專利名稱：磁感生式流量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁感生式流量測量裝置，其包括測量管，所述 測量管被介質(zhì)基本沿著測量管軸線的方向流經(jīng)；磁系統(tǒng)，所述磁系統(tǒng) 產(chǎn)生穿過所述測量管的并且基本垂直于所述測量管軸線分布的、交替 的磁場；兩個測量電極，所述測量電極基本布置在連接線上，其中， 所述連接線基本垂直于所述測量管軸線和所述磁場地取向；以及控制 分析單元，所述控制分析單元根據(jù)在所述測量電極處量取的測量電壓 確定所述介質(zhì)通過所述測量管的體積流量或者質(zhì)量流量。
背景技術(shù)：
為了體積流量測量，磁感生式流量測量裝置充分利用了電動力學(xué) 的感應(yīng)原理介質(zhì)的垂直于磁場移動的電荷載體使得同樣基本垂直于 介質(zhì)流動方向布置的測量電極感生出電壓。這種在測量電極感生的測 量電壓與介質(zhì)的通過測量管的橫截面的平均流動速度成比例，它也與 體積流量成比例。此外，在介質(zhì)密度已知情況下能夠獲得通過流過測 量管的介質(zhì)的質(zhì)量流量。測量電極通常與介質(zhì)直流電地或者電容性地賴合。
與借助磁感生測量裝置確定和/或監(jiān)視體積流量相關(guān)的是，當(dāng)前技 術(shù)發(fā)展越來越多朝向這樣一個方向，即除了體積流量之外還給用戶提 供關(guān)于測量裝置的操作性能的信息。與此相關(guān)的流行語是"有預(yù)見性 的維護(hù)"。這種努力的目標(biāo)最終是排除測量裝置的暫停時段和故障時 段或者使其降至最低。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，盡可能地改善磁感生式流量測量裝置，即提供關(guān)于測量裝置缺陷或者測量裝置各個組件的缺陷信息。
該任務(wù)將如此解決，所述控制分析單元確定直到達(dá)到所述測量裝 置的穩(wěn)定測量狀態(tài)時的當(dāng)前的實際控制時間；所述控制分析單元將所
述實際控制時間與所述測量裝置的預(yù)給定的、直到達(dá)到所述穩(wěn)定測量
狀態(tài)的額定控制時間進(jìn)行比較；并且如果所述實際控制時間比所述預(yù) 給定的額定控制時間大，則所述控制分析單元生成故障信息。在此， 控制時間是這樣一種時間，其是在啟動結(jié)束之后直到磁感生流量測量 裝置達(dá)到穩(wěn)定的運行狀態(tài)所需的時間。測量裝置通過迭代逼近處理達(dá) 到這種穩(wěn)定運行狀態(tài)，在所述迭代逼近處理中獲得控制量或多個控制 量，用于優(yōu)化地、傳感器特定地切換磁場。相應(yīng)的逼近處理在現(xiàn)有技 術(shù)中是己知的并且將在下面詳細(xì)介紹。如果流量測量裝置的普通的預(yù) 給定的控制時間在稍后的時間點被超越，這就表明了在該流量測量裝 置中存在缺陷。
特別地，設(shè)計如果在直到達(dá)到所述測量裝置的穩(wěn)定測量狀態(tài)的
所述當(dāng)前的實際控制時間和所述額定控制時間之間的偏差處于預(yù)給定 的允差值之外，則所述控制分析單元生成所述故障信息。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的有利的改進(jìn)實施例建議所述控制分析單元 基于超越所述預(yù)給定的額定控制時間的、直到達(dá)到所述測量裝置的穩(wěn) 定測量狀態(tài)的實際控制時間，生成所述故障信息，即所述磁系統(tǒng)的機 械穩(wěn)定性受到干擾。于是被延長的控制時間意味著例如磁系統(tǒng)的極 靴的固定不再存在。由于機械不穩(wěn)定在切換磁場時所引發(fā)的波動非常 明顯地延長了線圈電流的控制時間。根據(jù)本發(fā)明因而通過控制時間的 監(jiān)視可靠地識別到機械不穩(wěn)定的磁系統(tǒng)。
正如已經(jīng)指出的，所述額定控制時間是這樣的時間，該時間持續(xù) 直至所述測量裝置檢測到用于至少一個控制量的最優(yōu)值。所述控制量 是傳感器特定的量，特別是磁場強度或者根據(jù)磁場切換流過磁系統(tǒng)的線圈系統(tǒng)的線圈電流。
如己經(jīng)在前面提到的，所述控制分析單元優(yōu)選通過迭代逼近處理 確定所述傳感器特定的量或者所述控制量，其中，所述逼近處理借助 所述傳感器特定的量或者所述控制量的預(yù)給定的初始值開始處理。根 據(jù)本發(fā)明的流量測量裝置的有利的實施樣式設(shè)計所述控制分析單元 迭代地求出的所述傳感器特定的量或者所述控制量是最小時間段，需 要該時間段，到所述時間段為止流經(jīng)通過線圈系統(tǒng)的電流達(dá)到基本恒 定的電流終值/c。",。
