用于操作磁力/感应流量计的方法和磁力/感应计转让专利
申请号 : CN201780078253.2
文献号 : CN110088577B
文献日 : 2021-03-12
发明人 : 托马斯·孔 , 京特·巴尔
申请人 : 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于操作磁力/感应流量计(1)的方法(100),所述操作磁力/感应流量计(1)用于测量测量管(10)中的介质的流率或体积流量,所述磁力/感应流量计(1)包括:用于引导所述介质的测量管(10);
具有至少一个线圈系统(21、22)的磁体系统(20),用于在所述介质中产生磁场,其中所述磁场基本垂直于测量管轴,其中磁场是通过向所述线圈系统(21、22)施加电线圈电压而引起的;
至少一对测量电极(31、32),所述至少一对测量电极(31、32)布置在所述测量管(10)中,用于检测在所述介质中由所述磁场感应的电极电压,所述电极电压基本上与所述流率和所述磁场的场强成比例;
用于操作所述磁体系统(20)和评估所述电极电压的测量/操作电路(50);
其中,在馈电阶段期间,产生所述磁场并检测所述电极电压,其中,所述馈电阶段具有测量阶段,在所述测量阶段中所述磁场基本恒定,其中在所述测量阶段期间使用所述电极电压的测量值来计算所述介质的所述流率;
其中,在随后的馈电阶段期间产生反极性的磁场,其中,在第一方法步骤(101)中,当在先前的馈电阶段和随后的馈电阶段之间选择馈电阶段改变时,配置静止阶段,在所述静止阶段中至少在某种程度上没有施加电线圈电压到所述线圈系统(21、22);
其中,在第二方法步骤(102)中,在所述静止阶段期间检测所述电极电压;
其中,不同阶段之间的切换引起在所述介质中的电压脉冲的产生,其中所述阶段是馈电阶段或静止阶段,
其特征在于,
其中,在第三方法步骤(103)中,来自所述静止阶段的电压脉冲的信息用于确定在馈电阶段期间由所述馈电阶段期间的电压脉冲导致的所述电极电压的故障;
其中,在所述故障的确定之后,根据所述故障校正在所述静止阶段之前的馈电阶段和/或在所述静止阶段之后的馈电阶段期间的所述电极电压的特征;
其中,所述故障的校正包括至少一个静止阶段的电压脉冲的所述特征的拟合,其中拟合函数给出关于电压脉冲最大的时间点和幅度和/或所述电压脉冲的幅度下降的特征和/或达到最终状态的时间点和/或最终状态的特性和/或所述电压脉冲的脉冲宽度的信息,其中基于通过拟合获得的拟合参数确定所述故障,其中所述最终状态是稳态测量系统的状态;
其中,在所述馈电阶段期间或在所述静止阶段期间,所述电极电压被采样至少二十次。
2.根据权利要求1所述的方法(100),其中,通过对至少两个静止阶段的确定的故障求平均来计算平均故障,其中在所述平均故障的计算之后校正馈电阶段的所述电极电压的所述特征。
3.根据前述权利要求1至2中的一项所述的方法(100),其中,在所述馈电阶段期间或在所述静止阶段期间,所述电极电压被采样至少五十次。
4.根据权利要求2所述的方法(100),其中,所述故障的校正包括从馈电阶段期间的电极电压的特征中减去静止阶段的电压脉冲的特征。
5.根据权利要求1所述的方法(100),其中,至少在第一时间间隔中,所述拟合采用具有全局极值的函数。
6.根据权利要求5所述的方法(100),其中,至少在第一时间间隔中,所述拟合采用高斯函数。
7.根据权利要求1所述的方法(100),其中,至少在第二时间间隔中,所述拟合采用单调下降函数。
8.根据权利要求7所述的方法(100),其中,至少在第二时间间隔中,所述拟合采用幂函数。
9.根据权利要求1所述的方法(100),其中,从查找表中选择所述拟合函数或拟合函数参数。
10.根据权利要求1所述的方法(100),其中,在拟合期间或在所述拟合函数的选择期间使用电路的第一阻抗和/或所述介质的第二阻抗的测量值,所述电路包括所述测量电极(31、32)和所述测量电极到所述测量/操作电路(50)的馈电引线以及所述介质。
