[发明专利]一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法

说明书

本发明涉及一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法，包括：通过理论推导，确定传感器压损与结构参数的半经验公式；根据流量范围和设计工况的性能参数，获取传感器的初始结构参数；依据正交试验法设计实验方案，并基于数值分析的方法对正交表中的实验数据进行求解计算，得到不同传感器结构的压损；然后利用多项式分步拟合法，对压损数据进行函数拟合，得到压损的数学公式；最后基于压损数学公式，确定最优的测量管道结构尺寸。本发明只需要给定传感器的流量范围和压损要求，便可得到最优的缩进式测量管道；不需要大批量的加工测量管道来确定传感器的最优结构参数，节省了企业的研发和生产制造成本，并缩短新产品的研发周期。

技术领域

本发明涉及流量传感器结构设计技术领域，尤其是涉及一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法。

背景技术

电磁流量传感器具有测量精度高、使用寿命长等优势，广泛地应用于流体体积流量的精确测量。当电磁流量传感器采用内置电池进行供电时，基于低功耗的使用要求，励磁电流较小。所以传感器的感应电动势十分微弱，信噪比很低，小流速的测量精确度较差，甚至无法测量。当传感器采用缩进式的测量管道时，能够增大传感器内的液体流速，从而增强感应电动势，提高小流速的测量精确度。但是当传感器采用缩进式的测量管道时，产生的压损较大，甚至超过国标最大压损要求。如缩进式电磁水表，国标规定在常用流量下的最大压损不超过63KPa。为使电磁水表的压损满足要求，目前的电磁水表基本采用略微缩进式的测量管道，缩进比例小、感应电动势提高并不明显，因此小流速的测量精确度并没有达到理想的效果。

为使电磁流量传感器在满足国标压损要求的前提下，尽可能增大感应电动势。就需要建立缩进式测量管道的压损数学模型，真实反映传感器的压损大小，指导传感器的测量管道结构优化设计。由于缩进式电磁流量传感器的压损与缩进段的结构参数等多种因素有关，尚未有人对各类缩进式测量管道建立压损与结构尺寸的理论公式模型。所以目前的缩进式测量管道加工制造方式往往依赖于设计人员积累的经验，并需要企业生产加工制造大量测量管道模型样机，再进行压损的实流测量实验，才能确定最优的缩进式测量管道结构参数。而且传感器的压损大小还受常用流量的限制，不同流量范围下，传感器的最优测量管道结构参数不同。所以为了获得最优的缩进式测量管道结构尺寸，就需要企业投入大量的研发经费来生产制造测量管道样机，这不仅增加了传感器的生产制造成本，还延长了新产品的研发周期。

发明内容

本发明的目的在于提出一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法，在不同流量范围和压损条件的限制下，直接得到最优的测量管道结构尺寸。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)根据理论推导，确定缩进式电磁流量传感器的压损大小与结构参数的半经验公式，确定影响压损大小的关键因素；

(2)根据传感器的流量测量范围和设计工况的性能参数，获取传感器的初始结构尺寸；

(3)依据正交试验法设计实验方案，并基于数值分析的方法对正交表中的实验数据进行求解计算，得到不同结构参数条件下的压损大小；

(4)利用多项式分步拟合法，对正交表中的压损实验数据进行函数拟合，得到压损的数学公式；

(5)利用压损数学公式，根据传感器的流量测量范围和国标压损要求，确定最优的缩进式电磁流量传感器测量管道结构尺寸。

所述步骤(1)具体是指：

缩进式电磁流量传感器的压损大小为

Δp＝ρgh_f (1)