葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，用以解決傳統(tǒng)采樣傳感器探測距離短、抗磁性差及測量不準(zhǔn)確的問題，主要包括高速采樣探頭和傳感器控制器兩個(gè)部分，所述高速采樣探頭內(nèi)設(shè)線圈、線圈支架以及保護(hù)支架；所述傳感器控制器包括電源供電裝置，無線電波發(fā)生裝置、無線電波接收裝置、采樣識(shí)別裝置、邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置、采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置及傳感器信號(hào)輸出裝置。本發(fā)明適用于多種葉輪式流量計(jì)實(shí)現(xiàn)高速測量，具有微功耗、寬電壓、溫度特性和耐壓特性良好、輸出信號(hào)優(yōu)良等特性；同時(shí)，本發(fā)明對葉輪不產(chǎn)生任何阻力，且探測距離遠(yuǎn)，抗強(qiáng)磁性能好，測量準(zhǔn)確，可根據(jù)不同用途選用不同外殼。
【專利說明】葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速采樣傳感器，尤其涉及一種葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，屬于傳感器采樣領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪式流量計(jì)作為一種測量氣體、液體流量的裝置被廣泛應(yīng)用，其關(guān)鍵部件是測量傳感器?，F(xiàn)有葉輪式流量計(jì)大多都是在產(chǎn)生制造中組裝和調(diào)試，有效探測距離小，探測速度低，溫漂大，對應(yīng)用環(huán)境條件要求高，一旦發(fā)生損壞，維修和更換都需要停工處理，維護(hù)維修麻煩。另外，現(xiàn)有葉輪式流量計(jì)自身抗污染效果都不好，抗干擾能力差；需要額外配置保護(hù)裝置加以保護(hù)，致使流量計(jì)的生產(chǎn)制造與檢驗(yàn)困難，在正常使用中損壞幾率高，這就帶來了安裝工藝復(fù)雜，維修成本高等弊端。特別是在實(shí)際使用過程中傳感器受溫度、壓力變化的影響造成嚴(yán)重的信號(hào)漂移，導(dǎo)致不能正常采樣，致使整個(gè)測量設(shè)備功能失效，由于傳感器探測距離小，一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)測量設(shè)備或儀器就無法正常工作，必須在停止運(yùn)行的情況下更換整個(gè)測量設(shè)備或儀器，損失嚴(yán)重，這是多年來困繞葉輪流量計(jì)應(yīng)用的一大難題；但是，葉輪式流量計(jì)又是眾多流量計(jì)中基表精確度最高，重復(fù)性最好，應(yīng)用廣泛的流量計(jì)；特別是在大型天然氣輸送管道系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛，在中國，在西歐和北美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的天然氣管道上應(yīng)用最多的也是這種流量計(jì)。因此，急需研制一種新型的應(yīng)用于葉輪式流量計(jì)的流量傳感器，本發(fā)明是針對上述問題而專門設(shè)計(jì)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，解決了傳統(tǒng)采樣傳感器探測距離短、抗干擾能力差及測量速度低的問題。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，包括葉輪式流量計(jì)及高速采樣傳感器，所述葉輪式流量計(jì)包括葉輪、葉片及流量計(jì)殼體，所述葉輪上含有兩個(gè)或以上的葉片，所述高速采樣傳感器包括:
[0005]高速采樣探頭:所述高速采樣探頭可以根據(jù)葉輪式流量計(jì)基表的具體結(jié)構(gòu)和指標(biāo)要求，做出不同的結(jié)構(gòu)形式，用以探測葉片位移信號(hào)；
[0006]傳感器控制器:所述傳感器控制器用于接收高速采樣探頭采集到到信號(hào)，并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理；
[0007]所述高速采樣探頭與所述傳感器控制器連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述傳感器控制器包括:
[0009]無線電波發(fā)生裝置:所述無線電波發(fā)生裝置的一端與所述高速采樣探頭相連接，所述無線電波發(fā)生裝置用以接收所述高速采樣探頭采集到的信號(hào)，產(chǎn)生聚焦的電磁波，將聚焦的電磁波通過高速采樣探頭發(fā)射到所述葉片上，并產(chǎn)生電磁波回波信號(hào)；
[0010]無線電波接收裝置:所述無線電波接收裝置與所述無線電波發(fā)生裝置相連接，用以接收電磁波回波信號(hào)，該回波信號(hào)使掃描基頻急劇升高和降低，從而產(chǎn)生時(shí)間極短的反映葉片位移信號(hào)的反饋量信號(hào)；
[0011]采樣識(shí)別裝置:所述采樣識(shí)別裝置與所述無線電波接收裝置相連接，用以接收無線電波接收裝置產(chǎn)生的反饋量信號(hào)，以便識(shí)別葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)位移量；
[0012]邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置:所述邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置與所述采樣識(shí)別裝置集成在一個(gè)模塊內(nèi)，用以將采樣識(shí)別裝置識(shí)別的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)位移量轉(zhuǎn)化成陡峭脈沖信號(hào)；
