一种变频励磁方式两线制电磁流量计的制作方法

本发明涉及流量计技术领域，特别涉及一种变频励磁方式两线制电磁流量计。

背景技术：

电磁流量计是一种依据法拉第电磁感应定律来测量导电液体体积流量的仪表。其由励磁线圈将磁场施加给被测流体，从而通过检测磁场中运动流体的感应电动势并进行相应的信号处理实现流量准确测量。电磁流量计由于其传感器自身结构设计及其测量原理使得其输出信号中掺杂了大量的噪声，如正交干扰(微分干扰)、同相干扰(涡流效应)、工频干扰(共模干扰、串模干扰)、极化噪声、流动噪声及浆液噪声等。这些噪声频带遍布信号带宽，且幅值甚至超过信号的幅值。为消除这些噪声的影响，目前应用中主要从励磁方式和信号处理两方面考虑。故而，电磁流量计的励磁控制技术和信号处理技术是电磁流量计的关键。

电磁流量计在市场中使用比较广的一种高精度计量仪表。无压损，可以测量导电液体，测量原理中不涉及流体的温度，压力，密度，和粘度的影响；但是由于传统四线制电磁流量计功耗大，前期安装麻烦，在使用过程中会相应增加运行成本，电磁流量计测量口径越大功耗越大，又由于两线制电磁流量计属于低功耗产品，环路供电的电流限制在4-20mA范围内，导致两线制电磁流量计普遍口径较小，试用范围窄，目前两线制电磁流量计励磁频率普遍比较单一，一般采用定频(固定频率)进行驱动，在实际应用过程中，造成对能量很大的浪费，因为两线制环路供电是随着流量量程比越高，环路能够提供的能量越多，采用单调单一的定频进行驱动，在能量大的时候造成能源浪费。市场需求一种能够测量范围广，安装方便，功耗低，高精度的仪表替代传统四线制电磁流量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过智能变频控制，测量范围广，安装方便，功耗低，高精度的变频励磁方式两线制电磁流量计。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种变频励磁方式两线制电磁流量计，包括控制电路、变频励磁装置、感应电极、信号处理电路和电源，所述控制电路的电流输入端与所述电源连接，所述控制电路的电流输出端与所述变频励磁装置通过线路连接，所述感应电极置于所述变频励磁装置的一侧，所述感应电极感应所述变频励磁装置处的感应电动势，所述感应电极的信号输出端与所述信号处理电路的信号输入端通过线路连接，所述信号处理电路的信号输出端与所述控制电路的信号输入端通过线路连接，所述控制电路根电源提供能量控制变频励磁装置进行变频励磁。在电源能够提供能量比较高的时候采用高频励磁，在能量低的时候采用低频励磁(降低频率可以有效的提升磁场强度大小)，既能对大流量快速变化精准测量，又能保障小流量的基本计量。

本发明的有益效果是：通过智能变频控制，将利用能量效率达到最大化，从而能够在有限的功率条件下，提供更强的磁场，有效提高低功耗两线制电磁流量计的测量范围；电极进行工艺处理，降低了信号中的噪声干扰，信噪比增加，实现了更加精确的测量，获得了误差较小的数据。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括通信电路，所述通信电路与所述控制电路通过线路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通信电路便于外部对控制电路进行数据传输和控制。

进一步，还包括按键电路，所述按键电路与所述控制电路通过线路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：按键电路便于对控制电路进行控制和参数设置。

进一步，还包括显示装置，所述显示装置与所述控制电路通过线路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：显示装置便于对检测结果和测试过程中的数据进行显示。

进一步，所述控制电路向所述变频励磁装置输出电流4～20mA。

采用上述进一步方案的有益效果是：增大测试范围，提升测试精度。

进一步，所述信号处理电路包括信号放大单元和模数转换单元，所述信号放大单元的信号输入端与所述感应电极的信号输出端连接，所述信号放大单元的信号输出端和模数转换单元的信号输入端连接，所述模数转换单元的信号输出端与所述控制电路的信号输入端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：信号放大单元和模数转换单元协调运作，实现对感应电极的检测信号进行信号放大和模数转换，提升检测数据精度。

