CN105387897A - 测量器件、测量设备、测量方法以及磁处理和测量设备 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例公开了一种测量器件、测量设备、测量方法以及磁处理和测量设备。所述测量器件用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分，所述测量器件能够至少在执行测量操作时被施加有一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化，所述磁通量的变化用于计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。因此，本申请可以对不限于导电流体之类的任何流体进行测量。

Description

测量器件、测量设备、测量方法以及磁处理和测量设备

技术领域

本申请一般地涉及测量领域，更具体地，本申请涉及一种测量器件、测量设备、测量方法以及磁处理和测量设备。

背景技术

电磁流量计应用电磁感应原理，它可以根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量。

具体地，电磁流量计通常采用电绝缘导管，该电绝缘导管输送流体经过向其施加电磁场的电磁线圈并经过在该电绝缘导管上设置的一对电极。由于电磁感应原理，流体不断切割磁力线而在该对电极上产生感生电动势(EMF)。该电压与所施加的磁场的强度和流体的流量成比例。由此，就可以计算出该电绝缘导管内输送的流体的流量。

然而，采用电极对作为核心测量器件的这种电磁流量计不能测量导电率很低的流体，也不能测量气体和含有较多较大气泡的流体，并且结构复杂，价格也较高。

因此，需要一种新型的测量器件、测量设备、测量方法以及磁处理和测量设备来解决上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，提供了一种测量器件，用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分，所述测量器件能够至少在执行测量操作时被施加有一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化，所述磁通量的变化用于计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

根据本申请的另一方面，提供了一种测量设备，包括：测量器件，用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分，所述测量器件能够至少在执行测量操作时被施加有一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及信号处理器，构成所述闭合电路的一部分，并且用于根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

根据本申请的又一方面，提供了一种测量方法，应用于一测量器件，所述测量器件用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分，所述方法包括：至少在执行测量操作时，向所述测量器件施加一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

根据本申请的又一方面，提供了一种磁处理和测量设备，所述设备包括：导管，用于输送流体；测量器件，用于设置在所述导管中，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分；磁器件，设置在所述导管附近，并且用于将所述磁场施加到所述流体和所述测量器件，使得所述流体能够被磁化，并且使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及信号处理器，构成所述闭合电路的一部分，并且用于根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

根据本申请实施例的测量器件、测量设备、测量方法以及磁处理和测量设备可以对不限于导电流体之类的任何流体进行诸如流体流量测量和/或磁场强度测量之类的各种测量。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1图示了根据本申请实施例的测量器件的结构图。

图2A图示了在4个叶片中的1个叶片上设置线圈的示意图。

图2B图示了在4个叶片中的2个叶片上设置线圈的示意图。

图3图示了根据本申请实施例的包括固定件的测量器件的结构图。

图4图示了根据本申请实施例的固定件的结构图。

图5A图示了闭合电路的磁通量的周期性变化的示意图。

图5B示出了由于磁通量的周期性变化而产生的周期性变化的感生电动势的示意图。

图6图示了根据本申请实施例的测量器件的另一结构图。

图7图示了根据本申请实施例的测量设备的简化框图。

图8图示了根据本申请实施例的测量设备的立体图。

图9图示了根据本申请实施例的测量设备的A-A截面图。

图10图示了根据本申请实施例的测量设备的另一A-A截面图。

图11图示了根据本申请实施例的测量方法的流程图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本申请的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。

为了使得能够对不限于导电流体之类的任何流体进行测量，在本申请的实施例中提出了一种新型的测量器件，用于设置在其中输送流体的一导管中。

图1图示了根据本申请实施例的测量器件的结构图。

如图1所示，所述测量器件10可以包括：一个或多个叶片11，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线x-x'旋转；以及线圈12，设置在所述一个或多个叶片11中的至少一个叶片11上，并且用于构成一闭合电路的一部分。

所述测量器件10能够至少在执行测量操作时被施加有一磁场，使得在所述叶片11绕所述轴线x-x'旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化，所述磁通量的变化用于计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

所述叶片11可以采用非磁性材料构成。例如，所述叶片11可以采用塑料材料构成。替换地，所述叶片也可以采用非磁性金属(诸如，铝片)构成。在后者情况下，在叶片11中布置的线圈12需要与金属叶片本身进行电隔离，例如该线圈12表面可以裹有一层绝缘漆。

