CN107091664B - 电磁流量计空管检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁流量计空管检测系统。一种磁流量计包括导管和用于产生延伸穿过所述导管的磁场的电线圈。线圈驱动器被配置成激励所述线圈且产生周期性反转的磁场。电极被布置成检测由于传导性流体流过所述磁场而产生的电压。测量系统使用由所述电极检测的电压来测量流体流动速率。空导管检测器从所述电极接收信号，且通过分析来自所述电极的所述信号而确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。所述流量计任选地包括低流量检验系统，以便通过评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF而将真实的低或零流动速率测量与由于所述电极暴露在所述导管中的液位上方而导致的测量区分开来。

Description

电磁流量计空管检测系统

技术领域

本发明大体上涉及电磁流量计，且更具体来说，涉及用于确定在电磁流量计中是否存在充分流体来用于准确测量的系统和方法。

背景技术

电磁流量计通常用于各种行业中来测量流过管道或其他导管的传导性流体的流动速率。原则上，电磁流量计在延伸穿过流量计的导管中产生磁场。在传导性流体流过导管时，磁场在流体中的在与流体流和磁场横向的方向上间隔开的两个位置之间感应电压差。此电压差的量值与流动速率相关。因此，可以通过检测和确定电压差的量来测量流体流动速率。针对导管中的流体速度来校准所述电压差。所述流体速度可以与横截面流动面积组合使用以便获得体积流动速率测量。如果流体的密度是已知的，那么可以将体积流动速率转换为质量流动速率。

有时导管可能未完全被流体填充。如果液位下降到用于测量电压差的电极的水平以下，那么磁流量计无法提供对流体流动速率的有用的测量。一些常规的电磁流量计包括所谓的空管检测系统，其通常检测电极是否浸没在流体中。然而，本发明人已经作出某些改进，将在下文对其详细描述。

发明内容

本发明的一个方面是一种磁流量计，其包括用于将导电流体输送通过所述流量计的导管。电线圈布置在所述导管上以便产生延伸穿过所述导管的磁场。线圈驱动器被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转磁场的极性。一对电极位于所述导管上，其被布置成检测由于传导性流体流过所述磁场而产生的电压。测量系统被配置成使用由所述电极检测的电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率。空导管检测器被布置成从所述电极接收信号，且确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。空导管检测器被配置成通过分析来自所述电极的信号而确定所述电极是否浸没在所述传导性流体中。

本发明的另一方面是一种磁流量计，其包括用于将导电流体输送通过所述流量计的导管。电线圈布置在所述导管上以便产生延伸穿过所述导管的磁场。线圈驱动器被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转磁场的极性。一对电极位于所述导管上，其被布置成检测由于传导性流体流过所述磁场而产生的电压。测量系统被配置成使用由所述电极检测的电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率。低流量检验系统被配置成将其中低或零流动速率测量是由穿过所述导管的流体流的低速率导致的状况与其中低或零流动速率测量是由于电极定位在导管中的液位上方导致的状况区分开来。低流量检验系统被配置成评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，且在检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时检验所述低或零流动速率测量。

本发明的又另一方面是一种检测以下类型的磁流量计中的空导管状况的方法，所述磁流量计包括：导管，其用于将导电流体输送通过所述流量计；电线圈，其位于所述导管上且被布置成产生延伸穿过所述导管的磁场；线圈驱动器，其被配置成将交流电流施加到电线圈，以便激励所述线圈且周期性地反转磁场的极性；一对电极，其位于所述导管上，其被布置成检测由于传导性流体流过磁场而产生的电压；以及测量系统，其被配置成使用由所述电极检测到的电压来测量穿过所述导管的流体的流动速率。所述方法包括使用以下各者中的至少一者来确定电极是否浸没在流体中：电极的饱和水平；来自电极的信号中的线路噪声的水平；来自电极的信号中的流感应电压电平；来自电极的信号中的磁通量感应的EMF的水平；及其组合。

将在下文部分明白且部分指出其他对象和特征。

附图说明

图1是本发明的磁流量计的一个实施例的示意图；

图2示出在电极浸没在流过流量计的流体中时来自磁流量计的电极的信号的一个实例；

图3在频域中示出来自图2的信号；

图4示出在电极不接触流体时的时间期间来自磁流量计的电极的信号的实例；

图5在频域中示出来自图4的信号；

图6示出在穿过流量计的非常低的流动速率期间来自磁流量计的电极的信号的一个实例；

图7示出在穿过流量计的零流量期间来自磁流量计的电极的信号的实例；以及

图8是说明确定图1中的磁流量计的电极是否浸没在流体中的方法的一个实施例的流程图。

对应参考符号指示整个附图中的对应部分。

具体实施方式

现在参看图式，首先参看图1，磁流量计的一个实施例大体上标示为101。流量计101具有导管103，其被配置成将流体输送通过流量计。流量计101还具有用于产生延伸穿过导管103的磁场的系统。可以使用各种不同的系统来产生所述磁场。如图1中说明，磁流量计101包括布置在导管103上以便产生磁场的电线圈105。虽然可以使用单个电线圈，但图1中的磁流量计101具有定位在导管103的相对的侧面上的一对电线圈105，因此它们可以共同地产生所述磁场。本领域技术人员将认识到，电线圈105的此布置在本领域中是常见的，因为其可以促进跨导管103的横截面流动面积延伸的更均匀的磁场强度。磁流量计101还具有被配置成激励线圈105且产生磁场的线圈驱动器107。一般来说，可以驱动电流穿过线圈105的任何电压源可以用作线圈驱动器107。

常常需要将线圈驱动器107配置成周期性地反转磁场的极性。因此，线圈驱动器107适当地是被配置成产生具有周期性波形的电信号的信号产生器。更适当地，线圈驱动器107被配置成产生方波且将所述方波施加到线圈105。来自线圈驱动器107的信号的周期性导致导管103中的磁场的极性的周期性反转。这可以帮助消除杂散磁场(例如，来自地球磁层或流量计101邻近的其他设备)对测量的不合意的影响。此外，在导管中的磁场的强度相对稳定时，使用方波而不是正弦或其他周期性波形来激励线圈导致极性反转之间的相对长的周期。

一对电极111定位在导管103的相对的侧面上。电极111穿过导管103的壁延伸进入导管的流动面积达较短的距离。电极111定位成检测在传导性流体流过导管103和其中的磁场时产生的电压。如本领域技术人员已知的，穿过导管103中的磁场的流体的更高的流动速率将导致在传导性流体内产生更大的电势，其通常等电位地结合到系统接地或另一参考电压。因此，流量计具有测量系统113，其被配置成使用由电极111检测的电压来测量穿过导管103的流体的流动速率。测量系统113适当地使用常规技术以便使用来自电极111的信号获得流动速率测量，其不需要进一步详细地描述。测量系统113和线圈驱动器107两者适当地包括在处理器201中，所述处理器可以包括在用于流量计101与其他系统之间的通信的传输器的电子器件中。应理解，除了图1中说明的系统和组件之外，处理器201适当地包括其他系统和组件。

磁流量计101具有空导管检测器121，其被布置成从电极111接收信号，且确定所述电极是否浸没在导管103中的传导性流体中。如果电极111未浸没在流体中，那么磁流量计101将不会正确地起作用。与电极111是否暴露在液面上方相比，导管103是否全空并没有那么重要。空导管检测器121适当地被配置成通过分析来自电极111的信号而确定所述电极是否浸没在传导性流体中。与已经用于一些其他磁流量计中的空导管检测器相比，除了测量系统113用于确定流体流动速率的相同电极111之外，空导管检测器121不需要任何传感器。空导管检测器121也不需要额外的硬件、接线或其他组件。而是，可以将空导管检测器121背负到用于实施测量系统113的相同组件上。在图1中，将空导管检测器121说明为测量系统113的组件。举例来说，可以在从电极111接收信号的测量系统的数据采集板中实施空导管检测器121。然而，应理解，在需要时，空导管检测器可以与测量系统分离。