11.根据权利要求10所述的方法(100),其中,借助于所述测量电极确定所述第一阻抗的测量值,和/或其中借助于阻抗探针(60)确定所述第二阻抗的测量值。
12.根据权利要求1所述的方法(100),其中,至少设备类型和/或示例性类型和/或应用特定参数被用于所述拟合或所述拟合函数的选择。
13.根据权利要求1至2中的一项所述的方法(100),其中,在每第n个馈电阶段改变处配置静止阶段,其中n是正自然数,并且n是可选择的,其中,选择标准是所述介质中的流率或流率的改变。
14.根据权利要求1至2中的一项所述的方法(100),其中,相邻馈电阶段的测量阶段的磁场的大小彼此相差小于1%。
15.根据权利要求14所述的方法(100),其中,相邻馈电阶段的测量阶段的磁场的大小彼此相差小于0.1%。
16.根据权利要求2所述的方法(100),其中,所述平均故障的计算相关的所述静止阶段在第一馈送阶段之前。
17.根据权利要求16所述的方法(100),其中,至少在某种程度上所述平均故障的计算相关的所述静止阶段在所述第一馈送阶段之前,
其中,至少在某种程度上所述平均故障的计算相关的所述静止阶段的计算在所述第一馈送阶段之后。
18.根据前述权利要求1至2中的一项所述的方法(100),其中,两个连续馈电阶段的测量阶段或测量阶段与所述测量阶段之前或之后的静止阶段的所述电极电压的校正测量值的差异或校正电极电压的差异被用于确定流量测量值。
19.一种用于测量测量管(10)中的介质的流率或体积流量的磁力/感应流量计(1),包括:
测量管(10),所述测量管(10)被配置为传导所述介质;
磁体系统(20),所述磁体系统(20)具有至少一个线圈系统(21、22),所述磁体系统(20)被配置为在所述介质中产生磁场,所述磁场基本垂直于测量管轴;
至少一对测量电极(31、32),所述至少一对测量电极(31、32)被布置在所述测量管(10)中,所述电极被配置为检测所述介质中由所述磁场感应的电压,所述电压基本上与所述流率和所述磁场的场强成比例;
测量/操作电路(50),所述测量/操作电路(50)被配置为实施根据前述权利要求1-18中的一项所述的方法(100)。
20.根据权利要求19所述的流量计(1),其中,所述流量计具有用于检测所述介质的阻抗的阻抗探针(60),其中所述测量/操作电路(50)被配置为操作所述阻抗探针(60)。
21.根据权利要求19或20所述的流量计(1),其中,所述测量/操作电路(50)具有接口(S),所述接口(S)用于通信或接受关于所述介质的外部确定的阻抗的信息。
说明书 :
用于操作磁力/感应流量计的方法和磁力/感应计
技术领域
背景技术
磁场通常由具有一个或多个线圈的线圈系统产生。流量相关的电压从至少两个测量电极分
接并由测量装置评估。因此,能够从测量的电压和已知的磁场确定介质通过管道的流量。通
常将极性交替的磁场施加到介质上,以便最小化故障效应,其不管磁场的存在如何,都会在
测量电极之间引起可测量的电压,从而使流量测量失真。文献DE10312058A1描述了这种流
量计。检测故障效应的另一可能性是在具有磁场的阶段之间配置没有磁场的静止阶段
(rest phase)并测量故障效应。这在文献US4597295A中提出。这两种反应的缺点在于,在改
变为具有反极性的磁场之后或者当存在具有磁场的阶段与具有流量测量或者故障效应测
量的静止阶段之间的切换时,需要等到流量计达到稳定状态。因此,损失了宝贵的时间,其
然后对于流量测量不可获得。因此,本发明的目的是提出一种用于操作磁力/感应流量计的
方法和这种流量计,通过其最小化时间损失。
发明内容
电荷载流子分离引起的;
系统;
性基于例如随机算法。
圈系统和测量管之间传导磁场。至少一个线圈系统能够在每种情况下具有线圈芯。
的分离,从而导致电压。
值。
的信息,
阻抗的测量值。
阻抗探针也能够是外部探针,其测量值经由测量/操作电路的接口传输。
段之后。
确定流量测量值。
附图说明
具体实施方式
来计算介质的流率。
压被施加到线圈系统。
性基于例如随机算法。在拟合过程中,仅在部分中配置静止阶段可能是有利的,其中在拟合
过程的初始阶段和结束阶段中,由于流率的强烈改变,可以省去静止阶段,并且其中,在拟