在一个实施例中，为了使得叶片11能够受到流体的冲击而围绕该轴线x-x'产生旋转，可以适当地定位叶片11的朝向，以使得流体的流动方向与所述轴线x-x'的方向是平行或者近似平行的(即，两者之间的夹角小于一阈值，例如，30度)。有利地，在流体的流动方向与所述轴线x-x'的方向平行时，叶片11受到驱动力最大且最为均匀，这样所获得的磁通量的变化量将表现出周期性的均匀变化，从而可以在后续操作时更加容易且准确地执行测量操作。例如，如图1所示，当流体的流动方向是从x到x'的方向(图1中由上而下的方向)时，由于叶片11具有一定的倾斜角度，所以它/它们可以围绕该轴线x-x'产生顺时针旋转(从图1中叶片的上表面方向观察时)。

此外，在导管中，该磁场的磁力线可以均匀分布，并且在叶片转动过程中的一些时刻穿过叶片11，使得在所述叶片11绕所述轴线x-x'匀速旋转时，磁力线可以周期性地穿过由设置在叶片上的线圈12所构成的闭合电路，从而引起所述闭合电路的磁通量发生周期性的变化。为此，可以使得该磁场的磁力线的发射方向(或称为磁场方向)y-y'与所述轴线x-x'的方向是垂直或者近似垂直的(即，两者之间的夹角大于一阈值，例如，60度)。有利地，磁场方向y-y'可以与所述轴线x-x'的方向垂直。这样，当叶片11转动到一个适当位置(例如，图1中的近似叶片B和D的位置处)时，该线圈12在与磁场方向垂直表面上的投影面积最大，穿过叶片11的磁力线条数最多，而相反地，当叶片11转动到另一适当位置(例如，图1中的近似叶片A和C的位置处)时，该线圈12在与磁场方向垂直表面上的投影面积最小，穿过叶片11的磁力线条数最少，这样所获得的磁通量的变化最为明显，从而可以在后续操作时更加容易且准确地执行测量操作。

在一个实施例中，所述测量器件10可以包括一个叶片11，在该叶片11的表面上或者内部设置有线圈12。

例如，如图1所示，该叶片11可以具有一定的厚度，使得该线圈12能够嵌入在叶片11外缘的一凹槽之中，或者该线圈12也可以直接附着(例如，通过粘合或铆合等方式)在叶片11的外缘上。另外，该线圈12也可以在叶片受到流体冲击一侧的表面(图1中，叶片的上表面)上或在叶片受到流体冲击一侧表面的相对表面(图1中，叶片的下表面)上，设置为尽可能接近于该叶片11外缘的位置处。由于磁场的方向与所述轴线x-x'的方向往往是垂直或者近似垂直的，所以采用上述几种设置方式，可以确保当叶片11在适当位置(例如，图1中的近似叶片B和D的位置处)时，该线圈12在与磁场方向垂直表面上的投影面积最大或尽可能地大，从而使得闭合电路中磁通量的变化量最大或尽可能地大，以确保测量的精度。

替换地，该线圈12也可以按照尽可能靠近边缘的方式设置在叶片11的内部。例如，该线圈12可以通过注射成型而被完全或至少部分地设置在叶片11的内部。这样，可以保证线圈12不会受到流体的冲击而变形或者受到流体的腐蚀而损坏。

在一些情况下，例如为了减小走线长度以节约制造成本，也可以在确保最小测量精度的前提下，适当地减小线圈12在所述叶片11上所占的面积。例如，该线圈12的形状可以为叶片11形状的一半，即该线圈12可以部分地沿叶片11的外缘并部分地沿叶片11的中心线进行设置，或者也可以为其它形状。

在另一实施例中，所述测量器件10也可以包括多个叶片11。例如，根据不同需要和设计，该测量器件10可以包括2个叶片、3个叶片、4个叶片(如图1所示)、甚至更多的叶片。为了保证叶片(或统称为叶轮)在流体的驱动之下能够尽量匀速地旋转以进一步确保测量的精度，这些叶片可以围绕轴线x-x'而均匀间隔地设置。例如，在2个叶片的情况下，它们可以以180度的中心线夹角围绕轴线x-x'设置，在3个叶片的情况下，它们可以以120度的中心线夹角围绕轴线x-x'设置，在4个叶片的情况下，它们可以以90度的中心线夹角围绕轴线x-x'设置，以此类推。

