專利名稱：用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器及測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電磁流量傳感器是測(cè)量充滿傳感器測(cè)量管流體的流速V，對(duì)應(yīng)測(cè)量管的截面積S有流量Q＝S×V。對(duì)于非滿管流量的測(cè)量必須在流體流速V的同時(shí)還必須測(cè)量非滿管流體的液位H?，F(xiàn)有的非滿管流量測(cè)量有在電磁流量傳感器中增加多電極液位測(cè)量、電容液位測(cè)量、磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換液位測(cè)量的方法。這些方法使電磁流量傳感器的結(jié)構(gòu)和測(cè)量過程較復(fù)雜。
目前，有專利200510028473.3和200510110182.9的雙激勵(lì)電磁流量技術(shù)，使傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)傳感器在電極兩端不但可以測(cè)量流體流速V而且還可以測(cè)量流體的阻抗Z?；陔p激勵(lì)電磁流量技術(shù)的多參數(shù)測(cè)量方法與技術(shù)，使非滿管流量測(cè)量可利用電磁流量計(jì)傳感器的電極端阻抗來測(cè)量非滿管流的液位H。為基于電磁流量傳感器的非滿管流量測(cè)量方法提供了技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器及測(cè)量方法。其傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量方法簡(jiǎn)便而能滿足非滿管流的流量測(cè)量。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器，由一個(gè)測(cè)量管、一對(duì)安裝在測(cè)量管管壁上的電極和一個(gè)使測(cè)量管中產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)激勵(lì)單元組成，其特征在于(a)所述的測(cè)量管軸線呈水平設(shè)置；(b)所述的一對(duì)電極安裝在測(cè)量管內(nèi)壁水平方向的兩側(cè)，兩電極為沿測(cè)量管管壁周向圓弧狀伸長(zhǎng)成一對(duì)長(zhǎng)弧形電極，每個(gè)電極的弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于測(cè)量管非滿管液值H變化范圍所覆蓋的弧長(zhǎng)；(c)所述的磁場(chǎng)激勵(lì)單元安置于測(cè)量管的上下位置，產(chǎn)生垂直方向磁力線的磁場(chǎng)，即一對(duì)電極形成的面與磁場(chǎng)B和流體流速V兩兩垂直。
一種非滿管流量的測(cè)量方法，采用上述的電磁流量傳感器，其特征在測(cè)量步驟為(a)在磁場(chǎng)激勵(lì)單元產(chǎn)生磁場(chǎng)B的情況下，在一對(duì)電極上測(cè)得感應(yīng)電勢(shì)值E；
(b)由下列關(guān)系式E＝K×D×B×V求得流體在測(cè)量管中的流速V，式中K為計(jì)算系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得；D為測(cè)量管的內(nèi)徑；(c)在磁場(chǎng)激勵(lì)單元不產(chǎn)生磁場(chǎng)的情況下，E＝0，用電流I通過電極測(cè)得產(chǎn)生的電壓U，由下列關(guān)系式U＝I×Z求得測(cè)量管內(nèi)流體的阻抗值Z；(d)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的非滿管流的液位值H與阻抗值Z成單調(diào)對(duì)應(yīng)關(guān)系H＝f(Z)求得液位值H；(e)根據(jù)下式求得測(cè)量管內(nèi)非滿管流的截面積SS=D24arccosD-2HD-(D2-H)D24-(D2-H)2]]>(f)最后根據(jù)已求得的流速V和截面積S，求得非滿管流量QQ＝V×S本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)只要把傳統(tǒng)電磁流量傳感器的電極改造為長(zhǎng)弧型電極，使電磁流量傳感器在不同的非滿管流狀態(tài)都可以測(cè)量的流體阻抗值Z和感應(yīng)電勢(shì)值E，并利用電極上的阻抗與非滿管液位值H的單調(diào)對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過阻抗值Z、感應(yīng)電勢(shì)值E和測(cè)量管直徑D就可得出非滿管流體的流量值Q。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理框圖，圖中(a)為產(chǎn)生磁場(chǎng)B的情況，(b)為不產(chǎn)生磁場(chǎng)的情況。
圖2長(zhǎng)弧型電極傳感器的阻抗-液位曲線具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下參見圖1，本用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器由一個(gè)測(cè)量管I、一對(duì)安裝在測(cè)量管1管壁上的電極2和一個(gè)使測(cè)量管1中產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)激勵(lì)單元3組成，其特征在于
(a)所述的測(cè)量管1軸線呈水平設(shè)置；(b)所述的一對(duì)電極2安裝在測(cè)量管1內(nèi)壁水平方向的兩側(cè)，兩電極2為沿測(cè)量管管壁周向圓弧狀伸長(zhǎng)成一對(duì)長(zhǎng)弧形電極，每個(gè)電極2的弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于測(cè)量管1非滿管液值H變化范圍所覆蓋的弧長(zhǎng)；(c)所述的磁場(chǎng)激勵(lì)單元3安置于測(cè)量管1的上下位置，產(chǎn)生垂直方向磁力線的磁場(chǎng)，即一對(duì)電極2形成的面與磁場(chǎng)B和流體流速V兩兩垂直。
本非滿管流量的測(cè)量方法是采用上述的電磁流量傳感器，其特征在測(cè)量步驟為(a)在磁場(chǎng)激勵(lì)單元產(chǎn)生磁場(chǎng)B的情況下，在一對(duì)電極2上測(cè)得感應(yīng)電勢(shì)值E；(b)由下列關(guān)系式E＝K×D×B×V求得流體在測(cè)量管1中的流速V，式中K為計(jì)算系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得；D為測(cè)量管1的內(nèi)徑；(c)在磁場(chǎng)激勵(lì)單元不產(chǎn)生磁場(chǎng)的情況下，E＝0，用電流I通過電極2測(cè)得產(chǎn)生的電壓U，由下列關(guān)系式U＝I×Z求得測(cè)量管1內(nèi)流體的阻抗值Z；(d)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的非滿管流的液位值H與阻抗值Z成單調(diào)對(duì)應(yīng)關(guān)系H＝f(Z)求得液位值H；(e)根據(jù)下式求得測(cè)量管1內(nèi)非滿管流的截面積SS=D24arccosD-2HD-(D2-H)D24-(D2-H)2]]>(f)最后根據(jù)已求得的流速V和截面積S，求得非滿管流量QQ＝V×S圖1的每個(gè)電極2弧長(zhǎng)是以液位值H最小為0.1×D確定的。每個(gè)電極2弧長(zhǎng)是從H＝0.1×D的交點(diǎn)到H＝(D-0.1)×D＝0.9×D的交點(diǎn)。
圖2是在測(cè)量管內(nèi)徑D＝50mm時(shí)，長(zhǎng)弧型電極傳感器測(cè)得電極上的阻抗值Z與測(cè)量管內(nèi)非滿管流的液位值H的曲線。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器，由一個(gè)測(cè)量管(1)、一對(duì)安裝在測(cè)量管(1)管壁上的電極(2)和一個(gè)使測(cè)量管(1)中產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)激勵(lì)單元(3)組成，其特征在于(a)所述的測(cè)量管(1)軸線呈水平設(shè)置；(b)所述的一對(duì)電極(2)安裝在測(cè)量管(1)內(nèi)壁水平方向的兩側(cè)，兩電極(2)為沿測(cè)量管管壁周向圓弧狀伸長(zhǎng)成一對(duì)長(zhǎng)弧形電極，每個(gè)電極(2)的弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于測(cè)量管(1)非滿管液值H變化范圍所覆蓋的弧長(zhǎng)；(c)所述的磁場(chǎng)激勵(lì)單元(3)安置于測(cè)量管(1)的上下位置，產(chǎn)生垂直方向磁力線的磁場(chǎng)，即一對(duì)電極(2)形成的面與磁場(chǎng)B和流體流速V兩兩垂直。
2.一種非滿管流量的測(cè)量方法，采用權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器，其特征在測(cè)量步驟為(a)在磁場(chǎng)激勵(lì)單元產(chǎn)生磁場(chǎng)B的情況下，在一對(duì)電極(2)上測(cè)得感應(yīng)電勢(shì)值E；(b)由下列關(guān)系式E＝K×D×B×V求得流體在測(cè)量管(1)中的流速V，式中K為計(jì)算系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得；D為測(cè)量管(1)的內(nèi)徑；(c)在磁場(chǎng)激勵(lì)單元不產(chǎn)生磁場(chǎng)的情況下，E＝0，用電流I通過電極(2)測(cè)得產(chǎn)生的電壓U，由下列關(guān)系式U＝I×Z求得測(cè)量管(1)內(nèi)流體的阻抗值Z；(d)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的非滿管流的液位值H與阻抗值Z成單調(diào)對(duì)應(yīng)關(guān)系H＝f(Z)求得液位值H；(e)根據(jù)下式求得測(cè)量管(1)內(nèi)非滿管流的截面積SS=D24arccosD-2HD-(D2-H)D24-(D2-H)2]]>(f)最后根據(jù)已求得的流速V和截面積S，求得非滿管流量QQ＝V×S
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量非滿管流量的電磁流量傳感器及測(cè)量方法。其電磁流量傳感器由一個(gè)測(cè)量管、一對(duì)安裝在測(cè)量管管壁上的一對(duì)電極和一個(gè)可使測(cè)量管中產(chǎn)生磁場(chǎng)B的磁場(chǎng)激勵(lì)單元組成。其測(cè)量方法是一對(duì)電極是分別沿測(cè)量管管壁周向伸長(zhǎng)的長(zhǎng)弧型電極，在磁場(chǎng)激勵(lì)單元產(chǎn)生和不產(chǎn)生磁場(chǎng)B的兩個(gè)狀態(tài)中，在電極上分別可進(jìn)行非滿管流動(dòng)下對(duì)流體感應(yīng)電勢(shì)值E的測(cè)量和非滿管液位H下對(duì)流體阻抗值Z的測(cè)量；并根據(jù)感應(yīng)電勢(shì)值E與非滿管流體流速值V的對(duì)應(yīng)關(guān)系，阻抗值Z與非滿管液位值H的對(duì)應(yīng)關(guān)系，非滿管流體的截面積S與液位值H和測(cè)量管內(nèi)徑D的幾何關(guān)系，確定測(cè)量管內(nèi)的非滿管流量Q＝V×S。本發(fā)明提供的傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01F1/58GK1928507SQ20061002923
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者李斌, 曹金亮, 史驥 申請(qǐng)人:上海大學(xué)