CN107228700A

CN107228700A - 用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置和方法

Info

Publication number: CN107228700A
Application number: CN201610177778.9A
Authority: CN
Inventors: 史晓春; 刘利君
Original assignee: Emerson Process Management Flow Technologies Co Ltd
Current assignee: Emerson Process Management Flow Technologies Co Ltd
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-10-03

Abstract

本公开涉及用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置和方法。根据本公开的一个实施例，该装置包括：第一、二端子，其适于和电磁流量计的流量传感器的第一、二电极电连接；信号发生单元，适于产生周期性交流振荡信号，信号发生单元与第一、二电极电连接；放大电路，其输入端与第一节点和第二节点电连接以放大来自第一节点和第二节点的信号；信号检出电路，其和放大电路电连接并且包括共模信号检出电路，其中，共模信号检出电路适于检出放大电路输出的共模信号作为检漏信号；以及处理器，其适于通过对检漏信号的表征参数与基准参数进行比较来确定是否发生了电极泄漏。该装置和方法能够方便地检测电磁流量计的电极泄漏。

Description

用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置和方法

技术领域

本公开总体上涉及流量计，具体地，涉及用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置和方法。

背景技术

如CN105277240A公开的，电磁流量计是常见流量测量装置，其能够测量诸如污水的流体的流量。

由于电极磨损、内衬磨损和/或腐蚀、电极和内衬安装不到位等原因，在电磁流量计的电极和管道(又称测量管)的结合处流体可能会泄漏。这种泄漏被称为电磁流量计的电极泄漏。

上述泄漏是不希望的。因此，本领域需要一种能够检测电磁流量计电极泄漏的技术。

发明内容

在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本公开的一方面，提供了一种用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置，包括：第一端子，其适于和电磁流量计的流量传感器的第一电极电连接；第二端子，其适于和电磁流量计的流量传感器的第二电极电连接；第三端子，其适于和电磁流量计的传感器外壳电连接；信号发生单元，适于产生周期性交流振荡信号，信号发生单元经由第一电阻、第一节点和第一端子与第一电极电连接，并且信号发生单元还经由第二电阻、第二节点和第二端子与第二电极电连接；放大电路，其输入端与第一节点和第二节点电连接以放大来自第一节点和第二节点的信号；信号检出电路，其和放大电路电连接并且包括共模信号检出电路，其中，共模信号检出电路适于检出放大电路输出的共模信号作为检漏信号；以及处理器，其适于通过对检漏信号的表征参数与基准参数进行比较来确定是否发生了电极泄漏。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于检测电磁流量计的电极泄漏的方法，包括使用前述装置执行以下步骤：在以下情况下，由信号发生单元向第一节点和第二节点施加第一信号：电磁流量计的管道中充满第一流体，并且电磁流量计未发生电极泄漏；记录共模信号检出电路输出的检漏信号的表征参数作为基准参数；在管道容纳有第一流体的情况下，由信号发生单元向第一节点和第二节点施加与第一信号相同的第二信号；以及通过对当前检漏信号的表征参数和基准参数进行比较，确定是否发生了电极泄漏。

参照后文的说明和附图，详细公开了本公开的特定实施方式，指明了本公开的原理可以被采用的方式。应该理解，本公开的实施方式在范围上并不因此而受到限制。在所附权利要求的范围内，本公开的实施方式包括许多改变、修改和等同。

在适用的情况下，针对一个实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，附图连同下面的具体实施方式一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。在附图中：

图1a是根据本公开的一个实施例的用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置的示意图；

图1b是用于实现图1a中装置的示例性电路图；

图2是根据本公开的一个实施例的用于检测电磁流量计的电极泄漏的方法的流程图；以及

图3是图1a中节点n3处的信号的波形图、检漏信号的波形图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开的示例性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施例的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中可以做出很多特定于实施例的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施例的不同而有所改变。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的装置结构，而省略了与本公开关系不大的其他细节。

下面，参考图1a说明根据本公开的一个实施例的用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置的基本结构。

图1a是根据本公开的一个实施例的用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置100的示意图。装置100包括：第一端子101a，其适于和电磁流量计的流量传感器的第一电极(也可称为Electrode-)103a电连接；第二端子101b，其适于和电磁流量计的流量传感器的第二电极(也可称为Electrode+)103b电连接；第三端子105，其适于和电磁流量计的传感器外壳107电连接；信号发生单元109，适于产生周期性交流振荡信号，信号发生单元经由第一电阻R1、第一节点n1和第一端子101a与第一电极103a电连接，并且信号发生单元109还经由第二电阻R2、第二节点n2和第二端子101b与第二电极103b电连接；放大电路111，其输入端与第一节点n1和第二节点n2电连接以放大来自第一节点n1和第二节点n2的信号；信号检出电路113，其和放大电路111电连接并且包括共模信号检出电路113a，其中，共模信号检出电路113a适于检出放大电路输出的共模信号作为检漏信号；以及处理器115，其适于通过对检漏信号的表征参数与基准参数进行比较来确定是否发生了电极泄漏。

装置100可以在电磁流量计中使用，其中，电磁流量计包括变送器和传感器。第一、二电极103a、103b、传感器外壳属于传感器的构件，其中，传感器外壳对应流量计的用于容纳流体的管道(即电磁流量计的测量管)的外壳。在检漏时，第三端子105优选接地。第一、二电阻R1、R2优选阻值相等。

周期性交流振荡信号的波形可以为三角波、正弦波或方波。周期性交流振荡信号的峰峰值的范围例如为0.2-15V，周期性交流振荡信号的周期的范围例如为0.1-60秒。例如，将波形选择为三角波，峰峰值选择为0.5V，三角波的周期选择为2秒。

通过对检漏信号的表征参数与基准参数进行比较来确定是否发生了电极泄漏包括：计算基准参数与检漏信号的表征参数之间的差，如果差的绝对值大于预定阈值，则确定发生了电极泄漏。基准参数的确定将在介绍图2时给出说明。

装置100还可以包括模数转换器，其输入端和共模信号检出电路113a电连接，模数转换器的输出端通过总线和处理器115连接，模数转换器适于将检漏信号转换为第一数字信号。

信号检出电路113还可以包括差模信号检出电路113b，差模信号检出电路113b适于检出放大电路111输出的差模信号作为流量信号。

优选地，模数转换器为双通道模数转换器，其还和差模信号检出电路113b电连接，并且适于将流量信号转换为第二数字信号。

优选地，装置100还包括：存储单元，其中，存储单元通过总线和处理器115连接，并且存储单元被配置成存储第一数字信号和第二数字信号。存储单元还可以存储更多类型的数据，如：基准参数、检漏信号的表征参数、流量信号的表征参数。

优选地，处理器115还被配置成：当确定发生了电极泄漏后执行显示例程以显示提示信息和/或执行报警例程以发出警报。即总线上还可接有显示装置和/或报警装置。报警装置可以发出声和/或光的报警信号。

在使用流量计时，在对n1、n2节点施加周期性交流振荡信号的情况下，相对于未发生电极泄漏的情况，发生电极泄漏后，由于流体导电，第一、二电极103a、103b对地阻抗发生变化，从而第一节点n1、第二节点n2处的电位发生变化。因此，提取出第一节点n1、第二节点n2处的电位，并和未发生泄漏时的电位情况进行比较，就能够确定是否发生电极泄漏。

例如，模数转换器和共模信号检出电路113a电连接，并且用于将检漏信号转换为第一数字信号。处理器115接收该第一数字信号，并将其存储在存储单元中；在检漏时，处理器115读取未发生泄漏时的第一数字信号的数据、当前第一数字信号的数据，并计算出这两种数据的表征参数(例如数字信号波形的峰峰值)：基准参数V0、当前表征参数Vt；可以根据经验设定阈值ΔV_th，当处理器115确定基准参数V0和当前表征参数Vt之间的差的绝对值大于阈值ΔV_th时，处理器115输出指示发生了电极泄漏的输出信号，否则输出指示未发生电极泄漏的输出信号。作为一种变型，处理器115可以根据V0和Vt之间的差的绝对值的大小，输出表征电磁流量计电极泄漏程度的数据。

