CN108444556A - 一种高精度电磁流量计的设计方法 - Google Patents

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李丹
董豪
曹洪
黄龙
唐智
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胡泽
韦国晖
赖欣
杨青
邓魁
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Abstract

本发明涉及计量仪表技术领域，具体涉及一种带6组共12个马鞍形线圈、6组12个电极多传感器的电磁流量计，通过多线圈产生均匀磁场、多电极获取流量信息以及多传感器数据融合三种手段研发出产品性能更优的电磁流量计，可以使电磁流量计的测量有更高的精度。其技术方案是：测量管段周围均匀分布有十二个电极和六组共十二个马鞍型线圈，将电极每两个分为一组，每组的电极导线将电极获得的数据分别进行传递,通过数据融合方法处理得到最优的结果。本方案的电磁流量计工作可靠性高，易于推广。

Description

一种高精度电磁流量计的设计方法
技术领域
本发明涉及计量仪表技术领域，具体涉及一种带6组共12个马鞍形线圈、6组12个电极多传感器的电磁流量计，通过多线圈产生均匀磁场、多电极获取流量信息以及多传感器数据融合三种手段研发出产品性能更优的电磁流量计。
技术背景
在流量计市场日趋成熟，市场竞争日趋白热化的当下，电磁流量计磁场不均匀，电气噪声干扰以及单一传感器数据误差偏大仍是影响产品性能的重要问题。市场竞争迫使生产企业在保证产品质量及安全的前提下研发出新型性能更优的电磁流量计，为市场提供产品性能更优的电磁流量计。
电磁流量计是一种应用电磁感应原理，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的仪器。电磁流量计的结构主要由电磁线圈、测量管段、测量电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。而通过优化励磁结构，利用多电极获取流量信息以及进行多传感器数据的融合三种手段来研发性能更优的电磁流量计则是本发明研究的方面。
发明内容
为了克服背景技术中优化电磁流量计产品性能的问题，总体上本发明提供三种手段来优化产品性能。具体为，针对电磁流量计中磁场不均匀导致的性能受到影响的问题，本发明中通过优化励磁结构，具体涉及设计一种6组12个马鞍形线圈电磁流量计结构，采用这种结构代替现有的电磁流量计线圈结构，保证磁场强度均匀。针对2电极结构中当流体流动不稳定时测量准确度变差以及电气噪音干扰难以消除的问题，本发明通过设计6组12个电极获取流量信息，能够适应流场不稳定的测量场合，同时能够完全消除电气噪声干扰。针对电磁流量计中单一传感器本身和数据处理过程中数学方法所造成产品测得流量数据会有偏差，本发明提供一种多传感器数据融合方法得到最优融合数据。
本发明所采用的技术方案是：设计一种带6组共12个马鞍形线圈，6组12个电极和多个传感器的电磁流量计，提高磁场均匀程度、消除电气噪音干扰、多数据融合，进而优化电磁流量计性能。其特征在于：包括壳体(2)、测量管段(1)、电极(3)、马鞍形线圈(4)、积算仪(25)，所述壳体由固定连接的上外壳(6)和下外壳(5)组成，壳体(2)上端固定连接有积算仪(25)，壳体(2)内横向设置有测量管段，测量管段(1)周围均匀分布有十二个电极(3)，测量管段(1)外壁均匀分布有六组共十二个马鞍型线圈(4)。
本发明的有益效果是：由于采取上述技术方案，该带6组共12个马鞍形线圈、6组12个电极和多个传感器的电磁流量计结构合理，通过多线圈产生均匀磁场、多电极获取流量信息，以及多传感器数据融合手段三种手段，提高检测精度，工作可靠性高，易于推广。
附图说明
图1为本发明的电磁流量计整体结构示意图，
图2为图1中马鞍形线圈的示意图，
图3为图2中A-A处截面的示意图，
图4为图2中B-B处截面的示意图，
图5为图2中马鞍形线圈的剖面图，
图6为图2中马鞍形线圈打弯后的剖面图，
图7为图1中6组马鞍形线圈分布示意图，
图8为图1中6组电极分布示意图，
图9为图8中6组电极导线走线示意图，
图10为图1中电极的示意图。
示例图中：1.测量管段，2.壳体，3.电极，4.马鞍形线圈，5.下外壳，6.上外壳，7.棉布条， 8.PVC电气胶带，9.导线，10.信号放大模块，11.信号滤波模块，12.数据采集模块，13.信号处理模块，14.衬里，15.屏蔽罩，16.螺母，17.垫片，18.电极导线，19.密封圈，20.螺帽，21. 上支架，22.下支架，23.螺钉，24.螺钉，25.积算仪。
具体实施方式
下面结合附图对发明试作进一步说明:
如图1到图5所示，设计一种带6组共12个马鞍形线圈，6组12个电极和多个传感器的电磁流量计，提高磁场均匀程度.消除电气噪音干扰.多数据融合，进而优化电磁流量计性能。其特征在于：包括壳体(2)测量管段(1)电极(3)马鞍形线圈(4)积算仪(25)，所述壳体由固定连接的上外壳(6)和下外壳(5)组成，壳体(2)上端固定连接有积算仪(25)，壳体(2)内横向设置有测量管段，测量管段(1)周围均匀分布有十二个电极(3)，测量管段(1)外壁均匀分布有六组共十二个马鞍型线圈(4)。
所述上外壳(6)和下外壳(5)两侧采用电弧焊进行固定连接，且均为不锈钢材质设置。
所述电极(3)与测量管段(1)间设置有衬里(14)，电极周围设置有密封圈(19)，电极通过螺母(16)连接测量管段(1)，电极外侧套设有屏蔽罩(15)，可以减少干扰带来的影响。
所述马鞍形线圈(4)与测量管段(1)之间通过线圈支架进行连接，线圈支架包括上支架(21)和下支架(22)，上支架和下支架之间通过螺钉(24)和螺帽(20)进行连接，下支架(22)与测量管段(1)之间采用电弧焊进行固定连接。
通过旋转螺钉(23)从而进行调节线圈的张角，根据不同测量环境可随时更换不同的线圈张角。
所述马鞍形线圈(4)的形状、大小、线圈匝数均相同，多线圈用于产生更加均匀的磁场，提高电磁流量计的精度。
所述马鞍形线圈(4)上均匀捆扎有棉布条(7)，马鞍形线圈(4)表层缠绕有PVC电气胶带(8)，且马鞍形线圈(4)进行真空浸漆处理。
所述数据采集模块采用多电极信号提取的方法，将电极(3)每两个分为一组，每组的电极导线(18)将电极获得的数据分别进行传递，电极导线(18)将电极(3)获取的数据传递到信号放大模块(10)，信号放大之后传递到信号滤波模块(11)。
所述数据采集模块收集6组由电极测得的电压信号，采用数据融合的方法对采集的数据进行后处理。
所述数据融合方法包括，首先，将采集的6组数据按从小到大排列，利用分位图法设定数据离异值，淘汰数据中的无效值，确定最佳融合度数N(N<＝6)。其次，N组数据服从正态分布，建立其概率密度函数，利用置信矩阵方法，人为设定数据的阀值，通过判断置信距离是否大于阀值的条件，确定N组数据的有效值，得到数据的关系矩阵。最终，以贝叶斯估计理论为基础，此N组数据扔服从二维正态分布，根据贝叶斯公式计算得出最优估计，由此得到最优融合数据的结果。