空导管检测器121适当地被配置成使用以下各者中的至少一者来确定电极111是否浸没在传导性流体中：

电极的饱和水平；

来自电极的信号中的线路噪声的水平；

来自电极的信号中的流感应电压的水平；

来自电极的信号中的磁通量感应的EMF的水平；以及

其组合。

在电极111浸没在流体中且流体接地或连接到另一合适的参考电位时，来自电极的信号一般不饱和。图2示出在流量计101与被来自线圈驱动器107的方波驱动的线圈105且与4.2m/s的流动速率和浸没电极的流体一起操作期间的随时间而变的电极111之间的电压差。已经从图2中的信号移除了DC偏移。如所说明，电极111拾取大体上与在此实施例中由线圈驱动器107用于激励线圈105的方波类似的明显波形。相比而言，如果电极111未浸没在流体中，那么来自电极的信号可能饱和，意味着信号与沿着信号范围的上限或下限延伸的水平平整线齐平。

图3在频域而不是时域中示出图2中说明的相同信号的单边振幅频谱。线圈驱动器107所使用的方波的基本频率(其在此实例中具有7Hz的基本频率)显露频域中7Hz处的较大尖峰。在线圈驱动器107用于激励线圈105的方波的基本频率的高次谐波处还看到额外的更小的尖峰。预期频率处的这些尖峰的存在(基于线圈驱动器107用于激励线圈105的信号的频率含量)还指示不饱和的信号且指示电极111浸没在流体中。另一方面，在来自电极111的信号是饱和时(例如，因为它们未浸没在流体中)，与施加到线圈105的信号的频率相关联的预期尖峰将不存在于频谱中。因此，空导管检测器121在检测到来自电极的饱和信号之后适当地确定电极111未浸没在流体中。举例来说，空导管检测器121在发现来自电极的信号是饱和之后适当地确定电极111未浸没在流体中，通过在时域中保持在所述信号的范围的上限或下限处的信号和/或当在频域中分析时在信号的频谱中不存在一个或多个预期尖峰来指示所述信号是饱和的。

在一些情况下，即使电极未浸没在流体中，来自电极111的信号也是不饱和的。图4示出在电极未浸没在流体中时的时间期间来自电极111的信号的一个实例。所述信号未饱和且显得有点混乱。图4中的信号波形与图2中的信号波形没有相似之处。线圈驱动器107所使用的来自图4中的电极111的信号中的波形也几乎没有或没有相似之处。此外，已经确定在电极111未浸没在流体中时，来自电极111的不饱和信号倾向于受到线路噪声支配。这是因为暴露的电极111的高负荷阻抗使得所述电极容易受到来自电力供应器的线路噪声影响。这可以通过在频域中分析来自电极111的信号而检测。图5在频域中示出来自图4的信号。在频谱中存在两个大的尖峰。第一尖峰处于电力供应器的基本频率(在此情况下是60Hz)，且另一尖峰处于那个频率的三次谐波。图5中的频谱也不包括对应于与由线圈驱动器107用于激励线圈的信号的频率含量相关联的频率的任何大尖峰，这与图3中的频谱形成鲜明对比。因此，空导管检测器121适当地被配置成在确定来自电极的信号含有过多的线路噪声之后确定电极111未浸没在流体中。例如，在来自电极的信号的频率含量在与电力供应器相关联的频率处具有比在与由线圈驱动器107用于激励线圈105的信号相关联的频率中的任一者处的能量量更多的能量时，空导管检测器适当地被配置成确定电极111未正确地浸没在流体中。

