CN108469282A - 一种高精度低功耗电磁式流量传感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,包含测量管、上导磁板、第一电极、第二电极、线圈、磁芯、U形导磁体,进一步包含下导磁板,测量管的通孔由上导磁板分割为上通孔和下通孔,测量管的下通孔的下方布置有下导磁板,第一电极和第二电极分别位于测量管的下通孔的两侧,线圈水平环绕磁芯,磁芯位于下导磁板的下方,并置于U形导磁体中,上导磁板、磁芯、U形导磁体、导磁板均为磁导体。本发明具有励磁磁场的磁隙小,励磁效率高、功耗低,磁场分布更均匀,传感器精度高等优点。
Description
技术领域
本发明所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,涉及电磁式流量测量领域,特别涉及热计量、水计量、污水计量等低功耗流量测量领域。本发明适用于热量表、冷量表、水表、污水表等,其原理和结构也适用于其他需要低功耗流量测量的通用领域。
背景技术
电磁式流量传感器是一种基于法拉第电磁感应原理的流量测量器件。其工作原理是:当带有导电介质的流体通过磁场时,流体切割磁力线,在磁场的垂直方向产生感应电势,由于感应电势大小和流体的流速成正比,通过测量感应电势的强度,即可以获得流体的流速。
电磁式流量传感器由测量管、线圈、电极等部件组成,其中,测量管内有通孔,通孔的截面一般为圆形或矩形,含有导电介质的流体以一定的流速通过通孔。为了测量通孔内流体的速度,在测量管的周围安装有励磁用的环形线圈,这种环形绕制的线圈在外部电源的激励下,产生和环形线圈轴心同向的磁场,磁力线穿过通孔中的流体,在流体中产生感应电势。在感应电势正负极位置上安装电极,测量感应电势的大小,就可以获得流体的流速。用电磁式流量传感器制造的电磁流量计,在流量测量中有广泛的应用,具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。
现有技术的电磁式流量传感器,通常情况下,是将线圈安装在测量管的周围,比如采用两只线圈相对于测量管安装,或者一只线圈和一只磁芯相对于测量管安装。线圈在外部电源的激励下,所产生的磁场穿越测量管的通孔,在通孔的流体中产生感应电势。电磁流量计电极上感应电势的信噪比,和测量精度密切相关,当信噪比提高时,测量精度也会相应提升。为了提高电磁流量计电极上感应电势的信噪比,需要增大线圈的励磁功率,从而提高磁场强度,这也导致了较大的励磁功率,并且口径越大磁路越长,励磁功率也越大,难以满足电池供电等低功耗应用的场合。
现有技术也有将测量管的通孔面积缩小,同时在通孔外的磁路上增加磁导体,从而减少磁路间隙、降低励磁功耗的方法。由于通孔面积缩小,该方法存在测量管流体阻力增大的问题。发明专利ZL201310196462.0公开了一种流量传感器,用导磁板将测量管的通孔分为上通孔和下通孔,从而在励磁功耗相同的情况下,扩大了测量管通孔的面积,获得了较小的流体阻力,相对于现有技术,该专利缓解了测量管流体阻力大的问题。另一方面,相对于现有技术实现相同的流体阻力,该专利可以获得更小的励磁功耗,从而提高了励磁效率。该专利采用通孔截面为矩形的测量管,为了获得较小的整体体积,通孔底部的磁芯尺寸较小,从而导致测量管通孔内的磁场分布不均匀,当通孔内的流体存在不稳定流场时,容易影响传感器的测量精度。
现有技术的电磁式流量传感器,其通孔的截面为圆形或者矩形,为了实现流道内均匀的磁场分布,均需要使用较大的线圈,从而导致传感器的体积大,特别是小口径传感器,相对体积较大,使得现场应用带来不便。
现有技术的电磁式流量传感器信号调理部分,为含有电极信号调理电路的印刷电路板,通常情况下安置在测量管通孔和线圈的外侧,电极信号由引线接入印刷电路板,由于距离远、信号弱,容易导致电极信号受到周围电场的干扰,导致信噪比下降。
为了进一步降低电磁式流量传感器的功耗,实现电磁式流量计的低功耗供电或者电池供电,在热量表、水表等流量测量中亟需一种高精度低功耗的电磁式流量传感器。
但是现有技术的电磁式流量测量装置至少存在以下问题:
1)励磁磁路的磁隙大,励磁效率低;
2)测量管通孔截面为圆形或矩形,磁场分布不均匀;
3)电极引线长,容易受周围电场干扰;
4)线圈的体积较大,传感器无法小型化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,解决现有技术电磁式流量计励磁功耗大精度低的问题,特别是解决电磁式户用热量表、户用水表的低功耗供电问题。
一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,包含测量管、上导磁板、第一电极、第二电极、线圈、磁芯、U形导磁体,进一步包含下导磁板,测量管的通孔由上导磁板分割为上通孔和下通孔,测量管的下通孔的下方布置有下导磁板,第一电极和第二电极分别位于测量管的下通孔的两侧,线圈水平环绕磁芯,磁芯位于下导磁板的下方,并置于U形导磁体中,上导磁板、磁芯、U形导磁体、导磁板均为磁导体。
所述第一电极和第二电极穿过下导磁板。
所述导磁板的下方进一步设有印刷电路板,第一电极和第二电极电分别与印刷电路板连接。
所述下导磁板的宽度大于磁芯的宽度。
所述测量管、上导磁板和下导磁体,所包围的下通孔,上方的宽度大于下方的宽度。
所述测量管和下导磁体,所包围的通孔为长圆形,所述长圆形的左右为圆弧、上下为水平直线。
所述上导磁板和U型导磁体的左右两侧接触。
所述测量管、上导磁板和下导磁体,所包围的上通孔和下通孔镜像对称。
本发明的有益效果:
现有技术,还未见有在测量管通孔的下方增加下导磁板,降低励磁功耗、提高测量精度的办法。由于下导磁板的宽度大于线圈中心磁芯的宽度,从而改善通孔内磁场分布的均匀性,避免流场不稳定时,影响传感器的测量精度。另外,所增加的下导磁板位于通孔的底部或下方,特别是位于底部能和通孔内的流体接触,从而减少励磁磁路的磁隙,提高了励磁效率,降低了励磁功耗。
现有技术,也未见有将测量管的通孔截面设计为近似长圆形的形状,从而提高传感器精度、减少传感器体积的办法。由于下导磁板左右两侧的磁场是分布不均匀的,将通孔截面设计为近似长圆形的形状,可以让通孔内的流体避免处于该分布不均匀的磁场内,从而避免流场不稳定时,影响传感器的测量精度。同时,将通孔截面设计为近似长圆形的形状,可以最大限度的缩小线圈的宽度,减少传感器的体积,实现传感器的小型化。
现有技术,也未见有将印刷线路板安装在线圈和下导磁板之间,从而提高电极信号的信噪比、降低励磁功耗的方法。将含有信号调理电路的印刷线路板安装在线圈和下导磁板之间,同时结合长圆形的通孔设计,可以最大限度的缩短电极引线的长度,减少周围电场对电极信号的影响,从而提高电极信号的信噪比。在传感器同等精度要求下,励磁功耗的要求可以降低。
以下简明的将本发明具有的优点进行列举:
1)励磁磁场的磁隙小,励磁效率高、功耗低;
2)通孔截面采用长圆形,磁场分布更均匀,传感器精度高;
3)通孔下方设置下导磁板,磁场分布更均匀,传感器精度高;
4)通孔下方设置下导磁板,传感器体积小;
5)电极引线短,避免周围电场干扰;
本发明的任一技术方案不一定能全部实现以上有益效果。
附图说明
图1是构成本发明高精度低功耗电磁式流量传感装置实施例的剖面图;
图中,测量管1、上导磁板2、第一电极3a、第二电极3b、线圈4、磁芯5、U形导磁体6、下导磁板7、印刷电路板8。
具体实施方式
参见图1为本发明高精度低功耗电磁式流量传感装置实施例的剖面图。包括测量管1、上导磁板2、第一电极3a、第二电极3b、线圈4、磁芯5、U形导磁体6、下导磁板7、印刷电路板8。
参见图1,测量管1和下导磁板7形成的通孔截面形状为长圆形,其长轴位于水平位置,左右为圆弧,上下为水平直线。上导磁板2水平放置在通孔中,并位于长圆形的长轴位置,从而将长圆形通孔对称的分割为上通孔和下通孔。第一电极3a和第二电极3b分别位于下通孔的两侧,并垂直向下穿过下导磁板7,和印刷电路板8接触,实现电连接。下导磁板7位于通孔的下方。印刷电路板8水平放置在下导磁板7和线圈4之间。线圈4水平绕制在磁芯5的周围,磁芯5的上端垂直穿过印刷电路板8和下导磁板7接触,磁芯5的下端和U形导磁体6接触。U形导磁体6为四周高、中间低的U形结构体,其四周和上导磁板2的左右部分接触。
下导磁板7、磁芯5、U形导磁体6、上导磁板2,均采用具有导磁性的导磁材料制造,如纯铁、钢、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。本实施例的下导磁板7、磁芯5、U形导磁体6、上导磁板2,按图1所示各自相互紧密接触,以减少励磁磁路的磁隙。
本实施例,测量管1通孔的垂直截面为长圆形,也可以采用近似的形状,其中下通孔的上方的宽度大于下方的宽度。例如,通孔采用六边形,并由上导磁板2分为上通孔和下通孔,上通孔为梯形,下通孔为倒梯形。通孔采用本发明近似形状的技术方案,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例,上导磁板2水平放置,将测量管的流道分为上通孔和下通孔,并且上通孔和下通孔以水平轴镜像对称。但本发明并不仅限于镜像对称的结构,采用非对称结构,也能达到本发明所具备的降低励磁功率、改善磁场分布的目的。上通孔和下通孔采用非镜像对称的技术方案,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例,电极采用垂直方向布置,但实施方案并不仅限于垂直布置。倾斜一定角度的布置,并不影响本发明的总体结构和性能。电极近似垂直布置,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例,印刷电路板8包含有信号调理电路,但印刷电路板上所载有的各种不同电子元器件,并不影响本发明的结构。印刷电路板8所载有的各种不同电子元器件,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例,下导磁板7、磁芯5、U形导磁体6、上导磁板2,均采用导磁材料制造,为磁导体,构成了本发明流量传感器励磁部分的磁路。本实施例为了获得最大的磁场强度,下导磁板7、磁芯5、U形导磁体6、上导磁板2,各部件之间相互接触,从而减小磁路的间隙。