[0013]采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置:所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置與所述邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置相連接，用以將邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的陡峭脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成矩形脈沖信號(hào)；
[0014]傳感器信號(hào)輸出裝置:所述傳感器信號(hào)輸出裝置與所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置相連接，用以將所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的矩形脈沖信號(hào)輸出至外部控制裝置上；
[0015]電源供電裝置:所述電源供電裝置分別與所述無線電波發(fā)生裝置、無線電波接收裝置、采樣識(shí)別裝置、邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置、采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置及傳感器信號(hào)輸出裝置相連接，用以給上述裝置供電。
[0016]進(jìn)一步的，所述高速采樣探頭包括引線、分層線圈、線圈支架及保護(hù)支架，所述分層線圈纏繞在所述線圈支架后，與所述引線相連接，所述保護(hù)支架位于所述線圈支架外部，用以保護(hù)所述分層線圈及線圈支架。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述分層線圈為一層或以上。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述引線為兩條或以上。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:同其它技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
[0020]一、本發(fā)明按不同的應(yīng)用場合和應(yīng)用需要可將硬質(zhì)外殼裝在流量計(jì)基表上，可以是整體器件，也可以是分裝器件。
[0021]二、本發(fā)明信號(hào)輸出最高頻率超過10000Hz ;—般情況下信號(hào)輸出范圍為O-1OOOOHz。
[0022]三、本發(fā)明采用微功耗設(shè)計(jì)，數(shù)字信號(hào)輸出時(shí)功率低。
[0023]四、本發(fā)明探測距離遠(yuǎn)，便于安裝，且具有優(yōu)良的抗干擾特性，良好的抗強(qiáng)磁場能力，良好的溫度特性。由于采用數(shù)字模擬混合電路設(shè)計(jì)且供電電壓寬，幾乎不產(chǎn)生溫漂。
[0024]五、本發(fā)明適合多種體積、尺寸、型號(hào)的葉輪式流量計(jì)；對于防水、防爆、耐高壓，以及抗機(jī)械沖擊性能，僅取決于外殼造型設(shè)計(jì)和材料的不同。
[0025]六、本發(fā)明中的葉輪流量計(jì)的葉輪，可選擇金屬材料；也可以選擇非金屬材料，僅要求葉片微小的頂部有相關(guān)電磁波的反射材料；材質(zhì)越薄越輕效果越佳，這對于不增加葉輪負(fù)荷，提高葉輪靈敏度、精確度大有益處。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明工作原理模塊圖；
[0028]圖3為本發(fā)明高速采樣探頭的結(jié)構(gòu)一的示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明高速采樣探頭的結(jié)構(gòu)二的示意圖。
[0030]其中，1、葉輪；2、葉片；3、流量計(jì)殼體；4、高速采樣探頭；41、分層線圈；42、引線；43、線圈支架；44、保護(hù)支架；5、傳感器控制器；51、電源供電裝置；52、無線電波發(fā)生裝置；53、無線電波接收裝置；54、采樣識(shí)別裝置；55、邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置；56、采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置；57、傳感器信號(hào)輸出裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0032]如圖1所示，一種葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，包括葉輪式流量計(jì)及高速采樣傳感器，所述葉輪式流量計(jì)包括葉輪1、葉片2及流量計(jì)殼體3，所述葉輪I上設(shè)有兩個(gè)或以上的葉片2，如圖1和圖2所示，所述高速采樣傳感器包括:
[0033]高速采樣探頭4:如圖3和圖4所示，所述高速采樣探頭4可以根據(jù)葉輪式流量計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和指標(biāo)要求，做出不同的結(jié)構(gòu)形式，用以探測葉片2位移信號(hào)；
[0034]傳感器控制器5:所述傳感器控制器5用于接收高速采樣探頭4采集到的信號(hào)，并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理；
[0035]所述高速采樣4探頭與所述傳感器控制器5連接。
[0036]在本發(fā)明中，所述傳感器控制器5包括:
[0037]無線電波發(fā)生裝置52:所述無線電波發(fā)生裝置52的一端與所述高速采樣探頭4相連接，所述無線電波發(fā)生裝置52用以接收所述高速采樣探頭4采集到的信號(hào)，產(chǎn)生聚焦的電磁波，將聚焦的電磁波通過高速采樣探頭4發(fā)射到所述葉片2上，并產(chǎn)生電磁波回波信號(hào);
[0038]無線電波接收裝置53:所述無線電波接收裝置53與所述無線電波發(fā)生裝置52相連接，用以接收電磁波回波信號(hào)，該回波信號(hào)使掃描基頻急劇升高和降低，從而產(chǎn)生時(shí)間極短的反映葉片2位移信號(hào)的反饋量信號(hào)；
