CN114144639A - 磁感应流量计和用于操作磁感应流量计的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁感应流量计，其具有用于传导可流动介质的测量管，所述测量管具有壁；至少三个测量电极，其被布置在壁中并与流动介质形成电接触；至少一个磁场产生设备，其用于产生穿过介质的磁场；以及测量电路，其被设计成查明至少一个第一测量变量，其中第一测量变量的测量值在第一测量电极对处被查明。本发明的特征在于，分析电路被设计成使用第一测量变量和不同于第一测量变量的第二测量变量的测量值来查明测量管中的介质的雷诺数和/或运动粘度值，第二测量变量的测量值在第二测量电极对处被查明。

Description

磁感应流量计和用于操作磁感应流量计的方法

背景技术

磁感应流量计被用于确定管道中流动介质的流速和体积流量。磁感应流量计具有磁体系统，该磁体系统产生垂直于流动介质流动方向的磁场。单个或多个线圈通常被用于此目的。另外，为了实现主要均匀的磁场，极靴被定形和被附接为使得磁力线在整个管截面上延伸，从而基本上垂直于测量管的横轴或平行于测量管的纵轴。附接到测量管侧表面的测量电极对分接垂直于流动方向和磁场施加的电测量电压或电位差，并且当磁场被施加时导电介质在流动方向上流动时出现。因为，根据法拉第感应定律，所分接的测量电压取决于流动介质的速度、流速u，并且借助于已知的管截面，能够从感应测量电压U确定介质的体积流量

对于测量电压U，应用以下简化等式：

U＝f(Re)·u·S，

其中，S是取决于传感器几何形状和磁场的标称信号强度，并且f(Re)是取决于流动剖面或雷诺数的校正因子。校正因子f(Re)通常被假设为常数。然而，情况并非总是如此。标称信号强度S通常在仪表校准期间被确定，并被存储在仪表中。

测量管中流动介质的雷诺数由下式定义

其中，测量管的直径为DN、介质的密度为ρ、介质的动态粘度为μ，介质的运动粘度为ν。

磁感应流量计对测量管中的介质的雷诺数很敏感，因为雷诺数确定了流动介质的流动剖面。取决于管系统、仪表和安装场景，校正因子f(Re)能够有所不同，并与假设的恒定值相差几个百分点。测量电极和磁场产生设备的布置通常被优化以使得流量计尽可能线性，即，感应测量电压在尽可能大的雷诺数范围上或者对于特定应用的感兴趣的雷诺数范围与雷诺数无关。因此，在过渡流动区域具有百分之几偏差的流量计，以及对于具有湍流剖面的流动具有大约0.2％偏差的流量计，已经是行业标准。

在传统的磁感应流量计中，流速和取决于雷诺数的校正因子f(Re)不能同时由介质中感应并且利用测量电极分接的测量电压来确定。因此，f(Re)被假设为常数。因此，绝对有必要调适磁感应流量计的电极系统、磁体系统和管几何形状，以使得f(Re)在最大可能的雷诺数范围上保持不变。这种调适总是需要限制，例如信号强度的损失或对极靴几何形状的依赖。

EP 0 770 855 A1教导了一种用于测量非牛顿液体的磁感应流量计，该流量计具有设计用于确定流动介质的流动指数和表观粘度的分析电子器件。两个测量电极被布置在测量管中，使得与相应测量电极相交的两个半径跨越90°或120°的角度。转换开关被设计成沿相同方向或相反方向串联两个线圈。两个测量电极之间的电位差被连续地确定用于两个线圈设置，并被用于确定介质的流动指数和表观粘度。

因此，从现有技术中原则上可知，允许通过修改磁场产生设备和测量电极布置来确定另外的流动特性。然而，已知现有技术的缺点是，为了流动指数的确定，总是需要至少两个具有不同线圈设置的测量阶段，在这两个测量阶段中，在测量能够被执行之前的每种情况下磁场必须再次稳定。

发明内容

因此，本发明基于指定磁感应流量计和操作磁感应流量计的方法的目的，该磁感应流量计利用一个线圈设置来操作。

该目的通过根据权利要求1所述的磁感应流量计和根据权利要求10所述的用于操作磁感应流量计的方法来实现。

根据本发明的磁感应流量计包括用于传导可流动介质的测量管，其中测量管具有壁；至少三个测量电极，其布置在壁中并与流动介质形成电接触；至少一个磁场产生设备，用于产生穿过测量管的磁场；以及测量电路，其被设计成查明至少一个第一测量变量，其中第一测量变量的测量值在第一测量电极对处，尤其是在第一和第二测量电极处被查明，并且其特征在于，分析电路被设计成借助于第一和第二测量变量的测量值来查明测量管中的介质的雷诺数和/或运动粘度值，其中第二测量变量的测量值在第二测量电极对处或相对于参考电位在第三测量电极处被确定。

