CN202204545U - 电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型属流量测量仪器领域，尤其设计一种电磁流量计，其包括传感器、转换器及流量显示部分；所述传感器的传输端口接转换器的传输端口；所述转换器的输出端口接流量显示部分的输入端口；所述转换器包括励磁电路、A/D转换部分、前置放大电路、滤波电路及CPU；所述传感器的输出端口一路经前置放大电路及A/D转换部分接CPU的输入端口；其另一路经滤波电路与CPU的输入端口相接；所述CPU的输出端口经励磁电路与传感器的输入端口相接；所述CPU采用C8051系列高速单片机。本实用新型结构简单，可靠性好，稳定性高，耐腐蚀性强，测量精度理想。

Description

电磁流量计

技术领域

本实用新型属流量测量仪器领域，尤其设计一种电磁流量计。

背景技术

随着工业自动化水平的不断提高，在工业生产过程中，需要对各类管道内流体的流量、流速进行准确测量和控制，同时，为进一步做好节能、减排、降耗、环保等项工作，流量测量的重要性也显得日益突出。

现有流量测量仪器普遍存在着可靠性低，稳定性差，耐腐蚀性弱，测量精度不高等问题，尤其在测量封闭管道中导电液体和浆液（如污水、纸浆、各种酸、碱、盐溶液等）的体积流量中，其结构设计上的缺陷更加明显。 

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足之处而提供一种结构简单，可靠性好，稳定性高，耐腐蚀性强，测量精度理想的电磁流量计。

为达到上述目的，本实用新型是这样实现的：一种电磁流量计，它包括传感器、转换器及流量显示部分；所述传感器的传输端口接转换器的传输端口；所述转换器的输出端口接流量显示部分的输入端口。

作为一种优选方案，本实用新型所述转换器包括励磁电路、A/D转换部分、前置放大电路、滤波电路及CPU；所述传感器的输出端口一路经前置放大电路及A/D转换部分接CPU的输入端口；其另一路经滤波电路与CPU的输入端口相接；所述CPU的输出端口经励磁电路与传感器的输入端口相接。

作为另一种优选方案，本实用新型所述CPU采用C8051系列高速单片机。

进一步地，本实用新型可设有485总线；所述485总线通讯接口接CPU的传输端口。

更进一步地，本实用新型可设有HART总线；所述HART总线通讯接口接CPU的传输端口。

另外，本实用新型还可设有脉冲计数部分；所述脉冲计数部分的输入端口接CPU的输出端口。

本实用新型电磁流量计可靠性高、稳定性好、耐腐蚀性强、测量精度高。本实用新型电磁流量计是利用流体导电的特性来测量流体流量的，其特点是该仪表测量流体流量时，不受温度、压力、密度、粘度及流体组分的影响。由于管内无突出部分和可动部件，适合于对含有悬浮固体粒子的污水、煤浆的测量，特别适合于对腐蚀性介质的测量。量程范围宽，并能测量正反方向流体的流量。本实用新型除可测量一般导电液体的体积流量外，还可用于测量强酸强碱等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量，可广泛应用于石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门及市政管理，水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。

本实用新型集多功能于一体，除具备流量计基本输入、输出功能外，还具备自诊断等功能。通过配备485、HART等通讯接口，可与手操器、计算机进行远程通信，以调整励磁频率、零点、量程变更、阻尼变更等参数。

本实用新型电磁流量计测量范围：DN15—DN2000，介质温度范围：10---200℃，并能适用各类酸碱介质测量环境，可在各行各业取得广泛应用。

本实用新型通过对电磁流量计的精心设计和大量试验探索，流量计的各项性能指标均达到了十分理想的状态，信号稳定性能好，综合测量精度优于2‰。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

如图所示，电磁流量计，它包括传感器、转换器及流量显示部分；所述传感器的传输端口接转换器的传输端口；所述转换器的输出端口接流量显示部分的输入端口。

本实用新型所述转换器包括励磁电路、A/D转换部分、前置放大电路、滤波电路及CPU；所述传感器的输出端口一路经前置放大电路及A/D转换部分接CPU的输入端口；其另一路经滤波电路与CPU的输入端口相接；所述CPU的输出端口经励磁电路与传感器的输入端口相接。

本实用新型所述CPU采用C8051系列高速单片机。

本实用新型设有485总线及HART总线；所述485总线及HART总线通讯接口接CPU的传输端口。

本实用新型还设有脉冲计数部分；所述脉冲计数部分的输入端口接CPU的输出端口。

1、电磁流量计工作原理。

电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力线运动时，在其两端产生感应电动势。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”，其值为：E=KBVD 。

