專利名稱：電磁式二維流速流向檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于導(dǎo)電液體流速檢測(cè)裝置的改進(jìn)，確切地說，它是一種電磁式二維流速流向檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前，在水工、水利、環(huán)保等領(lǐng)域中，檢測(cè)導(dǎo)電液體流速的裝置多為旋漿轉(zhuǎn)葉式流速儀。它適用于清水和低雜質(zhì)液體和單方向平均流速的測(cè)量，對(duì)于含沙量高，含纖維雜質(zhì)多的液流以及返復(fù)流動(dòng)和瞬時(shí)流速的檢測(cè)，則無能為力。另外，一維流速儀，雖然可以同時(shí)適用于清水和高含沙或雜質(zhì)的液體的平均流速及瞬時(shí)流速的測(cè)量，但無法檢測(cè)其流向，且靈敏度低，抗干擾能力差，未能得以推廣應(yīng)用。上述已有技術(shù)，在專利號(hào)為CN85200623U的《一維電磁流速儀》文獻(xiàn)中有報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于克服上述已有技術(shù)的不足而設(shè)計(jì)制作出的一種電磁式二維流速流向檢測(cè)裝置。
本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上分為兩部分，即二維電磁流速傳感器部分和主機(jī)部分，二者通過一根帶屏蔽線的6芯電纜，經(jīng)輸入/輸出接口連接起來，成為一個(gè)整體。二維電磁流速傳感器主要包括有激磁線圈、電極和非金屬外殼等。主機(jī)部分從前至后依次為面板模件、微型計(jì)算機(jī)模件、信號(hào)處理模件、信號(hào)源模件和后板模件。且面板模件上裝有顯示器、鍵盤、通道選擇器和輸入/輸出接口6芯插座。微型計(jì)算機(jī)模件上裝有微處理器及程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等。信號(hào)處理模件上裝有X向分時(shí)及X向合成放大器，Y向分時(shí)及Y向合成放大器和A/D變換器等。信號(hào)源模件上裝有50周(工頻)同步發(fā)生器，激勵(lì)發(fā)生器和功率放大器等。后板模件上裝有電源電路及其相應(yīng)接口等。
本實(shí)用新型的核心部分是微型計(jì)算機(jī)模件。它包括有微處理器及其相關(guān)的存儲(chǔ)器，顯示器、鍵盤及通道選擇器等。在主程序的控制下，將檢測(cè)到的液體流速進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，完成時(shí)間(TM)、流速(FV)流向(FD)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)運(yùn)算，并送至顯示器顯示出來。
本實(shí)用新型的關(guān)鍵部分是二維電磁流速傳感器，它包括有激磁線圈(L1，L2)，X向電極(X1，X2)，Y向電極(Y1，Y2)，線圈骨架、非金屬外殼以及絕緣填充物構(gòu)成，作為一個(gè)獨(dú)立部件，完成將液體流速等物理量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)的工作。所述的電極設(shè)有2對(duì)(共4個(gè))，即1對(duì)為X向電極(X1，X2)，另1對(duì)為Y向電極(Y1，Y2)，且X向電極(X1，X2)與Y向電極(Y1，Y2)彼此正交，它們經(jīng)輸入/輸出接口插頭與輸入/輸出接口插座分別同信號(hào)處理模件(4)中的X向分時(shí)放大器輸入端和Y向分時(shí)放大器的輸入端呈X1→b1，X2→b2；Y1→C1，Y2→C2直接相銜接。所述的激磁線圈的引線端(L1，L2)經(jīng)輸入/輸出端接口插頭與輸入/輸出接口座同功率放大器的輸出端呈L1→a1，L2→a2直接相銜接。
此外，信號(hào)處理模件包括有X向分時(shí)與合成放大器，Y向分時(shí)與合成放大器，A/D變換器等，完成將2對(duì)電極檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理并變換為數(shù)據(jù)信號(hào)送至計(jì)算機(jī)模件。信號(hào)源模件包括有50周(工頻)同步發(fā)生器，激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器和功率放大器等，為主機(jī)工作提供同步信號(hào)，為電磁線圈提供激勵(lì)信號(hào)。
