CN101363749B - 大口径电磁流量计的传感器系数标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁流量计的传感器系数标定方法，其是基于这样的原理：一个电磁流量计传感器的电极信号输出来源于磁场空间中每个流动流体感应电势的加权叠加。因此本发明用一个实流的小口径测量管在一个被标定的大口径传感器管道的磁场空间中测量出每个位置每个标准体积流体流动时的感应电势，再将每个感应电势进行加权叠加等处理来得出被标定传感器的传感器系数K。这样，用小口径的流体流动实现了大口径传感器系数的标定，解决了大口径电磁流量计的传感器标定问题。

Description

大口径电磁流量计的传感器系数标定方法

技术领域

本发明涉及一种大口径电磁流量计的传感器系数标定方法。

技术背景

电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应定律的流量测量仪表。电磁流量计的传感器在流体平均流速V下输出感应电势U：U＝KV。这里K就是传感器系数。在原理上，K与传感器实际口径、传感器上的磁场和传感器电极位置等因素有关。因此，通常的传感器系数K都是在实际口径的流体流动下标定出来的。显然，传感器口径越大系数K的标定成本就越大。在流量仪表中，大于300mm的大口径流量计是电磁流量计的主要优势，解决大口径电磁流量计传感器系数标定的成本问题变得十分有意义。曾有一些通过测量传感器管道内的磁场来标定传感器系数的方法，但由于对应的传感器系数标定精度不够高而一直得不到实际应用。

发明内容

本发明的目的在于对已有技术存在的缺陷，提供一种大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，只需用小口径测量管就可对任意大口径电磁流量计传感器进行标定。

为了达到上述目的，本发明的构思是：

本发明是基于这样的原理：一个电磁流量计传感器的电极信号输出来源于磁场空间中每个流动流体感应电势的加权叠加。因此本发明用一个实流的小口径测量管在一个被标定的大口径传感器管道的磁场空间中测量出每个位置每个标准体积流体流动时的感应电势，再将每个感应电势进行加权叠加等处理来得出被标定传感器的传感器系数K。这样，用小口径的流体流动实现了大口径传感器系数的标定，解决了大口径电磁流量计的传感器标定问题。

根据上述分明构思，本发明采用以下技术方案：

一种大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，标定设置包括一个电磁流量传感器(1)，该电磁流量传感器(1)由轴线为S0和口径为D的非导电测量管P、一对安装在非导电测量管P内壁上的测量电极A0和A1和两个在测量管外的励磁线圈W所组成，其中电极A0和A1与轴线S0上一点成直线且与轴线S0垂直；一个励磁驱动器向所述的电磁流量传感器的两个励磁线圈W提供电流I，使电磁流量传感器的非导电测量管P内产生方向与轴线S0和电极A0和A1形成的连线都相垂直的磁场B；所述的电磁流量传感器在其非导电测量管P中有平均流速为V的导电流体流过时，在电极A0和A1上有感应电势U：U＝K₀DBV＝KV，K＝K₀DB，K是要使U与流速V对应起来的要标定的传感器系数；其特征在于：

(a).一个有轴线S1和口径为d且d＜D的非导电的小测量管，小测量管的内壁有电极A2和A3，电极A2和A3与轴线S1上一点可成直线且与轴线S1垂直；

(b).所述的小测量管的轴线S1与非导电测量管P轴线S0平行，使小测量管以轴线S1在相对轴线S0的坐标点Pi＝(Ri，θi，Zi)穿入在电磁流量传感器的非导电测量管P内，这里Zi是小测量管(3)中电极A2和A3形成的连线与电磁流量传感器中电极A0和A1形成的连线间的距离，Ri是轴线S1与轴线S0的距离，θi是以电极A0和A1形成的连线为参考线与轴线S0和轴线S1垂直线之间的角度；用一个信号检测器测量所述的小测量管电极A2和A3两端的电势信号Ei，在小测量管内有平均流速V的导电流体时有E_i＝K₁dB_iV，这里Bi是磁场B在点Pi＝(Ri，θi，Zi)的磁场强度，K₁是一个系数；

(c).所述的励磁驱动器的励磁电流I使电磁流量传感器的两个励磁线圈W产生磁场B，在小测量管内有平均流速V的流体时，在n个Pi点上信号检测器得到的电势信号Ei，i＝1，2，…，n，电磁流量传感器的传感器系数K与电势信号Ei具有了对应关系：

K＝f(E₁，E₂，…，E_i，…，E_n)

这个确切的函数关系与n值和n个Pi点的位置Pi＝(Ri，θi，Zi)有关，由实验确定。

上述的大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，其特征在于所述的小测量管在电磁流量传感器非导电测量管P内n个点Pi＝(Ri，θi，Zi)，i＝1，2，…，n，所述的信号检测器从小测量管的电极A2和A3上测量出所对应n个电势信号Ei，i＝1，2，…，n，电磁流量传感器的传感器系数K与电势信号Ei具有对应关系：