[0039]采樣識(shí)別裝置54:所述采樣識(shí)別裝置54與所述無線電波接收裝置53相連接，用以接收無線電波接收裝置53產(chǎn)生的反饋量信號(hào)，以便識(shí)別葉片2的轉(zhuǎn)動(dòng)位移量；
[0040]邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置55:所述邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置55與所述采樣識(shí)別裝置54集成在一個(gè)模塊內(nèi)，用以將采樣識(shí)別裝置54識(shí)別的葉片2轉(zhuǎn)動(dòng)位移量轉(zhuǎn)化成陡峭脈沖信號(hào);
[0041]采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置56:所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置56與所述邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置55相連接，用以將邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置55產(chǎn)生的陡峭脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成矩形脈沖信號(hào)；
[0042]傳感器信號(hào)輸出裝置57:所述傳感器信號(hào)輸出裝置57與所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置56相連接，用以將所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置56轉(zhuǎn)換的矩形脈沖信號(hào)輸出至外部控制裝置上；
[0043]電源供電裝置51:所述電源供電裝置51分別與所述無線電波發(fā)生裝置52、無線電波接收裝置53、采樣識(shí)別裝置54、邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置55、采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置56及傳感器信號(hào)輸出裝置57相連接，用以給上述裝置供電。
[0044]如圖3和圖4所示，在本發(fā)明中，所述高速采樣探頭4包括引線42、分層線圈41、線圈支架43及保護(hù)支架44，所述分層線圈41纏繞在所述線圈支架43后，與所述引線42相連接，所述保護(hù)支架44位于所述線圈支架43外部，用以保護(hù)所述分層線圈41及線圈支架43。
[0045]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述分層線圈41為一層或以上。
[0046]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述引線42為兩條或以上。[0047]本發(fā)明的工作原理如下:
[0048]首先由電源供電裝置51提供穩(wěn)恒電壓的供電，對于引入高速采樣傳感器內(nèi)的電源線、信號(hào)輸出線進(jìn)行EMC處理，給高速采樣傳感器內(nèi)部提供相對干凈的電氣環(huán)境。
[0049]高速采樣探頭4發(fā)出的電磁波，其穿透能力強(qiáng)，聚焦后發(fā)射到流量計(jì)葉輪I及葉片2，準(zhǔn)確分辨葉片2和葉輪1，電磁波到達(dá)后產(chǎn)生精確的返回信號(hào)波，并送至無線電波接收裝置53，由后繼的采樣識(shí)別裝置54進(jìn)行處理，由于采用的掃描基頻高，葉輪I上的葉片2薄，葉輪I上的葉片2經(jīng)過高速采樣探頭4有效探測區(qū)的時(shí)間間隔極短，致使返回信號(hào)波頻率急劇升高和降低，在采樣識(shí)別裝置54上產(chǎn)生脈寬很窄和邊沿陡峭的脈沖。在理論上，當(dāng)葉輪I轉(zhuǎn)速趨于無窮時(shí)，其上升沿和下降沿就足夠陡峭，產(chǎn)生的脈沖趨近于理想沖擊信號(hào)。在實(shí)際中葉輪I的轉(zhuǎn)速是有限的，轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的脈沖寬度越窄，而且上升沿和下降沿時(shí)間越短，但其能量足夠大，足以滿足后續(xù)要求，所以高速情況下測量是精確的。在低速情況下，起始點(diǎn)是從O開始，掃描基頻遠(yuǎn)大于采樣輸出頻率，由于在采樣識(shí)別裝置54中采樣脈沖的幅度是恒定的，在采樣識(shí)別裝置54中有電壓保持，而且刷新速度足夠快，能滿足識(shí)別信號(hào)的需要，并根據(jù)采樣時(shí)間控制輸出精確的信號(hào)。
[0050]本發(fā)明的工作過程如下:
[0051]電源供電裝置51啟動(dòng)，本發(fā)明開始工作，葉輪I帶動(dòng)葉片2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，首先無線電波發(fā)生裝置52產(chǎn)生聚焦的電磁波進(jìn)入到高速采樣探頭4，并產(chǎn)生電磁波回波信號(hào)；無線電波接收裝置53接收電磁波回波信號(hào)，該回波信號(hào)能夠使掃描基頻急劇升高和降低，從而產(chǎn)生時(shí)間極短的反映葉片2位移信號(hào)的反饋量信號(hào)；該反饋量信號(hào)傳送至采樣識(shí)別裝置54，通過采樣識(shí)別裝置54，來識(shí)別葉片2的轉(zhuǎn)動(dòng)位移量；邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置55接收采樣識(shí)別裝置54識(shí)別的葉片2轉(zhuǎn)動(dòng)位移量轉(zhuǎn)化成陡峭脈沖信號(hào)，陡峭脈沖信號(hào)經(jīng)過采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置56轉(zhuǎn)化成矩形脈沖信號(hào)，矩形脈沖信號(hào)經(jīng)過傳感器信號(hào)輸出裝置57輸出至外部將控制裝置上，從而實(shí)現(xiàn)了采樣傳感器的高速采樣。