如果流量计具有至少三个测量电极，这是特别有利的。结果，该流量计被设计成，使得在第一测量电极对处分接的测量变量与雷诺数无关，并且在第二测量电极对处分接的或相对于参考电位在第三测量电极处测量的测量变量取决于雷诺数。如果两个测量变量都已知，就可以确定雷诺数。无需切换线圈设置，雷诺数已经能够在单个测量阶段被查明。

测量电路优选地设计成使得其查明第一测量电极对之间的第一电位差U₁和第二测量电极对之间的第二电位差U₂。通过直接测量两个测量电极之间的电位差或者通过测量分别在测量电极处主导的相对于参考电位的电位并计算差值来确定测量电压。这里，U₁＝f₁(Re)·S₁·u并且U₂＝f₂(Re)·S₂·u，其中f₁(Re)和f₂(Re)各自描述了一个取决于雷诺数的校正因子。所查明的测量值被转发到分析电路，该分析电路包括存储单元，参考值和雷诺数被存储在该存储单元中，或者将雷诺数分配给参考值的数学函数被存储在该存储单元中。

替代地，第一电位差U₁在第一测量电极对处被测量，并且相对于参考电位的电位在第三测量电极处被测量。

如果分析电路被设计成计算测量值的商、将它们与数据存储器中的参考值进行比较、并确定或读出分配给参考值的雷诺数，这是特别有利的。替代地，数学函数能够被存储在存储单元中，该数学函数将第一和第二测量变量的测量值或取决于第一和第二测量变量的项分配给介质的雷诺数。在这种情况下，分析电路被设计成利用两个测量变量的测量值和所存储的数学函数来确定雷诺数。如果雷诺数、流速和管径已知，可以计算运动粘度，对此应用ν＝u·DN/Re。

流量测量技术领域的测量电路是众所周知的。测量电路的目的是检测各个测量变量中非常小的绝对值和变化。有许多不同的设计，各有利弊。首先，测量电路能够被设计成分接在测量电极中的一个处的相对于参考电位的电位。即使两个测量电极中的一个故障，流速仍然能够因此基于所查明的电位来确定。外壳电位或接地电位适合作为参考电位。另一方面，测量电路能够被设计成使得其检测和接收两个测量电极之间的主导电位差。因此，测量电路通常包括模数转换器，该模数转换器将输入信号—在这种情况下，是当前存在于相应测量电极对的电位差，转换成数字数据，然后由分析电路进一步处理或存储该数字数据。然而，数字测量技术中的其他测量转换器或测量换能器也是已知的和适合的。

分析电路被设计成处理由测量电路测量的测量值，并从噪声中查明所寻求的测量变量。因此，分析电路通常包括微处理器、放大器和噪声滤波器。测量和分析电路能够是模块化设计，并且能够借助于无线连接进行通信，或者能够是布置在仪表外壳中的单个测量和分析电子器件的一部分。

本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。

根据一个实施例，测量电极在测量管中被布置成使得，在测试测量中，第一和第二测量变量的当前测量值的商与测量管中流动介质的雷诺数双射地对应，至少在10,000≤Re≤100,000尤其是5,000≤Re≤500,000并且优选地1,000≤Re≤1,000,000的雷诺数范围内。

第三测量电极的位置被优化，使得第一和第二电位差的商U₁/U₂与测量管中的流动介质的雷诺数表现双射关系。优化能够借助于实验或模拟方法进行，例如借助于有限元模拟。

对于商U₁/U₂，假设测量管中的流速恒定，或者相应的感应测量电压来源于共同的流速u，则结果如下：

如果g(Re)是可逆的，以下也应用：

其中g^-1是g的反函数。商的双射性能够最容易通过将第一和第二测量电极附接在测量管中以使得第一校正因子f₁(Re)在雷诺数范围上与雷诺数无关来实现。在这种情况下，第二校正因子f₂必须与雷诺数双射地对应。因此，理想地选择第三测量电极的位置，使得不同雷诺数的校正因子f₂(Re)或商的斜率的变化尽可能大。

