CN103644946A - 一种电磁流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电磁流量计，包括有电磁流量计本体以及安装于电磁流量计本体上的智能防泄漏单元以及防电磁干扰单元，该电磁流量计本体包括有励磁线圈、励磁单元、一对电极、检测单元、放大单元、采样单元以及A/D转换单元；通过对电磁流量计的优化设计并配合新型的电极以及噪声除去单元、智能防泄漏单元和防电磁干扰单元，得到一种安全稳定、抗干扰、静音、耐腐蚀且具有防泄漏功能的电磁流量计。
Description
技术领域
本发明涉及计量仪器装置，尤其是指一种电磁流量计。
背景技术
电磁流量计的原理是：导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流体流动方向垂直的方向上会产生与流量成比例的感应电势，根据法拉第电磁感应定律，只要能够测量到感应电动势的大小就可以知道流过的流量大小。
以前，在这种电磁流量计中，向被设置为磁场的产生方向与在测定管内流动的流体的流动方向相垂直的励磁线圈供给交流的励磁电流Iex，检测包含一对电极间所产生的信号电动势的电信号作为交流流量信号，其中所述一对电极配置在上述测定管内且与励磁线圈产生的磁场垂直相交，对该检测出的交流流量信号进行采样并进行信号处理，由此得到测量流量。
目前国内所有的电磁流量计不具备有防泄漏( 管道发生泄漏时实时报警) 功能。对于一些特殊的行业，如化工、污水处理等行业，工艺管道一旦发生泄漏会对生产安全、环境安全产生重大危害。因此，对管道泄漏能够及时报警就显得非常重要。本项目产品的防泄漏系统正是基于这一实际应用需求而开发的。
目前，电磁流量计已成为用量最大的一种流量仪表，尤其是中、大口径的流量仪表。但在现场使用过程中，其最常见的问题，是外部的电磁场对电磁流量计内部磁场的干扰问题。而现场的外部电磁场干扰比比皆是。外部电场影响和干扰电磁流量计的内部磁场，进而影响和干扰电磁流量计的正常工作和精确度。
在工业生产中，经常需要对腐蚀性液体的流量进行测量，电磁流量计上的电极材质必须和测量的介质相适应，这样才能保证电极不会很快被腐蚀性介质所侵蚀，从而使电磁流量计能够长期、正常的进行信号采集；现有技术中存在的问题是：电极通常整体采用耐腐蚀的金属材料制作，而耐腐蚀的金属材料一般成本较高，而电极上与腐蚀性液体接触的区域的表面积相对较小（相比于电极的总的表面积），这就造成电极的性价比相对较低，尤其是在一些中小规格的传感器中，电极的成本有可能比其他零部件成本的总和还要高。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种安全稳定、抗干扰、耐腐蚀且对管道具有防泄漏功能的电磁流量计。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种电磁流量计，包括有励磁线圈、励磁单元、一对电极、检测单元、放大单元、采样单元、A/D 转换单元、智能防泄漏单元以及防电磁干扰单元；
所述励磁线圈的磁场的产生方向被配置为与在测定管内流动的流体的流动方向相垂直；
所述励磁单元向该励磁线圈提供交流的励磁电流；
所述一对电极与在所述测定管内流动的流体的流动方向和所述励磁线圈产生磁场的方向垂直相交地配置在所述测定管内；该电极为T 形电极，该T 形电极由T 形结构体和保护膜层组成，所述保护膜层将T 形结构体上的接液面全部覆盖；
所述检测单元检测包含该电极之间所产生的信号电动势的电信号作为交流流量信号；
所述放大单元放大该检测单元所检测出的交流流量信号；
