Die Erfindung betrifft einen Durchflussmesser und insbesondere einen elektromagnetischen Durchflussmesser mit Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastfunktion für eine Flüssigkeit in einem Rohr.The invention relates to a flow meter, and more particularly to an electromagnetic flowmeter having voltage amplitude conductivity sensing function for a liquid in a pipe.
Die Leitfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit von Materialien, einen Stromdurchfluss zu ermöglichen. In einem Feststoff wird der Strom über Elektronen übertragen. In einer Flüssigkeit wird der Strom über die Bewegung von Kationen und Anionen übertragen. Die Leitfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit von Materialien, den Strom zu übertragen. Die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit ist für die Konzentration der gelösten Ionen relevant. Der Leitfähigkeitsmesser ist eine Vorrichtung zum Messen der Fähigkeit zum Übertragen von Strömen für eine Flüssigkeit.Conductivity refers to the ability of materials to allow flow of current. In a solid, the current is transmitted via electrons. In a liquid, the current is transferred through the movement of cations and anions. Conductivity refers to the ability of materials to transfer the current. The conductivity of a liquid is relevant to the concentration of dissolved ions. The conductivity meter is a device for measuring the ability to transfer streams for a liquid.
Ein herkömmlicher Leitfähigkeitsmesser verwendet häufig eine Konstantstromquelle (Mikroampere-Klasse) oder eine Wheatstone-Brückenstruktur für die Messung. Allerdings ist es leicht, ihn durch das Rauschen und die Welligkeit in der Schaltung zu beeinflussen, da der Ausgangsstrom klein ist. Ebenso ist der Messbereich nicht groß genug, so dass die Messgenauigkeit nicht stabil und nicht hoch genug ist.A conventional conductivity meter often uses a constant current source (microampere class) or a Wheatstone bridge structure for the measurement. However, it is easy to influence it by the noise and ripple in the circuit since the output current is small. Likewise, the measurement range is not large enough that the measurement accuracy is not stable and not high enough.
Ferner misst der herkömmliche Leitfähigkeitsmesser die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit in der Regel über einen konstanten induzierten Strom. Wenn jedoch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit relativ gering ist, würde der induzierte Strom zum Messen von Flüssigkeiten ebenfalls sinken. Dies kann zu Schwierigkeiten bei der Herstellung des Leitfähigkeitsmessers führen, weil es schwierig ist, induzierte Ströme zu erzeugen, die klein sind.Furthermore, the conventional conductivity meter typically measures the conductivity of a liquid through a constant induced current. However, if the conductivity of the liquid is relatively low, the induced current for measuring liquids would also decrease. This can lead to difficulties in the manufacture of the conductivity meter, because it is difficult to produce induced currents that are small.
DE 101 18 002 A1 beschreibt ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr 1 und zwei Messelektroden 2, die entlang einer senkrecht zur Messrohrachse verlaufenden Verbindungslinie angeordnet sind und die mit dem durch das Messrohr 1 strömenden Medium galvanisch leitend gekoppelt sind. Zur Erzeugung eines zeitlich alternierenden Magnetfelds sind zwei Magnetspulen 3 vorgesehen. Die Messelektroden 2 können gegenüber einem Referenzpotential mit einem Wechselstrom beaufschlagt werden. Zur Beaufschlagung der Messelektroden 2 mit einem Wechselstrom dient eine Stromversorgung 4. DE 101 18 002 A1 describes a magnetic-inductive flowmeter with a measuring tube 1 and two measuring electrodes 2 , which are arranged along a perpendicular to the measuring tube axis connecting line and with the through the measuring tube 1 flowing medium are electrically conductively coupled. To generate a temporally alternating magnetic field are two magnetic coils 3 intended. The measuring electrodes 2 can be subjected to a reference potential with an alternating current. For loading the measuring electrodes 2 with an alternating current serves a power supply 4 ,
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Durchflussmesser mit Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastfunktion für eine Flüssigkeit in einem Rohr zu schaffen, der verwendet wird, um die Durchflussrate und die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit abzutasten und zu messen und mit dem die oben erwähnten Nachteile des herkömmlichen Leitfähigkeitsmessers zumindest teilweise beseitigt werden können.It is therefore an object of the present invention to provide an electromagnetic flowmeter with voltage amplitude conductivity sensing function for a liquid in a pipe used to sense and measure the flow rate and conductivity of a liquid, and with the above-mentioned disadvantages of the conventional conductivity meter can be at least partially eliminated.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object is solved by the features of the independent claims.
Um diese Aufgabe zu lösen, umfasst der elektromagnetische Durchflussmesser mit Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastfunktion für eine Flüssigkeit in einem Rohr einen ersten elektromagnetischen Durchflussmesser, einen Wandler, eine Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung, eine Durchflussabtastvorrichtung, eine Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung und einen Schalter. Der Wandler besteht aus zwei Spulen und zwei Abtastelektroden. Die Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung ist mit dem ersten Mikroprozessor und den Spulen elektrisch verbunden. Die Durchflussabtastvorrichtung ist mit dem ersten Mikroprozessor elektrisch verbunden. Die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung ist mit dem ersten Mikroprozessor elektrisch verbunden. Der Schalter ist mit den Abtastelektroden, dem ersten Mikroprozessor, der Durchflussabtastvorrichtung und der Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung elektrisch verbunden.To achieve this object, the voltage amplitude electromagnetic conductivity type electromagnetic flowmeter for a liquid in a pipe includes a first electromagnetic flowmeter, a transducer, an exciting current generating device, a flow rate sensing device, a voltage amplitude conductivity measuring device, and a switch. The converter consists of two coils and two scanning electrodes. The exciting current generating device is electrically connected to the first microprocessor and the coils. The flow sensing device is electrically connected to the first microprocessor. The voltage amplitude conductivity measuring device is electrically connected to the first microprocessor. The switch is electrically connected to the scanning electrodes, the first microprocessor, the flow rate sensing device, and the voltage amplitude conductivity measuring device.
Der Schalter stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Abtastelektroden und der Durchflussabtastvorrichtung oder eine elektrische Verbindung zwischen den Abtastelektroden und der Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung gemäß einem Signal her, das von dem ersten Mikroprozessor gesendet wird. Der erste Mikroprozessor steuert die Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung an, um einen Erregerstrom zu erzeugen, wenn die Abtastelektroden und die Durchflussabtastvorrichtung elektrisch verbunden sind, um so die Durchflussrate der Flüssigkeit zu berechnen. Der erste Mikroprozessor hindert die Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung an der Erzeugung des Erregerstroms, wenn die Abtastelektroden und die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung elektrisch verbunden sind, um so die Leitfähigkeit der Flüssigkeit zu berechnen.The switch establishes an electrical connection between the sensing electrodes and the flow sensing device or an electrical connection between the sensing electrodes and the voltage amplitude conductivity measuring device in accordance with a signal transmitted from the first microprocessor. The first microprocessor controls the excitation current generating device to generate an excitation current when the scanning electrodes and the flow sensing device are electrically connected so as to calculate the flow rate of the liquid. The first microprocessor prevents the exciting current generating device from generating the exciting current when the scanning electrodes and the voltage amplitude conductivity measuring device are electrically connected so as to calculate the conductivity of the liquid.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abtasten einer Leitfähigkeit und einer Durchflussrate einer Flüssigkeit in einem Rohr bereit, das umfasst: (a) Erzeugen eines Sinusschwingungs-Spannungspulses; (b) Berechnen einer Leitfähigkeit über den Sinusschwingungs-Spannungspuls; (c) Bestimmen, ob die Leitfähigkeit kleiner als ein vorgegebener Wert ist; (d) Bestimmen, ob ein Rohr ist leer; (e) Anpassen eines Stromstärkewerts eines Konstantstroms nach dem Schritt (d); und (f) Abtasten der Durchflussrate der Flüssigkeit. Der obige Schritt (b) umfasst ferner die folgenden Schritte: (b1) Berechnen eines Impedanzwerts über den Sinusschwingungs-Spannungspuls; und (b2) Berechnen der Leitfähigkeit über den Impedanzwert.In addition, the present invention provides a method of sensing a conductivity and a flow rate of a liquid in a tube, comprising: (a) generating a sinusoidal voltage pulse; (b) calculating a conductivity across the sinusoid voltage pulse; (c) determining if the conductivity is less than a predetermined value; (d) determining if a pipe is empty; (e) adjusting a current value of a constant current after the step (d); and (f) sensing the flow rate of the liquid. The above step (b) further includes the following steps: (b1) calculating an impedance value over the Sine wave voltage pulse; and (b2) calculating the conductivity over the impedance value.
