一種電容式電磁流量信號轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電容式電磁流量信號轉(zhuǎn)換器，采用兩組E型磁軛并在開口處面對面結(jié)合在一起，以組成封閉回路，可以有效地防止工作磁場外泄。與此同時(shí)，用E型的硅鋼片堆疊而成的兩組E型磁軛，勵(lì)磁線圈繞制在E型磁軛中間支出部分上，并且兩組亥姆霍茲線圈串聯(lián)、同軸排列，形狀、尺寸和匝數(shù)完全相同；勵(lì)磁信號輸入給串聯(lián)的亥姆霍茲勵(lì)磁線圈后，在勵(lì)磁裝置的中間可產(chǎn)生磁場強(qiáng)度隨勵(lì)磁正弦信號變化而又均勻的工作磁場，由于產(chǎn)生的工作磁場比較均勻，而且硅鋼片的導(dǎo)磁性很好，在測量管處的磁場很強(qiáng)，也提高了流量檢測的靈敏度，這樣可以有效地將流體流量轉(zhuǎn)換為電信號輸出，進(jìn)一步提高電容式電磁流量計(jì)流體流量測量精度。
【專利說明】一種電容式電磁流量信號轉(zhuǎn)換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于流量測量【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種電容式電磁流量信號轉(zhuǎn) 換器。

【背景技術(shù)】
[0002] 流量檢測的方法種類繁多，而其中技術(shù)較成熟的也有十多種。流量測量方法也沒 有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，按被測對象進(jìn)行分類，可以分為明渠和封閉管道兩類，若按儀表原理進(jìn) 行分類，又可以分為磁電式、壓電式等，也可以按被測參數(shù)進(jìn)行分類，則可以分為直接式和 間接式。常用的流量測量方法有渦街式、差壓式、超聲波式、質(zhì)量流量式和電磁式流量測量 等。
[0003] 電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量檢測及測量的儀器。其基本原理 為：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)并切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體自身會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其強(qiáng)弱與磁場強(qiáng)度、 導(dǎo)體速度及導(dǎo)體切割磁力線的有效長度成正比。具有一定導(dǎo)電率的流體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)亦 可看作導(dǎo)體切割磁力線運(yùn)動(dòng)，其產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢公式為：
[0004] E = BVD (1)
[0005] 式⑴中，E為感應(yīng)電動(dòng)勢，B為磁場強(qiáng)度，V為流體切割磁力線的平均速度，D為 測量管道的直徑（假設(shè)流體為滿管流動(dòng)）。當(dāng)B為已知量、D為固定量時(shí)，只需檢測E的大 小就可以求出V，而根據(jù)公式
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種電容式電磁流量信號轉(zhuǎn)換器，包括： 一工作磁場發(fā)生模塊，用于產(chǎn)生工作磁場； 一流量檢測傳感器，用于將流體切割磁場中磁力線產(chǎn)生的與流量相關(guān)的感應(yīng)信號檢 出； 一信號檢測調(diào)理模塊，將流量檢測傳感器捕獲的微弱的感應(yīng)信號進(jìn)行調(diào)理，最后輸出 與流量相關(guān)的電信號； 其特征在于，所述工作磁場發(fā)生模塊由勵(lì)磁信號發(fā)生電路和勵(lì)磁裝置組成； 勵(lì)磁信號發(fā)生電路產(chǎn)生頻率為150HZ的正弦波勵(lì)磁信號，勵(lì)磁信號輸送給勵(lì)磁裝置， 使其產(chǎn)生磁場強(qiáng)度隨正弦波信號變化的均勻工作磁場； 勵(lì)磁裝置由兩組亥姆霍茲勵(lì)磁線圈和兩組E型磁軛組成；每組E型磁軛用多片E型的 硅鋼片堆疊而成，然后在每組E型磁軛中間支出部分都繞制一組線圈；兩組E型磁軛的開口 處面對面結(jié)合在一起，組成封閉回路的勵(lì)磁裝置； 兩組亥姆霍茲勵(lì)磁線圈串聯(lián)相接，然后接勵(lì)磁信號發(fā)生電路輸出，使150Hz的正弦波 勵(lì)磁信號輸入到串聯(lián)的兩組亥姆霍茲勵(lì)磁線圈中；兩組亥姆霍茲勵(lì)磁線圈同軸排列，形狀、 尺寸和匝數(shù)完全相同；勵(lì)磁信號輸入給串聯(lián)的亥姆霍茲勵(lì)磁線圈后，在勵(lì)磁裝置的中間可 產(chǎn)生磁場強(qiáng)度隨勵(lì)磁正弦信號變化而又均勻的工作磁場； 所述的流量檢測傳感器包括一段測量管道以及兩個(gè)金屬電極；測量管道的管壁為絕緣 襯里，測量管道置于勵(lì)磁裝置中間位置，兩組E型磁軛中間支出部分緊貼在測量管道外側(cè)； 兩個(gè)金屬電極對稱地分別安裝在測量管道外側(cè)，其連線與兩組E型磁軛中間支出部分的連 線垂直相交于測量管道的圓心； 所述的信號檢測調(diào)理模塊，將測量管道上兩金屬電極獲取的感應(yīng)信號分別進(jìn)行信號 I-V(電流-電壓）轉(zhuǎn)換、帶通濾波、放大，然后分別送入差分放大器的兩個(gè)輸入端，進(jìn)行差分 放大，并從兩路感應(yīng)信號中提取出與流量信號相關(guān)的電信號。
2. 權(quán)利要求1所述的信號轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述E型磁軛中間支出的硅鋼片與測量 管道外側(cè)緊貼的接觸面為弧形。
3. 權(quán)利要求1所述的信號轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述金屬電極為弧形的銅片感應(yīng)電極， 并對稱地分別緊貼安裝在測量管道外側(cè)，在金屬電極四周設(shè)置了金屬屏蔽罩，用于防止外 部的噪聲干擾。
4. 權(quán)利要求1所述的信號轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述I-V(電流-電壓）轉(zhuǎn)換的具體電 路為：金屬電極直接輸入到運(yùn)算放大器OP1的反相輸入端，將運(yùn)算放大器OP1的同相輸入端 通過電阻R1接地，反饋電阻R2接到運(yùn)算放大器OP1的反相輸入端與輸出端，這樣運(yùn)算放大 器OP1就通過"虛地"的方式構(gòu)成了一個(gè)I-V(電流-電壓）轉(zhuǎn)換電路； 所述的帶通濾波的中心頻率為150Hz，通帶寬度設(shè)計(jì)為20Hz ; 所述的放大采用反相放大器實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】G01F1/58GK104061969SQ201410322764
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】趙輝, 詹惠琴, 楊紅宇, 古軍, 李云霞 申請人:電子科技大學(xué)