所述采样单元对已被该放大单元放大了的交流流量信号进行采样并作为直流流量信号；
所述A/D 转换单元和将来自该采样单元的直流流量信号转换为数字信号；
所述智能防泄漏单元包括数据采集端、预处理单元、数据存储器、控制芯片、比较器和报警装置，所述数据采集端分别与A/D 转换单元和预处理单元连接，所述预处理单元与数据存储器连接，数据存储器、比较器和报警装置连接到控制芯片，所述比较器与所述报警装置连接，所述比较器同时连接到数据采集端；所述数据采集端采集A/D 转换单元中的数字数据后传送至预处理单元中进行分析处理后发送并储存在数据存储器中，数据存储器中存储的多次采集数据，并由控制芯片进行叠加计算后得出在一段时间内的平均值，同时将该平均值赋值给比较器作为比较器的基准数据，而数据采集端实时采集的数据发给比较器，并与平均值相比较，如果误差超过设定值，控制芯片会控制报警装置进行报警；
所述防电磁干扰单元罩设于电磁流量计外，由铁磁性材料上、下屏蔽罩组成；上屏蔽罩和下屏蔽罩密封固接。
作为一种优选方案，进一步包括有噪声去除单元，所述噪声去除单元设置在所述采样单元与所述A/D 转换单元之间，去除被送往所述A/D 转换单元的直流流量信号中所包含的噪声成分，
作为一种优选方案，所述T 形结构体采用不锈钢材料制作；所述保护膜层采用铂金材料制作；所述T 形结构体上的接液面所在结构体的内侧面形成密封面，所述保护膜层延伸至密封面并将密封面全部覆盖。
作为一种优选方案，所述上屏蔽罩和下屏蔽罩的连接处通过两个螺栓紧固，所述上屏蔽罩和下屏蔽罩的厚度为5~6mm。
作为一种优选方案，所述噪声去除单元包括有从来自所述采样单元的直流流量信号中仅提取噪声成分的噪声成分提取单元和输出单元，该输出单元将来自所述采样单元的直流流量信号作为第1 输入信号，将通过所述噪声成分提取单元提取的噪声成分作为第2 输入信号，将所述第1 输入信号与所述第2 输入信号的差作为直流流量信号输出至所述A/D 转换单元。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，通过对电磁流量计的优化设计并配合新型的电极以及噪声除去单元、智能防泄漏单元和防电磁干扰单元，得到一种安全稳定、抗干扰、静音、耐腐蚀且具有防泄漏功能的电磁流量计。
通过对电磁流量计本体中的采样单元与A/D 转换单元之间设置有将被发送往A/D 转换单元的直流流量信号中包含的噪声成分去除的噪声除去单元，仅流量信号成分作为直流流量信号被发送至A/D 转换单元并输出，不仅可以除去从电极混入的尖峰性噪声，还可以除去从采样保持部与A/D 转换部之间混入的噪声。
通过在电磁流量计本体上设置有智能防泄漏单元实时采集流量数据，通过对采集数据进行数据分析和预处理后，存入系统的实时数据库。控制芯片根据这些实时数据及设定的偏差范围进行预测是否泄漏，满足了化工、污水处理以及具有重度污染等危害的特殊行业的应用要求，填补了国内目前在防泄漏流量计上的空白。
通过采用T型电机可减少耐腐蚀金属材料的用量，降低电磁流量计中的电极成本。
通过采用了铁磁性屏蔽罩，从而使电磁流量计在现场使用时，其现场所有磁感线几乎完全被上屏蔽罩和下屏蔽罩所吸收，其电磁干扰几乎完全被屏蔽掉，只有万分之几，甚至十万分之几的干扰进来，如此小的干扰对电磁流量计的正常工作和精确度完全没有影响，从而达到防50Hz 工频电磁干扰的目的。并且，由于其上屏蔽罩和下屏蔽罩的设计合理，安装位置适当，完全不需要对电磁流量计的原有设计进行调整和修改，易于实施。
附图说明
图1是本发明之较佳实施例的流程示意图。
具体实施方式
