CN1952606A - 非晶合金流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非晶合金流量传感器，包括套筒及其上方的套筒盖、传感探头、壳体、前导流支架、后导流支架、转子、轴承，传感探头密封在套筒及其上方的套筒盖内，套筒和套筒盖固定于壳体的上方；壳体为一圆形空心管道，其两端分别安装有前导流支架、后导流支架，前导流支架和后导流支架设有安装转子的轴承的凹坑；所述传感探头由线圈、非晶铁芯、永磁体构成，线圈以螺旋的方式绕在非晶铁芯外圆周上，永磁体置于非晶铁芯和线圈上方。本发明不仅能很灵敏地测出微弱的信号，而且信号波形相对稳定和简单，能方便地对信号进行处理，并通过设计的电路直接数字式显示或与微机连接，直接对所测量到的流量进行控制。

Description

非晶合金流量传感器

技术领域

本发明涉及用于流体速度与流量的测量的传感、磁电和信号处理领域，具体是一种非晶合金流量传感器。

背景技术

对工流质的准确的测量与监控也一直所被人们所关注，因此市场上出现了不少各式各样的流量计，他们实现测量所使用的方法手段各不相同，有用机械的方法直接测量的，有用物理的方法进行测量的，也有利用化学或光学等方法实现测量的，但无论用何种方法实现的测量都由于此种方法本身的特点，而限制了其应用的领域；此外，工流质的类型也很多，有气体的，有液体的，有液固混合的，有液气混合的，甚至还有多相混合的多相流，所以目前没有，将来也很难出现一种通用于所有场合的流量测量设备。现在市场上，尤其是国内市场上使用较多的多数为转子式流量计，此种流量计，一方面是做成完全机械式的，无法与微机连接，无法直接显示流量数值；另外一方面，这几年国内也出现了不少直接数字电子显示的，但跟同类国外的产品相比，都存在寿命不长，数值稳定性不好，精度或灵敏度不高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的流量计寿命不长、灵敏度不高等缺陷，提供一种非晶合金流量传感器，在原有机械结构的基础上，使用本发明传感探头，利用该探头不仅能很灵敏地测出微弱的信号，而且信号波形相对稳定和简单，能方便地对信号进行处理，并通过设计的电路直接数字式显示或与微机连接，直接对所测量到的流量进行控制。

本发明的非晶合金流量传感器，包括套筒及其上方的套筒盖、传感探头、壳体、前导流支架、后导流支架、转子、轴承，各部件的结构如下：传感探头密封在套筒及其上方的套筒盖内，套筒和套筒盖固定于壳体的上方；壳体为一圆形空心管道，其两端分别安装有前导流支架、后导流支架，前导流支架和后导流支架设有安装转子的轴承的凹坑。

所述套筒和套筒盖成圆筒形，可以用螺丝封紧。

传感探头的信号输出线可以从套筒盖上放的小孔洞引出；

套筒和套筒盖可以以螺纹的方式固定于壳体的中间上方；

壳体内的左端开有台阶用于固定前导流支架，右端开有螺纹跟固定螺栓配合以锁紧后导流支架。

前导流支架和后导流支架可以为三脚支架，它们与流体迎面接触的部分均以圆弧过渡，支架内侧均开有用于安放轴承的凹坑，其大小与所选轴承匹配。

轴承选用的是不锈钢材料所做成的角接触仪表轴承，轴承与支架间采用过盈配合。

转子可以根据其具体的应用场合和灵敏度要求的不同做成不同的形状，如丁字形，直板形，螺旋形；同时也根据应用的场合和探头的结构不同可以做成导磁的或不导磁的，某些情况下可以把直接磁铁镶入到叶片中。

转子叶片为一螺旋型叶片结构，其叶片间的重合度为1.1-1.2，由左右两轴承支撑和固定，叶片与轴承间采用过盈配合。

壳体内部各零件按照从右向左的顺序逐个安装，最后由右端的螺栓固定锁紧。

所述传感探头由线圈、非晶铁芯、永磁体构成，线圈以螺旋的方式绕在非晶铁芯外圆周上，永磁体置于非晶铁芯和线圈上方，最后整体用蜡封紧，以防损坏。

所述永磁体采用的是钕铁硼强磁，呈扁圆形；

非晶铁芯由铁基非晶软糍合金经微晶化处理后层片叠加而成，整体外形为一小长方体；

线圈为1.1mm的细铜丝，圈数按照设计要求可以从几百圈到上千圈。

外壳内侧形成的管道、转子、轴承、支架直接跟被测流体直接接触，流体以一定的速度从管道内流过，支架分前后两个支架，均按照有益于流体流动的流线设计，其作用主要是对中间的转子起到支撑和定位作用，同时也对流体有一定的导流和定向作用，让流体更好地流过转子。

通过支架和管道的导流，流体流经转子，转子受力发生转动；

转子叶片转动的速度与流体的流量符合以下关系：n＝K(Q-q)