E: 感应电动势。

B：磁感应强度。

V：测量管截面内的平均流速。

D：测量管的内径。

K：仪表常数，K= 4 KB/πD。

2．电磁流量计的设计。

2.1电磁流量计的组成。

电磁流量计主要由传感器 (又称一次装置、检出器或传感器)和转换器(又称二次装置或变换器)及流量显示仪表三部分组成。传感器把流过的被测液体的流量转换为相应的感应电势；转换器的作用是把电磁流量变送器输出的和流量成比例的毫伏级电压信号放大并转换成为可被工业仪表接收的标准直流电流、电压或脉冲信号输出；流量显示仪表，可实现流量的指示、记录和运算。

2.2传感器设计。

电磁流量计传感器的结构设计分以下四个部分。

2.2.1测量管设计。

测量管是流量计流过被测流体的通道，为确保测量管的耐压、抗震强度，采用无缝钢管加工测量管，内衬氟塑料、橡胶、聚氨酯橡胶、陶瓷等衬里（依被测流体而定）。

2.2.2励磁系统设计。

励磁系统主要由励磁线圈、磁轭、极靴等构成。其中，励磁线圈的设计是励磁系统设计的关键环节，直接决定着流量计整机的测量精度及信号的稳定性。经过理论分析计算、并结合大量的摸索试验，针对不同口径的流量计，设计了恰当的线圈线径和缠绕匝数，并按确定的形状（鞍状）、尺寸绕制线圈。

2.2.3信号检测部分设计。

检测部分包括电极、电极引出线、电极屏蔽罩和接线端子盒等构成。其中，电极的外形设计、安装固定方式、以及材料的选取是传感器设计的关键环节，直接关系到流量计整机的密封、耐压性能及对流量信号的拾取质量。电极的材料必须为非导磁材料，以防止磁力线在电极上集中。电极的材料依被测介质的性质而定。如:不锈钢1Cr18Ni9Ti,可用于测量各种生活、工业用水、弱酸碱等介质；哈氏合金材料电极，适于盐酸、硝酸等测量环境；铂金材料电极，适用于各种强酸、强碱测量环境。电极的形状主要分平头形、尖头形、半球形、大面积形等形状，依被测介质特性及口径而定，本文所述HB3603系列流量计，通常采用平头外形电极。

2.2.4壳体设计。

传感器壳体起到保护传感器内部并与外界隔离作用，HB3603系列流量计，采用纯铁壳体，既起到磁路磁轭的作用，又有助于增强磁场强度。同时，对DN200以下口径流量计，设计为可拆卸安装方式，以便于调试及检修。

3.3转换器设计。

流量计转换器部分主要由以下几个单元构成：（1）低频（双频、高频）励磁电路；（2）差动前置放大电路；（3）低通滤波电路；（4）单片机测量控制系统；（5）电源电路等。

本实用新型励磁电路部分设计，是转换器设计的重要环节，采用了目前国际上最先进的双频矩形波励磁技术，既能克服流体介质产生的泥浆干扰和流体流动噪声，又能具有低频矩形波励磁电磁流量计的零点稳压性，从而实现电磁流量计零点稳定性、抗干扰能力和响应速度的最佳统一。一方面改变正交干扰电势的形态和特征，另一方面降低被测介质的干扰和流动噪声的数量级，因此，有效提高了电磁流量计抗干扰能力。

本实用新型电磁流量计，设计采用智能型转换器，并以C8051系列高速单片机（CPU）为核心器件，配以前置放大、低通滤波、励磁电路、总线电路等环节，实现电磁流量计的励磁、转换、测量、控制、输出、通讯等各项功能。

本实用新型对DN200以下口径流量计，设计为可拆卸安装方式，以便于调试及检修。

可以理解地是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁流量计，其特征在于，包括传感器、转换器及流量显示部分；所述传感器的传输端口接转换器的传输端口；所述转换器的输出端口接流量显示部分的输入端口。

2.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述转换器包括励磁电路、A/D转换部分、前置放大电路、滤波电路及CPU；所述传感器的输出端口一路经前置放大电路及A/D转换部分接CPU的输入端口；其另一路经滤波电路与CPU的输入端口相接；所述CPU的输出端口经励磁电路与传感器的输入端口相接。

3.根据权利要求2所述的电磁流量计，其特征在于：所述CPU采用C8051系列高速单片机。

4.根据权利要求3所述的电磁流量计，其特征在于：设有485总线；所述485总线通讯接口接CPU的传输端口。

5.根据权利要求4所述的电磁流量计，其特征在于：设有HART总线；所述HART总线通讯接口接CPU的传输端口。

6.根据权利要求1～5之任一所述的电磁流量计，其特征在于：设有脉冲计数部分；所述脉冲计数部分的输入端口接CPU的输出端口。