CN201803749U - 一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，包括壳体，壳体具有进水通道，出水通道以及由主通道和两个对称设置于主通道两侧的反馈通道组成的流动路径，壳体内设置有用于跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置，流动路径内设置有至少一组检测电极，检测电极包括信号采集电极和接地电极，信号采集电极的表面具有绝缘层，接地电极与被测介质相导通。与现有技术相比，本实用新型的信号采集电极通过绝缘层与被测介质隔离，检测电极不会被介质腐蚀、不结垢，不受被测介质电导率影响，使用寿命长；不受直流极化干扰电势的影响而确保了微弱信号检测的有效性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，属于流体流量检测的技术领域。
背景技术
随着全球淡水资源的日益紧缺，对用水量的准确计量和管理显得尤为重要。水表作为用水量的重要计量器具，它的计量准确性、测量范围度、使用可靠性、寿命和功能、以及制造成本等均关系到它在用水计量和水费结算，以及控制用水、节约用水和用水管理等方面的使用价值。而流量传感器作为水表中的核心部件，在水表中的作用显得尤为重要。
现有的流量传感器中应用比较广泛的是射流流量传感器，射流流量传感器的工作原理是：当封闭管道中的水流进入射流计量腔时，由于射流的附壁效应(又称“科恩特”效应-“Coanda effect”)和控制射流反馈的原理，使水流体在计量腔中振荡，该振荡频率与流经管道的流速或体积流量成正比，且不受流体的物理性质的影响。通过在射流计量腔的主通道或反馈通道上设置电磁速度传感元件或压电压力传感元件等速度与压力敏感器件，可以将流体振荡频率方便地检出并送后续信号处理电路处理。如申请号为200680020431.8的中国发明专利申请，其公开了一种射流振荡器液体流仪表包括体部，该体部具有用来接收待测量液体流的入口部分、出口部分和在入口和出口之间限定流动路径的主通道，流动路径包括在流动流体中引起振荡的反馈装置，振荡由检测装置检测，该检测装置包括跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置和检测合成电动势的检测电极，电极定位成从体部伸入所述流动路径中。
但上述恒磁励磁射流振荡信号检测原理采用的是直接电极信号检出方式，其电极组所包含的信号采集电极和接地电极均需直接与被测导电介质相接触。这种信号检出方式由于容易受到直流极化干扰电势的影响而严重影响微弱信号检测的有效性，因此只有采用特殊的方法与手段方能对极低频率的微弱信号进行检测和处理；另外，由于测量电极直接裸露(浸泡)在被测导电介质中，电极长期浸泡在非纯净的液体介质中有被腐蚀的风险及可能，影响流量传感器的使用寿命。
发明内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种结构简单、使用寿命长，测量准确的基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其信号采集电极通过绝缘层与被测介质隔离，不受直流极化干扰电势的影响而确保微弱信号检测的有效性。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：
一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，包括壳体，壳体具有进水通道，出水通道以及由主通道和两个对称设置于主通道两侧的反馈通道组成的流动路径，壳体内设置有用于跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置，流动路径内设置有至少一组检测电极，检测电极包括信号采集电极和接地电极，其中，信号采集电极的表面具有绝缘层，接地电极与被测介质相导通。本实用新型是通过流体介质(作为电容的一个电极)与测量电极(电容的另一个电极)之间的电容量进行耦合(电容介质为涂覆在测量电极表面的高绝缘材料)，通过选择不同绝缘材料厚度来控制耦合电容量，信号通过电极与被测导电介质之间的电容效应将振荡信号耦合到放大电路进行处理，同时在后续信号处理电路上采用必要的放大量调整和滤波降噪手段，从而达到检测介质流量的预期目标。本实用新型的信号采集电极通过绝缘层与被测介质隔离，首先检测电极不会被介质腐蚀，不受被测介质电导率影响，使用寿命长；其次，不受直流极化干扰电势的影响而确保了微弱信号检测的有效性。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括：
上述主通道内设置有一个用于促进流体振荡的分流体。其目的是增强流体的振荡，使检测电极更容易检测到信号。
优选方案之一：上述检测电极的信号采集电极设置于主通道内。
优选方案之一：上述检测电极的信号采集电极中的至少一个设置于反馈通道内。
优选方案之一：上述检测电极为两组，其中一组检测电极的信号采集电极位于主通道内，另一组的信号采集电极位于反馈通道内。
优选方案之一：上述检测电极为两组，两组检测电极的信号采集电极均位于反馈通道内。
进一步改进：上述检测电极中的至少一组的顶部的安装位置与壳体的内腔底面齐平或低于壳体的内腔底面。检测电极的顶部与壳体的内腔底面齐平或低于壳体的内腔底面可以避免检测电极本身对壳体内流场的干扰而造成的测量结果的偏差问题。
当然，上述检测电极中的至少一组的顶部的安装位置也可以采取高于壳体的内腔底面而伸入到被测介质内的安装方案。
对于电磁式射流表来说，其与介质接触的内腔表面必须是绝缘的，为此，电磁式射流表内腔多用工程塑料制作。但在使用过程中，塑料内腔表面可能粘附污渍，影响其计量特性的准确度，特别是热量射流表，由于热水水质不好，内腔表面可能会吸附污渍，影响测量结果的可靠性。为此，上述壳体采用金属制成，其内表面具有表面光滑且附着力高的防护层。由于防护层表面光滑，具有自洁、不粘污的特性，对流体的流动状态影响极小，从而对所采集的信号干扰很小，小流量测量性能十分优越。
