專利名稱：一種多電極電磁流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)，特別是涉及一種工業(yè)自動(dòng)化儀表中的電磁流量計(jì)技術(shù)。
背景技術(shù)：
電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器(以下簡稱傳感器)和電磁流量轉(zhuǎn)換器(以下簡 稱轉(zhuǎn)換器)組成。轉(zhuǎn)換器給傳感器(傳感器結(jié)構(gòu)如圖1所示)的勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁 電流，在裝有檢測信號(hào)電極的導(dǎo)管的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生工作磁場。導(dǎo)電液體流過磁場切割 磁力線，在檢測電極上能夠感應(yīng)與液體流速成正比的電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)換器將感應(yīng)的電動(dòng) 勢(shì)放大、轉(zhuǎn)換成可為其他接受儀表或裝置接收的電流、頻率或數(shù)字通訊信號(hào)，以完 成導(dǎo)電流體的測量、計(jì)量或控制。
理論分析表明，傳感器電極上感應(yīng)的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)是傳感器導(dǎo)管內(nèi)無數(shù)流體微粒 感應(yīng)電位的集合。并且導(dǎo)管內(nèi)不同位置的流體微粒感應(yīng)電位對(duì)檢測電極上的信號(hào)電 動(dòng)勢(shì)貢獻(xiàn)大小不一樣。通常用權(quán)重函數(shù)W表示導(dǎo)管內(nèi)不同位置對(duì)檢測電極上信號(hào)電 動(dòng)勢(shì)的貢獻(xiàn)。理論上也證明了，檢測電極的幾何形狀和大小權(quán)重函數(shù)的大小也不一 樣。圖2是兩個(gè)點(diǎn)電極二維情況的權(quán)重函數(shù)的分布。圖3是大面積電極的權(quán)重函數(shù) 的分布。
兩個(gè)點(diǎn)電極獲取信號(hào)電動(dòng)勢(shì)的貢獻(xiàn)，集中在電極軸線附近兩個(gè)扇形的區(qū)域。因 此當(dāng)流入流量計(jì)流體的速度分布對(duì)于導(dǎo)管中心軸，不是對(duì)稱情況，測量會(huì)產(chǎn)生很大 誤差。流速分布不以中心軸為對(duì)稱的原因是流量計(jì)上游直線段不夠長，管路中的彎 頭、閥門等局部阻力部件所造成。為此，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，兩個(gè)點(diǎn)電極結(jié)構(gòu)電磁流量 計(jì)的安裝上游必須有大于5倍傳感器直徑的直管段。對(duì)于大口徑管道，許多安裝現(xiàn)場不能夠滿足這一條件，這將產(chǎn)生測量誤差；
大面積電極獲取信號(hào)電動(dòng)勢(shì)的貢獻(xiàn)，集中在導(dǎo)管圓斷面中除上下兩個(gè)弓形，中 間大部分的區(qū)域。比起中間部分，兩個(gè)弓形所占比例較小。因此當(dāng)流入流量計(jì)流體 的速度分布對(duì)于導(dǎo)管中心軸，不是對(duì)稱情況，測量產(chǎn)生的誤差小。但是，大面積電 極制造工藝復(fù)雜，實(shí)際裝配中電極與導(dǎo)管的絕緣襯里很難完全貼附，很難保證電極 的密封。
另外，電磁流量計(jì)傳感器輸出的感應(yīng)信號(hào)電壓應(yīng)是以被測液體為基準(zhǔn)點(diǎn)的。通 常導(dǎo)電液體是依靠與傳感器安裝上、下游的金屬管道或者傳感器兩端配以金屬接地 環(huán)(接液環(huán))相接觸，引出電壓基準(zhǔn)到轉(zhuǎn)換器放大器的。然而上、下游金屬管道與 測量電極材質(zhì)不同，或者管道銹蝕，將會(huì)造成變動(dòng)的直流極化干擾電壓或接觸不可 靠。同時(shí)，采用接地環(huán)需要與測量電極同種材質(zhì)，會(huì)加大流量計(jì)制造成本。
