[發(fā)明專(zhuān)利]測(cè)量穿過(guò)測(cè)量管的待測(cè)介質(zhì)的流量的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00136612.2
• 申請(qǐng)日: 2000-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1299962A
• 公開(kāi)（公告）日: 2001-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托馬斯·巴蒂邁格
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安德雷斯和霍瑟·弗羅泰克有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01F1/60
• 分類(lèi)號(hào): G01F1/60
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李德山

本發(fā)明涉及一種測(cè)量在測(cè)量管的軸線(xiàn)方向流經(jīng)測(cè)量管的待測(cè)介質(zhì)的流量的裝置，該裝置具有一種產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁性結(jié)構(gòu)、至少一個(gè)測(cè)量電極和計(jì)算/控制單元，該磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管并相對(duì)于測(cè)量管的軸線(xiàn)基本橫著地延伸，該測(cè)量電極設(shè)置在測(cè)量管的側(cè)面區(qū)域中并電或電容地連接到待測(cè)介質(zhì)，該計(jì)算/控制單元利用在測(cè)量電極中感應(yīng)的測(cè)量電壓提供在測(cè)量管中的待測(cè)量的介質(zhì)的體積流量信息。

電磁流量計(jì)利用電動(dòng)感應(yīng)的原理進(jìn)行體積流量的測(cè)量：相對(duì)于磁場(chǎng)垂直地運(yùn)動(dòng)的待測(cè)介質(zhì)的電荷載流子在測(cè)量電極上產(chǎn)生電壓，該測(cè)量電極同樣地垂直于待測(cè)介質(zhì)的流動(dòng)方向設(shè)置。這種感應(yīng)電壓與待測(cè)量的介質(zhì)在測(cè)量管的整個(gè)截面中的平均流速成比例；因此與體積流量成比例。

如果測(cè)量管沒(méi)有填充滿(mǎn)而是僅部分地填充有待測(cè)量的介質(zhì)，則會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的測(cè)量誤差，然而這種測(cè)量裝置基于在完全填滿(mǎn)的測(cè)量管上產(chǎn)生的測(cè)量結(jié)果。為了消除這種誤差源，已經(jīng)公開(kāi)了一種這樣的裝置，該裝置考慮填充測(cè)量管的相應(yīng)的填充程度信息來(lái)確定體積流量。因此德國(guó)實(shí)用新型G9103046.3已經(jīng)描述了一種電磁流量測(cè)量裝置，在測(cè)量裝置中可以任意的單獨(dú)激勵(lì)或共同激勵(lì)兩個(gè)電磁體，如果共同激勵(lì)則可以任意地在相同的方向上激勵(lì)或在相反的方向激勵(lì)。為測(cè)定體積流量，應(yīng)用通過(guò)相應(yīng)的一對(duì)測(cè)量電極引出的至少兩個(gè)電壓值，該兩個(gè)電壓值是在電磁結(jié)構(gòu)的不同的激勵(lì)狀態(tài)(例如兩個(gè)電磁體在相同的方向上和相反的方向激勵(lì))中所測(cè)得的。隨后計(jì)算單元借助于經(jīng)驗(yàn)地確定的參數(shù)處理該測(cè)量信號(hào)以得出流率輸出信號(hào)，在這種情況下消除了由于部分地填充測(cè)量管引起的誤差。為確保即使在測(cè)量管填充程度非常低的情況下至少一對(duì)測(cè)量電極電連接到待測(cè)介質(zhì)并能夠用于產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，在G9103046.3中描述的流量測(cè)量裝置具有兩對(duì)測(cè)量電極，這兩對(duì)測(cè)量電極中的一對(duì)設(shè)置在測(cè)量管橫截面的上面，另一對(duì)設(shè)置在底部。

此外，已有技術(shù)中還公開(kāi)了下述方案，除了兩個(gè)測(cè)量電極設(shè)置在測(cè)量管的中央?yún)^(qū)以外，在一個(gè)測(cè)試電極在測(cè)量管的上部區(qū)域和另一個(gè)測(cè)試電極在測(cè)量管的底部區(qū)域中的每種情況中，底部測(cè)試電極常常接地。在測(cè)試電極上測(cè)量的電壓用作鑒別測(cè)量管的填充程度，而同時(shí)所需的流過(guò)測(cè)量管的體積流量信息可以從在測(cè)量電極上測(cè)量的電壓值中得出。