图2中的信号(在电极111浸没且存在流体流时)含有大量流感应电压。这通过线圈驱动器107和线圈105的与磁场的反转同步出现的电压电平中的相对大的差异来指示。如果电极111未浸没在流体中，那么将不存在这些电压差异。因此，空导管检测系统121可以适当地将来自电极111的信号中的电压电平中的大流感应差异和/或由测量系统113输出的大流动速率测量用作电极浸没在流体中的指示。然而，不存在较强的流感应电压差异并不指示空导管，因为其还与穿过导管103的低或零流体流动速率一致。因此，空导管检测器121无法单独地依赖于不存在强流感应电压来作为空导管103或电极111暴露在液位上方的可靠指示器。

可用于将空管状况与零或低流动速率状况区分开来的指示器是磁通量感应的EMF的存在。参看图6和7，在电极111浸没在流体中时，磁场的周期性反转将产生磁通量感应的EMF，其可以甚至在低或零流体流周期期间在来自电极111的信号中观测到。图6示出在电极浸没在流体中且穿过流量计101的流体流动速率是0.02m/s(其为非常低的流动速率)时的时间期间来自电极111的信号。图7示出在电极浸没在流体中且流体流动速率是零时的时间期间来自电极111的信号。已经从图6和7移除了DC偏移。应注意，图6和7中的垂直尺度与图2中的垂直尺度有很大的不同，以便更好地说明图6和7中的信号中的小尺度特征。如果在与图2相同的尺度上显示，那么图6和7中显而易见的波形的区别性特征将几乎太小而无法记录。然而，在图6和7的尺度上，可以在来自电极111的信号中容易地观测到磁通量感应的EMF。每当反转磁场的极性时，在来自电极111的信号中在大得多的反向尖峰之前存在小的尖峰。所述小的尖峰与在通过联合线圈105的线圈驱动器107反转磁场的极性时排出寄生电荷相关联的磁场强度中的瞬间增加相对应。较大的反向尖峰与在反转磁场期间产生的EMF相关联。在磁场稳定时，磁通量感应的EMF减小到零，直到下次反转磁场的极性为止。以相同的方式在流体的更高的流动速率期间产生磁通量感应的EMF，且甚至可以在图2中看到图6和7中的小的尖峰，但其在图2的尺度上非常小。然而，在图2中，来自电极的信号中的大得多的反向尖峰被流体流过磁场而产生的流感应电压差异遮掩。

因此，空导管检测器121适当地被配置成一旦发现在应该可以检测出来自电极的信号中的磁通量感应的EMF的条件下不可以检测出所述EMF之后就确定电极111未浸没在流体中。举例来说，空导管检测器121适当地被配置成在发现不可以检测相对大的反向尖峰(即使所测得的流动速率下的流产生的电压差的磁性太小而无法遮掩反向尖峰也如此)之后确定电极111未浸没在流体中。同样地，空导管检测器121适当地被配置成在发现不存在与磁场极性反转相关联的信号变化的前缘处的相对更小的尖峰之后确定电极111未浸没在流体中。

鉴于前述内容，显而易见，空导管检测器121适当地被配置成在发现以下条件中的任一者为真之后确定所述电极未浸没：

来自电极的信号是饱和的；

存在过多的线路噪声；以及

无法检测由于磁通量变化而感应出的EMF。

空导管检测器121可以实施各种算法以便使用上文描述的指示器仅使用来自电极的信号来确定电极111是否浸没在流体中。例如参看图8，磁流量计101，且具体来说是其空导管检测器121适当地被配置成：

-评估来自电极111的信号是否饱和(框303)，且：

在所述信号饱和时，确定电极111未浸没(框305)；以及

在所述信号未饱和时，转到下一步骤(框307)；

-评估是否存在过多的线路噪声(框307)，且：

在线路噪声过多时，确定电极111未浸没(框309)；以及

在线路噪声不过多时，转到下一步骤(框311)；

-评估是否可以检测到流量信号(框311)，且：

在可以检测到流量信号，线路噪声不过多且来自电极的信号不饱和时，确定电极111是浸没的(框313)；以及

在无法检测到流量信号时，转到下一步骤(框315)；以及

-评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF(框315)，且：

在无法检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，确定电极111未浸没(框317)；以及

在可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，线路噪声不过多且来自电极的信号不饱和时，确定电极111是浸没的(框319)。

