CN204831414U - 应用于变频励磁技术的电磁传感器 - Google Patents

应用于变频励磁技术的电磁传感器 Download PDF

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聂志刚
楼承云
金裕坚
刘晨凯
冯旭
王理涵
方超宏
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Abstract

本实用新型涉及一种应用于变频励磁技术的电磁传感器。解决了现有技术的不足,技术方案为:包括包板组件、线圈固定螺钉、线圈、两个硅钢片成形件、衬里导管组件、两个对称设置的电极组件、励磁线和电极信号线,硅钢片成形件均包括磁轭和磁芯,磁芯位于硅钢片成形件的中部,磁轭位于硅钢片成形件的两侧边部,两个磁芯的两端分别与线圈的内侧抵接固定,磁轭均罩设在线圈的外侧,线圈的下端与衬里导管组件的外表面抵接,衬里导管组件固定在目标管道上,硅钢片成形件通过线圈固定螺钉固定在衬里导管组件上,电极组件固定在目标管道上,磁轭的端部均与电极组件固定连接。

Description

应用于变频励磁技术的电磁传感器
技术领域
[0001] 本实用新型是一种电磁传感器,特别是涉及一种应用于变频励磁技术的电磁传感器。
背景技术
[0002] 电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律原理设计的,流量计的测量管是内衬绝缘材料的非导磁合金导管,两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上,励磁线圈被脉冲励磁时,将在与测量管线垂直的方向上产生工作磁场。基于电磁流量计的测量原理及技术的不断发展,电磁流量计测量精度高、无压损等技术特点被广泛应用于导电性液体的计量及控制领域。但从测量原理可以得出,励磁线圈在整个系统工作中占主导地位,直接影响整机的测量性能及稳定性,其主要设计参数包括:匝数、成形结构、磁芯设计、磁轭设计、外形分布;主要技术参数包括:电感、电阻、磁场分布等,目前国内主要设计(参见附图1)存在以下缺点:1、磁场的大小靠铁芯进行加强,而铁芯的增加提高了传感器的电感,使得传感器无法适应高频励磁的驱动;2、铁芯常采用铁块(如碳钢、不锈铁等),磁轭采用硅钢片,在整个磁场回路中,铁芯的材料与硅钢片的材料不同,导磁性不同,使得整个磁场回路形成转折阻碍,性能大大降低,一致性也不够理想。
[0003] 中国专利申请号:CN200510025258.8,公开日:2005年9月28日,公开了一种电磁流量计信号转换器的校验器。它包括待校验的外部电磁流量计信号转换器和输出模拟电磁流量计要测量的流体流速信号的电阻网络,外部电磁流量计信号输转换器的励磁电流输出,经一个双向稳压器连接一个变压器的初级输入,变压器的次级输出连接电阻网络的输入,电阻网络的输出经一个全波整流器后,分别连接一个续流电路的输入和一个恒流源电器的输入,恒流源电路的输出连接一个取样电阻;所述的电阻网络同时输出模拟电磁流量计要测量的流体流速信号连接到所述的外部电磁流量计信号转换器的信号输入。本发明利用电磁流量计信号转换器输出的励磁电流提供电源及同步信号,得到模拟电磁流量计传感器的输出信号,该模拟信号相对大小可无级调整及测量;并且可以根据不同类型的转换器调整输出信号,可以模拟不同的流速信号及不同的流体阻抗,输出信号的相对幅值可以用普通数字电压表测量,可用于不同厂家的电磁流量计信号转换器产品的校验。存在以下缺点:1、磁场的大小靠铁芯进行加强,而铁芯的增加提高了传感器的电感,使得传感器无法适应高频励磁的驱动;2、铁芯常采用铁块(如碳钢、不锈铁等),磁轭采用硅钢片,在整个磁场回路中,铁芯的材料与硅钢片的材料不同,导磁性不同,使得整个磁场回路形成转折阻碍,性能大大降低,一致性也不够理想。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是为解决目前的技术方案中存在1、磁场的大小靠铁芯进行加强,而铁芯的增加提高了传感器的电感,使得传感器无法适应高频励磁的驱动;2、铁芯常采用铁块(如碳钢、不锈铁等),磁轭采用硅钢片,在整个磁场回路中,铁芯的材料与硅钢片的材料不同,导磁性不同,使得整个磁场回路形成转折阻碍,性能大大降低,一致性也不够理想的问题,提供一种应用于变频励磁技术的电磁传感器。