CN118010109A - 一种插入式电磁流量计的传感器测量探头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其包括：插入式圆柱形筒体以及安装在所述插入式圆柱形筒体两侧的第一电极与第二电极，所述第一电极与第二电极的端面均为弧形，所述插入式圆柱形筒体的内部设置有导电片，所述导电片与第一电极、第二电极紧密贴合；励磁芯轴，所述励磁芯轴为上、中、下均带有圆柱形挡板的一体型绕线支撑，所述励磁芯轴的表面缠绕有励磁线圈；被测管道，所述被测管道的内部流通有流体，所述第一电极、第二电极接触测量流体的一面为弧面。通过上述结构，通过改变电极形状、大小和间距等参数，优化磁场路径和增强电极的感应电动势，从而获得最佳的线性度表现和测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及流体测量技术领域，特别涉及一种插入式电磁流量计的传感器测量探头。
背景技术
插入式电磁流量计是一种基于电磁感应原理制成的流体流量计，采用带压开孔技术，不停水安装，可以解决管道式电磁流量计在大型工艺管道上安装困难和成本高的问题，广泛应用于环保、水利等部门；其工作原理是依据法拉第电磁感应定律： E＝KBLV
其中， E是两电极的电势（电压）； K是仪表系数；B是磁通密度； V是被测流体的速度；L是电极之间的有效距离。 基于上述方程可知，要想获得高准确度的测量，可以通过提高测量流体的感应电动势E来实现，由于L是常数，感应电动势E与磁通密度B和流体速度V成比例。因此通过增加流过管道的流体的速度（V)、磁通量密度（B）可以提高测量流体的感应电动势（E)，从而有效提高插入式电磁流量计的测量精度。
目前市面上插入式电磁流量计的测量探头直径普遍较大，部分测量探头直径高达50mm以上，巨大的测量探头导致管道的流体对测量探头的冲击很大、随之在测量电极附近产生的涡流、湍流、震动就大为增加，导致电极附近的流速分布严重不均匀，从而造成测量精度和重复性不佳，影响插入式电磁流量计的使用效果和市场推广。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，通过改变电极形状、大小和间距等参数，优化磁场路径和增强电极的感应电动势，从而获得最佳的线性度表现和测量精度。
本发明还提供具有上述一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，包括：插入式圆柱形筒体以及安装在所述插入式圆柱形筒体两侧的第一电极与第二电极，所述插入式圆柱形筒体的直径为26mm，所述第一电极与第二电极的端面均为弧形，所述插入式圆柱形筒体的内部设置有导电片，所述导电片与第一电极、第二电极紧密贴合；
励磁芯轴，所述励磁芯轴为上、中、下均带有圆柱形挡板的一体型绕线支撑，所述励磁芯轴的表面缠绕有励磁线圈；
被测管道，所述被测管道的内部流通有流体，所述第一电极、第二电极接触测量流体的一面为弧面，所述弧面与插入式圆柱形筒体的外壁齐平，所述被测管道的侧表面固定连接有球阀，所述插入式圆柱形筒体通过球阀插入被测管道中。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述插入式圆柱形筒体采用耐腐蚀、耐高温的塑料绝缘材料，所述插入式圆柱形筒体的相对两侧开设有第一通孔与第二通孔。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述第一电极、第二电极均采用耐腐蚀金属，所述第一电极、第二电极分别插入所述插入式圆柱形筒体的相对两侧。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述插入式圆柱形筒体的内壁开设有平面槽，所述导电片位于平面槽的内部。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述励磁芯轴位于插入式圆柱形筒体的内部，且所述励磁芯轴处于第一电极与第二电极之间的中点位置。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述励磁线圈通过励磁线锡焊连接有插入式转换器电路板。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述励磁线圈的外表面固定连接有防护片，所述防护片通过地线连接至插入式转换器电路板上。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述插入式圆柱形筒体的底部螺纹连接有密封底盖，所述密封底盖与插入式圆柱形筒体的连接处设置有第一O型密封圈。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述第一电极、第二电极的内部分别设置有第二O型密封圈、第三O型密封圈，所述第一电极、第二电极与导电片连接处设置有锁紧垫片。
