CN114166294A - 磁感应式流量计和用于磁感应式流量计的功能监控的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁感应式流量计，其具有：测量管，用于引导导电介质；磁场生成装置，用于生成穿透介质的磁场；两个电极，用于量取在介质中感应出的测量电压；与介质电连接的接地元件；和评估单元，其中电极经由电极线与评估单元连接而且接地元件经由第一接地线与评估单元连接，用于导电介质与评估单元的参考电位之间的电位补偿。提供可简单地执行对接地元件与评估单元之间的可靠连接的检查测试的磁感应式流量计的任务通过如下方式被解决：接地元件至少间接地经由第二接地线与评估单元连接；第一接地线和第二接地线都是用于检查接地元件与评估单元之间的连接的检查电路的组成部分；而且评估单元被设计为使得评估单元检查接地元件与评估单元之间的连接。

Description

磁感应式流量计和用于磁感应式流量计的功能监控的方法

技术领域

本发明涉及一种磁感应式流量计，该磁感应式流量计具有：测量管，用于引导导电介质；磁场生成装置，用于生成穿透该介质的磁场；两个电极，用于量取在该介质中感应出的测量电压；与该介质电连接的接地元件；和评估单元，其中这些电极经由电极线与该评估单元连接而且其中该接地元件经由第一接地线与该评估单元连接，用于该导电介质与该评估单元的参考电位之间的电位补偿。本发明还涉及一种用于磁感应式流量计的功能监控的方法。

背景技术

所讨论的磁感应式流量计从现有技术中公知并且用于确定介质的流量。测量管和电极实际上代表了该磁感应式流量计的传感器。评估单元包括电子装置，诸如放大器、滤波器、AD/DA转换器等等，用于评估令人感兴趣的测量信号、即在这两个电极之间感应出的测量电压，其中该评估单元通常与传感器间隔开地布置。通过电极线来建立电极与评估单元之间的电连接。

传感器和评估单元被置于共同的参考电位上，其方式是经由第一接地线来建立接地元件与评估单元之间的电连接。

该接地元件要么通过接地电极、即第三电极来被实现，要么经由一个或多个接地环来被实现，其中要么在入口区域或在出口区域布置接地环要么不仅在入口区域布置接地环而且在出口区域布置接地环。替选地，接地环也可以通过测量管的未涂层部段来被实现。

为了确保该介质与该评估单元之间的准确的电位补偿，需要接地元件可靠地触点接通。如果不始终确保接地元件与评估单元之间的电连接——连接松动、接触不良、线缆断裂、电阻变化，则这对测量结果直接产生负面影响。

发明内容

因而，本发明所基于的任务在于：说明一种磁感应式流量计，该磁感应式流量计可以以简单的方式来执行对接地元件与评估单元之间的可靠连接的检查测试以及对电极连接的功能测试。本发明所基于的任务还在于：提供一种可用来简单且可靠地执行功能测试的方法。

按照本发明，该任务通过如下方式来被解决、即利用专利权利要求1的特征来被解决：接地元件至少间接地经由第二接地线来与评估单元连接；第一接地线和第二接地线都是用于检查接地元件与评估单元之间的连接的检查电路的组成部分；而且评估单元被设计为使得该评估单元检查接地元件与评估单元之间的连接。

在按照本发明的磁感应式流量计的一个特别优选的设计方案中，评估单元被设计为使得该评估单元将检查电流注入检查电路并且测量降落的电压。当说到测量降落的电压时，是指测量在检查电流通路上降落的电压，其中该检查电流通路是检查电路的部分并且两条接地线是该检查电流通路的部分。替选于此，评估单元被设计为使得该评估单元向检查电路或向检查电流通路施加检查电压并且测量电流。在两种情况下，在评估单元中寄存降落的电压或者流动的电流的针对接地元件与评估单元之间的连接的良好状态的参考值。所施加的电压或者所注入的电流可以被设置为直流信号（Gleichsignal）。在一个优选的实施方式中，该电压和该电流作为谐波交流信号来被生成，并且确定检查电流通路的阻抗，尤其是作为二元参量（视在电阻、相位或者有功和无功电阻）。在这种情况下，在评估单元中寄存针对在仪器的良好状态下的阻抗的参考值。评估单元还被设计为使得该评估单元将所测量到的值与参考值进行比较。