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种应用于变频励磁技术的电磁传感器,用于目标管道的监测,包括包板组件、线圈固定螺钉、线圈、两个硅钢片成形件、衬里导管组件、两个对称设置的电极组件、励磁线和电极信号线,所述硅钢片成形件均包括磁轭和磁芯,所述的磁芯位于所述硅钢片成形件的中部,所述磁轭位于所述硅钢片成形件的两侧边部,所述的两个磁芯的两端分别与所述线圈的内侧抵接固定,所述的磁轭均罩设在所述线圈的外侧,所述线圈的下端与所述衬里导管组件的外表面抵接,所述衬里导管组件固定在目标管道上,硅钢片成形件通过线圈固定螺钉固定在衬里导管组件上,所述电极组件固定在目标管道上,所述磁轭的端部均与所述电极组件固定连接,所述包板组件套设在所述线圈固定螺钉、线圈、两个硅钢片成形件、衬里导管组件和电极组件的外侧,所述励磁线贯穿硅钢片成形件与线圈连接,所述电极信号线贯穿硅钢片成形件后与电极组件连接。本专利提出一种应用于变频励磁技术的电磁传感器,通过对线圈的固定方式,结构的重新布局进行优化,降低传感器系统的电感,确保磁场回路的均匀,提升产品在各种励磁频率下的变频被驱动能力。在本实用新型中,去除线圈中心的铁块材质的铁芯设计,采用成形后的硅钢片固定线圈;在本实用新型中:硅钢片同时被用于磁轭和铁芯使用,从而确保了磁场回路的流通性;在本实用新型中,线圈外形进行按口径匹配设计,线圈覆盖面弦长与管道内径相等,从而确保了管道内径各个位置磁场的均匀度,提升了测量的线性度,提高了测量信噪比;在获得高磁场强度测量前提下,可以满足高励磁频率的驱动,实现了励磁频率的覆盖范围;确保了线圈与磁芯、磁轭(磁芯、磁轭同一零件)的相对位置,提升了传感器制作的一致性。
[0006] 作为优选,所述电极信号线贴附在所述衬里导管组件上,所述线圈的下表面与所述电极信号线贴附。
[0007] 作为优选,还包括励磁屏蔽套管,所述励磁线贯穿励磁屏蔽套管后贯穿所述硅钢片成形件与所述的线圈连接。由于该专利增加了多处屏蔽设计,电极外增加金属屏蔽罩、励磁线增加屏蔽隔离套管等有效的去除了当高频励磁电压驱动时,线圈引起的噪声对电极信号的影响,提高了测量信噪比。
[0008] 作为优选,所述电极组件为外部套设有金属屏蔽罩的电极组件。由于该专利增加了多处屏蔽设计,电极外增加金属屏蔽罩、励磁线增加屏蔽隔离套管等有效的去除了当高频励磁电压驱动时,线圈引起的噪声对电极信号的影响,提高了测量信噪比。
[0009] 作为优选,所述磁轭与所述线圈之间垫设有线圈垫片。将线圈进行固定限位,硅钢片与线圈之间加设垫片,防止线圈被割破。
[0010] 作为优选,所述励磁线与电极信号线之间存在间隙。
[0011 ] 作为优选,所述电极组件根据目标管道的中轴线对称固定在所述目标管道的水平侦U,所述线圈固定螺钉根据目标管道的中轴线对称固定在所述目标管道的垂直侧。
[0012] 本实用新型的实质性效果是:确保了管道内径各个位置磁场的均匀度,提升了测量的线性度,提高了测量信噪比;增强磁场强度,同时也降低了传感器电感量,在获得高磁场强度测量前提下,可以满足高励磁频率的驱动,实现了励磁频率的覆盖范围;确保了线圈与磁芯、磁轭的相对位置,提升了传感器制作的一致性。
附图说明
[0013] 图1为本实用新型中背景技术的一种结构示意图;
[0014] 图2为本实用新型的一种截面结构示意图。
[0015] 图中:1、电极信号线,2、励磁线,3、励磁屏蔽套管,4、线圈,5.1、磁轭,5.2、磁芯,6、电极组件,7、衬里导管组件,8、线圈垫片,9、线圈固定螺钉,10、包板组件。
具体实施方式
[0016] 下面通过具体实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。
[0017] 实施例:
