弧型电磁流速传感器及用于明渠测流的电磁流速仪的制作方法

本实用新型涉及一种弧型电磁流速传感器及电磁流速仪，尤其是一种弧型电磁流速传感器及用于明渠测流的电磁流速仪。

背景技术：

目前，河流、湖泊和渠道等明渠的水体的流速测定主要采用超声波式流速仪、旋杯式(机械式)流速仪、多普勒式流速仪和电磁式流速仪等。总体而言，电磁式流速仪是测量明渠流速的较好选择。电磁式流速仪的工作原理是基于法拉第电磁感应定律，当导电流体流过电磁式流速仪的磁场时，在与流速和磁场两者相垂直的方向就会产生与平均流速成正比的感应电动势，该感应电动势由电磁式流速仪上的电极检测到。

cn203605989u公开了一种渠式测量头电磁流量计，包括：渠式测量头；测量头连接杆，与所述渠式测量头连接；测量电极，对称安装在所述渠式测量头的两导流翼上；电极孔工艺堵头，密封所述测量电极插入所述渠式测量头缝隙；电极接出导线，与所述测量电极连接，由所述渠式测量头导流翼的轴向同轴钻孔穿出接；励磁线圈，具有励磁线圈芯轴，所述励磁线圈芯轴通过连接螺纹段涂加固胶拧入渠式测量头的中心螺纹孔；电极接出导线和励磁线圈接出导线捆绑于线圈外围穿入所述测量头连接杆。所述测量电极装入所述渠式测量头的连接部位涂满高温密封胶。所述电极孔工艺堵头为聚砜堵头。该专利文献通过提高插入头的流动性能，减少对测量介质的阻塞程度，导致起测流速较高，不适用于低起测流速的明渠测流。

cn207263237u公开了一种便携式明渠电磁流量计，包括控制器和电磁传感器本体，所述明渠电磁流量计还包括：测量杆、套设在所述测量杆上的调节滑块、电磁传感器本体与所述调节滑块之间通过一横向支架固定连接，所述控制器与所述电磁传感器本体通过防水接头连接在一起，通过调节调节滑块在所述测量杆上的位置调节所述电磁传感器本体的高度，所述明渠电磁流量计还包括三个电极，所述电极设置在所述电磁传感器本体的底板。该专利文献的明渠电磁流量计的三个电极呈三角形排列，导致起测流速较高，不适用于低起测流速的明渠测流。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于提供一种用于明渠测流的弧型电磁流速传感器，其适用于较低起测流速的明渠测流，且在明渠渠底不平整的情况下可以大大提高测量精度。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电磁流速仪，其可以测定较低的起测流速。

本实用新型采用如下技术方案实现上述目的。

一方面，本实用新型提供一种弧型电磁流速传感器，其包括：

保护外壳，其具有底板，所述底板上具有凸出的弧形表面；所述弧形表面的中部设有开口，所述开口沿纵向向下延伸形成凹槽；

多个电极，其设置在所述凹槽内，且所述多个电极呈直线型排列；

电磁线圈，其设置在所述凹槽内；

聚四氟乙烯保护板盖，其与所述开口相匹配，并设置为能够将所述开口封闭；所述聚四氟乙烯保护板上设有多个电极孔，用于供所述多个电极贯穿聚四氟乙烯保护板，并伸入所述凹槽内。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，弧形表面沿弧度方向具有相对设置的第一侧边和第二侧边；底板则具有相对设置的第一底边和第二底边；第一侧边位于第一底边附近，第二侧边位于第二底边附近。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，弧形表面沿弧度方向具有相对设置的第一侧边和第二侧边；底板则具有相对设置的第一底边和第二底边；第一侧边与第一底边重合，第二侧边位于第二底边附近。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，弧形表面垂直于弧度方向具有相对设置的第三侧边和第四侧边；底板则具有相对设置的第三底边和第四底边；第三侧边位于第三底边附近，第四侧边位于第四底边附近。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，在所述凹槽中，所述电磁线圈与多个电极之间的空隙填充有绝缘树脂。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，所述凹槽的一个侧面上设有至少一个出线孔；所述凹槽的底面设有灌胶孔。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，所述电磁线圈的内径为25～45mm，外径为35～55mm，且厚度为25～45mm。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，所述电磁线圈采用漆包线绕制而成。