在出现超出预先给定的容差极限的偏差的情况下，评估单元可以输出故障消息。故障消息在一个变型方案中作为声音信号来被输出，故障消息在另一变型方案中作为光学信号来被输出。在一个进一步优选的变型方案中，故障消息作为光学信号和声音信号的组合来被输出。在一个进一步优选的变型方案中，故障消息作为故障信号经由该磁感应式流量计的接口来被输出。

在该磁感应式流量计的一个十分特别优选的设计方案中，第一电极和接地元件形成第一电极测量通路，并且第二电极和接地元件形成第二电极测量通路。评估单元被设计为使得该评估单元确定第一电极测量通路的阻抗相关的电参量并且该评估单元确定第二电极测量通路的阻抗相关的参量。这里，阻抗相关的参量例如可以是降落的电压（在注入电流的情况下）或者流动的电流（在施加电压的情况下），阻抗相关的电参量也尤其可以是相对应的电极测量通路本身的阻抗。评估单元还被设计为使得该评估单元将所确定的阻抗相关的电参量彼此进行比较和/或与预先给定的参考值进行比较，并且在查明偏差超出预先给定的容差范围的情况下输出故障信号。该磁感应式流量计的该按照本发明的设计方案能够识别电极故障并且将该电极故障与特定电极关联，因为通过对接地线的检查可以排除对两条电极测量通路具有相同影响的故障。这里，例如可以使用先前的测量值，作为参考值。

按照本发明的磁感应式流量计的一个特别优选的设计方案的特点在于：接地元件具有连接端；而且第一接地线经由该连接端与接地元件连接；而且第二接地线与第一接地线连接。因此，第二接地线间接地经由第一接地线与接地元件连接。这样的设计方案具有如下优点：安装花费保持得非常低；而且现有的磁感应式流量计还可以简单地以本发明的方式来被改装。

为了也能够检查接地线与接地元件之间的该连接端是否未受损，按照本发明的磁感应式流量计的另一特别的设计方案规定：接地元件具有第一连接端和第二连接端，而且第一接地线经由第一连接端与接地元件连接，而且第二接地线经由第二连接端与接地元件连接。检查电路所包括的组成部分越多，就越能够深入地实现对接地元件与评估单元之间的连接的检查。在所描述的设计方案中，相对应地除了接地线的完好无损之外，也检查该连接端、即在接地元件与接地线之间的接触部。

按照本发明的磁感应式流量计的另一设计方案的特点在于：电极线和接地线组合成多芯线缆。即，所有线都经由多芯线缆被引导到评估单元。通过该设计方案，可以间接检查这些电极线。

除了该磁感应式流量计之外，本发明同样涉及一种用于磁感应式流量计的功能监控的方法。按照本发明的方法在磁感应式流量计处被执行，该磁感应式流量计具有：测量管，用于引导导电介质；磁场生成装置，用于生成穿透该介质的磁场；两个电极，用于量取在该介质中感应出的测量电压；与该介质电连接的接地元件；和评估单元，其中这些电极经由电极线与该评估单元连接，而且其中该接地元件经由第一接地线与该评估单元连接，用于该导电介质与该评估单元的参考电位之间的电位补偿，而且其中该接地元件至少间接地经由第二接地线来与该评估单元连接，其中第一接地线和第二接地线都是用于检查接地元件与评估单元之间的连接的检查电路的检查电流通路的组成部分。

按照本发明的方法的特点在于：首先在测量步骤中，评估单元执行如下两个方法步骤中的至少一个方法步骤：

· 将检查电流注入检查电路并且测量在检查电流通路中降落的电压；或者

· 向检查电流通路施加检查电压并且测量在检查电路中流动的电流。

在比较步骤中，评估单元将针对降落的电压和/或流动的电流所测量到的值和/或该检查电流通路的所计算出的阻抗或者其它阻抗相关的电参量与降落的电压、所得到的电流、该阻抗或者其它阻抗相关的电参量的针对接地元件与评估单元之间的连接的良好状态的参考值进行比较。在这些值偏差得超出预先给定的容差范围的情况下，在输出步骤中，评估单元输出故障信号。

