CN101487726A - 用于操作流量计的方法以及流量计本身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种用于操作流量计的方法以及根据权利要求6前序部分的一种流量计本身。按照本发明，为了在此利用常规类型的测量管构造以技术简单的方式采集介质的传导率或由于沉积而引起的误差，在测量管中分布式地总共将至少4个电极设置在测量管的圆周上，以及在将信号馈入到一个电极或一个电极对时测量一个电极对之间的电流，同时测量另一电极对之间的电压，以及根据这两个测量值确定阻抗值，根据阻抗值确定介质的传导率和/或通过比较不同传导率或将其与历史值比较而推断电极上的沉积层。

Description

用于操作流量计的方法以及流量计本身

技术领域

本发明涉及一种用于根据权利要求1前序部分的用于操作(Betrieb)流量计的方法、以及一种根据权利要求6前序部分的流量计本身。

背景技术

由现有技术已知，流量计、尤其是感应式(induktiv)流量计在其应用和精度方面由于测量介质的很低的传导率(Leitfaehigkeit)以及关于取决于操作(betriebsbedingt)的沉积(Ablagerungen)到电极上而受到限制。由此，在电耦合到测量介质时产生过渡电阻(Uebergangswiderstand)，该过渡电阻会使测量结果产生误差。

由DE10243748A1已知，将交流电信号(Wechselstromsignal)馈入到流量计的一个电极并相对于接地极测量该交流电信号。其缺点在于，电压测量受到承载电流的(stromtragend)电极干扰或由于该承载电流的电极而产生误差。

发明内容

在此，本发明要解决的技术问题是消除这些缺点，而且仍然利用常规类型的测量管构造(Messrohrgestaltung)以技术上简单的方式采集介质的传导率或由于沉积而引起的(ablagerungsbedingt)误差。

对于按类型的方法，所提出的技术问题根据本发明是通过权利要求1的特征部分的特征解决。

优选的示例性实施方式在从属权利要求2至5中给出。

对于流量计，所提出的技术问题按照本发明是通过权利要求6的特征部分的特征解决。

其他根据装置的结构在其余的权利要求中给出。

本发明就方法而言的核心在于，在测量管(Messrohr)中分布式地在测量管的圆周(Umfang)上总共设置至少4个电极，并且在将信号馈入到一个电极或一个电极对时测量一个电极对之间的电流，同时测量另一电极对之间的电压，并且根据这两个测量值确定阻抗值，根据该阻抗值确定介质的传导率和/或通过与历史值的比较或与将电极的值相互比较而推断出至少一个电极上的沉积层(Belagsschicht)。

在进一步的优选实施方式中，必要时(ggfs)在时间上错开的信号的序列在相应的另一电极或另一电极对处被馈入，并且测量一个电极对之间的电流和另一电极对之间的电压，并且通过一种方式调换这些测量，直到遍历电极对组合的序列并确定阻抗值，并且根据多个阻抗值确定传导率和/或通过相互比较或与历史值比较而推断出在电极上形成的沉积层。

如果测量也被馈入该信号的相应电极的传导率，则会产生测量误差，尤其是由于电极-电解质阻抗的非精确已知值。在此排除了这种测量误差。

在进一步的优选实施方式中，与所采用的测量方法结合地给定，关于测量管的横截面视图分布式地在测量管中将4个电极(Ei，Ej，Ek，El)设置在测量管的圆周上，使得在测量管制造完毕的(fertig)装配状态(Einbauzustand)下每两个电极相对地设置，即使得连接线相对于地心引力是垂直的和水平的，参见图1。这种格局(Konstellation)涉及测量计的装配完毕的、即已安装的状态。当由此产生的上电极、顶电极和下电极、底电极用于进一步的功能、例如确定完全装满测量介质的测量管时，或者当底电极用于(附加地)将测量计接地，而两个水平的电极用于真正的流量测量时，该格局发挥作用。

在进一步的优选实施方式中，在测量管中以基本上对称的分布(Verteilung)设置电极(Ei，Ej，Ek，El)的情况下应用该方法，并且使用这样一种测量，即其中电流被馈入在两个关于测量管的横截面圆周线(Querschnittsumfangslinie)相邻的电极之间，并测量另外两个相邻的电极之间的电压。为此一般必须设置技术装置，该装置将用于正常流量测量的电极间的电压测量切换为相邻电极间的相应电流馈入(Stromeinspeisung)和电压测量。

对于4电极结构，在一种实施情况中还给定，例如，测量电极被设置在左边和右边，并且顶电极(Top-Elektrode)被用于“空管”确定，底电极(Bottom-Elektrode)用作接地极。优选地，顶电极和测量电极组合为电极对用于上述测量。

由此给出，为了测量传导率和/或阻抗值，分别在两个电极之间测量传导率和/或阻抗值，这两个电极的位于测量管横截面中的虚拟(gedacht)连接线与垂直线大约成45°，参见图2。