如果各部件之间留有较小的间隙,并不影响传感器的主要性能,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例的第一电极3a、第二电极3b,位于通孔磁场中心位置的平面上,以获得最大的信号强度,也可以安排在该平面的前方或者后方,并不影响传感器的主要性能,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例的高精度低功耗电磁式流量传感装置,下导磁板7、磁芯5、U形导磁体6、上导磁板2采用导磁材料制造,为磁导体,构成了本发明流量传感励磁所需的磁路。每个整体的导磁部件也可以由几个更小的导磁和/或不导磁部件组合而成,也可以将导磁部件局部去除,这种组合和局部去除几乎不影响整体的导磁特性。将一个导磁部件拆分为多个部件、以及局部去除的技术方案,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例的高精度低功耗电磁式流量传感装置,如将本装置镜像、和/或任何方向旋转任何角度,并不影响本装置的基本特性,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例的高精度低功耗电磁式流量传感装置,下导磁板7和上导磁板2表面进一步附着塑料、涂层等材料,改善流道的表面物理特性,如增加防腐性能、改善光洁度、增加绝缘性等,为本领域专业人士所熟知的技术,此类情况亦在本发明的保护范围内。
以上公开的仅为本发明的具体实施例,但本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化,都应落在本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,包含测量管(1)、上导磁板(2)、第一电极(3a)、第二电极(3b)、线圈(4)、磁芯(5)、U形导磁体(6),其特征在于:进一步包含下导磁板(7),测量管(1)的通孔由上导磁板(2)分割为上通孔和下通孔,测量管(1)的下通孔的下方布置有下导磁板(7),
第一电极(3a)和第二电极(3b)分别位于测量管(1)的下通孔的两侧,线圈(4)水平环绕磁芯(5),磁芯(5)位于下导磁板(7)的下方,并置于U形导磁体(6)中,上导磁板(2)、磁芯(5)、U形导磁体(6)、导磁板(7)均为磁导体。
2.如权利要求1所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,其特征在于:所述第一电极(3a)和第二电极(3b)穿过下导磁板(7)。
3.如权利要求1所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,其特征在于:所述导磁板(7)的下方进一步设有印刷电路板(8),第一电极(3a)和第二电极(3b)电分别与印刷电路板(8)连接。
4.如权利要求1所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,其特征在于:所述下导磁板(7)的宽度大于磁芯(5)的宽度。
5.如权利要求1所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,其特征在于:所述测量管(1)、上导磁板(2)和下导磁体(7),所包围的下通孔,上方的宽度大于下方的宽度。
6.如权利要求1所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,其特征在于:所述测量管(1)和下导磁体(7),所包围的通孔为长圆形,所述长圆形的左右为圆弧、上下为水平直线。
7.如权利要求1所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,其特征在于:所述上导磁板(2)和U型导磁体(6)的左右两侧接触。
8.如权利要求1所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置,其特征在于:所述测量管(1)、上导磁板(2)和下导磁体(7),所包围的上通孔和下通孔镜像对称。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110285859A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-27 | 威海市康华电子设备有限公司 | 一种应用于叶轮类流量计的计量信号检测拾取放大器 |
CN110672169A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-10 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | 低功耗高精度的热流体计量方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103256957A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-21 | 杭州云谷科技有限公司 | 一种阀芯和电极一体化装置、电磁流量计及其应用 |