在测量器件10包括多个叶片11的情况下，可以在所有的叶片11上都设置有彼此连接的线圈，也可以在其中的至少一个叶片11上设置线圈。

例如，在如1所示的、以轴线x-x'对称设置的4个叶片11的情况下，可以如上所述地在其中1个叶片11、其中2个叶片、其中3个叶片、或全部4个叶片上设置有线圈12。

图2A图示了在4个叶片中的1个叶片上设置线圈的示意图，而图2B图示了在4个叶片中的2个叶片上设置线圈的示意图。

在图2A和图2B中，为了清楚起见，仅仅示出了叶片上的线圈，而省略了叶片的表示。

如图2A所示，该线圈12可以设置在一个叶片上。并且，该线圈12A可以在叶片的根部，经由其它部件(诸如，用于定义该轴线x-x'的旋转轴)而与外部电路电连接，从而构成闭合电路。

如图2B所示，该线圈12可以包括两个部分12A和12B，其可以分别嵌入地设置在以轴线x-x'对称设置的两个叶片上。该线圈12的两个部分12A和12B在两个叶片上采用相反的走线方式进行连接，以避免在两个线圈上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)相互抵消，并且线圈部分12A和12B各自的一端可以在两个叶片的根部电连接，而线圈部分12A和12B各自的另一端可以在两个叶片的根部，经由其它部件(诸如，用于定义该轴线x-x'的旋转轴)而与外部电路电连接，从而构成闭合电路。

替换地，尽管未示出，但是线圈12的两个部分也可以分别设置在相邻设置的中心线夹角为90度的两个叶片上。这时，为了避免在两个叶片上的两个线圈部分上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)由于相位相差90度而部分地相互抵消，该测量器件10可以另外地包括移相器，该移相器用于将在两个叶片中的一个叶片上的线圈部分上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)移相90度，以与在两个叶片中的另一叶片上的线圈部分上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)同相，从而同样达到与图2B中相同的效果。

可以注意到，在采用移相器的情况下，如图2B所示的线圈12的两个部分12A和12B也可以不再采用相反的走线方式进行连接，而是采用相同的走线方式(即，环形走线)进行连接，并且由该移相器来将在线圈部分12A和12B中的一个上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)移相180度，从而同样达到与图2B中相同的效果。

基于上述原理，在包括4个叶片的测量器件10中，也可以在其中3个叶片、或全部4个叶片上设置有线圈12，并采用移相器进行移相处理。类似地，在包括其它数目叶片11的测量器件10中，可以将线圈12设置在所述一个或多个叶片中的两个或更多叶片上，并且采用移相器(如果需要的话)使得在各叶片上的各线圈部分上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)同相。

在一个实施例中，如图1所示，所述测量器件10还可以包括旋转轴13，用于定义所述轴线x-x'并且与所述一个或多个叶片11连接。所述旋转轴13可以与所述导管的轴向(即，流体的流动方向)是平行或近似平行的，所述叶片11可以围绕所述旋转轴13设置。进一步地，可以根据所述旋转轴与所述导管的内壁之间的距离来设置所述叶片的径向长度，使得所述叶片在绕所述旋转轴旋转时，叶片不会受到所述导管的内壁阻碍。有利地，所述旋转轴13可以设置在所述导管的中心轴上，并且将叶片的径向长度设置为略小于导管内径，只要不接触到所述导管的内壁即可。

另外，如图2A和2B所示，为了形成闭合电路以测量由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)，所述旋转轴13可以包括第一导电线路14，所述第一导电线路14与所述线圈12电连接并且构成所述闭合电路的一部分。该第一导电线路14具有两个端子141和142，分别对应于所生成的感生电动势的正负极端子。

在本申请的实施例中，旋转轴13可以通过各种方式与所述一个或多个叶片11连接。

在一种情况下，所述叶片11可以固定连接在旋转轴13上，如图1所示。也就是说，当所述叶片在所述流体的驱动之下绕轴线x-x'旋转时，该旋转轴13也会随之绕轴线x-x'自转。例如，该叶片11可以通过粘合或铆合等方式固定在该旋转轴13上，或者该叶片11和该旋转轴13也可以是一体成形的。在固定连接的情况下，旋转轴13的第一导电线路14可以在叶片11的根部与线圈12的直接连接在一起，并且在旋转轴13的根部通过两个导电环引出，以将在线圈12上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)继续传导到下游电路。

进一步地，为了使得所述测量器件10能够在导管中稳定地工作，并且将线圈12上产生的感生电动势(感生电流)继续传导到下游电路，在一个实施例中，所述测量器件10可以还可以包括一固定件，固定在所述导管的内壁上并且与所述旋转轴连接。

