专利名称:一维电磁流速仪的制作方法
本实用新型是关于利用法拉弟电磁感应原理，在水工、水利、环保等领域中，测量导电液体流速的仪器及传感器两部分构成的流速测量仪器。
流速的测量，是前述领域的基本测量内容之一。传流的流速测量仪器毕托管现在已很少使用。激光测速仪和超声测速仪由于使用不便和对水质要求较严以及受使用条件局限等因素，都未能得到普遍使用。目前使用较广的旋浆式、旋杯式流速仪仅能用于清水，低杂质液体进行单方向平均流速测量，对于高含沙、高杂质、含纤维的液流以及对往复流和瞬时流速的测定则无能为力。国外现有的电磁流速传感器无论从形状还是从体积看，都比本实用新型的传感器对液流造成的干扰大，特别是对浅滩、边界层和近壁层流速的测量，尚无较理想的仪器。
本实用新型的目的是为了提供一种新的既可用于清水又可用于高含沙或杂质的不含油液体既可测平均流速又可测瞬时流速，既适用于一般场合的流速测量又适用于浅滩边界层和近壁层流速的测量，既可测单方向流速又可测一维往复流速的並使流体受干扰最小的流速测试仪器和传感器。
本实用新型旨在用一交变电流激励电磁传感器中的电磁铁产生交变磁场，将导电液体流过传感器时切割磁力线所产生电动势收集起来並送进本仪器放大，去掉干扰，解除调制，以流速物理量的形式显示出来並输出供外接记录或处理设备使用。
本实用新型的电磁流速仪由波形发生器产生出某特定低频的方波激励波及鉴相波，前者送到激励级经功率放大和恒流处理后送至本实新的电磁流速传感器线圈(1)，后两者分别送到主放大级采样和鉴相。由鉴相级输出的信号通过低通滤波器后至显示器件显示出流速大小並输出供外接使用。
本实用新型的电磁流速传感器具有足够小的体积，外型为流线型，其结构如下一种高导磁率铁磁材料园柱形磁芯(2)外面用导线绕上线圈(1)，在磁芯与线圈之间有一层非导电物质(3)绝缘。一对防蚀耐磨导电性均好的材料做成的探测电报(4)嵌装于由被测液体流经的同一园锥状电磁线圈的底面并与磁芯成径向对称的位置，将上述磁芯线圈及探测电极整体用一种防水防蚀耐磨的封装材料(5)封装在防水防蚀耐磨的外壳(6)内。在外壳的适当位置引出一根导线作为信号地线(7)，两探测电极的引线(8)严格的沿着所处的测试面的经向上通向中心並穿过内壁附有绝缘层(9)的磁芯中轴小孔(10)向电磁流速传感器的后方引出。测试电极的两根引线(8)和激励线圈的两根引线(11)均为屏蔽导线并且相对于传感器的纵向轴线对称的布置和引出。这一工艺过程将对于去掉所谓“变压器效应”至关重要。本实用新型的电磁流速传感器通过适当长的电缆联接到本实用新型的电磁流速仪上。由传感器探测电极(4)的两根引线(8)送到本仪器的与流过传感器测试面切割磁力线(12)的流体速度成正比例的感生电势信号，直接进入具有极高输入阻抗的输入级，然后到差分前置放大器进行放大和被转换成不平衡信号输出。前置放大级的输出信号进入主放大级，得到采样放大。由波形发生器来的采样波形比流速信号波形滞后了一段时间间隔，使得信号波形前沿的大幅度尖脉冲不能通过。到此为止，“变压器效应”，方波尖冲等引起的干扰已根本上得到抑制。由主放大级输出的信号进入鉴相级，在这一级里，放大了的流速信号被波形发生器送来的鉴相信号鉴相，经过保持和缓冲后通过低通滤波器。这时由电磁流速传感器探测电极(4)上得到的幅度与流速成正比例的交变 感生电势信号，经放大、鉴相、滤波，已成为与流速信号一致的模拟信号。再经过仪器的直流补偿级，信号中残存的“变压器效应”分量被调零机构再次补偿，以保证在零流速时输出端和显示装置也为输出零显示。本仪器设置了可直读流速物理量的显示装置和供外接数据记录处理设备的输出插口。
图1是本实用新型的电磁流速传感器纵剖视图图中1——线圈2——磁芯3——非导电物质4——探测电极5——封装材料6——外壳7——地线8——电极引线9——绝缘层10——小孔11——线圈引线12－磁力线图2是本实用新型的电磁流速传感器顶视图。
图中编号同图1图3是本实用新型的电磁流速仪电原理图。
权利要求
1.本实用新型是由电磁流速传感器和电磁流速仪两部分构成，前者包括了一对导电的探测电极，一个磁芯和励磁线图，并用绝缘的材料封装于外壳内；后者包括了一个可产生激励电流供给传感器产生交变磁场用的激励级和一个能够处理传感器回授信号的处理部分，该部分由放大、采样、
相、滤波、输入及输出电路组成。本实用新型的特征在于电磁流速传感器的两个探测电极嵌装在由被测液体流经的同一测试面上；电磁流速仪之激励电流为低频方波，并采用延时采样技术抑制干扰和具有高输入阻抗、高共模抑制比和低噪声的输入入级和前置级。
2.如权利要求
1所述的仪器，其电磁传感器的外壳〔6〕为流线型，并有足够小的体积。
3.如权利要求
1所述，其电磁流速传感器的磁芯〔2〕系由高导磁率铁磁材料组成，其纵轴处有一小孔〔10〕。
4.如权利要求
1所述，其电磁流速传感器的探测电极〔4〕嵌装在流线型传感器底测试面经向对称的位置上。
5.如权利要求
1所述，其电磁流速传感器的电极引出线〔8〕和激励线圈引线〔11〕采用屏蔽导线，以传感器纵向轴线为对称轴对称排布。
6.如权利要求
1所述的仪器，其电磁流速仪采用了采样信号在相位上对正比于流速的信号滞后某一时段的采样放大器。
7.如权利要求
1所述，其电磁流速仪采用方波恒流激励级。
8.如权利要求
1所述，其电磁流速仪采用可调直流电压补偿调零的直读显示装置并有可接外部设备的输出插口。
专利摘要
一种含电磁流速传感器的一维电磁流速仪。本电磁流速仪含有信号放大、采样、鉴相、输入及输出电路，并提供某特定频率的方波激励电流供电磁流速仪传感器的电磁线圈和磁芯产生交变电磁场。本传感器的一对沿测试面经向对称分布于磁芯两边的探测电极将幅值与流速信号成正比例、相位与往复流相对应的交变信号送至电磁流速仪进行处理，最后以流速物理量显示并输出。本传感器具有足够小的体积和流线型的形状，能适用于一般导电液体的流速测量，也能适用于高含沙、高含杂质、浅滩、边界层、近壁层等场合的往复流速测量。
文档编号G01P5/00GK85200623SQ85200623
公开日1986年1月29日 申请日期1985年4月6日
发明者赵涛, 陆坤, 相军 申请人:交通部天津水运工程科学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan