CN213363900U - 一种流量无磁计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流量无磁计量装置，包括旋转装置、金属片以及计量组件，旋转装置由被测流体带动转动，金属片安装在旋转装置上并跟随旋转装置的转动而转动，计量组件设置在金属片上方，用于根据金属片的转动情况测定流体的流量信息；计量组件包括线圈层和元件层，线圈层由至少两个相同的pcb板载式线圈组成，用于将流体的流动信息转换成第一信号，元件层上设置有用于采集信号的采样电路，线圈层中每个pcb板载式线圈独立存在。该实用新型通过至少两个相同且独立的pcb板载式线圈实现对流体流量的检测，并通过产生的电信号计算出流体的流量，使用过程中功耗小，计量准确，而且生产成本低。

Description

一种流量无磁计量装置

技术领域

本实用新型涉及流体无磁计量技术领域，尤其涉及一种流量无磁计量装置。

背景技术

目前叶轮式流量计使用的是磁电式传感器，叶轮上安装有磁性材料，在强磁场或高温状态下，普遍会出现磁传递失效或失磁现象，从而使流量计计量精度下降或失效，设备稳定性无法得到保障，而无磁计量技术可使流量***在灵敏度和可靠性方面有很大提高，得到了人们的广泛关注。

但现有采用工字型电感的无磁计量存在功耗大，易受外部磁场干扰，一致性差，加工生产成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出一种流量无磁计量装置，该实用新型通过至少两个相同且独立的pcb板载式线圈实现对流体流量的检测，并通过产生的电信号计算出流体的流量，使用过程中功耗小，计量准确，而且生产成本低。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种流量无磁计量装置，包括旋转装置、金属片以及计量组件，所述旋转装置由被测流体带动转动，所述金属片安装在旋转装置上并跟随旋转装置的转动而转动，所述计量组件设置在所述金属片上方，用于根据金属片的转动情况测定流体的流量信息；所述计量组件包括线圈层和元件层，所述线圈层由至少两个相同的pcb板载式线圈组成，用于将流体的流动信息转换成第一信号，所述元件层上设置有用于采集信号的采样电路，所述线圈层中每个pcb板载式线圈独立存在。

进一步地，所述计量组件还包括中间地层及空层，所述计量组件由上至下依次设置有元件层、中间地层、空层以及线圈层。

进一步地，所述采样电路包括与pcb板载式线圈数量一致的电阻器，所述电阻器与pcb板载式线圈一一对应连接，所述电阻器的另一端接地设置。

进一步地，所述采样电路还包括激励电路、处理电路以及处理器，所述激励电路包括与pcb板载式线圈数量一致的电容，所述电容与pcb板载式线圈一一对应相连，另一端与处理电路相连；所述激励电路用于输出周期性激励信号，所述处理电路用于根据第一电信号产生第二电信号，所述处理器一端与处理电路相连，用于根据第二电信号确定所测流体的流量信息。

进一步地，所述处理电路包括放大电路及RC充放电电路，所述放大电路包括与pcb板载式线圈数量一致的三极管晶体，所述三极管晶体与pcb板载式线圈一一对应连接，用于将所述微弱的第一电信号放大；所述RC充放电电路包括与pcb板载式线圈数量一致的充电电路，所述每个充电电路分别对应连接所述每个三极管晶体的集电极，用于处理放大电路释放的信号并生成第二电信号。

进一步地，所述每个三极管晶体的集射极单独连接所述处理器，用于接收所述处理器的控制信号。

进一步地，所述处理器为单片机，所述单片机上设置有与每路充电电路相对应的I/O口，所述每个I/O口输出周期性的高低电平；所述单片机用于确定所测流体的流量信息。

进一步地，所述采样电路还包括逻辑电路，所述逻辑电路与激励电路相连，用于控制采样电路的开启或关闭。

进一步地，所述逻辑电路与采样电路之间设置有压差电路，所述压差电路的一端连接逻辑电路，另一端分别与所述三极管晶体相连。

进一步地，所述逻辑电路与处理器之间设置有脉冲电路，所述脉冲电路作用于逻辑电路的通断，在处理器与逻辑电路之间起到桥梁作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过至少相同且独立的pcb 板载式线圈实现对流体流量的检测，并通过产生的电信号计算出流体的流量，使用过程中功耗小，计量准确，而且生产成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中计量组件的结构示意图；

图3为本实用新型中中间地层的结构示意图；

图4为本实用新型中采样电路的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本实用新型进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种流量无磁计量装置，包括旋转装置1、金属片2以及计量组件3，旋转装置1由被测流体带动转动，即旋转装置1会根据被测流体顺时针或逆时针流向转动而相应的进行顺时针或逆时针的旋转，金属片2安装在旋转装置1上并跟随旋转装置1的转动而转动，金属片2 的形状和大小可以根据实际需求进行设置，计量组件3设置在金属片2上方，计量组件3与金属片2之间平行间隔设置，计量组件3用于根据金属片2的转动情况测定流体的流量信息；计量组件3包括线圈层4和元件层，线圈层4 由至少两个相同的pcb板载式线圈组成，用于将流体的流动信息转换成第一信号，其中pcb板载式线圈的圈数可以根据实际需求进行增减，元件层上设置有用于采集信号的采样电路，线圈层4中每个pcb板载式线圈独立存在，相互之间不连接。

如图2所示，在本实施例中，pcb板载式线圈的数量为3个，每个pcb板载式线圈为120度的扇形，组成的图形为圆形；pcb板载式线圈的数量决定金属片2的大小，金属片2可以是与旋转装置1尺寸相匹配的功能件，也可以是将旋转装置1部分金属化。本实施例中金属片2为240度的扇形。

计量组件3还包括中间地层及空层，所述计量组件由上至下依次设置有元件层、中间地层、空层以及线圈层4，其中中间地层为金属层，用于屏蔽外界磁场及上层元件层对线圈层4造成的干扰。

如图4所示，采样电路包括与pcb板载式线圈数量一致的电阻器503，所述电阻器503与pcb板载式线圈(A、B、C)的采样头(A1、B1、C1)一一对应连接，所述电阻器503的另一端接地设置。

采样电路还包括激励电路501、处理电路以及处理器，激励电路501包括与pcb板载式线圈数量一致的电容(CLA、CLB、CLC)，电容(CLA、CLB、 CLC)与pcb板载式线圈(A、B、C)一一对应相连，另一端与处理电路相连；激励电路501用于输出周期性激励信号，本实施例中激励电路501产生的激励信号直接激励于3个pcb板载式线圈(A、B、C)进行谐振并采样，不但功耗小而且生产成本低；处理电路用于根据据第一电信号产生第二电信号，处理器一端与处理电路相连，用于根据第二电信号确定所测流体的流量信息。

处理电路包括放大电路504及RC充放电电路505，放大电路504包括与 pcb板载式线圈数量一致的三极管晶体(Q1、Q2、Q3)，三极管晶体(Q1、 Q2、Q3)与pcb板载式线圈(A、B、C)一一对应连接，用于将微弱的第一电信号放大；RC充放电电路505包括与pcb板载式线圈数量一致的充电电路 (CL1、CL2、CL3)，每个充电电路分别对应连接每个三极管晶体的集电极，用于处理放大电路释放的信号并生成第二电信号。

每个三极管晶体的集射极单独连接处理器506，用于接收处理器506的控制信号。

处理器506为单片机，单片机上设置有与每路充电电路相对应的I/O口，每个I/O口输出周期性的高低电平；单片机用于确定所测流体的流量信息。

采样电路还包括逻辑电路508，逻辑电路508与激励电路501相连，用于控制采样电路的开启或关闭。

逻辑电路508与采样电路之间设置有压差电路507，压差电路507的一端连接逻辑电路508，另一端分别与三极管晶体(Q1、Q2、Q3)相连。

逻辑电路508与处理器506之间设置有脉冲电路509，脉冲电路509作用于逻辑电路的通断，在处理器506与逻辑电路508之间起到桥梁作用。

在本实施例中，当计量组件3工作时，周期性变化的激励信号经逻辑电路508产生同步变化的脉冲信号，三路激励电路501接收到脉冲信号，作用于三个独立的pcb板载式线圈(A、B、C)，产生了感应电动势，当电阻RL1、 RL2和RL3分别电连接于处理器506的输入输出口I/O时，三个输入输出口 I/O会输出周期的高低电平，当输入输出口I/O输出高电平时，电容CL1、CL2、 CL3开始充电；当输入输出口I/O输出低电平时，电容CL1、CL2和CL3开始放电，此时电阻RL1、RL2和RL3的输入输出口I/O引脚状态由原来的输出态切为输入态。pcb板载式线圈(A、B、C)产生的感应电动式会让三极管 Q1、Q2和Q3导通，电容CL1、CL2、CL3开始分别从三极管Q1、Q2、Q3放电，放电过程直到pcb板载式线圈(A、B、C)产生的感应电动势无法驱动三极管Q1、Q2和Q3打开。此时电容CL1、CL2、CL3放电还在持续，并分别通过电阻RL1、RL2、RL3三路开始放电。