根据本实用新型的弧型电磁流速传感器，优选地，所述聚四氟乙烯保护板的厚度为1～9mm。

另一方面，本实用新型提供一种用于明渠测流的电磁流速仪，其包括控制器和上述的弧型电磁流速传感器；所述控制器设置为能够控制所述弧型电磁流速传感器。

本实用新型的弧型电磁流速传感器适用于较低起测流速的明渠测流，且在明渠渠底不平整的情况下可以大大提高测量精度。根据本实用新型优选的技术方案，聚四氟乙烯保护板的厚度为1～9mm，可以将明渠流经弧型电磁流速传感器表面的摩擦系数降到最低，不会对电极产生干扰。

附图说明

图1为本实用新型的一种弧型电磁流速传感器的结构分解图。

图2为本实用新型的另一种弧型电磁流速传感器的结构分解图。

图3为本实用新型的一种电极的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-电极；11-凸起部；12-圆台部；13-圆柱部；2-保护外壳；21-凹槽；22-出线孔；23-灌胶孔；24-安装孔；3-电磁线圈；4-聚四氟乙烯保护板；5-弧形表面；51-第一侧边；52-第二侧边；53-第三侧边；54-第四侧边；6-底板；61-第一底边；62-第二底边；63-第三底边；64-第四底边。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

<弧型电磁流速传感器>

本实用新型的弧型电磁流速传感器包括保护外壳、多个电极、电磁线圈和聚四氟乙烯保护板。

在本实用新型中，电极的数量可以为3个。电极可以为本领域内熟知的那些。电极可以为一体成型结构，也可以为拼接结构。优选地，电极包括依次连接的凸起部、圆台部和圆柱部。凸起部具有向外凸出的曲面。圆台部具有大直径端和小直径端。优选地，圆台部的大直径端与凸起部相连接；圆台部的小直径端与圆柱部相连接。多个电极均可以采用不锈钢形成；优选采用316不锈钢形成。多个电极优选呈直线型排列。根据本实用新型的一个具体实施方式，电极的数量为3个，呈直线型排列。上述多个电极呈直线型排列，适用于较低起测流速的明渠测流，且可以提高测量精度。

在本实用新型中，电磁线圈可以采用漆包线绕制而成，优选采用高温漆包铜线绕制而成。漆包线可以采用本领域已知的材质形成。根据本实用新型的一个具体实施方式，电磁线圈采用高温漆包铜线绕制而成。电磁线圈的内径可以为25～45mm，优选为30～40mm。电磁线圈的外径可以为35～55mm，优选为40～50mm。电磁线圈的厚度可以为25～45mm，优选为30～40mm。电磁线圈采用漆包线绕制而成，通过电流时，可产生较强的磁场强度，进一步提高明渠测流的测量精度。

在本实用新型中，保护外壳具有底板。所述底板上具有凸出的弧形表面。所述弧形表面的中部设有开口。所述开口沿纵向向下延伸形成凹槽。凹槽用于放置所述电磁线圈和多个电极。凹槽的深度可以为20～80mm，优选为40～60mm。聚四氟乙烯保护板与所述开口相匹配，并设置为能够将所述开口封闭。开口可以为长方形；优选为正方形，其边长可以为80～200mm，其边长优选为110～160mm，其边长更优选为120～150mm。优选地，弧形表面沿弧度方向具有相对设置的第一侧边和第二侧边。弧形表面垂直于弧度方向具有相对设置的第三侧边和第四侧边。底板具有相对设置的第一底边和第二底边。底板则还具有相对设置的第三底边和第四底边。第一侧边可以位于第一底边附近。第一侧边也可以与第一底边重合。第二侧边可以位于第二底边附近。第三侧边可以位于第三底边附近，第四侧边可以位于第四底边附近。弧形表面形成的圆的半径可以为0.5～1.5m，优选为0.6～1.2m，更优选为0.8～1.1m。弧形表面的弧度可以为0.2～1.2rad，优选为0.3～1.0rad，更优选为0.4～0.8rad。弧形表面周围的底板形成平面结构。保护外壳的底板优选为长方形结构。保护外壳的底板的长度可以为300～900mm，优选为550～650mm。保护外壳的底板的宽度可以为200～600mm，优选为350～450mm。上述结构设计的保护外壳适用于较低起测流速的明渠测流，且可以提高测量精度。

在本实用新型中，保护外壳可以为一体成型结构，也可以为拼接结构。弧形表面周围的底板形成平面结构。保护外壳的底板的平面结构上设置多个安装孔，安装孔的数量不做具体限制。保护外壳可以采用不锈钢形成；优选采用316不锈钢形成。保护壳体采用不锈钢形成，不会被磁化，且可以很好地保护内部部件不被损坏。

