一种恒磁式电磁流量计制造技术

本申请实施例提供的一种恒磁式电磁流量计，包括：电磁流量传感器，信号处理单元，中央处理器以及反馈单元，其中，电磁流量传感器用于检测液体流通时切割磁感线生成的电流信号；信号处理单元用于将所述电流信号转换成电压信号，并对所述电压信号进行采样保持处理，生成电压采样信号；中央处理器用于控制所述信号处理单元处理所述电流信号，还用于接收、分析、处理所述电压采样信号；反馈电路用于将所述电压采样信号按时间周期反馈至所述电磁流量传感器上。本发明专利技术提供的恒磁式电磁流量计可以减小电极极化效应，提高测量精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流体测量
，尤其涉及一种恒磁式电磁流量计。
技术介绍
电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的可以测量导电性液体流量的仪表，所述电磁流量计可以将液体的流速或者流量信号转换成感应电动势。电磁流量计由于响应速度较快、精度较高等特点被广泛应用于各个领域。对于石油勘探领域，在注水油田开发过程中，调整井下流量的测调设备，例如单双流量井下测调仪、双导向双流量井下测调仪、桥式同心测调仪、桥式偏心分层流量测调仪等均需要流量计的配合使用。尤其对于井下分层注采石油的开发，精确调节不同层段的注水量对于石油的开采量有着极为重要的作用。现有技术中常用的电磁流量计主要有恒磁式电磁流量计和交变励磁式电磁流量计。恒磁式电磁流量计利用恒磁(磁钢)励磁技术，励磁方式比较简单，并且励磁部分的功耗为零，因此恒磁式电磁流量计的功耗较低。但是恒磁式电磁流量容易发生金属测量电极的极化效应。与被测电解质液体接触的金属电极可能发生化学反应，使正负离子分别在测量电极表面上堆积，导致所述测量电极两端产生极化电压。如果极化电压过大，可能导致反映流量信息的感应电动势淹没。为了克服所述电极极化效应，目前多用交变励磁式电磁流量计替代常用的恒磁式电磁流量计，交变励磁式电磁流量计可以不断变换励磁的方向，能够消除测量电极表面的极化现象。当时，交变励磁式电磁流量计的励磁线圈需要通电工作，励磁功耗较高。另外，在石油勘探中，井下的工作环境在高温200℃左右，而现有的电磁流量计一般工作在125℃-150℃区间范围。现有技术中的电磁流量计功耗较高、容易发生电极极化效应，并且耐高温高压性能不能满足井下高温高压工作环境的需求。因此，现有技术中亟需一种功耗较低、降低电极极化效应、耐高温性能高的电磁流量计。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种恒磁式电磁流量计，以降低电磁流量计的功耗、降低电极极化效应。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种恒磁式电磁流量计，所述恒磁式电磁流量计具体是这样实现的：一种恒磁式电磁流量计，所述恒磁式电磁流量计包括：电磁流量传感器，信号处理单元，中央处理器以及反馈单元，其中所述电磁流量传感器用于检测液体流通时切割磁感线生成的电流信号；所述信号处理单元的输入端与所述电磁流量传感器的输出端连接，所述信号处理单元用于将所述电磁流量传感器产生的电流信号转换成电压信号，并对所述电压信号进行采样保持处理，生成电压采样信号；所述中央处理器的输出端与所述信号处理单元的输入端连接，所述中央处理器用于控制所述信号处理单元处理所述电流信号；所述中央处理器的输入端还与所述信号处理单元的输出端连接，所述中央处理器用于接收、分析、处理所述电压采样信号；所述反馈电路的输入端与所述信号处理单元的输出端、所述反馈电路的输出端与所述电磁流量传感器的输入端连接，所述反馈电路用于将所述电压采样信号按时间周期反馈至所述电磁流量传感器上；所述中央处理器的输出端还与所述反馈电路的输入端连接，所述中央处理器还用于控制所述反馈电路的周期信号的产生。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述恒磁式电磁流量计还包括励磁单元，所述励磁单元包括N极和S极永磁体、测量筒、正电极、负电极，所述正电极和负电极对称安装于所述测量筒的外壁面上，所述正电极和负电极上均设置有所述电磁流量传感器，所述N、S极永磁体产生的磁场方向、流量流速方向以及所述正、负电极的连线方向两两垂直。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述测量筒的内表面设置有电绝缘衬里，所述电绝缘衬里上均匀涂有石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜掺杂绝缘材料。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述石墨烯薄膜的方块电阻值为1000欧姆/平方厘米。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述信号处理单元包括：续流电路、第一放大电路、第一开关电路、采样保持电路，其中，所述续流电路的输入端与所述电磁流量传感器的输出端连接，所述续流电路用于将所述电流信号转换成电压信号；所述第一放大电路的输入端与所述续流电路的输出端连接，所述第一放大电路用于放大所述续流电路转换得到的电压信号；所述第一开关电路的输入端与所述第一放大电路的输出端连接，所述采样保持电路的输入端与所述第一开关电路的输出端连接，所述采样保持电路用于对所述第一放大电路放大后的电压信号进行采样，生成电压采样信号，所述第一开关电路用于控制所述采样保持电路的采样频率。