[发明专利]一种基于抗磁悬浮机理的气体微流量计

说明书

技术领域

本发明涉及传感计量装置领域，尤其涉及对微量气体流量的检测装置，具体是一种基于抗磁悬浮机理的气体微流量计。

背景技术

目前的流量计主要分为超声波型和电磁型，超声波流量计其原理是利用超声波的传播速度随流速变化而发生变化的原理来测量的气体流速的流量计。电磁型流量计主要用于测量导电液体的流速，电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律，导电液体在磁场中作切割磁力线运动时在导体中产生感应电动势，该感应电压与流体平均流速成正比。对于气体流量计，也有利用金属球来检测气体流量的。但是，目前的气体流量计的分辨率不够精细，导致微小流量，特别是某些管道泄漏时的流量不能准确的检测出来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于抗磁悬浮机理的气体微流量计，本发明采用抗磁悬浮机理，减小检测部件的运动阻尼、提高检测精度，以解决现有技术中气体流量计分辨率不够精细，导致不能检测微小流量的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于抗磁悬浮机理的气体微流量计，包括外壳，在外壳内部设有抗磁悬浮部分、外壳上端设有盖板，所述盖板上设有检测装置；所述抗磁悬浮部分包括永久磁铁组件和高定向热解石墨转子，高定向热解石墨转子悬浮于永久磁铁组件正上方，永久磁铁组件由钕铁硼或钐钴永磁体构成，所述永久磁铁组件包括至少一个内磁铁和至少一个外环磁铁，所述外环磁铁套设在内磁铁外周，外环磁铁和内磁铁的磁化方向均沿其轴向且外环磁铁和内磁铁的磁化方向相反，所述高定向热解石墨转子的外径大于外环磁铁的内径、小于外环磁铁的外径；所述检测装置包括传感器和处理模块，所述传感器设于高定向热解石墨转子正上方，用于检测高定向热解石墨转子的转动，所述传感器将信号输送至处理模块，所述外壳呈圆柱筒形，在外壳的侧壁上设有气体引入口和气体排出口，所述气体引入口和气体排出口之间通过连接管相连，连接管通过管口连接件与被测气流管道相连接，气体引入口与高定向热解石墨转子相对应设置，所述处理模块对传感器输出的信号加以处理、分析得出气体流量数值。

所述高定向热解石墨转子呈圆盘形或齿轮形，所述齿轮为至少三个均匀分布在其外圆周上的齿轮；高定向热解石墨转子呈圆盘形，由于永久磁铁组件形成的磁场区域具有圆周对称性，采用圆盘形的转子其所抗磁力在圆周方向也是均匀的，可以增加高定向热解石墨转子悬浮状态的稳定性，并能提高对气体流量检测的灵敏度；当采用圆盘形转子时，所述检测装置包括摄像头和图像分析模块，采用摄像头对圆盘形高定向热解石墨转子的转动进行摄像，然后通过图像分析模块分析该高定向热解石墨转子的转速，进而分析所测量气流的流速和流量。

所述高定向热解石墨转子呈齿轮形，其外圆周均匀设有四个齿轮，所述齿轮为通过钻1mm的孔构成，所述齿轮的外径为2mm、厚度为0.6mm；由于石墨是脆性材料，不易采用传统的加工方法加工，即使是采用激光切割也不能很好的保证其形状精度。但是，石墨具有良好的导电性，可以采用微电火花放电加工（micro-electro-discharge machining，mEDM）方法进行加工。

所述传感器为激光位移传感器，激光位移传感器与处理模块相连接并将信号输送至处理模块，所述处理模块上设有用于显示信号的显示屏，传感器将信号输送至处理模块并将信号显示在显示屏上；调节激光位移传感器的位置使其检测光斑位于齿轮形高定向热解石墨转子的齿根与齿顶之间，当气流使高定向热解石墨转子转动时，光斑可以间隔地检测到齿和齿间的间隙，从而产生检测脉冲，通过分析检测脉冲的频率可以分析出高定向热解石墨转子的转速。

所述内磁铁为圆环形磁铁或者圆柱形磁铁，所述圆柱形磁铁的直径为1.5875mm、高度为1.5875mm。

所述外环磁铁的外径为3.175mm、内径为1.5875mm、高度为1.5875mm。

内磁铁整体采用圆形结构，与外环磁铁构成磁化方向相反的结构，由于内磁铁也呈圆形，其和外环磁铁构成圆周对称形磁场，可以使高定向热解石墨转子自动对中并与永久磁铁组件的中心轴线同轴。

在所述永久磁铁组件底部设有导磁板，该导磁板与外环磁铁尺寸相等或者大于外环磁铁尺寸。导磁板采用磁导率高的铁、钴或镍，以及它们的合金材料，导磁板有助于构成磁路，减少磁力线耗散。