专利名称：一种多路水流量精确测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于磁约束核聚变工程技术，具体涉及一种多路水流量精确测量仪。
背景技术：
在受控核聚变实验研究中，实验装置中的主要热负荷部件通常需要水冷，特别是大功率辅助加热系统，循环去离子冷却水系统是一个重要组成部分。冷却管道水流量监测不仅是系统的安全手段，而且还是量热功率测量中的重要参数。如中性束注入(NBI)加热系统中束截获部件的束截获功率测量，必须测量其冷却水路的水流量。水流量的测量通常采用成熟的流量计，工业生产的流量计种类繁多，对于中小水流量管路，最常用的LWGY型涡轮流量计。涡轮流量计不能直接用于磁约束聚变中NBI注入器部件的冷却水流量测量， 主要是由于，磁约束聚变装置周边电磁环境恶劣，必须进行外加电磁屏蔽，另外涡轮流量计可选择两种输出，即简易周期脉冲输出，仪表电流G 20mA)模拟输出，涡轮流量计需要单独配备12或24V电源。其中仪表电流模拟输出型价格贵，输出精度和响应时间不能满足高精度的量热测量。另外NBI系统、LHCD系统以及ECRH系统中水冷量热部件的数量较大，仪表电流模拟输出加上独立MV电源，占用体积大，不利于安装和数据采集，另外单个仪表型流量计(不包括MV电源)的价格超过3千元人民币，一套25个冷却通道的NBI注入器， 如果全部采用仪表和电流模拟输出型流量计，价格超过7万，非常不经济。
发明内容本实用新型主要针对受控聚变实验装置的恶劣电磁环境、大功率辅助加热系统中冷却部件多的问题，提供一种用于磁约束聚变实验装置水冷部件的多路水流量精确测量仪。本实用新型的技术方案是一种多路水流量精确测量仪，包括一个或多个用于测量水流的涡轮流量计，各个涡轮流量计的前置脉冲放大器输出脉冲信号，脉冲信号通过脉冲滤波整形和比较放大�？榈玫椒讲ㄐ藕牛讲ㄐ藕啪璅V转换电路转换为电压信号，电压信号经过滤波器并由电缆传输给外部数据采集�？�。如上所述的一种多路水流量精确测量仪，其中所述FV转换电路采用VFC32芯片。如上所述的一种多路水流量精确测量仪，其中所述滤波器为IdB带宽DC IOOHz的低通滤波器。如上所述的一种多路水流量精确测量仪，其中所述滤波整形模块、比较放大模块、FV转换电路、低通滤波器由12V电源供电。如上所述的一种多路水流量精确测量仪，其中在所述涡轮流量计外增加磁屏蔽套筒。如上所述的一种多路水流量精确测量仪，其中所述磁屏蔽套筒由进水端屏蔽筒、 出水端屏蔽筒、脉冲输出器屏蔽筒组成，进水端屏蔽筒和出水端屏蔽筒由连接卡扣连接，脉冲输出器屏蔽筒通过连接半圆头螺钉与进水端屏蔽筒和出水端屏蔽筒相连；所述屏蔽筒静磁衰减量大于15dB，套筒采用DT4型工业纯铁，厚度5mm，表面喷塑，并经过真空热处理。如上所述的一种多路水流量精确测量仪，其中所述涡轮流量计的型号为 LWGY-4, LWGY-6LWGY-10, LffGY-15,或 LWGY-25 型。本实用新型的有益效果是1.本实用新型通过使用输出脉冲的涡轮流量计和FV转换电路，可以低成本的实现磁约束聚变实验装置中水冷部件的多路水流量测量，并且不仅用于磁约束核聚变测量工程，还可以用于工业中多路中小水流量的瞬态精确测量。2.本实用新型测量仪通过FV转换电路直接输出与水流量成线性关系的电压信号，其测量精度高和时间响应快，满足辅助加热水冷部件量热功率测量要求。3.本实用新型通过在涡轮流量计外增加磁屏蔽套筒，可以隔离干扰，使测量更精确。
图1是本实用新型提供的一种多路水流量精确测量仪的结构框图；图2是图1中FV变换电路的电路图；图3是涡轮流量计磁屏蔽套筒结构图；图4是涡轮流量计磁屏蔽套筒剖面图；图5为本实用新型在环流器2号A装置中性束注入器中的流量测量结果；图中1.进水端屏蔽筒，2.出水端屏蔽筒，3.连接半圆头螺钉，4.脉冲输出器屏蔽筒，5.连接卡扣。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型提出的一种多路水流量精确测量仪进行进一步的介绍如图1所示，一种多路水流量精确测量仪，包括一个或多个用于测量水流的涡轮流量计，可选择的型号有LWGY-4，LWGY-6，LffGY-IO, LffGY-15, LWGY-25型；涡轮流量计的前置脉冲放大器给出的脉冲信号，通过脉冲滤波整形和比较放大�？榈玫椒讲ㄐ藕牛讲ㄐ藕啪璅V转换电路转换为电压信号，电压信号经过滤波器并由电缆传输给外部采集�？椤６喔鑫新至髁考菩纬蒏个通道，对应各个通道的脉冲滤波整形和比较放大模块、FV转换电路、 滤波器。脉冲滤波整形和比较放大�？榈缏方峁刮玖煊蚣际跞嗽钡墓Ｊ�。FV转换电路如图2所示，FV转换电路采用VFC32芯片，VFC32芯片的使用方法为本领域技术人员的公知常识，在VFC32芯片第1脚- 和第13脚Vout之间并联多个电容， 且串联多个电阻。