CN101713675B - 仪表 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种射流振荡器液体流仪表，包括体部(2)，所述体部具有用来接收待测量的液体流的入口部分(3)、出口部分(4)、限定流动路径的主通道(5)，所述流动路径包括在流动流体中引起振荡的反馈装置(6，7)，所述振荡由检测装置(11)检测，所述检测装置(11)包括用于跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置(14，15)和用于检测合成电动势的至少一对检测电极(16、17、18)，其中，所述检测装置(11)还包括驱动信号装置(25)，所述驱动信号装置将交流驱动信号施加在所述检测电极(16，17)上。

Description

仪表
技术领域
本发明涉及一种流体流动仪表，特别地涉及一种用于测量液体的流动和利用射流振荡器原理工作的仪表。
背景技术
众所周知，射流振荡器的振荡频率是由(虽然不一定是线性关系)通过它的流动速度决定的。该原理已经用于液体流的测量中，并且特别地用于水表中以测量例如耗水量的特性。但是，实际上，在流动速度可以在一个宽范围内变化且流体的压力可以显著变化的情况下，获得精确的测量(例如，在一个或两个百分比之内)是特别困难的。需要在高达200-1的调节比，且流动速度也可以在相应的范围200-1内变化的情况下，保持测量的精度。此外，压力波动可以以高达40000-1的因子变化。
用于测量耗水量的射流振荡器典型地包括一个包含入口喷嘴的体部，该入口喷嘴导入一对被分流器分离的通道中。在分流器的下游，主通道包括两个反馈环，这些反馈环引导回到邻近入口喷嘴的流体路径的相对两侧。众所周知，流体的高速分量将通过附壁效应将其自身“附着”在通道中的一个的壁上，但然后由于反馈回的流体的作用，它将转换到另一个壁上。转换或振荡由流动的速度决定。
可以通过在流动中施加磁场和检测一对电极之间液体本身内所产生的合成电动势而对振荡进行电磁检测。电极与适当的通道壁平齐安装，以便不扰乱流动，也不增加水测量中会遇到的很大的速度和压力变化。因此，这种布置可以用在家用供水的测量中，因为它可以构造成以足够用于测量目的的精度进行测量。
此外，虽然没有水的净流量，但是由于其它外部影响，例如机械振动或水压脉动，可以使水在振荡器中移动。在这样的情况下，可能在检测电极上检测到信号，这可能与由真实的流体流动引起的信号相混淆。这些信号可能由电极表面的电磁感应或电化学反应产生。
发明内容
按照本发明的第一方面，提供一个包括体部的射流振荡器液体流仪表，该体部具有接收待测量的液体流的入口部分、出口部分以及在入口和出口之间限定流动路径的主通道，该流动路径包括在流动液体中引起振荡的反馈装置，该振荡被检测装置检测，该检测装置包括用于跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置和用于检测合成电动势的至少一对检测电极，所述电极定位成从所述体部伸入所述流动路径中。
由于该检测装置的灵敏度得到改进，且不会不利地影响作为流体测量装置的振荡器的校准性和稳定性时，电极的布置特别地有利。因此，电极定位成不与体部平齐，而是伸入流中，这样不会将流动扰乱到无法获得精确测量的程度，事实上可以允许特别精确的测量。此外，已经发现，本发明中的电极布置减少了由于机械振动或水压脉动引起的错误读数。
优选地，所述一对检测电极中的至少一个从体部伸入流中0.5mm到10mm之间的距离。这个伸入范围改善了测量的精度，而不会在流动路径中产生明显的障碍，该障碍将导致可能扰乱振荡并因此影响精度的压降。
电极可以放置在主通道中。可替换的，电极可以放置在至少一个反馈通道中。
振荡器可以包括一个在主通道中的分流器，以促进流的振荡。优选地，反馈装置包括两个从主通道分离、然后在邻近入口部分处的上游再引导回来与主通道汇合的反馈通道。
优选地，有两对检测电极，每一对位于一个反馈通道中，可替换地，一对可以位于反馈通道中，另一对位于主通道中。
磁场发生装置可以包括至少一个永磁体。优选地，至少一个磁体嵌入仪表的体部的壁中并与流体流电绝缘。磁体可以由例如塑料粘合铁素体的非导电材料制成，因此，可以形成为体部的壁的一部分。
检测电极用于在流体流中检测感应信号。电极检测的信号典型地由可以包括多级信号放大的信号处理装置处理。信号处理装置理论上应当可以过滤掉信号中的噪音，也可以删除共模信号。已经发现，更精确的读数可以通过将驱动信号施加到电极而获得。此外，已经发现，信号的形状特别的重要。
按照本发明的第二方面，提供了包括体部的射流振荡器液体流仪表，所述体部具有用来接收待测量的液体流的入口部分、出口部分以及限定流动路径的主通道，该流动路径包括在流动流体中引起振荡的反馈装置，振荡由检测装置检测，检测装置包括用于跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置和用于检测合成电动势的至少一对检测电极，其中，检测装置还包括将交流驱动信号施加到检测电极上的驱动信号装置。
由于检测装置和流体流的测量是精确和可靠的，所以驱动信号特别是交流驱动信号的使用是有利的。
优选地，交流驱动信号的频率在700Hz和1KHz之间。但是，已经发现，所施加信号的频率应当与由振荡流体流产生的信号范围不同，优选有很大的不同，该范围典型地在0和100Hz之间。因此，取决于流动速度，交流驱动信号的频率优选地大于200Hz，小于200KHz。
交流信号可以是正弦波或锯齿形波。优选地，信号基本上是方波。交流驱动信号优选地通过电容器施加在电极上，因此，如果方波通过电容器施加，那么电极处的交流信号是圆整的方波。
优选地，交流信号的电压在0和3.6伏特之间。
附图说明
下面通过实施例，参照附图对本发明进行详细的描述，其中：
图1示出按照本发明的射流振荡水表的局部剖面图；
图2示出图1中的仪表的侧面剖面图；
图3示出用于本发明的第二方面的流动仪表中的电极驱动电路的第一实施例；
图4示出用于本发明的第二方面的流动仪表中的电极驱动电路的第二实施例；
图5是示出施加在驱动电路电子设备中的交流驱动信号形状的图表；
图6是示出通过驱动电路电子设备施加到电极的交流驱动信号形状的图表。
具体实施方式
射流振荡器1在图1中示出，通常是已知的类型，并且用作家用水表。振荡器仪表1包括体部2，体部2包括限定了多个流动路径的壁20。体部2限定了入口部分3、出口部分4和位于两者之间的主通道5。体部2也限定了反馈装置，该反馈装置包括两个从主通道5分离、然后在邻近入口部分3处再引导回来与主通道5汇合的环形反馈通道6、7。分流器8位于主通道5的中心，反馈通道6、7的分离和汇合点之间。
入口部分3包括一个从入口管(未示出)接收流的狭窄的孔，该入口管通过螺纹10连接到入口部分3连接。相似地，出口部分4适于接收一个通过螺纹9连接到其上的出口管(未示出)。
通过入口部分3接收的流体流通过主通道5的流动路径，并借助于附壁效应将其自身“附着”到表面12或13中的一个上。分流器8促使流主要地邻近表面12、13中的一个或另一个。如果流“附着”在表面12上，它将主要地在反馈通道6周围流动。此反馈流体将干扰流中邻近入口3的部分并促使流“附着”到另一个表面13上。因此从入口部分3到出口部分4的流将在以下两种状态之间振荡，即“附着”在表面12上且主要流过反馈通道6，以及“附着”在表面13上且主要流过反馈通道7。这些振荡取决于通过仪表1的流的量。
射流振荡器仪表1包括检测装置11。检测装置11包括安装在由体部2限定的流动路径的壁20内的永磁体14、15的形式的磁场发生装置。磁体14、15跨越主通道5内的流施加磁场。检测装置11还包括用来检测振荡流内产生的合成电动势的电极16、17、18。采用此信号对通过仪表1的流体流进行测量。
电极16、17、18包括延伸穿过体部2的顶壁19的金属圆柱构件。电极16、17、18的远端21、22、23穿过体部2伸入主通道5的流动路径中。当电极伸入流动路径中时，检测装置11能够精确地测量通过仪表1的流。电极16、17、18穿过体部2的壁19大约1mm的距离。将认识到，磁体14、15和电极16、17、18可以位于由体部2限定的流动路径中的其它地方。例如，磁体14、15可以被放置在反馈环6或7的相对的壁20内，而电极被适当地定位并伸入反馈流动路径中。此外，电极可替代地穿过大约2、3、4、5、6、7、8或9mm的距离。
电极包括两个检测电极16、17和一个接地电极18。电极16、17、18连接到包括一个电极偏置电路25的驱动信号装置上。电极偏置电路25的两个实施例在图3和图4中示出。两个电极偏置电路25都包括多个用来将从28输入的驱动信号施加到检测电极16、17的运算放大器26和电阻器27。驱动信号通过电容器29、30(图4中的电容器是极化式的)施加到检测电极16、17上。接地电极18连接到地31。
施加到电极偏置电路25的驱动信号的形状在图5中示出并且是方波。将驱动信号施加到电极16、17对于获得流体流的精确和可靠的测量是有利的。通过电容器29、30施加到电极的信号的形状在图6中示出。可以看到，由于电容器29、30的时间常数，方波被圆整。将认识到，示出驱动信号(图5)和施加驱动信号(图6)的图表只是用来示出信号的形状，而未给出两种信号的相对比较。
但是，施加驱动信号的频率典型地为0.5KHz，信号的RMS电压典型地为2伏特。

