CN107110679A - 磁感应流量测量装置的电极与测量和/或评估单元之间的信号线的缺陷检测方法 - Google Patents

磁感应流量测量装置的电极与测量和/或评估单元之间的信号线的缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

一种磁感应流量测量装置的电极与测量和/或评估单元之间的信号线的缺陷检测方法，其中磁感应流量测量装置具有至少一个测量和/或评估单元，以及具有至少两个测量电极和第三电极的测量管，所述方法包括以下步骤：A)确定测量电极和/或两个测量电极中的至少一个与第三电极之间的至少两个被测电阻抗的比率；B)将阻抗的比率与期望值范围进行比较，以及C)当阻抗的比率超过或未达到期望值范围时，输出缺陷信息。以及一种磁感应流量测量装置。

Description

磁感应流量测量装置的电极与测量和/或评估单元之间的信 号线的缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及一种用于磁感应流量测量装置的电极与测量和/或评估单元之间的信号线的缺陷检测方法，以及涉及一种磁感应流量测量装置。
背景技术
从现有技术已知的是一系列阻抗测量方法及其在磁感应流量测量领域的应用。其中，在这方面相关的是EP 2 245 430 A2和DE 10 2006 033 112 A1。通常，利用阻抗测量来确定填充水平，或者在给定情况下，使用阻抗测量来检测测量电极的沉积物或腐蚀。
然而，在过程测量技术中的磁感应流量测量装置的生命周期中，会发生各个传感器部件停止工作的情况。虽然针对磁体系统以及磁体系统和发送器之间的连接的检查功能和监测功能性是已知的，但是之前没有执行过对各个电极，特别是测量电极和发送器之间的信号线的缺陷的监测。
发明内容
因此，本发明的目的是为了提供磁感应测量装置中的电极与测量和/或评估单元之间的信号线的缺陷检测。
本发明通过提供如权利要求1所述的方法来实现该目的。
本发明区分缺陷检测和故障测量。故障测量仅产生一个缺陷测量值，而在缺陷检测的情况下，关注的则是设备不再提供信息测量值。因此，在故障测量的情况下，仍然可以评估错误负载的结果，而在缺陷的情况下，不传送测量值或者传送完全不切实际的测量值。
尤其在测量电极的导线断路的情况下，会存在缺陷。在这种情况下，不再能感测到电压。在故障诊断的情况下，随后测量装置可以检查缺陷是否是由测量电极的信号线的中断引起的，例如由于信号线断路引起或由于焊接连接的松释引起。在缺陷检测的情况下，关注的是磁感应流量测量装置的电极与测量和/或评估单元之间是否存在中断。
根据本发明，一种磁感应流量测量装置的电极与测量和/或评估单元之间的信号线的缺陷检测方法，该磁感应流量测量装置具有至少一个测量和/或评估单元，以及具有至少两个测量电极并具有第三电极的测量管，该方法包括如下步骤：
A)确定测量电极之间和/或两个测量电极中的至少一个与第三电极之间的至少两个被测电阻抗的比率；
B)将阻抗的比率与期望值范围进行比较，以及
C)当阻抗的比率超过或未达到期望值范围时，输出缺陷报告。
期望值范围尤其是取决于电极相对于彼此的几何排列以及被比较的测量路径。
本发明的有利实施例为从属权利要求的主题。
有利地，期望值范围在0.2到5.0之间，尤其在0.5到2.0之间。当电极在测量管中对称地布置时，这些是特别合适的。利用这些值，可以放心地假定电极上的沉积物或流动干扰不会触发缺陷报告。
有利地，当阻抗中的最高阻抗大致趋近无穷大时，缺陷报告指示信号线断开。在空的测量管的情况下，不会发出缺陷报告。
有利地，通过将具有至少一个频率，特别是多个频率的电压施加到由两个上述电极组成的测量路径上的前置电阻上，发生根据步骤A的阻抗测量。以这种方式，不需要特殊的电流馈电，并且可以进行简单的测量。
有利地，第三电极是接地电极，通过该接地电极实现在测量管中引导的测量介质与环境的电位平衡。在大多数磁感应流量测量装置的情况下，根据标准提供接地电极。因此，不需要另外的设备(例如电极或电路部件)来实现缺陷检测。
