[发明专利]电磁流量计探头及应用该探头的电磁流量计

说明书

本发明提供一种电磁流量计探头，包括：电极阵列以及励磁系统。所述电极阵列包括N个电极，所述N个电极在测量时环绕管道的外壁等间距分布。所述励磁系统用于提供任意方向的磁场，包括至少两组励磁线圈，所述励磁线圈在测量时环绕所述管道的外壁分布，并且设置于所述电极阵列远离所述管道外壁的一侧。本发明还进一步提供一种包括上述探头的电磁流量计，可以用于测量液相具有弱导电性的气液两相流的流量。

技术领域

本发明涉及流量测量技术领域。

背景技术

电磁流量计(Electromagnetic Flow Meter,简称EMF)是一种利用电磁感应对管道内导电流体进行流速及流量测量的流量计。传统电磁流量计通过将一对电极内嵌在绝缘管壁上并和管道内流体进行接触来获取可以表征管道内流体流速大小的电磁感应电动势来实现流速及流量测量。由于只采用了一对电极，传统电磁流量计通常要求被测流体充满管道且具有轴对称的流速分布。随着电磁流量计相关技术的发展，又出现了多电极电磁流量计，可以获得管道内流速分布，从而更准确估计管道内流体流量。

然而，现有的电磁流量计对于弱导电性流体以及流速分布及浓度分布复杂的流体测量精确性较差。因此，如何快捷且有效地测量液相具有弱导电性且流速分布及浓度分布复杂的流体(如气液两相流)的流量是目前需要解决的问题。

发明内容

一种电磁流量计探头，使用时设置于管道的外壁，包括：电极阵列，包括N个电极，所述N个电极在测量时环绕所述管道的外壁等间距分布，其中N为偶数；以及励磁系统，包括至少两组励磁线圈，用于提供任意方向的磁场，所述励磁线圈在测量时环绕所述管道的外壁分布，并且设置于所述电极阵列远离所述管道外壁的一侧。

如上述电磁流量计探头，其中，所述励磁系统由相互垂直的第一励磁线圈与第二励磁线圈组成。

如上述电磁流量计探头，其中，所述探头进一步包括一绝缘衬里设置于所述电极阵列与所述管道外壁之间，用于将所述电极阵列与所述管道内被测流体隔离。

如上述电磁流量计探头，其中，所述探头进一步包括一屏蔽层设置于所述励磁系统远离所述管道外壁的一侧。

一种电磁流量计，包括测量系统以及所述探头，所述测量系统与所述探头之间存在通信通路，所述测量系统包括：微控制器、励磁/激励电路以及测量电路；所述微控制器通过模式控制信号控制所述励磁/激励电路、所述测量电路处于第一工作模式或第二工作模式，以及通过电极选通信号控制所述电极阵列中电极、电极对的选通；所述励磁/激励电路分别与所述励磁系统、所述电极阵列中的电极电连接，当处于第一工作模式时向所述励磁系统提供励磁电流，以及当处于第二工作模式时向所述电极阵列中被选通的电极k施加激励电压；所述测量电路与所述电极阵列中的电极电连接，当处于第一工作模式时测量垂直于磁场方向的电极对之间的感应电动势，以及当处于第二工作模式时测量所述被选通电极k与其他电极之间的电容值。

如上述电磁流量计，其中，所述所述测量电路包括第一数据处理模块与第二数据处理模块；所述第一数据处理模块用于对所述感应电动势进行前置放大、仪表放大、滤波、整流、模数转换；所述第二数据处理模块用于对所述电容值进行C/V转换、放大、解调、滤波、模数转换。

如上述电磁流量计，其中，述微控制器用于控制所述励磁系统依次产生方向为a1、a2、…、a(N/2)的磁场；所述微控制器还用于控制所述测量电路依次测得磁场方向分别为a1、a2、…、a(N/2)时，垂直于磁场方向的各电极对之间的感应电动势。

如上述电磁流量计，其中，所述微控制器用于控制所述激励电路依次给所述电极阵列中的电极施加激励电压，所述微控制器还用于控制所述测量电路测量所述电极阵列中被施加激励电压的电极与所述电极阵列中的其他电极之间的电容值。