一種恒磁式電磁流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及流體測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種恒磁式電磁流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的可以測(cè)量導(dǎo)電性液體流量的儀表，所述電磁流量計(jì)可以將液體的流速或者流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電磁流量計(jì)由于響應(yīng)速度較快、精度較高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于石油勘探領(lǐng)域，在注水油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，調(diào)整井下流量的測(cè)調(diào)設(shè)備，例如單雙流量井下測(cè)調(diào)儀、雙導(dǎo)向雙流量井下測(cè)調(diào)儀、橋式同心測(cè)調(diào)儀、橋式偏心分層流量測(cè)調(diào)儀等均需要流量計(jì)的配合使用。尤其對(duì)于井下分層注采石油的開(kāi)發(fā)，精確調(diào)節(jié)不同層段的注水量對(duì)于石油的開(kāi)采量有著極為重要的作用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中常用的電磁流量計(jì)主要有恒磁式電磁流量計(jì)和交變勵(lì)磁式電磁流量計(jì)。恒磁式電磁流量計(jì)利用恒磁(磁鋼)勵(lì)磁技術(shù)，勵(lì)磁方式比較簡(jiǎn)單，并且勵(lì)磁部分的功耗為零，因此恒磁式電磁流量計(jì)的功耗較低。但是恒磁式電磁流量容易發(fā)生金屬測(cè)量電極的極化效應(yīng)。與被測(cè)電解質(zhì)液體接觸的金屬電極可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使正負(fù)離子分別在測(cè)量電極表面上堆積，導(dǎo)致所述測(cè)量電極兩端產(chǎn)生極化電壓。如果極化電壓過(guò)大，可能導(dǎo)致反映流量信息的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)淹沒(méi)。為了克服所述電極極化效應(yīng)，目前多用交變勵(lì)磁式電磁流量計(jì)替代常用的恒磁式電磁流量計(jì)，交變勵(lì)磁式電磁流量計(jì)可以不斷變換勵(lì)磁的方向，能夠消除測(cè)量電極表面的極化現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)，交變勵(lì)磁式電磁流量計(jì)的勵(lì)磁線圈需要通電工作，勵(lì)磁功耗較高。另外，在石油勘探中，井下的工作環(huán)境在高溫200°C左右，而現(xiàn)有的電磁流量計(jì)一般工作在125°C_150°C區(qū)間范圍。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的電磁流量計(jì)功耗較高、容易發(fā)生電極極化效應(yīng)，并且耐高溫高壓性能不能滿足井下高溫高壓工作環(huán)境的需求。因此，現(xiàn)有技術(shù)中亟需一種功耗較低、降低電極極化效應(yīng)、耐高溫性能高的電磁流量計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)的目的在于提供一種恒磁式電磁流量計(jì)，以降低電磁流量計(jì)的功耗、降低電極極化效應(yīng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種恒磁式電磁流量計(jì)，所述恒磁式電磁流量計(jì)具體是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種恒磁式電磁流量計(jì)，所述恒磁式電磁流量計(jì)包括:電磁流量傳感器，信號(hào)處理單元，中央處理器以及反饋單元，其中
[0008]所述電磁流量傳感器用于檢測(cè)液體流通時(shí)切割磁感線生成的電流信號(hào)；
[0009]所述信號(hào)處理單元的輸入端與所述電磁流量傳感器的輸出端連接，所述信號(hào)處理單元用于將所述電磁流量傳感器產(chǎn)生的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并對(duì)所述電壓信號(hào)進(jìn)行采樣保持處理，生成電壓采樣信號(hào)；
[0010]所述中央處理器的輸出端與所述信號(hào)處理單元的輸入端連接，所述中央處理器用于控制所述信號(hào)處理單元處理所述電流信號(hào)；
[0011]所述中央處理器的輸入端還與所述信號(hào)處理單元的輸出端連接，所述中央處理器用于接收、分析、處理所述電壓采樣信號(hào)；
[0012]所述反饋電路的輸入端與所述信號(hào)處理單元的輸出端、所述反饋電路的輸出端與所述電磁流量傳感器的輸入端連接，所述反饋電路用于將所述電壓采樣信號(hào)按時(shí)間周期反饋至所述電磁流量傳感器上；
[0013]所述中央處理器的輸出端還與所述反饋電路的輸入端連接，所述中央處理器還用于控制所述反饋電路的周期信號(hào)的產(chǎn)生。
[0014]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述恒磁式電磁流量計(jì)還包括勵(lì)磁單元，所述勵(lì)磁單元包括N極和S極永磁體、測(cè)量筒、正電極、負(fù)電極，所述正電極和負(fù)電極對(duì)稱安裝于所述測(cè)量筒的外壁面上，所述正電極和負(fù)電極上均設(shè)置有所述電磁流量傳感器，所述N、S極永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向、流量流速方向以及所述正、負(fù)電極的連線方向兩兩垂直。