Zum weiteren Verständnis dieser Offenbarung wird auf die folgende genaue Beschreibung Bezug genommen, die die Ausführungsformen und Beispiele dieser Offenbarung veranschaulicht. Die Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung dieser Offenbarung und nicht zur Beschränkung des Umfangs der Ansprüche.For further understanding of this disclosure, reference is made to the following detailed description, which illustrates the embodiments and examples of this disclosure. The description is only illustrative of this disclosure and is not intended to limit the scope of the claims.
Ausführungsformen sind beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen und von denen:
- 1 ein Schaltungsblockdiagramm eines elektromagnetischen Durchflussmessers mit Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastfunktion für eine Flüssigkeit in einem Rohr der Erfindung ist, der in einem ersten Zustand betrieben wird.
- 2 ein Schaltungsblockdiagramm eines elektromagnetischen Durchflussmessers mit Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastfunktion für eine Flüssigkeit in einem Rohr der Erfindung ist, der in einem zweiten Zustand betrieben wird.
- 3 ein Schaltungsdiagramm einer Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastvorrichtung der Erfindung ist.
- 4 ein Diagramm der Beziehung der Halbsinusspannung mit der induktiven Impedanz ist.
- 5 ein Schaltungsdiagramm einer Erregerstromeinheit der Erfindung ist.
- 6 ein Flussdiagramm für die Durchflussabtastung und die Leitfähigkeitsmessung der Erfindung ist.
Embodiments are illustrated by way of example and not limitation in the figures of the accompanying drawings, in which like numerals denote like elements and in which: - 1 Fig. 12 is a circuit block diagram of a voltage amplitude electromagnetic conductivity sensing electromagnetic flowmeter in a tube of the invention operated in a first state.
- 2 Fig. 12 is a circuit block diagram of a voltage amplitude electromagnetic conductivity sensing electromagnetic flowmeter in a tube of the invention operated in a second state.
- 3 Fig. 10 is a circuit diagram of a voltage amplitude conductivity sensing device of the invention.
- 4 FIG. 3 is a graph of the relationship of the half-sine voltage with the inductive impedance.
- 5 Fig. 10 is a circuit diagram of an exciting current unit of the invention.
- 6 Figure 11 is a flow chart for the flow rate scan and conductivity measurement of the invention.
Ausgehend von einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese im Folgenden mit Figuren beschrieben.Starting from a preferred embodiment of the invention, this will be described below with figures.
Die 1 und 2 sind Schaltungsblockdiagramme eines elektromagnetischen Durchflussmessers mit Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastfunktion für eine Flüssigkeit in einem Rohr der Erfindung, der in einem ersten Zustand bzw. in einem zweiten Zustand betrieben wird. Wenn er in dem ersten Zustand betrieben wird, wird der elektromagnetische Durchflussmesser verwendet, um die Durchflussrate einer Flüssigkeit abzutasten. Wenn er in dem zweiten Zustand betrieben wird, wird der elektromagnetische Durchflussmesser verwendet, um die Leitfähigkeit der Flüssigkeit zu messen und zu bestimmen, wie der Verschleißzustand der Abtastelektrode 22 ist, und ob das Rohr zum Transport der zu messenden Flüssigkeit leer ist.The 1 and 2 11 are circuit block diagrams of an electromagnetic flowmeter with voltage amplitude conductivity sampling function for a liquid in a pipe of the invention operating in a first state and a second state, respectively. When operated in the first state, the electromagnetic flowmeter is used to sense the flow rate of a fluid. When operated in the second state, the electromagnetic flowmeter is used to measure and determine the conductivity of the fluid, such as the state of wear of the sensing electrode 22 is and whether the tube is empty for transporting the liquid to be measured.
Der elektromagnetische Durchflussmesser mit Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsabtastfunktion für eine Flüssigkeit in einem Rohr umfasst eine Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1, einen Wandler 2, einen Schalter 3, eine Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4, eine Durchflussabtastvorrichtung 5, einen ersten Mikroprozessor 6 und einen zweiten Mikroprozessor 7. Die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 ist mit dem Schalter 3 und dem ersten Mikroprozessor 6 elektrisch verbunden. Der Wandler 2 ist mit dem Schalter 3 und der Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4 elektrisch verbunden. Der Wandler 2 umfasst zwei Spulen 20 und zwei Abtastelektroden 22. Die Spulen 20 sind mit der Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4 elektrisch verbunden und die Abtastelektroden 22 sind mit dem Schalter 3 elektrisch verbunden. Die Abtastelektroden 22 können aus Materialien wie Graphit, Kupferblech, Platin oder anderen Metalle hergestellt sein, die in der Flüssigkeit, die zu messen ist, vorgesehen sind. Die Durchflussabtastvorrichtung 5 ist mit dem Schalter 3 und dem ersten Mikroprozessor 6 elektrisch verbunden. Der erste Mikroprozessor 6 ist mit dem Schalter 3 und der Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4 elektrisch verbunden. Der zweite Mikroprozessor 7 ist mit dem ersten Mikroprozessor 6 elektrisch verbunden.The voltage amplitude electromagnetic conductivity sensor for a fluid in a tube includes a voltage amplitude conductivity meter 1 , a converter 2 , a switch 3 , an exciting current generating device 4 , a flow rate scanning device 5 , a first microprocessor 6 and a second microprocessor 7 , The voltage amplitude conductivity measuring device 1 is with the switch 3 and the first microprocessor 6 electrically connected. The converter 2 is with the switch 3 and the exciting current generating device 4 electrically connected. The converter 2 includes two coils 20 and two scanning electrodes 22 , The spools 20 are with the exciting current generating device 4 electrically connected and the scanning electrodes 22 are with the switch 3 electrically connected. The scanning electrodes 22 can be made of materials such as graphite, copper sheet, platinum or other metals, which are provided in the liquid to be measured. The flow sensing device 5 is with the switch 3 and the first microprocessor 6 electrically connected. The first microprocessor 6 is with the switch 3 and the exciting current generating device 4 electrically connected. The second microprocessor 7 is with the first microprocessor 6 electrically connected.