请参照图1所示，其显示了本发明之较佳实施例的具体结构，一种电磁流量计，包括有电磁流量计本体以及安装于电磁流量计本体上的智能防泄漏单元以及防电磁干扰单元，该电磁流量计本体包括有励磁线圈、励磁单元、一对电极、检测单元、放大单元、采样单元以及A/D 转换单元；
所述励磁线圈的磁场的产生方向被配置为与在测定管内流动的流体的流动方向相垂直；
所述励磁单元向该励磁线圈提供交流的励磁电流；
所述一对电极与在所述测定管内流动的流体的流动方向和所述励磁线圈产生磁场的方向垂直相交地配置在所述测定管内；该电极为T 形电极，该T 形电极由T 形结构体和保护膜层组成，所述保护膜层将T 形结构体上的接液面全部覆盖；
所述检测单元检测包含该电极之间所产生的信号电动势的电信号作为交流流量信号；
所述放大单元放大该检测单元所检测出的交流流量信号；
所述采样单元对已被该放大单元放大了的交流流量信号进行采样并作为直流流量信号；
所述A/D 转换单元和将来自该采样单元的直流流量信号转换为数字信号；
所述智能防泄漏单元包括数据采集端、预处理单元、数据存储器、控制芯片、比较器和报警装置，所述数据采集端分别与A/D 转换单元和预处理单元连接，所述预处理单元与数据存储器连接，数据存储器、比较器和报警装置连接到控制芯片，所述比较器与所述报警装置连接，所述比较器同时连接到数据采集端；所述数据采集端采集A/D 转换单元中的数字数据后传送至预处理单元中进行分析处理后发送并储存在数据存储器中，数据存储器中存储的多次采集数据，并由控制芯片进行叠加计算后得出在一段时间内的平均值，同时将该平均值赋值给比较器作为比较器的基准数据，而数据采集端实时采集的数据发给比较器，并与平均值相比较，如果误差超过设定值，控制芯片会控制报警装置进行报警；
所述防电磁干扰单元罩设于电磁流量计外，由铁磁性材料上、下屏蔽罩组成；上屏蔽罩和下屏蔽罩密封固接。
进一步包括有噪声去除单元，所述噪声去除单元设置在所述采样单元与所述A/D 转换单元之间，去除被送往所述A/D 转换单元的直流流量信号中所包含的噪声成分，
所述T 形结构体采用不锈钢材料制作；所述保护膜层采用铂金材料制作；所述T 形结构体上的接液面所在结构体的内侧面形成密封面，所述保护膜层延伸至密封面并将密封面全部覆盖。
所述上屏蔽罩和下屏蔽罩的连接处通过两个螺栓紧固，所述上屏蔽罩和下屏蔽罩的厚度为5~6mm。
所述噪声去除单元包括有从来自所述采样单元的直流流量信号中仅提取噪声成分的噪声成分提取单元和输出单元，该输出单元将来自所述采样单元的直流流量信号作为第1 输入信号，将通过所述噪声成分提取单元提取的噪声成分作为第2 输入信号，将所述第1 输入信号与所述第2 输入信号的差作为直流流量信号输出至所述A/D 转换单元。
本发明的设计重点在于：通过对电磁流量计的优化设计并配合新型的电极以及噪声除去单元、智能防泄漏单元和防电磁干扰单元，得到一种安全稳定、抗干扰、静音、耐腐蚀且具有防泄漏功能的电磁流量计。
通过对电磁流量计本体中的采样单元与A/D 转换单元之间设置有将被发送往A/D 转换单元的直流流量信号中包含的噪声成分去除的噪声除去单元，仅流量信号成分作为直流流量信号被发送至A/D 转换单元并输出，不仅可以除去从电极混入的尖峰性噪声，还可以除去从采样保持部与A/D 转换部之间混入的噪声。
通过在电磁流量计本体上设置有智能防泄漏单元实时采集流量数据，通过对采集数据进行数据分析和预处理后，存入系统的实时数据库。控制芯片根据这些实时数据及设定的偏差范围进行预测是否泄漏，满足了化工、污水处理以及具有重度污染等危害的特殊行业的应用要求，填补了国内目前在防泄漏流量计上的空白。
通过采用T型电机可减少耐腐蚀金属材料的用量，降低电磁流量计中的电极成本。
