CN1699928A - 电磁流量计及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电磁流量计，其具有被测流体流经的测量管；磁场施加部分，其对被测流体施加磁场；以及一对电极，其采集对应于被测流体的流量所产生的电动势，其中，每一个所述电极均具有通过电解抛光处理的界面。

Description

电磁流量计及其制造方法

本申请基于2004年5月20日提出的日本在先专利申请No.2004-150330和2004年12月14日提出的日本在先专利申请No.2004-360820，并要求这两个申请的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种电磁流量计及其制造方法，该电磁流量计对被测流体施加磁场，并采集对应于被测流体的流量所产生的电动势。

背景技术

现有技术的电磁流量计通常分为两类，即，一类具有用车床或精细刀具切削的一对电极，另一类具有用车床或精细刀具切削后再用磨光纸、抛光轮或类似工具机械抛光(衬底调整)的一对电极。

构成这样的电磁流量计，以使当对流体(未示出)施加磁场时允许其电极采集对应于被测流体的流量所产生的电动势。该电磁流量计的电极适合于采集电动势。

当电荷在电极表面和被测流体之间移动时，电磁流量计会产生流动噪声。我们也知道当电磁流量计的电极长时间浸泡在被测流体(例如，水)中时，流动噪声会降低。

这里所用的术语“流动噪声”意思是表示当被测流体与衬里表面(电极)摩擦时产生的噪声，即，由电荷随着被测流体的移动产生的噪声，尤其是具有低电导率和低粘度的流体(诸如酒精和纯水)更为显著。更具体地说，当被测流体的动力粘度或电导率增大时，流动噪声降低，但是当被测流体的流速增大时，流动噪声也增大。

下面结合图4到图6描述具体的流动噪声特性。在这些图中，横坐标表示在被测流体流经电磁流量计的测量管期间的时间(从测量管与流体接触的时间起)，纵坐标表示流动噪声的幅度。在这些图中，B-1到B-9、C-1到C-3以及D-1到D-3中的每一个都表示各自样品的测量值，这些测量值因电极之间的特性差异而分散。

图4示出了一种现有技术的电磁流量计的流动噪声特性，在该电磁流量计中设置了一对已经用车床加工过的电极。

在图4的特性中可以看到，与流体接触之后流动噪声保持在高水平，并且即使经过几个小时以后也不容易下降，而且更加分散。

图5示出了一种现有技术的电磁流量计的流动噪声特性，该电磁流量计中设置了一对已经用车床加工、并研磨使衬底表面变得光滑的电极。

在图5的特性中可以看到，与流体接触之后具有大的流动噪声，但经过一段时间后流动噪声下降。

图6示出了一种现有技术的电磁流量计的流动噪声特性，该电磁流量计中设置了一对已经用车床加工、并且在空气中被强制氧化的电极。

在图6的特性中可以看到，与流体接触之后具有大的流动噪声，但经过一段时间后流动噪声下降。图6的特性中的流动噪声大于图5中的流动噪声。

上述现有技术的电磁流量计的制造方法包括：将一对电极装配到测量管中的步骤(产品装配)，将电极浸泡在被测流体中持续预定的一段时间的步骤，以及校正电磁流量计的步骤。

如果在校正步骤中电磁流量计校正失败，那么再次执行将电极浸泡在被测流体中的步骤。随后，执行校正电磁流量计的步骤。

一些现有技术的电磁流量计具有一对氧化的电极(例如，参看下面的文件(1))。

(1)木原  啓介(Keisuke Kihara)，以及其他人，“电磁流量计电极的特性”(“Electrode Behavior of ElectromagneticFlowmeter”)，1993年10月27、28和29日，第36次日本自动控制联合报告会会报(36th Proceedings of the Japan Joint AutomaticControl Conference)，4，028 pp.415。

然而，如现有技术的电磁流量计，与流体接触后不久产生大的流动噪声。而且，即使从与流体接触时起经过一段时间之后，所产生的流动噪声也不容易下降。此外，所产生的流动噪声也因电极之间特性的差异而更加分散。

此外，将电磁流量计的电极浸泡在被测流体中的步骤和校正电磁流量计的步骤都需要许多时间，因此制造电磁流量计会花费很长时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较小流动噪声并能够在短时间内制造的电磁流量计以及该电磁流量计的制造方法。本发明的另一个目的是提供一种稳定的并具有高精度的稳定电磁流量计以及该电磁流量计的制造方法。

