[实用新型]电磁流量计空管检测装置

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种在测量流体流速的电磁流量计中，用于判断管道中是否存在液体介质的装置，即空管检测装置。该装置不需要在测试管上增加测量电极，而是直接在电磁流量计现有的测量电极上，施加激励电流的方式来检测管内流体介质的电导率，以此作为判断是否为空管状态的依据。该装置不仅适用于液固两相流体，而且还可用于其他需要测量流体(包括液体和液固两相流体)电导率。

二、背景技术

电磁流量计是利用法拉第电磁感应原理在一个激励磁场下流体切割磁力线产生感应电势来进行测量，传感器两电极输出与流体流速成正比的感应电势。因此，电磁流量计主要是一种测量流体流速的仪器。由于空管会造成电磁流量计的电极暴露在空气中，容易引入电磁骚扰，造成电磁流量计错误的输出流速信号；随着电磁流量计的应用越来越多，希望电磁流量计在技术上能具有对流体导电率或内阻进行定量监测的能力，当检测到电磁流量计是空管时，则无条件的输出零流速。

目前有采用电容耦合高频方法来判别传感器空管故障的流体电导率相对变化阈值检测方法，但采用相对电导率检测存在对低电导率流体测量不准确的问题，且对于液固两相流体的电导率不稳定，测量非常容易出现误判空管的情况；申请号为94193261.3专利利用附加峰峰值为14V频率为0.5Hz的方波交流激励来连续检测空管，不极化电极且可使用高分布电容的电缆来工作，但由于空管检测信号小于激励频率很容易受到由实际流体流动所产生的流量噪声所影响，且0.5Hz激励信号与工频50Hz信号难以分离，不适用于工频正弦交流励磁。有公开号为CN1731106A专利采用串接激励的方法解决电磁流量计对低电导率流体测量的技术。公开号为CN1760643A专利采用并联式激励实现了对流体测量实时动态监控。然而公开号为CN1731106A、CN1760643A专利均存在同样的问题，对于正弦交流励磁来说，其采取的激励措施使得附加激励产生的流体阻抗信号与磁场激励下的流量信号难以分离，彼此之间存在干扰的现象难以消除，使得测量结果可能不准。公开号为CN101718565A专利采用电极两端串接由光电转换器产生的激励信号，提供了一种既能保持在磁场激励下的高性能流量测量特性，又能在附加电势激励下对电极两端间流体阻抗进行监测，但电路结构相对复杂化，同时由于不能连续测量流体阻抗，所以不适用工频正弦交流励磁的电磁流量计。

因此，对于采用工频正弦交流励磁的电磁流量计，对流体电导率或内阻进行定量的动态监测还没有较为理想的方法应用于产品中，一定程度上妨碍了电磁流量计向低成本、多功能化和高可靠性方面发展。

三、发明内容

本实用新型目的是为了克服现有技术不足和满足产品的实际需要，提供一种适用于工频正弦交流励磁的电磁流量计空管检测装置，它具有简单的电路结构，可实现与流速测量信号之间相互分离，连续的测量流体电导率，对低电导率流体也能监控，且对信号传输电缆的分布电容没有要求。

为了达到上述目的，本实用新型的空管检测装置包括一个差分放大电路，一个滤波电路，一个电源供电电路和由CPU控制的激励电路及通信接口。由CPU控制口产生正弦高频激励电流，用于测试流体的电导率，直接施加在其中一个电极与地或者是两个电极之间，由此产生被测流体电导率的测量信号，该测量信号与流体电导率成线性关系，该测量信号以下简称为“空管检测信号”；经过滤波电路将空管检测信号与流速测量信号相互分离，获得的空管检测信号经过CPU数字滤波处理，可连续不间断的采集当前流体的绝对电导率，通过CPU内部预先设置的空管阈值相比较，来判断是否为空管。由于电导率仅与流体介质自身有关，通过测量其电导率，就可以准确的判断流体的特征，因而将空管检测的阈值设定为一个可调参数，使其适用范围更广，更有利于解决由于管道内壁上残流的液体而造成误判空管问题。没有使用通常的分时复用检测方法，采用了连续检测方式，是为了适应正弦交流励磁的电磁流量计的特性，而专门设计的方案。