图3图示了根据本申请实施例的包括固定件的测量器件的结构图。

如图3所示，例如，当测量器件10具有如图1所示的叶轮结构时，所述测量器件10可以通过固定件15固定在导管内部，并且与所述固定件15可旋转地连接。具体地，该固定件15可以是与旋转轴13连接的一个固定盘或固定支架等，其可以通过线接触或者点接触的方式固定在导管的内壁上。该旋转轴13与所述固定件15所形成的平面是垂直或者近似垂直的(即，两者之间的夹角小于一阈值，例如，小于30度)，也就是说，该固定件15所形成的平面与所述导管的横截面是平行的或者近似平行的(即，两者之间的夹角大于一阈值，例如，大于60度)。所述旋转轴13可以可旋转地连接在固定件15上，也就是说，固定在导管壁上的该固定件15能够保持旋转轴13在特定的位置绕轴线x-x'旋转。

图4图示了根据本申请实施例的固定件的结构图。

如图4所示，为了继续形成闭合电路以测量由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)，所述固定件15包括第二导电线路16，所述第二导电线路16与所述第一导电线路14电连接并且构成所述闭合电路的一部分。该第二导电线路16包括：第一和第二上游端子161和162，用于与旋转轴13的第一导电线路14电连接；以及第一和第二下游端子163和164，用于与下游电路(诸如，信号处理器)电连接。

在叶片固定地连接到旋转轴13从而随之绕轴线x-x'自转的图1情况下，该第一和第二上游端子161和162可以采用活动连接件的形式(例如，电刷或齿轮等)，使得固定件15的第二导电线路16在旋转轴13的根部与旋转轴13的第一导电线路14电连接在一起。

具体地，结合图1到图4可以看出，在线圈12上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)首先传导到旋转轴13中的第一导电线路14。由于该第一导电线路14包括嵌套在旋转轴13上的导电环形端子141和142，而该第二导电线路16包括紧扣在两个导电环形端子141和142上的两个电刷端子161和162，所以通过两对端子的分别的电接触，可以将该感生电动势(感生电流)传导到固定件15中的第二导电线路16。接下来，例如，在靠近导管壁的位置处，固定件15还可以包括两个端子163和164，以进一步将感生电动势(感生电流)通过导管壁中的第三导电线路继续传导到下游电路(例如，信号处理器等)。

在另一情况下，所述叶片11也可以可旋转地连接在旋转轴13上，也就是说，当所述叶片在所述流体的驱动之下绕轴线x-x'旋转时，该旋转轴13保持不动。在此情况下，旋转轴13的第一导电线路14可以在叶片11的根部与线圈12通过如上所述的活动连接件(例如，电刷或齿轮等)的方式连接在一起。接下来，旋转轴13可以固定地连接到固定件15，并且通过固定的接触点来将第一导电线路14与第二导电线路16电连接。

下面，将具体说明根据本申请实施例的测量器件的具体测量操作。

如图1到图4所示，当将测量器件10设置在其中容纳有流体的导管中时，叶片11将在所述流体的驱动之下绕轴线x-x'旋转。假设磁场强度和流体流速保持不变的情况下，通过由线圈12和第一导电线路14所构成的闭合电路的磁通量将发生周期性的变化。基于电磁感应原理，放在变化磁通量中的导体(即，本申请实施例中的线圈12)会产生电动势，此电动势称为感生电动势，若将此导体闭合成一电路，则该电动势会驱使电子流动，形成感生电流。感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定，并如下面公式所示：

$E=n\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\Φ}}{\mathrm{\Δ}t}=n\frac{B\mathrm{\Δ}S}{\mathrm{\Δ}t}$

其中，E是电路中感生电动势的大小，n是线圈的匝数，ΔΦ是穿过这一电路的磁通量的变化量，Δt是产生上述磁通量变化的时间，并且ΔS是这一电路的面积变化量。在如图1所示的情况中，由于磁感应强度B保持不变，而垂直于磁场的电路面积发生，所以磁通量的变化将取决于电路面积的变化率ΔS。

下面，参考图5A和图5B来在一个示例中具体描述线圈12中磁通量的变化与其中所生成的感生电动势之间的对应关系。

图5A图示了闭合电路的磁通量的周期性变化的示意图，而图5B示出了由于磁通量的周期性变化而产生的周期性变化的感生电动势的示意图。

在该示例中，简单起见，假设测量器件包括4个叶片，如图1所示，并且其中仅仅一个叶片上设置有线圈。进一步假设该叶片的表面不具有任何曲度并且与轴线x-x'不垂直，也就是说，该叶片是倾斜平面。