根据本发明提供的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，所述导电片的表面锡焊有信号线，所述信号线从插入式圆柱形筒体内穿过，所述信号线远离导电片的一端与插入式转换器电路板锡焊连接。
有益效果
本发明的探头直径为26mm，远小于市面上的测量探头直径，且测量电极接触液体的部分采用弧面设计，且与测量探头外径的圆周面重合，有效降低电极附近流体的流速不均匀的现象，提高检测的精度。
本发明中的芯轴采用上、中、下均带有圆柱形挡板的一体型绕线支撑，可以产生更加稳定的磁场和更高的磁通量密度。
本发明，通过改变电极形状、大小和间距等参数，优化磁场路径和增强电极的感应电动势，从而获得最佳的线性度表现和测量精度。
本发明，在传感器测量探头上下两端采用O型密封圈以及螺纹连接密封，可以在减小提及的情况下，达到IP68的密封等级。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的整体结构图；
图2为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的内部结构图；
图3为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的第一通孔和第二通孔位置结构图；
图4为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的导电片连接结构图；
图5为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的图2中结构放大图；
图6为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的励磁芯轴结构图；
图7为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的防护片连接结构图；
图8为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头的电极连接结构图；
图9为本发明一种插入式电磁流量计的传感器测量探头使用的流量曲线图。
图例说明：
1、被测管道；2、流体；3、球阀；4、励磁线圈；5、第一电极；6、第二电极；7、插入式圆柱形筒体；71、第一通孔；72、第二通孔；8、密封底盖；91、第二O型密封圈；92、第三O型密封圈；10、导电片；11、锁紧垫片；12、信号线；13、插入式转换器电路板；14、第一O型密封圈；15、励磁芯轴；16、防护片；17、地线；18、励磁线。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
参照图1-8，本发明实施例一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其包括被测管道1，被测管道1的内部流通有流体2，且流体如图一中标记为“C”的箭头指示的流动方向上流动，流体2为导电流体，通常是水或包括水的混合物。被测管道1的侧表面固定连接有球阀3，插入式圆柱形筒体7通过球阀3插入被测管道1中流动的流体2中，且球阀3允许在流体2在管道1中流动的同时插入传感器测量探头M。
根据法拉第电磁感应定律，传感器测量探头M内部的励磁线圈4通电可以产生恒定的磁场，当被测的导电流体2在管道1中流动时会垂直切割磁感线，并在第一电极5和第二电极6上产生感应电动势。感应电动势正比于导电液体的流动速度， 通过测量第一电极5端部和第二电极6端部的电压就可以得到导电流的流速，从而计算出导电液体的体积流量。
所述插入式圆柱形筒体7为耐腐蚀、耐高温的塑料绝缘材料，在该插入圆柱筒体的相对两侧开有第一通孔71和第二通孔72。
插入式圆柱形筒体7以及安装在插入式圆柱形筒体7两侧的第一电极5与第二电极6，所述插入式圆柱形筒体7的直径为26mm，第一电极5与第二电极6的端面均为弧形，可改善流场，插入式圆柱形筒体7的内部设置有导电片10，导电片10与第一电极5、第二电极6紧密贴合；用以通电，励磁芯轴15，励磁芯轴15为上、中、下均带有圆柱形挡板的一体型绕线支撑（如图6所示），上芯轴缠绕上线圈，下芯轴缠绕下线圈，此结构设计可以产生更加稳定的磁场和更高的磁通量密度，励磁芯轴15的表面缠绕有励磁线圈4，通过恒定的励磁电流进行励磁，在插入式圆柱形筒体7内产生交变的磁场，所述励磁线圈4可以包含500个匝数以上，第一电极5、第二电极6接触测量流体2的一面为弧面，弧面与插入式圆柱形筒体7的外壁齐平，
插入式圆柱形筒体7采用耐腐蚀、耐高温的塑料绝缘材料，插入式圆柱形筒体7的相对两侧开设有第一通孔71与第二通孔72。
第一电极5、第二电极6均采用耐腐蚀金属，第一电极5、第二电极6分别插入插入式圆柱形筒体7的相对两侧。
插入式圆柱形筒体7的内壁开设有平面槽，导电片10位于平面槽的内部。
励磁芯轴15位于插入式圆柱形筒体7的内部，且励磁芯轴15处于第一电极5与第二电极6之间的中点位置。