Der erste Mikroprozessor 6 ist dazu ausgelegt, den Schaltzustand des Schalters 3 und den Betriebszustand der Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4 zu steuern und Signale zu empfangen und zu verarbeiten, die von der Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1, der Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4 und der Durchflussabtastvorrichtung 5 gesendet werden. Der zweite Mikroprozessor 7 ist dazu ausgelegt, Signale zu verarbeiten, die sich auf eine Anzeige, einen Signaleingang und - ausgang bzw. eine Übertragungsschnittstelle beziehen. Hierbei ist der erste Mikroprozessor 6 dazu ausgelegt, die internen Signale des elektromagnetischen Durchflussmessers zu steuern und zu übertragen. Der zweite Mikroprozessor 7 ist dazu ausgelegt, die externe Kommunikationssignalübertragung des elektromagnetischen Durchflussmessers zu steuern. Dadurch verhindert er die Interferenz zwischen Signalen, die innerhalb des elektromagnetischen Strömungsmessers übertragen werden, und Signalen für die externe Kommunikation des elektromagnetischen Durchflussmessers. Zudem können die Signale effizient verteilt und verwendet werden. Es ist zu beachten, dass der erste Mikroprozessor 6 und der zweite Mikroprozessor 7 mit einer externen Kommunikationsschnittstelle elektrisch verbunden sein können, um Daten zu speichern oder zu übertragen. In der Praxis können der erste Mikroprozessor 6 und der zweite Mikroprozessor 7 in einen einzelnen Prozessor integriert sein.The first microprocessor 6 is designed to change the switching state of the switch 3 and the operating state of the exciting current generating device 4 to control and receive and process signals received from the voltage amplitude conductivity meter 1 , the exciting current generating device 4 and the flow sensing device 5 be sent. The second microprocessor 7 is designed to process signals related to a display, a signal input and output, or a communication interface. Here is the first microprocessor 6 designed to control and transmit the internal signals of the electromagnetic flow meter. The second microprocessor 7 is designed to control the external communication signal transmission of the electromagnetic flowmeter. This prevents the interference between signals transmitted within the electromagnetic flowmeter and signals for the external communication of the electromagnetic flowmeter. In addition, the signals can be efficiently distributed and used. It should be noted that the first microprocessor 6 and the second microprocessor 7 may be electrically connected to an external communication interface to store or transmit data. In practice, the first microprocessor 6 and the second microprocessor 7 be integrated into a single processor.
Der Schalter 3 bestimmt die Betriebsvorrichtung des elektromagnetischen Durchflussmessers gemäß dem Steuersignal, das durch den ersten Mikroprozessor 6 gesendet wird. In dem ersten Zustand (wie in 1 gezeigt.) verbindet der Schalter 3 die Abtastelektrode 22 und die Durchflussabtastvorrichtung 5 elektrisch, und der elektromagnetische Durchflussmesser wird verwendet, um die Durchflussrate der Flüssigkeit, die zu messen ist, abzutasten. In dem zweiten Zustand (wie in 2 gezeigt) verbindet der Schalter 3 die Abtastelektrode 22 und die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 elektrisch und der elektromagnetische Durchflussmesser wird zur Messung der Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit verwendet.The desk 3 determines the operating device of the electromagnetic flowmeter according to the control signal generated by the first microprocessor 6 is sent. In the first state (as in 1 shown.) connects the switch 3 the scanning electrode 22 and the flow sensing device 5 electric, and the electromagnetic flowmeter is used to sense the flow rate of liquid to be measured. In the second state (as in 2 shown) connects the switch 3 the scanning electrode 22 and the voltage amplitude conductivity measuring device 1 Electric and the electromagnetic flow meter is used to measure the conductivity of the liquid to be measured.
Nun wird auf 3 verwiesen. 3 ist ein Schaltdiagramm einer Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung der Erfindung. Die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 umfasst ein Schwingungsmodul 12, ein Differenzverstärkermodul 14 und einen Spannungsteilerwiderstand Rd. Der erste Mikroprozessor 6 ist mit dem Differenzverstärkermodul 14 elektrisch verbunden. Der Schalter 3 ist mit dem Differenzverstärkermodul 14 und der Abtastelektrode 22 elektrisch verbunden. Das Schwingungsmodul 12 ist mit dem Differenzverstärkermodul 14 und dem Schalter 3 über den Spannungsteilerwiderstand Rd elektrisch verbunden.Now it will open 3 directed. 3 Fig. 10 is a circuit diagram of a voltage amplitude conductivity measuring apparatus of the invention. The voltage amplitude conductivity measuring device 1 includes a vibration module 12 , a differential amplifier module 14 and a voltage dividing resistor Rd. The first microprocessor 6 is with the differential amplifier module 14 electrically connected. The desk 3 is with the differential amplifier module 14 and the scanning electrode 22 electrically connected. The vibration module 12 is with the differential amplifier module 14 and the switch 3 electrically connected via the voltage divider resistor Rd.
Das Schwingungsmodul 12 umfasst einen Operationsverstärker 120, eine Mitkopplungseinheit 122 und eine Gegenkopplungseinheit 124. Der Operationsverstärker 120 umfasst ein invertierendes Eingangsende 1200, ein nicht-invertierendes Eingangsende 1202 und ein Ausgangsende 1204. Die Gegenkopplungseinheit 124 ist mit dem invertierenden Eingangsende 1200 und dem Ausgangsende 1204 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden. Die Mitkopplungseinheit 122 ist mit dem nicht-invertierenden Eingangsende 1202 und dem Ausgangsende 1204 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden.The vibration module 12 includes an operational amplifier 120 , a positive feedback unit 122 and a negative feedback unit 124 , The operational amplifier 120 includes an inverting input end 1200 , a non-inverting input end 1202 and an exit end 1204 , The negative feedback unit 124 is with the inverting input end 1200 and the exit end 1204 of the operational amplifier 120 electrically connected. The positive feedback unit 122 is at the non-inverting input end 1202 and the exit end 1204 of the operational amplifier 120 electrically connected.
Die Mitkopplungseinheit 122 umfasst einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2, einen ersten Kondensator C1 und einen zweiten Widerstand R2. Ein Ende des ersten Widerstands R1 ist mit dem nicht-invertierenden Eingangsende 1202 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden und ein weiteres Ende des ersten Widerstands R1 ist mit der Masse verbunden. Der erste Kondensator C1 ist mit dem ersten Widerstand elektrisch parallel geschaltet. Das heißt, dass ein Ende des ersten Kondensators C1 mit dem nicht-invertierenden Eingangsende 1202 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden ist und ein weiteres Ende des ersten Kondensators C1 mit der Masse verbunden ist. Der erste Widerstand R1 und der erste Kondensator C1 bilden ein RC-Parallelnetz 126.The positive feedback unit 122 includes a first resistor R1 , a second resistor R2 , a first capacitor C1 and a second resistor R2 , An end to the first resistance R1 is at the non-inverting input end 1202 of the operational amplifier 120 electrically connected and another end of the first resistor R1 is connected to the mass. The first capacitor C1 is electrically connected in parallel with the first resistor. That is, one end of the first capacitor C1 with the non-inverting input end 1202 of the operational amplifier 120 is electrically connected and another end of the first capacitor C1 connected to the ground. The first resistance R1 and the first capacitor C1 form an RC parallel network 126 ,
Ein Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit dem nicht-invertierenden Eingangsende des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden und ein weiteres Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit dem zweiten Kondensator C2 elektrisch verbunden. Das Ende des zweiten Kondensators C2, das nicht mit dem zweiten Widerstand R2 elektrisch verbunden ist, ist mit dem Ausgangsende des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden. Das heißt, dass der zweite Widerstand R2 und der zweite Kondensator C2 zwischen dem nicht-invertierenden Eingangsende 1202 und dem Ausgangsende 1204 des Operationsverstärkers 120 in Reihe geschaltet sind. Der zweite Widerstand R2 und der zweite Kondensator C2 bilden zusammen ein RC-Reihennetz 128.An end to the second resistance R2 is connected to the non-inverting input end of the operational amplifier 120 electrically connected and another end of the second resistor R2 is with the second capacitor C2 electrically connected. The end of the second capacitor C2 not with the second resistor R2 is electrically connected to the output end of the operational amplifier 120 electrically connected. That is, the second resistor R2 and the second capacitor C2 between the non-inverting input end 1202 and the exit end 1204 of the operational amplifier 120 are connected in series. The second resistance R2 and the second capacitor C2 together form an RC series network 128 ,
Die Gegenkopplungseinheit 124 umfasst einen Eingangswiderstand Ri, einen Rückkopplungswiderstand Rf, eine erste Diode D1 und eine zweite Diode D2. Ein Ende des Eingangswiderstands Ri ist mit dem invertierenden Eingang 1200 des Operationsverstärkers elektrisch verbunden und ein weiteres Ende des Eingangswiderstands Ri ist mit der Masse verbunden. Ein Ende des Rückkopplungswiderstands Rf ist elektrisch mit dem invertierenden Eingang 1200 des Operationsverstärkers 120 verbunden und ein weiteres Ende des Rückkopplungswiderstands Rf ist mit dem Ausgangsende 1204 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden. Der Operationsverstärker 120, der Eingangswiderstand Ri und der Rückkopplungswiderstand bilden zusammen einen nicht-invertierenden Verstärker, dessen Vergrößerungsvermögen 1 + Rf/Ri ist.The negative feedback unit 124 includes an input resistor Ri , a feedback resistor Rf , a first diode D1 and a second diode D2 , One end of the input resistor Ri is with the inverting input 1200 the operational amplifier electrically connected and another end of the input resistor Ri is connected to the mass. An end of feedback resistance Rf is electrical with the inverting input 1200 of the operational amplifier 120 connected and another end of the feedback resistor Rf is with the exit end 1204 of the operational amplifier 120 electrically connected. The operational amplifier 120 , the input resistance Ri and the feedback resistor together form a non-inverting amplifier whose magnification is 1 + Rf / Ri.
