CN108474676B - 磁感流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量管道中介质的流速或体积流量的磁感流量装置，以及一种用于实施磁感流量装置的方法。在这种情况下，将至少一个永久磁体的剩余磁场用于流量监测和流量测量，流量测量在实现标准的情况下进行。

Description

磁感流量测量装置

技术领域

本发明涉及一种磁感流量测量装置——用于测量管道中流动的介质的流速或体积流量，即，体积流率或总体积流量，以及一种用于实施该磁感流量测量装置的方法。

背景技术

磁感流量测量装置的基本原理是长期已知的。在这种情况下，流过测量管的导电介质受到磁场的影响，由此在介质中感生出电压。这种电压理想地与磁场的强度和介质的流速成比例。通过测量电压，视情况而定，可以得出关于流速或体积流量的结论。这种流量测量装置的进一步开发尤其涉及信号质量的提升、减少能耗或减少制造成本。未公布的专利申请DE102015103580.4描述了一种磁感流量测量装置，其中流量测量装置具有第一磁体系统，其具有至少一个具有磁线圈芯的线圈，以及第二磁体系统，其具有至少一个永久磁体。永久磁体系统适合于产生用于监测介质流量的永久磁场。在限定的流量变化的情况下，第一磁体系统发挥作用，以便高精度地测量流量。通过仅在必要的情况下应用第一磁体系统，可以节省能量。然而，这种流量测量装置的缺点在于：由于需要线圈芯和永久磁体这两者，增加了材料的成本。而且，第一磁体系统和第二磁体系统的布置存在困难。第一磁体系统和第二磁体系统的磁场重叠，以实现紧凑的结构，或者两个系统彼此相对倾斜地安装。第一个选择的优点在于测量管上的紧凑布置，然而，缺点在于：应用于测量振荡的总磁场不是零点，而是由永久磁体限定的静态磁场。后者的优点在于磁体系统彼此更加独立，然而，需要第二电极对，并且磁体系统的布置与更大的空间扩展有关。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有流量监测的磁感流量测量装置，以及提供一种用于操作该流量测量装置的容易且鲁棒的方法，其中通过单个磁体系统实现流量的测量和监测。本发明的目的由设备和方法实现。

在这种情况下，本发明的用于测量管道中介质的流速或体积流量的流量测量装置包括：测量管；至少一个磁体系统，其布置在测量管上并且具有至少一个线圈，该线圈适合于产生磁场，其极性是可选的并且可以接通和断开；以及至少一对测量电极；

其中磁体系统进一步具有至少一个永久磁体，其适合于产生剩余磁场，将该磁场基本横向于测量管纵轴地定向在测量管中，

其中线圈适合于设置剩余磁场的强度和/或方向，

其中剩余磁场是在切断由线圈产生的磁场之后剩余的永久磁体的磁场，

其中该一对测量电极适合于分接(tap)由剩余磁场感应的电测量电压，

其中流量测量装置具有至少一个电操作电路，其适合于监测或测量由该一对测量电极分接的测量电压，

其中操作电路具有至少两个操作模式，

其中第一操作模式包括通过监测所分接的测量电压来监测介质的流速或体积流量，其中第二操作模式包括通过测量和评估第一测量电压和第二测量电压来测量介质的流速或体积流量，其中由两个不同的剩余磁场感应测量电压，

其中操作电路进一步适合于：在实现测试标准之后，从第一操作模式变成第二操作模式。

优选地，选择用于产生剩余磁场的材料，在切断外部磁场之后所述材料的磁化仅轻微地减弱。

在流量测量装置的实施例中，用于从第一操作模式变成第二操作模式的测量标准是下述标准中的至少一个：

测量电压的最小变化率，

测量电压的最小变化，

时间间隔的期满。

在流量测量装置的实施例中，至少一个标准是可修改的。因此，例如，可以考虑将作为时间的函数的测量电压作为适合至少一个标准的基础。

在流量测量装置的实施例中，操作电路适合于在第二操作模式下执行介质的流速或体积流量的多个测量，其中从第二操作模式变成第一操作模式的标准是下述标准中的至少一个：

在至少两个测量上确定的流量变成低于最小流量MV，

达到所确立的测量数n。

在流量测量装置的实施例中，从第二操作模式变成第一操作模式的至少一个标准是可修改的。

在流量测量装置的实施例中，磁体系统进一步包括至少一个引导材料，其适合于将剩余磁场从磁体系统引导到测量管。该实施例的优点在于仅线圈和永久磁体对在测量管中产生几乎均匀的磁场是必要的。这样，可以进一步减少材料成本和流量测量装置的复杂性。

