一種剩磁勵磁電磁流量計的製作方法

2023-09-11 12:29:20

一種剩磁勵磁電磁流量計的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種剩磁勵磁電磁流量計，包括電極、襯管、電路系統、勵磁線圈和鐵芯，所述電極設有兩個，所述兩個電極分布在所述襯管上，且所述兩個電極分別通過導線與所述電路系統的信號輸入端相連，所述勵磁線圈設有兩個，分別為第一勵磁線圈、第二勵磁線圈，所述第一勵磁線圈和第二勵磁線圈分布在所述襯管的周圍所述鐵芯設有兩個，分別為第一鐵芯和第二鐵芯，所述第一勵磁線圈中設有所述第一鐵芯，所述第二勵磁線圈中設有所述第二鐵芯，所述第一鐵芯和第二鐵芯均為具有磁滯現象的軟磁性體。本實用新型通過線圈充磁改變鐵芯磁場方向，鐵芯剩磁產生工作磁場的勵磁方式，可以大幅度節約勵磁的電能消耗為降低電磁流量計整機功耗有重大意義。
【專利說明】一種剩磁勵磁電磁流量計

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電磁流量計，具體的涉及一種剩磁勵磁電磁流量計。

【背景技術】
[0002]電磁流量計是一種依據法拉第電磁感應定律來測量導電液體體積流量的儀表。在與導電液體流動垂直的方向上施加磁場，導電液體做切割磁力線運動產生感應電動勢信號。通過檢測感應電動勢信號並進行相應的信號處理計算出流體的流速從而實現準確的流量測量。
[0003]隨著電磁流量計技術的發展，電磁流量計勵磁方式先後出現了永磁勵磁和線圈勵磁兩大類勵磁方式。線圈勵磁方式包括:工頻正弦波勵磁(簡稱工頻勵磁)、單頻交變直流脈衝方波勵磁(簡稱:單頻勵磁)、雙頻交變直流脈衝方波勵磁(簡稱雙頻勵磁)以及多頻交變直流脈衝方波勵磁(簡稱多頻勵磁)。當前應用中普遍採用單頻勵磁。無論是工頻勵磁、單頻勵磁、雙頻勵磁還是多頻勵磁都是通過在線圈中有規律交替變化的施加恆定的勵磁電流，通過勵磁電流在線圈中產生的磁場來提供電磁流量計工作磁場。即工作磁場的來源是勵磁線圈產生的磁場，如果勵磁線圈中電流一旦消失工作磁場即消失。
[0004]永磁勵磁:採用永久磁鐵為電磁流量計提供工作磁場的勵磁方式。該勵磁方式因採用永久磁鐵產生的磁場作為電磁流量計工作磁場，不使用線圈所以沒有任何勵磁功耗。勵磁功耗最小，但是永磁勵磁因磁場不能變化，導致產生感應電動勢的方向也不能發生變化在接收信號的電極上面產生極化現象，從而致使信號失真，無法準確測量而局限很大。因此永磁勵磁方式沒有在電磁流量計上面使用。
[0005]線圈勵磁:採用在線圈中通入電流方向有規律交替變化的電流為電磁流量計提供工作磁場的勵磁方式。線圈勵磁中的磁場方向交替變化，由此產生的感應電動勢也交替變化，因此接受感應信號的電極上面不會產生極化現象，但是工作磁場的維持完全依靠線圈中的勵磁電流，因此為實現穩定的工作磁場和獲得穩定的信號，消耗在維持勵磁電流的功耗很大，佔據了電磁流量計功耗的大部分，其勵磁功耗大，從而加大了電磁流量計的整機功耗。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種剩磁勵磁電磁流量計，能夠大幅度減小電磁流量計勵磁功耗，降低電磁流量計整機功耗。
[0007]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種剩磁勵磁電磁流量計，包括電極、襯管、電路系統、勵磁線圈和鐵芯，所述電極設有兩個，所述兩個電極分布在所述襯管上，且所述兩個電極分別通過導線與所述電路系統的信號輸入端相連，所述勵磁線圈設有兩個，分別為第一勵磁線圈、第二勵磁線圈，所述第一勵磁線圈和第二勵磁線圈分布在所述襯管的周圍所述鐵芯設有兩個，分別為第一鐵芯和第二鐵芯，所述第一勵磁線圈中設有所述第一鐵芯，所述第二勵磁線圈中設有所述第二鐵芯，所述第一鐵芯和第二鐵芯均為具有磁滯現象的軟磁性體，所述第一勵磁線圈的一端與第二勵磁線圈的一端通過導線相連，所述第一勵磁線圈的另一端通過導線與所述電路系統的勵磁電流輸出端相連所述電路系統的勵磁電流輸出端相連。
[0008]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
[0009]進一步，所述襯管為圓環管狀結構，所述兩個電極沿所述襯管中軸線中心對稱的分布在所述襯管上。
[0010]進一步，所述第一勵磁線圈和第一鐵芯組成第一剩磁勵磁機構，所述第二勵磁線圈和第二鐵芯組成第二剩磁勵磁機構，所述第一剩磁勵磁機構和第二剩磁勵磁機構沿所述襯管中軸線中心對稱的分布在所述襯管的周圍，且所述第一剩磁勵磁機構和第二剩磁勵磁機構所在的中軸線與兩個電極所在的中軸線相垂直。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型的剩磁勵磁技術是一種集成線圈勵磁與剩磁勵磁優點的勵磁技術,通過線圈充磁改變鐵芯磁場方向，鐵芯剩磁產生工作磁場的勵磁方式，可以大幅度節約勵磁的電能消耗為降低電磁流量計整機功耗有重大意義；同時因無需持續提供恆定的勵磁電流，大幅度減小了勵磁電路的工作負荷，增加了勵磁電路的工作壽命，還簡化了勵磁電路的設計，降低了勵磁電路成本的同時增加了電路的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一種剩磁勵磁電磁流量計的結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型一種剩磁勵磁電磁流量計的線圈勵磁方式的勵磁電流與工作磁場強度波形對比圖；
[0014]圖3為本實用新型一種剩磁勵磁電磁流量計的剩磁勵磁方式的勵磁電流與工作磁場強度波形對比圖；
[0015]圖4為本實用新型一種剩磁勵磁電磁流量計的鐵芯中的磁場和磁感強度的關係圖；
[0016]圖5為本實用新型一種剩磁勵磁電磁流量計的用電流和鐵芯磁感應強度來表對鐵芯充磁的勵磁過程圖。
[0017]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0018]1、電極，2、襯管,3、電路系統,4.1、第一勵磁線圈,4.2、第二勵磁線圈,5.1、第一鐵芯，5.2、第二鐵芯。

