專利名稱：變頻磁流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及流體處理，并且具體地，涉及過程流量測量和控制。特別地，本實(shí)用新型涉及用于磁流量計的測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
磁流量計(或磁計量器(mag meter))通過法拉第感應(yīng)、電磁效應(yīng)測量流量。流量計激勵線圈以在管道部分上產(chǎn)生磁場，并且磁場在過程流上感應(yīng)電動勢(EMF)。使用延伸通過管道部分和進(jìn)入過程流的一對電極或者通過電容性耦合測量產(chǎn)生的電勢差(或電壓)。流速與感應(yīng)電動勢成比例，并且體積流速與流速和過流面積成比例。 一般情況下，電磁流量測量技術(shù)能夠應(yīng)用于水基流體、離子溶液和其他傳導(dǎo)流。具體用途包括污水處理設(shè)施、高純度藥品生產(chǎn)、衛(wèi)生食品和飲料生產(chǎn)以及化學(xué)處理，包括危險和腐蝕性過程流。磁流量計還用在碳?xì)淙剂瞎I(yè)中，包括利用研磨和腐蝕性泥漿的水力壓裂技術(shù)，和其他油氣開采和加工方法。磁流量計在其中由于相關(guān)的壓降(例如，在孔板或文丘里管上)而使得基于壓差的技術(shù)不受歡迎的應(yīng)用中提供快速、精確的流量測量。當(dāng)將機(jī)械元件引入過程流是困難的或不切實(shí)際時，也可以使用磁計量器，如渦輪轉(zhuǎn)子、渦流脫落元件或皮托管。在這些應(yīng)用中，存在對改進(jìn)磁流量測量技術(shù)的持續(xù)需要。特別地，存在在經(jīng)受包括電子、機(jī)械和電磁噪聲影響的過程噪聲影響的高精度應(yīng)用中降低流量測量的偏差的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種磁流量計，包括用于過程流的管道部分；線圈，用于在管道部分上產(chǎn)生磁場；電流源，用于激勵線圈以產(chǎn)生磁場，其中電流源以多個不同脈沖頻率激勵線圈；電極，用于檢測在過程流上由磁場感應(yīng)的電動勢；和處理器，用于計算在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數(shù)，并且用于基于所述函數(shù)產(chǎn)生流量輸出。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，較佳地，在上述磁流量計中，所述多個不同脈沖頻率可以包括至少三個不同脈沖頻率。較佳地，在上述磁流量計中，電極檢測在多個不同相位處的電動勢。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，提供了一種磁流量計，包括管道部分，管道部分具有內(nèi)徑和外徑；線圈，靠近管道部分的外徑；連接到線圈的脈沖式電流源，其中脈沖式電流源提供多個不同脈沖頻率；電極，從管道部分的外徑延伸到管道部分的內(nèi)徑，其中電極檢測在管道部分上的電動勢；和連接到電極的處理器，其中處理器產(chǎn)生作為在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數(shù)的流量輸出。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，較佳地，上述磁流量計還可以包括在管道部分的內(nèi)徑上的襯里，其中電極延伸穿過襯里以接觸過程流。
圖I是在具有一體安裝變送器的帶法蘭的實(shí)施例中的磁流量計的示意性側(cè)視圖。圖2是在具有遠(yuǎn)程安裝變送器的圓片型的實(shí)施例中的磁流量計的示意性端視圖。圖3是用于具有變頻脈沖式電流源的磁流量計的接線圖。圖4是變頻脈沖電流信號的曲線圖。圖5是說明用于用變頻磁流量計測量流量的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖I是在具有一體化安裝變送器12的法蘭配置中的磁流量計10的一個實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。