Die Anode der ersten Diode D1 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden und die Kathode der ersten Diode D1 ist mit dem Ausgangsende 1204 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden. Die Anode der zweiten Diode D2 ist mit dem Ausgangsende 1204 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden und die Kathode der zweiten Diode D2 ist mit dem invertierenden Eingang 1200 des Operationsverstärkers 120 elektrisch verbunden. Die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 werden verwendet, um die Gegenkopplung zu regeln, um so eine Verzerrung der Wellenformausgabe durch das Schwingungsmodul 12 zu verhindern. Zudem führt die Nichtlinearität der ersten Diode D1 und der zweiten Diode D2 dazu, dass sich die Amplitude stabilisiert.The anode of the first diode D1 is to the inverting input of the operational amplifier 120 electrically connected and the cathode of the first diode D1 is with the exit end 1204 of the operational amplifier 120 electrically connected. The anode of the second diode D2 is with the exit end 1204 of the operational amplifier 120 electrically connected and the cathode of the second diode D2 is with the inverting input 1200 of the operational amplifier 120 electrically connected. The first diode D1 and the second diode D2 are used to control the negative feedback so as to distort the waveform output by the vibration module 12 to prevent. In addition, the nonlinearity of the first diode leads D1 and the second diode D2 to stabilize the amplitude.
Es ist zu beachten, dass die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit über den Mechanismus, der Spannung zu Impedanz umwandelt, bestimmt (Einzelheiten folgen weiter unten). Dies führt dann zu Fehlern bei der Bestimmung der Leitfähigkeit, wenn die Spannungswellenformausgabe durch das Schwingungsmodul verzerrt ist. Daher werden die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 verwendet, um Fehler bei der Bestimmung der Leitfähigkeit zu verhindern.It should be noted that the voltage amplitude conductivity measuring device 1 the conductivity of the fluid to be measured via the mechanism, the voltage to impedance converted, determined (details below). This then leads to errors in the determination of the conductivity when the voltage waveform output is distorted by the vibration module. Therefore, the first diode D1 and the second diode D2 used to prevent errors in determining the conductivity.
Der Operationsverstärker 120, die Mitkopplungseinheit 122 und die Gegenkopplungseinheit 124 des Schwingungsmoduls 12 oszillieren und das Ausgangsende 1204 des Operationsverstärkers 120 gibt das Sinussignal Vsin aus, wenn der Operationsverstärker 120 eingeschaltet ist, wobei die Schwingungsfrequenz des Sinussignals Vsin durch das Parallelnetz 126 und das Reihennetz 128 der Mitkopplungseinheit bestimmt wird. Das Sinussignal Vsin wird an das Differenzverstärkermodul 14 über den Spannungsteilerwiderstand Rd übertragen.The operational amplifier 120 , the positive feedback unit 122 and the negative feedback unit 124 of the vibration module 12 oscillate and the output end 1204 of the operational amplifier 120 outputs the sine signal Vsin when the operational amplifier 120 is turned on, wherein the oscillation frequency of the sine signal Vsin through the parallel network 126 and the row net 128 the positive feedback unit is determined. The sine signal Vsin is applied to the differential amplifier module 14 transmitted via the voltage divider resistor Rd.
Das Differenzverstärkermodul 14 umfasst einen Operationsverstärker 140, einen dritten Widerstand R3, einen vierten Widerstand R4, einen fünften Widerstand R5 und einen sechsten Widerstand R6. Der Operationsverstärker 140 umfasst ein invertierendes Eingangsende 1400, ein nicht-invertierendes Eingangsende 1402 und ein Ausgangsende 1404 und das Ausgangsende 1404 ist mit dem ersten Mikroprozessor 6 elektrisch verbunden. Der dritte Widerstand R3 ist mit dem Spannungsteilerwiderstand Rd und dem nicht-invertierenden Eingangsende des Operationsverstärkers 140 elektrisch verbunden. Der vierte Widerstand R4 ist mit dem nicht-invertierenden Eingangsende 1402 des Operationsverstärkers 140 und der Masse elektrisch verbunden. Ein Ende des fünften Wiederstands R5 ist mit dem invertierenden Eingang 1400 des Operationsverstärkers 140 elektrisch verbunden und ein weiteres Ende des fünften Widerstands R5 ist mit dem Schalter 3 und der Masse elektrisch verbunden. Der sechste Widerstand R6 ist mit dem invertierenden Eingangsende 1400 und dem Ausgangsende 1404 des Operationsverstärkers 140 elektrisch verbunden Hierbei sind der Spannungsteilerwiderstand Rd und der dritte Widerstand R3 als ein „Knoten a“ definiert und der vierte Widerstand R4 und die Masse als ein „Knoten b“ definiert, wobei der Spannungswert des Knotens a Va ist und der Spannungswert des Knotens b Vb ist.The differential amplifier module 14 includes an operational amplifier 140 , a third resistor R3 , a fourth resistance R4 , a fifth resistance R5 and a sixth resistor R6 , The operational amplifier 140 includes an inverting input end 1400 , a non-inverting input end 1402 and an exit end 1404 and the exit end 1404 is with the first microprocessor 6 electrically connected. The third resistance R3 is with the voltage divider resistor Rd and the non-inverting input end of the operational amplifier 140 electrically connected. The fourth resistance R4 is at the non-inverting input end 1402 of the operational amplifier 140 and the mass electrically connected. An end to the fifth resistance R5 is with the inverting input 1400 of the operational amplifier 140 electrically connected and another end of the fifth resistor R5 is with the switch 3 and the mass electrically connected. The sixth resistance R6 is with the inverting input end 1400 and the exit end 1404 of the operational amplifier 140 electrically connected Here are the voltage divider resistor Rd and the third resistance R3 defined as a "node a" and the fourth resistance R4 and the mass is defined as a "node b", where the voltage value of the node a Va is and the voltage value of the node b Vb is.