式中，n为叶片的转动速度，K为仪表系数，Q为实际流体流量，q为启动流量。

在转子的上方有用非晶材料所制作成的传感探头，因为非晶材料的特性决定了它有很好的导磁性能，再在非晶的外面绕上一定数量的线圈，在下方转子发生运动时，便会对探头中的磁场产生干扰，由于受到干扰，探头便会随着转子转动的情况感应出一定波形的信号，此信号能真实地反映转子转动的情况，也即是流体流动的情况。

此传感探头很重要的几个特点是灵敏和无源，即不需要外加电源，直接感应出信号，该信号通过一定的信号处理系统，对其进行滤波、放大、再次滤波、整形、数模转换，再把得到的数字信号通过芯片进行记录处理和计算，并通过显示系统，最终把传感计算出来的结果以数字的形式显示给使用人员以便读取，同时也可以通过数据接口，把信号直接输入微机与电脑直接连接，在计算机中对信号进行处理和计算，此外还可以根据实际的需要，对其进行二次开发，即根据计算处理的结果，通过比较或设定的方式，反过来对流体的流量进行实时的自动控制。

本发明与现有技术相比具有如下优点：结构相对简单，测量的灵敏度高，传感探头时无源的，不需要外加电源，便能自动感应出信号，而且可以直接读取实测结果，同时可以针对具体的应用场合对该器件进行二次开发，对流体进行实时的监控；此外还可以把传感的信号直接输入微机，配合其他器件组成一个综合的系统。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的传感探头的结构示意图；

图3是图1的装置中传感探头的信号输出线连接的信号处理与结果显示的电路原理图。

具体实施方式

在图1中，传感探头1密封在套筒及其上方的套筒盖7内，套筒和套筒盖7固定于壳体2的上方；壳体2为一圆形空心管道，其两端分别安装有前导流支架4、后导流支架3，前导流支架4和后导流支架3设有安装转子6的轴承5的凹坑。

后导流支架3和前导流支架4主要起到导流和对叶片起到支撑作用，均用非导磁性材料制作，流体从前支架往后支架流动，如果前后支架做成对称时，可以就无需考虑方向性；角接触轴承5和转子叶片6是主要受力部件，根据实际情况和精度灵敏度的要求，其形状可以做成螺旋形或丁字形等形状，其材料也根据探头的结构可以用导磁性较好的材料来做，也可用不导磁的材料制作。

在图2中，所述传感探头由线圈1-2、非晶铁芯、永磁体1-1构成，线圈1-2以螺旋的方式绕在非晶铁芯1-3外圆周上，a、b是线圈的两个端点，永磁体1-1置于非晶铁芯1-3和线圈1-2上方，最后整体用蜡封紧，以防损坏。

永磁体采用钕铁硼强磁，因为此种材料磁场强度很高，所以体积可以很小，但如果采用的是叶片上放磁铁的话，此永磁体可以去掉；线圈1-2选的直径越小越好，那么在同样体积下，可以绕的匝数九越多，所得到信号就越强；非晶铁芯1-3所用的材料是导磁性能非常好的非晶纳米晶软磁材料，可以使棒状的也可以是多层片状叠加而成。

在图3中，信号处理部分电路8对来自传感探头的信号进行放大，滤波和整形，输出方波数字信号；cup计算电路9实现频率记录、流量之间的换算和传送显示数据；显示部分电路10显示结果。

Claims (6)

1、一种非晶合金流量传感器，其特征在于包括套筒及其上方的套筒盖、传感探头、壳体、前导流支架、后导流支架、转子、轴承，传感探头密封在套筒及其上方的套筒盖内，套筒和套筒盖固定于壳体的上方；壳体为一圆形空心管道，其两端分别安装有前导流支架、后导流支架，前导流支架和后导流支架设有安装转子的轴承的凹坑；所述传感探头由线圈、非晶铁芯、永磁体构成，线圈以螺旋的方式绕在非晶铁芯外圆周上，永磁体置于非晶铁芯和线圈上方。

2、根据权利要求1所述的非晶合金流量传感器，其特征在于前导流支架和后导流支架为三脚支架，它们与流体迎面接触的部分均以圆弧过渡，支架内侧均开有用于安放轴承的凹坑，其大小与所选轴承匹配。

3、根据权利要求1或2所述的非晶合金流量传感器，其特征在于转子呈丁字形，直板形或螺旋形。

4、根据权利要求3所述的非晶合金流量传感器，其特征在于转子叶片为一螺旋型叶片结构，其叶片间的重合度为1.1-1.2，由左右两轴承支撑和固定，叶片与轴承间采用过盈配合。

5、根据权利要求4所述的非晶合金流量传感器，其特征在于所述永磁体是呈扁圆形的钕铁硼强磁。

6、根据权利要求5所述的非晶合金流量传感器，其特征在于所述非晶铁芯是由铁基非晶软糍合金经微晶化处理后层片叠加而成的长方体。

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