CN108917863A - 电磁流量计的恒磁场强度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁流量计的恒磁场强度控制系统及方法，属于流量检测领域，包括中央处理器、信号处理单元、磁场检测传感器、励磁线圈、功率驱动电路和AGC自增益控制器。本发明能够根据给定的磁场强度与所述的磁场检测传感器实时检测得到的磁场强度进行比较，并经AGC自增益控制器运算控制功率驱动电路调整磁场强度，使电磁流量计所在的工作磁场的稳定，从而确保电磁流量计的检测精度。

Description

电磁流量计的恒磁场强度控制系统及方法

技术领域

本发明涉及流量检测领域，具体地讲是一种电磁流量计的恒磁场强度控制系统及方法。

背景技术

电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应定律的流量检测装置，其原理在于：当导体在磁场中运动并切割磁力线时，导体产生的感应电动势E与磁场强度B、导体运动速度V及导体切割磁力线的有效长度D成正比，通过固定量B、D并结合检测得到的E值推断导电流体流量。

现有技术中，电磁流量必须使用交流励磁技术来产生磁场。而交流励磁技术则主要通过恒流控制的方式来稳定磁场强度B。但由于电磁流量计工作环境温度宽泛，测量的流体对象多，磁阻变化不一，长期使用时磁场强度B会发生变化，进而影响电磁流量计的计量的精确性。因此，亟需一种能在复杂工作环境下保障电磁流量计自身工作的磁场强度稳定的恒磁场强度的控制技术和方案。

基于此，做出本申请。

发明内容

为了解决上述现有技术中交流励磁技术产生的磁场强度B稳定性差的问题，本发明提供了一种电磁流量的恒磁场强度控制系统，在长期使用时确保电磁流量计的磁场强度稳定。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种电磁流量计的恒磁场强度控制系统，包括中央处理器、信号处理单元、磁场检测传感器、励磁线圈、功率驱动电路和AGC自增益控制器。磁场检测传感器用于检测电磁流量计工作时的磁场强度信号，其输出端输出电压信号。信号处理单元的输入端与磁场检测传感器的输出端电连接，用于对所述电压信号进行数据处理，其输出端输出有效磁场强度所对应的直流电压检测信号。所述中央处理器用于提供电压信号，其输出端分别输出正弦信号、直流电压给定信号。AGC自增益控制器用于调控功率驱动电路的输出信号，其输入端与信号处理单元的输出端、中央处理器的正弦信号输出端、中央处理器的直流电压信号输出端电连接；AGC自动增益控制器的输出端与功率驱动电路的输入端电连接。功率驱动电路用于驱动励磁线圈工作，其输出端与励磁线圈电连接。

