JP4908752B2 - 測定機器の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の診断機能が設けられている測定機器の運転方法に関する。

従来の技術からは、異なる診断機能が設けられた測定機器が公知である。この測定機器は、たとえば磁気誘導式測定機器等である。これらの測定機能によって、測定機器の運転を検査して該測定機器の信頼性を向上させなければならない。公知であるのは、測定運転に影響しない診断機能と、通常の測定運転を妨害する診断機能、すなわち測定運転のスイッチオフ時にしか実行されない診断機能である。

本発明の課題は、要求された診断機能を簡単かつ効率的に実行できるようにするための測定機器の運転方法を提供することである。

冒頭に述べられた測定機器の運転方法から出発して、前記で呈示された課題は、診断機能を実行するために以下のシーケンス制御を実行すること、すなわち該測定機器の通常の測定運転を中断し、通常の測定運転の中断中に第１の診断機能を実行し、第１の診断機能の実行後に通常の測定運転を再開し、該測定機器の通常の測定運転を再び中断し、通常の測定運転の中断中に第２の診断機能を実行し、通常の測定運転の中断中に補助測定運転が実行され、この補助測定運転の枠内では、測定値は通常の測定運転より的低い精度で検出および出力されることによって解決される。

本発明で重要なのは、診断機能を実行するために測定機器の運転に対してシーケンス制御を行うことである。すなわち、通常の測定運転を中断して、この中断中に連続して、相異なる診断機能を実行することである。本発明によるシーケンス制御を適切に構成すると、異なる診断機能が相互に妨害または影響することがなくなり、通常の測定運転が診断機能によって妨害される程度がそれほど大きくなくなることが保証される。

本発明の有利な発展形態によれば、とりわけ、第２の診断機能が実行された後に通常の測定運転が再開され、測定機器の通常の測定運転が再び中断され、通常の測定運転の中断中に第１の診断機能または第３の診断機能が実行されるように構成される。異なる診断機能を異なる時間後に反復することもできる。総じて、基本的に任意の数の診断機能を、本発明によるシーケンス制御に組み込むことができる。

診断機能の反復は基本的に任意であり、とりわけ周期的である必要もない。しかし、診断機能が周期的に反復して実行されるように構成されている場合、基本的には診断機能はすべて、等しい頻度で周期的に反復することができる。しかし本発明の有利な発展形態によれば、個々の診断機能が異なる頻度で周期的に反復されるように構成される。このようにして、特に重要な診断機能を比較的頻繁に反復することができる。ここでは、一方では診断機能の反復頻度が予め調整されるように構成される。他方では、診断機能の反復頻度を該測定機器のユーザによって調整することもできる。

基本的に、通常の測定運転の中断の各持続時間は、すべての診断機能において等しくすることができる。しかし本発明の有利な発展形態では、通常の測定運転の中断の各持続時間は、実行される診断機能の種類に依存して制御されるように構成されている。したがって通常の測定運転の中断時間は、すべての診断機能において等しい長さである必要はない。たとえば非常に高速で実行すべき診断機能は、通常の測定運転が非常に短時間だけ中断されて実行される。とりわけ本発明の有利な発展形態では、通常の測定運転の中断の各持続時間は１０〜２００ｍｓの領域内に制御されるように構成されている。さらに本発明の有利な実施形態によれば、通常の測定運転の２つの中断の間の時間間隔は１〜１００ｓの領域内に制御されるように構成されている。

通常の測定運転の中断中は基本的に、測定値が出力されないように構成されている。しかし、通常の測定運転の中断中に、最後に検出された測定値が測定値として出力されるように構成されている。これに対して本発明では、通常の測定運転の中断中に補助測定運転が実行されるように構成されている。この補助測定運転の枠内では、測定値は比較的低い精度で検出および出力される。

補助測定運転に関しては、本来の測定運転に対して得られる出力が小さくなるように構成されている。このことは、小さくなった信号ひいては劣化した信号雑音比に伴って発生する。他方では、並行して診断機能が実行される補助測定運転中に、測定値が診断機能によって影響されるおそれがある。

とりわけこの関連では、本発明の有利な発展形態によれば、通常の測定運転の中断中に補助測定運転の開始が、診断機能の種類に依存して制御されるように構成されている。本方法のこの構成では、多くの診断機能では測定機器の装置との相互作用に基づいて、すべての種類の測定運転ひいては補助測定運転も排除されるということが考慮されている。しかし、通常の測定運転の中断中に補助測定運転すべてを放棄しなくてもよいようにするためには、基本的に測定運転が可能である診断機能では、個別に補助測定運転が開始される。

個々の診断機能の結果、すなわちその際に検出された値は、直接出力することができる。しかし本発明の有利な発展形態によれば、個々の診断機能の結果は時間的に平均化されるように構成されている。このようにすれば、通常の測定時間の中断が短時間ですむようになり、検出された診断値の信頼性が向上される。ここでは、より多くの平均値を必要とする診断機能が、他の診断機能よりも頻繁に反復される。

