率和电流幅值。寻优期间的励磁频率及电流由励磁CPU41根据PC机传送的数据进行控制。不同流量下的最佳值形成一张励磁电流幅值、频率表。在标定结束后，此表格由PC机自动设定到电磁流量计处理器1的EEPROM中。电磁流量计处理器1中的原程序作一些改动(具体改动部分见本专利技术工作原理部分)。在正常工作时，由CPU1根据当前流量值，查表确定当前的最佳励磁参数，对于在两标定流量点之间的值，则采用插值法确定。从而使电磁流量计可以根据流量变化而改变励磁策略，最大程度上提高仪表的响应时间和精度励磁线圈24安装在测量管道22的上下方，在励磁电流作用下，产生一磁场，管道22内液体流动时，在水平方向的电极23方向上，相当于一导体在磁场25内切割磁力线，于是在电极23上，产生一感应电动势，电极23通过电缆接至前级差动放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能变频、变流式励磁方法，其特征在于：由数控励磁单元（３２）提供连续可调变频、变流励磁电流，并在标定时采用寻优算法得到最优的励磁电流频率和强度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严义，包健，张连仁，
申请(专利权)人：杭州电子工业学院，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]