进一步地，所述磁场检测传感器为一个安置于励磁线圈形成的磁回路/磁场中的线圈。

进一步地，所述信号处理单元包括依次设置并连接的信号调理电路和有效值转换电路。所述信号调理电路用于对其输入的电流信号进行滤波、放大等处理，并将其转为直流电压信号。

进一步地，所述功率驱动电路采用D类放大器，使实际的放大效率能够达到90%左右。

上述AGC自增益控制器根据输入信号的幅值大小自动调整增益放大倍数。

本发明的另一目的在于提供一种电磁流量计的恒磁场强度控制方法，通过该控制方法能够有效修正电磁流量计存在的稳定性问题，具体包括以下步骤

S1.将磁场检测传感器置于电磁流量计产生的磁场中的任一处；

S2.开启电磁流量计，磁场检测传感器检测得到磁场强度B1对应的电压信号并将其检测数据通过信号调理和有效值转换处理为直流电压检测信号；

S3. 中央处理器根据设定的磁场强度输出直流电压给定信号、正弦电压信号至AGC自增益控制器中；

S4：AGC自增益控制器根据输入的直流电压给定信号、直流电压检测信号自动调整正弦电压信号的增益放大倍数；

S5. 功率驱动电路根据AGC自增益控制器提供的调整增益后的正弦电压信号控制驱动励磁线圈产生磁场强度大小相应的磁场。

本发明有益效果如下：本发明通过检测以磁场检测传感器检测电磁流量计的磁场范围内的某处磁场强度，并将该处的给定/理论磁场强度与检测所得的磁场强度进行比对，AGC自增益控制器根据比对结果调适驱动功率电路的输出功率来调整该处的磁场强度，进而稳定电磁流量计所在位置的磁场强度。本发明通过稳定磁场检测传感器上的磁场强度来稳定流量计工作时的磁场强度，有效地克服因流体变化、设备老化等问题引发的励磁磁场变化，而导致电磁流量计检测准确性下降的问题，并确保了电磁流量计在长时间的使用过程中，其检测精度能够得到稳定保障。

附图说明

图1为本发明具体实施例整体示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

一种电磁流量计的恒磁场强度控制系统，包括中央处理器、信号处理单元、磁场检测传感器、励磁线圈、功率驱动电路和AGC自增益控制器。中央处理器包括有DA直流电压芯片与正弦信号产生器，正弦信号产生器用于提供正弦电压信号，DA直流电压芯片用于提供直流电压信号。中央处理器设有分别用于输出正弦信号、直流电压给定信号的正弦信号输出端和直流电压信号输出端。中央处理器中的DA直流电压芯片给出的直流电压为电磁流量计假设稳定的情况下的正常电压值。

信号处理单元包括依次设置并连接的信号调理电路和有效值转换电路，其分别使电流信号依次经过带通滤波、有效值检测等环节进行处理后转为直流电压检测信号。

磁场检测传感器磁场检测传感器为一个安置于励磁线圈形成的磁回路/磁场中的线圈，用于检测电磁流量计工作时的磁场强度信号，其输出端输出电流信号。为便于检测励磁线圈的磁场强度，磁场检测传感器最好与励磁线圈平行设置。

励磁线圈为用于通电产生磁场的线圈。功率驱动电路为用于驱动励磁线圈工作的D类放大器。

AGC自增益控制器能够根据输入信号（给定信号及反馈信号）的幅值大小自动调整增益放大倍数。

如图1所示，中央处理器分别输出直流电压信号与正弦电压信号，直流电压信号输出端与AGC自增益控制器的输出端与功率驱动电路的输入端电连接。其输入端与信号处理单元的输出端、中央处理器的正弦信号输出端、中央处理器的直流电压信号输出端电连接。其输入端与磁场检测传感器的输出端电连接，并将最终的有效电压信号输入到AGC自增益控制器，用于调控功率驱动电路的输出信号。

磁场检测传感器检测电磁流量计的工作磁场强度，其检测并输出电流信号至信号处理单元。信号处理单元负责接收磁场检测传感器输入的电流信号，依次经过V/I转换、带通滤波、有效值检测等环节，将最终的有效电压信号输入到AGC自增益控制器的反馈信号端。同时，中央处理器的正弦信号输出端、直流电压输出端分别输出正弦信号、直流电压信号至AGC自增益控制器的输入端，AGC自增益控制器根据中央处理器给出的设定强度（直流电压信号）和信号处理单元给出的实际检测强度（有效电压信号），自动调整中央处理器给出的正弦信号的放大倍数，并将放大后的正弦信号输出至功率驱动电路的输入端，进而通过功率驱动电路产驱动励磁线圈产生恒定磁场，以稳定（填补的方式）电磁流量计的磁场强度。

本实施例恒磁场强度控制系统是一个闭环稳定系统，能够根据给定的磁场强度与所述的磁场检测传感器实时检测得到的磁场强度进行比较，并经AGC自增益控制器运算控制功率驱动电路，最终获得稳定的工作磁场。