不管空导管检测器121用于确定电极111是否浸没在流体中的特定算法如何，磁流量计101(例如，其空管检测器)适当地被配置成在确定电极111未浸没在流体中之后激活警报。本领域技术人员将熟悉各种类型的合适的警报，包括(非限制)可见的警报、听得见的警报，和由流量计101电子地输出(例如，输出到分布式控制系统)的各种警报和状态或诊断消息。作为警报的部分或者除了警报之外，磁流量计101适当地被配置成输出指示空导管检测器121是否已经确定电极111浸没在流体中的状态消息。

有时难以将其中电极111未浸没在流体中的状况与其中电极浸没在流体中的状况区分开来，但是来自电极的信号中的流感应电压会由于低或零流体流动速率而不存在。空导管检测器121可以通过检测磁通量感应的EMF而检验流感应电压的相对的不存在是由于低或零流体流动速率而不是暴露的电极111。因此，空导管检测器121可以被视为低流量检验系统，其检验由测量系统113从来自电极111的信号导出的潜在异常低的流动速率测量是由于低流体流动速率且不是由于暴露的电极111。

本发明的方法的一个实施例包括使用以下各者中的至少一者来确定流量计101的电极111是否浸没在流体中：

电极的饱和水平；

来自电极的信号中的线路噪声的水平；

来自电极的信号中的流感应电压电平；

来自电极的信号中的磁通量感应的EMF的水平；以及

其组合。

举例来说，再次参看图8，所述方法适当地包括在起动空导管检测器121(框301)之后：

-从电极111接收信号且评估来自电极的信号是否饱和(框303)，且：

在所述信号饱和时，确定电极未浸没在流体中(框305)；以及

在信号不饱和时，转到下一步骤(框307)；

-评估来自电极111的信号中是否存在过多的线路噪声(框307)，且：

在线路噪声过多时，确定电极未浸没在流体中(框309)；以及

在线路噪声不过多时，转到下一步骤(框311)；

-评估是否可以检测到流量信号(框311)，且：

在可以检测到流量信号，线路噪声不过多且来自电极的信号不饱和时，确定电极111是浸没的(框313)；以及

在无法检测到流量信号时，转到下一步骤(框315)；以及

-评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF(框315)，且：

在无法检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，确定电极111未浸没(框317)；以及

在可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，线路噪声不过多且来自电极的信号不饱和时，确定电极是浸没的(框319)。

关于所述方法，磁流量计包括数据采集板，其被配置成从电极接收信号，且所述方法的步骤是由所述数据采集板执行。

体现本发明的各方面的磁流量计包括用于将导电流体输送通过流量计的导管。电线圈布置在所述导管上以便产生延伸穿过所述导管的磁场。线圈驱动器被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转磁场的极性。一对电极位于所述导管上，其被布置成检测由于传导性流体流过所述磁场而产生的电压。测量系统被配置成使用由所述电极检测的电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率。低流量检验系统被配置成将其中低或零流动速率测量是由穿过所述导管的流体流的低速率导致的状况与其中低或零流动速率测量是由于电极定位在导管中的液位上方导致的状况区分开来。低流量检验系统被配置成评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，且在检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，检验所述低或零流动速率测量。

线圈驱动器进一步被配置成将方波施加到电线圈，且低流量检验系统进一步被配置成通过分析来自电极的电压信号而检测由于磁通量变化而感应出的EMF。且低流量检验系统进一步被配置成通过检测电压信号中的过冲而检测由于磁通量变化而感应出的EMF。

