CN115046601A - 用于确定电导率的方法、电磁感应流量计和其运行方法 - Google Patents

用于确定电导率的方法、电磁感应流量计和其运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115046601A
CN115046601A CN202210221204.2A CN202210221204A CN115046601A CN 115046601 A CN115046601 A CN 115046601A CN 202210221204 A CN202210221204 A CN 202210221204A CN 115046601 A CN115046601 A CN 115046601A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
signal
impedance
medium
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210221204.2A
Other languages
English (en)
Inventor
H·布劳克豪斯
M·达布罗夫斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krohne Messtechnik GmbH and Co KG filed Critical Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Publication of CN115046601A publication Critical patent/CN115046601A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/584—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of electrodes, accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60—Circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/586—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of coils, magnetic circuits, accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G01N27/08—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid which is flowing continuously
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/22—Measuring resistance of fluids

Abstract

涉及用于利用控制装置和测量池确定介质的电导率的方法，其中控制装置执行步骤：产生具有第一频率和第二频率的信号并且馈入到第一电极和第二电极中，针对第一频率确定第一电极和第二电极之间的第一电压和通过介质的第一电流并且从第一电压和第一电流中确定第一阻抗（Z1），针对第二频率确定第一电极和第二电极之间的第二电压以及通过介质的第二电流并且从第二电压和第二电流中确定第二阻抗（Z2），对第一阻抗的相位与第二阻抗的相位进行确定和比较，当第一阻抗的相位小于第二阻抗的相位时，根据第一公式
Figure 660061DEST_PATH_IMAGE002
确定介质的电阻（R），当第一阻抗的相位等于或大于第二阻抗的相位时，根据第二公式
Figure 357628DEST_PATH_IMAGE003
确定电阻，以及在使用电阻和池常数的情况下确定电导率。

Description

用于确定电导率的方法、电磁感应流量计和其运行方法
技术领域
本发明涉及用于确定介质的电导率的方法、电磁感应流量计的运行方法和电磁感应流量计。
背景技术
用于确定介质的电导率的方法需要控制装置和测量池（Messzelle）。测量池具有池常数、第一电极和第二电极。在此，第一电极和第二电极与介质直接接触。因此，测量池是导电测量池。控制装置是设备。
导电测量池从现有技术中是充分已知的。利用导电测量池测量介质的电导率σ，其方式是将电信号S馈入到第一电极和第二电极中，由此电压U降落（abfällt）到第一电极和第二电极上并且电流I流过介质。然后从电压和电流中确定第一电极和第二电极之间的电阻R，并且在使用测量池的池常数k的情况下从电阻中确定介质的电导率。在此，电导率的确定根据以下公式进行：
Figure 900250DEST_PATH_IMAGE001
。
电磁感应流量计的运行方法需要控制装置、测量管、第一电极和第二电极。在此，第一电极和第二电极与测量管中的介质直接接触地布置在测量管处。此外，控制装置被构造用于在使用第一电极和第二电极的情况下确定介质通过测量管的流量。
电磁感应流量计具有控制装置、测量管、第一电极和第二电极。在此，第一电极和第二电极布置在测量管处，使得第一电极和第二电极在电磁感应流量计的运行中与测量管中的介质直接接触。控制装置被构造用于在使用第一电极和第二电极的情况下确定介质通过测量管的流量。
电磁感应流量计从现有技术中是充分已知的。在运行中，电磁感应流量计测量介质通过测量管的流量。为此，介质必须具有电导率。电磁感应流量计通常具有电磁体，所述电磁体被设立为使得由所述电磁体产生的磁场至少部分地渗透位于测量管中的介质并且测量管中的介质的流动在介质中感应出电压。电压利用第一电极和第二电极被分接并且与测量管中的介质的流速成比例。例如，从流速中在使用测量管的内横截面面积的情况下确定介质通过测量管的体积流量，或者在附加地使用介质的密度的情况下确定介质通过测量管的质量流量。
发明内容
从利用导电测量池确定介质的电导率的实践中已知的是，介质的电导率的确定精度与介质的实际电导率有关。因此，本发明的任务是降低介质的电导率的确定精度与介质的实际电导率的相关性，由此改善介质的电导率的确定精度。
该任务关于根据权利要求1所述的用于确定介质的电导率的方法被解决。根据本发明，控制装置执行以下步骤：
在一个步骤中，产生具有第一频率（f1）和第二频率（f2）的信号（S）并且将所述信号馈入到第一电极和第二电极中。该信号是原则上仅具有第一频率和第二频率的电信号。通过将信号馈入到第一电极和第二电极中，信号施加在第一电极和第二电极之间，并且因此也施加在介质中。
在一个步骤中，针对信号的第一频率确定第一电极和第二电极之间的第一电压（U1）和通过介质的第一电流（I1）并且从第一电压和第一电流中确定第一阻抗（Z1）。
在一个步骤中，针对信号的第二频率确定第一电极和第二电极之间的第二电压（U2）和通过介质的第二电流（I2）并且从第二电压和第二电流中确定第二阻抗（Z2）。
针对信号的频率确定的电压和电流原则上仅具有该频率，即使信号应该具有其他频率。
在一个步骤中，对第一阻抗的相位（
Figure 82969DEST_PATH_IMAGE002
1）和第二阻抗的相位（
Figure 393865DEST_PATH_IMAGE002
2）进行确定并且相互比较。根据数值（|Z1|，|Z2|）和相位（
Figure 789074DEST_PATH_IMAGE002
1，
Figure 134605DEST_PATH_IMAGE002
2）或实部（Re(Z1)，Re(Z2)）和虚部（Im(Z1)，Im(Z2)）确定阻抗。
在一个步骤中，当第一阻抗的相位小于第二阻抗的相位（
Figure 222647DEST_PATH_IMAGE002
1<
Figure 755259DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第一公式
Figure 970471DEST_PATH_IMAGE003
确定介质的电阻（R）。
在一个步骤中，当第一阻抗的相位等于或大于第二阻抗的相位（
Figure 904929DEST_PATH_IMAGE002
1≥
Figure 898293DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第二公式
Figure 918201DEST_PATH_IMAGE004
确定电阻。
因此，直接（unmittelbar）在先前描述的两个步骤是相互替代的步骤，所述步骤根据第一阻抗的相位与第二阻抗的相位的比例如何被执行。
在一个步骤中，在使用电阻和池常数的情况下确定介质的电导率。
通过根据第一阻抗的相位与第二阻抗的相位的比例要么按照第一公式要么按照第二公式确定电阻，电导率的确定比从现有技术中已知的更精确。
本发明基于以下认识：即阻抗的相位随介质的电导率的变化过程与信号的频率有关（
Figure 920792DEST_PATH_IMAGE002
= f(f,σ)），并且在信号的不同频率（
Figure 709757DEST_PATH_IMAGE002
1 = f(f1,σ),
Figure 405180DEST_PATH_IMAGE002
2 = f(f2,σ)）情况下相位的变化过程之间的偏差适用于选择合适的公式来确定电阻。此外，本发明基于找到两个合适的公式。
在该方法的一种设计方案中，控制装置具有线路，所述线路将控制装置一方面与第一电极连接并且另一方面与第二电极连接。如果第一阻抗的相位现在小于第二阻抗的相位（
Figure 646806DEST_PATH_IMAGE002
1 <
Figure 187509DEST_PATH_IMAGE002
2），则从电阻中减去线路的线路电阻。通过附加地考虑线路电阻进一步改善介质的电导率的确定精度。
在另一设计方案中，信号包括具有第一频率的第一部分信号和具有第二频率的第二部分信号。因此，第一部分信号具有第一频率，并且第二部分信号具有第二频率。此外，第一部分信号和第二部分信号在时域上彼此重叠（überlagert）。这意味着第一部分信号和第二部分信号至少在一个区间内同时出现。时域上的重叠引起：与将第一部分信号和第二部分信号在时间上相继地馈入到第一电极和第二电极中相比，减少了用于执行该方法的时间需求。第一部分信号和第二部分信号优选地分别原则上是正弦形的。
在另一设计方案中，由第二频率除以第一频率产生的商处于1.8和2.2之间的范围内。该商优选地处于1.9和2.1之间的范围内。该商特别优选地为2。具有上述值的商是有利的，因为可以由控制装置以简单的方式彼此区分具有带有这样的间隔的频率的信号、诸如电压和电流。为了执行该方法，需要根据信号的频率来区分所述信号。
在上述设计方案的一种改进方案中，第一频率处于450 Hz和550 Hz之间的范围内。第一频率优选地处于480 Hz和520 Hz之间的范围内。该频率特别优选地处于490 Hz和510 Hz之间的范围内。具有这些值的第一频率是有利的，因为这些值能够以简单的方式被产生和处理。例如，由控制装置选择500 Hz作为第一频率并且选择2作为商，因此第二频率为1 kHz。
在该方法的另一设计方案中，信号具有信号电压（U）和信号电流（I）。此外，控制装置执行以下步骤：
在一个步骤中，将信号电流注入介质中。
在一个步骤中，确定第一电压（U1），其方式是产生具有第一频率的第一矩形信号并且将第一矩形信号乘以信号电压。
在一个步骤中，确定第二电压（U2），其方式是产生具有第二频率的第二矩形信号并且将第二矩形信号乘以信号电压。
如已经解释的，第一电压具有第一频率。因此，通过将第一电压乘以同样具有第一频率的第一矩形信号来对第一电压进行整流（gleichgerichtet）。然后利用经整流的电压进行随后的步骤。相应地，同样通过乘以第二矩形信号对第二电压进行整流。因为这种设计方案使得能够以简单的方式确定第一电压和第二电压，所以这种设计方案是有利的。取消第一电流和第二电流的确定，因为所述第一电流和第二电流由控制装置注入并且因此已经从产生的过程中确定了所述第一电流和第二电流。如果将这种设计方案与其中将第一部分信号和第二部分信号在时域上彼此重叠的设计方案相组合，则这种设计方案是特别有利的。因为于是不仅用于执行该方法的时间需求小，而且用于确定第一电压和第二电压的耗费低。