此过程中感应电动势经电阻(R1、R2、R3)分压，放大电路504放大微弱信号，当有金属片2靠近pcb板载式线圈(A、B、C)时，线圈谐振幅值在电涡流的作用下会降低，从而会减少感应电动势，因此而影响放大电路504 的Ib值，处理器506可以通过电压衰减的时间差来判断流体流速状态的变化。

因为此时I/O口为输入态，可以检测CL1、CL2、CL3完全放完电的时间 T1、T2、T3,当金属片2靠近A、B、C时，Q1、Q2、Q3的导通时间会增大，导致电容CL1、CL2、CL3分别从Q1、Q2、Q3的放电时间增加，从而导致RL1、 RL2、RL3的I/O口检测到的CL1、CL2、CL3完全放完电的时间减小，分别为T4、T5、T6，则通过如下计算公式

△T1＝T4-T1；

△T2＝T5-T2；

△T3＝T6-T3；

ΔT1表示有金属片2经过pcb板载式线圈A时CL1的放电时间与无金属片2经过pcb板载式线圈A时电容CL1的放电时间的差值；ΔT2表示有金属片2经过pcb板载式线圈B时电容CL2的放电时间与无金属片2经过pcb板载式线圈B时电容CL2的放电时间的差值；ΔT3表示有金属片2经过pcb板载式线圈C时电容CL3的放电时间与无金属片2经过pcb板载式线圈C时电容CL3的放电时间的差值。

通过△T1、△T2和△T3来判断pcb板载式线圈A、B、C所处状态，当金属片2对A进行全覆盖时，定义状态为第一状态；当金属片2对B进行全覆盖时,定义状态为第二状态；当金属片2对C进行全覆盖时，定义状态为第三状态，我们通过判断第一、二、三状态的顺序和次数来判定金属片2的方向和圈数，而判断出被测流体的方向及速度，达到计量的目的。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种流量无磁计量装置，其特征在于：包括旋转装置、金属片以及计量组件，所述旋转装置由被测流体带动转动，所述金属片安装在旋转装置上并跟随旋转装置的转动而转动，所述计量组件设置在所述金属片上方，用于根据金属片的转动情况测定流体的流量信息；所述计量组件包括线圈层和元件层，所述线圈层由至少两个相同的pcb板载式线圈组成，用于将流体的流动信息转换成第一信号，所述元件层上设置有用于采集信号的采样电路，所述线圈层中每个pcb板载式线圈独立存在。

2.根据权利要求1所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述计量组件还包括中间地层及空层，所述计量组件由上至下依次设置有元件层、中间地层、空层以及线圈层。

3.根据权利要求1所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述采样电路包括与pcb板载式线圈数量一致的电阻器，所述电阻器与pcb板载式线圈一一对应连接，所述电阻器的另一端接地设置。

4.根据权利要求3所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述采样电路还包括激励电路、处理电路以及处理器，所述激励电路包括与pcb板载式线圈数量一致的电容，所述电容与pcb板载式线圈一一对应相连，另一端与处理电路相连；所述激励电路用于输出周期性激励信号，所述处理电路用于根据第一电信号产生第二电信号，所述处理器一端与处理电路相连，用于根据第二电信号确定所测流体的流量信息。

5.根据权利要求4所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述处理电路包括放大电路及RC充放电电路，所述放大电路包括与pcb板载式线圈数量一致的三极管晶体，所述三极管晶体与pcb板载式线圈一一对应连接，用于将微弱的所述第一电信号放大；所述RC充放电电路包括与pcb板载式线圈数量一致的充电电路，所述每个充电电路分别对应连接所述每个三极管晶体的集电极，用于处理放大电路释放的信号并生成第二电信号。

6.根据权利要求5所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述每个三极管晶体的集射极单独连接所述处理器，用于接收所述处理器的控制信号。

7.根据权利要求6所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述处理器为单片机，所述单片机上设置有与每路充电电路相对应的I/O口，所述每个I/O口输出周期性的高低电平；所述单片机用于确定所测流体的流量信息。

8.根据权利要求5所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述采样电路还包括逻辑电路，所述逻辑电路与激励电路相连，用于控制采样电路的开启或关闭。

9.根据权利要求8所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述逻辑电路与采样电路之间设置有压差电路，所述压差电路的一端连接逻辑电路，另一端分别与所述三极管晶体相连。

10.根据权利要求9所述的一种流量无磁计量装置，其特征在于：所述逻辑电路与处理器之间设置有脉冲电路，所述脉冲电路作用于逻辑电路的通断，在处理器与逻辑电路之间起到桥梁作用。

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