在流量测量装置的实施例中，在从第一操作模式变成第二操作模式之后且在测量第一测量电压(M1)之前，重置剩余磁场的强度和/或方向。这样，可以增加测量精度，特别是第一测量电压的测量精度。

本发明的用于实施本发明的流量测量装置的方法包括下述步骤：

应用用于监测介质的流速或体积流量的第一操作模式；

在实现下述标准的至少一个时：

1.测量电压的最小变化率，

2.测量电压的最小变化，

3.时间间隔的期满，

变成用于测量介质的流速或体积流量的第二操作模式；

在结束介质的流速或体积流量的测量之后，变成第一操作模式。

因此，本发明提供一种磁感流量测量装置，以及一种用于操作流量测量装置的方法。

附图说明

现在，基于附图更详细地解释本发明，附图表示如下：

图1是实现用于操作流量测量装置的方法的流程图的示例；

图2是由流量测量装置测量的作为时间的函数的电极电压的示例；

图3是在横截面中的磁感流量测量装置的示例；

图4是在横截面中的磁感流量测量装置的另一个示例。

具体实施方式

图1图示流程图，其中示出了用于操作流量测量装置的方法100的基本步骤。首先，使流量测量装置位于第一操作模式101，其中第一操作模式包括通过监测分接测量电压Um来监测介质的流速或体积流量。在实现201测试标准时，操作电路使流量测量装置从第一操作模式101变成第二操作模式102，其中第二操作模式102包括通过测量和评估在不同的剩余磁场下的两个测量电压来测量介质的流速或体积流量。在结束202测量两个测量电压之后，使流量测量装置从第二操作模式102变成第一操作模式101。

附图2表示作为时间函数的、由电极对测量的测量电压U_M的示例。该曲线图表示三个监测间隔，其中流量测量装置位于操作模式101，并且监测测量电压U_M。在实现201标准之后——该标准例如可以是测量电压U_M的最小变化或间隔的最小持续时间或测量电压的最小变化率——流量测量装置从操作模式101转换成操作模式102，并且通过测量和评估不同剩余磁场的两个测量电压来进行介质的流速或体积流量的测量。例如，在监测间隔I1，作为测量电压的最小变化的结果，出现用于从第一操作模式变成第二操作模式的至少一个标准的满足201，其中最小变化大于G1。结果，流量测量装置转换成操作模式102，并且测量两个测量电压M1和M2。在结束202测量之后，流量测量装置转换回第一操作模式。在这个示例中，相比与第一操作模式下监测测量电压的持续时间，第二操作模式下的流量测量的持续时间较短，因此由垂直线表示测量模式102。这样，在监测间隔I1，出现超过测量电压的最小变化，其中该变化大于电压值G1。因此，通过测量两个测量的电压值M1和M2来执行流量测量，然后以便开始下面的监测间隔I2。在监测间隔I2期间，超过监测间隔最大持续时间G2，其中在超过G2的情况下，离开监测模式，并且进入测量模式，以便通过测量两个测量电压M1和M2来执行新的流量测量。在下面的监测模式I3中，出现超过测量电压的最大变化率，其中测量电压的时间变化率大于值G3，这由此意味着从操作模式101变成操作模式102的又一标准的满足。

在有利的实施例中，在从第一操作模式变成第二操作模式之后且在测量测量电压M1之前，首先，将剩余磁场反向极化，然后以便继续测量两个测量电压M1和M2。

图3表示通过流量测量装置的测量管10的横截面，其中位于横截面中的是磁体系统的两个线圈20和两个永久磁体21，以及由测量电极31和32组成的测量电极对。磁体系统用于在箭头22所示的方向上产生剩余磁场，其导致箭头33所示方向上的与流量相关的感应测量电压。测量电压由测量电极对分接，并且通过线路41、42送到操作电路40。操作电路适合于监测和测量测量电压。如果操作电路检测到通过实现201标准而需要改变相对于测量电极对31、32的磁场强度或磁场方向，则通过来自与永久磁体相关联的线圈20的磁场脉冲改变永久磁体21的磁场。