如圖1所示，現(xiàn)有的電磁流量計(jì)傳感器主要結(jié)構(gòu)有設(shè)有襯里IO、接地環(huán)8、 電極11的導(dǎo)管12、設(shè)有法蘭l、吊環(huán)2、接線盒3、支架13的外殼4、以及磁軛5、 極靴6、勵(lì)磁線圈7、測量管9等部件組成。導(dǎo)管12是內(nèi)襯絕緣襯里的不導(dǎo)磁金屬 管，兩個(gè)測量點(diǎn)電極ll對(duì)稱裝在導(dǎo)管徑向位置。傳感器安裝在管路中，導(dǎo)電液體流 過傳感器。轉(zhuǎn)換器向勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，在傳感器中產(chǎn)生磁場，運(yùn)動(dòng)流體切割 磁力線測量電極將獲取感生電動(dòng)勢(shì)。
如圖2所示，在電極處導(dǎo)管的界面圖中，A和B是兩個(gè)電電極，H表示磁場的 方向。W是權(quán)重函數(shù)，它表示斷面中不同位置各點(diǎn)流體微粒所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)對(duì)兩電 極的貢獻(xiàn)比例。顯然電極附近對(duì)流速變化與電極成90。位置要敏感得多。
如圖3所示，在呈弧形的大面積電極的權(quán)重函數(shù)W的分布中可以看到，電極區(qū) 域所占面積比例大，平均W接近1，流速分布的不對(duì)稱影響小。
如圖4所示，四電極一個(gè)象限權(quán)重函數(shù)的分布規(guī)律與大面積電極一致。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量 附加誤差小、方便于裝配、能提供可靠地基準(zhǔn)電位的、接液基準(zhǔn)可靠的多電極電磁 流量計(jì)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種多電極電磁流量計(jì)，包括在與導(dǎo) 管中心軸垂直的傳感器導(dǎo)管的圓截面上設(shè)有(安裝)的電極，其特征在于，所述電 極中，四個(gè)為與圓截面的X軸和Y軸對(duì)稱的、對(duì)導(dǎo)管絕緣的(信號(hào))測量電極，二 個(gè)為接液電極；二個(gè)測量電極為一組，二個(gè)接液電極分別設(shè)在二組測量電極之間；
同組的二個(gè)測量電極之間可靠連接，二組測量電極分別連接轉(zhuǎn)換器放大器；二 個(gè)接液電極之間可靠連接后與測量導(dǎo)管的金屬相連接，并作為流量信號(hào)的基準(zhǔn)地連 接轉(zhuǎn)換器放大器的接地端。傳感器構(gòu)成差分信號(hào)輸出，可以直接通用于與兩電極傳 感器配套的轉(zhuǎn)換器。
進(jìn)一步地，所述二組測量電極對(duì)稱地分布在所述圓截面的X軸兩側(cè)，
進(jìn)一步地，所述同組的二個(gè)測量電極之間在所述圓截面的傳感器導(dǎo)管壁呈一定 的弧度(如40° )。
進(jìn)一步地，所述二個(gè)接液電極設(shè)在二組測量電極之間的Y軸的上、下兩端點(diǎn)。 進(jìn)一步地，所述同組的二個(gè)測量電極之間用具有絕緣護(hù)套的導(dǎo)線連接起來，這
兩個(gè)電極間的電阻為OQ。
進(jìn)一步地，所述兩組并聯(lián)測量電極之間絕緣電阻不小于50MQ 。
進(jìn)一步地，所述測量電極對(duì)金屬導(dǎo)管的絕緣電阻大于50MQ，并能承受500V
以上的耐壓強(qiáng)度。
進(jìn)一步地，所述接液電極與金屬導(dǎo)管的連接電阻為OQ。