实施例2

本实施例提供一种电磁流量计的恒磁场强度控制方法，包括以下步骤：

S1.将磁场检测传感器置于电磁流量计产生的磁场中的任一处；

S2.开启电磁流量计，磁场检测传感器检测得到磁场强度B1并将其检测数据通过信号处理为直流电压信号输入到AGC自增益控制器中；

S3.；中央处理器根据设定的磁场强度输出直流电压给定信号、正弦电压信号至AGC自增益控制器中；

S4：AGC自增益控制器根据输入的直流电压信号、标准信号自动调整正弦电压信号的增益放大倍数；

S5. 功率驱动电路根据AGC自增益控制器提供的调整增益后的正弦电压信号控制驱动励磁线圈产生磁场强度大小相应的磁场。

本实施例通过检测电磁流量计中的磁场强度，利用AGC自增益控制器能够根据输入信号自动调整增益大小来适应性地调整功率驱动电路控制励磁线圈产生的磁场强度，以填补现有电磁流量计产生的磁场存在的偏差，使电磁流量计该处的磁场通过叠加之后维持稳定，以便精确流体测量结果。

基于上述，本发明提供了一种基于电磁流量计工作磁场强度实时检测并自动调整励磁线圈电流的闭环稳定控制系统，能够根据给定的磁场强度与所述的磁场检测传感器实时检测得到的磁场强度进行比较，并经AGC自增益控制器运算控制功率驱动电路，充分保障了电磁流量计工作磁场的稳定性，从而有效克服因流体变化、设备老化等引发的磁场变化等问题，有效提高了电磁流量计的计量精度，降低了电磁流量计的维护要求。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种电磁流量计的恒磁场强度控制系统，其特征在于：包括中央处理器、信号处理单元、磁场检测传感器、励磁线圈、功率驱动电路和AGC自增益控制器；所述磁场检测传感器用于检测电磁流量计工作时的磁场强度信号，其输出端输出交流电压信号；

所述信号处理单元的输入端与磁场检测传感器的输出端电连接，用于对所述交流电压信号进行数据处理，其输出端输出对应有效磁场强度的直流电压信号；

所述中央处理器用于提供电压信号，其输出端分别输出正弦信号、直流电压给定信号；

所述AGC自增益控制器用于调控功率驱动电路的输出信号，其输入端与信号处理单元的输出端、中央处理器的正弦信号输出端、中央处理器的直流电压信号输出端电连接；AGC自增益控制器的输出端与功率驱动电路的输入端电连接；

所述功率驱动电路用于驱动励磁线圈工作，其输出端与励磁线圈电连接。

2.如权利要求1所述的电磁流量计的恒磁场强度控制系统，其特征在于：所述磁场检测传感器为一个安置于励磁线圈形成的磁回路/磁场中的线圈。

3.如权利要求1所述的电磁流量计的恒磁场强度控制系统，其特征在于：所述信号处理单元包括依次设置并连接的信号调理电路和有效值转换电路。

4.如权利要求1所述的电磁流量计的恒磁场强度控制系统，其特征在于：所述功率驱动电路采用D类放大器。

5.如权利要求1所述的电磁流量计的恒磁场强度控制系统，其特征在于：所述AGC自增益控制器根据输入信号的幅值大小自动调整增益放大倍数。

6.如权利要求1所述的电磁流量计的恒磁场强度控制方法，其特征在于：

S1.将磁场检测传感器置于电磁流量计产生的磁场中的任一处；

S2.开启电磁流量计，磁场检测传感器检测得到磁场强度B1对应的电压信号并将其检测数据通过信号调理和有效值转换处理为直流电压检测信号；

S3.中央处理器根据设定的磁场强度输出直流电压给定信号、正弦电压信号至AGC自增益控制器中；

S4：AGC自增益控制器根据输入的直流电压给定信号、直流电压检测信号自动调整正弦电压信号的增益放大倍数；

S5. 功率驱动电路根据AGC自增益控制器提供的调整增益后的正弦电压信号控制驱动励磁线圈产生磁场强度大小相应的磁场。