Nun wird auf 5 verwiesen. Die Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4 umfasst eine Stromstärkeregelungseinheit 40, eine Spulenanomaliedetektion 42, ein erstes Schaltelement 44, ein zweites Schaltelement 46, ein drittes Schaltelement 48 und ein viertes Schaltelement 50. Der erste Mikroprozessor 6 ist mit der Stromstärkeregelungseinheit 40 und der Spule 42 elektrisch verbunden. Das Detektionssignalausgangsende RG Ctrl des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Detektionssignal aus, um den Konstantstromstärkewert dynamisch anzupassen, der von der Stromstärkeregelungseinheit 40 ausgegeben wird. Hier bezieht sich die Konstantstromstärke auf einen Strom, der keine Unbeständigkeit aufweist; jedoch kann der Konstantstromstärkewert durch die Signalausgabe von dem ersten Mikroprozessor 6 angepasst werden.
Bei dieser Ausführungsform sind das erste Schaltelement 44 und das zweite Schaltelement 46 jeweils P-Typ-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET). Das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50 sind N-Typ-MOSFET. Der Drain des ersten Schaltelements 44 ist mit der Stromstärkeregelungseinheit 40 elektrisch verbunden. Das Gate des ersten Schaltelements 44 ist mit dem ersten Signalausgangsende POS EN des ersten Mikroprozessors 6 elektrisch verbunden. Die Source des ersten Schaltelements 44 ist mit der Source des dritten Schaltelements 48 und der Spule 20 elektrisch verbunden. Der Drain des zweiten Schaltelements 46 ist mit der Stromstärkeregelungseinheit 40 elektrisch verbunden. Das Gate des zweiten Schaltelements 46 ist mit dem zweiten Signalausgangsende des ersten Mikroprozessors 6 und dem Gate des vierten Schaltelements 50 elektrisch verbunden. Die Source des zweiten Schaltelements 46 ist mit der Source des vierten Schaltelements 50 und der Spule 20 elektrisch verbunden. Die Drains des dritten Schaltelements 48 und des vierten Schaltelements 50 sind mit der Stromstärkeregelungseinheit 40 und der Spulenanomaliedetektionseinheit 42 elektrisch verbunden.Now it will open 5 directed. The exciting current generating device 4 includes a current control unit 40 , a coil anomaly detection 42 , a first switching element 44 , a second switching element 46 , a third switching element 48 and a fourth switching element 50 , The first microprocessor 6 is with the amperage control unit 40 and the coil 42 electrically connected. The detection signal output end RG Ctrl of the first microprocessor 6 outputs a detection signal to dynamically adjust the constant current value provided by the amperage control unit 40 is issued. Here, the constant current intensity refers to a current that has no instability; however, the constant current value may be determined by the signal output from the first microprocessor 6 be adjusted.
In this embodiment, the first switching element 44 and the second switching element 46 each P-type metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFET). The third switching element 48 and the fourth switching element 50 are N-type MOSFET. The drain of the first switching element 44 is with the amperage control unit 40 electrically connected. The gate of the first switching element 44 is at the first signal output end POS EN of the first microprocessor 6 electrically connected. The source of the first switching element 44 is with the source of the third switching element 48 and the coil 20 electrically connected. The drain of the second switching element 46 is with the amperage control unit 40 electrically connected. The gate of the second switching element 46 is at the second signal output end of the first microprocessor 6 and the gate of the fourth switching element 50 electrically connected. The source of the second switching element 46 is with the source of the fourth switching element 50 and the coil 20 electrically connected. The drains of the third switching element 48 and the fourth switching element 50 are with the amperage control unit 40 and the coil abnormality detection unit 42 electrically connected.
Die Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt den Konstantstrom, der durch den ersten Mikroprozessor 6 gesteuert wird. Der erste Mikroprozessor 6 bestimmt über die Steuerung der Schaltzustände des ersten Schaltelements 44, des zweiten Schaltelements 46, des dritten Schaltelements 48 und des vierten Schaltelements 50, ob der Konstantstrom, der durch die Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt wird, an die Spule 20 übertragen wird.The amperage control unit 40 generates the constant current generated by the first microprocessor 6 is controlled. The first microprocessor 6 determined via the control of the switching states of the first switching element 44 , the second switching element 46 , the third switching element 48 and the fourth switching element 50 whether the constant current flowing through the amperage control unit 40 is generated, to the coil 20 is transmitted.
Wenn das erste Signalausgangsende POS_EN und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 gleichzeitig Signale mit hohem Potential oder Signale mit niedrigem Potential ausgeben, dann werden das erste Schaltelement 44, das zweite Schaltelement 46, das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50 abgeschaltet und der Konstantstrom, der von der Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt wird, kann nicht an die Spule 20 übertragen werden.When the first signal output end POS_EN and the second signal output end NEG_EN of the first microprocessor 6 simultaneously output signals with high potential or signals with low potential, then the first switching element 44 , the second switching element 46 , the third switching element 48 and the fourth switching element 50 switched off and the constant current supplied by the amperage control unit 40 is generated, can not contact the coil 20 be transmitted.
Wenn das erste Signalausgangsende POS_EN ein Signal mit niedrigem Potential ausgibt und das zweite Signalausgangsende NEG_EN ein Signal mit hohem Potential ausgibt, dann werden das erste Schaltelement 44 und das vierte Schaltelement 50 eingeschaltet und das zweite Schaltelement 46 und das dritte Schaltelement 48 abgeschaltet. Der Konstantstrom, der von der Stromstärkeregelungseinheit erzeugt wird, wird von der oberen Spule 20 an die untere Spule 20 (wie in 5 gezeigt) übertragen.When the first signal output end POS_EN outputs a signal with low potential and the second signal output end NEG_EN outputs a signal of high potential, then the first switching element 44 and the fourth switching element 50 turned on and the second switching element 46 and the third switching element 48 off. The constant current of the Amperage control unit is generated is from the upper coil 20 to the lower coil 20 (as in 5 shown).
Wenn das erste Signalausgangsende POS_EN ein Signal mit hohem Potential ausgibt und das zweite Signalausgangsende NEG_EN ein Signal mit niedrigem Potential ausgibt, dann werden das erste Schaltelement 44 und das vierte Schaltelement 50 abgeschaltet und das zweite Schaltelement 46 und das dritte Schaltelement 48 eingeschaltet. Der Konstantstrom, der von der Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt wird, wird von der unteren Spule 20 an die obere Spule 20 übertragen (wie in 5 gezeigt). Das heißt, dass so lange wie das erste Signalausgangsende POS_EN und das zweite Signalausgangsende NEG_EN jeweils Ausgangssignale mit unterschiedlichen Potentialen ausgeben, der Konstantstrom, der von der Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt wird, durch die Spule 20 fließen würde.When the first signal output end POS_EN outputs a high potential signal and the second signal output end NEG_EN outputs a signal of low potential, then the first switching element 44 and the fourth switching element 50 switched off and the second switching element 46 and the third switching element 48 switched on. The constant current supplied by the amperage control unit 40 is generated by the lower coil 20 to the upper coil 20 transferred (as in 5 shown). That means that as long as the first signal output end POS_EN and the second signal output end NEG_EN output each output signals with different potentials, the constant current, the current from the current control unit 40 is generated by the coil 20 would flow.
