CN201945337U - 一种相关法液态金属流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相关法液态金属流量计，它包括液态金属管道、湍流发生器、上游磁系统、下游磁系统、上游磁系统的常规信号电极、下游磁系统的常规信号电极、上游磁系统的相关法信号电极、下游磁系统相关法信号电极、双芯屏蔽电缆及相关分析机；相关分析机内安装有数据采集卡和相关分析软件，对取自上、下游磁系统的相关法信号电极的流量波动信号进行相关分析，建立流量波动信号的传输时间与流量的关系，通过测量流量波动信号的传输时间，就可以确定液态金属的流量，从而可以对由常规电极信号作出的流量计分度特性进行在役标定。该实用新型结构简单、安全可靠、能够进行分度特性在役标定。

Description

一种相关法液态金属流量计

技术领域

本实用新型涉及液态金属流量测量领域，特别涉及一种相关法液态金属流量计。

背景技术

目前广泛使用的永磁式液体金属流量计都是基于法拉第电磁感应定律制成的一种测量液态金属体积流量的仪表。液态金属在磁场中流动，切割磁力线，从而在与磁力线相垂直的两根电极上感应出电动势，这种感应电动势的大小与磁通密度及流体流速成正比，因此根据感应电动势的数值，就可以确定液态金属的体积流量。永磁式液态金属流量计最主要的优点在于其结构简单，设有可动部件，可靠性高，输出特性线性度号，无惯性。但是，这种永磁式液态金属流量计的固有缺点在于它由永久磁钢生成的磁场磁通密度的数值随着时间推移、热循环和辐照效应等因素的影响将逐渐下降，从而使得流量计的分度特性发生变化。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，提供了一种结构简单、安全可靠、能够进行分度特性在役标定的相关法液态金属流量计。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种相关法液态金属流量计，它包括液态金属管道、湍流发生器、上游磁系统、下游磁系统、上游磁系统的常规信号电极、下游磁系统的常规信号电极、上游磁系统的相关法信号电极、下游磁系统相关法信号电极、双芯屏蔽电缆及相关分析机，所述的湍流发生器固定在液态金属管道内；上游磁系统和下游磁系统沿流体流动方向一定间隔的固定在液态金属管道上；所述的上、下游磁系统常规信号电极的正、负极连线与磁系统的磁力线方向及流体流动方向相垂直；所述的 上、下游磁系统的相关法信号电极纵向布置在与常规信号电极连线相垂直的管道侧面；上、下游磁系统相关法信号电极通过双芯屏蔽电缆与相关分析机连接。常规信号电极输出的感应电动势服从法拉第电磁感应定律，用于求取流量值。

所述的湍流发生器是由一块由不锈钢制成的遮盖管道1/3直径的扇形板。所述的上游磁系统和下游磁系统分别是由永久磁钢制成的并沿流体流动方向一定间隔布置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型由液态金属管道、湍流发生器、上游磁系统、下游磁系统、信号电极、双芯屏蔽电缆及相关分析机组成，装置结构简单、安全可靠、并能够进行分度特性在役标定的相关法液态金属流量计，从而克服了常规的永磁式液态金属流量计分度特性随时间推移、热循环和辐照效应等因素的影响而变化。

附图说明

图1相关法液态金属流量计结构示意图

图2图1所示流量计的左视图

图3相关分析机软件结构图

图4相关分析机数据采集子程序流程图

图5相关分析机求相关子程序流程图

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：

如图1、2所示的一种相关法液态金属流量计，它包括液态金属管道1、湍流发生器2、上游磁系统3、下游磁系统4、上游磁系统的相关法信号电极5-6、下游磁系统的相关法信号电极7-8、上游磁系统的常规信号电极9-10、下游磁系统的常规信号电极11-12、双芯屏蔽电缆13、双芯屏蔽电缆14、相关分析机15。

如图1所示在液态金属流量计入口段的液态金属管道1内部安装有湍流发生器2，本实施例中湍流发生器2优选采用由一块由不锈钢制成的遮盖管道1/3直径的扇形板制成，上游磁系统3和下游磁系统4由永久磁钢制成。上游磁系统3和下游磁系统4沿流体流动方向一定间隔的固定在液态金属管道1上；上游磁 系统常规信号电极9-10和下游磁系统常规信号电极11-12布置在管道上，其正、负极9-10或11-12的连线与磁系统的磁力线方向及流体流动方向相垂直，也可以根据需要布置多对常规信号电极，常规信号电极输出的感应电动势服从法拉第电磁感应定律，用于求取流量值；上、下游磁系统的相关法信号电极5-6、7-8纵向布置在与常规信号电极9-10、11-12连线相垂直的管道侧面。上、下游磁系统相关法信号电极5-6、7-8通过双芯屏蔽电缆13、双芯屏蔽电缆14与相关分析机15连接。

