CN1928507A - 用于测量非满管流量的电磁流量传感器及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量非满管流量的电磁流量传感器及测量方法。其电磁流量传感器由一个测量管、一对安装在测量管管壁上的一对电极和一个可使测量管中产生磁场B的磁场激励单元组成。其测量方法是一对电极是分别沿测量管管壁周向伸长的长弧型电极，在磁场激励单元产生和不产生磁场B的两个状态中，在电极上分别可进行非满管流动下对流体感应电势值E的测量和非满管液位H下对流体阻抗值Z的测量；并根据感应电势值E与非满管流体流速值V的对应关系，阻抗值Z与非满管液位值H的对应关系，非满管流体的截面积S与液位值H和测量管内径D的几何关系，确定测量管内的非满管流量Q＝V×S。本发明提供的传感器结构简单，使用简便。

Description

用于测量非满管流量的电磁流量传感器及测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量非满管流量的电磁流量传感器及测量方法。

技术背景

传统电磁流量传感器是测量充满传感器测量管流体的流速V，对应测量管的截面积S有流量Q＝S×V。对于非满管流量的测量必须在流体流速V的同时还必须测量非满管流体的液位H。现有的非满管流量测量有在电磁流量传感器中增加多电极液位测量、电容液位测量、磁场转换液位测量的方法。这些方法使电磁流量传感器的结构和测量过程较复杂。

目前，有专利200510028473.3和200510110182.9的双激励电磁流量技术，使传统的电磁流量计传感器在电极两端不但可以测量流体流速V而且还可以测量流体的阻抗Z。基于双激励电磁流量技术的多参数测量方法与技术，使非满管流量测量可利用电磁流量计传感器的电极端阻抗来测量非满管流的液位H。为基于电磁流量传感器的非满管流量测量方法提供了技术手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量非满管流量的电磁流量传感器及测量方法。其传感器结构简单，测量方法简便而能满足非满管流的流量测量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于测量非满管流量的电磁流量传感器，由一个测量管、一对安装在测量管管壁上的电极和一个使测量管中产生磁场的磁场激励单元组成，其特征在于：

(a)所述的测量管轴线呈水平设置；

(b)所述的一对电极安装在测量管内壁水平方向的两侧，两电极为沿测量管管壁周向圆弧状伸长成一对长弧形电极，每个电极的弧长对应于测量管非满管液值H变化范围所覆盖的弧长；

(c)所述的磁场激励单元安置于测量管的上下位置，产生垂直方向磁力线的磁场，即一对电极形成的面与磁场B和流体流速V两两垂直。

一种非满管流量的测量方法，采用上述的电磁流量传感器，其特征在测量步骤为：

(a)在磁场激励单元产生磁场B的情况下，在一对电极上测得感应电势值E；

(b)由下列关系式：

E＝K×D×B×V

求得流体在测量管中的流速V，

式中K为计算系数，由实验测得；D为测量管的内径；

(c)在磁场激励单元不产生磁场的情况下，E＝0，用电流I通过电极测得产生的电压U，由下列关系式：

U＝I×Z

求得测量管内流体的阻抗值Z；

(d)根据实验测得的非满管流的液位值H与阻抗值Z成单调对应关系

H＝f(Z)

求得液位值H；

(e)根据下式求得测量管内非满管流的截面积S

$S=\frac{D^2}{4}\arccos \frac{D-2H}{D}-(\frac{D}{2}-H)\sqrt{\frac{D^2}{4}-{(\frac{D}{2}-H)}^2}$

(f)最后根据已求得的流速V和截面积S，求得非满管流量Q

Q＝V×S

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：只要把传统电磁流量传感器的电极改造为长弧型电极，使电磁流量传感器在不同的非满管流状态都可以测量的流体阻抗值Z和感应电势值E，并利用电极上的阻抗与非满管液位值H的单调对应关系，通过阻抗值Z、感应电势值E和测量管直径D就可得出非满管流体的流量值Q。

附图说明

图1是本发明的一个实施例结构原理框图，图中(a)为产生磁场B的情况，(b)为不产生磁场的情况。

图2长弧型电极传感器的阻抗-液位曲线

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：

参见图1，本用于测量非满管流量的电磁流量传感器由一个测量管I、一对安装在测量管1管壁上的电极2和一个使测量管1中产生磁场的磁场激励单元3组成，其特征在于：

(a)所述的测量管1轴线呈水平设置；

(b)所述的一对电极2安装在测量管1内壁水平方向的两侧，两电极2为沿测量管管壁周向圆弧状伸长成一对长弧形电极，每个电极2的弧长对应于测量管1非满管液值H变化范围所覆盖的弧长；

(c)所述的磁场激励单元3安置于测量管1的上下位置，产生垂直方向磁力线的磁场，即一对电极2形成的面与磁场B和流体流速V两两垂直。

本非满管流量的测量方法是采用上述的电磁流量传感器，其特征在测量步骤为：

(a)在磁场激励单元产生磁场B的情况下，在一对电极2上测得感应电势值E；

(b)由下列关系式：

E＝K×D×B×V

求得流体在测量管1中的流速V，

式中K为计算系数，由实验测得；D为测量管1的内径；

(c)在磁场激励单元不产生磁场的情况下，E＝0，用电流I通过电极2测得产生的电压U，由下列关系式：

U＝I×Z

求得测量管1内流体的阻抗值Z；

(d)根据实验测得的非满管流的液位值H与阻抗值Z成单调对应关系

H＝f(Z)

求得液位值H；

(e)根据下式求得测量管1内非满管流的截面积S

$S=\frac{D^2}{4}\arccos \frac{D-2H}{D}-(\frac{D}{2}-H)\sqrt{\frac{D^2}{4}-{(\frac{D}{2}-H)}^2}$

(f)最后根据已求得的流速V和截面积S，求得非满管流量Q

Q＝V×S

图1的每个电极2弧长是以液位值H最小为0.1×D确定的。每个电极2弧长是从H＝0.1×D的交点到H＝(D-0.1)×D＝0.9×D的交点。

图2是在测量管内径D＝50mm时，长弧型电极传感器测得电极上的阻抗值Z与测量管内非满管流的液位值H的曲线。

Claims (2)

1.一种用于测量非满管流量的电磁流量传感器，由一个测量管(1)、一对安装在测量管

(1)管壁上的电极(2)和一个使测量管(1)中产生磁场的磁场激励单元(3)组成，其特征在于：

(a)所述的测量管(1)轴线呈水平设置；

(b)所述的一对电极(2)安装在测量管(1)内壁水平方向的两侧，两电极(2)为沿测量管管壁周向圆弧状伸长成一对长弧形电极，每个电极(2)的弧长对应于测量管(1)非满管液值H变化范围所覆盖的弧长；

(c)所述的磁场激励单元(3)安置于测量管(1)的上下位置，产生垂直方向磁力线的磁场，即一对电极(2)形成的面与磁场B和流体流速V两两垂直。

2.一种非满管流量的测量方法，采用权利要求1所述的用于测量非满管流量的电磁流量传感器，其特征在测量步骤为：

(a)在磁场激励单元产生磁场B的情况下，在一对电极(2)上测得感应电势值E；

(b)由下列关系式：

E＝K×D×B×V

求得流体在测量管(1)中的流速V，

式中K为计算系数，由实验测得；D为测量管(1)的内径；

(c)在磁场激励单元不产生磁场的情况下，E＝0，用电流I通过电极(2)测得产生的电压U，由下列关系式：

U＝I×Z

求得测量管(1)内流体的阻抗值Z；

(d)根据实验测得的非满管流的液位值H与阻抗值Z成单调对应关系

H＝f(Z)

求得液位值H；

(e)根据下式求得测量管(1)内非满管流的截面积S

$S=\frac{D^2}{4}\arccos \frac{D-2H}{D}-(\frac{D}{2}-H)\sqrt{\frac{D^2}{4}-{(\frac{D}{2}-H)}^2}$

(f)最后根据已求得的流速V和截面积S，求得非满管流量Q

Q＝V×S

Images