Claims (8)

1.一种射流振荡器液体流仪表，包括体部(2)，所述体部具有用来接收待测量的液体流的入口部分(3)、出口部分(4)、限定流动路径的主通道(5)，所述流动路径包括在流动液体中引起振荡的反馈装置(6，7)，所述振荡由检测装置(11)检测，所述检测装置(11)包括用于跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置(14，15)和用于检测合成电动势的至少一对检测电极，其中，所述检测装置(11)还包括驱动信号装置(25)，所述驱动信号装置将交流驱动信号施加在所述检测电极上。
2.如权利要求1所述的射流振荡器液体流仪表，其中，所述交流驱动信号的频率在700Hz和1KHz之间。
3.如权利要求1或2所述的射流振荡器液体流仪表，其中，所施加的交流驱动信号的频率与由振荡液体流所产生的信号的范围不同。
4.如权利要求1或2所述的射流振荡器液体流仪表，其中，交流驱动信号是正弦波。
5.如权利要求1或2所述的射流振荡器液体流仪表，其中，交流驱动信号是锯齿形波。
6.如权利要求1或2所述的射流振荡器液体流仪表，其中，交流驱动信号基本上是方波。
7.如权利要求1或2所述的射流振荡器液体流仪表，其中，交流驱动信号通过电容器(29，30)施加到检测电极上。
8.如权利要求1或2所述的射流振荡器液体流仪表，其中，交流驱动信号的电压在0伏特到3.6伏特之间。
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