按照本发明的方法的一个特别优选的进一步发展方案能够识别该磁感应式流量计的电极之一的电极故障。该磁感应式流量计具有第一电极和第二电极。电极故障例如可能是电极和电极线的连接损坏。该磁感应式流量计具有第一电极测量通路和第二电极测量通路，其中第一电极和接地元件是第一电极测量通路的部分，而且其中第二电极和接地元件是第二电极测量通路的部分。按照本发明，在确定步骤中，评估单元确定第一电极测量通路的阻抗相关的电参量和/或第二电极测量通路的阻抗相关的电参量。在这种情况下，阻抗相关的参量例如可以是在向电极测量通路施加电压时的流动的电流。在注入电流时，阻抗相关的参量例如也可以是降落的电压。但是，阻抗相关的参量例如也可以是电极测量通路本身的阻抗。在比较步骤中，评估单元将所确定的阻抗相关的电参量彼此进行比较和/或与预先给定的比较值进行比较。在信号输出步骤中，评估单元在查明偏差超出预先给定的容差范围的情况下输出电极故障信号。

在另一扩展方案中，评估单元在标识步骤中标识其中所确定的阻抗相关的电参量表明比有故障的电极更高的阻抗值的电极。如果将在电极测量通路中降落的电压确定为阻抗相关的电参量，则该电压的提高表明阻抗更高。而如果将流动的电流确定为阻抗相关的电参量，则更低的电流值表明阻抗值更高。

附图说明

现在，详细地给出大量设计和扩展按照本发明的磁感应式流量计的可能性。为此，参阅专利权利要求1的专利从属权利要求以及结合附图对优选的实施例的描述。在附图中：

图1示出了磁感应式流量计的第一设计方案；

图2示出了磁感应式流量计的第二设计方案；

图3示出了磁感应式流量计的第三设计方案；

图4示出了用于磁感应式流量计的功能监控的方法的框图；以及

图5示出了用于磁感应式流量计的功能监控的进一步发展的方法的框图。

具体实施方式

图1示出了磁感应式流量计1，该磁感应式流量计具有用于引导导电介质的测量管2。磁感应式流量计1还具有磁场生成单元3，用于生成穿透该介质的磁场。相对于彼此相反地布置在测量管2上的两个电极4'、4"用于量取在该介质中感应出的测量电压。除了电极4'、4"之外，磁感应式流量计1具有接地元件5，该接地元件与该介质电连接。

在所示出的实施方式中，接地元件5实现为接地电极6。同样设置评估单元7。电极4经由电极线8来与评估单元7连接。为了该导电介质与该评估单元的参考电位之间的电位补偿，接地元件5经由第一接地线9与评估单元7连接。此外，接地元件5间接地经由第二接地线10来与评估单元7连接。

第一接地线9和第二接地线10都是在图1中用虚线框起来的检查电路11的组成部分。借助于检查电路11，可以检查接地元件5与评估单元7之间的连接，尤其可以检查接地线9、10或者触点接通的损坏。为此，评估单元7被设计为使得该评估单元检查接地元件7与评估单元7之间的连接。在图1中示出的实施方式中，接地线9经由连接端12来与接地元件5连接。第二接地线10不是直接与接地元件5连接，而是与第一接地线9连接。

在图1中，评估单元被设计为使得该评估单元将检查电流注入检查电路11。为此，设置电流源15。此外，该评估单元借助于电压测量装置16来测量在检查电路中或在检查电流通路中降落的电压，该检查电流通路是该检查电路的部分。在评估单元7中，寄存所述降落的电压的针对连接的良好状态的参考值。评估单元7相对应地被设计为使得该评估单元将所测量到的降落的电压与该参考值进行比较并且在偏差得超出预先给定的容差值的情况下输出故障信号。

图2示出了磁感应式流量计1的另一设计方案。不同于图1中示出的实施例，这里第二接地线10经由单独的第二连接端13来与接地元件5连接。

评估单元7还被实现为使得该评估单元通过电压源17来向检查电流通路施加电压并且借助于电流测量装置18来测量降落的电流，该检查电流通路是检查电路11的组成部分。接着，在评估单元7中寄存在接地元件5与评估单元7之间的连接的良好状态下该降落的电流的参考值。由评估单元7来进行所测量到的电流值与该参考值的对照，并且这里在偏差超出预先给定的容差范围的情况下也输出故障信号。该故障信号例如可以通过声音信号来被输出，同样可设想的是输出光学信号。如图2中所示的磁感应式流量计1的设计方案具有如下优点：接地线9经由连接端12与接地元件5的能正常工作的触点接通也可以被检查。由于不仅第一连接端12而且第二连接端13都是检查电路的部分，所以经此开辟出更大的检查范围。