利用本發(fā)明提供的多電極電磁流量計(jì)，由于采用四個(gè)測量電極兼顧兩個(gè)電極和 大面積電極的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足流量計(jì)上游2倍直管段，測量附加誤差小于±0.2%，并能如同兩個(gè)點(diǎn)電極那樣方便于裝配；本發(fā)明的六電極中另外兩個(gè)電極作為接液電 極，為流量信號(hào)電壓提供可靠地基準(zhǔn)電位。
本發(fā)明的四個(gè)測量電極獲取信號(hào)電動(dòng)勢(shì)的貢獻(xiàn)，與大面積電極一樣，集中在導(dǎo) 管圓斷面中的除上下兩個(gè)弓形外中間大部分區(qū)域；其面積比兩個(gè)弓形大的多。所以， 當(dāng)流入流量計(jì)流體的速度分布對(duì)于導(dǎo)管中心軸非對(duì)稱情況產(chǎn)生的誤差也??；同樣， 因?yàn)槭屈c(diǎn)電極結(jié)構(gòu)形式，安裝密封容易解決；所述接液電極設(shè)置在Y軸上、下兩個(gè) 端點(diǎn)上。目的是為了防止接液電極被沉淀物所覆蓋或被上浮的氣體所絕緣，保證接 液基準(zhǔn)的可靠。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中傳感器的結(jié)構(gòu)圖2是現(xiàn)有技術(shù)中兩點(diǎn)電極的權(quán)重函數(shù)分布圖3是現(xiàn)有技術(shù)中大面積電極的權(quán)重函數(shù)分布圖4是現(xiàn)有技術(shù)中四測量電極的權(quán)重函數(shù)分布(四分之一象限)圖5是本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管截面的六電極位置示意圖6是本發(fā)明實(shí)施例多電極電磁流量傳感器與轉(zhuǎn)換器接線的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于 限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的多電極電磁流量計(jì)是在與導(dǎo)管中心軸垂直 的傳感器導(dǎo)管的圓截面上設(shè)有(安裝)六個(gè)電極；其中，四個(gè)為信號(hào)測量電極15， 二個(gè)為接液電極16; 二個(gè)測量電極15為一組，二組測量電極對(duì)稱地分布在所述圓 截面的X軸兩側(cè)，四個(gè)測量電極15分別與X軸和Y軸對(duì)稱，在所述圓截面的傳感器導(dǎo)管壁一組的二個(gè)測量電極之間的弧度R呈40。，兩個(gè)接液電極E、 F設(shè)在二組 (測量電極)之間Y軸的上、下兩端點(diǎn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在所述圓截面的傳 感器導(dǎo)管壁一組的二個(gè)測量電極之間的弧度R也可以大于(或小于)40° 。
本發(fā)明的接線方法，如圖6所示。分別將X軸兩側(cè)的測量電極A與B、 C與D 短路，即測量電極A、 B和C、 D用導(dǎo)線連接在一起后作為信號(hào)電極進(jìn)入轉(zhuǎn)換器放 大器30的信號(hào)輸入端A'、 C';將兩個(gè)接液電極E、 F短路，即接液電極E、 F用導(dǎo) 線連接后與測量導(dǎo)管的金屬相連接，并作為流量信號(hào)的基準(zhǔn)地連接轉(zhuǎn)換器放大器30 的接地端G;傳感器20構(gòu)成差分信號(hào)輸出，可以直接通用于與兩電極傳感器配套的 轉(zhuǎn)換器30。
本發(fā)明的接液電極設(shè)置在Y軸上、下兩個(gè)端點(diǎn)上。目的是為了防止接液電極被 沉淀物所覆蓋或被上浮的氣體所絕緣，保證接液基準(zhǔn)的可靠。
具體實(shí)施方法多電極電磁流量計(jì)傳感器的導(dǎo)管電極孔的加工，應(yīng)注意在圓斷面 的位置分布，參見圖5。 Y軸兩側(cè)的測量電極分別用具有絕緣護(hù)套的導(dǎo)線連接起來， 參見圖6。這兩個(gè)電極間的電阻為OQ 。兩組并聯(lián)測量電極之間絕緣電阻不小于50M Q。每組測量電極與金屬導(dǎo)管必須是絕緣狀態(tài)，測量電極對(duì)金屬導(dǎo)管的絕緣電阻應(yīng) 大于50MQ，并能承受500V以上的耐壓強(qiáng)度。接液電極經(jīng)與金屬導(dǎo)管絕緣密封后， 必須與金屬導(dǎo)管用導(dǎo)線可靠連接，參見圖6。接液電極與金屬導(dǎo)管的連接電阻幾乎 是OQ。