应注意，可以改变所述方法中的步骤的次序。而且，在需要时可以省略所述方法的一些步骤。使用信号的饱和水平、线路噪声的量、流量信号的存在或不存在以及磁通量感应的EMF的存在的步骤中的任一者可以孤立地或者与任何数目的其他步骤组合地使用来确定磁流量计的电极是否浸没在流体中。

提供摘要和概要以便帮助读者快速地确定技术公开内容的性质。它们经过提交，应理解，它们将不用于解释或限制权利要求书的范围或意义。提供概要以便以简化形式介绍对概念的选择，所述概念在详细描述中进一步描述。所述概要无意识别所要求的标的的关键特征或实质特征，且无意用作确定所要求的标的的辅助。

本文在图中说明的信号提供被识别为与确定电极111是否浸没在流体中相关的某些模式的实例。应理解，可以在上面展现所述模式的特定电压范围将取决于若干情形，包括(非限制)流量计的特定模型和特定安装。在本文提供的实例中说明的特定电压电平将不被解释为是限制性的。

虽然结合示例性计算系统环境进行描述，但本发明的各方面的实施例与众多其他通用或专用计算系统环境或配置一起操作。所述计算系统环境无意暗示对本发明的任何方面的使用或功能性范围的任何限制。此外，不应该将所述计算系统环境解译为具有与示例性操作环境中说明的组件中的任一者或组合相关的任何相依性或要求。

可以在数据和/或处理器可执行指令的一般背景中描述本发明的各方面的实施例，所述数据和/或处理器可执行指令例如为程序模块，其存储在一个或多个有形、非暂时性存储媒体上且由一个或多个处理器或其他装置执行。一般来说，程序模块包括(但不限于)例程、程序、对象、组件，和执行特定任务或实施特定抽象数据类型的数据结构。本发明的各方面还可以在分布式计算环境中实践，其中通过经由通信网络链接的远程处理装置来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储装置的两个本地和远程存储媒体中。

在操作中，处理器、计算机和/或服务器可以执行处理器可执行指令(例如，软件、固件和/或硬件)，例如本文说明为实施本发明的各方面的处理器可执行指令。

可以使用处理器可执行指令实施本发明的各方面的实施例。可以将处理器可执行指令组织为有形处理器可读存储媒体上的一个或多个处理器可执行组件或模块。可以使用任何数目的此类组件或模块以及此类组件或模块的任何组织实施本发明的各方面。举例来说，本发明的方面不限于特定处理器可执行指令或在图中说明且在本文描述的特定组件或模块。本发明的各方面的其他实施例可以包括具有比本文中所说明和描述的功能性更多或更少的功能性的不同处理器可执行指令或组件。

本文中所说明和描述的本发明的各方面的实施例中的操作的执行或表现次序不是必要的，除非另外指定。也就是说，可以任何次序执行所述操作，除非另外指定，且本发明的各方面的实施例可以包括比本文公开的操作附加或更少的操作。举例来说，预期在另一操作之前、与另一操作同时地或在另一操作之后执行或履行特定操作在本发明的各方面的范围内。

在介绍本发明或其实施例的方面的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”既定是指存在所述元件中的一者或多者。术语“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有”既定是包括性的，且是指可能存在除了所列出的元件之外的额外元件。

在本文将设备描述为“被配置成”完成指定功能时，这意味着所述设备具有完成所指定的任何事的现有能力，并且包括(非限制)自动地执行那个功能的设备，并且还包括不自动地执行那个功能但是具有在被激活这样做时执行那个功能的现有能力的设备，而不需要任何额外的编程、固件或电气组件来支持所指定的功能。

可能不需要所说明或描述的所有所描绘的组件。另外，一些实施方案和实施例可以包括额外组件。在不脱离本文陈述的权利要求书的精神或范围的情况下，可以作出对所述组件的布置和类型的改变。可以提供额外的不同的或更少的组件，且组件可以进行组合。替代地或另外，可以通过若干组件实施一组件。

