CN111637937A - 一种用于电磁水表的永磁式励磁方法及其电磁水表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电磁水表的永磁式励磁方法及其电磁水表，永磁体产生与水流体流速方向、信号电极连线方向相互正交的工作磁场，流量由信号电极检出，进入前置放大电路，由前置放大器电路完成阻抗匹配和差分放大，再送入信号处理电路，信号处理电路完成信号调理后，将处理好的信号送入微处理器电路，由微处理器电路完成流量的计算，由显示器完成流量显示。本发明通过在非采样周期内使信号电极与大地相连，释放流体的极化电势，消除永磁励磁的致命缺陷，使永磁式励磁得以应用在电磁水表上。

Description

一种用于电磁水表的永磁式励磁方法及其电磁水表

技术领域

本发明涉及电磁水表技术领域，尤其涉及一种用于电磁水表的永磁式励磁方法及其电磁水表。

背景技术

电磁水表的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。维系电磁水表正常工作的必要条件是一定强度的磁场。目前，磁场的产生方式主要有三种：直流励磁、工频正弦波励磁以及矩形波励磁，除永磁型直流励磁外，其他励磁方式均需提供一定强度的电流以保证流量信号的强度。励磁模块的功耗是整个流量仪表功耗的主要组成部分。

对于电池供电的电磁水表，最大程度降低励磁功耗，提高电池使用寿命，是当前技术发展的本质要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出一种用于电磁水表的永磁式励磁方法及其电磁水表，使永磁型励磁的方式得以在电磁水表上应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于电磁水表的永磁式励磁方法：

1）将两个信号电极分别对称地安装在管道内壁上，两块永磁体对称装在管道外，由永磁体产生工作磁场，其连线方向与信号电极和水流方向相互正交；接地电极安置在管道内壁上与大地相连；开关桥的输入控制信号S与微处理器的第一输出端相连，开关桥的信号端X1、X2分别与信号电极相接，同时，开关桥的一个输入端Xd与接地电极相连；前置放大器电路的输入信号分别与开关桥的输出端X1’、X2’相接；信号处理电路的输入端与前置放大器电路的输出端相接，信号处理电路输出端与微处理器电路输入端相接，微处理器电路的第二输出端接显示器；

2）非采样时间内开关桥的信号端X1、X2通过开关桥Xd端与接地电极相连，使信号电极与接地电极导通，两信号电极通过接地电极与大地相连；

3）采样时间内开关桥的信号端X1、X2分别与开关桥的信号端X1’、X2’导通，使两信号电极分别与前置放大电路的第一和第二输入端导通，从而断开信号电极与接地电极的连接，流量信号从信号电极上检出，信号经过前置放大电路和信号处理电路处理后，由微处理器电路计算流量值，并送达显示器显示。

进一步地，所述开关桥用于控制信号电极与接地电极的导通和断开。

第二方面，本发明还提供一种电磁水表，所述电磁水表包括权利要求1或2所述的用于电磁水表的永磁式励磁方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：非采样时间内采用信号电极接地释放极化电势的方式消除传统直流励磁测量非金属流体时严重的极化现象，采样时间内永磁式励磁又避免了交流励磁的电磁场干扰。

采用该方法的电磁水表设计结构简单，可以在励磁模块零功耗的条件下有效检出流量信号，在保证仪表响应速度的同时，能大幅降低电磁水表的功耗，提高了电池使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中MOS管开关桥电路的内部结构示意图；

图3为在单个循环时间T内，微处理器电路控制采样和非采样的时序示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”， “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述 中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种用于电磁水表的永磁式励磁方法，两片永磁体1对称安置在管道2两侧，两片永磁体的极性同向。水流体由管道2流过，管道2内部设有绝缘层。在管道2的内壁垂直于磁场的直径方向装有信号电极3，在与两信号电极等距离的管道2内壁装有接地电极4，电极3、4与管道2相绝缘。