在磁感生的流量測量裝置中，磁場的切換通過流過磁系統(tǒng)的線圈 的線圈電流來調(diào)節(jié)。理想狀況下，在線圈系統(tǒng)內(nèi)的電流分布對應(yīng)于磁 場分布。由于在磁場切換過程中在線圈系統(tǒng)的極靴和內(nèi)核產(chǎn)生的擾流， 在實際情況下出現(xiàn)相對于理想狀況的偏差。在線圈系統(tǒng)之外測量的線 圈電流，因而對應(yīng)于流經(jīng)線圈的電流和由該擾流產(chǎn)生的電流的和。如 果把所述在線圈系統(tǒng)之外測量的電流應(yīng)用為控制量，則由此盡管電流 不恒定，但磁場恒定。只要該擾流不消失，這將一直保持。
為了克服這些弊端，在EP 0 969 268 Al中建議，不把電流直接用 于引導(dǎo)電壓通過線圈系統(tǒng)。為了快速地更換磁場的方向，在磁場切換 時以一定上升持續(xù)時間在線圈系統(tǒng)上施加過電壓。過電壓的持續(xù)時間 將被逐漸地調(diào)節(jié)，即在上升持續(xù)時間結(jié)束之后達(dá)到電流最大值，由此 不會出現(xiàn)線圈電流的另一個上升。在達(dá)到最大值后，線圈電流漸進(jìn)地 接近電流終值。根據(jù)這一現(xiàn)有技術(shù)中已知的解決方法，磁場在達(dá)到電 流最大值時具有對應(yīng)于恒定磁場終值的恒定的電流終值。切換期的持 續(xù)時間通過線圈電流的特性得出。因為測量信號的穩(wěn)定性首先被感生 的從線圈系統(tǒng)到測量電極的耦合消極影響，在測量測量電極之間的電 壓差值時不僅線圈系統(tǒng)之上的電壓必須保持恒定，而且通過線圈的電 流也要保持恒定。在由現(xiàn)有技術(shù)已知的解決方案中基于漸進(jìn)的終值接 近，僅當(dāng)擾流完全消失時，才能出現(xiàn)上述情況。由EP 1 460 394 A2公開的、根據(jù)本發(fā)明的流量測量裝置的另選的實施形式建議，由控制分析 單元迭代求出的傳感器特定的量或者控制量是參考時間段《W，當(dāng)控制 分析單元在磁場切換時把過電壓t/^施加到線圈系統(tǒng)，其中，所述過電 壓C/^v在到達(dá)穩(wěn)定測量狀態(tài)時如此測量，即流經(jīng)線圈系統(tǒng)的電流在經(jīng)過 了參考時間段之后始終比基本恒定的電流終值/e。"/J、。
最佳時間段Q。rt的檢測優(yōu)選借助試錯法完成。在切換期內(nèi)檢測得到 的測量值將被用于針對后續(xù)的切換期的時間段Q。W的優(yōu)化。
優(yōu)選地將采取下述方法控制分析單元在第一切換過程中以預(yù)給 定時間段Qw地把反向電壓施加到線圈系統(tǒng)；隨后控制分析單元在預(yù)給 定的時間段^^內(nèi)檢測多個電流測量值；對于這種情況，即時間段"。w 用盡之后，電流終值仍未被達(dá)到，則增大時間段"。w對于這種情況， 即時間段^。rt用盡之前，電流終值提前就被達(dá)到，則減小時間段"。w。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的有利的改進(jìn)實施例設(shè)計所述控制分析單元 以預(yù)給定的周期的或者非周期的間隔檢查所述實際控制時間。另選地 建議所述控制分析單元通過命令觸發(fā)實際控制時間的確定或監(jiān)測。


結(jié)合隨后的附圖詳細(xì)論述本發(fā)明。其中 圖l示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的流量測量裝置；以及 圖2示出用于操縱控制分析單元的流程圖。
具體實施例方式
圖l示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的流量測量裝置l的實施樣式。介 質(zhì)11沿著測量管軸線3方向流經(jīng)測量管2。介質(zhì)ll至少在很小的周邊內(nèi) 可導(dǎo)電。測量管2自身由不導(dǎo)電材料制成，或者至少在其內(nèi)表面涂裝了 非導(dǎo)電材料?；敬怪庇诮橘|(zhì)11的流動方向地取向的磁場B通過對置的線圈系