在本实用新型中，在凹槽中，电磁线圈与多个电极之间的空隙之间填充有绝缘树脂，以保证内部结构完全防水。绝缘树脂优选为环氧树脂。凹槽的一个侧面上设有至少一个出线孔。出线孔用于将与多个电极相连的线缆引出凹槽。凹槽的底面可以设有灌胶孔，用于灌注绝缘树脂。灌胶孔可以为任意形状，优选为圆形。

在本实用新型中，聚四氟乙烯保护板与开口相匹配，并能够将所述开口封闭。聚四氟乙烯保护板可以具有一定的弧度，也可以不具有弧度。根据本实用新型的某些实施方式，聚四氟乙烯保护板具有一定的弧度；聚四氟乙烯保护板的上表面为曲面结构；聚四氟乙烯保护板相匹配地盖设于弧形表面的开口，并将开口封闭；聚四氟乙烯保护板盖设于弧形表面的开口后，聚四氟乙烯保护板的上表面形成圆的半径等于弧形表面形成的圆的半径。根据本实用新型的另一些实施方式，聚四氟乙烯保护板不具有弧度；聚四氟乙烯保护板的上表面为平面结构与弧形表面的开口的结构相匹配。聚四氟乙烯保护板相匹配地盖设于弧形表面的开口，并将开口封闭。聚四氟乙烯保护板采用弧度设计可以保证整个过水面平整光滑，不会产生干扰波纹，进一步提高明渠测流的测量精度。

在本实用新型中，聚四氟乙烯保护板的厚度可以为1～9mm，优选为2～6mm。根据本实用新型的一个具体实施方式，聚四氟乙烯保护板的厚度为2～5mm。上述厚度的聚四氟乙烯保护板可以将明渠流经弧型电磁流速传感器表面的摩擦系数降到最低，不会对电极产生干扰。所述聚四氟乙烯保护板上设有多个电极孔，分别用于供所述多个电极贯穿聚四氟乙烯保护板后伸入所述凹槽内。

下面描述弧型电磁流速传感器的工作原理。

弧型电磁流速传感器通过电磁感应原理实现明渠水体的流速测量。电磁线圈产生恒定交变的磁场，当明渠水体经过磁场切割磁力线时，会产生感应电动势，磁场与介质不变的情况下，明渠水体的流动速度与感应电动势成正比，通过电极对产生的感应电动势进行采样，即可求出明渠水体的水流速度。

<电磁流速仪>

本实用新型的电磁流速仪包括如上所述的弧型电磁流速传感器。本实用新型的电磁流速仪还可以包括控制器。控制器可以与所述弧型电磁流速传感器相连接。上述电磁流速仪包括弧型电磁流速传感器，适用于较低起测流速的明渠测流，且在明渠渠底不平整的情况下可以大大提高测量精度。

实施例1

图1为本实用新型的一种弧型电磁流速传感器的结构分解图。如图1所示，该弧型电磁流速传感器包括保护外壳2、电极1、电磁线圈3和聚四氟乙烯保护板4。

保护外壳2为一体成型结构，采用316不锈钢形成。保护外壳2的底板6的仰视图呈长方形结构。保护外壳2的底板6的长度为700mm，宽度为300mm。保护外壳2的底板上形成凸出的弧形表面5。弧形表面5沿弧度方向具有相对设置的第一侧边51和第二侧边52。底板6则具有相对设置的第一底边61和第二底边62。第一侧边51位于第一底边61附近，第二侧边52位于第二底边62附近。弧形表面5垂直于弧度方向具有相对设置的第三侧边53和第四侧边54。底板6则具有相对设置的第三底边63和第四底边64。第三侧边53位于第三底边64附近，第四侧边54位于第四底边64附近。弧形表面周围的底板形成平面结构，其上设置多个安装孔24。弧形表面5形成的圆的半径为0.925m，弧形表面5的弧度为0.60rad。弧形表面5的中部设有正方形的开口，该开口沿纵向向下延伸形成凹槽21。凹槽21为长方体结构；深度为50mm。凹槽21内容纳有电磁线圈3和电极1。在凹槽21中，电磁线圈3与电极1之间的空隙均使用环氧树脂填充，以保证内部结构完全防水。凹槽21的一个侧面上设有出线孔22，从而将与电极1相连的线缆引出凹槽21。凹槽21的底板设有灌胶孔23。聚四氟乙烯保护板4相匹配地盖设于凹槽21上端的开口，并将所述开口封闭。聚四氟乙烯保护板4具有一定的弧度。聚四氟乙烯保护板4盖设于所述开口后，聚四氟乙烯保护板4的上表面形成圆的半径等于弧形表面5形成的圆的半径。