本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)检测电极不会被被测介质腐蚀、不结垢，不受被测介质电导率影响，使用寿命长；
2)不受直流极化干扰电势的影响而确保了微弱信号检测的有效性；
3)检测电极的顶部与壳体的内腔底面齐平或低于壳体的内腔底面可以避免检测电极本身对壳体内流场的干扰而造成的测量结果的偏差问题；
4)壳体内腔表面流体的流动状态影响极小，从而对所采集的信号干扰很小，小流量测量性能十分优越。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例2的整体结构示意图；
图3为本实用新型实施例3的整体结构示意图；
图4为本实用新型实施例4的整体结构示意图；
图5为本实用新型壳体的剖面示意图；
图6为图5中A处的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
实施例1
一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，包括采用金属制成的壳体1，其内表面具有表面光滑且附着力高的防护层9，壳体1具有进水通道2，出水通道3以及由主通道4a和两个对称设置于主通道4a两侧的反馈通道4b组成的流动路径，主通道4a内设置有一个用于促进流体振荡的分流体8，壳体1内设置有用于跨越流动路径施加磁场的磁场发生装置5，检测电极包括信号采集电极61和接地电极62，信号采集电极61设置于主通道4a内，其中，信号采集电极61的表面具有绝缘层7，接地电极62与被测介质相导通。并且为了避免由于接地电极受到腐蚀的可能而导致的使用寿命降低的问题，本实施例的接地电极与水接触的面积应远大于信号采集电极，这样可以将接地电极表面结垢或腐蚀的影响降到最低。
上述检测电极的顶部的安装位置与壳体1的内腔底面齐平或低于壳体1的内腔底面。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的检测电极的信号采集电极61的其中一个设置于反馈通道4b内，另一个设置于主通道4a内，并且，本实施例中检测电极的顶部的安装位置高于壳体1的内腔底面而伸入到被测介质内。其余部分与实施例1相同，在此不一一赘述。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例具有两组检测电极，两组检测电极共用同一个接地电极62，其中一组的信号采集电极61设置于主通道4a内，另一组的信号采集电极61设置于反馈通道4b内，并且，本实施例中检测电极的顶部的安装位置高于壳体1的内腔底面而伸入到被测介质内。其余部分与实施例1相同，在此不一一赘述。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于：本实施例具有两组检测电极，两组检测电极的信号采集电极61均位于反馈通道4b内，并且同一组的信号采集电极61位于不同的反馈通道4b内。并且，本实施例中检测电极的顶部的安装位置与壳体1的内腔底面齐平或低于壳体1的内腔底面。其余部分与实施例3相同，在此不一一赘述。
Claims (10)
1.一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，包括壳体(1)，所述壳体(1)具有进水通道(2)，出水通道(3)以及由主通道(4a)和两个对称设置于所述主通道(4a)两侧的反馈通道(4b)组成的流动路径，所述壳体(1)内设置有用于跨越所述流动路径施加磁场的磁场发生装置(5)，其特征在于：所述流动路径内设置有至少一组检测电极，所述检测电极包括信号采集电极(61)和接地电极(62)，其中，所述信号采集电极(61)的表面具有绝缘层(7)，所述接地电极(62)与被测介质相导通。
2.根据权利要求1所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述主通道(4a)内设置有一个用于促进流体振荡的分流体(8)。
3.根据权利要求2所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述检测电极的信号采集电极(61)设置于所述主通道(4a)内。
4.根据权利要求2所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述检测电极的信号采集电极(61)中的至少一个设置于所述反馈通道(4b)内。
5.根据权利要求2所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述检测电极为两组，其中一组所述检测电极的信号采集电极(61)位于所述主通道(4a)内，另一组的信号采集电极(61)位于所述反馈通道(4b)内。
6.根据权利要求2所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述检测电极为两组，两组所述检测电极的信号采集电极(61)均位于所述反馈通道(4b)内。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述检测电极中的至少一组的顶部的安装位置与所述壳体(1)的内腔底面齐平或低于所述壳体(1)的内腔底面。
8.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述检测电极中的至少一组的顶部的安装位置高于所述壳体(1)的内腔底面而伸入到被测介质内。
9.根据权利要求7所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述壳体（1）采用金属制成，其内表面具有表面光滑且附着力高的防护层(9)。
10.根据权利要求8所述的一种基于电容射流振荡信号检测方法的射流流量传感器，其特征在于：所述壳体（1）采用金属制成，其内表面具有表面光滑且附着力高的防护层(9)。
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