流量計10包括傳感器殼體14和管道部分16，線圈18和電極20 (虛線所示)位于傳感器殼體14中。變送器12包括變送器殼體22，變送器殼體22帶有電路板(或控制器)24(也以虛線所示)，和本地操作者界面(L0I)26。如下所述，控制器24產(chǎn)生用于線圈18的變頻脈沖式激勵電流，在經(jīng)受過程噪聲的環(huán)境中，提高性能和減少信號偏差。在圖I的一體化安裝實(shí)施例中，變送器12直接地安裝在傳感器殼體14的接口部分14A上，在控制器24、線圈18和電極20之間進(jìn)行直接內(nèi)部連接?？商鎿Q地，變送器12被遠(yuǎn)程地安裝并且連接是外部的，如圖2所示。傳感器殼體14由諸如碳鋼之類的堅固、耐用磁性金屬形成，，以屏蔽線圈18和電極20免受可能會影響流量測量的外部場和干擾的影響。傳感器殼體14還防止污垢、油和水污染，抑制易爆和腐蝕性物質(zhì)的進(jìn)入，并避免與在工業(yè)加工環(huán)境中的其他危害接觸。管道部分16包括可變長度的管道或過程流導(dǎo)管，具有范圍從二分之一英寸(12. 7毫米)或更少到十二英寸(30厘米)或更多的內(nèi)徑(ID)。管道部分16通常由諸如不銹鋼之類的非磁性金屬形成，以通過由線圈18在過程流上所產(chǎn)生的磁通線。在圖I的法蘭實(shí)施例中，管道部分16包括通孔法蘭28，用于采用在運(yùn)輸和安裝過程中支撐流量計10的凸緣28A將磁流量計10安裝在管道(piperun)或其他流動結(jié)構(gòu)中。根據(jù)實(shí)施例，法蘭28可由不銹鋼材料(例如，如用于管道部分16)或碳鋼材料(如用于傳感器殼體14)形成。可替換地，傳感器殼體14、管道部分16和法蘭28中的任何一個都可以由碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、黃銅或其他金屬或金屬合金形成，或由耐用聚合物或熱塑性材料形成,如PVC(聚氯乙烯)或ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)。線圈18和電極20位于傳感器殼體14內(nèi)。線圈18包括纏繞銅線或其他導(dǎo)電繞組，纏繞銅線或其他導(dǎo)電繞組圍繞管道部分16的外徑(OD)定向，以在過程流上產(chǎn)生磁場。在一些實(shí)施例中，線圈18結(jié)合軟磁心和通量返回部件，以增加場強(qiáng)度和均勻度，或成形場線和減少傳感器殼體14外側(cè)的邊緣通量。電極20延伸通過管道部分16以通過直接電接觸或電容性耦合檢測在過程流上感應(yīng)的電勢差(或EMF)，或者。取決于實(shí)施例，可以提供電極蓋30，用于訪問電極20，電極蓋30具有用于標(biāo)示流量計的制造商、型號或序列號的銘牌32。如圖I所示，電極20也可以被“時鐘控制(clocked) ”或圍繞軸線A轉(zhuǎn)動，從而使電極平面關(guān)于中心線CL定向在高達(dá)45度的傾斜角度處。變送器殼體22包括用于電子元件板24和本地操作者界面26的前蓋34，和用于將變送器12連接到電源(PS) 40和過程控制單元(P⑶)42的導(dǎo)管連接件36。電源40包括交流(線)或直流電源，或二者。過程控制單元42包括遠(yuǎn)程通信裝置、遠(yuǎn)程操作裝置或過程控制系統(tǒng)，其利用來自磁流量計10的輸出，以監(jiān)視或控制過程變量，包括但不僅限于，通過管道部分16的流量。在二線式實(shí)施例中，變送器12適應(yīng)一系列不同通信協(xié)議，包括但不限于，標(biāo)準(zhǔn)模擬(4-20毫安)信號、模擬-數(shù)字混合協(xié)議(諸如HART )和數(shù)字化測量和控制架構(gòu)(包括 Foundation 現(xiàn)場總線，PROFT BUS/ PROFT* NET 和Pl antWeh1)?？商鎿Q地，變送器12利用環(huán)路線路、電纜、控制總線和數(shù)據(jù)線或用于射頻RF)、紅外(IR)或光通信的無線接口的結(jié)合。在這些和其他的實(shí)施例中，合適的變 送器12及磁流量計10可從明尼蘇達(dá)州EdenPrairie 市的 Rosemount 公司和 Emerson Process Management 公司獲得，具有在此描述的改善。