電極與導(dǎo)管裝配后應(yīng)做水密封和耐水壓試驗(yàn)，滿足1.5倍公稱壓力的耐壓強(qiáng)度不 得有泄漏現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1、一種多電極電磁流量計(jì)，包括在與導(dǎo)管中心軸垂直的傳感器導(dǎo)管的圓截面上設(shè)有的電極，其特征在于，所述電極中，四個(gè)為與圓截面的X軸和Y軸對(duì)稱的、對(duì)導(dǎo)管絕緣的測量電極，二個(gè)為接液電極；二個(gè)測量電極為一組，二個(gè)接液電極分別設(shè)在二組測量電極之間；同組的二個(gè)測量電極之間可靠連接，二組測量電極分別連接轉(zhuǎn)換器放大器；二個(gè)接液電極之間可靠連接后與測量導(dǎo)管的金屬相連接，并作為流量信號(hào)的基準(zhǔn)地連接轉(zhuǎn)換器放大器的接地端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電極電磁流量計(jì)，其特征在于，所述二個(gè)接液電極 設(shè)在二組測量電極之間的Y軸的上、下兩端點(diǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電極電磁流量計(jì)，其特征在于，所述二組測量電極 對(duì)稱地分布在所述圓截面的X軸兩側(cè)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電極電磁流量計(jì)，其特征在于，所述同組的二個(gè)測量電極之間的連接電阻為OQ。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電極電磁流量計(jì)，其特征在于，所述兩組并聯(lián)測量 電極之間絕緣電阻不小于50MQ 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電極電磁流量計(jì)，其特征在于，所述測量電極對(duì)金 屬導(dǎo)管的絕緣電阻大于50MQ ，并能承受500V以上的耐壓強(qiáng)度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電極電磁流量計(jì)，其特征在于，所述接液電極與金 屬導(dǎo)管的連接電阻為OQ。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多電極電磁流量計(jì)，涉及測量技術(shù)領(lǐng)域；該電極電磁流量計(jì)包括在與導(dǎo)管中心軸垂直的傳感器導(dǎo)管的圓截面上設(shè)有的六個(gè)電極，其中，四個(gè)為與圓截面的X軸和Y軸對(duì)稱的、對(duì)導(dǎo)管絕緣的測量電極，二個(gè)為接液電極；二個(gè)測量電極為一組，二個(gè)接液電極分別設(shè)在二組測量電極之間；同組的二個(gè)測量電極之間可靠連接，二組測量電極分別連接轉(zhuǎn)換器放大器；二個(gè)接液電極之間可靠連接后與測量導(dǎo)管的金屬相連接，并作為流量信號(hào)的基準(zhǔn)地連接轉(zhuǎn)換器放大器的接地端。本發(fā)明多電極電磁流量計(jì)具有測量附加誤差小、方便于裝配、能提供可靠地基準(zhǔn)電位的、接液基準(zhǔn)可靠的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F1/56GK101294832SQ20071004018
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者李興化, 馬中元 申請(qǐng)人:上?？咸刂悄軆x器有限公司