图4表示本发明流量测量装置的实施例的另一个示例的横截面。在这种情况下，磁体系统不位于测量管上，并且通过磁导引导材料23将磁体系统产生的剩余磁场引导到测量管，以便将磁场基本横向于测量管纵轴地定向在测量管10中。

附图标记

10测量管

20线圈

21永久磁体

22所产生的磁场的方向

23引导材料

31，32测量电极

33感应测量电压的方向

40操作电路

41,42测量电极和操作电路之间的线路

Um测量电压

In,n＝{1,2,3}监测间隔

100用于操作流量测量装置的方法

101第一操作模式

102第二操作模式

201用于从101变成102的至少一个标准的满足

G1测量电压的变化的最大值

G2间隔持续时间的最大值

G3测量电压的变化率的最大值

Claims (8)

1.一种用于测量管道中介质的流速或体积流量的磁感流量测量装置，包括：

测量管(10)；具有至少一个线圈(20)的至少一个磁体系统，所述线圈适合于产生磁场，所述磁场可以被接通和断开；以及至少一对测量电极(31，32)；

其中所述磁体系统进一步具有至少一个永久磁体(21)，所述永久磁体适合于在所述测量管(10)中产生剩余磁场，所述磁场被基本横向于所述测量管纵轴而定向在所述测量管(10)中；

其中所述线圈(20)适合于改变所述剩余磁场的方向，

其中所述剩余磁场是在切断由所述线圈(20)产生的磁场之后剩余的、所述永久磁体的磁场，

其中所述一对测量电极(31，32)适合于分接由所述剩余磁场感应的电测量电压，

其中所述流量测量装置具有至少一个电的操作电路(40)，所述操作电路(40)适合于监测和/或测量由所述一对测量电极(31，32)分接的电测量电压，

其中所述操作电路具有至少两个操作模式，

其中第一操作模式包括通过监测所分接的测量电压来监测介质的流速或体积流量，其中第二操作模式包括通过测量和评估第一测量电压(M1)和第二测量电压(M2)而对介质的流速或体积流量进行的至少一个测量，其中测量电压由两个不同的剩余磁场感应，

其特征在于，所述操作电路进一步适合于：在实现测试标准之后，从所述第一操作模式变成所述第二操作模式。

2.如权利要求1所述的流量测量装置，

其中用于从所述第一操作模式变成所述第二操作模式的测量标准是下述标准中的至少一个：

所述测量电压的最小变化率；

所述测量电压的最小变化；

时间间隔的期满。

3.如权利要求2所述的流量测量装置，

其中至少一个所述标准是可修改的。

4.如权利要求1所述的流量测量装置，

其中所述操作电路适合于在第二操作模式下执行所述介质的流速或体积流量的多个测量，其中从所述第二操作模式变成所述第一操作模式的标准是下述标准中的至少一个：

在至少两个测量上确定的流量变成小于最小流量MV，

达到所确立的测量数n。

5.如权利要求4所述的流量测量装置，

其中从所述第二操作模式变成所述第一操作模式的至少一个标准是可修改的。

6.如权利要求1所述的流量测量装置，

其中所述磁体系统进一步包括至少一个引导材料(23)，所述引导材料(23)适合于将所述剩余磁场从所述磁体系统引导到所述测量管(10)。

7.如权利要求1所述的流量测量装置，

其中在从所述第一操作模式变成所述第二操作模式之后且在测量所述第一测量电压(M1)之前，重置所述剩余磁场的方向。

8.一种借助于如权利要求1-7中的任意一项所述的磁感流量测量装置的用于测量管道中介质的流速或体积流量的方法，

其中所述方法包括如下步骤：

应用用于监测所述介质的流速或体积流量的第一操作模式；

在实现下述标准中的至少一个时：

1.测量电压的最小变化率，

2.测量电压的最小变化，

3.时间间隔的终止，

变成用于测量所述介质的流速或体积流量的第二操作模式；

在实现下述标准中的至少一个时：

1.在至少两个测量上确定的流量变成小于最小流量MV，

2.达到所确立的测量数n，

结束所述介质的流速或体积流量的测量，并且变成所述第一操作模式。

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