CN103267552A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-28 | 杭州云谷科技有限公司 | 阀门和电磁流量计一体化装置及其应用 |
CN103278201A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-04 | 杭州云谷科技有限公司 | 一种流量传感装置及其应用 |
DE102013002295B3 (de) * | 2013-02-08 | 2014-06-26 | SIKA Dr. Siebert & Kühn GmbH & Co. KG | Magnetisch induktive Durchflussmesseinrichtung |
DE102014111047A1 (de) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit mehreren Messelektrodenpaaren und unterschiedlichen Messrohrquerschnitten und Verfahren zur Messung des Durchflusses |
CN106796131A (zh) * | 2014-09-17 | 2017-05-31 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 用于制造具有部分减小的截面的磁感应流量测量设备的方法 |
CN107110678A (zh) * | 2014-12-22 | 2017-08-29 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 磁感应流量测量装置 |
-
2018
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013002295B3 (de) * | 2013-02-08 | 2014-06-26 | SIKA Dr. Siebert & Kühn GmbH & Co. KG | Magnetisch induktive Durchflussmesseinrichtung |
CN103256957A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-21 | 杭州云谷科技有限公司 | 一种阀芯和电极一体化装置、电磁流量计及其应用 |
CN103267552A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-28 | 杭州云谷科技有限公司 | 阀门和电磁流量计一体化装置及其应用 |
CN103278201A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-04 | 杭州云谷科技有限公司 | 一种流量传感装置及其应用 |
DE102014111047A1 (de) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit mehreren Messelektrodenpaaren und unterschiedlichen Messrohrquerschnitten und Verfahren zur Messung des Durchflusses |
CN106796131A (zh) * | 2014-09-17 | 2017-05-31 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 用于制造具有部分减小的截面的磁感应流量测量设备的方法 |
CN107110678A (zh) * | 2014-12-22 | 2017-08-29 | 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 | 磁感应流量测量装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110285859A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-27 | 威海市康华电子设备有限公司 | 一种应用于叶轮类流量计的计量信号检测拾取放大器 |
CN110672169A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-10 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | 低功耗高精度的热流体计量方法 |
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