聚四氟乙烯保护板4的厚度为3mm。聚四氟乙烯保护板4上设有电极孔。电极1通过电极孔贯穿聚四氟乙烯保护板4后伸入凹槽21内。相邻电极孔之间的间距相等。本实施例中的电极1的数量为3个，呈直线型排列。

电磁线圈3采用高温漆包铜线绕制而成。电磁线圈3的内径为35mm，外径为45mm，厚度为35mm。

图3为本实用新型的一种电极的结构示意图。电极1包括依次连接的凸起部11、圆台部12和圆柱部13。凸起部11具有向外凸出的曲面。圆台部12具有大直径端和小直径端。大直径端与凸起部11相连接；小直径端与圆柱部13相连接。电极1采用316不锈钢形成。

实施例2

一种电磁流速仪包括控制器(未图示)和实施例1所示的弧型电磁流速传感器。控制器与所述弧型电磁流速传感器通过线缆相连接。

实施例3

除了以下设置之外，其余部件和连接关系与实施例1相同：聚四氟乙烯保护板4不具有弧度。聚四氟乙烯保护板4的上表面为正方形，与开口的结构相匹配。

实施例4

图2为本实用新型的另一种弧型电磁流速传感器的结构分解图。如图2所示，该弧型电磁流速传感器包括保护外壳2、电极1、电磁线圈3和聚四氟乙烯保护板4。

保护外壳2为一体成型结构，采用316不锈钢形成。保护外壳2的底板6的仰视图呈长方形结构。保护外壳2的底板6的长度为700mm，宽度为300mm。保护外壳2的底板上形成凸出的弧形表面5。弧形表面5沿弧度方向具有相对设置的第一侧边51和第二侧边52。底板6则具有相对设置的第一底边61和第二底边62。第一侧边51与第一底边61重合，第二侧边52位于第二底边62附近。弧形表面5垂直于弧度方向具有相对设置的第三侧边53和第四侧边54。底板6则具有相对设置的第三底边63和第四底边64。第三侧边53位于第三底边64附近，第四侧边54位于第四底边64附近。弧形表面周围的底板形成平面结构，其上设置多个安装孔24。弧形表面5形成的圆的半径为0.925m，弧形表面5的弧度为0.60rad。弧形表面5的中部设有正方形的开口，该开口沿纵向向下延伸形成凹槽21。凹槽21为长方体结构；深度为50mm。凹槽21内容纳有电磁线圈3和电极1。在凹槽21中，电磁线圈3与电极1之间的空隙均使用环氧树脂填充，以保证内部结构完全防水。凹槽21的一个侧面上设有出线孔22，从而将与电极1相连的线缆引出凹槽21。凹槽21的底面设有灌胶孔23。聚四氟乙烯保护板4相匹配地盖设于凹槽21上端的开口，并将所述开口封闭。聚四氟乙烯保护板4具有一定的弧度。聚四氟乙烯保护板4盖设于所述开口后，聚四氟乙烯保护板4的上表面形成圆的半径等于弧形表面5形成的圆的半径。

聚四氟乙烯保护板4的厚度为3mm。聚四氟乙烯保护板4上设有电极孔。电极1通过电极孔贯穿聚四氟乙烯保护板4后伸入凹槽21内。相邻电极孔之间的间距相等。本实施例中的电极1的数量为3个，呈直线型排列。

电磁线圈3采用高温漆包铜线绕制而成。电磁线圈3的内径为35mm，外径为45mm，厚度为35mm。

图3为本实用新型的一种电极的结构示意图。电极1包括依次连接的凸起部11、圆台部12和圆柱部13。凸起部11具有向外凸出的曲面。圆台部12具有大直径端和小直径端。大直径端与凸起部11相连接；小直径端与圆柱部13相连接。电极1采用316不锈钢形成。

实施例5

除了以下设置之外，其余部件和连接关系与实施例1相同：电磁线圈3的内径为36mm，外径为46mm，厚度为36mm。

实施例6

除了以下设置之外，其余部件和连接关系与实施例1相同：聚四氟乙烯保护板4的厚度为3.8mm。

实施例7

除了以下设置之外，其余部件和连接关系与实施例1相同：弧形表面5形成的圆的半径为0.8m，弧形表面5的弧度为0.55rad。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。