CN101769769B - 三探头式旋进漩涡流量计 - Google Patents
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Abstract
一种三探头式旋进漩涡流量计，包括壳体、设置在壳体前端的漩涡发生器以及设置在壳体后端的消漩器，壳体中间检测区内设有三个压电传感器，所述三个压电传感器垂直于管道轴线的漩涡感应截面并固定在壳体上，三个压电传感器依壳体中心轴线互呈120°均匀分布。工作状态下，采用三个互呈120°均匀分布的压电传感器，同时检测流体漩涡进动信号以及管道振动和脉动流噪声信号，根据三路漩涡进动信号之间的固定相位关系以及管道振动和脉动流噪声信号之间的相位关系，通过传感器信号处理电路处理，输出信号变成了原来一个传感器上信号的3倍，在消除管道振动和流体扰动带来的噪声以外，提取漩涡进动有效信号进行频率与速度之间的换算得到所测流量，其强度是每个传感器信号强度的3倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋进漩涡流量计，属于气体或液体流量计量领域。
背景技术
旋进漩涡流量计近年来得到了较大的发展，是目前国内气体、天然气、油田湿气等测量方面首选流量计。但这种形式的流量计易受外界机械振动及管道内流体扰动干扰而导致测量效果不理想，尤其在测量小流量时最为明显。目前市面上采用的检测探头一般为两只压电式传感器，依壳体中心轴线呈对称分布，通过检测漩涡进动压力信号然后做差分处理以消除同相干扰信号。同时，相位差180°的漩涡进动信号幅值增加到原来信号的2倍。旋进漩涡流量计目前还存在小流量测量不准确的问题。解决这个问题的一个办法是增强小流量时的信号强度和降低信号噪音水平，本发明就是基于这一要求设计的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种三探头式旋进漩涡流量计，以克服现有两探头式旋进漩涡流量计存在的上述缺陷。
本发明所采用的技术方案是：一种三探头式旋进漩涡流量计，包括壳体、设置在壳体前端的漩涡发生器以及设置在壳体后端的消漩器，壳体中间检测区内设有三个压电传感器，所述三个压电传感器垂直于管道轴线的漩涡感应截面并固定在壳体上。最好，所述三个压电传感器依壳体中心轴线互呈120°均匀分布。
工作状态下，采用三个互呈120°均匀分布的压电传感器，同时检测流体漩涡进动信号以及管道振动和脉动流噪声信号，根据三路漩涡进动信号之间的固定相位关系以及管道振动和脉动流噪声信号之间的相位关系，通过传感器信号处理电路处理，输出信号变成了原来一个传感器上信号的3倍，在消除管道振动和流体扰动带来的噪声以外，提取漩涡进动有效信号进行频率与速度之间的换算得到所测流量，其强度是每个传感器信号强度的3倍。
本发明的有益效果：能够消除或减弱管道振动和流体扰动引起的信号噪声对旋进漩涡流量计正常测量的影响，具有结构紧凑、安装方便、稳定性好、可长期工作、检测效果准确、可靠等优点。基于这种设计的旋进漩涡流量计在小流量测量时较现有设计更具优势，扩展了流量计的测量下限。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是检测区传感器分布示意图；
图3是传感器信号处理电路方框图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本实施例三探头式旋进漩涡流量计，包括壳体1、设置在壳体前端收缩段内的漩涡发生器2以及设置在壳体后端的消漩器3，壳体1中间检测区内设有三个压电传感器4，三个压电传感器4垂直于管道轴线的漩涡感应截面并固定在壳体1上，三个传感器4依壳体1中心轴线互呈120°均匀分布。传感器信号处理电路包括三个分别与三个压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路以及由三个运算放大器组成的差分放大电路，与第一压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路的信号输出端分别与第一运算放大器I的正输入端和第二运算放大器II的负输入端连接，与第二压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路的信号输出端与第一运算放大器I的负输入端连接，与第三压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路的信号输出端与第二运算放大器II的正输入端连接，第一运算放大器I的输出端和第二运算放大器II的输出端分别与第三运算放大器III的正输入端和负输入端连接。
三个压电传感器所产生的电荷，经电荷放大以及电荷-电压转换电路后，获得与压电传感器所产生电荷量成一定比例、相位差为120°的3个电压信号，每个信号叠加了同相位的干扰信号ε；将信号1减去信号2，以及将信号3减去信号1，然后干扰信号ε；将信号1减去信号2，以及将信号3减去信号1，然后，将相减所得的两个信号再相减[(信号1-信号2)-(信号3-信号1)]，即得幅值3倍于原信号1，并且去除了干扰ε的信号3Asin(α)。
假设某一个测点上的压力矢量为F1＝Asinα+ε，另外两个测点上信号是F2＝Asin(α+120°)+ε和F3＝Asin(α-120°)+ε。其中ε为同相位的噪声信号。将F1与F2和F3分别进行差分，然后进行求和：
{(Asinα+ε)-[Asin(α+120°)+ε]}+{(Asinα+ε)-[Asin(α-120°)+ε]}
＝3Asinα
经过这样处理，输出信号变成了原来一个传感器上信号的3倍，而在差分过程中，同相的噪声信号被消除或减弱。
Claims (2)
1.一种三探头式旋进漩涡流量计，其特征在于：包括壳体、设置在壳体前端的漩涡发生器以及设置在壳体后端的消漩器，壳体中间检测区内设有三个压电传感器，所述三个压电传感器垂直于管道轴线的漩涡感应截面并固定在壳体上，所述三个压电传感器依壳体中心轴线互呈120°均匀分布。
2.根据权利要求1所述的三探头式旋进漩涡流量计，其特征在于：还包括传感器信号处理电路，所述传感器信号处理电路包括三个分别与三个压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路以及由三个运算放大器组成的差分放大电路，与第一压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路的信号输出端分别与第一运算放大器的正输入端和第二运算放大器的负输入端连接，与第二压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路的信号输出端与第一运算放大器的负输入端连接，与第三压电传感器连接的电荷放大及电荷-电压转换电路的信号输出端与第二运算放大器的正输入端连接，第一运算放大器的输出端和第二运算放大器的输出端分别与第三运算放大器的正输入端和负输入端连接。
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