[0015]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述測(cè)量筒的內(nèi)表面設(shè)置有電絕緣襯里，所述電絕緣襯里上均勻涂有石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜摻雜絕緣材料。
[0016]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述石墨烯薄膜的方塊電阻值為1000歐姆/平方厘米。
[0017]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述信號(hào)處理單元包括:續(xù)流電路、第一放大電路、第一開(kāi)關(guān)電路、采樣保持電路，其中，
[0018]所述續(xù)流電路的輸入端與所述電磁流量傳感器的輸出端連接，所述續(xù)流電路用于將所述電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；
[0019]所述第一放大電路的輸入端與所述續(xù)流電路的輸出端連接，所述第一放大電路用于放大所述續(xù)流電路轉(zhuǎn)換得到的電壓信號(hào)；
[0020]所述第一開(kāi)關(guān)電路的輸入端與所述第一放大電路的輸出端連接，所述采樣保持電路的輸入端與所述第一開(kāi)關(guān)電路的輸出端連接，所述采樣保持電路用于對(duì)所述第一放大電路放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，生成電壓采樣信號(hào)，所述第一開(kāi)關(guān)電路用于控制所述采樣保持電路的采樣頻率。
[0021 ]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述反饋單元包括:第二放大電路，第二開(kāi)關(guān)電路，其中，
[0022]所述第二放大電路的輸入端與所述采樣保持電路的輸出端連接，所述第二放大電路用于放大所述電壓采樣信號(hào)；
[0023]所述第二放大電路的輸出端與所述第二開(kāi)關(guān)電路的輸入端連接，所述第二開(kāi)關(guān)電路的輸出端與所述電磁流量傳感器的輸入端連接，所述第二開(kāi)關(guān)電路用于控制并將放大后的電壓采樣信號(hào)按周期傳遞至所述電磁流量傳感器，所述所述第二開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)時(shí)序由所述中央處理器控制。
[0024]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一放大電路為多級(jí)差分放大電路。
[0025]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述信號(hào)處理單元，中央處理器以及反饋單元集成與同一塊芯片上。
[0026]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述芯片的最高耐溫值為250攝氏度。
[0027]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述恒磁式電磁流量計(jì)還包括濾波電路，所述濾波電路的輸入端與所述信號(hào)處理單元的輸出端連接，所述濾波電路的輸出端與所述中央處理器的輸入端連接，所述濾波電路用于濾除所述電壓采樣信號(hào)的噪聲信號(hào)。
[0028]可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述中央處理器還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示裝置，其中，
[0029]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述信號(hào)處理的輸出端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將所述電壓采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓采樣信號(hào)；
[0030]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述顯示裝置的輸入端連接，所述顯示裝置用于將所述數(shù)字電壓采樣信號(hào)以數(shù)字方式顯示出來(lái)。
[0031]本發(fā)明提供的恒磁式電磁流量計(jì)，通過(guò)將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行放大、采樣等處理之后，在中央處理器的控制下，按周期反饋至電磁傳感器上，使得電磁傳感器上的極化電壓保持在恒定值，減小所述恒磁式電磁流量計(jì)的電極極化效應(yīng)，提高恒磁式電磁流量計(jì)的測(cè)量精確度。本發(fā)明提供的電磁流量計(jì)是由永磁鐵勵(lì)磁產(chǎn)生磁場(chǎng)，無(wú)需導(dǎo)電線圈勵(lì)磁，因此，功耗較低。另外，本發(fā)明提供的恒磁式電磁流量計(jì)中的模塊集成與同一塊芯片上，且芯片的最高耐溫值較高，可以使得恒磁式電磁流量工作于高溫環(huán)境下。
【附圖說(shuō)明】
[0032]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)