[发明专利]一种多电极电磁流量计

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术，特别是涉及一种工业自动化仪表中的电磁流量计技术。

背景技术

电磁流量计由电磁流量传感器(以下简称传感器)和电磁流量转换器(以下简称转换器)组成。转换器给传感器(传感器结构如图1所示)的励磁线圈提供励磁电流，在装有检测信号电极的导管的区域内产生工作磁场。导电液体流过磁场切割磁力线，在检测电极上能够感应与液体流速成正比的电动势。转换器将感应的电动势放大、转换成可为其他接受仪表或装置接收的电流、频率或数字通讯信号，以完成导电流体的测量、计量或控制。

理论分析表明，传感器电极上感应的信号电动势是传感器导管内无数流体微粒感应电位的集合。并且导管内不同位置的流体微粒感应电位对检测电极上的信号电动势贡献大小不一样。通常用权重函数W表示导管内不同位置对检测电极上信号电动势的贡献。理论上也证明了，检测电极的几何形状和大小权重函数的大小也不一样。图2是两个点电极二维情况的权重函数的分布。图3是大面积电极的权重函数的分布。

两个点电极获取信号电动势的贡献，集中在电极轴线附近两个扇形的区域。因此当流入流量计流体的速度分布对于导管中心轴，不是对称情况，测量会产生很大误差。流速分布不以中心轴为对称的原因是流量计上游直线段不够长，管路中的弯头、阀门等局部阻力部件所造成。为此，有关标准规定，两个点电极结构电磁流量计的安装上游必须有大于5倍传感器直径的直管段。对于大口径管道，许多安装现场不能够满足这一条件，这将产生测量误差；

大面积电极获取信号电动势的贡献，集中在导管圆断面中除上下两个弓形，中间大部分的区域。比起中间部分，两个弓形所占比例较小。因此当流入流量计流体的速度分布对于导管中心轴，不是对称情况，测量产生的误差小。但是，大面积电极制造工艺复杂，实际装配中电极与导管的绝缘衬里很难完全贴附，很难保证电极的密封。

另外，电磁流量计传感器输出的感应信号电压应是以被测液体为基准点的。通常导电液体是依靠与传感器安装上、下游的金属管道或者传感器两端配以金属接地环(接液环)相接触，引出电压基准到转换器放大器的。然而上、下游金属管道与测量电极材质不同，或者管道锈蚀，将会造成变动的直流极化干扰电压或接触不可靠。同时，采用接地环需要与测量电极同种材质，会加大流量计制造成本。

如图1所示，现有的电磁流量计传感器主要结构有：设有衬里10、接地环8、电极11的导管12、设有法兰1、吊环2、接线盒3、支架13的外壳4、以及磁轭5、极靴6、励磁线圈7、测量管9等部件组成。导管12是内衬绝缘衬里的不导磁金属管，两个测量点电极11对称装在导管径向位置。传感器安装在管路中，导电液体流过传感器。转换器向励磁线圈提供励磁电流，在传感器中产生磁场，运动流体切割磁力线测量电极将获取感生电动势。

如图2所示，在电极处导管的界面图中，A和B是两个电电极，H表示磁场的方向。W是权重函数，它表示断面中不同位置各点流体微粒所产生的电动势对两电极的贡献比例。显然电极附近对流速变化与电极成90°位置要敏感得多。

如图3所示，在呈弧形的大面积电极的权重函数W的分布中可以看到，电极区域所占面积比例大，平均W接近1，流速分布的不对称影响小。

如图4所示，四电极一个象限权重函数的分布规律与大面积电极一致。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种测量附加误差小、方便于装配、能提供可靠地基准电位的、接液基准可靠的多电极电磁流量计。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种多电极电磁流量计，包括在与导管中心轴垂直的传感器导管的圆截面上设有(安装)的电极，其特征在于，所述电极中，四个为与圆截面的X轴和Y轴对称的、对导管绝缘的(信号)测量电极，二个为接液电极；二个测量电极为一组，二个接液电极分别设在二组测量电极之间；

同组的二个测量电极之间可靠连接，二组测量电极分别连接转换器放大器；二个接液电极之间可靠连接后与测量导管的金属相连接，并作为流量信号的基准地连接转换器放大器的接地端。传感器构成差分信号输出，可以直接通用于与两电极传感器配套的转换器。

进一步地，所述二组测量电极对称地分布在所述圆截面的X轴两侧，

进一步地，所述同组的二个测量电极之间在所述圆截面的传感器导管壁呈一定的弧度(如40°)。

进一步地，所述二个接液电极设在二组测量电极之间的Y轴的上、下两端点。

进一步地，所述同组的二个测量电极之间用具有绝缘护套的导线连接起来，这两个电极间的电阻为0Ω。