專利名稱：一種可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量流量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電磁流量計(jì)傳感器，尤其涉及一種可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器。
背景技術(shù)：
電磁流量計(jì)的發(fā)展史從磁場(chǎng)角度來(lái)看也是勵(lì)磁方式的發(fā)展史。勵(lì)磁方式從如何穩(wěn)定和補(bǔ)償磁場(chǎng)的角度，主要有以下4個(gè)發(fā)展階段1.最開(kāi)始為恒壓勵(lì)磁。有方波也有正弦波，由于銅電阻隨溫度變化，因而導(dǎo)致勵(lì)磁電流變化，引發(fā)磁場(chǎng)改變，影響測(cè)量精度，現(xiàn)已基本不用。2.后來(lái)發(fā)展為恒流勵(lì)磁。采用恒流勵(lì)磁的電磁流量計(jì)在使用一段時(shí)間之后需要檢測(cè)電流是否發(fā)生變化，如果發(fā)生變化，需要重新調(diào)整回原來(lái)的值，或者把實(shí)測(cè)值輸入電磁流量計(jì)進(jìn)行軟件補(bǔ)償。當(dāng)代大部分電磁流量計(jì)都采用這種方法。這種方法的雖然適用于很多場(chǎng)合，但在磁導(dǎo)率發(fā)生變化的場(chǎng)合，如鐵礦漿，磁路發(fā)生銹蝕等，會(huì)影響測(cè)量精度，長(zhǎng)期穩(wěn)定性也不夠好。3.電流反饋。勵(lì)磁電流實(shí)測(cè)值自動(dòng)補(bǔ)償變化，避免了勵(lì)磁電流定期調(diào)試或者補(bǔ)償?shù)穆闊?，但也無(wú)法適用于磁導(dǎo)率發(fā)生變化的場(chǎng)合，缺點(diǎn)與恒流勵(lì)磁的情況相同。另外，由于在勵(lì)磁電流換向的過(guò)程中，電流對(duì)勵(lì)磁線圈會(huì)有力的沖擊。電磁流量計(jì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，絕緣層會(huì)發(fā)生老化，頻繁的電磁力沖擊可能導(dǎo)致匝間短路。不管依靠恒電流保持磁場(chǎng)穩(wěn)定，還是通過(guò)電流反饋來(lái)補(bǔ)償磁場(chǎng)的變化，一旦發(fā)生匝間短路，磁場(chǎng)便會(huì)減弱，導(dǎo)致流量測(cè)量值偏小。4.帶參考線圈(也稱參考線圈)，一度被誤認(rèn)為是磁場(chǎng)反饋。仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，以前參考線圈與勵(lì)磁線圈繞在一起，信號(hào)中大部分為漏磁通分量變化引起的感生電壓，主測(cè)量磁通變化所產(chǎn)生的信號(hào)分量很小，所以反映磁場(chǎng)的變化很有限，實(shí)質(zhì)上基本為勵(lì)磁電壓反饋。綜上所述，現(xiàn)有的電磁流量計(jì)傳感器在磁導(dǎo)率變化的情況下，獲得的測(cè)量值并不精確，性能也不穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，該電磁流量計(jì)傳感器可以測(cè)量磁導(dǎo)率可變的流體。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。一種可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，包括法蘭和測(cè)量管，所述法蘭安裝在測(cè)量管的兩端，所述測(cè)量管上固定有參考線圈和勵(lì)磁線圈，所述參考線圈和勵(lì)磁線圈單獨(dú)纏繞并相距一定距離。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述勵(lì)磁線圈固定于測(cè)量管的外側(cè)壁，所述參考線圈繞制為細(xì)長(zhǎng)形狀，如同勵(lì)磁線圈的中軸安裝在勵(lì)磁線圈中間。[0012]作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述參考線圈貼近測(cè)量管的外側(cè)壁，參考線圈比勵(lì)磁線圈大一圈，將勵(lì)磁線圈包圍起來(lái)。作為本實(shí)用新型的再一種優(yōu)選方案，所述測(cè)量管的外側(cè)壁設(shè)有磁路板，磁路板的兩端通過(guò)極靴固定于測(cè)量管上，所述參考線圈纏繞在磁路板上。作為本實(shí)用新型的再一種優(yōu)選方案，所述測(cè)量管的外側(cè)壁設(shè)有磁路板，磁路板的兩端通過(guò)極靴固定于測(cè)量管上，勵(lì)磁線圈固定在其中一個(gè)極靴上，參考線圈固定在另外一個(gè)極靴上。作為本實(shí)用新型的再一種優(yōu)選方案，所述參考線圈為一個(gè)線圈或若干個(gè)線圈串聯(lián)而成。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型所述的電磁流量計(jì)傳感器可以測(cè)量磁導(dǎo)率可變的流體，參考線圈信號(hào)中的反映主磁通變化的信號(hào)比例提高4倍以上，在交流勵(lì)磁時(shí)基本不受渦電流影響，從而穩(wěn)定了零點(diǎn)，提高了測(cè)量精度。