可替换地或补充地，第三电极可以有利地实现为EPD电极，通过该电极，在测量期间监测测量介质对测量管的完全填充。在没有设置接地电极的流量测量装置的情况下，经由EPD电极测量是特别有利的。同样在这种情况下，不需要另外的设备进行缺陷检测。
尤其有利地，测量电极中的每一个与第三电极，以及在给定情况下的另外电极之间的至少三个阻抗测量值的阻抗比率被确定，并与期望值范围进行比较。在三个电极，即测量电极和第三电极的布置的情况下，通过确定两个阻抗，已经可以检测到信号线断路，或者一般来说是检测到缺陷。有问题的是，当发生到电极的信号线断路时，其进入到第一和第二阻抗测量这两者。这里，在信号线断路的情况下，两个测量的阻抗将趋向于无穷大，并且在比率形成的情况下彼此抵消。在这种情况下，该配置的第三阻抗的测量，以及随后与该第三阻抗的比率形成可导致缺陷的形成。
有利地，磁感应流量测量装置具有第四电极，尤其是EPD电极或接地电极。这样可以给设备更多的比较测量路径，以检查信号线断路。
磁感应流量测量装置尤其有利地具有至少两个测量电极、EPD电极和接地电极，并且通过比率形成和与期望值范围的协调(reconciliation)来测量和评估所有四个电极之间的阻抗。
本发明的磁感应流量测量装置包括根据权利要求1所述的方法工作的操作模式。
附图说明
现在将基于示出实施例的附图来更详细地解释本发明。附图如下：
图1 磁感应流量测量装置的示意图；
图2 示出各个电极之间的阻抗的示意性电路图；
图3 示出用于确定两个电极之间阻抗的电路的第一示意性电路图；
图4 示出用于确定两个电极之间的阻抗电路的第二示意性电路图；以及
图5 示出用于确定任何电极和接地电极之间阻抗的电路选项的简化示意电路图。
具体实施方式
磁感应流量测量装置的测量原理基本上是已知的。在法拉第电磁感应定律中，导体在磁场中移动，会在导体中产生电压。在磁感应测量原理的情况下，流动的测量介质对应于移动的导体。
图1示出本发明的磁感应流量测量装置1的优选实施例的示意性结构。它包括测量管2和两个场线圈3，两个场线圈3在测量管2或测量管2中彼此直径相对布置并产生磁场。还可以提供两个以上的磁场产生元件，例如四个场线圈。
另外，在测量管2提供彼此直径相对布置的两个测量电极E1、E2，在布置两个场线圈的情况下，优选地在测量管上相对于场线圈偏移90°布置。在被测物质或测量介质流过测量管时，测量电极E1，E2感测由被测物质或测量介质产生的电压。感应电压与流速成比例，并且还与体积流量成比例。来自场线圈3的磁场优选地由改变极性的定时直流电来产生。这确保了稳定的零点，使得测量对多相材料、液体不均匀或低导电性的影响不敏感。
除了两个测量电极E1，E2之外，磁感应流量测量装置1还可以具有接地电极GND和/或另一个电极EPD，其通常称为MSM电极(被测物质监测电极)、填充水平监测电极或EPD电极(空管检测电极)。这两个另外的电极都是现有技术中已知的。在这种情况下，EPD电极监测在测量期间测量管是否完全填充。这优选地通过测量电导率而发生。
图1所示的磁感应流量测量装置1还包括用于监测测量管2的填充状态的至少一个EPD电极EPD，以及至少一个接地电极GND。
已知的还有磁感应流量测量装置的设计变型，其中仅使用EPD电极EPD或仅使用接地电极GND。这些也包括在本发明的主题中。
通过测量和/或评估单元7来评估和/或监测各个电极的测量值和/或状态。在每种情况下，在测量和/或评估单元7与测量电极E1、E2、EPD电极EPD和接地电极GND之间布置的为导线4，其将测量信号发送到测量和/或评估单元7或者发送到无线发送单元，无线发送单元将测量信号发送到测量和评估单元7。在所有情况下，关注的是本发明意义上的信号线，即使该信号线的一部分为无线的。
