CN102519525B - 一种射流振荡水流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射流振荡水流量传感器，包括壳体，设置于壳体内用于施加磁场的磁场发生装置，以及检测电极，检测电极的表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm，检测电极的加工工艺包括以下步骤：1）选取不锈钢材料作为检测电极；2）将检测电极粗车加工至粗糙度达到Ra0.8μm；3）精车加工至粗糙度达到Ra0.2μm；4）对检测电极表面进行抛光处理，使其表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm。与现有技术相比，本发明的检测电极的表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm，减小了检测电极表面与被测介质发生腐蚀反应的程度，从而确保干扰电势尽可能小的影响正常测量；并且通过对检测电极安装位置、励磁磁钢材料以及励磁磁钢的尺寸的选择，使得本发明既解决了信号检测强度问题，又消除了铁锈堵塞测量通道的问题。

Description

一种射流振荡水流量传感器

技术领域

本发明属于流体流量检测的技术领域，具体地说涉及一种射流振荡水流量传感器。

背景技术

随着全球淡水资源的日益紧缺，对用水量的准确计量和管理显得尤为重要。水表作为用水量的重要计量器具，它的计量准确性、测量范围度、使用可靠性、寿命和功能、以及制造成本等均关系到它在用水计量和水费结算，以及控制用水、节约用水和用水管理等方面的使用价值。而流量传感器作为水表中的核心部件，在水表中的作用显得尤为重要。

本世纪初以来，国际上将采用新型传感技术和现代流量计技术的电子水表归属于水表范畴，开展了这方面的技术和应用研究，取得了一定的成果，特别是在民用和商用中小口径管道水计量方面的应用得到了广泛的重视和关注。射流水表是电子水表中的主要种类之一。射流水表的工作原理如下：当封闭管道中的水流进入射流计量腔时，由于射流的附壁效应（又称“科恩特”效应—“Coanda effect”）和控制射流反馈的原理，使水流体在计量腔中振荡，该振荡频率与流经管道的流速或体积流量成正比，且不受流体的物理性质的影响。因此只要检测出流体的振荡频率，就能获知被测水流体的流速、流量、以及用水量等参数。

为了检测流体在射流腔中的振荡频率，目前用的较多的是：压力式的压电信号检测方法和电磁信号检测方法等几种。压电信号检测方法由于安装比较困难，信号检测灵敏度不是很高，同时压电敏感元件又很怕潮，因此很少在水流量的检测中使用；电磁信号检测方法用的较多的是采用恒磁励磁（使用永久磁钢励磁）的方案。

采用恒磁励磁的电磁检测方案时，如果电极安装位置不准确、励磁磁钢的磁感应强度设计不合适、电极材料选择及加工等技术的处理不恰当，会出现有效信号检测困难，电化学干扰电势大等现象，并会影响到射流振荡信号的正常测量与处理，其结果可以使射流水流量传感器的小流量测量特性变差，流量测量范围变窄。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种电势干扰小，测量范围大且铁锈堵塞可能性小的射流振荡水流量传感器。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种射流振荡水流量传感器，包括壳体，设置于所述壳体内用于施加磁场的磁场发生装置，以及检测电极，其特征在于：所述检测电极的表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm，所述检测电极的加工工艺包括以下步骤：1）选取不锈钢材料作为检测电极；2）将所述检测电极粗车加工至粗糙度达到Ra 0.7μm—Ra 0.9μm；3）将所述检测电极精车加工至粗糙度达到Ra 0.2μm—Ra 0.4μm；4）对所述检测电极表面进行抛光处理，使其表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm。电极表面如果粗糙度较大，其表面细微部分很容易与被测介质，如水，发生较强烈的腐蚀反应，使流量传感器出现干扰电势，影响测量正常进行。因此，本发明的检测电极的表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm，减小检测电极表面与被测介质发生腐蚀反应的程度，从而确保干扰电势尽可能小的影响正常测量。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括：将抛光完成的所述检测电极浸泡在应用水中24～48小时。一方面上述操作可以使电极表面微观轮廓部分充分化学反应，使其更加光洁，另一方面，在水流量传感器作实际测量之前就使其检测电极的表面与水发生较充分的化学反应，可在电极表面生成一层保护膜，同时也减小了检测电极在实际测量时与被测介质发生反应的程度。

作为优选，上述电极材料使用牌号为316L的不锈钢材料。提高检测电极材料的不锈钢性能，可以减少检测电极的锈蚀，减少电化学反应的程度，因而减少了由化学反应造成的干扰电势影响。

进一步改进：上述检测电极的安装位置偏离中心轴线不大于2mm。由于磁场强度B与被测信号幅值E成正比，即E=(kW)·B·v，式中：k是调整系数；W是权重函数，v是被测介质的流速。因此要得到较高的信号幅值，权重函数要大，而权重函数的大小与检测电极在磁场中的位置有关，当检测电极处在轴线位置上时，可以得到最大的权重函数值。因此，本发明中检测电极的安装位置偏离中心轴线应不大于2mm。