本发明提供的一种电磁流量计，其包括：被测流体流经的测量管；磁场施加部分，其对被测流体施加磁场；以及一对电极，其采集对应于被测流体的流量所产生的电动势，其中，每一个所述电极均具有通过电解抛光处理的界面。

在电磁流量计中，每一个所述电极均具有通过将其浸泡在被测流体中所处理的界面。

在电磁流量计中，通过电解抛光处理的界面是通过对所述电极施加正的直流电压而处理的。

在电磁流量计中，通过电解抛光处理的界面是通过对所述电极施加交流电压而处理的。

在电磁流量计中，通过电解抛光处理的界面是通过对所述电极施加包含正的直流电压和交流电压互相叠加的电压而处理的。

本发明提供了一种电磁流量计的制造方法，该电磁流量计包括被测流体流经的测量管、对被测流体施加磁场的磁场施加部分以及采集对应于被测流体的流量所产生的电动势的一对电极，该制造方法包括步骤：电解抛光所述电极；以及将所述电极装配到所述测量管中。

电磁流量计的制造方法还包括步骤：在电解抛光所述电极的步骤和将所述电极装配到测量管中的步骤之间将所述电极浸泡在被测流体中。

本发明提供的一种电磁流量计，其包括：被测流体流经的测量管；磁场施加部分，其对被测流体施加磁场；以及一对电极，其采集对应于被测流体的流量所产生的电动势，其中，每一个所述电极在50埃或更浅的深度处均具有由铬密度高于铁密度而构成的界面。

在电磁流量计中，每一个所述电极均具有通过将其浸泡在被测流体中所处理的界面。

在电磁流量计中，每一个所述界面是通过对所述电极施加正的直流电压而处理的。

在电磁流量计中，每一个所述界面是通过对所述电极施加交流电压而处理的。

因此，能够提供一种自从与流体接触后不久就能产生小的流动噪声、并且能够在短时间内制造的电磁流量计以及该电磁流量计的制造方法。而且，能够提供一种稳定的并且具有高精度的电磁流量计以及该电磁流量计的制造方法。

附图说明

图1是示出实施本发明的一个实施例的结构图；

图2A和2B是根据图1的实施例中电极10的界面的结构图；

图3示出图1的实施例的流动噪声特性；

图4示出现有技术的电磁流量计(经车床加工)的流动噪声特性；

图5示出现有技术的电磁流量计(经车床加工并研磨)的流动噪声特性；以及

图6示出现有技术的电磁流量计(经车床加工并在空气中氧化)的流动噪声特性。

具体实施方式

下面将结合图1进一步描述本发明。图1是示出实施本发明的一个实施例的结构图。

下面，描述该实施例的电磁流量计。

如图1所示，该电磁流量计包括一对电极10、测量管13、转换器20、磁芯11以及励磁线圈12。每一个电极10均被装配到测量管13中。电极10电连接到转换器20上。并且，磁芯11和励磁线圈12邻近测量管13而形成。励磁线圈12电连接到转换器20。此外，被测流体30(例如，水)流经测量管13。

磁芯11和励磁线圈12对被测流体30施加磁场。电极10采集对应于被测流体30的流量所产生的电动势。此外，转换器20输出对应于被测流体30的流量的信号。由此，在本实施例中测量出被测流体30的流量。

下面描述电极10的结构。

电极10的表面具有通过电解抛光所处理的界面。而且，电极10由不锈钢制成。

下面描述电解抛光。

电解抛光是一种通过利用阳极溶解现象来形成极其光滑并且有光泽表面的技术，即，当电流流经在电解液中的不锈钢或类似物体时，呈现出凸起部分先于凹陷部分溶解的特性。

例如，当直流电流流经作为阳极(正极)的电极10时，也就是说，对位于因含水量少而使金属不容易溶解的溶液(诸如浓磷酸和浓硫酸)中的电极10施加正的直流电压时，电极10的表面被电化学地溶解到微米数量级的厚度以在其上形成界面。换句话说，对电极10的表面进行电解抛光，以使其被电化学地溶解到埃()数量级的厚度以在其上形成界面。