為了使測(cè)定測(cè)量管的填充程度的公知的裝置能夠普遍地使用，施加到測(cè)試電極上的測(cè)試電壓的電源電阻必須相對(duì)較高(例如，在100kΩ的數(shù)量級(jí))。只有在這種方式中測(cè)定體積流量的裝置才能夠普遍地用于必須包括的大范圍的待測(cè)介質(zhì)，正如所公知的，這些待測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性彼此相差很大。

當(dāng)不是應(yīng)用一種緊湊的結(jié)構(gòu)即實(shí)際的傳感器和電子部分都容納在一殼體中而是應(yīng)用這樣的一種測(cè)量裝置即在該裝置中的傳感器是在該過(guò)程中設(shè)置并經(jīng)連接導(dǎo)線(xiàn)(通常是同軸電纜)連接到遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換電子儀時(shí)，已知的方案的缺陷是顯然的。這種連接導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生了取決于同軸電纜的長(zhǎng)度的分壓，當(dāng)連接導(dǎo)線(xiàn)超過(guò)一定的長(zhǎng)度時(shí)，在測(cè)試電極上根本不能再得到可測(cè)量的電壓分量。因此，公知的識(shí)別測(cè)量管的填充程度的測(cè)量裝置只限于在一定的范圍中應(yīng)用-即只能應(yīng)用在緊湊的裝置中，或者應(yīng)用在在傳感器和遠(yuǎn)處的電子儀表之間的連接導(dǎo)線(xiàn)不超過(guò)大約10米的裝置中。

本發(fā)明基于這樣目的，即提供一種普遍適用并且成本效率合算的測(cè)量體積流量和/或識(shí)別測(cè)量管的填充程度的裝置。

通過(guò)如下的方式實(shí)現(xiàn)該目的，在測(cè)量管的上部區(qū)域提供至少一個(gè)測(cè)試電極，計(jì)算/控制單元將測(cè)試信號(hào)傳遞到測(cè)試電極，和計(jì)算/控制單元應(yīng)用響應(yīng)該測(cè)試信號(hào)的信號(hào)，通過(guò)測(cè)量電極接收所說(shuō)的響應(yīng)信號(hào)，以提供關(guān)于測(cè)量管填充程度的信息。依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將測(cè)試信號(hào)應(yīng)用到測(cè)試電極實(shí)現(xiàn)所謂的“空管檢測(cè)”，該“空管檢測(cè)”是指識(shí)別測(cè)量管是完全填充或僅部分地填充或完全空。如果測(cè)量管被填充了，則所說(shuō)的測(cè)試信號(hào)顯示作為在測(cè)量電極的響應(yīng)信號(hào)。另一方面，如果測(cè)量管僅部分地填充或是空的，則在頂部測(cè)試電極和測(cè)量電極之間沒(méi)有電連接或存在干擾電連接。因此，在測(cè)量電極上沒(méi)有響應(yīng)信號(hào)或其它的衰減的響應(yīng)信號(hào)出現(xiàn)。

雖然在原理上一個(gè)測(cè)量電極就足夠確定體積流量和識(shí)別“空管檢測(cè)”，但是依據(jù)本發(fā)明的有利的實(shí)施例還提供了第二測(cè)量電極，該第二測(cè)量電極設(shè)置在與第一測(cè)量電極相對(duì)的測(cè)量管的區(qū)域中。兩個(gè)測(cè)量電極優(yōu)選在測(cè)量管的中心區(qū)域的直徑方向上彼此相對(duì)。

為了利用對(duì)稱(chēng)的條件和作為這種情況的結(jié)果的冗余測(cè)量，以如下的方式相對(duì)于兩測(cè)量電極設(shè)置測(cè)試電極，距兩個(gè)測(cè)量電極中的每個(gè)電極的距離基本相同。因此通過(guò)測(cè)試電極輸出的測(cè)試信號(hào)在兩個(gè)測(cè)量電極的每個(gè)電極上產(chǎn)生基本相同的響應(yīng)信號(hào)。在這種情況下如果出現(xiàn)相差較大，則在一定的情況下這表明出現(xiàn)故障，例如一個(gè)測(cè)量電極出現(xiàn)故障。