$K=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{E}_i,$

这里的Xi，i＝1，2，…，n，是可以由实验来确定。一般可先由已知传感器系数K的电磁流量传感器通过实验来确定。

上述的大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，其特征在于所述的小测量管的电极A2和A3形成的连线与所述的电磁流量传感器的电极A0和A1形成的连线的距离Zi＝0时，对应电磁流量传感器的感应电势U有：

$U=(K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i)\·V,$

其中， $W_i=\frac{1+{\left(\frac{{2R}_i}{D}\right)}^2\cos 2{\mathrm{\θ}}_i}{1+2{\left(\frac{{2R}_i}{D}\right)}^2\cos 2{\mathrm{\θ}}_i+{\left(\frac{{2R}_i}{D}\right)}^4},$

即 $K=K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i=K_3\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i,$

也有 $K=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{E}_i,$ $X_i=K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·W_i$

这里，K₃是由n点Ei的坐标Pi＝(Ri，θi，0)以及n值的大小所决定的系数，K₃是可通过实验来确定，一般可先由已知传感器系数K的电磁流量传感器通过实验来确定。得出了K₃后即可实现对其它电磁流量传感器进行传感器系数K的标定。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：只要用一个小口径的测量管及其流体流量就可以对任意大口径的电磁流量计传感器进行标定。

附图说明

图1是本发明中被标定的电磁流量计传感器的标定设置结构关系示意图。

图2是本发明中小测量管3和信号检测器4的结构关系示意图。

图3是本发明的一个实施例的结构原理示意图。

图4是本发明的一个实施例中的位置参数关系示意图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例如下述：参见图1、图2、图3和图4。

一种大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，标定设置包括一个有轴线S0与口径为D的非导电测量管P、一对安装在非导电测量管P内壁上的测量电极A0和A1和两个在测量管外的励磁线圈W所组成的电磁流量传感器(1)，其中电极A0和A1与轴线S0上一点可成直线且与轴线S0垂直；一个励磁驱动器2向所述的电磁流量传感器1的两个励磁线圈W提供电流I，使电磁流量传感器(1)的非导电测量管P内产生方向与轴线S0和电极A0和A1形成的连线都相垂直的磁场B；所述的电磁流量传感器1在其非导电测量管P中有平均流速为V的导电流体流过时，在电极A0和A1上有感应电势U：U＝K₀DBV＝KV，K＝K₀DB，K是要使U与流速V对应起来的要标定的传感器系数；其特征在于：

(a).一个有轴线S1和口径为d且d＜D的非导电的小测量管3，小测量管3的内壁有电极A2和A3，电极A2和A3与轴线S1上一点可成直线且与轴线S1垂直；

(b).所述的小测量管3以轴线S1与电磁流量传感器1轴线S0平行的方式，在轴线S1相对轴线S0的坐标点Pi＝(Ri，θi，Zi)穿入在电磁流量传感器1的非导电测量管P内，这里Zi是小测量管3中电极A2和A3形成的连线与电磁流量传感器1中电极A0和A1形成的连线间的距离，Ri是轴线S1点与轴线S0的距离，θi是以电极A0和A1形成的连线为参考线与轴线S0和轴线S1垂直线之间的角度；用一个信号检测器4测量所述的小测量管3电极A2和A3两端的电势信号Ei，在小测量管3内有平均流速V的导电流体时有E_i＝K₁dB_iV，这里Bi是磁场B在点Pi＝(Ri，θi，Zi)的磁场强度，K₁是一个系数；

(c).所述的励磁驱动器2的励磁电流I使电磁流量传感器1的两个励磁线圈W产生磁场B，在小测量管3内有平均流速V的流体时，在n个Pi点上信号检测器4得到的电势信号Ei，i＝1，2，…，n，电磁流量传感器(1)的传感器系数K与电势信号Ei具有了对应关系：

K＝f(E₁，E₂，…，E_i，…，E_n)

这个确切的函数关系与n值和n个Pi点的位置Pi＝(Ri，θi，Zi)有关，由实验确定。

上述的大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，其特征在于所述的小测量管3在电磁流量传感器1非导电测量管P内n个点Pi＝(Ri，θi，Zi)，i＝1，2，…，n，所述的信号检测器4从小测量管3的电极A2和A3上测量出所对应n个电势信号Ei，i＝1，2，…，n，电磁流量传感器1的传感器系数K与电势信号Ei具有对应关系：

$K=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{E}_i,$

这里的Xi，i＝1，2，…，n，是可以先由实验来确定，即由已知传感器系数K的电磁流量传感器1的实验来确定。

上述的大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，其特征在于所述的小测量管3的电极A2和A3形成的连线与所述的电磁流量传感器1的电极A0和A1形成的连线的距离Zi＝0时，对应电磁流量传感器(1)的感应电势U有：