以上描述通过实例的方式而不是通过限制的方式说明本发明的各方面。此描述使得本领域技术人员能够制造和使用本发明的各方面，且描述了本发明的各方面的若干实施例、改写、变化、替代方案和使用，包括目前据信是实行本发明的各方面的最佳模式的内容。另外，将理解，本发明的各方面的应用不限于以下描述中陈述或图式中说明的构造细节和组件布置。本发明的各方面能够具有其他实施例且能够以各种方式实践或实行。而且，将理解，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，且不应该被视为具有限制性。

已经详细地描述了本发明的各方面，将明白，在不脱离所附权利要求书中界定的本发明的各方面的范围的情况下，修改和改变是可能的。预期在不脱离本发明的各方面的范围的情况下，可以在以上构造、产品和方法方面作出各种改变。在前面的说明书中，已经参考附图描述了各种优选实施例。然而，将明白，在不脱离所附权利要求书中陈述的本发明的各方面的更广范围的情况下，可以对其作出各种修改和改变，且可以实施额外的实施例。因此将在说明性而不是限制性意义上对待说明书和附图。

鉴于以上内容，将了解，本发明的各方面的若干优势得以实现，且获得其他有利的结果。

Claims (14)

1.一种磁流量计，其特征在于，包括：

导管，其用于将导电流体输送通过所述流量计；

电线圈，其位于所述导管上且被布置成产生延伸穿过所述导管的磁场；

线圈驱动器，其被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈并且周期性地反转所述磁场的极性；

一对电极，其位于所述导管上，所述电极对被布置成检测由于所述导电流体流过所述磁场而产生的电压；

测量系统，其被配置成使用由所述电极检测的所述电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率；以及

空导管检测器，其被布置成从所述电极接收信号且确定所述电极是否浸没在所述导电流体中，所述空导管检测器被配置成通过分析来自所述电极的所述信号而确定所述电极是否浸没在所述导电流体中；

其中所述空导管检测器包括低流量检验系统，其被配置成将其中低或零流动速率测量是由穿过所述导管的流体流的低速率导致的状况与其中低或零流动速率测量是由于所述电极定位在所述导管中的所述流体的液面上方导致的状况区分开来，所述空导管检测器被配置成评估是否可以检测到流动信号，以及当不能够检测到流动信号时，评估是否能够检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，且在检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，所述低流量检验系统被配置成检验所述低或零流动速率测量。

2.如权利要求1所述的磁流量计，其中所述空导管检测器被配置成使用以下各者中的至少一者来确定所述电极是否浸没在所述导电流体中：所述电极的饱和水平；来自所述电极的所述信号中的线路噪声的水平；来自所述电极的所述信号中的流感应电压的水平；来自所述电极的所述信号中的磁通量感应的EMF的水平；及其组合。

3.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述空导管检测器包括数据采集板，其被配置成通过分析来自所述电极的所述信号而确定所述电极是否浸没在所述导电流体中。

4.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述空导管检测器为了确定所述电极是否浸没在所述流体中除了所述电极之外并未使用任何传感器。

5.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述空导管检测器被配置成在发现以下条件中的任一者为真之后确定所述电极未浸没：

来自所述电极的所述信号是饱和的；

存在过多的线路噪声；以及

无法检测由于磁通量变化而感应出的EMF。

6.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述空导管检测器被配置成：

(a)评估来自所述电极的所述信号是否饱和，且：

(i)在所述信号饱和时，确定所述电极未浸没；以及

(ii)在所述信号不饱和时，转到步骤(b)；

(b)评估是否存在过多的线路噪声，且：

(i)在所述线路噪声过多时，确定所述电极未浸没；以及

(ii)在所述线路噪声不过多时，转到步骤(c)；

(c)评估是否可以检测到流量信号，且：

(i)在可以检测到所述流量信号，所述线路噪声不过多且来自所述电极的所述信号不饱和时，确定所述电极是浸没的；以及

(ii)在无法检测到所述流量信号时，转到步骤(d)；以及

(d)评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，且：

(i)在无法检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，确定所述电极未浸没；以及

(ii)在可以检测到所述由于磁通量变化而感应出的EMF，所述线路噪声不过多且来自所述电极的所述信号不饱和时，确定所述电极是浸没的。

7.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述流量计被配置成在所述空导管检测器确定所述电极未浸没在所述流体中时激活警报。

