电磁流量计制造技术

一种测量流体速度所用的流量计（１０），它采用一个电路以便产生横穿于流体速度Ａ所在方向的磁场，从而在流体中感应出电位。至少两个与流体电接触的电极（４０）沿着与流体速度所在方向垂直的直线方向以具有一定间隔的方式设置，并且对感应电压敏感。一个信号处理回路对两个电极作出响应，产生出表示流体速度大小的速度信号。一个电路周期性地使两个电极（４０）接地，以便消除形成在所述电极上的任何残余电荷。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1、专利
本专利技术总体涉及一种磁性流量计，具体而言，本专利技术涉及一种对管路的内壁绝缘和电极设置进行了改进的磁性流量计。2、现有技术目前已经有了几种类型的可用于测量在管道或管路中的流体流动速度的流量计。机械位移型流量计包括一个诸如螺旋体或叶轮等等的元件，该元件可以在流体的作用下运动，进而驱动刻度盘或其它指示机构运动。这种类型的流量计通常被使用在民用水表等等中。另一方面，磁性流量计是将流体暴露在磁场中，进而感应出贯穿通过流体的电位。这种感应电位与磁场方向和流体流动方向垂直。现有技术中已经形成了对密封管路中的电感型流体流动实施测量所用的若干种方法和装置，在这些方法和装置中所使用的测量方式均是使流体穿过磁场流动，并能采用这些方法和装置根据法拉第感应定律来检测在沿着与流动方向和磁场方向垂直的方向上所配置的一对电极上的感应电压。当在管路中流动的电感型流体横穿于磁场时，就会有感应信号被传递至电极处。作为各种磁性流量计设计基础的法拉第定律，其指出在穿过均匀磁场流动的传导型流体的平均流速以及在沿着与流动方向和磁场方向成直角的方向上配置的一对电极处感应出的电压之间具有线性关系。这一关系可以用下述公式表示E＝K×B×D×V，其中E为所产生的电压，K为比例常数，B为磁场强度，D为电极之间的距离，而V为传导型流体的平均流速。磁性流量计通常具有一个流体流经的管路，而且在该管路的每一端均设置有法兰盘。这种法兰盘用于将该流量计连接至管路系统中。在两个法兰盘之间配置有流体检测单元，后者用于使流体置于磁场之中。这种检测单元还用来测量在两个电极之间产生的电位差，而这种电位差是由于流体流经磁场而感应出来的。在能够对产生在两个电极之间的电位差实施有意义的检测之前，还必须设置基准电位--通常为地电位或称接地电位。事实上，接地状态不正常是在常规磁性流量计中导致磁场设置出现问题的主要原因之一。管路的内侧表面必须与流体电绝缘，以防止通过管路而使感应电位差接地。由于管路的内侧表面是与流体电绝缘的，所以还必须使传导型流体通常处于接地连接状态，其中可以通过采用使入口侧法兰盘和出口侧法兰盘中的至少一个接地的方式、或是采用在这两个位置中的一个或两个位置处设置特定的“接地环”的方式来实现这一点。在常规的应用实例中是在管路的两端设置着两个接地连接组件，以确保在检测电极的上游侧和下游侧均处于静电平衡状态，其中这两个接地连接组件可以设置在两个法兰盘上，也可以与接地环设置在一起。然而，通过使位于远处的入口侧法兰盘和出口侧法兰盘接地的方式往往并不能充分地降低所感应出的杂散电噪音信号，而在某些应用场合中，这种噪音信号甚至可能会损坏流量计的运行可靠性。由于真实接地基准点的物理配置位置在相当大的程度上影响着测量的可靠性，所以这一问题是一个最基本的问题。一般被测流体的电阻均不会太低，而且高电阻接地返回通路会拾取出杂散电噪音中的绝大部分，从而会使其盖过由感应电极给出的所需信号，或是大大衰减由感应电极给出的所需信号。事实上，在特定的实施场合中，由传导型流体与电极之间的电解作用所产生的杂散信号以及由其它信号源给出的信号往往会完全掩盖住所需要的流体信号，从而使得永久磁铁型系统完全不能运行。为了克服杂散噪音产生的这种问题，就不能使用永久磁铁和稳态磁场，而必需使用由脉冲型直流系统激励的电磁线圈，以便能够周期性的建立或切断磁场。采用对线圈磁场实施切换的方式，可以在建立或切断磁场的状态下均对杂散噪音信号实施取样，从而利用差分相减回路而将杂散噪音从所需要的流体信号中删除掉。使用脉冲型电磁场线圈系统的主要缺点为，这种系统需要使用相当大的电源来实施磁场激励。目前已经问世的电路能够通过使用非常微少的动力来对流体信号进行所需要的信号放大和信号处理，以实现有意义的测量。因此，在一个电磁流量计中，所使用的电源中的高至99％均是仅被磁场线圈激励系统消耗掉的。