专利名称：一种流体流速流量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及流体流速流量检测技术，尤其涉及一种流体流速流量测量装置。
背景技术：
管道中的流体广泛存在于石油化工、食品制药、冶金、公用工程和环保等行业部门，其流速与流量的在线测量对于工业生产过程中生产操作、可靠运行和质量控制等具有重要的意义。现有的流速流量测量仪表对工业生产过程中常规管径管道中纯净流体的流速、流量测量技术较为成熟，但是对于带有污浊物、悬浮物和固体杂质等的导电性流体的流速流量测量问题，目前的研究工作还很有限，相关的测量手段比较缺乏。电容耦合式非接触电导测量技术是一种新型电导测量技术。由于电极不与被测液体直接接触，因此不存在传统接触式电导测量中的电化学腐蚀和电极极化效应等问题，具有广阔的工业实际应用需求。然而，目前该技术的研究与应用主要局限于分析化学等领域中毛细管尺度及以下管径的离子浓度检测，在常规工业流速、流量测量领域基本上属于空白。本实用新型将电容耦合式非接触测电导测量技术应用于工业过程的流体流速、流量测量领域，设计了一种流体流速、流量测量装置及方法。相应装置具有结构简单、非接触、 无压力损耗、成本低和应用范围广等优点，为测量管道内流体流速流量提供了一条有效的新途径。
发明内容本实用新型的目的克服现有技术的不足，提供一种稳定、可靠的流体流速流量测
量装置。流体流速流量测量装置包括交流激励源、第一金属法兰连接件、第一接地线、第二金属法兰连接件、第二接地线、信号处理模块、数据采集模块、微型计算机、绝缘测量管道、 第一检测电极、第一电感模块、第三电感模块、激励电极、第二检测电极、第二电感模块，由绝缘测量管道、第一检测电极、第一电感模块、第三电感模块、激励电极、第二检测电极、第二电感模块构成三电极非接触式电导传感器，在绝缘测量管道的外壁等间距安装有第一检测电极、激励电极和第二检测电极，激励电极与第三电感模块一端相连，第一检测电极与第一电感模块一端相连，第二检测电极与第二电感模块一端相连，第三电感模块另一端与交流激励源相连，第一电感模块另一端与信号处理模块、数据采集模块、微型计算机顺次相连，第二电感模块另一端与信号处理模块、数据采集模块、微型计算机顺次相连，绝缘测量管道一端设有第一金属法兰连接件通过第一接地线接地构成一接地结构，绝缘测量管道另一端设有第二金属法兰连接件通过第二接地线接地构成另一接地结构。本实用新型与现有技术相比具有有益效果1)测量方式为非接触式，不仅不会影响被测介质流动特性、流体流动场的分布，也不会带来压力损失。非接触式测量方式不仅适用于测量纯净单相导电流体，还适用于测量含有污浊物、悬浮物和固体杂质等的导电性流体，尤其解决了测量此类流体时测量管道容易发生堵塞等问题；2)串联谐振方法的应用，消除了耦合电容对测量范围和测量精度的不利影响，扩大了测量装置适用的管道尺寸。同时，本实用新型中三组独立的电感模块分别与三组耦合电容相互抵消，实现了上游传感器与下游传感器之间相互独立，使传感器结构简单易实现；3)通过两端接地结构的应用，不仅消除了绝缘测量管道两端浮置电压对测量精度的不利影响，提高了测量系统的稳定性、抗干扰性和测量精度，还可以方便地将传感器与工业生产管道相连接。

图1是流体流速流量测量装置的结构示意图；图2是本实用新型的三电极非接触式电导传感器等效电路图；图3是本实用新型的三电极非接触式电导传感器在串联谐振状态时等效电路图和工作原理示意图；图中交流激励源1、第一金属法兰连接件2、第一接地线3、第二金属法兰连接件 4、第一接地线5、信号处理模块6、数据采集模块7、微型计算机8、绝缘测量管道9、第一检测电极10、第一电感模块11、第三电感模块12、激励电极13、第二检测电极14、第二电感模块 15。
具体实施方式