励磁线圈4通过励磁线18锡焊连接有插入式转换器电路板13。
励磁线圈4的外表面固定连接有防护片16，防护片16包住励磁线圈4，防护片16通过地线17连接至插入式转换器电路板13上。
插入式圆柱形筒体7的底部螺纹连接有密封底盖8，密封底盖8与插入式圆柱形筒体7的连接处设置有第一O型密封圈14。
第一电极5、第二电极6的内部分别设置有第二O型密封圈91、第三O型密封圈92，防止流体2进入传感器，第一电极5、第二电极6与导电片10连接处设置有锁紧垫片11，使第一电极5与第二电极6连接稳固，并且防止流体2进入传感器。
导电片10的表面锡焊有信号线12，信号线12从插入式圆柱形筒体7内穿过，信号线12远离导电片10的一端与插入式转换器电路板13锡焊连接。
通过本发明测量流体2的流量曲线如图9所示。
工作原理：在使用时，将第二O型密封圈91与第二O型密封圈92分别与第一电极5、第二电极6进行连接，将连接完成后的第一电极5、第二电极6分别装配到插入式圆柱形筒体7中，并穿过导电片10，用锁紧垫片11将第一电极5、第二电极6、导电片10锁紧，然后将电极信号引线12锡焊到导电片10上，并引出到插入式电子转换器13上，然后通过带有第一O型密封圈14的密封底盖8将插入式圆柱形筒体7进行密封，将连接有第一电极5、第二电极6的一端通过球阀3进入被测管道1中的流体中。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，包括：插入式圆柱形筒体（7）以及安装在所述插入式圆柱形筒体（7）两侧的第一电极（5）与第二电极（6），所述插入式圆柱形筒体（7）的直径为26mm，所述第一电极（5）与第二电极（6）的端面均为弧形，所述插入式圆柱形筒体（7）的内部设置有导电片（10），所述导电片（10）与第一电极（5）、第二电极（6）紧密贴合；
励磁芯轴（15），所述励磁芯轴（15）为上、中、下均带有圆柱形挡板的一体型绕线支撑，所述励磁芯轴（15）的表面缠绕有励磁线圈（4）；
被测管道（1），所述被测管道（1）的内部流通有流体（2），所述第一电极（5）、第二电极（6）接触测量流体（2）的一面为弧面，所述弧面与插入式圆柱形筒体（7）的外壁齐平，所述被测管道（1）的侧表面固定连接有球阀（3），所述插入式圆柱形筒体（7）通过球阀（3）插入被测管道（1）中。
2.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述插入式圆柱形筒体（7）采用耐腐蚀、耐高温的塑料绝缘材料，所述插入式圆柱形筒体（7）的相对两侧开设有第一通孔（71）与第二通孔（72）。
3.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述第一电极（5）、第二电极（6）均采用耐腐蚀金属，所述第一电极（5）、第二电极（6）分别插入所述插入式圆柱形筒体（7）的相对两侧。
4.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述插入式圆柱形筒体（7）的内壁开设有平面槽，所述导电片（10）位于平面槽的内部。
5.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述励磁芯轴（15）位于插入式圆柱形筒体（7）的内部，且所述励磁芯轴（15）处于第一电极（5）与第二电极（6）之间的中点位置。
6.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述励磁线圈（4）通过励磁线（18）锡焊连接有插入式转换器电路板（13）。
7.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述励磁线圈（4）的外表面固定连接有防护片（16），所述防护片（16）通过地线（17）连接至插入式转换器电路板（13）上。
8.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述插入式圆柱形筒体（7）的底部螺纹连接有密封底盖（8），所述密封底盖（8）与插入式圆柱形筒体（7）的连接处设置有第一O型密封圈（14）。
9.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述第一电极（5）、第二电极（6）的内部分别设置有第二O型密封圈（91）、第三O型密封圈（92），所述第一电极（5）、第二电极（6）与导电片（10）的连接处设置有锁紧垫片（11）。
10.根据权利要求1所述的一种插入式电磁流量计的传感器测量探头，其特征在于，所述导电片（10）的表面锡焊有信号线（12），所述信号线（12）从插入式圆柱形筒体（7）内穿过，所述信号线（12）远离导电片（10）的一端与插入式转换器电路板（13）锡焊连接。
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