圖1為實(shí)施例一所述的采用中軸式繞線方式的電磁流量計(jì)的主視圖；圖2為實(shí)施例一所述的采用中軸式繞線方式的電磁流量計(jì)的俯視圖；圖3為實(shí)施例二所述的采用包圍式繞線方式的電磁流量計(jì)的主視圖；圖4為實(shí)施例二所述的采用包圍式繞線方式的電磁流量計(jì)的俯視圖；圖5為實(shí)施例三所述的采用念珠式繞線方式的電磁流量計(jì)的主視圖；圖6為實(shí)施例三所述的采用念珠式繞線方式的電磁流量計(jì)的俯視圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明11、法蘭；13、勵(lì)磁線圈；15、電極；22、勵(lì)磁線圈；24、測(cè)量管；26、電極；32、勵(lì)磁線圈；34、測(cè)量管；36、磁路板。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)反饋。由電磁流量計(jì)的發(fā)展史來(lái)看，它是電磁流量計(jì)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，因?yàn)橹挥斜３执艌?chǎng)不變，或者磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)能夠及時(shí)補(bǔ)償，才能突破電磁流量計(jì)的局限，適用于鐵礦漿等磁導(dǎo)率變化的場(chǎng)合，才能保證電磁流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中的測(cè)量精度，并提高電磁流量計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一本實(shí)施例提供一種可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，如圖1和2所示，
12、測(cè)量管； 14、參考線圈； 21、極靴； 23、法蘭； 25、參考線圈； 31、極靴； 33、法蘭； 35、參考線圈；包括法蘭11和測(cè)量管12，所述法蘭11安裝在測(cè)量管12的兩端，所述測(cè)量管12的外側(cè)壁固定有參考線圈14和勵(lì)磁線圈13，所述參考線圈14和勵(lì)磁線圈13單獨(dú)纏繞并相距一段距離。所述參考線圈14不與勵(lì)磁線圈13繞在一起，根據(jù)裝配空間盡可能離開(kāi)勵(lì)磁線圈一定距離；參考線圈14不僅要距法蘭11 一定距離，而且距電極15也要有一定距離。對(duì)于大口徑，由于勵(lì)磁線圈本身已經(jīng)靠近測(cè)量管的外側(cè)，所以可以將參考線圈制成細(xì)長(zhǎng)，如同勵(lì)磁線圈中軸，安裝在勵(lì)磁線圈中間，這種安裝方式，叫作中軸式；該中軸式參考線圈安裝方式適合大口徑電磁流量計(jì)。參考線圈可以是一個(gè)，也可以是兩個(gè)、或若干個(gè)串聯(lián)而成。參考線圈可以用漆包線繞制，這樣成本低；也可以用單個(gè)或者多個(gè)柔性電路板，這樣一致性好。參考線圈的匝數(shù)根據(jù)轉(zhuǎn)換器電路可匹配的電壓，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，一股使額定勵(lì)磁時(shí)，輸出的參考信號(hào)強(qiáng)度為IOOmV左右?？傊x開(kāi)一定距離，盡量避開(kāi)漏磁通的作用范圍。實(shí)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)參考線圈相比，本實(shí)用新型專利所述參考線圈信號(hào)中的反映主磁通變化的信號(hào)比例提高4倍以上，在交流勵(lì)磁時(shí)基本不受渦電流影響。這是有質(zhì)的區(qū)別的。采用傳統(tǒng)的參考線圈，隨著傳感器口徑的增大，由于渦電流的影響，參考信號(hào)的相位會(huì)偏離測(cè)量磁場(chǎng)的相位，多達(dá)15度，導(dǎo)致部分正交干擾轉(zhuǎn)化為同相干擾。