[發明專利]磁感應流量計和用于這種流量計的測量管

無效

• 申請號: 200680016963.4
• 申請日: 2006-05-04
• 公開（公告）號: CN101194147A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 托馬斯·青格;西蒙·斯廷格林
• 申請（專利權）人: 恩德斯+豪斯流量技術股份有限公司
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 鐘強;樊衛民

技術領域

本發明涉及一種用于磁感應流量計的測量管以及具有這種測量管的磁感應流量計。

背景技術

為了測量導電流體，經常使用一種具有磁感應測量變送器的流量計。眾所周知，利用磁感應流量計能夠測量特別是導電流體特別是液體的體積流量，而且形成對應的測量值。如眾所周知，磁感應流量計的測量原理是，由于載荷子分離而在被磁場切割的流動流體部分體積中感生的電壓被利用至少兩個測量電極檢測到，并且在流量計的測量儀表電子裝置中被進一步處理為相應的測量值，例如體積流的測量值。同樣的，本領域技術人員熟知單獨元件的結構和磁感應流量計的功能，例如在以下文獻中有所記載：DE-A?43?26?991、EP-A?1?460?394、EP-A?1275?940、EP-A?12?73?892、EP-A?1?273?891、EP-A?814?324、EP-A?770?855、EP-A?521?169、US-B?6,763,729、US-B?6,658,720、US-B?6,634,238、US-B6,595,069、US-A?6,031,740、US-A?5,664,315、US-A?5,646,353、US-A5,540,103、US-A?5,487,310、US-A?5,210,496、US-A?4,704,908、US-A4,410,926、US-A?2002/0117009或WO-A?01/90702。

為傳送待測流體，上述類型的測量變送器，如附圖所示意，是一種插入到引導流體的管道中的測量管。為避免流體中感應的電壓短路，測量管至少在其接觸流體的內側面上基本不導電地構成。為了將測量管插入到傳送流體的管道中，測量管的端部提供了法蘭或類似裝置。上述用于工業的測量變送器經常有一個測量管，其利用金屬支撐管和內部涂覆的電絕緣材料層(所謂的襯底)形成。使用這樣安置的測量管，保證了測量變送器和整個流量計具有在機械上非常穩定和魯棒的結構。諸如硬橡膠，聚氟乙烯樹脂，聚亞安酯，或其它化學和/或機械上耐用的塑料都被用于制作襯底的材料；而為避免磁場衰減，特別是在同一個測量管內可能的短路，上述類型的支撐管通常由非鐵磁材料，特別是順磁的材料，如不銹鋼或類似材料制成。因此，通過對支撐管的適當選擇，可以實現測量管強度對各種應用場合存在的機械需求的的匹配；而利用襯底，也可以得到測量管與各種應用場合的化學的特別是衛生需求的的匹配。通常，這種情況下使用的材料具有的額定的也就是有效的或者平均的相對導磁率μ_r充分小于10而大于5。眾所周知，這種情況下，相對導磁率μ_r給出了當材料置于同一磁場中時測量磁通密度(＝磁感應)相對于在空氣或真空環境中的磁通密度增加，在空氣或真空環境中的導磁率μ₀(＝感應常數)等于1.256·10^-6Vs·Am^-1，也就是對于所使用的材料的導磁率μ有關系μ＝μ_r·μ₀。

測量所需的磁場由相應的磁場系統產生，該磁場系統由線圈裝置構成，通常包括兩個勵磁線圈，對應的用于勵磁線圈的線圈鐵心和/或極靴，以及可能時還包括與測量管外部的線圈鐵心連接的導磁引導片。然而，也有磁場系統只使用單一勵磁線圈。磁場系統通常實際上如圖1中所示，直接設置在測量管上并由其支承。

為產生磁場，由相應測量儀表電子裝置提供的勵磁電流I流過線圈裝置。對現代測量變送器，勵磁電流通常是脈沖的雙極矩形交流電流。US-B?6,763,729、US-A?6,031,740、US-A?4,410,926或EP-A?1?460?394列出了一些用于產生這種勵磁電流的電路裝置以及相應的切換和/或調節方法。這種電路裝置通常包括驅動勵磁電流的能源以及H-型或T-型橋電路，用于調制勵磁電流。

根據法拉第感應定律在流體中感生的電壓，在至少兩個流電的(即，被液體弄濕)測量電極，或者至少兩個容性的(即，例如設置在測量管管壁內部)測量電極被檢測而作為測量電壓。通常情況下，測量電極被安排到在直徑上相對的兩端，使得其共同的直徑垂直于磁場方向，即垂直于勵磁裝置所在的直徑，然而，同樣的，測量電極可以被安排在測量管非直徑的兩端；對此特別是參見US-A?5,646,353。通過測量電極檢測的測量電壓被放大并且通過平均電路處理為測量信號，這種信號是可以被記錄，顯示或者進一步處理的。相應的測量電子裝置同樣地為本領域技術人員所知，例如在EP-A?814?324、EP-A?521169或WO-A?01/90702中有所記載。