【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。
[0020]如圖1所示，一種剩磁勵磁電磁流量計，包括電極1、襯管2、電路系統3、勵磁線圈和鐵芯，所述電極I設有兩個，所述襯管2為圓環管狀結構，所述兩個電極I沿所述襯管2的中心對稱的分布在所述襯管2上。且所述兩個電極I分別通過導線與所述電路系統3的信號輸入端相連；所述勵磁線圈設有兩個，分別為第一勵磁線圈4.1、第二勵磁線圈4.2，所述第一勵磁線圈4.1和第二勵磁線圈4.2分布在所述襯管2的周圍，所述鐵芯設有兩個，分別為第一鐵芯5.1和第二鐵芯5.2，所述第一勵磁線圈4.1中設有所述第一鐵芯5.1，所述第二勵磁線圈4.2中設有所述第二鐵芯5.2，所述第一鐵芯5.1和第二鐵芯5.2均為具有磁滯現象的軟磁性體，所述第一勵磁線圈4.1的一端與所述第二勵磁線圈4.2的一端通過導線相連，所述第一勵磁線圈4.1的另一端通過導線與所述電路系統3的勵磁電流輸出端相連；所述第一勵磁線圈4.1和第一鐵芯5.1組成第一剩磁勵磁機構,所述第二勵磁線圈4.2、和第二鐵芯5.2組成第二剩磁勵磁機構，所述第一剩磁勵磁機構和第二剩磁勵磁機構沿所述襯管2中軸線中心對稱的分布在所述襯管的周圍，且所述第一剩磁勵磁機構和第二剩磁勵磁機構所在的中軸線與兩個電極I所在的中軸線相垂直。
[0021 ] 本實用新型的工作原理是一種集成線圈勵磁與剩磁勵磁優點的勵磁技術，通過電路系統向勵磁線圈提供勵磁電流，通過勵磁線圈充磁改變鐵芯磁場方向，鐵芯剩磁產生工作磁場的勵磁方式，勵磁線圈僅在改變鐵芯磁場方向時提供充磁電流的工作模式加上勵磁線圈停止提供勵磁電流的情況下由鐵芯的剩磁提供工作磁場的工作模式構成了獨有的勵磁工作方式；電磁流量計將檢測到的液體流量信息通過電極傳送給電路系統，得出液體的流量大小。本實用新型的一種剩磁勵磁電磁流量計和線圈勵磁的工作原理有很大不同，線圈勵磁方式下勵磁電流和工作磁場是同步的，即工作磁場由勵磁電流產生，產生工作磁場必須消耗勵磁電流，其線圈勵磁方式的勵磁電流與工作磁場強度波形對比圖如圖2所示，線圈勵磁方式中線圈需要持續交變電流來維持工作磁場；剩磁勵磁方式下，工作磁場和勵磁電流不同步，工作磁場由鐵芯的剩磁提供，工作磁場的產生不依賴線圈中的勵磁電流，只有在改變鐵芯剩磁方向時進行充磁過程短暫地需要消耗線圈中的勵磁電流，用於產生短暫的充磁場，其剩磁勵磁方式的勵磁電流與工作磁場強度波形對比圖如圖3所示。剩磁勵磁方式，只需要在反轉(改變)剩磁磁場的方向時才需要消耗勵磁電流，所以就可以大幅度的減小勵磁電路的電能消耗。
[0022]鐵芯充磁的過程為:
[0023]正向勵磁:勵磁的時候隨著勵磁線圈中勵磁電流的增加，鐵芯中的磁場H。(由勵磁電流產生)和磁感強度B。(鐵芯產生的感應磁場)的關係如圖4所示，勵磁線圈電流為零的時候，磁滯曲線上的點(HyBc)是在①的位置；在勵磁線圈中的勵磁電流逐漸增大的過程中，(H。，B。)是從磁滯曲線上的①向②移動，直到達到勵磁電流最大的②；隨後勵磁線圈中的勵磁電流從最大降低為零時，磁滯曲線上的點(HyBc)從②移動到③；鐵芯中的剩磁達到恆定，鐵芯變成永久磁鐵提供儀表的工作磁場。