[0018] 一种应用于变频励磁技术的电磁传感器(参见附图2),用于目标管道的监测,包括包板组件10、线圈固定螺钉9、线圈4、两个硅钢片成形件、衬里导管组件7、两个对称设置的电极组件6、励磁线2和电极信号线I,所述硅钢片成形件均包括磁轭5.1和磁芯5.2,所述的磁芯位于所述硅钢片成形件的中部,所述磁轭位于所述硅钢片成形件的两侧边部,所述的两个磁芯的两端分别与所述线圈的内侧抵接固定,所述的磁轭均罩设在所述线圈的外侦U,所述线圈的下端与所述衬里导管组件的外表面抵接,所述衬里导管组件固定在目标管道上,硅钢片成形件通过线圈固定螺钉固定在衬里导管组件上,所述电极组件固定在目标管道上,所述磁轭的端部均与所述电极组件固定连接,所述包板组件套设在所述线圈固定螺钉、线圈、两个硅钢片成形件、衬里导管组件和电极组件的外侧,所述励磁线贯穿硅钢片成形件与线圈连接,所述电极信号线贯穿硅钢片成形件后与电极组件连接。所述电极信号线贴附在所述衬里导管组件上,所述线圈的下表面与所述电极信号线贴附。还包括励磁屏蔽套管3,所述励磁线贯穿励磁屏蔽套管后贯穿所述硅钢片成形件与所述的线圈连接。所述电极组件为外部套设有金属屏蔽罩的电极组件。所述磁轭与所述线圈之间垫设有线圈垫片8。所述励磁线与电极信号线之间存在间隙。所述电极组件根据目标管道的中轴线对称固定在所述目标管道的水平侧,所述线圈固定螺钉根据目标管道的中轴线对称固定在所述目标管道的垂直侧。
[0019] 本实施例提出一种应用于变频励磁技术的电磁传感器,通过对线圈的固定方式,结构的重新布局进行优化,降低传感器系统的电感,确保磁场回路的均匀,提升产品在各种励磁频率下的变频被驱动能力。在本实施例中,去除线圈中心的铁块材质的铁芯设计,采用成形后的硅钢片固定线圈;在本实用新型中:硅钢片同时被用于磁轭和铁芯使用,从而确保了磁场回路的流通性;在本实施例中,线圈外形进行按口径匹配设计,线圈覆盖面弦长与管道内径相等,从而确保了管道内径各个位置磁场的均匀度,提升了测量的线性度,提高了测量信噪比;在获得高磁场强度测量前提下,可以满足高励磁频率的驱动,实现了励磁频率的覆盖范围;确保了线圈与磁芯、磁轭(磁芯、磁轭同一零件)的相对位置,提升了传感器制作的一致性。
[0020] 以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案,并非对本实用新型作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种应用于变频励磁技术的电磁传感器,用于目标管道的监测,其特征在于:包括包板组件、线圈固定螺钉、线圈、两个硅钢片成形件、衬里导管组件、两个对称设置的电极组件、励磁线和电极信号线,所述硅钢片成形件均包括磁轭和磁芯,所述的磁芯位于所述硅钢片成形件的中部,所述磁轭位于所述硅钢片成形件的两侧边部,所述的两个磁芯的两端分别与所述线圈的内侧抵接固定,所述的磁轭均罩设在所述线圈的外侧,所述线圈的下端与所述衬里导管组件的外表面抵接,所述衬里导管组件固定在目标管道上,硅钢片成形件通过线圈固定螺钉固定在衬里导管组件上,所述电极组件固定在目标管道上,所述磁轭的端部均与所述电极组件固定连接,所述包板组件套设在所述线圈固定螺钉、线圈、两个硅钢片成形件、衬里导管组件和电极组件的外侧,所述励磁线贯穿硅钢片成形件与线圈连接,所述电极信号线贯穿硅钢片成形件后与电极组件连接。
2.根据权利要求1所述的应用于变频励磁技术的电磁传感器,其特征在于:所述电极信号线贴附在所述衬里导管组件上,所述线圈的下表面与所述电极信号线贴附。
3.根据权利要求1或2所述的应用于变频励磁技术的电磁传感器,其特征在于:还包括励磁屏蔽套管,所述励磁线贯穿励磁屏蔽套管后贯穿所述硅钢片成形件与所述的线圈连接。
4.根据权利要求1所述的应用于变频励磁技术的电磁传感器,其特征在于:所述电极组件为外部套设有金属屏蔽罩的电极组件。
5.根据权利要求1或4所述的应用于变频励磁技术的电磁传感器,其特征在于:所述磁轭与所述线圈之间垫设有线圈垫片。
6.根据权利要求1或4所述的应用于变频励磁技术的电磁传感器,其特征在于:所述励磁线与电极信号线之间存在间隙。
7.根据权利要求1或2所述的应用于变频励磁技术的电磁传感器,其特征在于:所述电极组件根据目标管道的中轴线对称固定在所述目标管道的水平侧,所述线圈固定螺钉根据目标管道的中轴线对称固定在所述目标管道的垂直侧。
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