而采用本實(shí)用新型中的參考線圈，可以將參考信號(hào)與實(shí)際測(cè)量磁場(chǎng)的相位差控制在1度以內(nèi)，從而穩(wěn)定了零點(diǎn)，提高了測(cè)量精度。實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一得區(qū)別如圖3和4所示，法蘭23安裝在測(cè)量管M的兩端，測(cè)量管M的外側(cè)壁固定有參考線圈25和勵(lì)磁線圈22，參考線圈25貼近測(cè)量管M的外殼，參考線圈25比勵(lì)磁線圈22大一圈，將勵(lì)磁線圈22包圍起來(lái)，即包圍式，這種安裝方式適用于中口徑電磁流量計(jì)。勵(lì)磁線圈22圍繞磁路板固定，磁路板通過(guò)極靴21固定在測(cè)量管M的外側(cè)壁。電極設(shè)置于測(cè)量管M的外側(cè)壁上距離參考線圈25的一定距離位置處。實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例一得區(qū)別如圖5和6所示，法蘭33安裝在測(cè)量管34的兩端，測(cè)量管34的外側(cè)壁固定有參考線圈35和勵(lì)磁線圈32，勵(lì)磁線圈32圍繞磁路板36固定，磁路板36通過(guò)極靴31固定在測(cè)量管34的外側(cè)壁。電極設(shè)置于測(cè)量管34的外側(cè)壁上距離勵(lì)磁線圈32的一定距離位置處。參考線圈35纏繞在磁路板36上，即念珠式，這種安裝方式適用于小口徑電磁流量計(jì)。因?yàn)樾】趶诫姶帕髁坑?jì)的空間狹小，實(shí)施例一和三所述的兩種方式都無(wú)法做到離開(kāi)勵(lì)磁線圈較大的距離，所以可以將參考線圈繞在磁路板上，并且靠近電極的位置，要遠(yuǎn)離極靴。參考線圈可以由一個(gè)線圈繞成，也可以由若干個(gè)線圈串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成。實(shí)施例四本實(shí)施例與實(shí)例三的區(qū)別在于，其中一個(gè)極靴安裝勵(lì)磁線圈，另一個(gè)極靴安裝參考線圈。這種安裝方式適用于特別小口徑的電磁流量計(jì)。參考線圈的制作一股有兩方法，一種是采用漆包線繞制，另一種是用柔性電路板制作。對(duì)于口徑小的電磁流量計(jì)傳感器，采用柔性電路板固定方法，并不增加成本，而且一致性好。對(duì)于口徑大的電磁流量計(jì)傳感器，如直徑為2米到3米，參考線圈的尺寸是很大的，沒(méi)有那么大的柔性電路板，如果非要采用，可以將幾個(gè)柔性電路板串聯(lián)起來(lái)，當(dāng)然，這種情況下采用漆包線繞制具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。漆包線是繞組線的一個(gè)主要品種，由導(dǎo)體和絕緣層兩部組成，裸線經(jīng)退火軟化后，再經(jīng)過(guò)多次涂漆，烘焙而成。參考線圈的固定方法多種多樣，但不管采用哪種方式，一定得牢固，不能使它的形狀和位置有變動(dòng)，否則會(huì)影響測(cè)量精度。一種比較簡(jiǎn)單的辦法是用玻璃纖維膠帶將參考線圈粘在導(dǎo)管上，在粘之前，導(dǎo)管表面要清潔。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，最好再用硅膠進(jìn)行加固。本實(shí)用新型具備以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本實(shí)用新型的參考線圈信號(hào)中，反映測(cè)量磁場(chǎng)的成份有了本質(zhì)的提高，使電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)真正意義上的磁場(chǎng)反饋成為可能。實(shí)驗(yàn)表明，電磁流量計(jì)等效磁場(chǎng)的理論值和實(shí)測(cè)值相差很小。由于交流勵(lì)磁一股用于工業(yè)控制，流體情況比較復(fù)雜，在標(biāo)定時(shí)不便于把所有頻率都標(biāo)定。磁場(chǎng)反饋使各頻率的儀表系數(shù)相差無(wú)幾，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇最佳的頻率。2、可以測(cè)量磁導(dǎo)率可變的流體，如鐵礦漿，突破了電磁流量計(jì)的禁區(qū)。對(duì)于鐵精礦漿，目前采用放射性元素測(cè)量濃度，不但精度低，而且因?yàn)楹溯椛?，維護(hù)管理起來(lái)有危險(xiǎn)性， 且成本高。如果采用磁導(dǎo)率法測(cè)量鐵精礦的有效濃度，不但安全方便，而且由體積流量和濃度可以直接給出鐵精礦的質(zhì)量流量。