[0024]反向勵磁:需要改變剩磁的方向就需要在勵磁線圈中通入勵磁電流的方向，鐵芯充磁過程就通過磁滯曲線的反向，從③通過到④，然後再回到①，鐵芯中剩磁達到恆定只是方向與正向時相反，儀表工作磁場也與正向時大小相等方向相反。
[0025]用電流和鐵芯磁感應強度來表示對鐵芯充磁的整個勵磁過程，如圖5所示，在坐標系中，橫軸為勵磁線圈中的勵磁電流I，縱軸為鐵芯產生的磁感應強度Bg。
[0026]本實用新型剩磁勵磁採用磁場方向可以被交替改變的軟磁鐵作為磁芯，利用具有軟磁特性的鐵芯的剩磁來提供工作磁場，同時採用改變勵磁線圈中勵磁電流的方向交替地給鐵芯充磁以改變鐵芯的剩磁磁場方向，實現磁場交替變化的目的，防止感應電動勢在電極上面產生極化現象，達到同線圈交變勵磁抑制極化現象效果一樣的勵磁方式。
[0027]在相同勵磁頻率和勵磁電壓條件下，勵磁功耗正比於勵磁電流曲線與橫軸構成的面積。相比線圈勵磁，剩磁勵磁技術只需要提供很短暫的勵磁電流，因此勵磁電流消耗很小，剩磁勵磁的勵磁電流功耗只有線圈勵磁電流功耗的1/60到1/10，對比圖2和圖3可以看出，因此剩磁勵磁的功耗降低非常明顯，利於製造超低功耗的電磁流量計。
[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種剩磁勵磁電磁流量計，其特徵在於:包括電極(I)、襯管(2)、電路系統(3)、勵磁線圈和鐵芯，所述電極(I)設有兩個，所述兩個電極(I)分布在所述襯管(2)上，且所述兩個電極(I)分別通過導線與所述電路系統(3)的信號輸入端相連，所述勵磁線圈設有兩個，分別為第一勵磁線圈(4.1)、第二勵磁線圈(4.2)、所述第一勵磁線圈(4.1)和第二勵磁線圈(4.2)分布在所述襯管(2)的周圍，所述鐵芯設有兩個，分別為第一鐵芯(5.1)和第二鐵芯(5.2)，所述第一勵磁線圈(4.1)中設有所述第一鐵芯(5.1)，所述第二勵磁線圈(4.2)中設有所述第二鐵芯(5.2)，所述第一鐵芯(5.1)和第二鐵芯(5.2)均為具有磁滯現象的軟磁性體，所述第一勵磁線圈(4.1)的一端與所述第二勵磁線圈(4.2)的一端通過導線相連，所述第一勵磁線圈(4.1)的另一端通過導線與所述電路系統(3)的勵磁電流輸出端相連。
2.根據權利要求1所述的一種剩磁勵磁電磁流量計，其特徵在於:所述襯管(2)為圓環管狀，所述兩個電極(I)沿所述襯管(2)中軸線中心對稱的分布在所述襯管(2)上。
3.根據權利要求2所述的一種剩磁勵磁電磁流量計，其特徵在於:所述第一勵磁線圈(4.1)和第一鐵芯(5.1)組成第一剩磁勵磁機構，所述第二勵磁線圈(4.2)和第二鐵芯(5.2)組成第二剩磁勵磁機構，所述第一剩磁勵磁機構和第二剩磁勵磁機構沿所述襯管(2)中軸線中心對稱的分布在所述襯管的周圍，且所述第一剩磁勵磁機構和第二剩磁勵磁機構所在的中軸線與兩個電極(I)所在的中軸線相垂直。
【文檔編號】G01F1/58GK204064355SQ201420363135
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】鄒明偉, 李積春, 郭傳濤 申請人:重慶川儀自動化股份有限公司