图2以简单的方式示出本发明的基本思想。原则上，可以用两个测量电极和任意第三测量电极来完成评估。在测量管充满的情况下，例如，可以根据相对接地电极GND的测量电极E1和E2以及EPD电极来测量阻抗RE2、RE1和REPD。其中，这些阻抗尤其取决于所测量的介质、电极形式、电极材料以及各个电极之间的测量路径。特别地，还要考虑电极的几何排列。
图1所示的为测量电极、EPD电极和接地电极之间的多个测量路径A、B、C和D。当电极与下一相邻电极的最短距离B的大小等于该下一相邻电极与另外电极的距离C时，电极布置在本发明的意义上是对称的。
为了简化，仅讨论阻抗；然而，应当认识到，可以基于电导来提供解释。REPD与RE1、RE2或RE1||RE2的比率是由于电极的几何排列而与介质无关，测量电极E1，E2和EPD电极到接地电极GND也是如此。如图1所示，GND电极到各个测量电极E1或E2的测量路径B和C明显小于两个测量电极E1和E2之间的间隔A。针对信号线的断路，可以考虑阻抗RE1与RE2的比率，以及由此经由测量路径B和C的阻抗。由于两个测量路径同样大，并且包含同样的电极类型，所以阻抗RE1/RE2的比率在理想情况下为1.0。然而，实际情况下，电极上的沉积物、流动干扰等会影响所述比率。
在故障的情况下，有缺陷的电极上的阻抗可能非常大或者近乎无限大。位于预定参考值之外的较小的阻抗差可以指示由于电极上的大堆积或者不对称堆积而引起的缺陷。
因此，在信号线断路的情况下，阻抗RE1或RE2趋向于无穷大，甚至很容易超过对于阻抗比的0.2或5.0的上限值。
当阻抗RE1至RE2没有位于传感器典型的相对于彼此的期望值范围中时，则存在信号线断路。当距离B和C不相等时，原理同样适用。
术语“信号线断路”在本发明的场境中也意味着例如在对应电极的焊接位置的信号线断路。
在仅比较两个阻抗的情况下的问题是，通过两个电极，在具体情况下，测量电极E1和E2到公共电极，在具体情况下，接地电极GND的测量路径来测量两个比较的阻抗。因此，如果在GND电极信号线上发生信号线断路，则由于两个阻抗值趋向于无穷大，所以阻抗比再次约为1，并且测量装置认为没有理由显示信号线断路。
因此，在特别优选的实施例中，应当对测量路径A、B和C上的阻抗比进行检查。如果阻抗比中的一个位于期望值范围之外，则存在信号线断路。
进一步地，当测量管仅部分填充时是有问题的。在这种情况下，也将显示信号线缺陷。这里，使用一个EPD电极，以便显示测量管的填充程度。此外，测量EPD电极与接地电极GND或者一个或所有测量电极E1、E2之间的一个或多个阻抗，形成它们的比率，并且与预定的期望值范围协调。以这种方式，也可以使用EPD电极进行信号线断路的验证。
阻抗的确定由EPD电极或GND电极的本身已知的电路进行，其中大部分情况下已经存在于磁感应流量测量装置中。在给定情况下，需要开关，以便可以测量各个电极的阻抗。开关布置如图3、4所示。在这种情况下，假设阻抗始终根据地面或大地的电位来确定。但是，这并不是绝对必需的。
本发明不涉及特定的测量电路，而是涉及对最常见的已经存在的测量值，即阻抗的评估。
各个阻抗的比较用于检测测量电极、EPD电极和/或在给定情况下接地电极的故障是否存在。因此，该设备可以自动地执行自检，不管是否这些部件存在损坏。这可以用现有硬件来持续记录。在这种情况下，测量和评估单元7将比率REPD/(RE1||RE2)与参考值比较。如果存在偏差，则显示为信号线断路。由于该检测功能特别具有充满的测量管，所以优选地仅当EPD电极感测到充满的测量管时执行。
由于大多数磁感应流量测量装置已经具有对应的电极布置和电路布置，所以现有装置也可以用通过对应软件更新的电极自检的上述功能性来改装。
图3示出了可能的电路，其中，将图1的磁感应流量测量装置的所有电极11和接地电极GND之间的阻抗进行比较。为了该目的，使用用于确定阻抗的常用测量电路。
然而，也可以通过测量电路8来确定和比较E1、E2、EPD和/或GND之间的测量路径上的任何第一阻抗和任何第二阻抗。这在图4中示出。
图5示出了优选实施例的简化电路布置。向该电路布置供应电压。这可以具有一个频率，但是优选地，具有多个频率，特别是三个频率。