在第零时间t0，叶片的表面与磁力线平行并且在磁力线的方向中处于轴线x-x'之后。例如，该叶片可以位于图1中的近似叶片A的位置处。这时，由于磁力线与叶片的表面平行，所以没有任何磁力线穿过该线圈，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量为0，如图5A中的t0时刻所示。

接下来，叶片受到流体的冲击而围绕轴线x-x'旋转了一定角度。由于磁力线与叶片的表面变得相交并且叶片表面在磁力线方向上的投影面积不再为0，所以有部分磁力线穿过该线圈，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量开始增加。

在第一时间t1，与第零时间t0相比，叶片受到流体的冲击而围绕轴线x-x'旋转了90度。例如，该叶片可以位于图1中的近似叶片B的位置处。这时，由于叶片表面在磁力线方向上的投影面积最大，所以最多条数的磁力线穿过该线圈，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量为正的最大值，如图5A中的t1时刻所示。

接下来，叶片受到流体的冲击而继续围绕轴线x-x'旋转了一定角度。由于叶片表面在磁力线方向上的投影面积开始减小，所以穿过该线圈的磁力线条数减小，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量的绝对值开始减小。

在第二时间t2，与第一时间t1相比，叶片受到流体的冲击而又围绕轴线x-x'旋转了90度。例如，该叶片可以位于图1中的近似叶片C的位置处。这时，由于磁力线与叶片的表面再次平行，所以没有任何磁力线穿过该线圈，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量再次变为0，如图5A中的t2时刻所示。

接下来，与时间段t0到t1相似地，叶片受到流体的冲击而继续围绕轴线x-x'旋转了一定角度。由于磁力线与叶片的表面再次变得相交并且叶片表面在磁力线方向上的投影面积不再为0，所以又有部分磁力线穿过该线圈，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量开始增加。但是，由于这时磁力线是以与先前相反的方向穿过该线圈，所以由该线圈构成的闭合电路内的磁通量开始反向增加。

在第三时间t3，与第二时间t2相比，叶片受到流体的冲击而又围绕轴线x-x'旋转了90度。例如，该叶片可以位于图1中的近似叶片D的位置处。这时，由于叶片表面在磁力线方向上的投影面积最大，所以与第一时间t1相比，最多条数的磁力线反向穿过该线圈，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量为负的最大值，如图5A中的t3时刻所示。

接下来，叶片受到流体的冲击而继续围绕轴线x-x'旋转了一定角度。由于叶片表面在磁力线方向上的投影面积开始减小，所以反向穿过该线圈的磁力线条数减小，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量的绝对值开始减小。

在第四时间t4，与第三时间t3相比，叶片受到流体的冲击而又围绕轴线x-x'旋转了90度。例如，该叶片可以回到图1中的近似叶片A的位置处。这时，由于磁力线与叶片的表面再次平行，所以没有任何磁力线穿过该线圈，也就是说，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量再次变为0，如图5A中的t4时刻所示。

依次类推，由该线圈构成的闭合电路内的磁通量以周期性变化的方式不断增加和减小，从而在该线圈两端产生交变的感生电动势，进而在该闭合电路中产生了交变的感生电流。

如上面的公式所示，由于感生电动势E正比于磁通量的变化率，即正比于磁通量-时间曲线的斜率，所以通过对如图5A所示的磁通量变化曲线求导，可以得到如图5B所示的感生电动势的曲线。更进一步地，由于感生电流等于感生电动势除以闭合电路的内阻，从而可以得到感生电流的曲线图。

由于导管中流体的流速决定了叶片的转动速度，进而叶片转动的快慢又决定了磁通量变化的快慢，所以通过逆向计算，即测量线圈两端的感生电动势或测量闭合电路中的感生电流的频率，可以获得叶片转动的频率，从而可以进一步导管中流体的流速。

此外，由于向测量器件施加的磁场强度决定了磁通量变化的幅度，所以通过测量线圈两端的感生电动势或测量闭合电路中的感生电流的幅度可以获得当前的磁场强度，从而可以得知磁器件的剩余磁性。

由于该磁器件除了用于产生感生电动势之外，还可以起到诸如对流体进行磁化之类的其它作用，所以通过准确地掌握该磁器件的磁性，可以很好地对其进行维护和更换等。诸如，当采用永磁体作为施加磁场的磁器件时，可以在其磁性减退的时候，及时对它进行充磁；而当采用电磁体作为施加磁场的磁器件时，可以很好地控制用于驱动该磁器件的驱动电流。

