CN101198840A - 磁感应流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁感应流量计(1),包括:测量管(2),介质(11)基本在测量管轴线(16)的方向上流经该测量管;磁体组件(6,7),其产生贯穿测量管(2)并基本垂直于测量管轴线(16)分布的磁场(H);第一测量电极(3)和第二测量电极(4),其中测量电极(3,4)在测量管(2)中位于一条连接线上,该连接线基本垂直于测量管轴线(16)和磁场(H);和分析/控制单元(12),其基于在测量电极(3,4)上量取的测量电压确定经过测量管(2)的介质(11)体积流量或质量流量。为了提高多参数流量计(1)的测量精度,第一测量电极(3)由第一材料(A)制成,第二测量电极(4)由与第一材料(A)不同的第二材料(C)制成;控制/分析单元(12)确定在两个测量电极(3,4)分别相对于参考电位(φR)的直流电压部分(UG)量取的电压(U3,U4)并基于直流电压部分(UG)提供介质特定的信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁感应流量计,包括:测量管,介质基本在测量管轴线的方向上流经该测量管;磁体组件,其产生贯穿测量管并基本垂直于测量管轴线分布的交变磁场;第一测量电极和第二测量电极,其中测量电极在测量管中位于一条连接线上,该连接线基本垂直于测量管轴线和磁场;和分析/控制单元,其基于在测量电极上量取的测量电压确定经过测量管的介质的体积流量或质量流量。
背景技术
磁感应流量计使用电动感应原理以测量体积流量:垂直于磁场运动的介质的载流子在同样基本垂直于介质流动方向设置的测量电极中感生电压。这个在测量电极中感生的测量电压与在测量管横截面上的平均介质流速成比例。在已知介质密度的情况下,可以确定流经测量管的介质的质量流量。测量电极通常或者流电地或者电容地与介质耦合。
US 5,677,496和EP 1 249 687 A1公开了,除了与实际流量测量相关的交变电压之外,在测量电极上出现的还有由干扰电位引起的直流电压部分。为了考虑这些干扰电位的影响,在两个测量电极上测量相对于参考电位的电压。参考电位通常是地电位。然后,确定在两个测量电极上量取的电压相对于该参考电位的直流部分的值。在US5,677,496中,直流电压部分用于校正实际测量电压信号。以这种方式,获得电压值,其现在不再有误差,是流经测量管的介质的体积流量的直接测量结果。
另外在EP 1 249 687 A1中提供了一种输出系统,利用它使得用户可以利用在两个测量电极上检测的电压相对于参考电位的直流电压部分的值,用于进一步处理。另外,这种技术方案自从2000年就在本申请人提供并出售的PROMAG 50/53流量计中得到实施。另外,在EP 1249 687 A1中公开了一种借助于在测量电极上检测的电压相对于参考电位的直流电压部分确定介质pH值的方法。
在EP 1 249 687 A1公开的方法中的问题是,足够高测量精度所需的参考电位的恒定性。正如在EP 1 249 687 A1中所公开的,电化学干扰电压是相对于参考电位,特别是相对于地电位测量的。在这里固有的是,pH值测量的质量随参考电位的恒定性而改变。通常,磁感应测量仪表的标定不是在线的,而是在运输前在制造处进行的。如果例如在测量仪表标定期间使用的连接管与后来流量计在测量地点操作期间使用的连接管不同,那么参考电位以非限定的方式改变,因为参考电位不仅受到参考电极的材料的影响,而且受到管道入口和出口的材料影响。对于pH值测量,这意味着发出的pH值承受较大测量误差,于是仅是估计值,而不是可靠的测量值。
发明内容
本发明的目的是实现一种磁感应流量计,使得在流量计的测量电极上存在的电化学干扰电压独立于参考电位。
这个目的通过本发明的磁感应流量计的第一实施例实现,其特征在于,第一测量电极由第一材料A制成,第二测量电极由与第一材料A不同的第二材料C制成;控制/分析单元确定在两个测量电极分别相对于参考电位量取的电压的直流电压部分并基于直流电压部分提供介质特定的信息。优选地,参考电位是地电位。
这个目的通过本发明的磁感应流量计的第二实施例实现,其特征在于,第一测量电极由第一材料A制成,第二测量电极由与第一材料A不同的第二材料C制成;控制/分析单元确定两个测量电极之间的直流电压差;以及控制/分析单元基于直流电压差提供介质特定的信息。为了缩小测量误差,在本发明的流量计的具有优点的进一步发展中,控制/分析单元能够平均在多个测量周期中的直流电压部分或直流电压差。
在本发明的磁感应流量计的具有优点的进一步发展中,介质特定的信息是物理变量或电化学变量。在电化学变量的情况中,优选确定介质的离子浓度、电化学电位或pH值。物理变量的例子包括关于流经测量管的介质的阻抗或电导率的信息。
当基于历史数据提供有关在测量仪表或过程中的变化的信息时,本发明特别具有优点。为此,在本发明磁感应流量计的一个实施例中,提供存储单元,确定的介质特定的信息或有关直流电压部分的信息被作为时间的函数存储在该存储单元中;基于介质特定的信息的时间改变,提供报告,其与流量计或过程中相应预定的变化相关。特别地在存储单元中存储至少一个介质特定的信息的额定值;如果测量或确定的实际值超过或低于额定值或者围绕额定值预定的公差,则相应的报告被发出、存储、或转发至上位控制设备。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明,附图中:
图1是本发明的磁感应流量计的示意图,
a)没有参考电极,
b)有参考电极;和
图2是在测量电极上量取的电压的示意图。
具体实施方式
图1a和1b是本发明的磁感应流量计的示意图。图1a中显示的是没有参考电极的实施例,图1b显示了具有参考电极5的实施例。由于这是仅有的不同,下面关注图1a的实施例。
流量计1包括测量管2,介质11在测量管轴线16的方向上流经该测量管。为了能够利用磁感应测量原理,介质11至少略微导电,而测量管2由电绝缘材料制成,或至少在其内侧涂覆绝缘材料。
在测量管2的两个侧向区域中设置两个在直径上相对的测量电极3、4。根据本发明,两个测量电极3、4由不同材料A和C制成或被涂覆不同材料A和C。如果有的话(图1b),优选处于地电位的参考电极5位于测量管2的较低区域。
由于基本垂直于介质11的流向且由两个在直径上相对的电磁体6、7产生的交变磁场B,位于介质11中的载流子迁移至相对极性的测量电极3、4。在测量电极3、4上建立的测量电压U与测量管2横截面上平均的介质11的流速成比例,即,是测量管2中介质11的体积流量的量度。测量电压U或者是在两个测量电极3、4之间量取的,或者是分别在两个测量电极3、4与参考电极5之间量取的,在后一种情况中,通过取两个测量值之差而在公式中去掉参考电位。EP 0 814 324B1中描述了用于磁感应流量计1的测量放大器布置。
测量管2使用连接件连入管道,连接件例如是未示出的法兰,管道的一侧提供对于测量管的馈送,另一侧提供排出。。
正如从图3中看出的,在测量电极3、4上除了与流量测量相关的实际的交变测量电压U(t)之外,还有由电化学的且独立于介质的干扰电位形成的直流电压部分UG。直流电压部分UG被叠加在实际测量电压U(t)上。为了检测干扰待那为或直流电压部分UG的影响,在两个测量电极3、4上分别量取在测量电极3、4和参考电极5之间的测量电压U3(t)、U4(t)。然后,在控制/分析单元12中,形成两个确定的测量电压U3(t)、U4(t)之间的差(图2)。由于形成差U3(t)-U4(t),所以除去参考电位φR,从而测量电压U(t)对应于两个测量电极电位的差φ3-φ4。于是,用于确定体积流量和电化学或物理变量的实际测量值独立于参考电位φR。参考电位φR通常是地电位。或者,确定两个测量电极3、4之间的电压(图1)。例如由于管道系统在安装位置的构造(例如管道系统由与测量管2不同的材料制成),参考电位φR的不受控制的改变对于多参数流量计1的测量精度没有影响。
在本发明的流量计1的两个所示实施例中,测量电极3、4和如果存在的参考电极5直接接触介质。
测量电极3、4和如果存在的参考电极5经由连接线8、9、10与控制/分析单元12相连。控制/分析单元12经由连接线13与输出单元14相连。另外,磁场B或电磁体6、7的极性反转是通过控制/分析单元12实现的。
为控制/分析单元12分配一个存储单元15。在控制/分析单元12中,额定值SOLL是对于至少一个物理或电化学变量预定的,并且如果可能也是对于不同介质11预定的。相关物理或电化学变量的额定值SOLL也可以在设备启动时通过存储此刻测量的实际值IST作为额定值SOLL而被指定。如果测量的实际值IST随时间改变,那么从改变可以得到有关在流量计1或过程中的改变的结论。如果例如pH值突然改变,那么指示介质11的成分或介质11自身改变。对于电导率的突然改变也是这样的,而相反,缓慢的改变将表示测量电极的污塞。如果出现的偏差超过预定公差TOL,那么在显示单元14发出相应的报告。或者,可以经由总线向上位控制室发送警报。
附图标记
1 流量计
2 测量管
3 测量电极
4 测量电极
5 测量电极
6 电磁体
7 电磁体
8 连接线
9 连接线
10 连接线
11 介质
12 控制/分析单元
13 连接线
14 输出单元
15 存储单元
16 测量管轴线
17 A/D转换器
18 A/D转换器
Claims (9)
1.磁感应流量计(1),包括:测量管(2),其由介质(11)基本在测量管轴线(16)的方向上流经;磁体组件(6,7),其产生贯穿测量管(2)并基本垂直于测量管轴线(16)分布的磁场(H);第一测量电极(3)和第二测量电极(4),其中测量电极(3,4)在测量管(2)中位于一条连接线上,该连接线基本垂直于测量管轴线(16)和磁场(H);和分析/控制单元(12),其基于在测量电极(3,4)上量取的测量电压确定经过测量管(2)的介质(11)的体积流量或质量流量,其特征在于,第一测量电极(3)由第一材料(A)制成,第二测量电极(4)由与第一材料(A)不同的第二材料(C)制成;控制/分析单元(12)确定在两个测量电极(3,4)分别相对于参考电位(φR)量取的电压(U3,U4)的直流电压部分(UG);以及控制/分析单元(12)基于直流电压部分(UG)提供介质特定的信息。
2.根据权利要求1所述的装置,其中参考电位(φR)是地电位。
3.磁感应流量计(1),包括:测量管(2),其由介质(11)基本在测量管轴线(16)的方向上流经;磁体组件(6,7),其产生贯穿测量管(2)并基本垂直于测量管轴线(16)分布的磁场(H);第一测量电极(3)和第二测量电极(4),其中测量电极(3,4)在测量管(2)中位于一条连接线上,该连接线基本垂直于测量管轴线(16)和磁场(H);和分析/控制单元(12),其基于在测量电极(3,4)上量取的测量电压确定经过测量管(2)的介质(11)的体积流量或质量流量,其特征在于,第一测量电极(3)由第一材料(A)制成,第二测量电极(4)由与第一材料(A)不同的第二材料(C)制成;控制/分析单元(12)确定在两个测量电极(3,4)之间的直流电压差(UG);以及控制/分析单元(12)基于直流电压差(UG)提供介质特定的信息。
4.根据权利要求1或3所述的装置,其中控制/分析单元(12)平均在多个测量周期中的直流电压部分(UG)或直流电压差(UG)。
5.根据权利要求1或3所述的装置,其中介质特定的信息是物理变量或电化学变量。
6.根据权利要求5所述的装置,其中电化学变量是介质的离子浓度、电化学电位或pH值。
7.根据权利要求5所述的装置,其中物理变量是流经测量管(2)的介质(11)的阻抗或电导率。
8.根据权利要求1或3所述的装置,其中提供存储单元(15),确定的介质特定的信息(INFO)被作为时间(t)的函数存储在该存储单元中;控制/分析单元(12)基于介质特定的信息(INFO)的时间改变,提供报告,其与流量计(1)或过程中相应预定的变化相关。
9.根据权利要求8所述的装置,其中在存储单元(15)中存储介质特定的信息(INFO)的至少一个额定值(SOLL);以及提供显示单元(14),如果测量或确定的实际值(IST)超过或低于额定值(SOLL)或者围绕额定值预定的公差(TOL),则该显示单元发出报告。
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EXPY | Termination of patent right or utility model |