[發明專利]電磁流量計

有效

• 申請號: 201010277103.4
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN102023036A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 山本友繁;秋田大助;山崎吉夫;八尾健史
• 申請（專利權）人: 株式會社山武
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉;閻文君

技術領域

本發明涉及一種測量在測量管內流過的被測量流體的流量的電磁流量計。

背景技術

[物理現象與數學的基礎知識]

對用于理解以往技術和本發明而必需的在兩者中共同的理論的前提部分進行說明。

首先，對以往技術的說明中必需的物理現象進行說明。在物體在隨時間變化的磁場中移動的情況下，因電磁感應而產生2種電場：(a)因磁場隨時間變化而產生的電場E⁽ⁱ⁾＝-δA/δt、(b)因物體在磁場中移動而產生的電場E^(v)＝v×B。v×B表示v與B的矢量積，δA/δt表示A的基于時間的偏微分。v、B、A分別與下述對應，是在三維(x、y、z)中具有方向的矢量(v：速度、B：磁通密度、A：矢量位(與磁通密度有B＝rotA的關系))。但是，這里的三維矢量與復平面上的矢量意義不同。利用這2種電場在流體中產生電位分布，該電位可以利用電極檢測出。

下面，對普遍所知的數學的基礎知識進行說明。相同頻率而不同振幅的余弦波P·cos(ω·t)、正弦波Q·sin(ω·t)被合成為如下所示的余弦波。P、Q為振幅，ω為角頻率。

P·cos(ω·t)+Q·sin(ω·t)

＝(P²+Q²)^1/2·cos(ω·t-ε)

其中，ε＝tan^-1(Q/P)????...(1)

為了分析式(1)的合成，方便的做法是按照在實軸中取余弦波P·cos(ω·t)的振幅P、在虛軸中取正弦波Q·sin(ω·t)的振幅Q的方式向復坐標平面中映射。即，在復坐標平面上，與原點的距離(P²+Q²)^1/2給出合成波的振幅，與實軸的角度ε＝tan^-1(Q/P)給出合成波與ω·t的相位差。

另外，在復坐標平面上，以下的關系式成立。

L·exp(j·ε)＝L·cos(ε)+j·L·sin(ε)????…(2)

式(2)是有關復矢量的表述，j為虛數單位。L給出復矢量的長度，ε給出復矢量的方向。所以，為了分析復坐標平面上的幾何學的關系，方便的做法是利用向復矢量的變換。

以下的說明中，為了說明電極間電動勢呈現怎樣的舉動，以往技術如何利用該電動勢的產生，采用如上所述的向復坐標平面的映射和利用復矢量的幾何學的分析。

[以往技術的說明]

對發明人所提出的電磁流量計(參照專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3)中的線圈1組、電極一對的情況下產生的電極間電動勢的復矢量配置進行說明。圖32是表示專利文獻1～專利文獻3中公開的電磁流量計的構成的方框圖。該電磁流量計具有：被測量流體流過的測量管1；一對電極2a、2b，其按照與對被測量流體施加的磁場及測量管1的軸PAX雙方正交并且與被測量流體接觸的方式，在測量管1中對置配置，檢測因上述磁場和被測量流體的流動而產生的電動勢；勵磁線圈3，在將與測量管軸PAX的方向正交的包含了電極2a、2b的平面PLN設為測量管1的邊界時，其在以該平面PLN作為邊界的測量管1的前后對被測量流體施加不對稱并且隨時間變化的磁場；電源4，其向該勵磁線圈3供給勵磁電流而產生磁場；檢測電極2a、2b之間的電動勢的信號變換部5；根據由信號變換部5檢測出的電極間電動勢算出被測量流體的流量的流量輸出部6；將電極2a、2b與信號變換部5之間連接的信號線7a、7b。

在以包含了電極2a、2b的平面PLN作為測量管1的邊界，在以該平面PLN為邊界的測量管1的前后對被測量流體施加了不對稱的磁場時，基于利用該不對稱勵磁測量的電極間電動勢的振幅和相位差，向復平面映射的矢量相當于以下的δA/δt分量的矢量Va與v×B分量的矢量Vb的合成矢量Va+Vb。

Va＝B·rω·exp(j·θ)·ω????…(3)

Vb＝B·rv·exp(j·θv)·V?????…(4)