因此，根据本申请实施例的测量器件可以通过上述方式来简单地计算出所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的任一个，或者同时计算出两者。

需要说明的是，尽管在图1中给出了测量器件的一种结构，但是本申请不限于此。根据本申请实施例的测量器件可以采用任何结构，只要保证磁场的方向y-y'要与轴线的方向x-x'垂直或近似垂直即可。

图6图示了根据本申请实施例的测量器件的另一结构图。

如图6所示，所述测量器件10可以包括：一个或多个叶片11，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线x-x'旋转。在至少一个叶片11上设置有线圈12。可以适当地定位叶片11的朝向，以使得流体的流动方向与所述轴线x-x'的方向是垂直或者近似垂直的(即，两者之间的夹角大于一阈值，例如，60度)。此外，在导管中，该磁场的磁力线可以均匀分布，并且该磁场的磁力线的发射方向(或称为磁场方向)y-y'与所述轴线x-x'的方向是垂直或者近似垂直的(即，两者之间的夹角小于一阈值，例如，小于30度)，使得在所述叶片11绕所述轴线x-x'匀速旋转时，磁力线可以周期性地穿过由设置在叶片上的线圈12所构成的闭合电路，从而引起所述闭合电路的磁通量发生周期性的变化。

此外，所述测量器件10还可以包括旋转轴13和更进一步的固定件15。该旋转轴13可以与所述导管的径向是平行或近似平行的，所述叶片11可以围绕所述旋转轴13设置。该固定件15可以是旋转轴13本身或旋转轴13的延长部等，其可以通过点接触的方式固定在导管的内壁上。

尽管在上文中将该旋转轴13和固定件15作为测量器件10的一部分而包括在测量器件10中，但是本申请不限于此。例如，该旋转轴13和固定件15中的至少一个也可以独立于测量器件10而存在。

此外，为了更好地实现所述流体的流量和/或所述磁场的磁场强度，在本申请的实施例中还提出了一种新型的测量设备。

图7图示了根据本申请实施例的测量设备的简化框图。

如图7所示，所述测量设备100可以包括：测量器件10，用于设置在一导管20中，所述导管20用于输送流体，所述测量器件10包括：一个或多个叶片11，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈12，设置在所述一个或多个叶片11中的至少一个叶片11上，并且用于构成一闭合电路的一部分，所述测量器件10能够至少在执行测量操作时被施加有一磁场，使得在所述叶片11绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括：旋转轴13，用于定义所述轴线并且与所述一个或多个叶片11连接，所述旋转轴13包括第一导电线路14，所述第一导电线路14与所述线圈12电连接并且构成所述闭合电路的一部分。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括：固定件15，固定在所述导管20的内壁上并且与所述旋转轴13连接，所述固定件15包括第二导电线路16，所述第二导电线路16与所述第一导电线路14电连接并且构成所述闭合电路的一部分。

由于根据本申请实施例的测量设备的各种构成元件(叶片11、线圈12、旋转轴13、第一导电线路14、固定件15、第二导电线路16)的具体结构、连接、配置和功能已经在上面参考图1到图6进行了详细介绍，并因此，将省略其重复描述。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括：第一磁器件17，设置在所述导管20附近，并且用于至少在执行测量操作时将所述磁场施加到所述测量器件10。此外，所述测量设备100还可以包括：第二磁器件18，设置在所述导管20附近，并且用于至少在执行测量操作时将与所述第一磁器件17的磁场相反的磁场施加到所述测量器件10。也就是说，所述测量设备100可以同时包括第一磁器件17和第二磁器件18，两个磁器件17和18可以根据需要设置成使得磁场在导管20上具有分布。例如，它们可以被构造成使得磁场在导管的宽度范围内更均匀地分布。也可以根据需要形成其它分布。在另一个实施例中，本申请也可以在导管的外圆周周围使用磁性外套以提供磁路。

例如，磁器件17(和18)可以由永磁材料(例如，合金类、铁氧体类、金属间化合物类等)构成，其一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。替换地，它们也可以由非永磁材料构成。例如，磁器件17和18是电磁线圈，其是通电产生电磁的一种装置。在后者情况下，所述测量设备100还可以包括：线圈驱动器31，用于向电磁线圈施加驱动电流，使其响应于驱动电流而向测量器件10施加外部磁场。

有利地，在一个实施例中，该磁器件17(和18)除了用于使得线圈12产生感生电动势之外，还可以起到诸如对流体进行磁化之类的其它作用。以磁化水为例，磁化水可以在工业上减少锅炉用水的水垢；在农业上使土质疏松，加快有机肥分解，刺激农作物生长；在医学上可以杀死多种细菌和病毒；在日常生活中可以将衣服洗得更干净。