通过采用了铁磁性屏蔽罩，从而使电磁流量计在现场使用时，其现场所有磁感线几乎完全被上屏蔽罩和下屏蔽罩所吸收，其电磁干扰几乎完全被屏蔽掉，只有万分之几，甚至十万分之几的干扰进来，如此小的干扰对电磁流量计的正常工作和精确度完全没有影响，从而达到防50Hz 工频电磁干扰的目的。并且，由于其上屏蔽罩和下屏蔽罩的设计合理，安装位置适当，完全不需要对电磁流量计的原有设计进行调整和修改，易于实施。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种电磁流量计，其特征在于：包括有电磁流量计本体以及安装于电磁流量计本体上的智能防泄漏单元以及防电磁干扰单元，该电磁流量计本体包括有励磁线圈、励磁单元、一对电极、检测单元、放大单元、采样单元以及A/D 转换单元；
所述励磁线圈的磁场的产生方向被配置为与在测定管内流动的流体的流动方向相垂直；
所述励磁单元向该励磁线圈提供交流的励磁电流；
所述一对电极与在所述测定管内流动的流体的流动方向和所述励磁线圈产生磁场的方向垂直相交地配置在所述测定管内；该电极为T 形电极，该T 形电极由T 形结构体和保护膜层组成，所述保护膜层将T 形结构体上的接液面全部覆盖；
所述检测单元检测包含该电极之间所产生的信号电动势的电信号作为交流流量信号；
所述放大单元放大该检测单元所检测出的交流流量信号；
所述采样单元对已被该放大单元放大了的交流流量信号进行采样并作为直流流量信号；
所述A/D 转换单元和将来自该采样单元的直流流量信号转换为数字信号；
所述智能防泄漏单元包括数据采集端、预处理单元、数据存储器、控制芯片、比较器和报警装置，所述数据采集端分别与A/D 转换单元和预处理单元连接，所述预处理单元与数据存储器连接，数据存储器、比较器和报警装置连接到控制芯片，所述比较器与所述报警装置连接，所述比较器同时连接到数据采集端；所述数据采集端采集A/D 转换单元中的数字数据后传送至预处理单元中进行分析处理后发送并储存在数据存储器中，数据存储器中存储的多次采集数据，并由控制芯片进行叠加计算后得出在一段时间内的平均值，同时将该平均值赋值给比较器作为比较器的基准数据，而数据采集端实时采集的数据发给比较器，并与平均值相比较，如果误差超过设定值，控制芯片会控制报警装置进行报警；
所述防电磁干扰单元罩设于电磁流量计外，由铁磁性材料上、下屏蔽罩组成；上屏蔽罩和下屏蔽罩密封固接。
2.根据权利要求1所述一种电磁流量计，其特征在于：进一步包括有噪声去除单元，所述噪声去除单元设置在所述采样单元与所述A/D 转换单元之间，去除被送往所述A/D 转换单元的直流流量信号中所包含的噪声成分。
3.根据权利要求1所述一种电磁流量计，其特征在于：所述T 形结构体采用不锈钢材料制作；所述保护膜层采用铂金材料制作；所述T 形结构体上的接液面所在结构体的内侧面形成密封面，所述保护膜层延伸至密封面并将密封面全部覆盖。
4.根据权利要求1所述一种电磁流量计，其特征在于：所述上屏蔽罩和下屏蔽罩的连接处通过两个螺栓紧固，所述上屏蔽罩和下屏蔽罩的厚度为5~6mm。
5.根据权利要求2所述一种电磁流量计，其特征在于：所述噪声去除单元包括有从来自所述采样单元的直流流量信号中仅提取噪声成分的噪声成分提取单元和输出单元，该输出单元将来自所述采样单元的直流流量信号作为第1 输入信号，将通过所述噪声成分提取单元提取的噪声成分作为第2 输入信号，将所述第1 输入信号与所述第2 输入信号的差作为直流流量信号输出至所述A/D 转换单元。
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