[发明专利]一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法

权利要求书

1.一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：

(1)基于有限元数值分析软件，建立权函数数值模型；

(2)基于权函数数值模型，对电磁水表不同形状的测量管道进行权函数分析，确定最优形状的电磁水表测量管道；

(3)基于权函数数值模型，分析传感器内权函数分布的均匀性与测量管道结构尺寸的关系；

(4)基于有限元数值分析软件，建立电磁水表的压损数值模型；

(5)基于压损数值模型，对电磁水表不同结构尺寸的测量管道进行压损分析；

(6)在满足国标压损要求的条件下，根据权函数分布的均匀性，确定最优结构尺寸的测量管道；

(7)基于有限元数值分析软件，建立电磁水表的感应电动势数值模型；

(8)基于感应电动势数值模型，对电磁水表不同结构参数的磁路结构进行对比分析，确定最优磁路结构，最终得到最优结构参数的电磁水表。

2.根据权利要求1所述的一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：

1)在AC/DC模块中选择电流模型，预设研究类型为稳态；

2)在几何设置中，根据电磁水表的几何结构建立有限元仿真模型，并设置点电极结构尺寸；

3)在材料选项中设置传感器材料参数，电极材料设置为金属铜，导电液体为水；

4)在电流模型中施加边界条件，测量管内壁附有绝缘衬里，满足电绝缘边界条件左右电极分别施加电压；

5)在网格设置中划分网格；

6)在研究中进行计算求解，求解器类型为稳态求解器；

7)计算求解后，在结果选项中对数据进行后处理；

8)首先计算得到中心点处的电场强度，然后得到传感器内各点处的电场强度值，并除以中心点处的电场强度，即得到归一化后的权函数分布。

3.根据权利要求1所述的一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：

基于建立的权函数数值模型，对电磁水表不同形状的测量管道进行权函数分析，根据传感器内的权函数分布图和权函数分布的均匀性，确定权函数分布最均匀的测量管道，得到最优形状的电磁水表测量管道。

4.根据权利要求1所述的一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法，其特征在于：所述步骤(3)具体是指：

基于权函数数值模型，根据得到的最优形状电磁水表测量管道，分析不同测量管道结构尺寸时，权函数分布的均匀性，得到权函数分布均匀性与测量管道结构尺寸的关系。

5.根据权利要求1所述的一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法，其特征在于：所述步骤(4)具体是指：

1)构建电磁水表管道结构的三维模型，并在传感器前后设置一定长度的直管道；

2)将几何模型导入到网格划分软件中，进行网格划分，并设置入口、出口和壁面边界条件；

3)使用有限元分析软件进行计算求解，选择Realizable k-ε双方程湍流模型；入口条件设置为速度入口，出口条件设置为自由出流，壁面条件设置壁面粗糙度；

4)使用后处理软件对计算结果进行分析，求得传感器和直管道的总压损；

5)重复上述步骤，仿真求解不存在电磁水表时的直管道压损，两者压损差即为国标条件下的电磁水表压损。

6.根据权利要求1所述的一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法，其特征在于：所述步骤(5)具体是指：

根据电磁水表的常用流量测量范围，确定传感器的入口流速；基于压损数值模型，对不同结构尺寸的电磁水表进行压损分析。

7.根据权利要求1所述的一种提高小流量测量性能的电磁水表传感器结构设计方法，其特征在于：所述步骤(6)具体是指：

分析电磁水表压损大小和权函数分布均匀性与传感器结构尺寸的关系，在满足国标压损要求的条件下，确定最优的测量管道结构参数。