测量管中各个测量电极的位置对于确定雷诺数或运动粘度至关重要。需要两个测量变量的测量值来确定雷诺数。第一测量变量由测量电极对处的测量电路确定。这优选地也应用于第二测量变量。然而，各个测量电极的位置不能被任意地选择。必须是第一和第二测量变量的测量值的商与测量管中流动介质的雷诺数双射地对应的情况。这意味着，在雷诺数范围上测量的第一和第二测量变量的测量值的商能够由与雷诺数双射的函数来描述，或者意味着在雷诺数范围上测量值的商的集合与关联的雷诺数的集合双射地对应。

这是通过例如将第一测量电极对截然相反地附接到测量管上，这在传统流量计中是惯用的，并且通过布置第三测量电极或第三和第四测量电极偏离第一测量电极对来实现的。

因此，第一测量变量的测量值基本上与雷诺数无关，并且第二测量变量的测量值取决于雷诺数。然而，这不是用于实现根据本发明的流量计的唯一可能性。也可以设想，所有测量电极都被布置为使得在测量电极处分接的测量值取决于雷诺数范围上或部分雷诺数范围上的雷诺数。然而，在这种情况下，测量值的商必须与雷诺数双射地对应，以便雷诺数能够被确定。

分析电路通常具有存储单元，其中存储单元具有包含参考值的第一数据集，该参考值与第一和第二测量变量相关联，并且尤其与第一和第二测量变量的商成比例，其中存储单元具有包含雷诺数的第二数据集合，其中第一和第二数据集合双射地对应，其中分析电路被设计成基于第一和第二测量变量来查明测量管中的介质的对应雷诺数。

诸如闪存或EPROM的非易失性存储器适合作为存储单元。这能够被集成到分析电路中，也能够被单独提供。存储单元优选地具有至少第一和第二数据集合。参考值被存储在第一数据集合中。这些参考值源于计算机模拟或校准测量。参考值例如能够是第一测量变量和第二测量变量的模拟或测量值的商。第二数据集具有分配给商的雷诺数。替代地，在每种情况下由雷诺数和参考值组成的对能够被存储在存储单元中。替代地，将雷诺数分配给两个测量变量或取决于两个测量变量的项的数学函数也能够被存储在存储单元中。

测试测量借助于实验或模拟程序被执行。

根据第一实施例，测量电极基本上位于截面平面中，其中与第二测量电极相交的第一半径和与第三测量电极相交的第二半径跨越角度α，其中α≥20°，尤其是α≥30°，优选地40°≤α≤60°，其中测量电路被设计成查明第一和第二测量电极之间的第一测量变量的测量值，其中测量电路被设计成查明第一和第三测量电极之间的第二测量变量的测量值或在第三测量电极处相对于参考电位的第二测量变量的测量值。

如果流量计正好有三个测量电极，这是有利的。这将潜在泄漏点的数量减少到三个。通过向具有两个测量电极的传统磁感应流量计添加另一个测量电极，能够最容易地实现该实施例。在保持所要求的角度的情况下，能够因此实现磁感应流量计，其满足确定介质雷诺数的先决条件。

根据第二实施例，与第一和第二测量电极相交的第一测量电极轴和与第三和第四测量电极相交的第二测量电极轴基本上平行延伸，其中测量电路被设计成查明第一和第二测量电极之间的第一测量变量的测量值，其中测量电路被设计成查明第三和第四测量电极之间的第二测量变量的测量值。

在传统的磁感应流量计中，磁体系统和测量电极的位置被优化，使得分别在测量电极处主导的电位与流速线性地相关。如果现在添加了第三测量电极，并且测量了第三测量电极和两个测量电极中的一个之间的电位差，则线性化系统的影响总是被包括在第二个测量变量中。然而，这应取决于最大可能雷诺数范围内的雷诺数。

因此，如果第二测量变量的测量值在第三和第四测量电极处被分接，该第三和第四测量电极被布置偏离第一测量电极对，这是特别有利的。结果，存在于第二测量电极对的电位差也与第一测量变量的两个电位解耦。