开关桥5的输入控制信号S端与微处理器电路8的输出端相接，开关桥5的信号端X1、分别与两个信号电极3相接。同时，开关桥5的另一个输入端Xd与接地电极4相连。

前置放大器电路6的输入信号分别与开关桥5的X1’、X2’相接。信号处理电路7的输入端与前置放大器电路6的输出端相接。信号处理电路7的输出与微处理器电路8的一个输入端相接。

永磁体1产生与水流体流速方向、信号电极3连线方向相互正交的工作磁场，流量信号由电极3检出，进入前置放大电路6，由前置放大器电路6完成阻抗匹配和差分放大，得到的信号送入信号处理电路7，由信号处理电路7完成信号的调理，处理好的信号最终送入微处理器电路8，由微处理器电路8完成流量的计算，流量值送入显示器9完成流量的显示。

信号电极3与接地电极4的导通与否以及流量信号的检出，均由微处理器电路8通过输出控制信号S控制开关桥5来实现：在非采样时间内，微处理器电路8输出控制信号S使得开关桥的X1，X2与Xd形成通路，通过两个电极3与接地电极4的导通将因被测流体被直流电场极化而在信号电极3上产生的极化电势导入大地，达到有效去除电极3的极化；在采样时间内，微处理器电路8输出控制信号S使得开关桥5的X1与X1’、X2与X2’分别形成通路，撤销信号电极与接地电极的导通以检出流量信号。

开关桥5可采用4个MOS管开关的集成芯片，如MPM3013等，也可用分立元件实现；前置放大器电路6可采用低漂移、高共模抑制比、高输入阻抗的精密运算放大器，如运算放大器ADA4528等。

在图2示意图中，当微处理器电路8输出电压控制信号S为高电平时，使开关桥5的G3、G4导通，完成信号电极3与接地电极4的连通；当微处理器电路8输出电压控制信号S为低电平时，使开关桥5的G1、G2导通，完成流量信号的检出。

在图3所示的时序示意图中，电磁水表的工作时序为V+与V-在单个循环时间T内交替，V-时进行一次检出流量信号。开关桥5的控制信号由微处理器电路8提供。

本发明还提供一种电磁水表，采用上述永磁式励磁方法，可以在励磁模块零功耗的条件下有效检出流量信号，在保证仪表响应速度的同时，能大幅降低电磁水表的功耗，提高了电池使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种用于电磁水表的永磁式励磁方法，其特征在于：

1）将两个信号电极分别对称地安装在管道内壁上，两块永磁体对称装在管道外，由永磁体产生工作磁场，其连线方向与信号电极和水流方向相互正交；接地电极安置在管道内壁上与大地相连；开关桥的输入控制信号S与微处理器的第一输出端相连，开关桥的信号端X1、X2分别与信号电极相接，同时，开关桥的一个输入端Xd与接地电极相连；前置放大器电路的输入信号分别与开关桥的输出端X1’、X2’相接；信号处理电路的输入端与前置放大器电路的输出端相接，信号处理电路输出端与微处理器电路输入端相接，微处理器电路的第二输出端接显示器；

2）非采样时间内开关桥的信号端X1、X2通过开关桥Xd端与接地电极相连，使信号电极与接地电极导通，两信号电极通过接地电极与大地相连；

3）采样时间内开关桥的信号端X1、X2分别与开关桥的信号端X1’、X2’导通，使两信号电极分别与前置放大电路的第一和第二输入端导通，从而断开信号电极与接地电极的连接，流量信号从信号电极上检出，信号经过前置放大电路和信号处理电路处理后，由微处理器电路计算流量值，并送达显示器显示。

2.根据权利要求1所述的一种用于电磁水表的永磁式励磁方法，其特征在于，所述开关桥用于控制信号电极与接地电极的导通和断开。

3.一种电磁水表，其特征在于：所述电磁水表包括权利要求1或2所述的用于电磁水表的永磁式励磁方法。

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