此外，有利的是，对于成对的测量，不同电极能够借助于一个或多个切换开关进行切换而相对于彼此地进行所述测量。

此外，在两个电极Ei和Ej之间测量电压U_ij，其中先后在两个电极El和Ej之间测量第一电流I_lj并且在电极Ek和Ej之间测量第二电流I_kj，并且由此确定两个阻抗值Za＝U_ij/I_lj和Zb＝U_ij/I_kj，参见图4。通过求差(或通过其它数学换算)形成阻抗值Z＝Za-Zb。该阻抗值一般是纯欧姆的(ohmsch)，并且与1/σ成比例，其中σ是介质的传导率。因此，该值可以被用于测量传导率测量或通过与来自校准历史(Kalibrierhistorie)的值而被比较，并由此确定电极的沉积状态(Belagzustand)。

对于用于执行根据本发明的方法的流量计，本发明的核心在于，在电极的控制(Ansteuerung)之间设置进行调换的(permutierend)切换开关，利用该切换开关能够自动调换(Permutation)通过相应的另一电极的信号馈入(Signaleinspeisung)，并且能够控制各个不同电极对之间的同样(ebenfalls)调换的电流和电压测量。

在进一步的优选实施方式中，设置分析装置，其中在该分析装置中，通过调换而获得的电流/电压值能够被确定为阻抗值，而且根据多个阻抗值能够确定传导率，并通过将这样确定的值相互比较或将其与来自存储装置的历史值进行比较能够推断在电极上产生的沉积层。

附图说明

在附图中示出了本发明，并在下面详细描述本发明。其中：

图1示出了感应式流量计中电极的几何排列。在上面的简图中是侧视图，在下面的简图中是正视图。

图2示出了测量配置。示出了4个电极处用于电流和电压的两个可能的测量配置。

图3示出了在4个电极之间的阻抗的等效电路图，包括电极-电解质阻抗。

图4示出了进一步的测量配置，其中根据两个测量的组合确定阻抗值。

图5示出根据本发明的流量计的功能的示意性概要。

具体实施方式

图1在上面的部分图中示意性示出感应式流量计的测量管、以及设置在外部的磁系统(Magnetsystem)、以及电极。其中，测量介质流过测量管，其中确定该测量介质的流量。

图1的下面的部分图示意性示出测量管的原理性横截面，并示出在该实施例中放置的4个电极的位置。上面是顶电极E-top，下面是接地极(底电极)0。虚拟的连接线在该示例中基本上平行于重力加速度g向量。两个测量电极E1和E2被设置为使得它们的连接线基本上垂直于E-top和0之间的连接线。上面的测量电极一般用于确定测量管的填充状态(Fuellzustand)，而底电极一般是接地极。其中，该底电极也可以替换地通过管子接地(Rohrerdung)而被实施。

此外还定义，表达“相邻电极”是指沿着圆周线围绕测量管相邻的电极。也就是说，在该示例中，E2直接与E-top电极和0电极相邻，等等。

所示出的这个4电极排列对于下面还要描述的实施例是决定性的(massgebend)。

图2示出了两个可能的测量配置。在示例a)中，测得的电压U1-U2由于对称性而等于0，从而无法获得不等于0的阻抗值。在配置b)中，在这里所定义的两个电极E1和E2之间测量电压，在E-top和0(接地极)之间测量电流。以b)中所示的方式改变、调换电极的测量施加(Messbeaufschlagung)就产生无失真的(ungestoert)、并且首先是不等于0的阻抗值。也就是说，调换不是或不仅是指如图1中所确定的电极功能分布的不同电极对组合，而是指为各个电极分配电极功能。也就是说，图1仅示出电极位置相互之间确定的状态(Lage)，而本发明现在还可以调换各单个电极的功能。这通过对比图1与图2而看出。(根据)图1的顶电极E-top将在图2b)中成为测量电极E1，等。

这种调换类型是本发明方法的重要组成部分，并且因此应当以这种方式理解。

因此，根据图2b)在E-top和0之间测得的电流、以及在测量电极E1和E2之间测得的电压不为0。根据Z＝U/I所确定的阻抗值与1/σ成比例，其中σ是介质的传导率。于是，通过确定比例系数(Proportionalitaetsfaktor)可以确定传导率。如果作为流过测量管的介质的流体(Fluessigkeit)基本上是欧姆的，则阻抗值基本上仅由实部构成。于是，不需要确定电压和电流之间的相位。

一种替换方法可以是，根据阻抗测量的两个结果可以确定传导率。其中假定，只设置接地极0，或者电流首先(vorzugsweise)流经接地极。由此可以定义阻抗矩阵：

$\left(\begin{array}{c}U1\\ U2\\ U3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}Z11& Z12& Z13\\ Z21& Z22& Z23\\ Z31& Z32& Z33\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}I1\\ I2\\ I3\end{array}\right)$

假定底电极与接地极0相同，从而得到矩阵形式(Matrixform)，其中U3＝U-top。

阻抗值由于矩阵形式而具有按照图3的等效电路图。该示图包括在每个电极处的电极阻抗Zi。因此，由于图3中的对称性，内部的电阻值也有关系(stehen in Beziehung)，即与1/σ成比例。