更详细地说，当进行电解时，电极10表面附近的电解液的金属离子聚集，使得金属更加难于溶解。并且，当试图通过向电极10通以直流电流来迫使金属溶解时，由于电流能够容易地流经凸起部分但难于流经凹陷部分，所以凸起部分优先溶解。因此，通过电解抛光使电极10的界面变光滑。

而且，通过电解抛光、借助于溶解将电极10界面上的杂质清除。此外，当电解抛光时，使电极10的界面的铬浓度增大。换句话说，在电极10的界面上处理有富铬层。

下面将结合图2A和2B描述电极10的界面。图2A和2B是根据图1的实施例的电极10的界面的结构图。图2A示出了电解抛光前电极10的界面。图2B示出了电解抛光后电极10的界面。而且，在图2A和2B中，横坐标表示距离界面的深度，纵坐标表示各种组分的相对比率。

在电解抛光前，如图2A所示，铬(Cr)的密度比铁(Fe)的密度低得多(Cr/Fe＜1)。然而，在电解抛光后，如图2B所示，在50埃[]深度处出现了铬(Cr)的密度比铁(Fe)的密度高(Cr/Fe＞1)的区域。

新近实验证实，具有通过电解抛光这样处理的界面的电极10的电磁流量计产生小的流动噪声。

在通过电解抛光在电极10上形成界面之后不久、将电极10浸泡在被测流体(水)中时，所得到的电磁流量计产生更小的流动噪声。

更详细地说，在通过电解抛光在电极10上形成界面之后不久，将电极10浸泡在被测流体(水)中时，对能适应被测流体的致密界面进行处理。一旦处理后，这种能适应被测流体的致密界面，即使当使其置于空气中时也能保持其对被测流体的适应性。

新近实验证实，具有这种能适应被测流体的致密界面的电极10的电磁流量计能产生更小的流动噪声。

此外，当对电极10施加正的直流电压时，在电极10的表面上处理有钝态膜以表现出增强的耐腐蚀性。换句话说，电极10的表面被氧化铬膜或类似的物质保护而具有稳定特性。

下面将结合图3进一步详细描述流动噪声特性。图3示出了图1的实施例的流动噪声特性，其中，电磁流量计的电极10是通过以下方法获得的，即用车床对金属进行加工、再将这样用车床加工过的金属进行电解抛光、然后立即将该材料浸泡在被测流体(水)中持续预定的一段时间(例如，4天)。图3的特性对应于图4到图6的特性。在图3中，A-1到A-3中的每一个都表示各自样品的测量值，这些测量值因电极之间的特性差异而分散。

如图3的特性中可见，自从被测流体30在电磁流量计的测量管13中开始流动后不久，流动噪声就保持小的幅度和分散度。

如前述可见，图1的实施例自从与流体接触后不久就显现出小的流动噪声，并表现出高的精度和稳定特性。而且，在图1的实施例中，在产品装配后不久就可以容易地进行正确的校正。

另一方面，当使电极10(已经经过电解抛光，在其上形成界面)置于空气中时，电极10被空气氧化可以形成很难适应被测流体的界面。通过使电极10置于空气中所处理的界面(很难适应被测流体)与通过将前述的电极10浸泡在被测流体中所处理的界面(能适应被测流体)不同。

下面将描述根据本发明的电磁流量计的制造过程。

第一步，执行用车床加工电极10的表面、然后电解抛光电极10的步骤。通过电解抛光，在电极10的表面上处理界面。此时，使电极10的表面变得光滑。

第二步，执行将电极10装配到测量管13中的步骤。第三步，执行校正电磁流量计的步骤。

下面将描述根据本发明的另一种电磁流量计的制造过程。

第一步，执行用车床加工电极10的表面、然后电解抛光电极10的步骤。通过电解抛光在电极10的表面上处理界面。

第二步，执行将电极10浸泡在被测流体中的步骤。更详细地说，在通过电解抛光形成界面之后不久，就将电极10浸泡在被测流体(水)中。在电极10的表面上处理能适应被测流体的致密界面。

第三步，执行将电极10装配到测量管13中的步骤。第四步，执行校正电磁流量计的步骤。

前面提到的制造电磁流量计的过程，能够在将电极10装配到测量管13中之前事先准备。因此，可以减少制造所需的时间。而且，还可以减少执行校正电磁流量计的步骤所需的时间。

