[发明专利]阶梯多值励磁的电磁流量计

权利要求书

1.一种阶梯多值励磁的电磁流量计，包括一个信号处理单元(1)、一个励磁驱动单元(2)、一个有系数K₀的由励磁线圈(C)和测量管(L)以及两个信号电极(A1、A2)构成的传感器(3)；其特征在于：所述的励磁驱动单元(2)输出励磁电流I连接到传感器(3)的励磁线圈(C)，励磁电流I使所述的传感器(3)内产生周期T的正负交变磁场B；所述的传感器(3)的两个信号电极(A1、A2)在流体平均流速V下输出感应电势信号e＝K₀VB连接到信号处理单元(1)，信号处理单元(1)通过对输入感应电势信号e的测量得到数据E并计算估计流体的平均流速V；所述的励磁驱动单元(2)输出励磁电流是以周期T正负交变的阶梯多值电流I_SW，使传感器(3)内产生以周期T正负交变的阶梯多值磁场B_SW，传感器(3)在流体平均流速V和阶梯多值磁场B_SW下输出的感应电势信号e＝K₀VB_SW是周期T的多值电势信号e_SW，多值电势信号e_SW连接到信号处理单元(1)；所述的传感器(3)在周期T正负交变的阶梯多值磁场B_SW下输出周期T的多值电势信号e_SW有{e_p(1),…,e_p(m)}和{e_m(1),…,e_m(m)}两部分共2×m段信号组成，信号e_SW在时间段T_p(i)和T_m(i)内分别为信号e_p(i)＝e(i)+d_p(i)和e_m(i)＝-e(i)+d_m(i)，这里e(i)＝K₀VB(i)是感应电势信号，d_p(i)和d_m(i)分别是可能的干扰值，i是1到m；所述的信号处理单元(1)对传感器(3)输出的多值电势信号e_SW进行测量得到数据E_SW，对应多值电势信号e_SW数据E_SW有{E_p(1),…,E_p(m)}和{E_m(1),…,E_m(m)}两部分共2×m个数据组成，数据E_SW在时间段T_p(i)和T_m(i)内分别有数据E_p(i)＝e_p(i)和数据E_m(i)＝e_m(i)，i是1到m，m不小于3；通过阶梯多值励磁方式，将正和负向励磁的励磁上升时间分解到了阶梯多值励磁的每个阶梯励磁的上升时间中，在不增加励磁上升时间的前提下，阶梯多值励磁过程增加了励磁跳变次数，提高了电磁流量计的等效励磁频率，增强了电磁流量计克服流体流动噪声和浆液噪声的能力；阶梯多值励磁下得到的多值感应电势数据又为动态消除零点漂移干扰提供了数值依据。

2.根据权利要求1所述的阶梯多值励磁的电磁流量计，其特征在于：所述的励磁驱动单元(2)在每周期T分2×m段时间{T_p(1),…,T_p(m)}与{T_m(1),…,T_m(m)}下输出的阶梯多值电流I_SW有正多值恒定电流{I(1),…,I(m)}和负多值恒定电流{-I(1),…,-I(m)}两部分共2×m段恒定电流组成，电流I_SW使所述的传感器(3)内产生以周期T正负交变的阶梯多值磁场B_SW，磁场B_SW有正多值恒定磁场{B(1),…,B(m)}和负多值恒定磁场{-B(1),…,-B(m)}两部分共2×m段恒定磁场组成，B(m)为最大值，每个恒定磁场B(i)有阶梯多值关系B(i)＝α(i)B(i+1)，α(i)是阶梯系数，i是1到m-1。

3.根据权利要求1或2所述的阶梯多值励磁的电磁流量计，其特征在于：所述的信号处理单元(1)对每周期T的数据E_p(i)和E_m(i)进行计算，i是1到m，按步骤计算估计流体平均流速V：

(a).计算正负差值数据E_pm(i)＝E_p(i)-E_m(i)，由E_pm(i)＝e_p(i)-e_m(i)得出E_pm(i)＝2K₀VB(i)+d_p(i)-d_m(i)，取干扰差值数据D(i)＝d_p(i)-d_m(i)，在周期T值是d_p(i)与d_m(i)中交流成分周期的偶数倍时有D(i)＝D，即得出正负差值数据E_pm(i)＝2K₀VB(i)+D；

(b).计算阶梯正负差值数据E_pmsw(m)＝E_pm(m)-E_pm(m-1)，有对应的阶梯系数α(m-1)使E_pm(m-1)＝2K₀Vα(m-1)B(m)+D，得出阶梯正负差值数据E_pmsw(m)＝2K₀VB(m)[1-α(m-1)]，即有流体平均流速V：