最後に本発明の有利な発展形態では、シーケンス制御全体が、全体的に周期的に反復されるように構成されている。通常、シーケンス制御全体すなわちすべての診断機能を作動停止可能に構成することができ、診断機能が個々にだけ作動停止されるように構成することもできる。このことは一方ではユーザ自身によって、典型的には測定機器において直接行われるか、または制御入力部を介して誘導システムによって電子的に行われる。

本発明の有利な発展形態では、上記の方法を磁気誘導式流量測定機器において使用することが提案されている。磁気誘導式流量測定機器は従来技術からよく知られており、典型的には流動媒体が通流する測定管と、測定管軸に対して少なくとも実質的に垂直に延在する接続線に沿って配置された２つの測定電極と、測定管軸に対して少なくとも実質的に垂直に延在しかつ測定電極の接続線に対して垂直に延在する磁界を生成する電磁コイルも有している。測定管を通流する流動媒体の流量を検出するためには、１つまたは双方の測定電極にてそれぞれ、基準電位に対して電圧が取り出される。

磁気誘導式流量測定法の原理は、電気力学的な誘導を基礎としている。ファラデーの誘導法則によれば、電荷を伴って磁界を通流する流動媒体において、電界強度が流動方向に対して垂直に、磁界に対して垂直に発生する。磁界内では、磁界を通って運動し幾つかの電荷を有する流動媒体の容量要素は、該容量要素において発生した電界強度によって、測定電極を介して取り出される測定電圧を発生させる。

磁気誘導式流量測定機器では一般的に、本来の流量測定運転中には磁界は時間的に交番するように切り替えられる。こうするためには異なる手法が公知であり、このような手法にはたとえば、交番磁界または切り替えられる定常場の使用がある。また、パルス状の定常場も使用することができる。このパルス状の定常場は、磁石の電磁コイルに対して常に周期的に、時間的に矩形で常に同一の極性を有する電流を供給することによって得られる。しかし、界磁電流の極性を切り替える手法が有利である。というのも磁界の極性を変化させることにより、たとえば電気化学的な妨害量等の妨害量が抑圧されるからだ。

磁気誘導式流量測定機器では多数の妨害が発生し、これによって信頼性の高い測定運転に悪影響が及ぼされることがある。この一例として、流動媒体と接触して導電接続されている電極に、該流動媒体から成る沈殿物が沈殿されることを挙げるだけにする。このことによって電極は被覆され、測定結果に誤りが生じてしまう。

そこでこのような磁気誘導式流量測定機器では、上記のように本発明のシーケンス制御が適用される診断機能として、とりわけ以下の機能が提案される：磁気誘導式流量測定機器の電極にテスト電流を流すことによる電極インピーダンス測定、界磁電流を目的に適って変化させることによる線形性検査、既知のテスト信号を通常の電極信号に加えることによるプリアンプおよび／またはＡ／Ｄ変換の制御、および不均一な磁界の生成。ここでは、たとえば逆方向に通電され相互に対向する電磁コイルによって不均一な磁界が生成されることを記載しておく。

磁気誘導式流量測定機器のための本発明によるシーケンス制御を使用する場合、時間的な制御に関して本発明の有利な発展形態によれば、とりわけ、磁気誘導式流量測定機器の通常測定運転の２つの中断の間の時間間隔は、該時間間隔が磁界の周期持続時間の半分の倍数に相応するように制御される。

詳細には、本発明による方法を構成および発展する手段が数多く存在する。これに関しては、請求項１以下に記載された請求項および本発明の有利な実施例の以下の説明に、図面と関連して記載されている。

図１には、一方では通常の測定運転Ｍの制御が概略的に示されており、他方では４つの異なる診断機能Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３およびＤ_４が概略的に示されている。通常の測定運転は規則的に中断され、通常の測定運転の中断時に連続して、個々の診断機能が実行される。ここでは、診断機能はすべて等しい頻度で反復され、通常の測定運転の各中断時間は、個々の診断機能において常に等しい長さであるのが図示されている。しかし上記ですでに記載されたように、このことは必ずしも必須ではなく、むしろ、個々の診断機能の反復頻度および個々の診断機能の通常測定運転の中断の各持続時間は異なっていてもよい。すなわち、その都度の要求に適合することができる。

通常測定運転の規則的な中断は、所定の頻度ｆでの通常測定運転の規則的な反復すなわち再開に相応する。この頻度ｆには周期持続時間Ｔ＝１／ｆが当てはまる。ここでは周期持続時間Ｔは、診断機能を実行するための測定運転の中断の各持続時間Δｔより格段に大きく設定されている。具体的には、ここに記載された本発明の有利な実施例では、通常測定運転の周期持続時間Ｔが１〜１００ｓの間の領域にあり、診断機能を実行するための通常測定運転の中断の持続時間Δｔは１０〜２００ｍｓの間の領域にしかないということが適用されている。したがって図１に示された比率は、実際に選択された持続時間の比率には相応しない。