不仅在图1中而且在图2中都示出了第一电极测量通路19和第二电极测量通路20。第一电极测量通路19包括第一电极4'和接地元件5，第二电极测量通路20包括第二电极4"和接地元件5。控制和评估单元7被设计为使得该控制和评估单元确定第一电极测量通路19和第二电极测量通路20的阻抗相关的电参量。在所示出的实施例中，确定电极测量通路19、20本身的阻抗。控制和评估单元7还被设计为使得该控制和评估单元将所确定的值与参考值进行比较并且在偏差得超出预先给定的容差范围的情况下输出电极故障信号。在当前情况下，如果所确定的阻抗值向上偏离该参考值，则控制和评估单元7将电极4'、4"标识为有故障。

图3示出了磁感应式流量计1的另一设计方案。不同于在图2中示出的实施例，两条电极线8和这些接地线9、10组合在多芯线缆14中。由于所有线都组合在多芯线缆14中，在检查接地线9、10的同时一并检查电极线8。同样不同于图2，这里在检查电路中施加检查电流并且测量降落的电压。

图4示出了用于在图1中示出的磁感应式流量计的功能监控的方法100的框图。在测量步骤101中，该磁感应式流量计的评估单元执行如下两个方法步骤中的至少一个方法步骤：

· 将检查电流注入检查电路并且测量在检查电流通路中降落的电压；或者

· 向检查电流通路施加检查电压并且测量在检查电路中流动的电流。

在比较步骤102中，评估单元将针对降落的电压和/或流动的电流所测量到的值和/或该检查电流通路的所计算出的阻抗与降落的电压、所得到的电流或者该阻抗的针对接地元件与评估单元之间的连接的良好状态的参考值进行比较。在输出步骤103中，在这些值偏差得超出预先给定的容差范围的情况下，评估单元输出故障信号。

图5示出了在图4中示出的方法的进一步发展方案。前三个方法步骤101、102和103在这里示出的方法中同样被执行。其中执行这里示出的方法的磁感应式流量计具有第一电极测量通路和第二电极测量通路，其中第一电极和接地元件是第一电极测量通路的部分，而且其中第二电极和接地元件是第二电极测量通路的部分。在确定步骤104中，评估单元确定第一电极测量通路的阻抗相关的电参量和/或第二电极测量通路的阻抗相关的电参量。在比较步骤105中，评估单元将所确定的阻抗相关的电参量彼此进行比较和/或与预先给定的比较值进行比较。在信号输出步骤106中，评估单元在查明偏差超出预先给定的容差范围的情况下输出电极故障信号。在标识步骤107中，评估单元标识其中所确定的阻抗相关的电参量表明比有故障的电极更高的阻抗值的电极。

附图标记

1 磁感应式流量计

2 测量管

3 磁场生成装置

4 电极

5 接地元件

6 接地电极

7 评估单元

8 电极线

9 第一接地线

10 第二接地线

11 检查电路

12 第一连接端

13 第二连接端

14 多芯线缆

15 电流源

16 电压测量装置

17 电压源

18 电流测量装置

19 第一电极测量通路

20 第二电极测量通路

100 方法

101 测量步骤

102 比较步骤

103 输出步骤

104 确定步骤

105 比较步骤

106 信号输出步骤

107 标识步骤

Claims (9)

1.一种磁感应式流量计（1），所述磁感应式流量计具有：测量管（2），用于引导导电介质；磁场生成装置（3），用于生成穿透所述介质的磁场；两个电极（4'、4"），用于量取在所述介质中感应出的测量电压；与所述介质电连接的接地元件（5）；和评估单元（7），其中所述电极（4）经由电极线（8）与所述评估单元（7）连接而且其中所述接地元件（5）经由第一接地线（9）与所述评估单元（7）连接，用于所述导电介质与所述评估单元（7）的参考电位之间的电位补偿，

其特征在于，

所述接地元件（5）至少间接地经由第二接地线（10）来与所述评估单元（7）连接；

所述第一接地线（9）和所述第二接地线（10）都是用于检查接地元件（5）与评估单元（7）之间的连接的检查电路（11）的组成部分；

而且所述评估单元（7）被设计为使得所述评估单元检查接地元件（5）与评估单元（7）之间的连接。

2.根据权利要求1所述的磁感应式流量计（1），其特征在于，所述评估单元（7）被设计为使得所述评估单元将检查电流注入所述检查电路（11）并且测量在所述检查电路（11）中降落的电压，或者所述评估单元（7）被设计为使得所述评估单元向所述检查电路（11）施加检查电压并且测量在所述检查电路（11）中流动的电流，