需要说明的是，相对于未发生电极泄漏时的检漏信号，在发生电极泄漏时，此时的检漏信号和泄漏的程度、流体的导电率都有关。

图1b是用于实现图1a中装置的示例性电路图。

图1b中包括：第一电极103a、第二电极103b、抗干扰电路119、信号发生单元109'、放大电路111'、差模信号检出电路113b'、共模信号检出电路113a'、模数转换器117、CPU 115'。如图1b中所示，共模信号检出电路113a'包括两部分：左侧部分(用于实现信号放大，包括OA5)、右侧部分(抬升电路，包括：OA4及ADR381ARTZ)。第一电极103a经由抗干扰电路119和第一节点n1电连接，并且第二103b经由抗干扰电路119和第二节点n2电连接。抗干扰电路119抗现场干扰，防止干扰信号进入后续电路，造成误动作。信号发生单元109'产生周期性的交流震荡信号，通过两个电阻R1、R2同时施加在第一节点n1和第二节点n2上。抬升电路能够在共模信号电压上叠加一等于模数转换器117的参考电压(例如5V)的一半的电压(例如2.5V)，其具有高输出阻抗特性。如图1b所示，共模信号经运算放大器OA5输出到模数转换器117，同时，运算放大器OA5的负端接模数转换器117的参考电压的一半的电压。差模信号检出电路113b'用于将差模信号提取出来作为流量信号。共模信号检出电路113a'用于将检漏信号提取出来。模数转换器117为双通道模数转换器，将模拟量输入转换成数字量输出(即输出第一数字信号、第二数字信号)。CPU 115'可以根据数字化后的流量信号，计算出流量；还可以根据数字化后的检漏信号进行判断，确定是否发生了电磁流量计泄漏，若确定发生了电磁流量计泄漏，则可以发出指示发出警报。

在图1b中：信号发生单元109'可实现图1a中的信号发生单元109，其中，信号发生单元109'中包括信号输出控制端子MT_ON，输出控制端子MT_ON和信号发生单元的运算放大器OA1的反相输入端及输出端电连接，以通过从输出控制端子输入控制信号来控制信号发生单元是否输出周期性交流振荡信号，即是否向第一电阻R1和第二电阻R2输入振荡信号；信号发生单元109'中还包括信号波形控制端子MT_PWM，其输入调制信号，以产生周期性交流振荡信号；共模信号检出电路113a'用于实现图1a中的共模信号检出电路113a；差模信号检出电路113b'用于实现图1a中的差模信号检出电路113b；CPU 115'用于实现图1a中的处理器115。

图2是根据本公开的一个实施例的用于检测电磁流量计的电极泄漏的方法200的流程图。方法200使用前述用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置(如装置100)执行以下诸步骤。

在步骤201处，在以下情况下，由信号发生单元向第一节点和第二节点施加第一信号：电磁流量计的管道中充满第一流体，并且确定电磁流量计未发生电磁流量计电极泄漏。

在步骤203处，将共模信号检出电路输出的检漏信号的表征参数记录为基准参数。记录可以具体被实现为在存储单元中存储数字化后的检漏信号的表征参数。

在步骤205处，在管道容纳有第一流体的情况下，由信号发生单元向第一节点和第二节点施加与第一信号相同的第二信号。

在步骤207处，通过对当前检漏信号的表征参数和基准参数进行比较，确定是否发生了电磁流量计电极泄漏。

在确定基准参数时的流体流速优选和施加第二信号时的流体流速接近或相等；进一步的，可以选择使流速均为零。

可选地，方法200还可以包括：在确定发生了电极泄漏后，发出警报、显示提示信息、向用户发送提示信息或存储与电磁流量计电极泄漏相关的信息。

图3是图1a中节点n3、检漏信号的波形图，其中，横坐标为时间，纵坐标为振幅。在执行方法200时，可以得到图3中所示的波形。曲线301为节点n3处的电信号的波形；曲线303为未发生电极泄漏时检漏信号的波形；曲线305为发生电极泄漏时检漏信号的波形。可以看到，曲线303和305在振幅和波形上都有区别。