図２には、本発明の有利な実施例によるシーケンス制御によって運転される磁気誘導式流量測定機器が概略的に示されている。この磁気誘導式流量測定機器は測定管１を有しており、この測定管１を導電性の媒体が通流する。この導電性の媒体は、ここでは詳細に図示されていない。該媒体の通流方向に対して実質的に垂直に延在する磁界は、２つの電磁コイル２，３によって生成される。２つの測定電極４，５によって誘導電圧が取り出され、これらの測定電極４，５は、接続線が実質的に通流方向に対して垂直に延在しかつ磁界方向に対して垂直に延在するように配置されている。さらに基準電極６が設けられており、この基準電極６は接地されている。

図２に示された磁気誘導式流量測定機器では、２つの診断機能が実施される。これらの診断機能はすなわち、一方ではテスト電流を電極４，５に加えることであり、他方では電磁コイル２，３を流れる界磁電流を目的に適って変化させることによる線形性検査である。こうするために、一方では給電測定装置７が設けられている。この給電測定装置７によって、両測定電極４，５に基準電位に対して交流電流が加えられ、交流電流が加えられた測定電極４，５のインピーダンスが測定される。しかし簡易化するため、このことを左の測定電極５に関してのみ示すこととする。

さらに、電磁コイル給電部８が設けられている。この電磁コイル給電部８によって、電磁コイル２，３に所定の界磁電流が供給される。この界磁電流を所定の係数だけ上昇させることにより、磁界もまたこの係数だけ上昇される。これによって、誘導電圧もまたこの係数だけ上昇されることが期待される。このようにして電磁コイル給電部８により、給電測定装置７によって検出された誘導電圧に関して磁気誘導式流量測定機器の線形性が検査される。テスト電流を磁気誘導式流量測定機器の電極４，５において使用することと、電磁コイル２，３の界磁電流を目的に適って変化させることによる線形性検査に関しては、従来技術に、すなわちＤＥ１０１１８００２Ａ１およびＤＥ１００６４７３８Ａ１に詳細に記載されている。

両診断機能であるテスト電流および線形性検査はここでは、磁気誘導式流量測定機器の通常測定運転が中断される時点で実行される。磁気誘導式流量測定機器の通常測定運転はここでは、磁界の周期持続時間の半分の倍数に相応する時間間隔で中断される。ここでは、テスト電流の印加および線形性検査は交互に行われる。各中断の持続時間は実質的には、診断機能を実施するために必要な持続時間に相応する。すなわち、診断機能は通常測定運転の中断直後に開始され、該通常測定運転は該診断機能が終了されると直ちに再開される。

ここに記載された本発明の有利な実施例では、相応のシーケンス制御はシーケンス制御評価装置９が請け負っている。このシーケンス制御評価装置９には診断機能の結果も供給され、この結果の時間的な平均化が行われた後、該結果は出力装置１０を介して出力される。この出力装置１０は、たとえばディスプレイまたはバスインタフェースである。その結果、診断機能はこのようにして簡単かつ効率的に、通常の測定運転を大幅に妨害することなく、磁気誘導式流量測定機器の運転に組み込まれる。

本発明の有利な実施例によるシーケンス制御の概略図である。 本発明の有利な実施例によるシーケンス制御によって運転される磁気誘導式流量測定機器の概略図である。

Claims (1)

1. 磁気誘導式流量測定装置の運転方法であって、
   該磁気誘導式流量測定装置には、
   ・該磁気誘導式流量測定装置の電極にテスト電流を流すことによる電極インピーダンス測定、
   ・界磁電流を目的に適って変化させることによって行う線形性検査、
   ・既知のテスト信号を通常の電極信号に加えることによって行うプリアンプおよび／またはＡ／Ｄ変換の診断、および
   ・不均一な磁界の生成の診断
   である複数の診断機能が設けられている、方法において、
   診断機能を実行するために以下のシーケンス制御を実施すること、すなわち、
   測定値を得るための該磁気誘導式流量測定装置の通常の測定運転を中断し、
   通常の測定運転の中断中に第１の診断機能を実行し、
   前記第１の診断機能を実行した後に通常の測定運転を再開し、
   測定値を得るための該磁気誘導式流量測定装置の通常の測定運転を再び中断し、
   通常の測定運転の中断中に第２の診断機能を実行するシーケンス制御を実施し、
   ただし、前記第１の診断機能は、前記電極インピーダンス測定、前記線形性検査、前記プリアンプおよび／またはＡ／Ｄ変換の診断および前記不均一な磁界の生成の診断のグループのうちから選択された１つであって、前記第２の診断機能は、前記第１の診断機能で選択されたものを除く前記グループの中から１つ選択されたものであり、
   測定値を得るための該通常の測定運転の中断中に補助測定運転を実施し、
   該補助測定運転の場合は、測定値は、該通常の測定運転の測定値より低い精度で検出および出力されることを特徴とする運転方法。

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