该任务关于根据权利要求7所述的电磁感应流量计的运行方法来解决。根据本发明，由第一电极、第二电极和测量管构成用于确定介质的电导率的具有池常数的测量池。因此，电磁感应流量计隐含地具有先前描述的导电测量池。根据本发明，控制装置此外执行以下步骤：
在一个步骤中，产生具有第一频率（f1）和第二频率（f2）的信号（S）并且将所述信号馈入到第一电极和第二电极中。
在一个步骤中，针对信号的第一频率确定第一电极和第二电极之间的第一电压（U1）和通过介质的第一电流（I1）并且从第一电压和第一电流中确定第一阻抗（Z1）。
在一个步骤中，针对信号的第二频率确定第一电极和第二电极之间的第二电压（U2）和通过介质的第二电流（I2）并且从第二电压和第二电流中确定第二阻抗（Z2）。
在一个步骤中，对第一阻抗的相位（
Figure 96559DEST_PATH_IMAGE002
1）和第二阻抗的相位（
Figure 946572DEST_PATH_IMAGE002
2）进行确定并且相互比较。
在一个步骤中，当第一阻抗的相位小于第二阻抗的相位（
Figure 941073DEST_PATH_IMAGE002
1 <
Figure 285466DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第一公式
Figure 49023DEST_PATH_IMAGE005
确定介质的电阻（R）。
在一个步骤中，当第一阻抗的相位等于或大于第二阻抗的相位（
Figure 86249DEST_PATH_IMAGE002
1≥
Figure 302467DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第二公式
Figure 184972DEST_PATH_IMAGE006
确定电阻。
在一个步骤中，在使用电阻和池常数的情况下确定介质的电导率。
因此，原则上不需要对电磁感应流量计进行结构上的改变来实施该运行方法。
在运行方法的一种设计方案中，由控制装置在使用第一电极和第二电极的情况下通过执行电磁感应流量测量方法来确定介质通过测量管的流量。电磁感应流量测量方法从现有技术中是充分已知的。然而，在这里第一电极和第二电极一方面被用于执行电磁感应流量测量方法来确定介质通过测量管的流量，并且另一方面被用在用于确定测量管中的介质的电导率的方法中。这种设计方案的一个优点是十分明显的：不需要其他传感器、诸如其他电极，由此降低成本。与介质直接接触的其他电极也会增加测量管中的介质泄漏的概率。
在上述设计方案的一种改进方案中，在电磁感应流量测量方法的情况下，由控制装置产生用于确定流量的交变磁场。交变磁场优选地是矩形交变场。在此，由控制装置在交变磁场的瞬态区域中将信号（S）馈入到第一电极和第二电极中。使用交变磁场的一个优点是通过这样的交变磁场减少对流量确定的干扰，由此改善流量的确定精度。交变磁场的瞬态区域的特征在于，在该区域中不确定通过使介质流入第一电极和第二电极中而感应出的电压来确定介质的流量。因此，这种改进方案的优点是电磁感应流量测量方法不受用于确定介质的电导率的方法影响，或者在执行运行方法时的持续时间被增大。当附加地实现用于确定介质的电导率的方法时，通常不需要改变电磁感应流量测量方法。
在另一设计方案中，控制装置具有线路，所述线路将控制装置一方面与第一电极连接并且另一方面与第二电极连接。先前描述的方法之一优选地由电磁感应流量计的控制装置执行。
此外，关于方法的解释相应地适用于运行方法并且反之亦然。
该任务关于根据权利要求11所述的电磁感应流量计来解决。根据本发明，第一电极、第二电极和测量管构成用于确定介质的电导率的具有池常数的测量池。因此，电磁感应流量计隐含地具有先前描述的导电测量池。根据本发明，控制装置此外执行以下步骤：
在一个步骤中，产生具有第一频率（f1）和第二频率（f2）的信号（S）并且将所述信号馈入到第一电极和第二电极中。
在一个步骤中，针对信号的第一频率确定第一电极和第二电极之间的第一电压（U1）和通过介质的第一电流（I1）并且从第一电压和第一电流中确定第一阻抗（Z1）。
在一个步骤中，针对信号的第二频率确定第一电极和第二电极之间的第二电压（U2）和通过介质的第二电流（I2）并且从第二电压和第二电流中确定第二阻抗（Z2）。
在一个步骤中，对第一阻抗的相位（
Figure 803035DEST_PATH_IMAGE002
1）和第二阻抗的相位（
Figure 11163DEST_PATH_IMAGE002
2）进行确定并且相互比较。
在一个步骤中，当第一阻抗的相位小于第二阻抗的相位（
Figure 465409DEST_PATH_IMAGE002
1<
Figure 151605DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第一公式
Figure 889754DEST_PATH_IMAGE007
确定介质的电阻（R）。
在一个步骤中，当第一阻抗的相位等于或大于第二阻抗的相位时（
Figure 268783DEST_PATH_IMAGE002
1≥
Figure 459593DEST_PATH_IMAGE002
2），根据第二公式
Figure 949480DEST_PATH_IMAGE008
确定电阻。
因此，直接在先前描述的两个步骤是相互替代的步骤，所述步骤根据第一阻抗的相位与第二阻抗的相位的比例如何被执行。
在一个步骤中，在使用电阻和池常数的情况下确定介质的电导率。
在电磁感应流量计的一种设计方案中，控制装置具有线路，所述线路将控制装置一方面与第一电极连接并且另一方面与第二电极连接。控制装置优选地被构造用于执行先前描述的方法和/或运行方法之一。
此外，关于方法和运行方法的解释相应地适用于电磁感应流量计并且反之亦然。