$U=(K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i)\·V,$

其中， $W_i=\frac{1+{\left(\frac{{2R}_i}{D}\right)}^2\cos 2{\mathrm{\θ}}_i}{1+2{\left(\frac{{2R}_i}{D}\right)}^2\cos 2{\mathrm{\θ}}_i+{\left(\frac{{2R}_i}{D}\right)}^4},$

即 $K=K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i=K_3\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i,$

也有 $K=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{E}_i,$ $X_i=K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·W_i$

这里，K₃是由n点Ei的坐标Pi＝(Ri，θi，0)以及n值的大小所决定的系数，K₃是可以先通过实验来确定，即由已知传感器系数K的电磁流量传感器1的实验来确定。得出了K₃后即可实现对其它电磁流量传感器1进行传感器系数K的标定。

Claims (3)

1.一种大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，标定采用的装置包括一个电磁流量传感器(1)，该电磁流量传感器(1)由轴线为S0和口径为D的非导电测量管P、一对安装在非导电测量管P内壁上的测量电极A0和A1和两个在非导电测量管P外的励磁线圈W组成，其中电极A0和A1与轴线S0上一点成直线且与轴线S0垂直；一个励磁驱动器(2)向所述的电磁流量传感器(1)的两个励磁线圈W提供电流I，使电磁流量传感器(1)的非导电测量管P内产生方向与轴线S0和电极A0和A1形成的连线都相垂直的磁场B；所述的电磁流量传感器(1)在其非导电测量管P中有平均流速为V的导电流体流过时，在电极A0和A1上有感应电势U：U＝K₀DBV＝KV，K＝K₀DB，K是传感器系数；其特征在于：

(a).一个有轴线S1和口径为d且d＜D的非导电的小测量管(3)，小测量管(3)的内壁有电极A2和A3，电极A2和A3与轴线S1上一点成直线且与轴线S1垂直；

(b).所述的小测量管(3)的轴线S1与非导电测量管P轴线S0平行，使小测量管(3)以轴线S1在相对轴线S0的坐标点Pi＝(Ri，θi，Zi)穿入在电磁流量传感器(1)的非导电测量管P内，这里Zi是小测量管(3)中电极A2和A3形成的连线与电磁流量传感器(1)中电极A0和A1形成的连线间的距离，Ri是轴线S1与轴线S0的距离，θi是以电极A0和A1形成的连线为参考线与轴线S0和轴线S1垂直线之间的角度；用一个信号检测器(4)测量所述的小测量管(3)电极A2和A3两端的电势信号Ei，在小测量管(3)内有平均流速V的导电流体时有E_i＝K₁dB_iV，这里Bi是磁场B在点Pi＝(Ri，θi，Zi)的磁场强度，K₁是一个系数；

(c).所述的励磁驱动器(2)的励磁电流I使电磁流量传感器(1)的两个励磁线圈W产生磁场B，在所述的小测量管(3)内有平均流速V的流体时，在n个Pi点上信号检测器(4)得到的电势信号Ei，i＝1，2，…，n，电磁流量传感器(1)的传感器系数K与电势信号Ei具有了如下对应关系：

K＝f(E₁，E₂，…，E_i，…，E_n)

这个确切的函数关系与n值和n个Pi点的位置Pi＝(Ri，θi，Zi)有关，由实验确定。

2.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，其特征在于所述的小测量管(3)在电磁流量传感器(1)非导电测量管P内n个点Pi＝(Ri，θi，Zi)，i＝1，2，…，n，所述的信号检测器(4)从小测量管(3)的电极A2和A3上测量出所对应n个电势信号Ei，i＝1，2，…，n，电磁流量传感器(1)的传感器系数K与电势信号Ei具有对应关系：

$K=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{E}_i,$

这里的Xi，i＝1，2，…，n，是由实验来确定。

3.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计的传感器系数标定方法，其特征在于所述的小测 量管(3)的电极A2和A3形成的连线与所述的电磁流量传感器(1)的电极A0和A1形成的连 线的距离Zi＝0时，对应电磁流量传感器(1)的感应电势U有：

$U=(K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i)\·V,$

其中， $W_i=\frac{1+{\left(\frac{2R_i}{D}\right)}^2\cos 2{\mathrm{\θ}}_i}{1+2{\left(\frac{2R_i}{D}\right)}^2\cos 2{\mathrm{\θ}}_i+{\left(\frac{{2R}_i}{D}\right)}^4},$

即 $K=K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i=K_3\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_i{E}_i,$

也有 $K=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i{E}_i,$ $X_i=K_2\·\frac{4}{\mathrm{\πD}}\·\frac{1}{K_{1}d}\·W_i$

这里，K₃是由n点Ei的坐标Pi＝(Ri，θi，0)以及n值的大小所决定的系数，K₃是由通过实验来确定；得出了K₃后即可实现对未知传感器系数K的电磁流量传感器(1)的标定。

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