CN100480646C - 一种科里奥利质量流量计检测单元 - Google Patents
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Abstract
一种科里奥利质量流量计(Coriolis mass flowmeter，以下简称CMF)的检测单元采用检测线圈切割平行磁场运动，结构包括基座(1)、环形磁钢(2)、中心导磁体(3)、检测线圈(4)、线圈骨架(5)、测量管(6)和(7)。中心导磁体(3)和环形磁钢(2)均固定在基座(1)上，环形磁钢(2)和中心导磁体(3)之间构成环形间隙，分布均匀平行磁场，检测线圈(4)连同线圈骨架在环形间隙中运动，检测线圈(4)切割磁力线进而输出与运动速度成比例的信号。本发明消除了传统CMF电磁检测单元由于检测线圈切割非平行磁场运动而造成的输出信号畸变问题，降低检测单元给输出信号带来的非线性影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种科里奥利质量流量计的检测单元。
背景技术
科里奥利质量流量计(Coriolis mass flowmeter，简称CMF)一般采用磁电方式将流量计的振动信号转换为电信号，利用电路检测与质量流量成比例的两路信号的相位差，进而解算流体的质量流量。检测单元是CMF拾取信号的关键部件，影响CMF的测量精度。目前较为普遍的磁电检测单元一般采用线圈切割磁力线方式实现机械振动信号到电信号的转换。图1为传统的检测单元结构示意图，主要由基座1、柱型磁钢2、线圈3和线圈骨架4组成，柱型磁钢2通过过盈配合固定于基座1上，基座1固定于测量管6上，线圈3均匀缠绕在线圈骨架4上，线圈骨架4固定于测量管7上。当两测量管6和7相对运动时，使线圈3和柱型磁钢2产生相对运动，线圈3切割磁力线，输出与运动速度成比例的电信号，进而实现机械运动到电信号的转换过程。
根据电磁感应原理，当磁场方向与线圈运动方向垂直，即磁场方向与运动速度方向夹角α＝90°，则感应电流符合I＝BLvsinα＝BLv，当磁场强度为非均匀分布，如图2所示，传统的柱型磁钢2产生的磁场为两端密集型，磁力线密度非均匀分布，因此，当线圈进行切割磁力线运动时，感应电流将随着磁场强度的非线性变化而变化，给运动速度的测量带来误差。因此，传统的磁电式检测单元存在非线性影响因素，磁场的方向和密度的非均匀性是产生这种非线性影响的主要原因。
发明内容
本发明的技术解决问题是：为解决上述CMF测量中存在的非线性影响
本发明的技术解决问题是：为解决上述CMF测量中存在的非线性影响因素，而提供一种新型的科里奥利质量流量计检测单元，旨在减少检测单元造成的非线性测量而带来的误差，提高CMF的测量精度。
本发明的技术解决方案：科里奥利质量流量计检测单元，包括基座、检测线圈及线圈骨架，其特征在于：还包括环形磁钢、中心导磁体，环形磁钢和中心导磁体均固定在基座上，环形磁钢和中心导磁体之间构成环形间隙，分布均匀平行磁场，线圈骨架连同缠绕在其上的检测线圈安装在测量管上，检测线圈和线圈骨架在环形间隙中运动，检测线圈垂直切割磁力线进而输出与运动速度成正比的信号。
本发明的原理：传统的CMF基于磁电原理的检测单元通常采用检测线圈在非平行均匀磁场中运动，切割磁力线，检测两个测量管的振动。由于磁场与运动速度的夹角时刻变化，因此检测单元输出的感应电流与速度之间是非线性的关系，给CMF的测量引入非线性的影响因素，影响CMF的测量精度。本发明设计了平行的均匀磁场，有效保证了线圈运动速度始终垂直于磁场方向，即磁场方向与运动速度方向夹角α＝90°，感应电流符合I＝BLvsinα＝BLv，在线圈长度和磁场强度一定的情况下，感应电流与线圈的运动速度成正比关系，线性变化，因此感应电流真实的反映了CMF两测量管的振动状态，有效保证了检测信号的准确性，消除了传统检测单元对CMF测量的非线性影响。
本发明与现有技术相比的优点：由于设计了新型检测单元的磁钢结构，改进了磁场的分布结构，检测线圈在平行均匀磁场中运动，消除了传统检测单元由于磁场方向与线圈运动速度方向互不垂直而引入的非线性影响，使检测单元输出测量管的运动状态更加准确，有效保证了传感器的测量精度。
附图说明
图1为传统的CMF检测单元结构示意图；
图2为传统的CMF检测单元磁场分布示意图；
图3为本发明的整体结构示意图；
图4本发明中的磁钢部分结构示意图，其中图4a为结构主视图，图4b为结构俯视图，图4c为结构侧视图；
图5本发明中的线圈部分结构示意图，其中图5a为结构主视图，图5b为结构俯视图，图5c为结构侧视图；
图6为本发明的磁场分布示意图。
具体实施方式
如图3所示，本发明由两大部分组成：磁钢部分和线圈部分，磁钢部分包括基座(1)、环形磁钢(2)和中心导磁体(3)，磁钢部分整体通过基座(1)安装在测量管(6)的定位装置内，通过螺钉固定连接。线圈部分包括检测线圈(4)和线圈骨架(5)，检测线圈(4)均匀的缠绕在线圈骨架(5)的固定槽内，线圈骨架(5)安装在测量管(7)的定位装置内，通过螺钉固定连接。环形磁钢(2)采用钐钴SmCo稀土永磁材料加工而成，基座(1)和中心导磁体(3)采用高导磁率MnZn铁氧体材料加工制成。
如图4所示，本发明的磁钢部分由基座(1)、环形磁钢(2)和中心导磁体(3)，中心导磁体(3)与基座(1)的中心孔采用过盈配合连接，环形磁钢(2)与基座采用强力胶粘接。
如图5所示，本发明的线圈部分由检测线圈(4)和线圈骨架(5)，检测线圈(4)均匀的缠绕在线圈骨架(5)的固定槽内。
如图6所示，本发明的磁钢的磁力线分布示意图，环形磁钢(2)和中心导磁体(3)构成的环形间隙中，均匀分布平行磁场，即图6中带箭头虚线所示。
Claims (3)
1、一种科里奥利质量流量计检测单元，包括基座(1)、线圈(4)及线圈骨架(5)，其特征在于：还包括环形磁钢(2)、中心导磁体(3)，环形磁钢(2)和中心导磁体(3)均固定在基座(1)上，环形磁钢(2)和中心导磁体(3)之间构成环形间隙，分布均匀平行磁场，线圈骨架(5)连同缠绕在其上的检测线圈(4)安装在测量管(7)上，检测线圈(4)和线圈骨架(5)在环形间隙中运动，检测线圈(4)垂直切割磁力线进而输出与运动速度成正比的信号。
2、根据权利要求1所述的科里奥利质量流量计检测单元，其特征在于：所述的环形磁钢(2)采用钐钴SmCo稀土永磁材料加工而成。
3、根据权利要求1所述的科里奥利质量流量计检测单元，其特征在于：所述的基座(1)和中心导磁体(3)采用高导磁率MnZn铁氧体材料加工制成。
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