一種微功耗勵磁電磁流量傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于水表技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種微功耗勵磁電磁流量傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁流量傳感器是電磁流量計和電磁水表的核心部件，其性能直接關(guān)系到儀表的測量精度和使用壽命。目前電磁流量傳感器基本采用圓柱型測量管路和恒流源勵磁方式。這種技術(shù)比較成熟，且工藝簡單，便于加工制造，但是對流量測量和儀表的使用帶來不可避免的技術(shù)難題。首先，圓柱形管路對流體剖面均勻性要求高，在儀表安裝中要求比較長的直管段來保證流體剖面的對稱性，即使采用經(jīng)過精細設(shè)計的權(quán)重磁場，也不能完全消除其影響。其次，采用恒流源對磁場進行激勵，磁路用硅鋼片等軟磁材料制作，要保證勵磁線圈中有持續(xù)的電流，功耗很難降低，不利于采用電池供電，使用壽命大大受限。再次，磁場的穩(wěn)定性受到電源波動的影響，會帶來測量信號的變動，引起測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種功耗低，使用壽命長且測量準確的微功耗勵磁電磁流量傳感器。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:一種微功耗電磁流量傳感器，包括測量管，其特征在于:所述測量管兩端為圓形口直管區(qū)，中部為測量區(qū)，所述直管區(qū)與所述測量區(qū)之間通過過渡區(qū)相連，所述測量區(qū)的橫截面為矩形且其面積小于所述直管區(qū)的橫截面面積，在所述測量區(qū)的兩側(cè)安裝有測量電極，所述測量區(qū)附近一側(cè)安裝有接地電極，所述測量區(qū)外側(cè)安裝有磁路，所述磁路連接有脈沖勵磁電路。
[0005]本發(fā)明將測量管設(shè)計成由直管區(qū)、過渡區(qū)、測量區(qū)三部分組成的結(jié)構(gòu)，由于測量區(qū)截面為矩形，面積小于直管區(qū)截面，所以流體流經(jīng)所述測量管時，在測量區(qū)速度提高，有利于提高傳感器的輸出信號，而且減小了磁路間隙，有利于獲得更高的磁感應強度。
[0006]為了取得更好的技術(shù)效果，進一步的技術(shù)措施還包括:上述過渡區(qū)為所述測量區(qū)矩形截面向所述直管區(qū)圓形截面通過放樣曲面過渡形成，并分別于所述測量區(qū)和直管區(qū)相切。從管路兩端的圓形口到中間矩形測量區(qū)進行放樣平滑過渡，保證了測量區(qū)流場的對稱性。
[0007]作為優(yōu)選，上述磁路包括上磁極，下磁極，磁臂以及勵磁線圈，所述上磁極和下磁極平行設(shè)置，在兩者同一端部通過與兩者垂直的磁臂相連，所述勵磁線圈均勻卷繞于所述磁臂的中間位置，所述勵磁線圈兩端連接所述脈沖勵磁電路，所述脈沖勵磁電路提供雙向周期性窄脈沖電壓;所述上磁極和下磁極分別安裝于所述測量區(qū)的上下側(cè)面。本方案采用雙向電壓窄脈沖勵磁方法為勵磁線圈供電，只提供磁場換向所需的磁動勢，而不必提供維持磁場的勵磁電流，大大降低了傳感器功耗，提高了使用壽命。
[0008]進一步改進，上述上磁極、下磁極以及所述磁臂用矩磁合金鈑金制作。本方案采用矩磁材料制作磁路，利用磁路的剩磁作為傳感器的工作磁場，避免勵磁電流對磁場穩(wěn)定性的影響，有利于輸出信號的可靠性。同時，利用矩磁材料具有高剩磁、低矯頑力的特性，配合所述勵磁電路提供的雙向脈沖電壓進行磁場控制，從而實現(xiàn)微功耗勵磁，具體原理如下:所述勵磁電路將周期性雙向窄脈沖電壓提供給所述線圈，在所述線圈中形成勵磁電流，由于磁路材料的矯頑力很低，所以在很小的勵磁電流激勵下，磁場方向就能發(fā)生反轉(zhuǎn)，并達到預期的磁感應強度;勵磁脈沖消失后，磁路仍然可以保持較高的磁感應強度，提供給傳感器使用;流體流經(jīng)所述測量管測量區(qū)時，通過切割磁路間隙處的磁力線產(chǎn)生感應電勢，由所述測量電極提取，并以所述接地電極電位為參考，進行后續(xù)的信號分析處理。
[0009]作為優(yōu)選，上述上磁極及所述下磁極均包括相互垂直的磁極板和磁極臂，兩塊所述磁極板分別安裝于所述測量區(qū)的上下側(cè)面，且所述磁極板寬度與所述測量區(qū)的寬度相同，所述磁極板的長度略大于所述測量區(qū)矩形截面的長邊。
[0010]進一步改進包括:上述測量區(qū)的正中位置的上下外壁處設(shè)有凹槽，所述磁極板安裝于所述凹槽內(nèi)，所述磁極板與所述凹槽平面重合，所述磁極臂延伸至所述測量區(qū)外。凹槽使測量區(qū)壁厚減小，安裝所述磁極所后，形成的磁路間隙遠小于普通圓形管傳感器結(jié)構(gòu)，有利于減小磁路磁阻，進一步提高工作磁場的磁感應強度。
[0011 ]優(yōu)選的，上述磁臂為長條形，厚度與所述上磁極及所述下磁極相同。
[0012]優(yōu)選的，上述測量區(qū)左右兩側(cè)壁上開有圓形測量電極孔，所述測量電極孔軸線處于所述測量區(qū)正中位置，所述測量電極安裝在所述測量電極孔中，且所述測量電極頂面與所述測量管內(nèi)壁面平齊。
[0013]優(yōu)選的，上述過渡區(qū)靠近所述測量區(qū)的位置開一個圓形接地電極孔，所述接地電極安裝在所述接地電極孔內(nèi)，且所述接地電極頂面不超過所述測量管內(nèi)壁表面。
[0014]作為優(yōu)選，上述測量管用PPS材料制作。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有矩形測量區(qū)的測量管，從管路兩端的圓形口到中間矩形測量區(qū)進行放樣平滑過渡，保證的測量區(qū)流場的對稱性，而且減小了磁路間隙，有利于獲得更高的磁感應強度;其次，采用矩磁材料制作磁路，利用磁路的剩磁作為傳感器的工作磁場，避免勵磁電流對磁場穩(wěn)定性的影響，有利于輸出信號的可靠性;最后，采用雙向電壓窄脈沖勵磁方法為勵磁線圈供電，只提供磁場換向所需的磁動勢，而不必提供維持磁場的勵磁電流，大大降低了傳感器功耗，提高了使用壽命。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明測量區(qū)橫截面示意圖。
[0018]圖3為測量管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為測量管縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為磁路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖6為勵磁電路與線圈的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0023]實施例1: 參見圖1至圖6所示，一種微功耗勵磁電磁流量傳感器，包括測量管1，其特征在于:所述測量管I兩端為圓形口直管區(qū)11，中部為測量區(qū)12，所述直管區(qū)11與所述測量區(qū)12之間通過過渡區(qū)13相連，所述測量區(qū)12的橫截面為矩形且其面積小于所述直管區(qū)11的橫截面面積，在所述測量區(qū)12的兩側(cè)安裝有