[发明专利]一种可用于非满管流量测量的电容式电磁流量计

权利要求书

1.一种可用于非满管流量测量的电容式电磁流量计，包括电磁流量传感器、 电容测量模块、感应电动势测量模块、控制及信号处理模块，所述电磁流量传 感器包括测量管、电极、屏蔽电极、励磁线圈；所述电容测量模块包括多路开 关组A、激励信号源电路、电容测量电路；所述感应电动势测量模块包括多路 开关组B、励磁电路、感应电动势测量电路；所述控制及信号处理模块负责控 制多路开关组A和模拟开关组B，利用电容测量模块得到的多组电容值和感应 电动势测量模块得到的多组感应电动势值，可在满管和非满管两种情况下得到 管内流量。

2.按照权利要求1所述的一种可用于非满管流量测量的电容式电磁流量 计，其特征在于所述电磁流量传感器(1)包括测量管(111)、电极(131至138)、 屏蔽电极(121)、励磁线圈(141、142)，所述测量管为圆管结构，其制作材料 采用绝缘材料；所述电极(131至138)采用矩形金属薄片，均匀附着在测量管 (111)的外侧，不与被测流体直接接触，其中一对电极的中心连线与励磁线圈 中心连线垂直，且与水平面平行；所述屏蔽电极(121)位于电极(131至138) 外侧，屏蔽电极内有径向隔板，将相邻电极隔离；所述励磁线圈由上励磁线圈 (141)和下励磁线圈(142)组成，位于测量管的上下两侧，并通过串联的方 式连接在一起。

3.按照权利要求1所述的一种可用于非满管流量测量的电容式电磁流量 计，其特征在于所述电容测量模块(2)包括多路开关组A、激励信号源电路、 电容测量电路，所述多路开关组A用来选择其中一对电极分别作为激励电极和 测量电极；所述激励信号源电路用来产生正弦激励电压；所述电容测量电路用 来测量两个电极之间的电容值；通过切换多路开关组A实现对不同电极进行激 励并通过电容测量电路测量被激励的电极与其它电极之间的电容值；若为N个 电极共得到N(N-1)/2组电容值。

4.按照权利要求1所述的一种可用于非满管流量测量的电容式电磁流量 计，其特征在于所述感应电动势测量模块(3)包括多路开关组B、励磁电路、 感应电动势测量电路，所述多路开关组B通过切换实现组成不同的测量电极对； 所述励磁电路用来产生励磁电流；所述感应电动势测量电路用来测量不同电极 对之间的感应电动势值；励磁电路产生励磁电流加载到以串联方式连接在一起 的上励磁线圈(141)和下励磁线圈(142)上，从而产生磁场；当流体流过测 量管时，根据法拉第电磁感应定律两个电极中心连线与磁场方向有垂直分量的 电极对上将产生感应电动势，通过切换多路开关组B利用感应电动势测量电路 可以获得多组感应电动势值。

5.按照权利要求1所述的一种可用于非满管流量测量的电容式电磁流量 计，其特征在于所述控制及信号处理模块(4)通过控制多路开关组A和多路 开关组B，利用电容测量模块测得的多组电容值使用电学成像技术得到管内空 气和液体的两相分布信息；在满管时，利用感应电动势测量模块得到的多组感 应电动势值得到管内的流型及平均流速从而得到管内流量；在非满管时，根据 空气和液体的两相分布信息对感应电动势值进行修正后再得到管内流型及平均 流速，综合流型及平均流速和相分布得到管内的流量。