附图说明

图1为本发明一种变频励磁方式两线制电磁流量计的模块框图；

图2为信号处理电路的模块框图；

图3为变频励磁装置的线圈电流变化示意图；

图4为变频励磁装置的磁束密度变化示意图；

图5为变频励磁装置的信号强度变化示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、控制电路，2、变频励磁装置，3、感应电极；

4、信号处理电路，41、信号放大单元，42、模数转换单元；

5、电源，6、通信电路，7、按键电路，8、显示装置。

图3中的I代表线圈电流，T代表时间；

图4中的A代表磁束密度，T代表时间；

图5中的B代表信号强度，T代表时间。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图5所示，一种变频励磁方式两线制电磁流量计，包括控制电路1、变频励磁装置2、感应电极3、信号处理电路4和电源5，所述控制电路1的电流输入端与所述电源5连接，所述控制电路1的电流输出端与所述变频励磁装置2通过线路连接，所述感应电极3置于所述变频励磁装置2的一侧，所述感应电极3感应所述变频励磁装置2处的感应电动势，所述感应电极3的信号输出端与所述信号处理电路4的信号输入端通过线路连接，所述信号处理电路4的信号输出端与所述控制电路1的信号输入端通过线路连接，所述控制电路1根据感应电动势控制变频励磁装置2进行变频励磁。在电源能够提供能量比较高的时候采用高频励磁，在能量低的时候采用低频励磁(降低频率可以有效的提升磁场强度大小)，既能对大流量快速变化精准测量，又能保障小流量的基本计量。

本实施例控制电路1向变频励磁装置2通电进行激励，变频励磁装置2的线圈上有电流流过，会产生磁场，当励磁电流达到稳态，电流不在变化，就会在空间产生稳定的磁场，根据法拉第电磁感应定律，在磁场中，运动的电荷会产生电动势，变频励磁装置2与感应电极3之间会产生电动势E。

优选的，如图1所示，还包括通信电路6，所述通信电路6与所述控制电路1通过线路连接。

本实施例的通信电路6通过与控制电路1连接，实现外部装置通过无线信号向控制电路1发送控制信号，对控制电路1进行控制，也可以通过通信电路6向外部传输检测数据，便于进行数据分析。

优选的，如图1所示，还包括按键电路7，所述按键电路7与所述控制电路1通过线路连接。

本实施例的按键电路7可以向控制电路1发送控制信号，便于对控制电路1的控制，也可以对控制电路1的参数进行设置，使得控制电路1运作能适应各种测试条件的需要，提升测试精准性和适用范围。

优选的，如图1所示，还包括显示装置8，所述显示装置8与所述控制电路1通过线路连接。

本实施例的显示装置8能实时对检测结果和测试过程中的数据进行显示，便于测试人员进行实时调整，以使本装置适应不同的测试环境。

优选的，所述控制电路1向所述变频励磁装置2输出电流4～20mA。

本实施例的控制电路1向所述变频励磁装置2输出电流4～20mA，可以增大变频励磁装置2的测试范围，提升测试精度。

优选的，如图2所示，所述信号处理电路4包括信号放大单元41和模数转换单元42，所述信号放大单元41的信号输入端与所述感应电极3的信号输出端连接，所述信号放大单元41的信号输出端和模数转换单元42的信号输入端连接，所述模数转换单元42的信号输出端与所述控制电路1的信号输入端连接。

本实施例的感应电极3感应信号只有几十微伏的级别，控制电路1无法有效识别，就必须通过信号放大单元41进行信号放大处理，放大完后，经过模数转换单元42的模数转换，转换成控制电路1可以识别的数字信号，通过控制电路1的内部算法计算得出当前流量值，根据当前流量值和仪表设置的量程相比较，输出对应的4-20mA线圈电流信号。

通过智能变频控制，将利用效率达到最大化，从而能够在有限的功率条件下，提供更强的磁场，有效提高低功耗两线制电磁流量计的测量范围；电极进行工艺处理，降低了信号中的噪声干扰，信噪比增加，实现了更加精确的测量，获得了误差较小的数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。