CN101907471A - 一种多电极电磁流量计设计方法 - Google Patents
一种多电极电磁流量计设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101907471A CN101907471A CN 201010214938 CN201010214938A CN101907471A CN 101907471 A CN101907471 A CN 101907471A CN 201010214938 CN201010214938 CN 201010214938 CN 201010214938 A CN201010214938 A CN 201010214938A CN 101907471 A CN101907471 A CN 101907471A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- flow meter
- magnetic field
- measuring tube
- space magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多电极电磁流量计设计方法。该多电极电磁流量计设计方法包括:各对电极的位置及权重系数由测量管内分布的空间磁场决定,依据使由电极位置与权重系数所决定的权重矢量分布与空间磁场矢量分布呈正交特性并且测量管内各流体微元流速的加权系数均匀分布的原则进行,通过迭代运算实现;测量管壁面上的各对电极非均匀的分布在测量管壁面上,各对电极上的权重系数通过二次电路的放大系数设定;经过二次电路放大并加权集合后的电势差信号送往电磁流量计转换器,实现对管内流体平均流速的判定。本发明多电极电磁流量计设计方法使电磁流量计具备更好的抗流场干扰性能,可实现对非对称流场的精确测量的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电磁流量计设计方法,尤其是涉及一种多电极电磁流量计设计方法。
背景技术
电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律原理来测量导电液体体积流量的仪表,它包括电磁流量计传感器和电磁流量计转换器,电磁流量计传感器内存在工作磁场,导电流体流过电磁流量计传感器时切割磁力线,在两侧电极间产生感应电势差,电磁流量计转换器通过测量该电势差判定管内流体平均流速,将其转换为其他仪表或转置可接收的电流、频率或数字通讯信号,实现对流体的测量。
理论分析表明,电极上感应的电动势信号是电磁流量计传感器测量管道内无数个流体微元切割磁力线产生的感应电动势的加权和,并且由于测量管内不同位置处的感生电动势对电极上感应电动势信号的贡献不同,通常用权重矢量函数W表征工作磁场的有效区域内任意微小流体微元切割磁力线所产生的感应电势对两电极间的电势差所起的贡献大小。传统两个点电极电磁流量计电极轴线附近权重矢量函数分布所占比重很大,即此区域中流体微元切割磁力线所产生的感应电势对两电极获取的感应电动势贡献很大,因此当上游管路中存在弯管、阀门等阻流件,相应的引起流动畸变、二次流或漩涡等时,如果介于阻流件与电磁流量计传感器之间的直管段不够长将导致流入传感器测量管内流体的速度分布与传感器中心轴线非对称,由于上述权重函数的不均匀分布,使得电磁流量计测量结果易受流场分布影响,产生较大的测量误差。为使流场充分发展并恢复其轴对称的流速分布,在电磁流量计传感器的上游需要安装相当长的直管段,长度一般为5至10倍被测管的直径。这一要求对200mm口径以上的中、大型电磁流量计来说较难实现,使得这类电磁流量计在实际使用中易受非对称流场的影响,测量误差较大。
目前克服这一缺陷的方法主要有增大电极面积与采用多对电极的方法。但是,大面积电极制造工艺复杂,且易受被测流体内杂质的污染(如表面形成污垢),容易导致流量计测量失效。现有的多电极电磁流量计均则采用均匀电极分布,且各电极权重系数的选择都是基于测量管内磁场均匀分布的假设。由于现有电磁流量计为使结构紧凑采用马蹄形等紧贴测量管壁的线圈励磁方式,测量管内实际磁场均匀度差,这种基于均匀磁场假设的电极位置与权重系数给定方法未能使权重矢量分布与实际空间磁场矢量分布呈正交特性,对改进非对称流场的测量精度效果欠佳。
发明内容
针对上述背景技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供能够实现对非对称流场精确测量的一种多电极电磁流量计的设计方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
电磁流量计传感器上的N对电极非均匀地分布在测量管壁面上,电极对数N的大小取决于电磁流量计测量管内空间磁场矢量的分布,且成对两电极之间的连线通过电磁流量计传感器测量管的圆心,各对电极的位置及权重系数由电磁流量计传感器的测量管内分布的空间磁场决定,并通过使权重矢量分布与空间磁场矢量分布呈正交特性的迭代算法获得;各对电极上的权重系数k1、k2、k3、...、kN通过二次电路的放大系数设定,即通过将各对电极上的感应电动势信号分别送往二次电路中并联连接且放大系数不同的差分运算放大器的两端设定;经过二次电路放大并加权集合后的电势差信号送往电磁流量计转换器,进而电磁流量计转换器通过测量该电势差判定管内流体平均流速。
所述正交特性是指空间磁场矢量函数B与权重矢量函数W的矢量积B×W在测量管内分布均匀,即测量管内各流体微元流速的加权系数分布均匀。
本发明具有的有益效果是:
本发明通过使电极位置与权重系数所决定的权重矢量分布与空间磁场矢量分布呈正交特性,进而使得测量管内各流体微元流速的加权系数分布均匀,使电磁流量计具备更好的抗流场干扰性能,实现了对非对称流场的精确测量。
附图说明
附图是本发明多电极电磁流量计原理图。
图中:1.电磁流量计传感器,2.二次电路,3.电磁流量计转换器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
如附图所示,电磁流量计传感器1上的N对电极非均匀地分布在测量管壁面上,电极对数N的大小取决于电磁流量计测量管内空间磁场矢量的分布,成对两电极之间的连线通过电磁流量计传感器1测量管的圆心,各对电极的位置及权重系数由电磁流量计传感器1的测量管内分布的空间磁场决定,并通过使权重矢量分布与空间磁场矢量分布呈正交特性的迭代算法获得;各对电极上的权重系数k1、k2、k3...kN通过二次电路2的放大系数设定,即通过将各对电极上的感应电动势信号分别送往二次电路2中并联连接且放大系数不同的差分运算放大器的两端设定;经过二次电路2放大并加权集合后的电势差信号送往电磁流量计转换器3,进而电磁流量计转换器3通过测量该电势差判定管内流体平均流速,并将其转换为工程应用能接收的电流、频率或数字通讯信号的输入信号实现测量。
所述正交特性是指空间磁场矢量函数B与权重矢量函数W的矢量积B×W测量管内分布均匀,即测量管内各流体微元流速的加权系数分布均匀。
本发明的工作原理如下:
电磁流量计传感器1测量管空间分布有磁场矢量B,测量管壁面上非均匀的分布着N对电极,电极对数N的大小取决于电磁流量计测量管内空间磁场矢量的分布,各电极的位置由其所在半径与竖直向上方向逆时针夹角ψi表示,各电极上的权重系数由k1、k2、k3...kN表示;权重矢量函数W求解的边界条件由各电极的位置ψi及权重系数ki决定,即权重矢量函数W由各电极的位置ψi及权重系数ki确定;将电磁流量计传感器1的测量管内的空间磁场矢量B及权重矢量函数W的分布表示为径向变量ρ和过电极所在位置半径与竖直向上方向逆时针夹角θ的函数,即B(ρ,θ)和W(ρ,θ),在磁场分布已知的条件下通过迭代运算,获得使空间磁场矢量分布函数B(ρ,θ)与权重矢量分布函数W(ρ,θ)呈正交特性的各电极的位置ψi和权重系数ki,即通过迭代算法计算出B×W非均匀度函数最小极值所对应的ψi和ki值;各电极上的权重系数k1、k2、k3...kN通过二次电路2的放大系数设定。满足空间磁场矢量分布函数B(ρ,θ)与权重矢量分布函数W(ρ,θ)呈正交特性的电磁流量计传感器送往电磁流量计转换器3的电势差信号仅由被测流体的平均流速决定,电磁流量计的测量结果不受流速分布影响,进而电磁流量计转换器3通过测量各对电极上的电势差判定管内流体平均流速,并将其转换为其他仪表或转置可接收的电流、频率或数字通讯信号的输入信号实现测量。通过上述方法使电磁流量计具备更好的抗流场干扰性能,实现对非对称流场的精确测量。
Claims (2)
1.一种多电极电磁流量计设计方法,其特征在于:电磁流量计传感器(1)上的N对电极非均匀地分布在测量管壁面上,电极对数N的大小取决于电磁流量计测量管内空间磁场矢量的分布,且成对两电极之间的连线通过电磁流量计传感器(1)测量管的圆心,各对电极的位置及权重系数由电磁流量计传感器(1)的测量管内分布的空间磁场决定,并通过使权重矢量分布与空间磁场矢量分布呈正交特性的迭代算法获得;各对电极上的权重系数k1、k2、k3、...、kN通过二次电路(2)的放大系数设定,即通过将各对电极上的感应电动势信号分别送往二次电路(2)中并联连接且放大系数不同的差分运算放大器的两端设定;经过二次电路(2)放大并加权集合后的电势差信号送往电磁流量计转换器(3),进而电磁流量计转换器(3)通过测量该电势差判定管内流体平均流速。
2.根据权利要求1所述的一种多电极电磁流量计,其特征在于:所述正交特性是指空间磁场矢量函数B与权重矢量函数W的矢量积B×W在测量管内分布均匀,即测量管内各流体微元流速的加权系数分布均匀。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010102149385A CN101907471B (zh) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | 一种多电极电磁流量计设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010102149385A CN101907471B (zh) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | 一种多电极电磁流量计设计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101907471A true CN101907471A (zh) | 2010-12-08 |
CN101907471B CN101907471B (zh) | 2012-02-15 |
Family
ID=43262996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2010102149385A Expired - Fee Related CN101907471B (zh) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | 一种多电极电磁流量计设计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101907471B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107831334A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-03-23 | 浙江星天海洋科学技术有限公司 | 二维矢量流速传感器 |
CN108280296A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-13 | 济南和世智能科技有限公司 | 一种多电极电磁流量计中分布区域流速的重构方法 |
CN109405906A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-01 | 宁波水表股份有限公司 | 一种流量计量装置以及流量计量方法 |
CN112146715A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-29 | 沈阳兰申电器有限公司 | 一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法 |
CN113167615A (zh) * | 2018-12-19 | 2021-07-23 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 磁感应流量计和测量点 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0552619A (ja) * | 1991-08-22 | 1993-03-02 | Toshiba Corp | 電磁流量計 |
CN2385318Y (zh) * | 1999-06-10 | 2000-06-28 | 衢州科联电子有限公司 | 成像式电磁流量计 |
CN1318739A (zh) * | 2000-04-19 | 2001-10-24 | 浙江大学 | 成像式电磁流量计 |
-
2010
- 2010-06-29 CN CN2010102149385A patent/CN101907471B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0552619A (ja) * | 1991-08-22 | 1993-03-02 | Toshiba Corp | 電磁流量計 |