电压经由前置电阻Rvor引到电极E1、E2、GND或EPD中的一个。图5这种情况下，总是相对于接地电极GND确定阻抗。因此，用于确定阻抗的测量路径是接地电极GND与电极E1、E2或EPD中的一个之间的路径。然后，将这些阻抗中的两个转换成比率，该比率与参考值进行比较。
附图标记
1 磁感应流量测量装置
2 测量管
3 磁场线圈
4 信号线，或者导线
8 测量电路
11 电极
E1 测量电极
E2 测量电极
GND 接地电极
EPD 填充水平测量电极
RE1 E1到GND的阻抗
RE2 E2到GND的阻抗
REPD EPD到GND的阻抗
Rvor 前置电阻

Claims (10)

1.一种磁感应流量测量装置(1)的电极(E1，E2，EPD，GND)与测量和/或评估单元(7)之间的信号线(4)的缺陷检测方法，所述磁感应流量测量装置(1)具有至少一个测量和/或评估单元(7)，以及具有至少两个测量电极(E1，E2)并具有第三电极(GND，EPD)的测量管(2)，所述方法包括以下步骤：
A)确定所述测量电极(E1，E2)之间和/或所述两个测量电极中的至少一个(E1或E2)与所述第三电极(EPD或GND)之间的至少两个被测电阻抗(RE1，RE2，REPD)的比率；
B)将步骤A中所测量的电阻抗(RE1，RE2，REPD)的比率(Rx/Ry)与期望值范围进行比较，以及
C)当阻抗比率超过或未达到所述期望值范围时，输出缺陷报告。
2.根据权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述期望值范围在0.2到5.0之间。
3.根据权利要求1或2所述的缺陷检测方法，其特征在于，当所述阻抗(RE1，RE2，REPD)中的最高阻抗大致趋近无穷大时，所述缺陷报告指示信号线断路。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，根据步骤A的所述阻抗(RE1，RE2，REPD)的测量，是通过将具有至少一个频率，特别是多个频率的电压施加到由上述电极(E1，E2，EPD，GND)中的两个组成的测量路径上的前置电阻(Rvor)上而发生的。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述第三电极是接地电极(GND)，通过所述接地电极实现在所述测量管(2)中引导的测量介质与环境的电位平衡。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述第三电极是EPD电极(EPD)，通过所述EPD电极，在测量期间监测用测量介质对所述测量管(2)的完全填充。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述测量电极(E1，E2)中的每一个和所述第三电极(GND或EPD)，以及在给定情况下的另外的电极之间的至少三个测量阻抗(RE1，RE2，EPD和GND)的阻抗比率被确定，并与所述期望值范围进行比较。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述磁感应流量测量装置(1)具有第四电极，特别是EPD电极或接地电极。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述磁感应流量测量装置(1)具有至少两个测量电极(E1，E2)、一EPD电极(EPD)和一接地电极(GND)，并且在每种情况下，在三个前述电极(E1，E2或EPD)中的一个和第四前述电极(GND)之间的至少三个阻抗通过比率形成和与期望值范围协调而被测量和评估。
10.一种磁感应流量测量装置，其特征在于，所述磁感应流量测量装置(1)包括根据权利要求1所述的方法而工作的操作模式。
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