而且，脉冲型流量计还必须在取样的感应电压和背景电压之间进行交替变换，因此它们并不能够连续地对流体流动实施监测。授予Tanaka等人的美国专利4722231公开了一种取代接地环使用的接地杆，它可以配置在一个比激励线圈中的某一个激励线圈更远离管路轴线的位置处，以便能够为流动流体提供直接的接地连接。虽然这种接地杆被安装在与一对检测电极相同的周向横剖面上，然而由于它仅仅位于管路的一侧，所以并不能使被测静电场处于平衡分布状态。授予Raynsford等人的美国专利2766621公开了一种具有两个接地电极的流量计，这两个接地电极设置在与检测电极相同的平面之内。然而，这两个接地电极均是永久性地与和检测电极相连接的连接电缆屏蔽部件直接接地的。而且，它们本身还与管路接地，这减少了使用开耳芬(Kelvin)接地方法以减少接地回路电流的可能性，这种电流可能会产生某些不能由所需要的流体信号中去除的非通用模式信号。这种设置方式还使得这种电极只能永久性地作为接地电极使用，而不能被转换作为检测电极使用。授予Watanabe的美国专利3965738公开了一种激励电磁场线圈所用的直流脉冲方法，当形成有磁场时，这种方法可以检测出流体信号以及杂散电噪音信号，而当去除磁场时，将仅检测出杂散电噪音信号，后者可以提供一个噪音适配零点，从而可以使其通过相减的方式被除去，以便提供出对噪音不敏感的流体读数。由于在噪音检测模式下由永久磁铁产生的磁场不能被有效地实施切断，所以这种方法仅仅可以使用电磁激励模式。授予Freund，Jr等人的美国专利4325261公开了一种可以通过将固定的基准电压与由流经线圈的电流感应出的电压相比较、进而对磁场线圈的电感变化实施补偿以确保受激电磁场稳定性的方法。然而这种方法只能间接地对高斯磁场实施相对测量，而不能对磁场实施直接定量的测量。如果使用永久磁铁，还将不能实施上述的方法。授予Marsh的美国专利4459858公开了一种具有电磁传感器探头的流量计，它包括与一组电极相组合的感应线圈，而且这些电极可以作为检测电极和基准接地电极使用。然而除了采用Watanabe所描述的直流脉冲方法之外，这种方法并不能对噪音实施消除，而在上述直流脉冲方法中也不能够使用永久磁铁。而且，现有技术中的磁性流量计所存在的一个共同缺点就是，它们均不能将当流体流经检测电极时由于与其摩擦而产生在该检测电极处的残余电荷排除掉。由于残余电荷会影响到贯穿电极所检测的电位，所以这一问题将导致速度读数不准确。专利技术概述本专利技术所提供的是测量流体速度所用的流量计。作为本专利技术的一个方面，本专利技术采用能产生垂直于流体速度所在方向的磁场以便在流体中感应出电位的电路。具有至少两个与流体电接触的电极，它们沿着与磁场方向和流体速度所在方向垂直的方向上以具有一定间隔的方式设置，而且对感应产生的电位敏感。具有对这两个电极作出响应的信号处理回路，其产生表示流体速度大小的速度信号。一个电路周期性地使两个电极接地，以用于消除形成在电极上的任何残余电荷。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术所提供的一种磁性流量计可以包括能产生横穿于流体速度所在方向(最好是与流体速度所在方向基本上垂直)的磁场以便在流体中感应出电位的磁铁(可以是永久磁铁，也可以是电磁铁)。具有两个与流体电接触的初级电极，它们沿着横穿于磁场方向(最好是与磁场方向基本上垂直)和流体速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量流体速度所用的流量计，包括：ａ、产生横穿于流体速度所在方向的磁场以便在流体中感应出电位的装置；ｂ、至少两个与流体电接触的初级电极，该电极沿着与磁场方向和流体速度所在方向垂直的直线方向上以具有一定间隔的方式设置，而且所述的初级 电极对感应产生的电位敏感；ｄ、对所述两个电极作出响应以便产生表示流体速度大小的速度信号所用的信号处理装置；ｅ、周期性地使两个电极接地以便消除形成在所述电极上的残余电荷所用的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TJ斯卡帕，
申请(专利权)人：赫西度量公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]