統(tǒng)6、 7或者說通過兩個電磁裝置生成。在磁場B的影響之下，在介質(zhì)ll 內(nèi)的電荷載體根據(jù)不同的極性移動到兩個極性相反的測量電極4、 5。 在測量電極4、 5上產(chǎn)生的電壓與介質(zhì)11的通過測量管2橫截面的平均流 動速度成比例關(guān)系，這就意味著，它是介質(zhì)11在測量管2內(nèi)的體積流量 的一個尺度。此外測量管2通過例如法蘭的、在圖中未特別示出的連接 元件與介質(zhì)ll流經(jīng)的管路系統(tǒng)連接。
在這兩種所示的情況下，測量電極4、 5與介質(zhì)11處于直接的接觸 中，這種耦合也可以如之前所述是電容性的。
通過連接線路12、 13，測量電極4、 5與控制分析單元8連接。線圈 系統(tǒng)6、 7和控制分析單元8之間的連接通過連接線路14、 15實現(xiàn)。控制 分析單元8通過連接線路16與輸入輸出單元9連接。存儲器單元10屬于 該控制分析單元。
圖2示出了用于操縱控制分析單元8的流程圖。各個控制量的初始 值分別依賴于所采用的迭代逼近處理來提供。如果例如釆用EP 0 969 268 Al所建議的迭代逼近處理，那么必須給出初始值，用于在其內(nèi)過 電壓被施加到所述線圈系統(tǒng)的上升持續(xù)時間和所述過電壓自身。
如果應(yīng)用在EP 1 460 394 A2中已知的解決方法，那么用于參考時 間段"/的初始值是必須的，在該參考時間段內(nèi)控制分析單元在磁場的 切換過程中把過電壓t/^施加到線圈系統(tǒng)，其中所述過電壓C/^在到達(dá) 穩(wěn)定測量狀態(tài)時如此測量，即流經(jīng)線圈系統(tǒng)的電流在經(jīng)過了參考時間 段之后始終比基本恒定的電流終值4^小。此外在這種情況下用于過電 壓K^的初始值必須給出。
在程序點20通過所選的迭代逼近處理確定額定控制時間，在程序 點21存儲所獲得的額定控制時間。在點22，在隨后的時間點(例如流量測量裝置l的重新啟動之后)
檢測直到達(dá)到該測量裝置l的穩(wěn)定的運行狀態(tài)的實際控制時間，并且與 所存儲的額定控制時間比較。如果實際控制時間超過預(yù)給定的額定控
制時間以時間段A (該檢測步驟在程序點23實現(xiàn))，那么這是測量裝置 的機械缺陷的一個指示，所述機械缺陷影響磁場的正確的切換。在這 種情況下，在程序點24給出故障信息。缺陷例如可以是由于固定的松 動而導(dǎo)致的磁系統(tǒng)的松動。由于磁系統(tǒng)的機械不穩(wěn)定和隨后在磁場切 換時激發(fā)的波動，線圈電流的調(diào)節(jié)過程被延長，進(jìn)而延長了額定控制 時間。
如果與此相反在程序點22實際控制時間處于額定控制時間附近的 預(yù)給定的允差A(yù)內(nèi)，那么將在合適的下一個時間點再次確定實際控制時 間，并且與預(yù)給定的額定控制時間比較。
附圖標(biāo)記
1. 磁感生式流量測量裝置
2. 測量管
3. 測量管軸線
4. 測量電極
5. 測量電極
6. 線圈系統(tǒng)
7. 線圈系統(tǒng)
8. 控制分析單元
9. 輸入輸出單元
10. 存儲單元
11. 測量介質(zhì)
12. 連接線路
13. 連接線路
14. 連接線路
1015.連接線路 連接線路
權(quán)利要求
1.磁感生式流量測量裝置(1)，其具有測量管(2)，所述測量管(2)被介質(zhì)(11)基本沿著測量管軸線(3)的方向流經(jīng)，磁系統(tǒng)(6、7)，所述磁系統(tǒng)(6、7)產(chǎn)生穿過所述測量管(2)的并且基本垂直于所述測量管軸線(3)分布的、交替的磁場，兩個測量電極(4、5)，所述測量電極(4、5)基本布置在連接線上，其中，所述連接線基本垂直于所述測量管軸線(3)和所述磁場地取向，以及控制分析單元(8)，所述控制分析單元(8)根據(jù)在所述測量電極(4、5)處量取的測量電壓確定所述介質(zhì)(11)通過所述測量管(2)的體積流量或者質(zhì)量流量，其特征在于，所述控制分析單元(8)確定直到達(dá)到所述測量裝置(1)的穩(wěn)定測量狀態(tài)的、當(dāng)前的實際控制時間，所述控制分析單元(8)將所述實際控制時間與所述測量裝置(1)的預(yù)給定的、直到達(dá)到所述穩(wěn)定測量狀態(tài)的額定控制時間進(jìn)行比較，并且如果所述實際控制時間比所述預(yù)給定的額定控制時間大，則所述控制分析單元(8)生成故障信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，如果在直到達(dá)到所 述測量裝置(1)的穩(wěn)定測量狀態(tài)的所述當(dāng)前的實際控制時間和所述額 定控制時間之間的偏差處于預(yù)給定的允差值(A)之外，則所述控制分 析單元(8)生成所述故障信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述控制分析 單元(8)基于超越所述預(yù)給定的額定控制時間的、直到達(dá)到所述測量 裝置(1)的穩(wěn)定測量狀態(tài)的實際控制時間，生成所述故障信息，即所述磁系統(tǒng)(6、 7)的機械穩(wěn)定性受到干擾。