[0052]在本發(fā)明中，無線電波發(fā)生裝置52、無線電波接收裝置53、采樣識(shí)別裝置54、邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置55、采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置56及傳感器信號(hào)輸出裝置57均為已知技術(shù)，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以選擇任意能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的裝置都可以制作成本發(fā)明所述的葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器。
[0053]根據(jù)該傳感器的工作原理，可將本發(fā)明設(shè)計(jì)成PCB板級電路，陶瓷基板厚膜電路，IC集成電路；這些實(shí)現(xiàn)方法盡管有所不同，在外形與指標(biāo)上有著一些差別，完全可以根據(jù)在應(yīng)用領(lǐng)域中的實(shí)際需要選擇實(shí)現(xiàn)方法。
[0054]流量計(jì)外殼3，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場合選擇，金屬材料，塑料材料，或其他材料。
[0055]葉輪1，可選擇金屬材料；也可以選擇非金屬材料，僅要求葉片2微小的頂部有相關(guān)電磁波的反射材料，如銅箔，鋁箔或電鍍材料。
[0056]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，包括葉輪式流量計(jì)及高速采樣傳感器，所述葉輪式流量計(jì)包括葉輪、葉片及流量計(jì)殼體，所述葉輪上含有兩個(gè)或以上的葉片，其特征在于，所述高速采樣傳感器包括: 高速采樣探頭:所述高速采樣探頭可以根據(jù)葉輪式流量計(jì)基表的具體結(jié)構(gòu)和指標(biāo)要求，做出不同的結(jié)構(gòu)形式，用以探測葉片位移信號(hào)； 傳感器控制器:所述傳感器控制器用于接收高速采樣探頭采集到到信號(hào)，并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理； 所述高速采樣探頭與所述傳感器控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，其特征在于，所述傳感器控制器包括: 無線電波發(fā)生裝置:所述無線電波發(fā)生裝置的一端與所述高速采樣探頭相連接，所述無線電波發(fā)生裝置用以接收所述高速采樣探頭采集到的信號(hào)，產(chǎn)生聚焦的電磁波，將聚焦的電磁波通過高速采樣探頭發(fā)射到所述葉片上，并產(chǎn)生電磁波回波信號(hào)； 無線電波接收裝置:所述無線電波接收裝置與所述無線電波發(fā)生裝置相連接，用以接收電磁波回波信號(hào)，該回波信號(hào)使掃描基頻急劇升高和降低，從而產(chǎn)生時(shí)間極短的反映葉片位移信號(hào)的反饋量信號(hào)； 采樣識(shí)別裝置:所述采樣 識(shí)別裝置與所述無線電波接收裝置相連接，用以接收無線電波接收裝置產(chǎn)生的反饋量信號(hào)，以便識(shí)別葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)位移量； 邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置:所述邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置與所述采樣識(shí)別裝置集成在一個(gè)模塊內(nèi)，用以將采樣識(shí)別裝置識(shí)別的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)位移量轉(zhuǎn)化成陡峭脈沖信號(hào)； 采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置:所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置與所述邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置相連接，用以將邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的陡峭脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成矩形脈沖信號(hào)； 傳感器信號(hào)輸出裝置:所述傳感器信號(hào)輸出裝置與所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置相連接，用以將所述采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的矩形脈沖信號(hào)輸出至外部控制裝置上； 電源供電裝置:所述電源供電裝置分別與所述無線電波發(fā)生裝置、無線電波接收裝置、采樣識(shí)別裝置、邊沿陡峭脈沖發(fā)生裝置、采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置及傳感器信號(hào)輸出裝置相連接，用以給上述裝置供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，其特征在于:所述高速采樣探頭包括引線、分層線圈、線圈支架及保護(hù)支架，所述分層線圈纏繞在所述線圈支架后，與所述引線相連接，所述保護(hù)支架位于所述線圈支架外部，用以保護(hù)所述分層線圈及線圈支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，其特征在于:所述分層線圈為一層或以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉輪式流量計(jì)流量高速采樣傳感器，其特征在于:所述引線為兩條或以上。
【文檔編號(hào)】G01F1/05GK103604471SQ201310576991
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】譚慧勇, 郭勇, 譚吉來, 陳滌 申請人:山東大明勝開實(shí)業(yè)有限公司