如图1所示，流体流速流量测量装置包括交流激励源1、第一金属法兰连接件2、第一接地线3、第二金属法兰连接件4、第二接地线5、信号处理模块6、数据采集模块7、微型计算机8、绝缘测量管道9、第一检测电极10、第一电感模块11、第三电感模块12、激励电极 13、第二检测电极14、第二电感模块15，由绝缘测量管道9、第一检测电极10、第一电感模块 11、第三电感模块12、激励电极13、第二检测电极14、第二电感模块15构成三电极非接触式电导传感器，在绝缘测量管道9的外壁等间距安装有第一检测电极10、激励电极13和第二检测电极14，激励电极13与第三电感模块12 —端相连，第一检测电极10与第一电感模块 11 一端相连，第二检测电极14与第二电感模块15 —端相连，第三电感模块12另一端与交流激励源1相连，第一电感模块11另一端与信号处理模块6、数据采集模块7、微型计算机8 顺次相连，第二电感模块15另一端与信号处理模块6、数据采集模块7、微型计算机8顺次相连，绝缘测量管道9 一端设有第一金属法兰连接件2通过第一接地线3接地构成一接地结构，绝缘测量管道9另一端设有第二金属法兰连接件4通过第二接地线5接地构成另一接地结构。利用该装置和方法测量流体流速流量流程为交流激励源1输出交流激励信号的频率为谐振频率，交流激励信号通过第三电感模块12后施加到激励电极13上，再通过第一检测电极10、第一电感模块11和第二检测电极14、第二电感模块15得到直接反映流体流动的两组独立电导信号，电导信号经过信号处理模块6处理后，通过数据采集模块7输出到微型计算机8上进行互相关运算求出渡越时间并进一步求出流速和流量。[0017]流体流速流量测量方法的步骤如下1)两端接地结构消除了测量管道两端浮置电压对测量精度的不利影响；2)如图2所示，设置交流激励源1的激励频率f为三电极非接触式电导传感器的
谐振频率/。=Ij^,在该频率激励信号作用下，电导传感器处于谐振状态，等效电路阻
权利要求1. 一种流体流速流量测量装置，其特征在于包括交流激励源(1 )、第一金属法兰连接件(2)、第一接地线(3)、第二金属法兰连接件(4)、第二接地线(5)、信号处理模块(6)、数据采集模块(7)、微型计算机(8)、绝缘测量管道(9)、第一检测电极(10)、第一电感模块(11)、 第三电感模块(12)、激励电极(13)、第二检测电极(14)、第二电感模块(15)，由绝缘测量管道(9)、第一检测电极(10)、第一电感模块(11)、第三电感模块(12)、激励电极(13)、第二检测电极(14)、第二电感模块(15)构成三电极非接触式电导传感器，在绝缘测量管道(9)的外壁等间距安装有第一检测电极(10)、激励电极(13)和第二检测电极(14)，激励电极(13) 与第三电感模块(12)—端相连，第一检测电极(10)与第一电感模块(11)一端相连，第二检测电极(14)与第二电感模块(15) 一端相连，第三电感模块(12)另一端与交流激励源(1) 相连，第一电感模块(11)另一端与信号处理模块(6)、数据采集模块(7)、微型计算机(8)顺次相连，第二电感模块(15)另一端与信号处理模块(6)、数据采集模块(7)、微型计算机(8) 顺次相连，绝缘测量管道(9 ) 一端设有第一金属法兰连接件(2 )通过第一接地线(3 )接地构成一接地结构，绝缘测量管道(9 )另一端设有第二金属法兰连接件(4 )通过第二接地线(5 ) 接地构成另一接地结构。
专利摘要本实用新型公开了一种流体流速流量测量装置。包括交流激励源、三电极非接触式电导传感器、两端接地结构、信号处理模块、数据采集模块以及微型计算机。本实用新型实现了将非接触式电导测量技术用于流体流速、流量测量。利用三电极非接触式电导传感器获取两组独立的电导信号，采用相关技术对两组电导信号进行处理获得流体流速、流量。所采用的串联谐振方法有效消除了耦合电容对测量范围和灵敏度的不利影响。两端接地结构既消除了管道两端浮置电压对测量精度的不利影响，还利于将绝缘测量管道与工业现场金属管道相连接。相应装置具有结构简单、成本低、非接触、无压力损耗和应用范围广等优点，为测量管道内流体流速、流量提供了一条有效的途径。
文档编号G01F1/56GK202209964SQ201120334310
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者冀海峰, 周颖, 李海青, 王保良, 许文博, 黄志尧 申请人:浙江大学