附图说明
具体地给出用于配置和改进用于确定介质的电导率的方法、用于运行电磁感应流量计的方法和电磁感应流量计的大量可能性。为此，不仅参照从属于独立权利要求的权利要求而且参照结合附图对优选实施例的以下描述。所述附图：
图1示出电磁感应流量计的实施例，
图2示出电磁感应流量计的随时间的信号变化过程，以及
图3示出介质的等效电路图，以及
图4示出在信号的两个不同的频率下阻抗的相位随介质的电导率的变化过程。
具体实施方式
图1示出在运行中在执行运行方法时电磁感应流量计1的实施例。电磁感应流量计1具有控制装置2、测量管3、第一电极4、第二电极5和电磁体6。具有电导率的介质7流经测量管3。第一电极4和第二电极5布置在测量管3处，使得第一电极4和第二电极5与测量管3中的介质7直接接触。
电磁体6具有磁轭8和围绕磁轭8布置的线圈9。线圈9由驱动器10驱动并且驱动器10由微控制器11控制，这在图1中由双箭头表明。驱动器10和微控制器11布置在控制装置2中。电磁体6被设立为使得由所述电磁体产生的磁场12部分地渗透位于测量管3中的介质7，其中所述磁场在图1中由多个平行箭头表明并且具有磁通密度B，并且测量管3中的介质7的流动在介质7中感应出电压，所述电压可以在第一电极4和第二电极5之间被分接。感应的电压与测量管3中的介质7的流速成比例。
控制装置2具有第一线路13和第二线路14，其中第一线路13将微控制器11与第一电极4连接，并且第二线路14将微控制器11与第二电极5连接，使得感应的电压施加在控制装置11上。微控制器11被构造用于评估感应的电压。第一线路13和第二线路14共同地具有线路电阻RL。在该意义上，控制装置2与第一线路13并且与第二线路14连接。
控制装置2被构造用于在使用第一电极4和第二电极5的情况下在运行方法的范围中确定介质7通过测量管3的流量。当前，运行方法被配置为使得由控制装置2在使用第一电极4和第二电极5的情况下通过执行电磁感应流量测量方法来确定介质7通过测量管3的流量。在电磁感应流量测量方法的情况下，由控制装置2产生具有磁通密度B的矩形交变磁场以确定流量。在此，微控制器11操控驱动器10，使得出现矩形交变磁场。矩形交变磁场的磁通密度B随时间t的变化过程在图2中的图表的第一行中示出。磁通密度B的相继恒定区域通过瞬变区域相互连接。由微控制器11从感应的电压中首先确定测量管3中的介质7的流速，并且然后在使用测量管3的内横截面面积的情况下从流速中确定介质7通过测量管3的体积流量。
第一电极4、第二电极5和测量管3的分段构成用于确定介质7的电导率σ的具有池常数（Zellkonstanten）k的导电测量池15。在此，介质7的电导率σ的确定根据以下公式进行
Figure 10977DEST_PATH_IMAGE009
。
图2示出用于第一电极4和第二电极5之间的介质7的等效电路图16。等效电路图16是用于交变信号的介质3的近似。等效电路图16具有由串联电路和并联电容器17组成的并联电路。该串联电路具有带有电阻R的介质电阻18和串联电容器19。在使用电阻R和池常数k的情况下，根据上述公式确定电导率σ。因此电阻R是第一电极4和第二电极5之间的介质7的电阻。
控制装置2具有正弦波发生器20和操控装置21用于将电信号S馈入到第一电极4和第二电极5中。正弦波发生器20由微控制器11控制，这在图1中由双箭头表明，并且被构造用于产生具有至少一个第一频率f1和第二频率f2的发生器信号G。操控装置21具有第一支路22和第二支路23，在运行中将发生器信号G馈入到所述第一支路和第二支路中。第一支路22通向第一线路13，并且第二支路通向第二线路14。第一支路22包括具有第一放大器24、第一电阻25和第一电容器26的串联电路。第一放大器24具有+1的增益。第一电阻25和第一电容器26构成第一高通滤波器。第二支路23具有第二放大器27、第二电阻28和第二电容器29。第二放大器27具有-1的增益。第二电阻28和第二电容器29构成第二高通滤波器。第一放大器24仅缓冲发生器信号G，而所述发生器信号附加地还由第二放大器27反相。信号S具有信号电压U和信号电流I。操控装置21从发生器信号G中产生信号S，所述信号是差分信号。
选择第一高通滤波器的截止频率和第二高通滤波器的截止频率，使得信号S不显著地衰减。这些高通滤波器用于防止将直流信号（Gleichsignal）馈入到第一电极4和第二电极5中。选择第一电阻25和第二电阻28的值，使得在近似确定信号电流I时，电阻R是可忽略的。而且由微控制器11、即由控制装置2确定信号电流I，其方式是将发生器信号G的电压除以第一电阻25和第二电阻26的值的总和的半值。信号电流的近似确定包括数值和相位，并且对于所描述的方法来说足够准确。
除了先前描述的电磁感应流量测量方法之外，控制装置2在运行方法的范围中还执行以下步骤，其中所述控制装置也被构造用于执行所述步骤：
在一个步骤中，产生具有第一频率f1＝500 Hz和第二频率f2＝1 kHz的信号S，并且将所述信号馈入到第一电极4和第二电极5中。当前，通过将信号电流I经由第一电极4和第二电极5注入到介质7中来馈入信号S。由第二频率f2除以第一频率f1产生的商为2。为此，由正弦波发生器20首先产生不仅具有第一频率f1而且具有第二频率f2的发生器信号G。然后将发生器信号G馈入到操控装置21的第一支路22和第二支路23中。操控装置21然后从发生器信号G中产生信号S，所述信号被馈入到第一电极4和第二电极5中。
信号S包括具有第一频率f1的第一部分信号和具有第二频率f2的第二部分信号。第一部分信号和第二部分信号在时间上彼此重叠。图2中的第二行示出具有两个在时间上重叠的部分信号的信号S。信号S仅在交变磁场B的瞬态区域中被馈入到第一电极4和第二电极5中。由此不影响流量的确定。质量既不受损失，流量确定的持续时间也不增加。
