[实用新型]一种小孔径电容式电磁流量传感器

说明书

本实用新型公开了一种小孔径电容式电磁流量传感器，包括壳体、安装于壳体的腔体内的测量导管、控制装置、励磁电路、励磁线圈、信号电极、信号放大器、数模转换器以及用于供电的电源；励磁线圈设置在测量导管外，励磁电路分别与励磁线圈和电源相连；测量导管通过所述信号电极、信号放大器、数模转换器与控制装置相连。本实用新型小孔径电容式传感器属于电容式结构，创造性地将高温共烧多层陶瓷技术应用在小孔径的测量导管上，屏蔽层与电极层之间电容值稳定、可靠，可以大幅度提升感应电容值，相对与常规粘结电极的电容式测量导管，其尺寸精度更高，电容一致性好，耐高温、耐震动、耐腐蚀。

技术领域

本实用新型涉及电磁流量传感器技术领域，尤其涉及一种小孔径电容式电磁流量传感器。

背景技术

电磁流量传感器采用法拉第电磁原理(法拉第电磁定律公式E＝kBLV)，液体流过磁场，相当于将液体视为导体，切割磁力线，产生感应电动势E，其中，感应电动势E只与管径L、磁场强度B、流速V成正比，由于管径等参数在设计时已经固定为常数，其感应电动势E的变化只与流速V有关，通过测量感应电动势E的大小，从而计算出流速V，进一步可以推导流体瞬时的体积流量，可以计算累计流量等参数，可以用于液体流速、体积等计量领域。

常规的电磁流量传感器采用接触电极，与液体直接接触，通过测量电极间的电压的方法进行测量，简称电极式电磁流量传感器，此类电极式电磁流量传感器广泛用于大孔径(L>100mm)液体流量测量中，电极式电磁流量传感器在小孔径(L为5-100mm)流量检测时，需要选择贵金属(Pt、Pd)作为检测电极，在小孔径流量检测中，由于电极与液体接触，在电极与液体间会存在电化学反应，产生电势差E0，这种电化学电动势与信号幅度相比，不能够忽略，并且不同材质的电极与不同化学含量的液体产生的电化学电动势均不同，限制了电极式电磁流量传感器在小孔径(L为5-100mm)流量的应用，并且电极在长时间使用过程中会不断损耗，精度及寿命会受到影响。电极式电磁流量传感器广泛用于水等导电流体流速的测量，采用惰性金属电极直接与液体接触，测量在磁场内，导电液体切割磁力线所产生的内部的感应电动势，电极材料采用铂、钯、不锈钢等材质，通过信号放大、滤波、标定等工艺测量液体流速。

电容式电磁流量传感器原理是通过构建电容结构，在电极与液体间构建感应电容，将法拉第电磁感应所产生的信号电压通过电容耦合到信号采集端，其大小信号与流量成正比，由于电容式结构，与液体接触为不导电介质，不会存在电化学电动势，可以克服电极式电磁流量传感器计量不准的现象，可以更加准确地测量流量。

电容式电磁流量传感器，其核心在于传感器的设计，感应电容值越大，信号衰减越小，信噪比SNR越好，所以感应电容的结构、材料选择、工艺选择最为关键。其中，测量导管一般由无磁不锈钢管和氟塑料衬里构成，励磁线圈与测量电极安装于测量导管上。根据电容器公式C＝ε*ε0*S/d，电容C的大小与电容极板面积，介电常数成正比，与距离成反比，为提高感应电容的值，必须选用介电常数ε较大材料，减少接触距离d，从而提高电容C的值，而且在实际应用中，电容不应受到震动，温度等参数的影响，并且对噪声的屏蔽要好，信号才能稳定而可靠，从而更加实用化和商业化。常规电容式电极的做法是在陶瓷或其他高介电常数材质上喷涂电极，通过外加粘贴金属屏蔽层方法进行屏蔽，可靠性不高，一致性差，与液体间的厚度大于1mm以上，喷涂电极的厚度，致密性难以保证，可焊性差，生产一致性无法解决，屏蔽层采用网状金属进行屏蔽，需要人工粘接，可靠性差。

目前，世界上在小孔径电容式流量传感器实现商业化的只有日本基恩士等极少数公司，传感器的材料采用特殊的工程塑料实现，属于技术机密，国内在此领域属于空白。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种小孔径电容式电磁流量传感器。