本實(shí)用新型檢測(cè)原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。即導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓U等于KBVD，其中，K為檢測(cè)系數(shù)，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，V為導(dǎo)電液體通過檢測(cè)管截面內(nèi)的平均流速，D為檢測(cè)管的內(nèi)徑。由此，當(dāng)液體流過垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)電液體的流動(dòng)就感應(yīng)出一個(gè)與平均流速(即體積流量)成正比的電壓，該電壓通過2對(duì)與液體直接接觸的電極(1對(duì)為X向電極，另1對(duì)為Y向電極)檢出，并通過輸入/輸出接口分別送至X向分時(shí)與合成放大器和Y向分時(shí)與合成放大器進(jìn)行處理，繼而變換成相應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)送計(jì)算機(jī)模件，在主程序控制下進(jìn)行各種數(shù)據(jù)分析與運(yùn)算并由顯示器顯示出來。
本實(shí)用新型由于設(shè)計(jì)制作了二維電磁流速傳感器，且2對(duì)電極彼此正交，各電極間距離相對(duì)較大，從而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也較大，可以有效實(shí)時(shí)地檢測(cè)出導(dǎo)電液體的平均流速和瞬時(shí)流速及其流向。具有檢測(cè)直觀、準(zhǔn)確、可靠，且靈敏度高，抗干擾性好，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是二維電磁流速傳感器，2是輸入/輸出接口，即6芯插頭/插座，3是信號(hào)源模件，4是信號(hào)處理模件，5是微型計(jì)算機(jī)模件，6是面板模件，7是后板模件。圖2是本實(shí)用新型電原理方框圖，給出了1、2、3、4、5等5個(gè)模件的連接關(guān)系。圖3是二維電磁流速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，8是非金屬外殼，9是激磁線圈(L1，L2)，10是線圈骨架，11是絕緣填充物，12是X向電極(X1，X2)，13是Y向電極(Y1，Y2)。此外，基于主機(jī)各部分主要采用業(yè)已商業(yè)化的低功耗集成電路，所以沒有繪制電路圖，特加說明。
具體實(shí)施方式
圖1和圖3給出了本實(shí)用新型最佳實(shí)施例。其中3、4、5等3個(gè)模件采用多層印制板，后板模件上的電源電路為雙層印制板，各印制板之間采用插拔式插頭插座并用扁平軟帶連接起來，各種元器件為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。面板和后板模件用沖壓方式制成，殼體用型材制成。二維電磁流速傳感器制成后，用固態(tài)膠密封起來，以提高其機(jī)械強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種電磁式二維流速流向檢測(cè)裝置，主要由二維電磁流速成傳感器(1)和主機(jī)兩部分構(gòu)成，二者通過一根帶屏蔽線的6芯電纜，經(jīng)輸入/輸出接口(2)連接起來，成為一個(gè)整體，二維電磁流速傳感器包括有激磁線圈(9)，X向電極(12)，Y向電極(13)，線圈骨架(10)，非金屬外殼(12)和絕緣填充物(11)等，主機(jī)部分從前至后依次為面板模件(6)，微型計(jì)算機(jī)模件(5)，信號(hào)處理模件(4)，信號(hào)源模件(3)和后板模件(7)等，其特征在于a、所述的電極設(shè)有2對(duì)，即1對(duì)為X向電極(12)，另1對(duì)為Y向電極(13)，且X向電極(X1，X2)與Y向電極(Y1，Y2)彼此正交，它們經(jīng)輸入/輸出接口(2)插頭與輸入/輸出接口(2)插座分別同信號(hào)處理模件(4)中的X向分時(shí)放大器輸入端和Y向分時(shí)放大器的輸入端呈X1→b1，X2→b2；Y1→C1，Y2→C2直接相銜接；b、所述的激磁線圈的引線端(L1，L2)經(jīng)輸入/輸出端接口插頭與輸入/輸出接口插座同功率放大器的輸出端呈L1→a1，L2→a2直接相銜接。
專利摘要電磁式二維流速流向檢測(cè)裝置，主要由二維電磁流速傳感器和主機(jī)部分構(gòu)成，二者通過一根帶屏蔽線的6芯電纜，經(jīng)輸入/輸出接口連接起來，成為一個(gè)整體，傳感器部分包括了激磁線圈，2對(duì)彼此正交的電極及外殼等，主機(jī)部分包括了面板、微型計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理、信號(hào)源及后板等模件，其檢測(cè)原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律加上運(yùn)用計(jì)算機(jī)綜合設(shè)計(jì)制作而成，可有效實(shí)時(shí)檢測(cè)出導(dǎo)電液體的平均流速和瞬時(shí)流及其流向，具有檢測(cè)直觀、準(zhǔn)確、可靠，且靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D21/02GK2591576SQ02290459
公開日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者龔壁建 申請(qǐng)人:武漢長江儀器自動(dòng)化研究所