在一个步骤中，针对信号S的第一频率f1确定第一电极4和第二电极5之间的第一电压U1和通过介质7的第一电流I1并且从第一电压U1和第一电流I1中确定第一阻抗Z1。以下子步骤属于该步骤，即其中确定第一电压U1，其方式是产生具有第一频率f1的第一矩形信号T1并且将第一矩形信号T1乘以信号电压U。第一矩形信号T1的副本T1'也属于第一矩形信号T1，所述副本相对于第一矩形信号T1具有优选地为90°的相移。第一矩形信号T1在图2的行3中示出，并且其副本T1'在行4中示出。因此，不仅将第一矩形信号T1而且将其副本T1'乘以信号电压U，使得根据数值和相位确定电压U1。第一电流I1也根据先前描述的近似确定来确定，而且同样根据数值和相位来确定。第一阻抗Z1同样根据数值和相位
Figure 560907DEST_PATH_IMAGE002
1来确定。
在一个步骤中，针对信号S的第二频率f2确定第一电极4和第二电极5之间的第二电压U2和通过介质7的第二电流I2并且从第二电压U2和第二电流I2中确定第二阻抗Z2。以下子步骤也属于该步骤，即其中确定第二电压U2，其方式是产生具有第二频率f2的第二矩形信号T2并且将第二矩形信号T2乘以信号电压U。第二矩形信号T2的副本T2'也属于第二矩形信号T2，所述副本相对于第二矩形信号T2具有优选地为90°的相移。第二矩形信号T2在图2的行5中示出，并且其副本T2'在行6中示出。因此，不仅将第二矩形信号T2而且将其副本T2'乘以信号电压U，使得根据数值和相位确定电压U2。第二电流I2根据先前描述的近似确定来确定，而且同样根据数值和相位来确定。第二阻抗Z2同样根据数值和相位
Figure 239013DEST_PATH_IMAGE002
2来确定。
在一个步骤中，在确定了第一阻抗Z1的相位
Figure 781859DEST_PATH_IMAGE010
1和第二阻抗Z2的相位
Figure 229021DEST_PATH_IMAGE010
2之后将所述第一阻抗Z1的相位
Figure 684273DEST_PATH_IMAGE010
1和第二阻抗Z2的相位
Figure 849675DEST_PATH_IMAGE010
2相互比较。
在一个步骤中，当第一阻抗Z1的相位
Figure 681365DEST_PATH_IMAGE010
1小于第二阻抗Z1的相位
Figure 983033DEST_PATH_IMAGE010
2，即
Figure 874766DEST_PATH_IMAGE010
1<
Figure 261885DEST_PATH_IMAGE010
2 时，根据第一公式
Figure 897265DEST_PATH_IMAGE011
来确定介质的电阻R。在第一公式中，附加地减去线路电阻RL。
在一个步骤中，当第一阻抗Z1的相位
Figure 804172DEST_PATH_IMAGE010
1等于或大于第二阻抗Z2的相位
Figure 866806DEST_PATH_IMAGE010
2，即
Figure 741221DEST_PATH_IMAGE010
1≥
Figure 180293DEST_PATH_IMAGE010
2时，根据第二公式
Figure 456554DEST_PATH_IMAGE012
来确定电阻R。
直接在先前描述的两个步骤是彼此替代的步骤，所述步骤根据第一阻抗Z1的相位
Figure 424510DEST_PATH_IMAGE010
1与第二阻抗Z2的相位
Figure 786221DEST_PATH_IMAGE010
2的比例如何被执行。从图4中可以看出阻抗的相位作为用于第一或第二公式的选择准则的合适性。该图一方面示出第一阻抗Z1的相位
Figure 809409DEST_PATH_IMAGE013
1随电导率σ的变化过程，并且另一方面示出第二阻抗Z2的相位
Figure 940176DEST_PATH_IMAGE010
2随电导率σ的变化过程。
在一个步骤中，在使用电阻R和池常数k的情况下根据以下公式确定介质7的电导率σ：
Figure 344613DEST_PATH_IMAGE014
。
附图标记
1. 电磁感应流量计
2. 控制装置
3. 测量管
4. 第一电极
5. 第二电极
6. 电磁体
7. 介质
8. 磁轭
9. 线圈
10. 驱动器
11. 微控制器
12. 磁场
13. 第一线路
14. 第二线路
15. 测量池
16. 等效电路图
17. 介质电阻
18. 串联电容器
19. 并联电容器
20. 正弦波发生器
21. 操控装置
22. 第一支路
23. 第二支路
24. 第一放大器
25. 第一电阻
26. 第一电容器
27. 第二放大器
28. 第二电阻
29. 第二电容器。

Claims (12)

1.一种用于利用控制装置（2）和测量池（15）确定介质（7）的电导率（σ）的方法，
其中所述测量池（15）具有池常数（k）、第一电极（4）和第二电极（5），
其中所述第一电极（4）和所述第二电极（5）与所述介质（7）直接接触，并且
其中所述控制装置（2）执行以下步骤：
-产生具有第一频率（f1）和第二频率（f2）的信号（S）并且将所述信号（S）馈入到所述第一电极（4）和所述第二电极（5）中，
-针对所述信号（S）的第一频率（f1）确定所述第一电极（4）和所述第二电极（5）之间的第一电压（U1）和通过所述介质（7）的第一电流（I1）并且从所述第一电压（U1）和所述第一电流（I1）中确定第一阻抗（Z1），
-针对所述信号（S）的第二频率（f2）确定所述第一电极（4）和所述第二电极（5）之间的第二电压（U2）以及通过所述介质（7）的第二电流（I2）并且从所述第二电压（U2）和所述第二电流（U2）中确定第二阻抗（Z2），
-对所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure DEST_PATH_IMAGE001
1）与所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 867718DEST_PATH_IMAGE001
2）进行确定和比较，
-当所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 50438DEST_PATH_IMAGE002