8.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述流量计被配置成输出指示所述空导管检测器是否已经确定所述电极浸没在所述流体中的状态消息。

9.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述线圈驱动器被配置成将方波施加到所述电线圈，且所述低流量检验系统被配置成通过分析来自所述电极的电压信号而检测由于所述磁通量变化而感应出的EMF。

10.如权利要求1或权利要求2所述的磁流量计，其中所述低流量检验系统被配置成通过检测所述电压信号中的过冲来检测由于所述磁通量变化而感应出的EMF。

11.一种检测以下类型的磁流量计中的空导管状况的方法，其特征在于，所述类型的磁流量计包括：导管，其用于将导电流体输送通过所述流量计；电线圈，其位于所述导管上且被布置成产生延伸穿过所述导管的磁场；线圈驱动器，其被配置成将交流电流施加到所述电线圈，以便激励所述线圈且周期性地反转所述磁场的极性；一对电极，其位于所述导管上，所述电极对被布置成检测由于所述导电流体流过所述磁场而产生的电压；以及测量系统，其被配置成使用由所述电极检测的所述电压来测量穿过所述导管的所述流体的流动速率，所述方法包括使用以下各者中的至少一者来确定所述电极是否浸没在所述流体中：

所述电极的饱和水平；

来自所述电极的信号中的线路噪声的水平；

来自所述电极的信号中的流感应电压的水平；

来自所述电极的信号中的磁通量感应的EMF的水平；以及

其组合；以及

其中所述方法还包括将其中低或零流动速率测量是由穿过所述导管的流体流的低速率导致的状况与其中低或零流动速率测量是由于所述电极定位在所述导管中的所述流体的液面上方导致的状况区分开来，所述区分的步骤包括：

评估是否能够检测到流动信号，

当不能够检测到流动信号时，评估是否能够检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，以及

在检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，检验所述低或零流动速率测量是由穿过所述导管的流体流的低速率导致的。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述方法包括：

(a)从所述电极接收信号且评估来自所述电极的所述信号是否饱和，且：

(i)在所述信号饱和时，确定所述电极未浸没在所述流体中；以及

(ii)在所述信号不饱和时，转到步骤(b)；

(b)评估来自所述电极的所述信号中是否存在过多的线路噪声，且：

(i)在所述线路噪声过多时，确定所述电极未浸没在所述流体中；以及

(ii)在所述线路噪声不过多时，转到步骤(c)；

(c)评估是否可以检测到流量信号，且：

(i)在可以检测到所述流量信号，所述线路噪声不过多且来自所述电极的所述信号不饱和时，确定所述电极是浸没的；以及

(ii)在无法检测到所述流量信号时，转到步骤(d)；以及

(d)评估是否可以检测到由于磁通量变化而感应出的EMF，且：

(i)在无法检测到由于磁通量变化而感应出的EMF时，确定所述电极未浸没；以及

(ii)在可以检测到所述由于磁通量变化而感应出的EMF，所述线路噪声不过多且来自所述电极的所述信号不饱和时，确定所述电极是浸没的。

13.如权利要求12所述的方法，其中评估来自所述电极的所述信号中是否存在过多的线路噪声包括：分析来自所述电极的所述信号在频域中的功率谱。

14.如权利要求12或权利要求13所述的方法，其中评估来自所述电极的所述信号是否饱和包括：分析频域中的所述信号以便查看与所述线圈驱动器相关联的频率是否存在于所述信号中。

Images