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的裝置，其特征在于，所述額定 控制時間是這樣的時間，所述時間持續(xù)直至所述測量裝置(1)檢測到 用于至少一個控制量的最優(yōu)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述控制量是傳感 器特定的量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制量是磁場 強度或者根據(jù)磁場切換而流過所述磁系統(tǒng)(6、 7)的線圈系統(tǒng)的線圈 電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述控制分析 單元(8)通過迭代逼近處理確定所述傳感器特定的量或者所述控制量， 其中，所述逼近處理借助所述傳感器特定的量的或者所述控制量的預(yù) 給定的初始值開始處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述控制分析單元 迭代地求出的所述傳感器特定的量或者所述控制量是最小時間段，到 所述時間段為止流過所述線圈系統(tǒng)(6、 7)的電流(/,)已經(jīng)達(dá)到基本 恒定的電流終值(/c。 ,)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述控制分析單元 迭代地求出的所述傳感器特定的量或者所述控制量是參考時間段(~e/)，在所述參考時間段內(nèi)所述控制分析單元(8)在磁場(B)的 切換過程中把過電壓(C/h)施加到所述線圈系統(tǒng)，其中，所述過電壓(t/h)在到達(dá)所述穩(wěn)定測量狀態(tài)時如此測量，即流過所述線圈系統(tǒng)的 所述電流在經(jīng)過所述參考時間段之后，始終比基本恒定的電流 終值(/c。w)小。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的裝置，其特征在于，所述控制 分析單元(8)以預(yù)給定的周期的或者非周期的間隔檢査所述實際控制 時間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的裝置，其特征在于，所述控制 分析單元(8)通過命令觸發(fā)所述實際控制時間的檢查。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁感生式流量測量裝置(1)，其具有被介質(zhì)(11)基本沿著測量管軸線(3)的方向流經(jīng)的測量管(2)、產(chǎn)生穿過所述測量管(2)的并且基本垂直于所述測量管軸線(3)地分布的交替的磁場的磁系統(tǒng)(6、7)、兩個基本布置在基本垂直于所述測量管軸線(3)且基本垂直于所述磁場的連接線上的測量電極(4、5)、以及控制分析單元(8)，所述控制分析單元(8)根據(jù)在所述測量電極(4、5)量取的測量電壓確定所述介質(zhì)(11)通過所述測量管(2)的體積流量或者質(zhì)量流量。為了盡早地識別在流量測量裝置(1)處的故障狀態(tài)，所述控制分析單元(8)確定直到達(dá)到所述測量裝置(1)的穩(wěn)定測量狀態(tài)的當(dāng)前的實際控制時間；隨后所述控制分析單元(8)將所述當(dāng)前的實際控制時間與所述測量裝置(1)的預(yù)給定的、直到達(dá)到穩(wěn)定測量狀態(tài)的額定控制時間比較，如果所述實際控制時間大于所述預(yù)給定的額定控制時間，則所述控制分析單元生成故障信息。
文檔編號G01F1/60GK101310166SQ200680039131
公開日2008年11月19日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者托馬斯·布德米格 申請人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司