Nun wird wieder auf 1 verwiesen. Wenn der elektromagnetische Durchflussmesser in dem ersten Zustand betrieben wird, dann liefert der erste Mikroprozessor 6 ein Steuersignal, um den Schalter 3 so zu steuern, dass er die Abtastelektrode 22 und die Durchflussabtastvorrichtung 5 elektrisch verbindet. Dadurch kann der elektromagnetische Durchflussmesser die Durchflussrate der zu messenden Flüssigkeit abtasten. Zudem liefert der erste Mikroprozessor 6 ein Steuersignal an die Erregerstrom-Erzeugungsvorrichtung 4, um die Erregerstrom-Erzeugungseinrichtung 4 anzusteuern, damit sie den Erregerstrom erzeugt.Now it will be up again 1 directed. When the electromagnetic flowmeter is operated in the first state, then the first microprocessor provides 6 a control signal to the switch 3 so that he controls the scanning electrode 22 and the flow sensing device 5 connects electrically. This allows the electromagnetic flowmeter to sense the flow rate of the liquid to be measured. In addition, the first microprocessor delivers 6 a control signal to the exciting current generating device 4 to the exciter current generator 4 to drive so that it generates the excitation current.
Insbesondere umfasst das Verfahren des Übertragens des Konstantstroms, der von der Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt wird, an die Spule 20: 1) Das erste Signalausgabeende POS_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit hohem Potential aus und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit niedrigem Potential aus. Dadurch werden das erste Schaltelement 44 und das vierte Schaltelement 50 eingeschaltet und der Konstantstrom, der von der Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt wird, kann an die Spule 20 übertragen werden. 2) Das erste Signalausgangsende POS_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit niedrigem Potential aus und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit hohem Potential aus. Dadurch werden das zweite Schaltelement 46 und das dritte Schaltelement 48 eingeschaltet und der Konstantstrom, der durch die Stromstärkeregelungseinheit 40 erzeugt wird, kann an die Spule 20 übertragen werden.In particular, the method includes transmitting the constant current supplied by the amperage control unit 40 is generated, to the coil 20 : 1) The first signal output end POS_EN of the first microprocessor 6 outputs a high potential signal and the second signal output end NEG_EN of the first microprocessor 6 outputs a signal with low potential. This will be the first switching element 44 and the fourth switching element 50 turned on and the constant current supplied by the amperage control unit 40 can be generated, to the coil 20 be transmitted. 2) The first signal output end POS_EN of the first microprocessor 6 outputs a low potential signal and the second signal output end NEG_EN of the first microprocessor 6 outputs a signal with high potential. This will be the second switching element 46 and the third switching element 48 turned on and the constant current flowing through the amperage control unit 40 can be generated, to the coil 20 be transmitted.
Der erste Mikroprozessor 6 veranlasst über die Signale, die von dem ersten Signalausgangsende POS_EN und dem zweiten Signalausgangsende NEG_EN ausgegeben werden, dass der Strom, der an die Spule 20 übertragen wird, ein Konstantstrompulssignal mit einer vorgegebenen Frequenz ist. Das Konstantstrompulssignal und die Spule 20 erzeugen ein Erregermagnetfeld, wobei ein größeres Erregermagnetfeld erzeugt wird, wenn der Stromstärkewert größer ist. Basierend auf dem Faradayschen Gesetz würde dann, wenn der Leiter sich über die magnetischen Feldlinien bewegt, eine elektromotorische Kraft an den zwei Enden der Abtastelektrode 22 erzeugt werden. Nachdem die induzierte elektromotorische Kraft gefiltert (Entfernen von Rauschen) und vergrößert worden ist und eine Signalumwandlung (Umwandlung der analogen Signale in digitale Signale) über den Durchflussabtastvorrichtung aufweist, würde sie an den ersten Mikroprozessor 6 übertragen werden. Da die induzierte elektromotorische Kraft direkt proportional zu der Durchflussrate der Flüssigkeit ist, die zu messen ist, verwendet der erste Mikroprozessor 6 den Mechanismus, der Spannung in Durchflussrate umwandelt, um so die Durchflussrate der Flüssigkeit zu berechnen.The first microprocessor 6 caused by the signals coming from the first signal output end POS_EN and the second signal output end NEG_EN be issued that the current to the coil 20 is a constant current pulse signal having a predetermined frequency. The constant current pulse signal and the coil 20 generate a field magnetic field, wherein a larger field magnetic field is generated when the current value is larger. Based on Faraday's law, when the conductor moves across the magnetic field lines, an electromotive force would be generated at the two ends of the scanning electrode 22 be generated. After the induced electromotive force has been filtered (noise removed) and enlarged and has signal conversion (conversion of the analog signals to digital signals) across the flow-through scanner, it would be sent to the first microprocessor 6 be transmitted. Since the induced electromotive force is directly proportional to the flow rate of the liquid to be measured, the first microprocessor uses 6 the mechanism that converts voltage to flow rate to calculate the flow rate of the fluid.
Die Spulenanomaliedetektion 42 wird verwendet, um festzustellen, ob die Spule anormal ist. Zum Beispiel kann die Spulenanomaliedetektion 42 ein Komparator sein, der verwendet wird, um den Stromstärkewert zu detektieren, aber ist nicht darauf beschränkt. The coil anomaly detection 42 is used to determine if the coil is abnormal. For example, the coil anomaly detection 42 may be a comparator used to detect the current value, but is not limited thereto.
Wenn der Strom, der durch die Spulenanomaliedetektion 42 fließt, kleiner als ein ursprünglicher vorgegebener Wert ist, dann würde die Spulenanomaliedetektion 42 ein Signal mit hohem Potential an den ersten Mikroprozessor 6 senden und den elektromagnetische Durchflussmesser ansteuern, um ein Alarmsignal abzugeben.When the current flowing through the coil anomaly detection 42 less than an initial predetermined value, then the coil anomaly detection would 42 a high potential signal to the first microprocessor 6 and drive the electromagnetic flowmeter to give an alarm.
Nun wird wieder auf 2 verwiesen. Wenn der elektromagnetische Durchflussmesser in dem zweiten Zustand betrieben wird, dann steuert der erste Mikroprozessor 6 den Schalter 3, um die Abtastelektrode 22 und die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 elektrisch zu verbinden, um die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit zu messen. Zudem geben das erste Signalausgangsende POS_EN und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 gleichzeitig Signale mit hohem Potential oder Signale mit niedrigem Potential aus, um das erste Schaltelement 44, das zweite Schaltelement 46, das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50 gleichzeitig auszuschalten. Somit kann der Konstantstrom, der von der Stromstärkeregelungseinheit erzeugt wird, nicht an die Spule 20 übertragen werden. Das heißt, dass, wenn der elektromagnetische Durchflussmesser in dem zweiten Zustand betrieben wird, kein Erregermagnetfeld erzeugt wird.Now it will be up again 2 directed. When the electromagnetic flowmeter is operated in the second state, then the first microprocessor controls 6 the switch 3 to the scanning electrode 22 and the voltage amplitude conductivity measuring device 1 electrically connect to measure the conductivity of the liquid to be measured. In addition, give the first signal output end POS_EN and the second signal output end NEG_EN of the first microprocessor 6 simultaneously high potential signals or low potential signals to the first switching element 44 , the second switching element 46 , the third switching element 48 and the fourth switching element 50 turn off at the same time. Thus, the constant current generated by the amperage control unit can not be applied to the coil 20 be transmitted. That is, when the electromagnetic flowmeter is operated in the second state, no exciting magnetic field is generated.