如果第一测量电极对被截然相反地布置或者位于测量管的横轴上，这是特别有利的。

根据一个实施例，第一测量变量和第二测量变量分别是一个测量电极对之间的电位差。

为了避免共模干扰，从而最小化信号中的噪声，如果两个测量变量不是相对于参考电位的电位，而是被测量的电位差，这是有利的。

根据一个实施例，测量管中的介质的雷诺数大于1,000，尤其是大于5,000并且优选地大于10,000，其中测量管中的介质的雷诺数小于1,000,000，尤其是小于500,000并且优选地小于100,000。

根据一个实施例，在测试测量中，第一测量变量在雷诺数范围10,000≤Re≤1,000,000内基本上与介质的流速成比例，其中，在测试测量中，第二测量变量在雷诺数范围10,000≤Re≤1,000,000内随着雷诺数的增加的变化不是恒定的。

在雷诺数小于1,000的情况下，流动处于湍流和层流之间的过渡区域，并且不能再由定义的函数来描述f(Re)。f(Re)呈现出滞后行为或随时间变化。在大雷诺数的情况下，流动剖面与雷诺数无关，并且因此f(Re)对于两个测量变量都是恒定的。在这种情况下，雷诺数不能够被确定。

根据一个实施例，在测试测量中，介质是牛顿流体，尤其是水，其中，在测试测量中，流量计被引入具有至少20DN，优选地至少50DN的直入口段的管道中，使得在测量区域中存在基本上对称的流动剖面，其中测量管具有DN 80的直径。

根据一个实施例，磁场产生设备包括两个，尤其是相对地附接的被串联连接在相同方向的线圈。

在相同方向上串联连接的两个相对线圈各自产生磁场，该磁场主要指向与由另一个线圈在每种情况下产生的磁场相同的方向。在这种情况下，在两个线圈之间形成的磁力线基本上平行于连接两个线圈的对称轴延伸。当线圈被串联连接在相同方向上时，电流也在相同方向上流过线圈。EP 0 770 855 A1教导了在相同方向和相反方向串联连接的线圈的磁场分布。

根据本发明的操作磁感应流量计的方法包括以下方法步骤：

-检测第一测量变量的测量值和第二测量变量的测量值，其中两个测量变量的相应测量值在不同的测量电极对处被查明；

-取决于第一和第二测量变量的测量值查明雷诺数。

利用测量电路检测第一和第二测量变量的测量值。所检测的测量值在分析电路中被评估，并且介质的当前雷诺数被查明。

如果计算第一和第二测量值的商，并且将其与存储在存储单元中的参考值进行比较，这是特别有利的。在这种情况下，参考值能够是在校准过程中先前在测量电极对处被分接的测量数据的商。替代地，数学函数也能够被存储在存储单元中，该数学函数描述雷诺数和两个测量变量或者取决于两个测量变量的项之间的关系。例如，数学函数能够是多项式，尤其是高阶多项式，其是从校准期间确定的测量数据导出的。如果测量变量满足上述双射性条件，雷诺数就能够被确定。

本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。

根据一个实施例，根据本发明的方法包括以下方法步骤：

-借助于校正因子计算校正流速和/或校正体积流量，其中校正因子取决于所确定的雷诺数。

如果被用于更精确地确定流速和/或体积流量的校正因子，尤其是两个校正因子f₁和f₂中的一个，被存储在存储单元中，这是特别有利的。校正因子能够在模拟方法中被确定，或在校准过程中被查明或测量。

根据一个实施例，根据本发明的方法包括以下方法步骤：

-查明运动粘度值，其中该运动粘度值借助于第一或第二测量变量的测量值和所确定的雷诺数来确定。

根据一个实施例，将雷诺数分配给第一和第二测量变量的商的映射是双射的，至少在雷诺数范围10,000≤Re≤100,000，尤其是5,000≤Re≤500,000并且优选地1,000≤Re≤1,000,000内。

测量值例如借助于附接到流量计或连接到流量计的显示器输出。替代地，显示器也能够是智能手机或笔记本电脑的一部分，并经由无线连接从分析电路接收要被显示的测量值。过程自动化中已知的替代输出单元是用于数据传输系统，诸如现场总线或实时以太网。