液态金属流经湍流发生器2后产生漩涡，该漩涡经上游磁系统3和下游磁系统4时切割磁力线，分别在其纵向布置的相关法信号电极5-6、7-8上产生交流波动信号，这2个波动信号的间隔时间即漩涡在流道中的传输时间τ。用相关分析法计算出这2个波动信号相关函数峰值对应的时间，就是它们的传输时间τ。在上游磁系统3、下游磁系统4间距恒定情况下，传输时间τ与液态金属流速成反比，从而通过测量传输时间τ，就可以在役校准液态金属流量。这是一种绝对校准流量计分度特性的方法，它不受时间推移、热循环、辐照条件等因素的影响。当然，使用这种相关法液态金属流量计之前，应在液态金属流量计标定回路中用标准计量容器或者用测量磁通密度的干标定法确定流量与传输时间τ的关系。

上游磁系统3、下游磁系统4的2路流量波动信号通过双芯屏蔽电缆13、双芯屏蔽14进入相关分析机15。相关分析机15中安装有1套24位分辨率、高动态范围、高速同步数据采集卡，其功能在于同步采取上游磁系统3、下游磁系统4的2路经过放大的流量波动信号。相关分析机15中还安装有1套相关分析软件。

相关分析机的软件用labview7.1编写，如图3所示的软件结构图，其主要功能如下：采集、实时显示和存储两个通道的液态金属流量信号；用相关法分析这两对信号并计算出传输时间、流速和流量；实时显示测量全过程中计算出的传输时间、两路液态金属流量信号的相关函数值随时间的变化曲线；读取存储的两对流量信号数据；对数据进行处理，得出液态金属流量计标定所需的图表。

本软件最重要的两个子程序是数据采集和求相关子程序。

数据采集子程序的功能是利用数据采集卡采集两个通道的数据，并且将该数 据发送给主程序。其流程如图4所示。

主程序调用数据采集子程序，该程序开始运行(为独立线程)：首先建立两路模拟电压采集通道、设置采样定时、将以上各种设置装配进采集卡和开始采集任务；然后进入采集循环，每个周期查询一次采集卡缓存内采集的数据数目，当该数目小于某一设定值时等待进入下一个周期，当该数目大于等于某一设定值时，读取这两个通道采集到的数据，并将这些数据通过消息方式发送至主程序，同时采集卡缓存内采集的数据自动清零，开始存储新的数据；在每个周期结束时判断读取数据过程中是否有错误以及全局变量“停止采集”的值，有错误时或“停止采集”的值为True时，退出采集循环。

求相关子程序流程如图5所示。

主程序调用求相关子程序，该程序开始运行：分别取出本周期数据的第0行(即上游流量计信号)的前500个数和第1行(即下游流量计信号)的2000个数；进入一个for循环，该循环数为1500，循环计数器i从0开始计数，取出第1行的第i至第(499+i)数，并与第0行的前500个数来计算它们的相关函数值；判断循环计数器i是否小于1500，当i＜1500时，继续执行循环体的内容，当i≥1500时，退出循环；将循环得到的1500个相关函数按照先后顺序组成一个一维数组；求出该一维数组的最大值以及最大值对应的数组序号，该序号即为本周期计算得出的传输时间；将该最大值以及最大值对应的数组序号分别送至传输时间图表和相关函数图表显示。

Claims (3)

1.一种相关法液态金属流量计，它包括液态金属管道、湍流发生器、上游磁系统、下游磁系统、上游磁系统的常规信号电极、下游磁系统的常规信号电极、上游磁系统的相关法信号电极、下游磁系统相关法信号电极、双芯屏蔽电缆及相关分析机，其特征在于，所述的湍流发生器固定在液态金属管道内；上游磁系统和下游磁系统沿流体流动方向一定间隔的固定在液态金属管道上；所述的上、下游磁系统常规信号电极的正、负极连线与磁系统的磁力线方向及流体流动方向相垂直；所述的上、下游磁系统的相关法信号电极纵向布置在与常规信号电极连线相垂直的管道侧面；上、下游磁系统相关法信号电极通过双芯屏蔽电缆与相关分析机连接。

2.根据权利要求1所述的一种相关法液态金属流量计，其特征在于，所述的湍流发生器是由一块由不锈钢制成的遮盖管道1/3直径的扇形板。

3.根据权利要求1所述的一种相关法液态金属流量计，其特征在于，所述的上游磁系统和下游磁系统分别是由永久磁钢制成的。 

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