微功耗磁电式流量计

本文向大家介绍一种微功耗磁电式流量计的工作原理及其采用的一种新型磁敏元件——威氏元件，也即磁双稳元件。

这种元件的基本结构如图1所示。外壳由高频瓷管组成，主要是起防潮、保护作用。内部由φ0.25mm、长30mm威氏丝及检测线圈组成。威氏丝是由一种经过特殊处理的磁体制成的，其基本特征是圆周外层磁矫顽力比丝芯大（约大五倍）。其工作原理见图2。图2（a）表示威氏丝芯和外层磁化方向相同，当外加磁场方向削弱了丝内部磁场时，由于丝芯部分磁矫顽力小而被反转，圆周部分因磁矫顽力大而未反转如图2（b）所示。此时，线圈上将产生脉冲电压，此电压为低电压。若对图2（b）再加反向磁场，丝芯部分磁场又被反转为图1（a）所示的方向。圆周外层磁场和内部磁场方向相同，因此线圈输出脉冲为正，电压可达0.5～3V，最高可达6V。在整个转变过程中，不需要驱动电流，只是将磁能转换成电能。脉冲宽度为20μs，就是检测对象变化很慢时，也不影响输出幅度和波形，其工作频率是0～2kHz。

整表结构简图见图3所示。叶轮在水流的作用下产生转动，并带动上端托盘中所装的两只磁钢作旋转运动，这两只磁钢极性是相反的，磁钢所组成的永磁场就穿过隔板，交替作用于磁双稳元件。磁双稳元件在外磁场作用下内部磁场不断翻转，就在元件本身线包上感生了一个大于0.9V，脉宽是20μs的脉冲信号，这信号和叶轮是同步的。

图4是该表原理方框图。传感器输出信号经开关电路，提供了一个一定脉宽的信号给瞬时流量装置。另一部分信号经分频电路及驱动电路，以驱动脉冲计数器。

整个仪表电源由4节1号电池供给，在静态时工作电流只有3微安，动态时脉冲计数器每走一个字只用0.28μW，对于通径是50mm电子水表用额定流量计量，4节1号电池能用8～12个月。

微功耗磁电流量计省掉了齿轮转动机构，这是其突出的特点。因此不会因齿轮机械摩擦损耗及转动不良等引起水表性能和精度变化，具有持久的稳定性和更长的工作寿命；同时，因叶轮不需要带动齿轮运转，这就减轻了叶轮负荷，并且选用了对磁通变化率不敏感的传感器，大大提高了水表的灵敏度。

这种水表装有瞬时流量和远距离显示装置，便于控制流量和集中控制，连接自动记录装置，用于遥测、遥控系统中。

采用微功耗脉冲计数器而不采用不耐低温的液晶显示，所以能在－40℃低温环境中工作。（吴仁基）