上述检测电磁流量计的电极泄漏的装置和方法能够在不需要在电磁流量计的管道上增加电极，不影响流量测量，也不会产生极化效应的情况下，方便地检测电磁流量计的电极泄漏。

尽管上面已经通过对本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开的保护范围内。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素或组件的存在或附加。涉及序数的术语“第一”或“第二”等并不表示这些术语所限定的特征、要素或组件的实施顺序或者重要性程度，而仅仅是为了描述清楚起见而用于在这些特征、要素或组件之间进行标识。

Claims

1.一种用于检测电磁流量计的电极泄漏的装置，包括：

第一端子，其适于和所述电磁流量计的流量传感器的第一电极电连接；

第二端子，其适于和所述电磁流量计的流量传感器的第二电极电连接；

第三端子，其适于和所述电磁流量计的传感器外壳电连接；

信号发生单元，适于产生周期性交流振荡信号，所述信号发生单元经由第一电阻、第一节点和所述第一端子与所述第一电极电连接，并且所述信号发生单元还经由第二电阻、第二节点和所述第二端子与所述第二电极电连接；

放大电路，其输入端与所述第一节点和所述第二节点电连接以放大来自所述第一节点和所述第二节点的信号；

信号检出电路，其和所述放大电路电连接并且包括共模信号检出电路，其中，所述共模信号检出电路适于检出所述放大电路输出的共模信号作为检漏信号；以及

处理器，其适于通过对所述检漏信号的表征参数与基准参数进行比较来确定是否发生了所述电极泄漏。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述周期性交流振荡信号的波形为三角波、正弦波或方波，所述周期性交流振荡信号的峰峰值的范围为0.2-15V，所述周期性交流振荡信号的周期的范围为0.1-60秒。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信号发生单元包括输出控制端子，所述输出控制端子和所述信号发生单元的运算放大器的反相输入端及输出端电连接，以通过从所述输出控制端子输入控制信号来控制所述信号发生单元是否输出所述周期性交流振荡信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，通过对所述检漏信号的表征参数与基准参数进行比较来确定是否发生了所述电极泄漏包括：计算所述基准参数与所述检漏信号的表征参数之间的差，如果所述差的绝对值大于预定阈值，则确定发生了所述电极泄漏。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括：模数转换器，其输入端和所述共模信号检出电路电连接，所述模数转换器的输出端通过总线和处理器连接，所述模数转换器适于将所述检漏信号转换为第一数字信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述信号检出电路还包括差模信号检出电路，所述差模信号检出电路适于检出所述放大电路输出的差模信号作为流量信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述模数转换器为双通道模数转换器，其还和所述差模信号检出电路电连接，并且适于将所述流量信号转换为第二数字信号。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括：存储单元，其中，所述存储单元通过所述总线和所述处理器连接，并且所述存储单元被配置成存储所述第一数字信号和所述第二数字信号。

9.根据权利要求1所述的装置，所述处理器还被配置成：当确定发生了所述电极泄漏后执行显示例程以显示提示信息和/或执行报警例程以发出警报。

10.一种用于检测电磁流量计的电极泄漏的方法，包括使用权利要求1-9中的任一项所述的装置执行以下步骤：

在以下情况下，由所述信号发生单元向所述第一节点和所述第二节点施加第一信号：所述电磁流量计的管道中充满第一流体，并且所述电磁流量计未发生所述电极泄漏；

记录所述共模信号检出电路输出的所述检漏信号的表征参数作为基准参数；

在所述管道容纳有所述第一流体的情况下，由所述信号发生单元向所述第一节点和所述第二节点施加与所述第一信号相同的第二信号；以及

通过对当前检漏信号的表征参数和所述基准参数进行比较，确定是否发生了所述电极泄漏。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在确定发生了所述电磁流量计电极泄漏后，发出警报、显示提示信息和/或存储与所述电极泄漏相关的信息。