1）小于所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 95754DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第一公式
Figure DEST_PATH_IMAGE004
确定所述介质（7）的电阻（R），
-当所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 756542DEST_PATH_IMAGE002
1）等于或大于所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 85761DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第二公式
Figure 173803DEST_PATH_IMAGE005
确定所述电阻（R），以及
-在使用所述电阻（R）和所述池常数（k）的情况下确定所述介质（7）的电导率（σ）。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制装置（2）具有线路（13、14），其中所述线路（13、14）将所述控制装置（2）与所述第一电极（4）和所述第二电极（5）连接，其中如果所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 706416DEST_PATH_IMAGE002
1）小于所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 905316DEST_PATH_IMAGE002
2），则从所述电阻（R）减去所述线路（13、14）的线路电阻（RL）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述信号（S）包括具有所述第一频率（f1）的第一部分信号和具有所述第二频率（f2）的第二部分信号，并且其中将所述第一部分信号和所述第二部分信号在时域上彼此重叠。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中由所述第二频率（f2）除以所述第一频率（f1）产生的商处于1.8和2.2之间的范围内，优选地处于1.9和2.1之间的范围内并且特别优选地是2。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一频率（f1）处于450 Hz和550 Hz之间的范围内，优选地处于480 Hz和520 Hz之间的范围内，特别优选地处于490 Hz和510 Hz之间的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述信号（S）具有信号电压（U）和信号电流（I），并且其中所述控制装置（2）执行以下步骤：
-将所述信号电流注入所述介质（7）中，
-确定所述第一电压（U1），其方式是产生具有所述第一频率（f1）的第一矩形信号（T1、T1'）并且将所述第一矩形信号（T1、T1'）乘以所述信号电压（U），和
-确定所述第二电压（U2），其方式是产生具有所述第二频率（f2）的第二矩形信号（T2、T2'）并且将所述第二矩形信号（T2、T2'）乘以所述信号电压（U）。
7.一种具有控制装置（2）、测量管（3）、第一电极（4）和第二电极（5）的电磁感应流量计（1）的运行方法，
其中所述第一电极（4）和所述第二电极（5）与所述测量管（3）中的介质（7）直接接触地布置在所述测量管（3）处，
其中所述控制装置（2）被构造用于在使用所述第一电极（4）和所述第二电极（5）的情况下确定所述介质（7）通过所述测量管（3）的流量，
其中所述第一电极（4）、所述第二电极（5）和所述测量管（3）构成用于确定所述介质（7）的电导率（σ）的具有池常数（k）的测量池（15），并且其中所述控制装置（2）执行以下步骤：
-产生具有第一频率（f1）和第二频率（f2）的信号（S）并且将所述信号（S）馈入到所述第一电极（4）和所述第二电极（5）中，
-针对所述信号（S）的第一频率（f1）确定所述第一电极（4）和所述第二电极（5）之间的第一电压（U1）和通过所述介质（7）的第一电流（I1）并且从所述第一电压（U1）和所述第一电流（I1）中确定第一阻抗（Z1），
-针对所述信号（S）的第二频率（f2）确定所述第一电极（4）和所述第二电极（5）之间的第二电压（U2）以及通过所述介质（7）的第二电流（I2）并且从所述第二电压（U2）和所述第二电流（U2）中确定第二阻抗（Z2），
-对所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 839774DEST_PATH_IMAGE001
1）与所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 98717DEST_PATH_IMAGE001
2）进行确定和比较，
-当所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 118625DEST_PATH_IMAGE001
1）小于所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 121217DEST_PATH_IMAGE001
2）时，根据第一公式
Figure 910181DEST_PATH_IMAGE007
确定所述介质（7）的电阻（R），
-当所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 356337DEST_PATH_IMAGE001
1）等于或大于所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 597962DEST_PATH_IMAGE001
2）时，根据第二公式