圖2是具有遠(yuǎn)程安裝變送器12的圓片型(無凸緣)配置中的磁流量計10的示意性側(cè)視圖。取決于實(shí)施例，磁流量計10還采用附加安裝結(jié)構(gòu)，包括但不局限于，對準(zhǔn)環(huán)、帶螺紋的壓合接頭和外部套環(huán)型連接元件。在其中管道部分16附近沒有足夠空間的受限安裝中，圖2的遠(yuǎn)程安裝配置允許變送器12位于在諸如梁、壁或隔斷之類的過程結(jié)構(gòu)的附近，或位于另一個流管或?qū)Ч苌??？商鎿Q地，變送器12可以定位為距離傳感器殼體14達(dá)到1000英尺(約合240米)或更多，例如用于適應(yīng)更加集中或易接近的變送器布置，或?qū)⒆兯推?2定位在過程環(huán)境外的控制室中。為了包括這些實(shí)施例的每一個，在這里使用的術(shù)語“流量計”可以不僅包括管道部分16、傳感器殼體14以及其內(nèi)部部件，而且包括變送器12及其部件。特別地，“流量計”可以包括變送器12的一體安裝和遠(yuǎn)程安裝實(shí)施例兩者，而不管變送器12和傳感器殼體14之間的連接長度，并且不管形成連接的特定形式。在圖2的端視圖中，管道部分16 (用交叉影線顯示)軸向地延伸通過傳感器殼體14,并且傳感器殼體14形成圍繞管道部分16、線圈18和電極20的環(huán)形殼體。磁場B橫向地定向跨過管道部分16，大致垂直過程流。襯里44由非磁性絕緣材料形成，其作為襯管道部分16的內(nèi)徑的襯里，以在管道部分16和過程流之間形成電的、化學(xué)的和機(jī)械的屏障。特別地，襯里44將管道部分16與過程流體隔離，并且防止由于在過程流中的化學(xué)和研磨劑的侵蝕和腐蝕。在一些實(shí)施例中，襯里44由PFA (全氟烷)材料組成，如Tef Ion氣Tef I on -PFA或Tef ze V -PFA、PPS (聚苯硫醚)材料，如RytoniPPS,或其它艮合物，如氯丁橡膠、聚氨酯橡膠或天然橡膠，如在商業(yè)上可以從包括Rosemount公司的商業(yè)供應(yīng)商獲得。線圈18圍繞管道部分16的外徑定向，并且被配置為在過程流中產(chǎn)生磁場B。電極20從管道部分16的OD延伸穿過管道部分16的ID上的襯里44，與過程流進(jìn)行電接觸，以檢測由磁場B感應(yīng)的電動勢。可替換地，電極20與過程流形成電容性稱合或聯(lián)接(capacitivecoupling)。此外，電極20的平面可以垂直于中心線CL，如圖2所示，或電極可以被時鐘控制在高達(dá)45°的傾斜角處，如圖I所示。變送器12包括變送器殼體22，變送器殼體22具有用于電子元件板24和本地用戶界面26的前(電子元件)蓋34、以及用于一個或多個接線板48的后(終端)蓋46。變送器殼體22還提供附加的管道連接件36，用于將變送器12連接到傳感器殼體14的接口部分14A。電子元件板(或控制器)24包括處理器或微處理器(μΡ)24Α和變頻電源(VFDC) 24Β。處理器24Α包括接口，該接口用于連接到過程控制系統(tǒng)或遠(yuǎn)程操作裝置以及用于傳送代表通過管道部分16的流量的輸出。本地操作者界面26包括用于本地控制和與變送器12通信的交互式可視化顯示器。在一些實(shí)施例中，本地操作者界面26包括基于菜單的導(dǎo)航鍵，以輸入安裝數(shù)據(jù)和配置參數(shù)，運(yùn)行測試模式，并訪問其他變送器功能。接線板48由耐用塑料或其他絕緣材料形成，具有用于電源和與過程控制系統(tǒng)的輸入/輸出(I/o)通信的電連接，如圖I所示。取決于實(shí)施例，也可以提供一個或多個接線板48，用于形成到傳感器殼體14中的線圈18和電極20的連接，如圖3所示?？刂破?4、本地操作者界面26和接線板28的各個部件可以設(shè)置成不同的電子元件板或電路元件的形式，如圖2所示，或設(shè)置成集成電子組件或堆棧。此外，控制器24也可以被配置為在用于變頻電流源24Β的內(nèi)部電源和外部電源之間切換。在一些實(shí)施例中，如圖I所示，磁流量計10利用外部電源40，其提供由變頻電流源24Β切換、脈沖化或調(diào)制的交流或直流電流。在這些實(shí)施的每一個中，變頻電流源24Β提供脈沖激勵電流到線圈18，并且該電流被以多個不同頻率脈沖化。電極20檢測在過程流中感應(yīng)的電動勢，并且處理器24Α基于在多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數(shù)計算流量輸出。在一般情況下，該函數(shù)包括如在每個不同的脈沖頻率處感應(yīng)的電動勢信號的均值、加權(quán)平均數(shù)或其他平均函數(shù)，，以減少由于如下所述的噪聲影響引起的信號偏差。更具體地說，線圈18被配置以在管道部分16內(nèi)部產(chǎn)生大致均勻磁場B。通量線橫跨管道部分16和襯里44定向，如圖2所示，在大致垂直或法線方向上(即，以約90° )與過程流交叉。在相對較寬的操作范圍上，磁場強(qiáng)度(或磁通量密度)大約與激勵電流成比例，激勵電流在由變頻電流源24Β向線圈18發(fā)出脈沖信號時接通和斷開磁場。當(dāng)傳導(dǎo)過程流流動通過磁場B時，在電極20上形成法拉第環(huán)。電極20檢測管道部分16上的感應(yīng)電動勢(或法拉第電壓)，其中感應(yīng)電動勢與流速和磁場強(qiáng)度大致成比例。在數(shù)學(xué)形式中，感應(yīng)電勢E與平均流速V、平均磁場強(qiáng)度B和由襯里44限定的流道的內(nèi)徑D成比例E = kVBD [I]“K因數(shù)”⑷是取決于測量E、V、B和D所采用的單位的比例常數(shù)。轉(zhuǎn)化公式1，流速V作為感應(yīng)電勢E、磁場強(qiáng)度B和流道直徑D的函數(shù)給出V = E/kBD [2]體積流量等于平均流速乘以過流面積。圖3是用于磁流量計10的示意性接線圖。在此實(shí)施例中，如上所述，電極20延伸穿過管道部分16和襯里44以檢測由橫過磁場B的過程流體流感應(yīng)的電動勢。接線板48將處理器24A連接到電極20以及將電源24B連接到線圈18。為了提高精度，磁流量計10被配置用于脈沖式DC(直流)操作。在這種模式中，處理器24A比較來自電極20的在最大(峰值)和最小(接近零)磁場處感應(yīng)的電動勢信號，以糾正偏移和零點(diǎn)漂移。脈沖式直流測量也減少過程流體和電極20之間的電解反應(yīng)、到線圈18的電容性耦合、基于阻抗的相移和包括磁場和過程流體或電極信號線之間的電感率禹合的正交作用(quadrature contribution)的影響。變頻電流源24B也改變脈沖電流頻率以降低過程噪聲影響。在一些實(shí)施例中，處理器24A定時(clocks)電流源24B以調(diào)節(jié)脈沖頻率或占空比，如圖3所示?？商鎿Q地，電流源24B包括內(nèi)部脈沖調(diào)制電路部件，或用于定時外部電流源的門或時鐘，如上所述。圖4是變頻脈沖電流信號I的曲線圖，帶有同時產(chǎn)生的過程噪聲信號N。每個電流脈沖由脈沖振幅A、脈沖寬度W(或W’)和脈沖周期T(或T’、T”)限定。脈沖周期T限定脈沖頻率(f = 1/Τ)，并且通過脈沖寬度W除以脈沖周期T給出占空比(B卩，占空比=W/T，或等價地，占空比=W)。電流脈沖幅度A取決于線圈電阻和輸入電壓，輸入電壓通常從IOV到40V或更多變化。在一些實(shí)施例中，脈沖電流I是嚴(yán)格的DC(直流)信號，并且線圈電流和磁場具有大致恒定的(脈沖)極性。在其他實(shí)施例中，使用AC(交流電)源，或電子元件引入移位或偏移以在線圈18中產(chǎn)生脈沖AC信號。在這些實(shí)施例中，線圈電流和磁場兩者可以周期性地逆轉(zhuǎn)方向。噪聲信號N由多種不同作用產(chǎn)生。這些作用包括來自線路功率和其他交流信號的電子紋波和滲透(bleed-through)、和來自泵、壓縮機(jī)、渦輪機(jī)和其他旋轉(zhuǎn)裝置的壓力或流量脈動(flow pulsation)。噪聲信號N還由在管道部分和其他過程結(jié)構(gòu)中的機(jī)械振動獨(dú)立于其它來源或與其他來源結(jié)合產(chǎn)生。在圖4的特定實(shí)施例中，第一組電流脈沖具有近似恒定的脈沖寬度W和周期T，具有對應(yīng)于占主導(dǎo)地位的噪聲信號的頻率f。在采樣相位S處測量感應(yīng)電動勢，采樣相位S被以逐個脈沖為基礎(chǔ)定義為脈沖周期T的一部分或分?jǐn)?shù)。一般地，在磁場已經(jīng)被設(shè)置在大致最大值處以后，在每個電流脈沖接近結(jié)束時選擇采樣相位S。當(dāng)噪聲信號N匹配采樣頻率時，流量測量受到偏差影響，因?yàn)槊總€樣本“讀取”噪聲信號的相同相位，導(dǎo)致朝向更高或更低值的恒定移位。當(dāng)噪聲和采樣頻率是諧波關(guān)系(harmonic relationship)時,效果是類似的,特別是對于主導(dǎo)大致方波脈沖電流信號I的傅立葉變換的一階、三階和其他奇數(shù)階諧波。然而，由于跳動產(chǎn)生(beat generation)和其他干擾影響，偏差影響也可以發(fā)生在非諧波采樣和噪聲頻率處。因此，不管噪聲信號N的特定形式，常數(shù)頻率采樣通常將偏差進(jìn)入流量測量。特別地，在泵和其它渦輪機(jī)械循環(huán)開啟和關(guān)閉時，或當(dāng)特定噪聲頻率在采樣頻率(或其諧波)上變化時，可能引入偏差。大功率機(jī)械裝置即使在沒有直接流動耦合的情況下也可以產(chǎn)生噪聲，，例如，通過在流動管道和其它過程結(jié)構(gòu)中誘發(fā)機(jī)械振動，或通過線路功率上的滲透(bleed-through)。為了減少這些影響，線圈電流的脈沖頻率變化，如圖4所示。特別地，脈沖寬度為W和脈沖周期T是能夠獨(dú)立地變化的，從而以固定寬度或固定占空比增加或減少脈沖頻率，或者作為頻率的函數(shù)改變脈沖寬度和占空比兩者。結(jié)果，采樣相位S相對于噪聲信號N變化，通過在不同相位和相應(yīng)幅度的范圍內(nèi)對噪聲進(jìn)行采樣而減少偏差。在圖4的特定示例中，線圈電感相對低并且電流脈沖在大部分脈沖寬度W內(nèi)具有長的“平坦”或坪區(qū)或平穩(wěn)區(qū)域(plateau region) 0在這種情況下，也能夠獨(dú)立于脈沖周期T調(diào)整采樣相位S，。在其它配置中，特別地是對較大的管徑，穩(wěn)定時間可以較長，并且平穩(wěn)區(qū)域可以相對較窄，這需要增加脈沖寬度W。圖5是流程圖，說明用于使用變頻磁流量計測量流量的方法50。方法50包括在過程流上產(chǎn)生脈沖磁場(步驟52)、檢測由磁場感應(yīng)的電動勢(步驟54)、改變脈沖磁場的頻率(步驟56)、計算在多個不同頻率處的電動勢的平均函數(shù)(步驟58)和基于平均數(shù)輸出流量測量值(步驟60)。在一些實(shí)施例中，方法50還包括加權(quán)頻率(步驟62)以產(chǎn)生加權(quán)平均數(shù)(weighted average),例如以排除經(jīng)受噪聲引起的偏差的一個或多個頻率。在其他實(shí)施例中，方法50包括改變采樣相位(步驟64)和加權(quán)相位(步驟66)以產(chǎn)生加權(quán)平均數(shù)。在進(jìn)一步實(shí)施例中，方法50包括基于特定頻率或相位處的電動勢的與均值或平均數(shù)相比的偏差或差異產(chǎn)生警報(步驟68)。 產(chǎn)生脈沖磁場(步驟52)包括激勵線圈或其他場源以在過程流中產(chǎn)生脈沖磁場。如上文針對圖4描述描述的那樣，磁場特性由電流脈沖幅度、脈沖寬度和脈沖頻率確定。檢測電動勢(步驟54)包括例如使用定位在有襯里的流管上(圖2)的一對電極檢測由磁場感應(yīng)的電壓或電勢差。電勢差(即感應(yīng)電動勢)隨磁場強(qiáng)度和平均流速變化，典型地以大致線性形式變化。改變脈沖磁場的頻率(步驟56)包括改變激勵電流源的頻率以產(chǎn)生多個不同的脈沖頻率。如上所述，取決于額外參數(shù)，如線圈電感和流量計幾何形狀，磁場脈沖形狀和脈沖頻率跟隨電流脈沖的形狀和脈沖頻率。在一些實(shí)施例中，獨(dú)立于脈沖寬度，通過改變脈沖周期而改變脈沖頻率，并且占空比相應(yīng)地增加或減少。在其他實(shí)施例中，脈沖寬度也變化，并且脈沖頻率和占空比是獨(dú)立的。在典型的實(shí)施例中，至少產(chǎn)生三個不同的脈沖頻率。在一般情況下，采樣頻率間隔，以使諧波不重疊，或使一組諧波與其他組諧波不重疊。