由于磁场强度B与被测信号幅值E成正比，即E=(kW)·B·v，式中：k是调整系数；W是权重函数，v是被测介质的流速。通常，检测电极位置确定后，其权重函数值也就确定了。要得到较高的测量信号幅值，除了权重函数外，还与励磁磁场的强度直接有关，因此要增加信号幅值就得提高磁钢的磁感应强度B值，但是磁感应强度太大又会导致被测管道中的铁锈吸到传感器的测量通道上，影响传感器的正常的工作。为此，上述磁场发生装置所选用的励磁磁钢为铁氧体永磁材料，并且其剩磁的磁感应强度应大于600GS， 所述励磁磁钢的安装位置分别位于两个渐扩侧壁中。铁氧体永磁材料具有剩磁小、工作温度范围宽、价格低的优点，避免了被测管道中的铁锈吸到传感器的测量通道上的问题，同时，本发明又通过励磁磁钢的安装位置确保了使检测电极上感应到的电动势仍能满足测量的要求值。

进一步的，上述励磁磁钢的体积为：长20mm，宽15mm，厚5mm。本方案是为了进一步确保检测电极上感应到的电动势仍能保持测量要求值。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明的检测电极的表面粗糙度Ra参数值应小于等于0.05μm，可以减少检测电极表面与被测介质发生腐蚀反应的程度，从而确保干扰电势尽可能小的影响正常测量；并且通过对检测电极安装位置、励磁磁钢材料以及励磁磁钢的安装位置的选择，使得本发明既解决了信号检测强度问题，又解决了铁锈堵塞的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为检测电极的安装位置示意图。

图3为检测电极的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：实施例1。

参见图1、图2以及图2，一种射流振荡水流量传感器，包括具有进水口11和出水口12的壳体1，设置于所述壳体1内用于施加磁场的磁场发生装置2，以及检测电极3，所述壳体1内具有主通道13以及分别位于所述主通道13两侧的两个反馈通道14，所述磁场发生装置2位于所述主通道13和所述反馈通道14之间，所述检测电极的表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm，所述检测电极的加工工艺包括以下步骤：1）选取不锈钢材料作为检测电极；2）将所述检测电极粗车加工至粗糙度达到Ra 0.7μm；3）将所述检测电极精车加工至粗糙度达到Ra 0.2μm；4）对所述检测电极表面进行抛光处理，使其表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm；5）将抛光完成的所述检测电极浸泡在应用水中24小时。

其中，上述检测电极采用牌号为316L的不锈钢材料。

上述检测电极的安装位置偏离中心轴线4不大于2mm。

上述磁场发生装置所选用的励磁磁钢为铁氧体永磁材料，并且其剩磁磁感应强度应大于600GS，其体积为：长20mm，宽15mm，厚5mm，所述励磁磁钢的安装位置分别位于两个渐扩侧壁中。

实施例2。

所述检测电极的加工工艺的步骤2中将所述检测电极粗车加工至粗糙度达到Ra 0.8μm，步骤3中将所述检测电极精车加工至粗糙度达到Ra 0.3μm，步骤5中将抛光完成的所述检测电极浸泡在应用水中36小时，其余部分与实施例1相同，在此不一一赘述。

实施例3。

所述检测电极的加工工艺的步骤2中将所述检测电极粗车加工至粗糙度达到Ra 0.9μm，步骤3中将所述检测电极精车加工至粗糙度达到Ra 0.4μm，步骤5中将抛光完成的所述检测电极浸泡在应用水中48小时，其余部分与实施例1相同，在此不一一赘述。

Claims (4)

1.一种射流振荡水流量传感器，包括壳体，设置于所述壳体内用于施加磁场的磁场发生装置，以及检测电极，其特征在于：所述检测电极的安装位置偏离磁钢长度方向中心轴线不大于2mm，所述磁场发生装置所选用的励磁磁钢为铁氧体永磁材料，并且其剩磁强度大于600GS，所述励磁磁钢的安装位置分别位于两个渐扩侧壁中，所述检测电极的表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm，所述检测电极的加工工艺包括以下步骤：1）选取不锈钢材料作为检测电极；2）将所述检测电极粗车加工至粗糙度达到Ra 0.7μm—Ra 0.9μm；3）将所述检测电极精车加工至粗糙度达到Ra 0.2μm—Ra 0.4μm；4）对所述检测电极表面进行抛光处理，使其表面粗糙度Ra参数值小于等于0.05μm。

2.根据权利要求1所述的一种射流振荡水流量传感器，其特征在于：将抛光完成的所述检测电极浸泡在应用水中24～48小时。

3.根据权利要求1所述的一种射流振荡水流量传感器，其特征在于：所述不锈钢材料是牌号为316L的不锈钢。

4.根据权利要求3所述的一种射流振荡水流量传感器，其特征在于：所述励磁磁钢的体积:长20mm，宽15mm，厚5mm。

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