与前述实施例不同，第一步，执行用车床加工电极10的表面、然后对电极10进行研磨的步骤。第二步，然后执行电解抛光电极10的表面的步骤。第三步，再接着执行将电极10装配到测量管13中的步骤。第四步，再执行校正电磁流量计的步骤。

进一步描述在这些步骤中所处理的电极10的表面状况。已被研磨的电极10的表面外观如镜面，但可以观测到其上具有处理过的重叠部分以及附着有研磨剂和其他杂质。已经过电解抛光的电极10的表面外观不像镜面，但可以观测到没有这些重叠部分、研磨剂以及杂质。而且，在电极10的表面上处理有富铬层。

新近实验证实，当执行这些步骤时，电极10的表面变得更加光滑，并且所得到的电磁流量计因而产生更小的流动噪声。研磨对电磁流量计流动噪声的作用比电解抛光对电磁流量计流动噪声的作用小。

虽然前述实施例是参考电解抛光包括对电极施加正的直流电压的情况进行描述的，但电解抛光还可以包括对电极施加交流电压。

下面将描述前面提到的电磁流量计的制造过程的具体实施例。第一步，执行用车床加工电极10的表面、然后对电极10进行电解抛光的步骤。在此过程中，对电极10施加交流电压。第二步，执行在电解抛光之后不久、将电极10浸泡在被测流体中的步骤。第三步，执行将电极10装配到测量管13中的步骤。第四步，执行校正电磁流量计的步骤。

在上述实施例中，电极10表面上的钝态膜被破坏。新近实验证实，电极10能够在短时间内、在其上形成能适应被测流体的致密界面。换句话说，能够进一步减少执行将电极10浸泡在被测流体中的步骤所需时间。并且，能够进一步减少制造电磁流量计所需时间。

此外，当电解抛光包括对电极施加正的直流电压和交流电压时，能够在电极10的表面上处理能适应被测流体的致密的耐腐蚀的界面。根据本实施例的电磁流量计能产生小的流动噪声，并表现出稳定的特性。

虽然本实施例是参考电极由不锈钢制成的情况进行描述的，但电极也可以由在空气中能够形成钝态膜的材料(诸如钽和钛)制成，以获得实质上与上述相同的构造，以及因此获得与上述相同的作用和优点。

如上所述，本发明不仅仅局限于此实施例，只要不脱离本发明的实质和范围，可以对其进行不同的变换和改进。

Claims (11)

1.一种电磁流量计，包括：

被测流体流经的测量管；

磁场施加部分，其对被测流体施加磁场；以及

一对电极，其采集对应于被测流体的流量所产生的电动势，

其中，每一个所述电极均具有通过电解抛光处理的界面。

2.如权利要求1所述的电磁流量计，

其中，每一个所述电极均具有通过将其浸泡在被测流体中所处理的界面。

3.如权利要求1所述的电磁流量计，

其中，通过电解抛光处理的界面是通过对所述电极施加正的直流电压而处理的。

4.如权利要求1所述的电磁流量计，

其中，通过电解抛光处理的界面是通过对所述电极施加交流电压而处理的。

5.如权利要求1所述的电磁流量计，

其中，通过电解抛光处理的界面是通过对所述电极施加包含正的直流电压和交流电压互相叠加的电压而处理的。

6.一种电磁流量计的制造方法，该电磁流量计包括：被测流体流经的测量管、对被测流体施加磁场的磁场施加部分以及采集对应于被测流体的流量所产生的电动势的一对电极，该制造方法包括步骤：

电解抛光所述电极；以及

将所述电极装配到所述测量管中。

7.如权利要求6所述的电磁流量计的制造方法，还包括步骤：

在电解抛光所述电极的步骤和将所述电极装配到测量管中的步骤之间将所述电极浸泡在被测流体中。

8.一种电磁流量计，包括：

被测流体流经的测量管；

磁场施加部分，其对被测流体施加磁场；以及

一对电极，其采集对应于被测流体的流量所产生的电动势，

其中，每一个所述电极在50埃或更浅的深度处均具有铬密度高于铁密度的界面。

9.如权利要求8所述的电磁流量计，

其中，每一个所述电极均具有通过将其浸泡在被测流体中所处理的界面。

10.如权利要求8所述的电磁流量计，

其中，每一个所述界面是通过对所述电极施加正的直流电压而处理的。

11.如权利要求8所述的电磁流量计，

其中，每一个所述界面是通过对所述电极施加交流电压而处理的。

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