這通過避免噪聲信號的重復(fù)的諧波采樣而進(jìn)一步降低偏差。計算平均數(shù)(步驟58)包括限定多個不同脈沖頻率處的電動勢的平均函數(shù)。在一些實(shí)施例中，平均函數(shù)包括在每一個不同的頻率處的電動勢的共同(未加權(quán))均值，每個基值(contribution)給予相等權(quán)值。在其它實(shí)施例，平均函數(shù)包括基于不同頻率和相位基值(phase contribution)的加權(quán)均值(weighted mean)或加權(quán)平均數(shù),如下所述。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，平均函數(shù)包括來自不同采樣期間的基值，例如，在兩個、三個或更多連續(xù)采樣周期上獲得的連續(xù)平均值，或包括其中基于相對采樣時間給予基值權(quán)值的時間加權(quán)平均值。產(chǎn)生輸出(步驟60)包括基于平均函數(shù)產(chǎn)生代表過程流量的輸出信號。特別地，所述輸出基于在多個不同脈沖頻率處、而不是單個脈沖頻率處的電動勢的均值、平均數(shù)或加權(quán)平均數(shù)。加權(quán)頻率(步驟62)包括將每個脈沖頻率處感應(yīng)的電動勢與共同均值(commonmean)進(jìn)行比較，限定共同均值和電動勢之間的用于每個脈沖頻率的差異，并且基于差異加權(quán)平均數(shù)。所述差異被不同地限定為相對于均值的絕對或相對)偏差，或通過統(tǒng)計方法限定，統(tǒng)計方法例如為基于標(biāo)準(zhǔn)偏差的Z-分?jǐn)?shù)，或基于偏差或Z-分?jǐn)?shù)的可能性或概率。在一個實(shí)施例中，權(quán)值是O或I。這基本上是表決或否決技術(shù)，其中，在均值的特定范圍內(nèi)的電動勢值被賦值為統(tǒng)一相對權(quán)值1，并且在該范圍以外的那些被賦值為權(quán)值O。因此，O加權(quán)值因此被“否決”或從流量輸出排除，而I加權(quán)值是被包括在內(nèi)的。在一些實(shí)施例中，在與特定頻率相應(yīng)的電動勢與均值相差超過流量計的額定精度時，該特定頻率被否決或排除。對于高精度應(yīng)用，額定精度可以是1%或更低，例如約O. 2%。在其他實(shí)施例中，當(dāng)特定頻率相應(yīng)的電動勢與均值相差選擇數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差時，例如，相差一個、兩個或三個，或當(dāng)電動勢的概率或可能性(例如，基于隨機(jī)采樣假說)少于特定閾值時，例如或10%，該特定頻率被否決或排除。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在減少的樣品上重復(fù)統(tǒng)計分析，以驗(yàn)證剩余的測量，并且排除基本上不同于新的平均數(shù)的任何額外頻率?？商鎿Q地，使用連續(xù)加權(quán)的平均數(shù)，其中權(quán)值由可能性或概率函數(shù)限定，如上所述，具有O和I之間的相對權(quán)值。方法50還可以包括在多個不同相位處檢測電動勢(步驟64),如圖4所示。在這些實(shí)施例中，計算平均數(shù)(步驟58)包括計算在多個不同的脈沖頻率和多個不同相位處的電動勢的平均數(shù)。·在不同相位處檢測電動勢進(jìn)一步減少偏差，因?yàn)槠洚a(chǎn)生過程流的更完整的樣本，包括噪聲成分的不同相位和幅度。在一些實(shí)施例中，流量輸出基于如在每個單獨(dú)的相位處采樣的電動勢的共同(或者未加權(quán))均值。在其它實(shí)施例中，所述輸出包括不同相位基值的加權(quán)均值(weighted mean)(步驟62),其中權(quán)值基于與平均數(shù)(或共同均值)的差異或偏差，如上文針對頻率加權(quán)(步驟66)描述的那樣。因此，取決于實(shí)施例，流量函數(shù)可以包括在多個不同頻率或在多個不同頻率和多個不同相位處的電動勢的平均數(shù)。