附图说明

参考以下附图更详细地解释本发明。如下所示：

图1：根据现有技术的磁感应流量计的截面图；

图2：根据本发明的磁感应流量计的第一示例性实施例的截面图；

图3：根据本发明的磁感应流量计的第二示例性实施例的截面图；

图4：两个曲线图，其中第一曲线图示出了根据雷诺数的函数f₁和f₂，第二曲线图示出了根据雷诺数的两个函数f₁和f₂的商g；以及

图5：操作磁感应流量计的方法的示例性实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了现有技术中已知的磁感应流量计。原则上，磁感应流量计的结构和测量原理是已知的。具有导电性的介质通过测量管(1)被传导。磁场产生设备(7)被附接以使得磁力线被定向为基本上垂直于由测量管轴线限定的纵向方向。具有安装的线圈和线圈芯的鞍形线圈或极靴(10)优选地适合作为磁场产生设备(7)。当磁场被施加时，在测量管(1)中产生依赖于流量的电位分布，该电位分布利用附接到测量管(1)内壁的两个相对的测量电极(3、4)被分接。通常，它们截然相反地被布置并形成电极轴，或者与垂直于磁场线和管纵轴延伸的横轴相交。基于测量的测量电压U，考虑到磁通量密度，流速能够被确定，并且另外考虑到管截面积，介质的体积流量能够被确定。为了防止存在于第一和第二测量电极(3、4)处的测量电压经由管道(8)放电，内壁被衬有绝缘材料—例如塑料衬里(2)。由磁场产生设备(7)，例如，电磁体产生的磁场由借助于操作电路计时的交变极性直流电流产生。这确保了稳定的零点，并使测量对由电化学干扰造成的影响不敏感。测量电路被设计成读出存在于第一和第二测量电极(3、4)处的测量电压，分析电路被设计成查明介质的流速和/或体积流量。除了测量电极(3、4)之外，商业上可得的磁感应流量计还具有另外两个电极(5、6)。首先，填充水平监测电极(5)，其被最佳地附接到管道(8)中的最高点，被用于检测测量管(1)的部分填充，并且被设计成将该信息转发给用户和/或在确定体积流量时考虑填充水平。此外，参考电极(6)，其通常沿直径方向被附接到填充水平监测电极(5)或管截面的最低点，被用于确保介质的充分接地。

根据现有技术的磁感应流量计根据它们的测量电极定位和磁场产生设备的配置被优化以使得流量计是线性的，即，对于特定的测量范围，校正因子f(Re)基本上恒定。因此，以下简化应用于第一近似值：

U＝f·S·u，

其中，f被假设为在雷诺数范围是恒定的，S经由校准被确定，即，在已知的测量环境中被测量，然后被存储在流量计中用于确定流速和/或体积流量。

图2示出了根据本发明的流量计的第一示例性实施例的示意性截面。第一和第二测量电极(3、4)截然相反地被布置，并且被适应于磁场产生设备以使得流量计在指定的雷诺数范围上是线性的。除了第一和第二测量电极(3、4)之外，第三测量电极(11)被布置在测量管(1)中。与第三测量电极(11)相交的第二半径(14)和测量管(15)的横轴跨越中心角α。测量电路(16)被设计成使得它分接第一和第二测量电极(3、4)之间的第一电位差U₁以及第一和第三测量电极(3、11)之间的第二电位差U₂，其中U₁＝f₁(Re)·S₁·u并且U₂＝f₂(Re)·S₂·u，其中f₁(Re)和f₂(Re)每个描述取决于雷诺数的校正因子。第三测量电极(11)的位置或中心角α被优化，使得第一和第二电位差的商U₁/U₂与测量管中流动介质的雷诺数表现成双射，或者使得将雷诺数映射到商的数学函数是双射的。该布置能够借助于实验或模拟方法被优化—例如借助于有限元模拟。

对于商U₁/U₂，结果如下：

如果g(Re)是可逆的，下列等式也应用：

其中g^-1是g的反函数。商的双射性能够最容易通过将第一和第二测量电极附接在测量管中被实现，使得第一校正因子f₁(Re)在雷诺数范围上与雷诺数无关。在这种情况下，第二校正因子f₂必须与雷诺数双射地对应。

测量电路(16)被设计成分接第一和第二测量电极(3、4)之间的电位差以及第一和第三测量电极(3、11)处的电位差，或者测量第三测量电极处相对于参考电位的电位。测量数据被转发到分析单元，该分析单元包括存储参考值和雷诺数的存储单元。分析电路被设计成根据测量的测量数据和存储的参考数据来确定测量管中的介质的雷诺数。如果雷诺数是已知的，则运动粘度能够借助于第一或第二测量变量的测量值或者已经确定的流速或体积流量被计算。测量电路、分析电路和存储单元能够以不同于示意图中所示的方式被布置在电子单元上。

