带有流体阻抗测量的电磁流量计的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——带有流体阻抗测量的电磁流量计。该专利由上海大学申请，并于2016年8月17日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及一种带有流体阻抗测量的电磁流量计，具体涉及一种采用基于光电池的可控激励源产生附加交流激励电势的双激励电磁流量计，磁激励下进行流体流速测量，电激励下进行电极阻抗测量。本发明特别关于一种根据所测得在电极阻抗值，实施流体电导率测量、侦测电极绝缘物附着情况及判断是否空管的电磁流量计。

发明背景

电磁流量计是基于磁场激励状态下流体切割磁力线产生与流速成正比的感应电动势而形成的一个测量方程，并依此形成由传感器两电极输出感应电势与测量放大器进行信号放大的测量体系，但这一测量体系是建立在流体电导率等效流体内阻与信号放大器输入内阻间的内阻比可被忽略的条件下。一旦流体电导率足够低，其等效内阻不能被忽略，上述测量体系测量精度便不能保证。

现已形成一种除磁场激励外再附加新激励来测量流体阻抗的双激励电磁流量计，主要用于实现在保证原有流体流量测量的同时，对电极污染和测量管道空管状态进行监测，有专利CN1409093A、专利CN100344940C、专利CN100491928C、专利CN1731106A、专利CN1760643A和CN101718565A等。

一般附加新激励有两种方式：一是如专利CN1409093A、CN100491928C和CN1760643A将新激励并联在测量电极上，这样在原理上存在，任何电路并联在高内阻的测量电极上都会使磁场激励下的感应电势信号受到损失的问题；二是将新激励串接在电磁流量传感器两测量电极端与测量放大器两输入端的连接回路中，专利CN100344940C、CN1731106A和CN101718565A，这样在原理上已不会使磁场激励下的感应电势信号受到损失，但这样需要用与测量电极回路电气隔离方法来实现附加新激励的产生和控制问题。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种带有流体阻抗测量的电磁流量计，可以精确测量电极阻抗，从而能够辨识流体种类，侦测电极污染及管壁内衬层附着情况，判断测量管是否空管。

本发明是在专利CN101718565A的基础上，在由传感器（1）产生的流体感应电势E0与可控激励电势（2）产生的激励电势E1串联形成的信号端a和b，通过电容Ca和Cb耦合与阻抗信号放大器（4）两输入端相接，并在阻抗信号放大器（4）两输入端上分别接有连接信号参考地的电阻Ra和Rb。在激励磁场B=0时，阻抗信号放大器（4）有输出信号U4来估计流体阻抗Z0，即通过信号U4可以得出流体电导率变化、电极污染和测量管空管等信息。

根据上述发明构思，本发明采用以下技术方案：一种带有流体阻抗测量的电磁流量计，包括：一个有管道直径D使被测流体Q通过的电磁流量传感器，电磁流量传感器中有激励磁场B施加于被测流体Q，对应流体Q的流速V在电磁流量传感器中两测量电极P1和P2间产生幅值正比于流速V的感应电势E0=K0×D×B×V，其中K0为一系数；一个可控激励电势产生有内阻r1和交变频率f的激励电势E1；感应电势E0与激励电势E1相串联形成两个信号端a和b。上述的带有流体阻抗测量的电磁流量计，所述电阻Ra和Rb可采用数控电位器，可根据实际需求，调整到需要的电阻值，从而提高测量精度。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：基于光电耦合串联在流量测量回路里的电场激励，易控制监测，且不会降低流量测量信号放大器的输入阻抗，从而不会造成磁场激励下的感应电势信号受到损失的问题。

其次，阻抗信号放大器通过耦合电容连接到流速测量回路里的两信号输出端a和b，从而使得流体流速测量与电极阻抗测量互不干扰，分时、分频、分硬件进行测量。这样就能提供一种既能保持在磁场激励下的高性能流量测量特性，又能在附加电势激励下对电极两端间流体阻抗进行监测的双激励电磁流量计。使传统的电磁流量计具有了对电极污染、测量管空管和流体阻抗变化等进行监测的新功能。