[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种流量测量装置，特别是涉及一种电磁流量计。

背景技术

目前，传统电磁流量计一般对流型敏感，例如中国公开专利电磁流量计 CN1108385、电磁流量计CN1131273、电磁流量计和流量的电磁测量方法 CN1097868等。电磁流量传感器安装在管路中，导电液体流过电磁流量传感器。 电磁流量转换器向励磁线圈提供励磁电流，在电磁流量传感器中产生磁场，运 动流体切割磁力线测量电极将获取感生电动势。对于上述结构，任意一点流体 微元流经测量管内某一点时，产生的感应电势不仅与该点的流速及该点的磁场 成正比，而且与该点的权重函数成正比。对于长筒型磁场均匀的电磁流量传感 器，当流速为轴对称分布时，因权重函数所起的作用正好等效为1，测量管截 面产生的感应电势与流速平均值严格线性相关。当流速为非轴对称分布时，由 于权重函数所起的作用不能等效于1，导致测量误差。多电极流量计可以减小 流速分布对测量的影响，例如中国公开专利一种多电极电磁流量计 CN101294832、多电极流量传感器CN2453392，虽然这类多电极电磁流量计能 够对流型分布不敏感，但是电极与流体直接接触，容易受到污染、腐蚀等。

一般电磁流量计要求管内流体为满管状态，测量管内的流速V，对应测量 管的截面S的流量Q＝S×V。对于非满管的流量测量在测量V的同时还需要测 量管内流体的高度H。为了实现非满管下流体的精确测量，提出了很多用于非 满管的方法，例如中国公开专利用于测量非满管流量的电磁流量传感器及测量 方法CN1928507、导电流体的非满管流量测量方法CN101303247，此类测量方 法使用流体高度H与液体的阻抗Z相关，通过测量Z得到流体的高度信息。然 而，此类方法在流体高度位于电极最上侧到满管之间时，其阻抗变化不大，测 量灵敏度很低，误差大。另外这类方法由于不同流体介质其阻抗Z变化并不相 同，因此，若要实现精确测量，在测量不同流体必须进行重新标定。

由以上分析可知，传统的电磁流量计对流型分布敏感，并且不能实现非满 管流动状态下的准确测量。多电极电磁流量计对流型分布不敏感，但是电极由 于与流体直接接触，极易受到污染、腐蚀等。现有的非满管流量测量方法在一 定条件下可实现非满管流动状态下的精确测量，但其液位处于电极最上侧到满 管之间时测量误差大，另外，测量不同流体必须进行重新标定。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的问题是提供一种可用 于非满管流量测量的电容式电磁流量计，能够克服传统流量计的测量对测量管 内流型分布敏感，电极易污染、腐蚀等问题，并且在非满管流动状态下需要对 不同流体介质进行标定等问题。

本发明提供的一种可用于非满管流量测量的电容式电磁流量计采用以下技 术方案：

该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和多路开关组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。本发明在非满管流动状态下不需要对不同的流体介质进行标定即可实 现流量的精确测量，并且避免了电极的腐蚀、污染、泄漏以及浆状流体噪声的 影响等问题。

其中，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和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，其中电极131和电极135的中心连线与水平面平行，且与 励磁线圈中心连线垂直；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。