图3示出了根据本发明的流量计的第二实施例的示意性截面。形成第一电极对的第一和第二测量电极(3、4)与第一测量电极轴(17)相交，第一测量电极轴(17)平行于第二测量电极轴(18)和横轴(15)延伸，该第二测量电极轴(18)与第三测量电极(11)和另一个第四测量电极(12)相交。第三和第四测量电极(11，12)形成第二测量电极对。与第二测量电极(4)相交的第一半径(13)和横轴(15)跨越中心角β。与第三测量电极(11)相交的第二半径(14)和横轴(15)跨越中心角γ。测量电路(16)被设计成分接在第一测量电极对处的第一电位差和在第二测量电极对处的第二电位差。中心角β和γ两者被选择或优化，使得在测试测量中，第一和第二电位差的商U₁/U₂或测量值与流动介质的雷诺数的商双射地对应。在最简单的情况下，中心角β被设置为零，并且中心角γ被调节，直到上述条件被满足，尤其是满足雷诺数范围10,000≤Re≤1,000,000的条件。

图4示出了两个图，其中第一个图示出了各个校正因子f₁、f₂与测量管中的流动介质的雷诺数之间的关系，并且第二个图示出了校正因子的商g与测量管中的流动介质的雷诺数之间的关系。这两个图被限制为约为10³到10⁷的雷诺数范围。校正因子f₁和f₂每个都与由不同测量电极对分接的两个电位差中的一个相关联。函数f₁和f₂的曲线有三个范围(I、II、III)。在第一和第三范围(I、III)中，f₁的曲线不是恒定的。在该示例中，曲线在第一范围(I)中具有负斜率，并且在第三范围(III)中具有正斜率。相比之下，f₁的曲线在第二范围(II)内是恒定的。在该雷诺数范围，流量计是线性的。第二函数f₂至少在第二范围内是双射的。在所示出的示例中，f₂的曲线在第一和第三范围(I、III)内也是双射的。对于商g，这意味着它在一到三(I、II、III)的范围内是双射的。因此，雷诺数能够被明确地分配给两个测量变量的测量数据的每个商。对于流速对雷诺数变化敏感的范围(见范围I和范围III)，测量偏差能够考虑校正函数被校正。

图5示出了操作磁感应流量计的方法的实施例的流程图。在第一步骤中，第一电位差U₁在第一测量电极对处被测量。在第二步骤中，第二电位差U₂在第二测量电极对处被测量。作为测量电位差的替代方案，在上述两个步骤中，也能够相对于参考电位测量各个测量电极处的电位，并且能够计算例如分析电路中的电位差。前两个步骤不必须被顺序地执行，也能够同时进行。也可能先测量第二电位差U₂，然后测量第一电位差U₁。然而，为了确定流速或体积流量，通常要考虑两个测量阶段的测量电压，其中不同的、尤其是相反的直流电压被分别施加到线圈上，并且其中已经结合了磁场。由此能够补偿测量电压的偏移。电位差或电位的测量经由测量电路进行。分析电路计算两个测量值的商，尤其是电位差的商，并将该商与分配给该查明的商的雷诺数进行比较。该雷诺数被存储在存储器中。替代地，将雷诺数或雷诺数范围分配给商的数学方程或数学函数也能够被存储在存储器中。替代地，在校准过程中已经查明的数据也能够被存储在存储器中。例如，数据能够是在校准过程中测量的参考值，也能够是外推值或平滑特性曲线的值或测量数据的拟合函数。在校准过程中，参考值能够通过实验或模拟程序被确定。

附图标记列表

1 测量管

2 衬里

3 第一测量电极

4 第二测量电极

5 填充水平监测电极

6 参考电极

7 磁场产生设备

8 管道

9 测量、操作和/或分析电路

10 极靴

11 第三测量电极

12 第四测量电极

13 第一半径

14 第二半径

15 横轴

16 测量电路

17 第一直线

18 第二直线

19 分析电路

20 存储单元

21 线圈

I 第一范围

II 第二范围

III 第三范围

Claims (11)