實(shí)現(xiàn)了電磁流量計(jì)、鐵精礦漿濕品位、鐵精礦質(zhì)量流量三表合一，這在本領(lǐng)域是一個(gè)突破性進(jìn)展，將解決長(zhǎng)期無(wú)法解決的問(wèn)題。3、填補(bǔ)了現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的一大漏洞。對(duì)于流體磁導(dǎo)率不發(fā)生變化的場(chǎng)合，如水，可以通過(guò)計(jì)算磁導(dǎo)率的變化診斷傳感器的狀態(tài)，是否發(fā)生匝間短路，磁路銹蝕等，并補(bǔ)償磁場(chǎng)的變化，在出現(xiàn)故障的情況下，減小測(cè)量誤差。如果發(fā)生匝間短路，磁導(dǎo)率示值會(huì)變小，所以有助于發(fā)現(xiàn)故障。相對(duì)磁導(dǎo)率的檢測(cè)方法，不一定在線實(shí)現(xiàn)，也可以用于離線檢測(cè)。輸入恒正弦波勵(lì)磁電流，測(cè)參考線圈波形，計(jì)算磁導(dǎo)率。如果磁導(dǎo)率沒(méi)有變，說(shuō)明傳感器沒(méi)有相關(guān)故障。 這種離線方法特別適用于恒電流方波勵(lì)磁電磁流量計(jì)。這里本實(shí)用新型的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本實(shí)用新型的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本實(shí)用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例， 以及用其他元件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，包括法蘭和測(cè)量管，所述法蘭安裝在測(cè)量管的兩端，其特征在于所述測(cè)量管上固定有參考線圈和勵(lì)磁線圈，所述參考線圈和勵(lì)磁線圈單獨(dú)纏繞并相距一定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，其特征在于 所述勵(lì)磁線圈固定于測(cè)量管的外側(cè)壁，所述參考線圈繞制為細(xì)長(zhǎng)形狀，如同勵(lì)磁線圈的中軸安裝在勵(lì)磁線圈中間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，其特征在于 所述參考線圈貼近測(cè)量管的外側(cè)壁，參考線圈比勵(lì)磁線圈大一圈，將勵(lì)磁線圈包圍起來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，其特征在于 所述測(cè)量管的外側(cè)壁設(shè)有磁路板，磁路板的兩端通過(guò)極靴固定于測(cè)量管上，所述參考線圈纏繞在磁路板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，其特征在于 所述測(cè)量管的外側(cè)壁設(shè)有磁路板，磁路板的兩端通過(guò)極靴固定于測(cè)量管上，其中一個(gè)極靴固定有勵(lì)磁線圈，而另外一個(gè)極靴上固定參考線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，其特征在于 所述參考線圈為一個(gè)線圈或若干個(gè)線圈串聯(lián)而成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可以檢測(cè)磁場(chǎng)和磁導(dǎo)率的電磁流量計(jì)傳感器，該電磁流量計(jì)傳感器包括法蘭和測(cè)量管，所述法蘭安裝在測(cè)量管的兩端，所述測(cè)量管上固定有參考線圈和勵(lì)磁線圈，所述參考線圈和勵(lì)磁線圈單獨(dú)纏繞并相距一定距離。本實(shí)用新型所述的參考線圈信號(hào)中，反映主測(cè)量磁通的信號(hào)比例上升到傳統(tǒng)參考線圈的四倍以上，使得電磁流量計(jì)傳感器測(cè)量磁導(dǎo)率可變的流體成為可能，也提高了零點(diǎn)穩(wěn)定性和測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01F1/58GK201964914SQ20102067448
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者張光瑞, 張振山, 張 林, 趙潤(rùn), 黃小燕, 黃躍剛 申請(qǐng)人:上海威爾泰儀器儀表有限公司, 上海威爾泰工業(yè)自動(dòng)化股份有限公司, 東北大學(xué)