流量輸出又可以包括基于不同頻率和相位基值的共同均值、平均數(shù)或加權(quán)平均數(shù)。在一些實(shí)施例中，處理器產(chǎn)生偏差降低的可變頻率的流量測量，無需額外的操作者輸入或配置要求，并且不論噪聲信號本身的性質(zhì)或來源。例如，當(dāng)泵或其他噪聲源被引入過程系統(tǒng)中時，平均函數(shù)自動地降低流量計輸出中的偏差，無論是否識別噪聲源。偏差通過頻率和相位加權(quán)被進(jìn)一步降低，這自動地適應(yīng)噪聲頻譜中的變化(例如，當(dāng)泵或渦輪速度變化時)，無需頻率匹配、相位鎖定和其他復(fù)雜信號處理技術(shù)。在一些實(shí)施例，在任何頻率或相位分量的偏差超過特定閾值時，基于其與共同均值或平均數(shù)的差，產(chǎn)生警告輸出或警報指示(步驟68)。在一般情況下，警報閾值可以對應(yīng)于否決閾值，如上所述(例如，百分比或西格馬偏差，或可能性)，但警報信號獨(dú)立于頻率或相位加權(quán)。因此，能夠基于特定頻率或相位基值與均值的偏差產(chǎn)生警報指示，不論偏差是否用來加權(quán)在流量測量輸出中使用的平均數(shù)。雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在沒有背離本實(shí)用新型的范圍的情況下進(jìn)行各種變化和用等同物代替其元件。此外，在沒有背離本實(shí)用新型的本質(zhì)范圍的情況下，可以做出修改以使特殊情況或材料適應(yīng)本實(shí)用新型的教誨。因此，本實(shí)用新型不限于在此公開的特定實(shí)施例，而是包括落入附后權(quán)利要求的包含范圍內(nèi)的全部實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種磁流量計，其特征在于包括 用于過程流的管道部分； 線圈，用于在管道部分上產(chǎn)生磁場； 電流源，用于激勵線圈以產(chǎn)生磁場，其中電流源以多個不同脈沖頻率激勵線圈； 電極，用于檢測在過程流上由磁場感應(yīng)的電動勢；和 處理器，用于計算在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數(shù)，并且用于基于所述函數(shù)產(chǎn)生流量輸出?！?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁流量計，其中所述多個不同脈沖頻率包括至少三個不同脈沖頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁流量計，其中電極檢測在多個不同相位處的電動勢。
4.一種磁流量計，其特征在于包括 管道部分，管道部分具有內(nèi)徑和外徑； 線圈，靠近管道部分的外徑； 連接到線圈的脈沖式電流源，其中脈沖式電流源提供多個不同脈沖頻率； 電極，從管道部分的外徑延伸到管道部分的內(nèi)徑，其中電極檢測在管道部分上的電動勢；和 連接到電極的處理器，其中處理器產(chǎn)生作為在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數(shù)的流量輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁流量計，還包括在管道部分的內(nèi)徑上的襯里，其中電極延伸穿過襯里以接觸過程流。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種變頻磁流量計，包括用于過程流的管道部分、用于在管道部分上產(chǎn)生磁場的線圈、用于激勵線圈以產(chǎn)生磁場的電流源和用于檢測在過程流上由磁場感應(yīng)的電動勢的電極。電流源以多個不同脈沖頻率激勵線圈。處理器計算在所述多個不同脈沖頻率處的電動勢的函數(shù)，并且基于該函數(shù)產(chǎn)生流量輸出。
文檔編號G01F1/58GK202770479SQ20122020235
公開日2013年3月6日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者布魯斯·大衛(wèi)·羅弗納 申請人:羅斯蒙德公司