Figure DEST_PATH_IMAGE008
确定所述电阻（R），以及
-在使用所述电阻（R）和所述池常数（k）的情况下确定所述介质（7）的电导率（σ）。
8.根据权利要求7所述的运行方法，其中由所述控制装置（2）在使用所述第一电极（4）和所述第二电极（5）的情况下通过执行电磁感应流量测量方法来确定所述介质（7）通过所述测量管（3）的流量。
9.根据权利要求8所述的运行方法，其中在所述电磁感应流量测量方法的情况下，由所述控制装置（2）产生用于确定所述流量的交变磁场，优选地矩形交变场，并且其中由所述控制装置（2）在所述交变磁场的瞬态区域中将所述信号（S）馈入到所述第一电极（4）和所述第二电极（5）中。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的运行方法，其中所述控制装置（2）根据权利要求2构造和/或由所述控制装置（2）执行根据权利要求2至6中任一项所述的方法。
11.一种具有控制装置（2）、测量管（3）、第一电极（4）和第二电极（5）的电磁感应流量计（2），
其中所述第一电极（4）和所述第二电极（5）布置在所述测量管（3）处，使得所述第一电极（4）和所述第二电极（5）在电磁感应测量计（1）的运行中与所述测量管（7）中的介质（7）直接接触，
其中所述控制装置（2）被构造用于在使用所述第一电极（4）和所述第二电极（5）的情况下确定所述介质（7）通过所述测量管（3）的流量，
其中所述第一电极（4）、所述第二电极（5）和所述测量管（3）构造用于确定所述介质（7）的电导率（σ）的具有池常数（k）的测量池（15），并且其中所述控制装置（2）被构造用于执行以下步骤：
-产生具有第一频率（f1）和第二频率（f2）的信号（S）并且将所述信号（S）馈入到所述第一电极（4）和所述第二电极（5）中，
-针对所述信号（S）的第一频率（f1）确定所述第一电极（4）和所述第二电极（5）之间的第一电压（U1）和通过所述介质（7）的第一电流（I1）并且从所述第一电压（U1）和所述第一电流（I1）中确定第一阻抗（Z1），
-针对所述信号（S）的第二频率（f2）确定所述第一电极（4）和所述第二电极（5）之间的第二电压（U2）以及通过所述介质（7）的第二电流（I2）并且从所述第二电压（U2）和所述第二电流（U2）中确定第二阻抗（Z2），
-对所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 404244DEST_PATH_IMAGE002
1）与所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 313295DEST_PATH_IMAGE002
2）进行确定和比较，
-当所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 179619DEST_PATH_IMAGE002
1）小于所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 174120DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第一公式
Figure DEST_PATH_IMAGE010
确定所述介质（7）的电阻（R），
-当所述第一阻抗（Z1）的相位（
Figure 518514DEST_PATH_IMAGE002
1）等于或大于所述第二阻抗（Z2）的相位（
Figure 531338DEST_PATH_IMAGE002
2）时，根据第二公式
Figure 568564DEST_PATH_IMAGE011
确定所述电阻（R），以及
-在使用所述电阻（R）和所述池常数（k）的情况下确定所述介质（7）的电导率（σ）。
12.根据权利要求11所述的电磁感应流量计（1），其中所述控制装置（2）根据权利要求2构造，和/或其中所述控制装置（2）被构造用于执行根据权利要求2至6中任一项所述的方法或根据权利要求8至9中任一项所述的运行方法。
CN202210221204.2A 2021-03-08 2022-03-08 用于确定电导率的方法、电磁感应流量计和其运行方法 Pending CN115046601A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021105516.4 2021-03-08
DE102021105516.4A DE102021105516B3 (de) 2021-03-08 2021-03-08 Verfahren zum Bestimmen einer Leitfähigkeit, Betriebsverfahren eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts und magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115046601A true CN115046601A (zh) 2022-09-13

Family

ID=80448399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210221204.2A Pending CN115046601A (zh) 2021-03-08 2022-03-08 用于确定电导率的方法、电磁感应流量计和其运行方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11841252B2 (zh)
EP (1) EP4071447B1 (zh)
CN (1) CN115046601A (zh)
DE (1) DE102021105516B3 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19844489A1 (de) 1998-09-29 2000-03-30 Conducta Endress & Hauser Verfahren zum Bestimmen der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten
JP3915459B2 (ja) * 2001-09-20 2007-05-16 横河電機株式会社 電磁流量計
DE102006033112A1 (de) * 2006-07-18 2008-01-31 Abb Patent Gmbh Verfahren und Einrichtung zum Betrieb eines Durchflussmessgerätes
DE102007014469A1 (de) 2007-03-22 2008-09-25 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren zur vorausschauenden Wartung und/oder Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit bei einem magnetischinduktiven Durchflussmessgerät
DE102019107904B3 (de) 2019-03-27 2020-08-13 Krohne Messtechnik Gmbh Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit Leitfähigkeitsmesseinrichtung und Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes mit Leitfähigkeitsmesseinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
EP4071447B1 (de) 2024-05-01
US11841252B2 (en) 2023-12-12
US20220283004A1 (en) 2022-09-08
EP4071447A1 (de) 2022-10-12
DE102021105516B3 (de) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8456178B2 (en) Method and device for inductive conductivity measurements of a fluid medium
EP1042651B1 (en) Electrode integrity checking
US8046194B2 (en) Method for predictive maintenance and/or method for determining electrical conductivity in a magneto-inductive flow-measuring device
EP0416866B1 (en) Electromagnetic flowmeter utilizing magnetic fields of a plurality of frequencies
CN107764346B (zh) 用于运行磁感应式流量测量仪的方法和磁感应式流量测量仪
JP5156432B2 (ja) 渦電流式試料測定方法と渦電流センサ
JPH09511056A (ja) 物質特性の測定システム
JP2015011035A (ja) 電磁誘導流量計および電磁誘導流量計を動作させるための方法
JPH08503077A (ja) 位相角差から流量を決定する磁気流量計
US7882749B2 (en) Method and apparatus for ascertaining volume- or mass-flow
US6611770B1 (en) Liquid conduction indication in a magnetic flowmeter
CN108802636A (zh) 一种磁场传感器的频响曲线标定方法、装置及系统
US7661323B2 (en) Method for determining working point of a magneto-inductive flow measuring device
CN115046601A (zh) 用于确定电导率的方法、电磁感应流量计和其运行方法
CN204228660U (zh) 磁导率传感器
CN110178001B (zh) 用于操作磁感应流量计的方法和这种磁感应流量计
CN207037057U (zh) 一种多点多载波校正系统
JP2018044817A (ja) 位置検出装置
US20230304838A1 (en) Magnetic-Inductive Flowmeter and Method of Operating the Same
CN110941895B (zh) 一种验证微分干扰变化的电路
US10585055B2 (en) Method for operating an inductive conductivity meter and respective conductivity meter
CN105571662A (zh) 一种电磁流量计信号处理方法及装置
SU845122A1 (ru) Способ бесконтактного измерени элЕКТРОпРОВОдНОСТи и МАгНиТНОй пРО-НицАЕМОСТи пРОВОд щиХ ОбРАзцОВ
US1069187A (en) Method of and means for measuring power in electric circuits.
JP2004117011A (ja) 容量式電磁流量計

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination