[发明专利]基于电容式孔板流量测量与电磁流量测量的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流量测量装置，尤其是涉及一种基于电容式孔板流量测量与电磁流量测量的装置。

背景技术

基于电磁流量计的诸多优点如：测量范围度大；测量不受流体的密度、温度、压力、粘度、雷诺数等变化的影响；耐腐蚀性能好；测量原理线性，测量精度高；对流速分布要求低等。目前针对导电液体体积流量测量主要采用电磁流量测量技术的电磁流量计。

如图1所示，电磁流量测量是根据法拉第电磁感应定律，导电介质在管道内流动，切割磁力线，产生与磁场及流动方向垂直的感应电动势。在结构上，电磁流量计有电磁流量传感器和电磁流量转换器两部分组成。电磁流量传感器安装在工业管道上，主要由测量管、励磁电路和一对电极组成。基于其原理和结构上的原因，在低流速小流量的情况下，由于检测到的信号相对于干扰信号很微弱，难以测量，因此引入高放大倍数的放大器。然而这样就使得电磁流量计特别容易受外界电磁场的干扰，即使是很微弱的干扰在经过高倍放大后，对结果的影响也是巨大的。这样势必会大大地影响仪表的准确度，对控制系统的稳定性、可靠性也构成很大的隐患。如图2所示，德国科隆公司电磁流量计在标准条件下测量误差与流速的关系图可知，当流速小于1m/s时，电磁流量计测量误差明显增大。因此，对于小流速，在原来管道上实现流量的精确测量目前仍是一个难题。

为了保留电磁流量测量对导电液体体积流量测量具有的高精度、高准确性特点，同时弥补在低流速、小流量状态下，测量精度不高的缺点，可以引入一个适用于小流量测量的流量测量系统，与电磁流量计相结合。

传统孔板流量计，可以应用于流体的小流量测量，其主要利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后形成压强差，将这个压强差作为测量的依据。差压法孔板流量计因为其设计简单、成本较低，所以被广泛应用，但是这种带差压测量装置的流量计会由于液体泄漏、隔膜材料弹性性能的改变、工艺流体的腐蚀性影响等原因而出错，使测量结果不可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电容式孔板流量测量与电磁流量测量的装置，实现从小流量到大流量较宽范围内导电液体流量的精确测量。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括励磁电路、电磁流量测量传感器、电磁信号处理电路、单片机、输出显示电路和通讯调试电路；单片机分别与励磁电路、输出显示电路和通讯调试电路连接；电磁流量测量传感器的励磁线圈与励磁电路相连接，电磁流量测量传感器的一对电极接到电磁信号处理电路中，电磁信号处理电路输出端与单片机的A/D转换通道相连接；其特征在于：还包括振荡驱动电路、电容式孔板流量测量传感器和电容式孔板信号处理电路；振荡驱动电路经电容式孔板流量测量传感器与电容式孔板信号处理电路中的微小电容测量电路连接；电容式孔板信号处理电路包括微小电容测量电路、放大器、整流滤波电路和跟随器；微小电容测量电路的输入端与电容式孔板流量测量传感器相接，微小电容测量电路的输出端与放大器的输入端相接；放大器的输出端经整流滤波电路后与跟随器的输入端连接，跟随器的输出端与单片机的A/D转换通道相连接。

所述的电容式孔板流量测量传感器，包括绝缘测量管、金属孔板和金属环；绝缘测量管的进水端为渐缩管结构；中间段尺寸不变，出水端为突然扩张管道结构；金属孔板嵌于绝缘测量管突然扩张管道外端面；金属环套在出水端绝缘测量管的大径管道外；一对励磁线圈分别置于中间段管道外侧，电磁流量测量传感器有一对电极在垂直于励磁线圈内的绝缘测量管两侧，电磁流量测量传感器的一对电极接到电磁信号处理电路中；金属孔板和金属环为电容式孔板流量测量传感器的一对电极，从金属孔板和金属环引出一对导线，电容式孔板流量测量传感器的一极接振荡驱动电路中放大器LM741的第6脚进行激励，另一极接微小电容测量电路中低功耗放大器LM124的第一路运算放大器OP07-1的第2脚；绝缘测量管的两端面分别用法兰通过各自的绝缘垫片或聚四氯乙烯塑胶片与系统管道相连接。