对于不同通径的涡轮流量计，厂家给出的仪表系数，即测量下限和上限范围内频率(Hz)与流量(L/S)之间的对应关系kd(Hz · S/L)，FV转换系数为kFV(Hz/V)，当kFV = 400Hz/V时，FV的转换区域为(80Hz，3600Hz)对应的输出电压范围为(0. 2V，9V)，在FV转换电路中通过改变电路元件参数，即电容、电阻值可以减小FV转换系数为kFV，从而拓宽型号转换范围。FV转换电路输出电压信号的流量转换系数kfl。w = kFV/kd(L/V · S)，电压信号采集后直接乘以kfl。w就获得对应水路的流量值。滤波器为IdB带宽的DC IOOHz的低通滤波器。用电源�？槲瞬ㄕ文？�、比较放大模块、FV转换电路、滤波器供电，电源�？槭淙胛涣鞯纾涑鑫�12V的直流电。为使测量仪测试更精确，根据聚变实验装置等离子体放电期间周边的杂散场分布测量和仿真结果，设计不同管径LWGY型涡轮流量计的磁屏蔽套筒，屏蔽筒静磁衰减量大于 15dB,套筒采用DT4型工业纯铁，厚度5mm，表面喷塑，并经过真空热处理，磁屏蔽套筒的结构如图3、4所示，由进水端屏蔽筒1、出水端屏蔽筒2、脉冲输出器屏蔽筒4组成，进水端屏蔽筒1和出水端屏蔽筒2由连接卡扣5连接，脉冲输出器屏蔽筒4通过连接半圆头螺钉3 与进水端屏蔽筒1和出水端屏蔽筒2相连。滤波器输出的电压信号由Q9头连接电缆输出；涡轮流量计与电源入、涡轮流量计与脉冲整形放大�？榧淞硬捎煤娇胀�。涡轮流量计的前置周期脉冲放大器与脉冲整形放大�？橹洳捎萌酒帘蔚缋�(导线电阻小于5欧姆)。图5为本实用新型在环流器2号A装置中性束注入器上部件的流量测量结果，图中横轴表示时间，纵轴表示水流量，4条线从上至下依次命名为I0CM2、IOIDl、IOMS、IOCMl， 其中IOIDl表示离子吞食器的水流量，IOMS表示偏转磁铁罩的水流量，IOCMl表示惯性量热靶的水流量，IOCMl表示瞬态量热靶的水流量。该使用结果表明，测量精度与对应涡轮流量计精度相同，时间响应高于仪表和电流输出型流量传感器，由于涡轮流量计外加了 5mm后的工业纯铁套筒，涡轮流量计前置脉冲放大器与测量仪之间采用了三芯屏蔽线，输出采用同轴电缆，在环流器2号A装置周边杂散场高于300高斯条件下能正常使用。该实用新型适用于受控聚变实验装置多路冷却回路流量信号采集和流量瞬态变化检测，也适用于其它工业上的高精度，瞬态变化明显的水流量检测。
权利要求1.一种多路水流量精确测量仪，其特征在于包括一个或多个用于测量水流的涡轮流量计，各个涡轮流量计的前置脉冲放大器输出脉冲信号，脉冲信号通过脉冲滤波整形和比较放大模块得到方波信号，方波信号经FV转换电路转换为电压信号，电压信号经过滤波器并由电缆传输给外部数据采集�？�。
2.如权利要求1所述的一种多路水流量精确测量仪，其特征在于所述FV转换电路采用VFC32芯片。
3.如权利要求1所述的一种多路水流量精确测量仪，其特征在于所述滤波器为IdB 带宽DC IOOHz的低通滤波器。
4.如权利要求1所述的一种多路水流量精确测量仪，其特征在于所述滤波整形�？�、 比较放大�？�、FV转换电路、低通滤波器由12V电源供电。
5.如权利要求1所述的一种多路水流量精确测量仪，其特征在于在所述涡轮流量计外增加磁屏蔽套筒。
6.如权利要求5所述的一种多路水流量精确测量仪，其特征在于所述磁屏蔽套筒由进水端屏蔽筒(1)、出水端屏蔽筒O)、脉冲输出器屏蔽筒(4)组成，进水端屏蔽筒(1)和出水端屏蔽筒O)由连接卡扣(5)连接，脉冲输出器屏蔽筒(4)通过连接半圆头螺钉(3)与进水端屏蔽筒(1)和出水端屏蔽筒(2)相连；所述屏蔽筒静磁衰减量大于15dB，套筒采用 DT4型工业纯铁，厚度5mm，表面喷塑，并经过真空热处理。
7.如权利要求1所述的一种多路水流量精确测量仪，其特征在于所述涡轮流量计的型号为 LWGY-4，LWGY-6LWGY-10, LWGY-15，或 LWGY-25 型。
专利摘要本实用新型属于磁约束核聚变工程技术，具体涉及一种多路水流量精确测量仪。解决受控聚变实验装置的恶劣电磁环境、大功率辅助加热系统中冷却部件多的问题。该测量仪包括一个或多个用于测量水流的涡轮流量计，各个涡轮流量计的前置脉冲放大器输出脉冲信号，脉冲信号通过脉冲滤波整形和比较放大�？榈玫椒讲ㄐ藕牛讲ㄐ藕啪璅V转换电路转换为电压信号，电压信号经过滤波器并由电缆传输给外部数据采集�？�。本实用新型通过使用输出脉冲的涡轮流量计和FV转换电路，可以低成本的实现磁约束聚变实验装置中水冷部件的多路水流量测量，并且FV转换电路直接输出与水流量成线性关系的电压信号，其测量精度高和时间响应快。
文档编号G01F1/32GK201945332SQ20102067991
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者唐立新, 曹建勇, 罗萃文 申请人:核工业西南物理研究院
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