此外，在本申请的实施例中，为了实现测量操作，所述测量设备100还可以包括：信号处理器30，构成所述闭合电路的一部分，并且用于根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

在一个实施例中，信号处理器30可以通过微处理器、微控制器等来实现。更简单地，该信号处理器30也可以是交变电压计或电流计，其可以通过从固定件15上引出的两个端子163和164接收在线圈12上由于磁通量变化而产生的感生电动势(感生电流)，并且测量该感生电动势(感生电流)。由于所述磁通量的变化在所述闭合电路中产生感应的交流电，该信号处理器30可以检测所述交流电，并且根据所述交流电的频率来计算所述流体的流量和/或根据所述交流电的幅度来计算所述磁场的强度。

此外，当在测量设备100中通过电磁线圈的磁器件来向测量器件10施加磁场时，该信号处理器30还可以根据检测到的磁场的强度并且根据诸如磁化之类的应用需要来调整线圈驱动器31向磁器件施加的驱动电流，以增大或减小所产生的磁场。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括显示器40，其可以采用液晶屏、发光二极管(LED)等任何器件构成。例如，该显示器40可以用于显示所测量到的流体的流速信息、根据该流速以及相应的时间所计算出的流量信息、根据该流速所判断出的流体在导管中的液面高度信息、根据该液面高度以及一阈值所判断出的低位报警信息、所测量到的磁场强度信息等。甚至，当在导管20内部安装有温度传感器时，该显示器40还可以显示该流体的温度信息。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括输入单元(未示出)，其可以是按钮、小键盘、拨动开关等。例如，该输入单元可以用于打开或关闭显示器、手动消除各种报警(流速、流量、液面高度、磁场强度等)、控制驱动电流的大小以调整磁场强度、和控制导管中阀门的位置以调整流体的流动速度等。

有利地，该显示器40和输入单元可以通过触摸屏来方便地实现。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括扬声器(未示出)，用于通过声音方式播报上述的测量数据和衍生数据等。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括存储器(未示出)，用于存储一时间段(例如，7天)内的上述测量数据和衍生数据等。

在一个实施例中，所述测量设备100还可以包括通信单元(未示出)，用于通过有线和/或无线地方式将上述测量数据和衍生数据提供到其它设备，以用于诸如报表生成、远程监控等处理。例如，借助于该通信单元，操作员能够远程地监控导管中的流体流动情况，远程地接收和处理报警等。

图8图示了根据本申请实施例的测量设备的立体图，而图9图示了根据本申请实施例的测量设备的A-A截面图。

如图8和图9所示，导管20可以呈现圆筒形状，并且用于输送流体。该测量设备100可以包括如图1所示的测量器件，用于测量该导管20中流体的流动参数，并且在该导管20的外部嵌套有显示器40，用于向用户呈现各种测量信息、衍生信息、报警信息等。

在一个实施例中，该测量设备100可以仅仅包括叶片11、线圈12、旋转轴13、第一导电线路14、固定件15、第二导电线路16、第一磁器件17、信号处理器30、和显示器40等器件，但是不包括导管20。这时，该测量设备100的一部分(例如，叶片11、线圈12、旋转轴13、第一导电线路14、固定件15)可以设置在导管20中，该测量设备100的另一部分(例如，信号处理器30)可以设置在导管20外，并且该测量设备100的又一部分(例如，第一磁器件17)可以取决于该导管20的材料是否是磁性材料而设置在导管20的内部或外部以避免导管20影响向测量器件10施加的磁场，或者也可以直接形成该导管20本身的至少一部分以同时起到输送流体和施加磁场的作用。

在另一实施例中，该测量设备100可以包括导管20本身，也就是说，该测量设备100可以形成一段测量导管，其与输送流体的主导管接合(例如，焊接、铆接等)，以实现测量功能。

需要说明的是，尽管在图8和图9中给出了测量设备的一种结构，但是本申请不限于此。例如，该导管20也可以是其横截面具有诸如正方形、矩形、椭圆形、六角形等其它形状的筒状体。此外，该测量设备中的测量器件也可以采用各种其它结构，只要保证磁场的方向y-y'要与轴线的方向x-x'垂直或近似垂直即可。

