一種恒磁式電磁流量計的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及流體測量技術領域，尤其涉及一種恒磁式電磁流量計。
【背景技術】
[0002]電磁流量計是利用法拉第電磁感應定律制成的可以測量導電性液體流量的儀表，所述電磁流量計可以將液體的流速或者流量信號轉換成感應電動勢。電磁流量計由于響應速度較快、精度較高等特點被廣泛應用于各個領域。對于石油勘探領域，在注水油田開發過程中，調整井下流量的測調設備，例如單雙流量井下測調儀、雙導向雙流量井下測調儀、橋式同心測調儀、橋式偏心分層流量測調儀等均需要流量計的配合使用。尤其對于井下分層注采石油的開發，精確調節不同層段的注水量對于石油的開采量有著極為重要的作用。
[0003]現有技術中常用的電磁流量計主要有恒磁式電磁流量計和交變勵磁式電磁流量計。恒磁式電磁流量計利用恒磁(磁鋼)勵磁技術，勵磁方式比較簡單，并且勵磁部分的功耗為零，因此恒磁式電磁流量計的功耗較低。但是恒磁式電磁流量容易發生金屬測量電極的極化效應。與被測電解質液體接觸的金屬電極可能發生化學反應，使正負離子分別在測量電極表面上堆積，導致所述測量電極兩端產生極化電壓。如果極化電壓過大，可能導致反映流量信息的感應電動勢淹沒。為了克服所述電極極化效應，目前多用交變勵磁式電磁流量計替代常用的恒磁式電磁流量計，交變勵磁式電磁流量計可以不斷變換勵磁的方向，能夠消除測量電極表面的極化現象。當時，交變勵磁式電磁流量計的勵磁線圈需要通電工作，勵磁功耗較高。另外，在石油勘探中，井下的工作環境在高溫200°C左右，而現有的電磁流量計一般工作在125°C_150°C區間范圍。
[0004]現有技術中的電磁流量計功耗較高、容易發生電極極化效應，并且耐高溫高壓性能不能滿足井下高溫高壓工作環境的需求。因此，現有技術中亟需一種功耗較低、降低電極極化效應、耐高溫性能高的電磁流量計。
【發明內容】
[0005]本申請的目的在于提供一種恒磁式電磁流量計，以降低電磁流量計的功耗、降低電極極化效應。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供了一種恒磁式電磁流量計，所述恒磁式電磁流量計具體是這樣實現的:
[0007]—種恒磁式電磁流量計，所述恒磁式電磁流量計包括:電磁流量傳感器，信號處理單元，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液體流通時切割磁感線生成的電流信號；
[0009]所述信號處理單元的輸入端與所述電磁流量傳感器的輸出端連接，所述信號處理單元用于將所述電磁流量傳感器產生的電流信號轉換成電壓信號，并對所述電壓信號進行采樣保持處理，生成電壓采樣信號；
[0010]所述中央處理器的輸出端與所述信號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處理單元處理所述電流信號；
[0011]所述中央處理器的輸入端還與所述信號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；
[0012]所述反饋電路的輸入端與所述信號處理單元的輸出端、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按時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的產生。
[0014]可選的，在本發明的一個實施例中，所述恒磁式電磁流量計還包括勵磁單元，所述勵磁單元包括N極和S極永磁體、測量筒、正電極、負電極，所述正電極和負電極對稱安裝于所述測量筒的外壁面上，所述正電極和負電極上均設置有所述電磁流量傳感器，所述N、S極永磁體產生的磁場方向、流量流速方向以及所述正、負電極的連線方向兩兩垂直。
[0015]可選的，在本發明的一個實施例中，所述測量筒的內表面設置有電絕緣襯里，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，在本發明的一個實施例中，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，在本發明的一個實施例中，所述信號處理單元包括:續流電路、第一放大電路、第一開關電路、采樣保持電路，其中，
[0018]所述續流電路的輸入端與所述電磁流量傳感器的輸出端連接，所述續流電路用于將所述電流信號轉換成電壓信號；
[0019]所述第一放大電路的輸入端與所述續流電路的輸出端連接，所述第一放大電路用于放大所述續流電路轉換得到的電壓信號；
[0020]所述第一開關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關電路的輸出端連接，所述采樣保持電路用于對所述第一放大電路放大后的電壓信號進行采樣，生成電壓采樣信號，所述第一開關電路用于控制所述采樣保持電路的采樣頻率。
[0021 ]可選的，在本發明的一個實施例中，所述反饋單元包括:第二放大電路，第二開關電路，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；
[0023]所述第二放大電路的輸出端與所述第二開關電路的輸入端連接，所述第二開關電路的輸出端與所述電磁流量傳感器的輸入端連接，所述第二開關電路用于控制并將放大后的電壓采樣信號按周期傳遞至所述電磁流量傳感器，所述所述第二開關電路的開關時序由所述中央處理器控制。
[0024]可選的，在本發明的一個實施例中，所述第一放大電路為多級差分放大電路。
[0025]可選的，在本發明的一個實施例中，所述信號處理單元，中央處理器以及反饋單元集成與同一塊芯片上。
[0026]可選的，在本發明的一個實施例中，所述芯片的最高耐溫值為250攝氏度。
[0027]可選的，在本發明的一個實施例中，所述恒磁式電磁流量計還包括濾波電路，所述濾波電路的輸入端與所述信號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的噪聲信號。
[0028]可選的，在本發明的一個實施例中，所述中央處理器還包括模數轉換器、顯示裝置，其中，
[0029]所述模數轉換器的輸入端與所述信號處理的輸出端連接，所述模數轉換器用于將所述電壓采樣信號轉換成數字電壓采樣信號；
[0030]所述模數轉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字電壓采樣信號以數字方式顯示出來。
[0031]本發明提供的恒磁式電磁流量計，通過將感應電動勢進行放大、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的電極極化效應，提高恒磁式電磁流量計的測量精確度。本發明提供的電磁流量計是由永磁鐵勵磁產生磁場，無需導電線圈勵磁，因此，功耗較低。另外，本發明提供的恒磁式電磁流量計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境下。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動