在这些情况下，仅通过组合得到阻抗值。这通过所述的多个测量实现。例如通过在顶电极处馈入电流Ia，并在一测量电极和接地极之间测量第一电压Ua，并求Za＝Ua/Ia。

在第二测量中，又对电流和电压进行调换，即在一测量电极和接地极之间测量电压Ub，并在另一测量电极和接地极之间测量电流Ib。从而得到Zb＝Ub/Ib。

然后，求差Z＝Za-Zb。该阻抗值的优点是，除去了(herausheben)电极阻抗的影响，使得该值是欧姆的而且与1/σ成比例。

现在，通过该方式可以通过与电阻的额定值或传导率的额定值相比较来确定电极上形成的沉积层。或者，可以通过调换电极对而重复该方法，并且同时比较这样获得的阻抗测量(Impedanzmessung)或传导率测量(Leitfaehigkeitsmessung)，并通过偏差推断涂敷(Beschichtung)。

图5示出根据本发明的流量计的功能的示意性概要。在该示例中，在测量管1内相应地设置所述4个电极2。通过控制装置以按照本发明的方法或上述方式控制这些电极，其中控制装置10集成地(integral)包含根据本发明所描述的用于调换电极对组合的切换开关。于是，对于事先选择的各电极对组合，由电极所采集的电流和电压值具有下标，通过这些下标例如Zij＝Ui/Ij寻址地(adressiert)存放在相应的数据字段中。从而不仅相应的电流/电压值，而且还有能够由此确定的阻抗值和/或传导率值也能够分配给相应的作为基础的(zugrundegelegen)电极对组合。其中，这个可寻址的数据字段11还与内部已经一起写入(mitgeschrieben)的历史数据一致(korrespondieren)，从而可以自动识别随着时间的变化。然后，在分析装置12中，根据所述确定的值直接计算在运行期间可能形成在电极上的沉积层，如上所述。

然后，分析装置12的输出值可以或者被显示，或者被自动记录在测量图(Messprotokoll)上。

Claims (8)

1.一种用于操作流量计、尤其是感应式流量计的方法，其中在所述流量计中，介质流过测量管，并且所述流量计具有与所述介质电连接的电极的布置，其特征在于，

在所述测量管中分布式地在所述测量管的圆周上总共设置至少4个电极；以及

在一个所述电极或一个电极对处馈入信号时，测量一个电极对之间的电流，同时测量另一电极对之间的电压；以及

根据这两个测量值确定阻抗值，其中根据所述阻抗值确定所述介质的传导率和/或通过与历史值比较或将所述电极的值相互比较而推断至少一个所述电极上的沉积层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

必要时在时间上错开的信号的序列在相应的另一电极或另一电极对处被馈入，并且测量一个电极对之间的电流以及另一电极对处的电压，以及

以一种方式调换所述测量，直到遍历电极对组合的序列并确定所述阻抗值，以及

根据多个阻抗值确定传导率和/或通过相互比较或将其与历史值比较而推断在电极上形成的沉积层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电极的布置被设计为使得4个电极均匀地分布在圆周上，即相邻的电极具有大约90度的夹角，并且电极对被选择为使得相应的相邻电极被用于电流测量和电压测量。

4.根据上述权利要求之一、尤其是权利要求3所述的方法，其特征在于，

对于成对的测量，不同电极能够借助于一个或多个开关进行切换而相对于彼此地进行所述测量。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

在两个电极Ei和Ej之间测量电压U_ij，以及先后在两个电极El和Ej之间施加第一电流I_lj和在两个电极Ek和Ej之间施加第二电流I_kj，并由此确定阻抗值Za＝U_ij/I_lj和Zb＝U_ij/I_kj，并通过求差(或通过其它数学函数)求得阻抗值Z＝Za-Zb，并根据所述阻抗值确定所述介质的传导率，或者将所述阻抗值与来自校准历史的值进行比较，并由此确定所述电极的沉积状态。

6.一种流量计，尤其是感应式流量计，其中在所述流量计中，介质流过测量管，并且所述流量计具有与所述介质电连接的电极的布置，用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，

在所述电极的控制之间设置进行调换的开关，其中利用所述开关能够自动调换通过相应另一电极的信号馈入，并且能够控制各个不同电极对之间的同样调换的电流测量和电压测量。

7.根据权利要求6所述的流量计，其特征在于，设置分析装置，其中在所述分析装置中，通过调换而获得的电流/电压值能够作为阻抗值而被确定，并且在所述分析装置中，根据多个阻抗值能够确定传导率，并且通过将其相互比较或将其与来自存储装置的历史值比较能够推断在电极上形成的沉积层。

8.根据权利要求6或7所述的流量计，其特征在于，4个电极在圆周上均匀地分布，即相邻的电极具有大约90度的夹角，并且电极对被选择为使得相应的相邻电极用于电流测量和电压测量。

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