CN2385318Y (zh) * | 1999-06-10 | 2000-06-28 | 衢州科联电子有限公司 | 成像式电磁流量计 |
CN1318739A (zh) * | 2000-04-19 | 2001-10-24 | 浙江大学 | 成像式电磁流量计 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
《自然科学进展》 20020531 徐立军等 《基于多电极电磁流量计的流速场重建》 第524~528页 1-2 第12卷, 第5期 2 * |
《计量学报》 20040131 张宏建等 《基于电磁感应原理的多电极流量测量方法》 第43~46页 1-2 第25卷, 第1期 2 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107831334A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-03-23 | 浙江星天海洋科学技术有限公司 | 二维矢量流速传感器 |
CN108280296A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-13 | 济南和世智能科技有限公司 | 一种多电极电磁流量计中分布区域流速的重构方法 |
CN108280296B (zh) * | 2018-01-23 | 2021-10-19 | 济南和世智能科技有限公司 | 一种多电极电磁流量计中分布区域流速的重构方法 |
CN109405906A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-01 | 宁波水表股份有限公司 | 一种流量计量装置以及流量计量方法 |
CN113167615A (zh) * | 2018-12-19 | 2021-07-23 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 磁感应流量计和测量点 |
US11913816B2 (en) | 2018-12-19 | 2024-02-27 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Magnetic-inductive flow meter and measuring point |
CN113167615B (zh) * | 2018-12-19 | 2024-06-04 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 磁感应流量计和测量点 |
CN112146715A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-29 | 沈阳兰申电器有限公司 | 一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法 |
CN112146715B (zh) * | 2020-08-26 | 2022-09-06 | 沈阳兰申电器有限公司 | 一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101907471B (zh) | 2012-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101907471B (zh) | 一种多电极电磁流量计设计方法 | |
CN107288627B (zh) | 双平行线微波谐振腔传感器油水两相流高含水率测量方法 | |
CN101303247B (zh) | 导电流体的非满管流量测量方法 | |
US9091574B2 (en) | Magnetic-inductive flow meter with a partially constricted measuring tube flow cross-section | |
US9062994B2 (en) | Locating of pressure taps on face of orifice plate device | |
CN104061969B (zh) | 一种电容式电磁流量信号转换器 | |
CN111919092B (zh) | 磁感应流量计和具有这种类型的磁感应流量计的测量点 | |
WO2020082857A1 (zh) | 一种抗振型双涡街传感器流体测量装置及测量方法 | |
US3589186A (en) | Electromagnetic flow meter for conductive fluids having matched magnetic and electrical systems | |
EP3338063B1 (en) | Inductive flow meter including extended magnetic pole pieces | |
CN113167615B (zh) | 磁感应流量计和测量点 | |
CN109416268A (zh) | 磁感应流量计 | |
CN107179104A (zh) | 一种永磁式液态金属涡街流量计及其应用 | |
CN113167613B (zh) | 磁感应流量计 | |
CN111024167A (zh) | 一种电磁流量测量装置 | |
CN103196503B (zh) | 一种流量计 | |
CN104198000A (zh) | 油气水三相流阵列式电磁相关流量测量方法 | |
CN104019860A (zh) | 一种电磁和超声波一体化设计的流量计及其使用方法 | |
CN207894462U (zh) | 一种宽量程比电磁流量传感器 | |
CN204241041U (zh) | 一种电磁式涡街流量计 | |
CN109459099A (zh) | 一种提高电磁流量计测量性能的电极结构及流量计 | |
Yu et al. | Research on nonlinearity in in situ calibration of permanent magnet sodium flowmeter without bluff body | |
CN211954283U (zh) | 一种电磁流量测量装置 | |
CN114341596A (zh) | 磁感应流量计 | |
CN205879266U (zh) | 一种电磁流量水表 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120215 Termination date: 20130629 |