Claims (10)

1.一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：包括壳体(2)、测量管段(1)、电极(3)、马鞍形线圈(4)、积算仪(25)，所述壳体由固定连接的上外壳(6)和下外壳(5)组成，壳体(2)上端固定连接有积算仪(25)，壳体(2)内横向设置有测量管段，测量管段(1)周围均匀分布有十二个电极(3)，测量管段(1)外壁均匀分布有六组共十二个马鞍型线圈(4)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：所述上外壳(6)和下外壳(5)两侧采用电弧焊进行固定连接，且均为不锈钢材质设置。
3.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：所述电极(3)与测量管段(1)间设置有衬里(14)，电极周围设置有密封圈(19)，电极通过螺母(16)连接测量管段(1)，螺母(16)与测量管段(1)之间设置有垫片(17)和电极导线(18)，电极外侧套设有屏蔽罩(15)，可以减少干扰带来的影响。
4.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：所述马鞍形线圈(4)与测量管段(1)之间通过线圈支架进行连接，线圈支架包括上支架(21)和下支架(22)，上支架和下支架之间通过螺钉(24)和螺帽(20)进行连接，下支架(22)与测量管段(1)之间采用电弧焊进行固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：通过旋转螺钉(23)从而进行调节线圈的张角，根据不同测量环境可随时更换不同的线圈张角。
6.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：所述马鞍形线圈(4)的形状、大小、线圈匝数均相同，多线圈用于产生更加均匀的磁场，提高电磁流量计的精度,马鞍形线圈(4)上均匀捆扎有棉布条(7)，马鞍形线圈(4)表层缠绕有PVC电气胶带(8)，且马鞍形线圈(4)进行真空浸漆处理。
7.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：由多电极得到更多的数据信息，并将采集到的信息用多传感器信号融合手段对数据进行处理，从而提升电磁流量计的精度。
8.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：将十二个电极的电极导线(18)沿测量管段(1)的管壁引到一起，用胶带将其固定在测量管段(1)上。
9.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：采用多电极信号提取的方法，将电极(3)每两个分为一组，每组的电极导线(18)将电极获得的数据分别进行传递,电极导线(18)将电极(3)获取的数据传递到信号放大模块(10)，信号放大之后传递到信号滤波模块(11)。
10.根据权利要求1所述的一种高精度电磁流量计的设计方法，其特征在于：将从6组电极采集的6组数据从小到大排列，利用分位图方法设数据离异值，淘汰数据中的无效值，确定最佳融合度数。其次利用置信矩阵方法，人为设数据的阀值，通过置信距离是否大于阀值，确定6组数据的有效值，最终得到数据的关系矩阵。最后通过贝叶斯估计理论为基础得到多组数据的最优融合数据。
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