[发明专利]一种新型电磁流量计及其测量方法

说明书

本发明涉及一种新型电磁流量计及其测量方法，属于精密仪表测量技术领域。一种新型电磁流量计，包括流量传感器、励磁电路、信号分析电路、励磁信号采集电路、计算控制模块、人机交互系统及液体管道。励磁电路又是由一个仪表放大器与两个通用运算放大器组成，结构简单可靠。本发明还包括该流量计的新型流量测量方式：励磁对比测量法。即根据经过流速信号分析电路得到的流速信号波形与根据励磁信号采集电路获得的励磁波形的对应关系，找到流速信号的最大值，从而提高液体流速测量精度。

技术领域

本发明属于精密仪表测量技术领域，具体涉及一种新型电磁流量计及其测量方法。

背景技术

从污水处理厂等工业应用到物业水流管理等民用方面都需要具有高精度的液体流量测量仪器，以实现对液体流量的测量与控制。例如，在食品行业，产品装瓶和装罐的流量精确控制会直接影响利润，因此必须最大程度降低流量测量误差。在众多类型的流量计当中，电磁式流量计同时兼备了测量准确且价格相对较低的特点，从而受到广大生产厂家的青睐。因此电磁式流量计发展迅速，成为了流量计的重点研究对象。

传统电磁流量计主要由五部分组成：分别是流量传感器、励磁电路、信号分析电路、计算控制模块、人机交互系统。励磁电路是为了产生稳定可控的电流，电流经过传感器的线圈后就会产生磁场，由于磁场是由可控电流经过线圈产生的，因此磁场的大小方向也都可以控制，现在多用低频矩形励磁方波。传感器的两侧会有两个极板，当液体流过传感器时，液体中带电粒子就会在磁场中运动受到洛伦兹力的作用从而正负粒子打向不同的两个极板，这样两个极板就会产生微小电压信号。之后微小电压信号经过信号分析电路后，便可以由计算控制模块中的ADC转化为数字信号输入单片机。最后单片机将得到的数据对应为相应的流速信息与计算后的流量信息输出到人机交互系统中，就完成了最终的液体流速与流量的测量。

但是电磁流量计的精度仍然可以提升，成本也仍有下降的空间，性能尚可，功能可靠的高精度电磁流量计都高达4000元人民币。因此控制电磁流量计的成本也是其设计过程中的重中之重。

发明内容

为了克服上述缺点，统筹成本与精度的最优解，使电磁流量计精度提高的基础上降低成本，本发明提供了一种低成本高稳定性的新型电磁流量计及其测量方法。

本发明通过如下技术方案实现：

一种新型电磁流量计，包括流量传感器1、励磁电路2、信号分析电路3、励磁信号采集电路4、计算控制模块5、人机交互系统6及液体管道7，所述计算控制模块5用于控制电流源与H桥，得到低频矩形励磁方波；所述励磁信号采集电路4用于采集励磁电路2的励磁信号，并将该信号通过ADC传输到计算控制模块5中；所述流量传感器1用于采集液体管道7中的液体流速信号，并将液体流速信号传输给信号分析电路3，所述信号分析电路3用于对该信号进行滤波放大滤除噪音处理，处理后的信号经过ADC转换为数字信号传送到计算控制模块5中，计算控制模块5用于对励磁信号采集电路4采集的励磁信号及信号分析电路3处理后的信号进行对比分析计算，并由计算控制模块5控制人机交互系统6来实现人机交互。

进一步地，所述励磁电路2由一个仪表放大器与两个通用运算放大器组成，两个通用运算放大器都作为电压跟随器连接到电路中，其中一个运算放大器输出端接到仪表放大器基准电压ref端，另一个运算放大器同相输入端接到仪表放大器输出端，输出端接到采样电阻R后连接前一个运算放大器同相输入端且连接负载，仪表放大器的反向输入端则接到1.5V基准电压上，反向输入端接到计算控制模块的DAC输出从而来控制电流波形。

进一步地，所述流量传感器1由励磁线圈11及信号极板12组成，所述励磁线圈11分别放置到液体管道7的上下两侧，并紧贴液体管道7，与液体管道7形成垂直的并受电流控制的有规律的稳定可控的磁场，所述信号极板12放置在液体管道7内部的左右两侧，并引出两条导线连接到信号分析电路3中，当液体管道7中有液体流过后，液体中的带电粒子受到洛伦兹力的影响从而打向信号极板12，从而使液体流速与电压信号成正比。