而且在所述评估单元（7）中寄存降落的电压、所得到的电流或者所述检查电路（11）的所测量到的阻抗的针对接地元件（5）与评估单元（7）之间的连接的良好状态的参考值，并且所述评估单元（7）将所测量到的值与所述参考值进行比较。

3.根据权利要求1或2所述的磁感应式流量计（1），其特征在于，第一电极（4'）和所述接地元件（5）形成第一电极测量通路（19）；而且第二电极（4"）和所述接地元件（5）形成第二电极测量通路（20）；而且所述评估单元（7）被设计为使得所述评估单元确定所述第一电极测量通路（19）的阻抗相关的电参量并且所述评估单元确定所述第二电极测量通路（20）的阻抗相关的电参量；而且所述评估单元（7）还被设计为使得所述评估单元将所确定的阻抗相关的电参量彼此进行比较或者与预先给定的参考值进行比较并且在查明偏差超出预先给定的容差范围的情况下输出故障信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁感应式流量计（1），其特征在于，所述接地元件（5）具有连接端（12）；而且所述第一接地线（9）经由所述连接端（12）与所述接地元件（5）连接；而且所述第二接地线（10）与所述第一接地线（9）连接，使得所述第二接地线（10）间接地经由所述第一接地线（9）与所述接地元件（5）连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的磁感应式流量计（1），其特征在于，所述接地元件（5）具有第一连接端（12）和第二连接端（13），而且所述第一接地线（9）经由所述第一连接端（12）与所述接地元件（5）连接，而且所述第二接地线（10）经由所述第二连接端（13）与所述接地元件（5）连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁感应式流量计（1），其特征在于，所述电极线（8）和接地线（9、10）组合在多芯线缆（14）中。

7.一种用于磁感应式流量计的功能监控的方法（100），其中所述磁感应式流量计具有：测量管，用于引导导电介质；磁场生成装置，用于生成穿透所述介质的磁场；两个电极，用于量取在所述介质中感应出的测量电压；与所述介质电连接的接地元件；和评估单元，其中所述电极经由电极线与所述评估单元连接，而且其中所述接地元件经由第一接地线与所述评估单元连接，用于所述导电介质与所述评估单元的参考电位之间的电位补偿，而且其中所述接地元件至少间接地经由第二接地线来与所述评估单元连接，其中所述第一接地线和所述第二接地线都是用于检查接地元件与评估单元之间的连接的检查电路的检查电流通路的组成部分，

其特征在于，

在测量步骤（101）中，所述评估单元执行如下两个方法步骤中的至少一个方法步骤：

· 将检查电流注入所述检查电路并且测量在所述检查电流通路中降落的电压，或者

· 向所述检查电流通路施加检查电压并且测量在所述检查电路中流动的电流；

在比较步骤（102）中，所述评估单元将针对所述降落的电压和/或所述流动的电流所测量到的值和/或所述检查电流通路的所计算出的阻抗与降落的电压、所得到的电流或者所述阻抗的针对接地元件与评估单元之间的连接的良好状态的参考值进行比较；而且

在值偏差得超出预先给定的容差范围的情况下，在输出步骤（103）中，所述评估单元输出故障信号。

8.根据权利要求7所述的方法（100），其中所述磁感应式流量计具有第一电极测量通路和第二电极测量通路，其中第一电极和所述接地元件是所述第一电极测量通路的部分，而且其中第二电极和所述接地元件是所述第二电极测量通路的部分，其特征在于，

在确定步骤（104）中，所述评估单元确定所述第一电极测量通路的阻抗相关的电参量和/或所述第二电极测量通路的阻抗相关的电参量；

在比较步骤（105）中，所述评估单元将所确定的阻抗相关的电参量彼此进行比较和/或与预先给定的比较值进行比较；

而且在信号输出步骤（106）中，所述评估单元在查明偏差超出预先给定的容差范围的情况下输出电极故障信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在标识步骤（107）中，其中所确定的阻抗相关的电参量表明比有故障的电极更高的阻抗值的电极被标识。

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