Wenn der elektromagnetische Durchflussmesser in dem zweiten Zustand betrieben wird, dann kann der elektromagnetische Durchflussmesser nicht nur zum Messen der Leitfähigkeit der Flüssigkeit verwendet werden, die gemessen werden soll, sondern auch zum Bestimmen, wie der Verschleißzustand der Abtastelektrode, ist und ob das Rohr, das zur Übertragung der zu messenden Flüssigkeit verwendet wird, leer ist.If the electromagnetic flowmeter is operated in the second state, then For example, the electromagnetic flowmeter can be used not only to measure the conductivity of the liquid to be measured, but also to determine what the state of wear of the scanning electrode is and whether the pipe used to transfer the liquid to be measured is empty.
Wenn die Abtastelektrode 22 in der Flüssigkeit positioniert ist, die gemessen werden soll, wird eine induktive Impedanz Ro zwischen der Abtastelektrode 22 und der Flüssigkeit erzeugt und die induktive Impedanz Ro kann basierend auf unterschiedlichen Flüssigkeiten variieren.When the scanning electrode 22 positioned in the liquid to be measured becomes an inductive impedance ro between the scanning electrode 22 and the liquid generates and the inductive impedance ro may vary based on different fluids.
Wenn der elektromagnetische Durchflussmesser in dem zweiten Zustand betrieben wird, dann wird das durch das Schwingmodul 12 erzeugte Sinussignal Vsin an das Differenzverstärkermodul 14 übertragen, nachdem es durch den Spannungsteilerwiderstand Rd und die induktive Impedanz Ro aufgeteilt worden ist. Insbesondere ist die Spannung, die an das Differenzverstärkermodul 14 übertragen wird, die Spannung des Sinussignals Vsin über zwei Enden der induktiven Impedanz Ro. Außerdem gleicht der Wert der Spannung, die an das Differenzverstärkermodul 14 übertragen wird, der Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen des Sinussignals an dem Knoten A und dem Knoten B, d. h., dass Va - Vb = (Ro/ Ro + R3) · Vsin.If the electromagnetic flowmeter is operated in the second state, then this will be done by the vibration module 12 generated sine signal Vsin to the differential amplifier module 14 after passing through the voltage dividing resistor Rd and the inductive impedance ro has been divided. In particular, the voltage applied to the differential amplifier module 14 is transmitted, the voltage of the sine signal Vsin across two ends of the inductive impedance ro , In addition, the value of the voltage applied to the differential amplifier module is equal 14 is transmitted, the voltage difference between the voltages of the sine signal at the node A and the node B , that is, Va - Vb = (Ro / Ro + R3) · Vsin.
Die an das Differenzverstärkermodul 14 übertragene Spannung erhält eine Signalverstärkung über das Differenzverstärkermodul 14 und wird dann von dem Ausgangsende 1404 des Operationsverstärkers 140 ausgegeben, wobei das Signal, das von dem Ausgangsende 1404 des Operationsverstärkers 140 ausgegeben wird, ein Halbsinussignal VDiff ist, dessen Spannung ist: VDiff = Va □ (1 + R6 / R5) □ [R3 / (R3 + R4)] - V2 □ (R6 / R5).The to the differential amplifier module 14 transmitted voltage receives a signal amplification via the differential amplifier module 14 and then from the exit end 1404 of the operational amplifier 140 output, the signal coming from the output end 1404 of the operational amplifier 140 is a half-sine signal VDiff whose voltage is: VDiff = Va □ (1 + R6 / R5) □ [R3 / (R3 + R4)] -V2 □ (R6 / R5).
Das Halbsinussignal VDiff, das von dem Differentialverstärkermodul 14 ausgegeben wird, wird an den ersten Mikroprozessor 6 übertragen, wobei der erste Mikroprozessor 6 den Wert der induktiven Impedanz Ro über die Spitzenspannung des Halbsinussignals VDiff und die Beziehung zwischen dem Halbsinussignal und der induktiven Impedanz, die in 4 gezeigt ist, erhält. Schließlich erhält der Mikroprozessor 6 die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, die gemessen werden soll, durch die Berechnung der Gleichung zwischen der Leitfähigkeit und der induktiven Impedanz Ro, die σ = d / (Ro □ A) lautet, wobei d der Abstand zwischen den Abtastelektroden 22 ist und A die Kontaktfläche zwischen den Elektroden 22 und der Flüssigkeit ist.The half-sin signal VDiff generated by the differential amplifier module 14 is issued to the first microprocessor 6 transferred, the first microprocessor 6 the value of the inductive impedance ro about the peak voltage of the half sinusoidal signal VDiff and the relationship between the half sinusoidal signal and the inductive impedance shown in FIG 4 is shown receives. Finally, the microprocessor gets 6 the conductivity of the liquid to be measured by calculating the equation between the conductivity and the inductive impedance ro , which is σ = d / (Ro □ A), where d is the distance between the scanning electrodes 22 and A is the contact area between the electrodes 22 and the liquid is.
Aus dem Vorstehenden erzeugt das Schwingungsmodul 12, nachdem die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 der Erfindung eingeschaltet worden ist, ein Sinussignal Vsin. Das Sinussignal Vsin wird an die Abtastelektrode 22 und die Flüssigkeit, die gemessen werden soll, über den Spannungsteilungswiderstand Rd übertragen. Das Differenzverstärkermodul 14 wandelt die Spannung des Sinussignals Vsin über die Abtastelektrode 22 und die zu messende Flüssigkeit hinweg in ein Halbsinussignal VDiff um und das Halbsinussignal VDiff wird dann an den ersten Mikroprozessor 6 übertragen. Der erste Mikroprozessor 6 bestimmt die Impedanz der Flüssigkeit, die gemessen werden soll, über den Mechanismus, der Spannung in Impedanz umwandelt, und bestimmt die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, die gemessen werden soll, über den Mechanismus, der Impedanz in Leitfähigkeit umwandelt.From the above, the vibration module generates 12 After the voltage amplitude conductivity measuring device 1 the invention has been turned on, a sine wave signal vsin , The sine signal Vsin is applied to the scanning electrode 22 and the liquid to be measured via the voltage dividing resistor Rd transfer. The differential amplifier module 14 converts the voltage of the sine signal Vsin across the scanning electrode 22 and the liquid to be measured into a half-sin signal VDiff around and the half-sinus signal VDiff is then sent to the first microprocessor 6 transfer. The first microprocessor 6 Determines the impedance of the liquid to be measured via the mechanism that converts voltage to impedance, and determines the conductivity of the liquid to be measured through the mechanism that converts impedance into conductivity.
Zudem kann die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 der Erfindung auch bestimmen, wie der Verschleißzustand der Abtastelektrode ist, und ob das Rohr zur Übertragung der zu messenden Flüssigkeit leer ist. Wenn es sicher ist, das Flüssigkeit durch das Rohr übertragen wird, sollte das Halbsinussignal VDiff, das an den ersten Mikroprozessor 6 übertragen wird, ein konstanter Wert sein. Wenn sich jedoch der Spannungswert des Halbsinussignals VDiff nach dem Empfang des Halbsinussignals VDiff ändert, kann der erste Mikroprozessor 6 über den Mechanismus, der Spannung in Impedanz umwandelt, bestimmen, wie der Verschleißzustand der Abtastelektrode ist und ob das Rohr zum Übertragen der zu messenden Flüssigkeit leer ist.In addition, the voltage amplitude conductivity measuring device 1 The invention also determines what the state of wear of the scanning electrode is and whether the tube is empty for transferring the liquid to be measured. If it is certain that fluid is being transferred through the tube, the semi-sinus signal should sound VDiff that goes to the first microprocessor 6 is a constant value. However, if the voltage value of the half sinusoidal signal VDiff after receiving the half-sine signal VDiff, the first microprocessor may 6 via the mechanism that converts voltage to impedance, determine what the state of wear of the sensing electrode is and whether the tube is empty for transferring the liquid to be measured.
Nun wird auf 6 verwiesen. 6 ist ein Flussdiagramm für die Durchflussabtastung und die Leitfähigkeitsmessung der Erfindung. Zunächst misst der elektromagnetische Durchflussmesser die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, die zu messen ist, um zu bestimmen, ob das Rohr zur Übertragung der zu messenden Flüssigkeit ist leer. Wenn das Rohr zur Übertragung der zu messenden Flüssigkeit nicht leer ist, beginnt der elektromagnetische Durchflussmesser damit, die Durchflussrate der Flüssigkeit zu messen.Now it will open 6 directed. 6 FIG. 4 is a flow chart for the flow rate scan and conductivity measurement of the invention. FIG. First, the electromagnetic flowmeter measures the conductivity of the liquid that is to be measured in order to determine if the tube for transferring the liquid to be measured is empty. If the pipe is not empty to transfer the liquid to be measured, the electromagnetic flowmeter will begin to measure the flow rate of the liquid.
Das Verfahren zum Abtasten der Leitfähigkeit und der Durchflussrate einer Flüssigkeit in einem Rohr umfasst die folgenden Schritte: Zuerst wird das elektromagnetische Durchflussmesser in einem zweiten Zustand betrieben (d. h., dass die Abtastelektroden 22 und die Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 elektrisch verbunden sind) und der erste Mikroprozessor 6 empfängt einen von der Spannungsamplituden-Leitfähigkeitsmessvorrichtung 1 erzeugten Sinusschwingungs-Spannungspuls (Schritt S100). Der erste Mikroprozessor 6 berechnet über den obigen Sinusschwingungs-Spannungspuls die Impedanz mit dem Mechanismus, der Spannung in Impedanz umwandelt, und berechnet die Leitfähigkeit mit dem Mechanismus, der Impedanz in Leitfähigkeit umwandelt (Schritt S102).The method of sensing the conductivity and flow rate of a liquid in a pipe comprises the following steps: First, the electromagnetic flowmeter is operated in a second state (ie, the sensing electrodes 22 and the voltage amplitude conductivity measuring device 1 electrically connected) and the first microprocessor 6 receives one of the voltage amplitude conductivity measuring device 1 generated sinusoidal voltage pulse (step S100 ). The first microprocessor 6 calculates, via the above sinusoidal voltage pulse, the impedance with the mechanism that converts voltage to impedance and calculates the conductivity with the mechanism that converts impedance into conductivity (step S102 ).
Danach bestimmt der erste Mikroprozessor 6, ob die obige Leitfähigkeit niedrig ist (Schritt S104). Wenn die obige Leitfähigkeit niedrig ist, bestimmt der erste Mikroprozessor 6, ferner, ob das Rohr zur Übertragung der zu messenden Flüssigkeit leer ist (Schritt S106). Nach dem Schritt S104 beginnt er dann, wenn die Leitfähigkeit nicht größer als ein vorgegebener Wert ist, die Durchflussrate der zu messenden Flüssigkeit zu berechnen (Schritt S112). Wenn der erste Mikroprozessor 6 über die obige Leitfähigkeit bestimmt, dass das Rohr zum Übertragen der zu messenden Flüssigkeit leer ist, wird ein Alarmsignal abgegeben (Schritt S108).Thereafter, the first microprocessor determines 6 whether the above conductivity is low (step S104 ). If the above conductivity is low, the first microprocessor determines 6 and whether the tube for transferring the liquid to be measured is empty (step S106 ). After the step S104 then, if the conductivity is not greater than a predetermined value, it starts to calculate the flow rate of the liquid to be measured (step S112 ). If the first microprocessor 6 determined via the above conductivity that the tube for transmitting the liquid to be measured is empty, an alarm signal is emitted (step S108 ).
Wenn der erste Mikroprozessor 6 über die obige Leitfähigkeit bestimmt, dass das Rohr zum Übertragen der zu messenden Flüssigkeit nicht leer ist, bedeutet dies, dass die Leitfähigkeit in diesem Zustand niedrig ist, so dass der elektromagnetische Durchflussmesser in dem ersten Zustand betrieben wird (d. h., dass die Elektroden 22 und die Durchflussabtastvorrichtung 5 elektrisch verbunden sind). Danach wird ein Detektionssignal, das von dem Detektionssignalausgangsende RG_Ctrl des ersten Mikroprozessors 6 ausgegeben wird, verwendet, um den Wert der Konstantstromstärke, die durch die Stromstärkeregelungseinheit 40 ausgegeben wird, dynamisch anzupassen (Schritt S110). Es sollte beachtet werden, dass die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit als niedrig erachtet wird, so dass das durch den ersten Mikroprozessor 6 abgegebene Detektionssignal verwendet wird, um den Wert der Stromstärke, die von der Stromstärkeregelungseinheit 40 ausgegeben wird, zu erhöhen. Gleichzeitig schaltet der erste Mikroprozessor 6 das erste Schaltelement 44, das zweite Schaltelement 46, das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50, um die induzierte elektromotorische Kraft zwischen zwei Enden der Abtastelektrode 22 zu erzeugen. Die induzierte elektromotorische Kraft wird gefiltert, vergrößert und durch die Durchflussabtastvorrichtung 5 umgewandelt und dann zurück an den ersten Mikroprozessor 6 übertragen. Dann berechnet der erste Mikroprozessor 6 die Durchflussrate der Flüssigkeit über den Mechanismus, der Spannung in Durchflussrate umwandelt (Schritt S112).If the first microprocessor 6 determined via the above conductivity that the tube for transferring the liquid to be measured is not empty, this means that the conductivity in this state is low, so that the electromagnetic flow meter is operated in the first state (ie, that the electrodes 22 and the flow sensing device 5 electrically connected). Thereafter, a detection signal output from the detection signal is output RG_Ctrl of the first microprocessor 6 is output, used to calculate the value of the constant current through the amperage control unit 40 is output to dynamically adjust (step S110 ). It should be noted that the conductivity of the liquid to be measured is considered low, so that by the first microprocessor 6 emitted detection signal is used to determine the value of amperage by the amperage control unit 40 is issued, increase. At the same time, the first microprocessor switches 6 the first switching element 44 , the second switching element 46 , the third switching element 48 and the fourth switching element 50 to the induced electromotive force between two ends of the scanning electrode 22 to create. The induced electromotive force is filtered, magnified, and passed through the flow sensing device 5 converted and then back to the first microprocessor 6 transfer. Then the first microprocessor calculates 6 the flow rate of the fluid through the mechanism that converts voltage to flow rate (step S112 ).
Selbstverständlich sollen die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen in einem beschreibenden Sinn und nicht zum Zweck der Einschränkung aufgefasst werden. Beschreibungen von Merkmalen oder Aspekten innerhalb jeder Ausführungsform sollten in der Regel als für andere ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Ausführungsformen nutzbar erachtet werden. Während eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben worden sind, ist es für Fachleute selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen an Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und dem Umfang der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist, abzuweichen.Of course, the exemplary embodiments described herein are to be construed in a descriptive sense and not for the purpose of limitation. Descriptions of features or aspects within each embodiment should, as a rule, be considered useful for other similar features or aspects in other embodiments. While one or more embodiments of the invention have been described with reference to the figures, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims is to deviate.