合过程的中间阶段中,配置静止阶段。静止阶段的不规则序列减弱了混叠效应。
至7期间的电极电压的特征。单个阶段期间的磁场或电极电压的特征由在阶段开始时的最
终状态中的瞬态条件以及在瞬态条件终止之后保留在最终状态中来表征,其中磁场的瞬态
恢复时间短于电极电压的瞬态恢复时间。一旦测量技术无法能够检测到瞬态条件,则达到
最终状态。最终状态期间的电极电压是流量相关的。这是由于电极电压对磁场反应的事实,
其中这些反应也在介质/测量电极接口处引起屏障效应,其具有作为介质导电率的函数的
瞬态恢复时间,其通常比磁场的瞬态恢复时间长。最终状态期间的电极电压值由介质的当
前流率给出。在馈电阶段期间(参见阶段1、3、5、6和7),磁体系统至少部分地向介质施加磁
场,其中通过用线圈电流驱动线圈系统来产生磁场。在静止阶段(参见阶段2和4),线圈电压
被关闭,使得磁场下降到零。在静止阶段的最终状态期间的电极电压值提供关于对电极电
压的影响的信息,其不归因于馈电阶段期间的静态磁场。
阶段或馈电阶段和该馈电阶段之前或之后的静止阶段的电极电压的差异被用于确定流量
测量值。
障在测量电极/介质接口处的影响。通过切换,电极电压呈现出电压脉冲,该电压脉冲衰减
到基本上恒定的电压状态,其中衰减尤其是从屏障上的电压的衰减产生,其中电压脉冲表
示作为磁场的改变和势垒电容的电荷的结果的电极电压的故障。电压脉冲的极性取决于具
有阶段改变的磁场改变的极性,因此,当存在两个相同极性的磁场改变的连续阶段改变时,
在每种情况下发生相同极性的电压脉冲,该电压脉冲表示脉冲对PP。这是在从阶段1到阶段
2的阶段改变以及从阶段2到阶段3的改变期间、以及从阶段3到阶段4的阶段改变期间以及
从阶段4到阶段5的改变期间中描绘的。
看出,瞬态阶段对流量测量毫无用处。
期间的电极电压的校正允许在电极电压的瞬态阶段期间使用电极电压用于流量测量,从而
能够缩短馈电阶段的持续时间或者能够增加能够被用于测量流速的馈电阶段的比例。两种
变体都能够改善流量测量的信噪比。通常,在馈电阶段或静止阶段期间多次扫描电极电压。
在校正的简单变体中,从在馈电阶段期间电极电压的特征中减去在静止阶段期间的电极电
压的特征。为了在静止阶段期间更好地检测电极电压的特征,在该方法的一个实施例中,能
够执行几个静止阶段的电极电压的特征的求平均,以便校正在馈电阶段期间的电极电压的
特征。在该方法的一个实施例中,能够在静止阶段期间过滤电极电压的特征,其中在馈电阶
段期间对电极电压的特征的校正基于由拟合确定的拟合参数。例如,从馈电阶段期间的电
极电压的特征中减去由拟合参数表征的函数特征。也可以对拟合或几个静止阶段的电极电
压的特征的拟合参数求平均。例如,能够从查找表中搜索用于在静止阶段期间拟合电极电
压的特征的函数,其中查询表中存储至少一个设备类型和/或至少一个示例性类型和/或至
少存储一个引用特定参数,这些参数被链接到合适的拟合函数和/或拟合函数参数。
于流量测量。在馈电阶段期间流量的快速改变的情况下,电极电压也能够在稳态下增加或
减少。
个馈电阶段时产生的电压脉冲具有——与良好的近似值相比——在馈电阶段和静止阶段
之间切换时产生的电压脉冲的双倍幅度,因此必须例如在从馈电阶段到馈电阶段的改变之
后的电极电压的特征的校正中并入因子2。在饱和效应的情况下,由于非线性效应,该因子
也可能偏离2,并且可以使用物理边界条件来确定或估计。
特征。
测量电极31和测量电极32,其用于检测介质中感应的电压。磁体系统将沿箭头23的方向排
列的磁场施加到测量管10中的介质。磁场和介质的流量通过测量管确保在箭头23的方向上
产生电极电压。磁力/感应流量计还可包括场返回环40和/或阻抗探头60。测量电极31、测量
电极32,以及线圈系统21、线圈系统22,以及阻抗探头被连接到测量/操作电路50,该测量/
操作电路50被配置为操作线圈系统、测量电极以及可能的阻抗探针。阻抗探针被配置为检
测介质的阻抗。作为阻抗探测器60的替代或补充,测量/操作电路50能够具有接口S,其用于
通信或接受关于外部确定的介质的阻抗的信息。