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述反馈单元包括：第二放大电路，第二开关电路，其中，所述第二放大电路的输入端与所述采样保持电路的输出端连接，所述第二放大电路用于放大所述电压采样信号；所述第二放大电路的输出端与所述第二开关电路的输入端连接，所述第二开关电路的输出端与所述电磁流量传感器的输入端连接，所述第二开关电路用于控制并将放大后的电压采样信号按周期传递至所述电磁流量传感器，所述所述第二开关电路的开关时序由所述中央处理器控制。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述第一放大电路为多级差分放大电路。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述信号处理单元，中央处理器以及反馈单元集成与同一块芯片上。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述芯片的最高耐温值为250摄氏度。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述恒磁式电磁流量计还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述信号处理单元的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述中央处理器的输入端连接，所述滤波电路用于滤除所述电压采样信号的噪声信号。可选的，在本专利技术的一个实施例中，所述中央处理器还包括模数转换器、显示装置，其中，所述模数转换器的输入端与所述信号处理的输出端连接，所述模数转换器用于将所述电压采样信号转换成数字电压采样信号；所述模数转换器的输出端与所述显示装置的输入端连接，所述显示装置用于将所述数字电压采样信号以数字方式显示出来。本专利技术提供的恒磁式电磁流量计，通过将感应电动势进行放大、采样等处理之后，在中央处理器的控制下，按周期反馈至电磁传感器上，使得电磁传感器上的极化电压保持在恒定值，减小所述恒磁式电磁流量计的电极极化效应，提高恒磁式电磁流量计的测量精确度。本专利技术提供的电磁流量计是由永磁铁励磁产生磁场，无需导电线圈励磁，因此，功耗较低。另外，本专利技术提供的恒磁式电磁流量计中的模块集成与同一块芯片上，且芯片的最高耐温值较高，可以使得恒磁式电磁流量工作于高温环境下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒磁式电磁流量计，其特征在于，所述恒磁式电磁流量计包括：电磁流量传感器，信号处理单元，中央处理器以及反馈单元，其中所述电磁流量传感器用于检测液体流通时切割磁感线生成的电流信号；所述信号处理单元的输入端与所述电磁流量传感器的输出端连接，所述信号处理单元用于将所述电磁流量传感器产生的电流信号转换成电压信号，并对所述电压信号进行采样保持处理，生成电压采样信号；所述中央处理器的输出端与所述信号处理单元的输入端连接，所述中央处理器用于控制所述信号处理单元处理所述电流信号；所述中央处理器的输入端还与所述信号处理单元的输出端连接，所述中央处理器用于接收、分析、处理所述电压采样信号；所述反馈电路的输入端与所述信号处理单元的输出端、所述反馈电路的输出端与所述电磁流量传感器的输入端连接，所述反馈电路用于将所述电压采样信号按时间周期反馈至所述电磁流量传感器上；所述中央处理器的输出端还与所述反馈电路的输入端连接，所述中央处理器还用于控制所述反馈电路的周期信号的产生。

【技术特征摘要】
1.一种恒磁式电磁流量计，其特征在于，所述恒磁式电磁流量计包括：电磁流量传感
器，信号处理单元，中央处理器以及反馈单元，其中
所述电磁流量传感器用于检测液体流通时切割磁感线生成的电流信号；
所述信号处理单元的输入端与所述电磁流量传感器的输出端连接，所述信号处理单元用
于将所述电磁流量传感器产生的电流信号转换成电压信号，并对所述电压信号进行采样保持
处理，生成电压采样信号；
所述中央处理器的输出端与所述信号处理单元的输入端连接，所述中央处理器用于控制
所述信号处理单元处理所述电流信号；
所述中央处理器的输入端还与所述信号处理单元的输出端连接，所述中央处理器用于接
收、分析、处理所述电压采样信号；
所述反馈电路的输入端与所述信号处理单元的输出端、所述反馈电路的输出端与所述电
磁流量传感器的输入端连接，所述反馈电路用于将所述电压采样信号按时间周期反馈至所述
电磁流量传感器上；
所述中央处理器的输出端还与所述反馈电路的输入端连接，所述中央处理器还用于控制
所述反馈电路的周期信号的产生。
2.根据权利要求1所述的一种恒磁式电磁流量计，其特征在于，所述恒磁式电磁流量
计还包括励磁单元，所述励磁单元包括N极和S极永磁体、测量筒、正电极、负电极，所述
正电极和负电极对称安装于所述测量筒的外壁面上，所述正电极和负电极上均设置有所述电
磁流量传感器，所述N、S极永磁体产生的磁场方向、流量流速方向以及所述正、负电极的
连线方向两两垂直。
3.根据权利要求2所述的一种恒磁式电磁流量计，其特征在于，所述测量筒的内表面
设置有电绝缘衬里，所述电绝缘衬里上均匀涂有石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜掺杂绝缘材料。
4.根据权利要求3所述的一种恒磁式电磁流量计，其特征在于，所述石墨烯薄膜的方
块电阻值为1000欧姆/平方厘米。
5.根据权利要求1所述的一种恒磁式电磁流量计，其特征在于，所述信号处理单元包
括：续流电路、第一放大电路、第一开关电路、采样保持电路，其中，
所述续流电路的输入端与所述电磁流量传感器的输出端连接，所述续流电路用于将所述
电流信号转换成电压信号；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘合，裴晓含，贾德利，孙福超，杨清海，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11