[发明专利]用于插入式电磁流量计的传感头

说明书

一种用于测量管道中的流量的设备包括传感头，所述传感头被配置为横向插入穿过管道侧壁，以将传感头定位在流过管道的导电流体中。传感头包括：芯部；和至少部分地围绕所述芯部的线圈，所述线圈可激励以生成电磁场。传感头还包括：彼此隔开的第一电极和第二电极；和主体，所述主体支撑所述线圈、芯部和电极。所述主体包括至少一个通道，导电流体流过所述通道。所述电极定位于所述至少一个通道中。各个通道由具有会聚配置的相对侧壁限定。

技术领域

本公开涉及电磁流量计。具体地，本公开涉及插入式电磁流量计。更具体地，本公开涉及一种用于插入式电磁流量计的传感头。

背景技术

存在各种类型的用于测量管道中的流体流量的计量器。一种特定类型的流量计是电磁流量计。电磁流量计使用法拉第电磁感应定律来测量诸如水的导电流体的流量。电磁流量计使用一对电极，这对电极定位于管道中，使得它们在垂直于管道中的流动方向的方向上彼此隔开。线圈被激励以在流过管道经过电极的流体中产生磁场。

电磁流量计激励线圈，线圈产生磁场。当管道充满并且流体开始流动时，磁场力使得流体的带负电的颗粒和带正电的颗粒在它们穿过磁场时分离。这种分离在传感器电极之间引起感应电压。根据法拉第定律，该电压的大小与管道中的平均流速成比例。由此，可以使用管道截面积来校准传感器，以测量作为跨电极感应的电压的函数的流量。

将法拉第定律应用于电磁流量计产生以下方程：

E＝BVL

其中，

E是跨电极的电势(电压)；

B是磁通密度；

V是被测流体的速度；并且

L是有效长度，即电极之间的距离。

由于L是常数，因此可以看出，跨电极测量的电势/电压与磁通密度和流体速度成比例。

实际上，电磁流量计的测量电势(E)是非常弱的低幅度信号。因此，由电磁流量计产生的信噪比(“SNR”)可能太低而不能获得高准确度的测量。基于上述方程，通过增加流过管道的流体的速度(V)、通量密度(B)或速度和通量密度两者，可以提高(即增加)给定流体流的电势(E)。

发明内容

本发明涉及一种插入式电磁流量计，该插入式电磁流量计利用改进的传感头设计，该设计增加了传感器电极的有效区域中的流体流速和磁通量密度。这两种改进都是由传感头的物理配置引起的。

根据一个方面，一种用于测量管道中的流量的设备包括传感头，所述传感头被配置为横向插入穿过管道侧壁，以将所述传感头定位在流过所述管道的导电流体中。所述传感头包括：芯部；和线圈，所述线圈至少部分地围绕所述芯部并且可激励以生成电磁场。所述传感头还包括：彼此隔开的第一电极和第二电极；和主体，所述主体支撑所述线圈、芯部和电极。所述主体包括至少一个通道，所述导电流体流过所述通道。所述电极定位于所述至少一个通道中。各个通道由具有会聚配置的相对侧壁限定。

根据另一方面，单独地或与任意其它方面组合地，所述电极可以定位于侧壁之间的至少一个通道的底壁上。

根据另一方面，单独地或与任意其它方面组合地，所述主体可以包括中心翅片，所述中心翅片定位在所述主体的远端上的侧向隔开的第一翼部与第二翼部之间。在所述第一翼部与所述翅片的第一侧之间可以限定第一通道。在所述第二翼部与所述翅片的第二侧之间可以限定第二通道。所述第一电极可以定位于所述第一通道中，并且所述第二电极可以定位于所述第二通道中。

根据另一方面，单独地或与任意其它方面组合地，所述第一翼部可包括向内朝向所述第一通道呈现的凸面，并且第二翼部可包括向内朝向所述第二通道呈现的凸面。

根据另一方面，单独地或与任意其它方面组合地，所述翅片的第一侧和第二侧可包括分别向内朝向所述第一通道和所述第二通道呈现的凸面。