图10图示了根据本申请实施例的测量设备的另一A-A截面图。

如图10所示，该测量设备100也可以采用如图6所示的测量器件，用于测量该导管20中流体的流动参数。这时，为了使得叶片能够在流体的驱动之下朝向特定方向转动，在一个实施例中，可以在该导管20中设置一遮挡部50，使得在图10中，当水流从上向下流动时，导管轴线左侧的叶片将受到水流的冲击，而使得整个叶轮逆时针地转动。

此外，在本申请的实施例中还提出了一种新型的磁处理和测量设备。该磁处理和测量设备可以实现对于流体的磁处理(例如，磁化)和测量功能。

所述磁处理和测量设备可以包括：导管，用于输送流体；测量器件，用于设置在所述导管中，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分；磁器件，设置在所述导管附近，并且用于将所述磁场施加到所述流体和所述测量器件，使得所述流体能够被磁化，并且使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及信号处理器，构成所述闭合电路的一部分，并且用于根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

最后，为了更好地实现所述流体的流量和/或所述磁场的磁场强度，在本申请的实施例中还提出了一种新型的测量方法。

图11图示了根据本申请实施例的测量方法的流程图。

如图11所示，该测量方法可以应用于一测量器件，所述测量器件用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分。所述方法可以包括：

在步骤S110中，至少在执行测量操作时，向所述测量器件施加一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及

在步骤S120中，根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

具体地，所述磁通量的变化在所述闭合电路中产生感应的交流电，所述步骤S120可以包括以下操作中的至少一个：根据所述交流电的频率来计算所述流体的流量；以及根据所述交流电的幅度来计算所述磁场的强度。

根据本申请实施例的测量方法中的各个步骤已经在上面参考图1到图10描述的测量器件和测量设备中详细介绍，并因此，将省略其重复描述。

在上面详细描述了本申请的各个实施例。然而，本领域技术人员应该理解，在不脱离本申请的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种修改，组合或子组合，并且这样的修改应落入本申请的范围内。

Claims (10)

1.一种测量器件，用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：

一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及

线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分，

所述测量器件能够至少在执行测量操作时被施加有一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化，所述磁通量的变化用于计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

2.根据权利要求1的器件，还包括：

旋转轴，用于定义所述轴线并且与所述一个或多个叶片连接，所述旋转轴包括导电线路，所述导电线路与所述线圈电连接并且构成所述闭合电路的一部分。

3.根据权利要求2的器件，其中，所述旋转轴与所述导管的轴向或径向平行，并且所述叶片围绕所述旋转轴设置。

4.一种测量设备，包括：

测量器件，用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分，所述测量器件能够至少在执行测量操作时被施加有一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及

信号处理器，构成所述闭合电路的一部分，并且用于根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

5.根据权利要求4的设备，其中，还包括：

旋转轴，用于定义所述轴线并且与所述一个或多个叶片连接，所述旋转轴包括第一导电线路，所述第一导电线路与所述线圈电连接并且构成所述闭合电路的一部分。

6.根据权利要求5的设备，还包括：

固定件，固定在所述导管的内壁上并且与所述旋转轴连接，所述固定件包括第二导电线路，所述第二导电线路与所述第一导电线路电连接并且构成所述闭合电路的一部分。

7.根据权利要求4到6中任一项的设备，还包括：

磁器件，设置在所述导管附近，并且用于至少在执行测量操作时将所述磁场施加到所述测量器件。

8.根据权利要求4的设备，其中，所述磁通量的变化在所述闭合电路中产生感应的交流电，所述信号处理器用于检测所述交流电，并且执行以下操作中的至少一个：

根据所述交流电的频率来计算所述流体的流量；以及

根据所述交流电的幅度来计算所述磁场的强度。

9.一种测量方法，应用于一测量器件，所述测量器件用于设置在一导管中，所述导管用于输送流体，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分，所述方法包括：

至少在执行测量操作时，向所述测量器件施加一磁场，使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及

根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。

10.一种磁处理和测量设备，所述设备包括：

导管，用于输送流体；

测量器件，用于设置在所述导管中，所述测量器件包括：一个或多个叶片，用于在所述流体的驱动之下绕一轴线旋转；以及线圈，设置在所述一个或多个叶片中的至少一个叶片上，并且用于构成一闭合电路的一部分；

磁器件，设置在所述导管附近，并且用于将所述磁场施加到所述流体和所述测量器件，使得所述流体能够被磁化，并且使得在所述叶片绕所述轴线旋转时，通过所述闭合电路的磁通量发生变化；以及

信号处理器，构成所述闭合电路的一部分，并且用于根据所述磁通量的变化来计算所述流体的流量和所述磁场的磁场强度中的至少一个。