[发明专利]一种高精度低功耗电磁式流量传感装置

说明书

本发明公开了一种高精度低功耗电磁式流量传感装置，包含测量管、上导磁板、第一电极、第二电极、线圈、磁芯、U形导磁体，进一步包含下导磁板，测量管的通孔由上导磁板分割为上通孔和下通孔，测量管的下通孔的下方布置有下导磁板，第一电极和第二电极分别位于测量管的下通孔的两侧，线圈水平环绕磁芯，磁芯位于下导磁板的下方，并置于U形导磁体中，上导磁板、磁芯、U形导磁体、导磁板均为磁导体。本发明具有励磁磁场的磁隙小，励磁效率高、功耗低，磁场分布更均匀，传感器精度高等优点。

技术领域

本发明所述的一种高精度低功耗电磁式流量传感装置，涉及电磁式流量测量领域，特别涉及热计量、水计量、污水计量等低功耗流量测量领域。本发明适用于热量表、冷量表、水表、污水表等，其原理和结构也适用于其他需要低功耗流量测量的通用领域。

背景技术

电磁式流量传感器是一种基于法拉第电磁感应原理的流量测量器件。其工作原理是：当带有导电介质的流体通过磁场时，流体切割磁力线，在磁场的垂直方向产生感应电势，由于感应电势大小和流体的流速成正比，通过测量感应电势的强度，即可以获得流体的流速。

电磁式流量传感器由测量管、线圈、电极等部件组成，其中，测量管内有通孔，通孔的截面一般为圆形或矩形，含有导电介质的流体以一定的流速通过通孔。为了测量通孔内流体的速度，在测量管的周围安装有励磁用的环形线圈，这种环形绕制的线圈在外部电源的激励下，产生和环形线圈轴心同向的磁场，磁力线穿过通孔中的流体，在流体中产生感应电势。在感应电势正负极位置上安装电极，测量感应电势的大小，就可以获得流体的流速。用电磁式流量传感器制造的电磁流量计，在流量测量中有广泛的应用，具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。

现有技术的电磁式流量传感器，通常情况下，是将线圈安装在测量管的周围，比如采用两只线圈相对于测量管安装，或者一只线圈和一只磁芯相对于测量管安装。线圈在外部电源的激励下，所产生的磁场穿越测量管的通孔，在通孔的流体中产生感应电势。电磁流量计电极上感应电势的信噪比，和测量精度密切相关，当信噪比提高时，测量精度也会相应提升。为了提高电磁流量计电极上感应电势的信噪比，需要增大线圈的励磁功率，从而提高磁场强度，这也导致了较大的励磁功率，并且口径越大磁路越长，励磁功率也越大，难以满足电池供电等低功耗应用的场合。

现有技术也有将测量管的通孔面积缩小，同时在通孔外的磁路上增加磁导体，从而减少磁路间隙、降低励磁功耗的方法。由于通孔面积缩小，该方法存在测量管流体阻力增大的问题。发明专利ZL201310196462.0公开了一种流量传感器，用导磁板将测量管的通孔分为上通孔和下通孔，从而在励磁功耗相同的情况下，扩大了测量管通孔的面积，获得了较小的流体阻力，相对于现有技术，该专利缓解了测量管流体阻力大的问题。另一方面，相对于现有技术实现相同的流体阻力，该专利可以获得更小的励磁功耗，从而提高了励磁效率。该专利采用通孔截面为矩形的测量管，为了获得较小的整体体积，通孔底部的磁芯尺寸较小，从而导致测量管通孔内的磁场分布不均匀,当通孔内的流体存在不稳定流场时，容易影响传感器的测量精度。

现有技术的电磁式流量传感器，其通孔的截面为圆形或者矩形，为了实现流道内均匀的磁场分布，均需要使用较大的线圈，从而导致传感器的体积大，特别是小口径传感器，相对体积较大，使得现场应用带来不便。

现有技术的电磁式流量传感器信号调理部分，为含有电极信号调理电路的印刷电路板，通常情况下安置在测量管通孔和线圈的外侧，电极信号由引线接入印刷电路板，由于距离远、信号弱，容易导致电极信号受到周围电场的干扰，导致信噪比下降。

为了进一步降低电磁式流量传感器的功耗，实现电磁式流量计的低功耗供电或者电池供电，在热量表、水表等流量测量中亟需一种高精度低功耗的电磁式流量传感器。

但是现有技术的电磁式流量测量装置至少存在以下问题：

1)励磁磁路的磁隙大，励磁效率低；

2)测量管通孔截面为圆形或矩形，磁场分布不均匀；