1.一种磁感应流量计，其包括：

-用于引导可流动介质的测量管(1)，

其中，所述测量管(1)具有壁；

-至少三个测量电极(3、4、11、12)，所述至少三个测量电极(3、4、11、12)被布置在所述壁中，以便在每种情况下与所述流动介质形成电接触；

-至少一个磁场产生设备(7)，所述至少一个磁场产生设备(7)用于产生穿过所述测量管的磁场；以及

-测量电路(16)，所述测量电路(16)被设计成确定至少一个第一测量变量，

其中，所述第一测量变量的测量值在第一测量电极对处，尤其是在第一测量电极(3)和第二测量电极(4)处被查明，

其特征在于，

分析电路(19)被设计成借助于所述第一测量变量的测量值和不同于所述第一测量变量的第二测量变量的测量值来查明所述测量管(1)中的介质的雷诺数和/或运动粘度值，

其中，所述第二测量变量的测量值在第二测量电极对处或相对于参考电位在第三测量电极(11)处被查明。

2.根据权利要求1所述的流量计，

其中，所述测量电极(3、4、11、12)被布置在所述测量管(1)中，使得在测试测量中，至少在雷诺数范围10,000≤Re≤100,000尤其是5,000≤Re≤500,000并且优选地10,000≤Re≤100,000内，所述第一测量变量和所述第二测量变量的当前测量值的商与所述测量管(1)中的流动介质的雷诺数双射地对应。

3.根据权利要求1和/或2所述的流量计，

其中，所述测量电极(3、4、11、12)基本上位于一个截面中，

其中，与所述第二测量电极(4)相交的第一半径(13)和与所述第三测量电极(11)相交的第二半径(14)跨越角度α，其中α≥20°，尤其是α≥30°并且优选地40°≤α≤60°，

其中，所述测量电路(16)被设计成查明所述第一测量电极(3)和第二测量电极(4)之间的第一测量变量的测量值，

其中，所述测量电路(16)被设计成查明在所述第一测量电极(3)和第三测量电极(11)之间的所述第二测量变量的测量值或在所述第三测量电极(11)处相对于参考电位的所述第二测量变量测量值。

4.根据权利要求1所述的流量计，

其中，与第一测量电极(3)和第二测量电极(4)相交的第一测量电极轴(17)和与第三测量电极(11)和第四测量电极(12)相交的第二测量电极轴(18)基本上平行，

其中，所述测量电路(16)被设计成查明所述第一测量电极(3)和所述第二测量电极(4)之间的所述第一测量变量的测量值，

其中，所述测量电路(16)被设计成查明所述第三测量电极(11)和所述第四测量电极(12)之间的所述第二测量变量的测量值。

5.根据前述权利要求中的一项所述的流量计，

其中，在所述测试测量中，所述第一测量变量在雷诺数范围10,000≤Re≤1,000,000内基本上与所述介质的流速成比例，

其中，在所述测试测量中，在雷诺数范围10,000≤Re≤1,000,000内，随着雷诺数的增加，所述第二测量变量的变化不是恒定的。

6.根据前述权利要求中的一项所述的流量计，

其中，在所述测试测量中，所述介质是牛顿流体，尤其是水，

其中，在所述测试测量中，所述流量计被引入具有至少20DN，优选地至少50DN的直入口段的管道中，使得在测量区域中存在基本上对称的流动剖面，

其中，所述测量管(1)具有DN 80的直径。

7.根据前述权利要求中的一项所述的流量计，

其中，所述磁场产生设备(7)包括两个、尤其是相对地附接的线圈(21)，它们被串联连接在相同方向上。

8.一种用于操作磁感应流量计，尤其是根据前述权利要求中的一项所述的磁感应流量计的方法，包括以下方法步骤：

-检测第一测量变量的测量值和第二测量变量的测量值，

其中，所述两个测量变量的相应测量值在不同的测量电极对处被查明；

-根据所述第一测量变量和所述第二测量变量的测量值查明雷诺数。

9.根据权利要求8所述的方法，其包括以下方法步骤：

-借助于校正因子来计算校正的流速和/或校正的体积流量，

其中，所述校正因子取决于所查明的雷诺数。

10.根据权利要求8和/或9所述的方法，包括以下方法步骤：

-确定运动粘度值，

其中，所述运动粘度值借助于所述第一测量变量或所述第二测量变量的测量值和所述确定的雷诺数来确定。

11.根据权利要求8至10中的一项所述的方法，

其中，至少在雷诺数范围10,000≤Re≤100,000、尤其是5,000≤Re≤500,000并且优选地1,000≤Re≤1,000,000内，将雷诺数分配给所述第一测量变量和所述第二测量变量的商的映射是双射的。

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