[发明专利]智能磁感应流量传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用于飞机、汽车、轮船发动机燃油耗量测量、瞬时流量测量的流量传感器，还可应用于管道液体流量测量。

背景技术

流量测量在工业、农业以及人们的日常生活中起着举足轻重的作用,流量传感器作为测量流量仪表因此也被广泛应用。涡轮式流量传感器是把流过管道内的液体的体积流量转换为线性电信号。其转换原理就是著名的法拉第电磁感应定律，即流体驱动叶轮切割电磁线，产生电动势。流量传感器的磁场是通过励磁实现的，分直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。现在大多流量传感器采用低频方波励磁。变送器是由励磁电路、信号滤波放大电路、A/D采样电路、微处理器电路、D/A电路、变送电路等组成。电磁流量计简单说是由流量传感器和变送器组成的。

随着电子技术的发展，飞机、汽车、轮船电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决某些与发动机功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。智能型电磁流量计是老式模拟的电磁流量计的更新换代产品，智能型电磁流量计不仅可以带4～20mA输出，还可以带RS485或者RS232通讯接口，可以直接与计算机联网，便于远程监控和操作。智能电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。智能电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律叶轮在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应电势，其感应电势E＝KBVD式中:K为仪表常数B为磁感应强度,V为测量管道截面内的平均流速,D为-测量管道截面的内径测量流量时，流体以速度V驱动叶轮旋转，叶轮旋转切割磁力线感应出一个与平均流速成正比的电压，其感应电压信号通过二个电极检出，并通过电缆送至转换器通过智能化处理，然后LCD显示或转换成标准信号4～20mA和0～1kHz输出。现有技术中的流量传感器的种类已达百余种,不同场合和测量介质选用不同的流量传感器。按流量传感器输出的信号可分为电压信号、电流信号和频率信号等，由其它的检测设备来进行信号采集和计算，存在涉及设备较多，接口复杂，信号传输距离较远，容易受干扰等缺点。现有技术的智能电磁流量传感器兼容性差、不具通用性,而且体积大、功耗高，可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术耗量测量系统存在涉及设备较多，接口复杂，信号传输距离较远，容易受干扰等缺点，提供一种体积小、功耗低，兼容性强、可靠性高、通用性好、输出信号为数字信号的流量传感器。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种智能电磁感应流量传感器，包括装配在壳体中传输电磁感应信号的叶轮、导向器，由调制放大电路、滤波电路和检波整形电路构成的信号转换电路和含有电源模块、信号处理模块、数据存储模块和通信模块的数字电路，其特征在于：信号转换电路和数字电路集成在流量传感器中，液体流过流量传感器，通过导向器带动叶轮转动，感应出一个与平均流速成正比的电压，电磁感应电压信号传输给变换处理电路，变换为频率和流量大小成正比的方波信号，调制放大电路把微弱磁感应信号调制放大，转换为占空比为50％的方波信号，经RC低通滤波电路滤除信号中的高频部分，检波电路将方波信号整形后的信号送入信号处理模块，经过信号数据处理器处理和计算，把计算得到流量信息发往数据存储模块进行数据存储，并通过通信模块把流量信息发送给终端设备。

本发明相比于现有的流量传感器，具有如下有益效果：

抗干扰能力强。本发明在流量传感器内部完成信号采集和计算，输出为数字信号，不受电缆长度和分布参数的影响。采取了电磁兼容设计，电路可靠性高，可在复杂的电磁环境下工作。

简化了测量系统，把信号转换部件和数字电路部件集成到传感器内部，能够直接测量得到流经传感器的流量信息，测量结果与流速分布，流体压力，温度、密度、粘度等物理参数无关。全数字量处理，输出为数字信号，完美准确可逆计量封闭的管道中通过叶轮的体积流量，具有很强的抗干扰能力，减少了测量设备，缩短了测量路径，提高了可靠性。在传感器内部已经完成了对流量信息的测量，后端设备只需要通过通信接收流量信息。测量可靠，精度高、采用16位嵌入式微处理器，内部具有三个积算器可分别显示正向累计量反向累计量及差值积算量，运算速度快,精度高，可编程频率低频矩形波励磁，提高了流量测量的稳定性。可接受外部的控制指令，灵活调整计算参数和测量方式。

附图说明

图1是智能电磁感应流量传感器的电路原理示意图。

图2是图1信号转换电路原理示意图。

图3是图1信号处理模块电路原理示意图。

图4是图1通信模块和数据存储模块电路原理示意图。