專利名稱:一維電磁流速儀的制作方法
本實用新型是關于利用法拉弟電磁感應原理，在水工、水利、環保等領域中，測量導電液體流速的儀器及傳感器兩部分構成的流速測量儀器。
流速的測量，是前述領域的基本測量內容之一。傳流的流速測量儀器畢托管現在已很少使用。激光測速儀和超聲測速儀由于使用不便和對水質要求較嚴以及受使用條件局限等因素，都未能得到普遍使用。目前使用較廣的旋漿式、旋杯式流速儀僅能用于清水，低雜質液體進行單方向平均流速測量，對于高含沙、高雜質、含纖維的液流以及對往復流和瞬時流速的測定則無能為力。國外現有的電磁流速傳感器無論從形狀還是從體積看，都比本實用新型的傳感器對液流造成的干擾大，特別是對淺灘、邊界層和近壁層流速的測量，尚無較理想的儀器。
本實用新型的目的是為了提供一種新的既可用于清水又可用于高含沙或雜質的不含油液體既可測平均流速又可測瞬時流速，既適用于一般場合的流速測量又適用于淺灘邊界層和近壁層流速的測量，既可測單方向流速又可測一維往復流速的並使流體受干擾最小的流速測試儀器和傳感器。
本實用新型旨在用一交變電流激勵電磁傳感器中的電磁鐵產生交變磁場，將導電液體流過傳感器時切割磁力線所產生電動勢收集起來並送進本儀器放大，去掉干擾，解除調制，以流速物理量的形式顯示出來並輸出供外接記錄或處理設備使用。
本實用新型的電磁流速儀由波形發生器產生出某特定低頻的方波激勵波及鑒相波，前者送到激勵級經功率放大和恒流處理后送至本實新的電磁流速傳感器線圈(1)，后兩者分別送到主放大級采樣和鑒相。由鑒相級輸出的信號通過低通濾波器后至顯示器件顯示出流速大小並輸出供外接使用。
本實用新型的電磁流速傳感器具有足夠小的體積，外型為流線型，其結構如下一種高導磁率鐵磁材料園柱形磁芯(2)外面用導線繞上線圈(1)，在磁芯與線圈之間有一層非導電物質(3)絕緣。一對防蝕耐磨導電性均好的材料做成的探測電報(4)嵌裝于由被測液體流經的同一園錐狀電磁線圈的底面并與磁芯成徑向對稱的位置，將上述磁芯線圈及探測電極整體用一種防水防蝕耐磨的封裝材料(5)封裝在防水防蝕耐磨的外殼(6)內。在外殼的適當位置引出一根導線作為信號地線(7)，兩探測電極的引線(8)嚴格的沿著所處的測試面的經向上通向中心並穿過內壁附有絕緣層(9)的磁芯中軸小孔(10)向電磁流速傳感器的后方引出。測試電極的兩根引線(8)和激勵線圈的兩根引線(11)均為屏蔽導線并且相對于傳感器的縱向軸線對稱的布置和引出。這一工藝過程將對于去掉所謂“變壓器效應”至關重要。本實用新型的電磁流速傳感器通過適當長的電纜聯接到本實用新型的電磁流速儀上。由傳感器探測電極(4)的兩根引線(8)送到本儀器的與流過傳感器測試面切割磁力線(12)的流體速度成正比例的感生電勢信號，直接進入具有極高輸入阻抗的輸入級，然后到差分前置放大器進行放大和被轉換成不平衡信號輸出。前置放大級的輸出信號進入主放大級，得到采樣放大。由波形發生器來的采樣波形比流速信號波形滯后了一段時間間隔，使得信號波形前沿的大幅度尖脈沖不能通過。到此為止，“變壓器效應”，方波尖沖等引起的干擾已根本上得到抑制。由主放大級輸出的信號進入鑒相級，在這一級里，放大了的流速信號被波形發生器送來的鑒相信號鑒相，經過保持和緩沖后通過低通濾波器。這時由電磁流速傳感器探測電極(4)上得到的幅度與流速成正比例的交變 感生電勢信號，經放大、鑒相、濾波，已成為與流速信號一致的模擬信號。再經過儀器的直流補償級，信號中殘存的“變壓器效應”分量被調零機構再次補償，以保證在零流速時輸出端和顯示裝置也為輸出零顯示。本儀器設置了可直讀流速物理量的顯示裝置和供外接數據記錄處理設備的輸出插口。
圖1是本實用新型的電磁流速傳感器縱剖視圖圖中1——線圈2——磁芯3——非導電物質4——探測電極5——封裝材料6——外殼7——地線8——電極引線9——絕緣層10——小孔11——線圈引線12－磁力線圖2是本實用新型的電磁流速傳感器頂視圖。
圖中編號同圖1圖3是本實用新型的電磁流速儀電原理圖。
權利要求
1.本實用新型是由電磁流速傳感器和電磁流速儀兩部分構成，前者包括了一對導電的探測電極，一個磁芯和勵磁線圖，并用絕緣的材料封裝于外殼內；后者包括了一個可產生激勵電流供給傳感器產生交變磁場用的激勵級和一個能夠處理傳感器回授信號的處理部分，該部分由放大、采樣、
相、濾波、輸入及輸出電路組成。本實用新型的特征在于電磁流速傳感器的兩個探測電極嵌裝在由被測液體流經的同一測試面上；電磁流速儀之激勵電流為低頻方波，并采用延時采樣技術抑制干擾和具有高輸入阻抗、高共模抑制比和低噪聲的輸入入級和前置級。
2.如權利要求
1所述的儀器，其電磁傳感器的外殼〔6〕為流線型，并有足夠小的體積。
3.如權利要求
1所述，其電磁流速傳感器的磁芯〔2〕系由高導磁率鐵磁材料組成，其縱軸處有一小孔〔10〕。
4.如權利要求
1所述，其電磁流速傳感器的探測電極〔4〕嵌裝在流線型傳感器底測試面經向對稱的位置上。
5.如權利要求
1所述，其電磁流速傳感器的電極引出線〔8〕和激勵線圈引線〔11〕采用屏蔽導線，以傳感器縱向軸線為對稱軸對稱排布。
6.如權利要求
1所述的儀器，其電磁流速儀采用了采樣信號在相位上對正比于流速的信號滯后某一時段的采樣放大器。
7.如權利要求
1所述，其電磁流速儀采用方波恒流激勵級。
8.如權利要求
1所述，其電磁流速儀采用可調直流電壓補償調零的直讀顯示裝置并有可接外部設備的輸出插口。
專利摘要
一種含電磁流速傳感器的一維電磁流速儀。本電磁流速儀含有信號放大、采樣、鑒相、輸入及輸出電路，并提供某特定頻率的方波激勵電流供電磁流速儀傳感器的電磁線圈和磁芯產生交變電磁場。本傳感器的一對沿測試面經向對稱分布于磁芯兩邊的探測電極將幅值與流速信號成正比例、相位與往復流相對應的交變信號送至電磁流速儀進行處理，最后以流速物理量顯示并輸出。本傳感器具有足夠小的體積和流線型的形狀，能適用于一般導電液體的流速測量，也能適用于高含沙、高含雜質、淺灘、邊界層、近壁層等場合的往復流速測量。
文檔編號G01P5/00GK85200623SQ85200623
公開日1986年1月29日 申請日期1985年4月6日
發明者趙濤, 陸坤, 相軍 申請人:交通部天津水運工程科學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan