專利名稱：電磁流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁流量計(jì)，并且尤其涉及一種檢測(cè)流體特性或狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)，并校正流體流量的電磁流量計(jì)。
背景技術(shù)：
電磁流量計(jì)是一種因其特性而能夠穩(wěn)定地測(cè)量流量的流量計(jì)，并被確認(rèn)為高精度流量計(jì)。然而，常規(guī)電磁流量計(jì)被假定為在管道充滿待測(cè)流體的條件下工作，并且一般被設(shè)計(jì)為通過檢測(cè)與流體的流速成比例的信號(hào)并使流速乘以管道橫截面積來獲得流體的流量。因此，如果管道沒有充滿流體或者氣泡混入流體中，則流量測(cè)量將出現(xiàn)誤差。
例如，當(dāng)管道中的流體液位變化時(shí)，橫截面積變化。因此，電磁流量計(jì)的輸出將出現(xiàn)量程變化，并且將出現(xiàn)流量誤差。另外，當(dāng)氣泡混入管道中時(shí)，流體的體積將變化。這造成輸出的量程變化，導(dǎo)致了要獲得的流量出現(xiàn)誤差。為此，為了高精度地測(cè)量流體的流量，必須通過利用另一傳感器測(cè)量流體狀態(tài)如液位或混入的氣泡量，來執(zhí)行流量校正。如上所述，當(dāng)除待測(cè)流體以外的物質(zhì)混入管道中，例如氣體和液體等組成多相流時(shí)(液位變化液可被認(rèn)為是氣體混入流體中的情況)，難以利用普通的電磁流量計(jì)來精確測(cè)量流量。在這些情況下，已出現(xiàn)了對(duì)一種在流體狀態(tài)變化時(shí)能夠自動(dòng)精確測(cè)量流量的電磁流量計(jì)的需要。
相對(duì)于上述背景，例如在參考文獻(xiàn)1(日本專利待審公開No.6-241855)和參考文獻(xiàn)2(JNMIHF版，“Flow Rate Measurement from Ato Z for Instrumentation Engineers(用于儀表工程師的A至Z流量測(cè)量)”，Kogyo Gijutusha，1995，PP.147-148)中提出了一種用于部分充滿管道的電磁流量計(jì)，以校正液位變化。這些參考文獻(xiàn)提出了一種通過測(cè)量液位來校正流量的技術(shù)，作為電磁流量計(jì)對(duì)部分充滿管道的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1和2中所披露的電磁流量計(jì)根據(jù)在同時(shí)驅(qū)動(dòng)位于通道上側(cè)和下側(cè)的勵(lì)磁線圈時(shí)、由位于通道左側(cè)和右側(cè)的一對(duì)電極所獲得的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)，與在單獨(dú)驅(qū)動(dòng)上側(cè)勵(lì)磁線圈時(shí)所獲得的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)之間的比率，來獲得第一液位，根據(jù)該液位來校正預(yù)先獲得的靈敏度，并輸出流量。
另一方面，本發(fā)明人在參考文獻(xiàn)3(WO03/027614)中提出了一種解決量程漂移問題的電磁流量計(jì)。以下將描述為說明參考文獻(xiàn)3和本發(fā)明所需的物理現(xiàn)象。當(dāng)物體在變化的磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電磁感應(yīng)產(chǎn)生了兩種類型的電場(chǎng)，即(a)由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化所產(chǎn)生的電場(chǎng)E(i)＝A/t，以及(b)當(dāng)物體在磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電場(chǎng)E(V)＝v×B。在這種情況下，v×B代表v和B的外積，A/t代表A關(guān)于時(shí)間的偏微分。在這種情況下，v、B和A分別對(duì)應(yīng)于以下，并且是具有三維(x、y和z)方向的矢量(v流速，B磁通密度，A矢勢(shì)(vector potential)(與磁通密度的關(guān)系被表示為B＝rotA))。然而，注意，這種情況下的三維矢量的意義不同于復(fù)平面上的矢量。這兩種類型的電場(chǎng)在流體中產(chǎn)生電勢(shì)分布，并且電極能夠檢測(cè)該電勢(shì)。
接下來將描述公知的數(shù)學(xué)基本知識(shí)。將具有相同頻率但不同振幅的余弦波P·cos(ω·t)和正弦波Q·sin(ω·t)合成為以下的余弦波。令P和Q為振幅，且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)的合成運(yùn)算，方便的是執(zhí)行復(fù)坐標(biāo)平面映射，以便沿實(shí)軸繪出余弦波P·cos(ω·t)的振幅P，而沿虛軸繪出正弦波Q·sin(ω·t)的振幅Q。即，在復(fù)坐標(biāo)平面上，到原點(diǎn)的距離(P2+Q2)1/2給出了合成波的振幅，且角度ε＝tan-1(Q/P)給出了合成波與ω·t之間的相位差。
另外，在復(fù)坐標(biāo)平面上，以下關(guān)系式成立L·exp(j·ε)＝L·cos(ε)+j·L·sin(ε) …(2)式(2)是與復(fù)矢量關(guān)聯(lián)的表達(dá)式，其中j是虛數(shù)單位，L給出了復(fù)矢量的長度，且ε給出了復(fù)矢量的方向。為了分析復(fù)坐標(biāo)平面上的幾何關(guān)系，方便的是使用到復(fù)矢量的變換。
以下描述采用了到上述那樣的復(fù)坐標(biāo)平面的映射及使用復(fù)矢量的幾何分析，來顯示電極間電動(dòng)勢(shì)怎樣表現(xiàn)其行為，以及說明參考文獻(xiàn)3和本發(fā)明的電磁流量計(jì)如何使用該行為。
接下來將描述參考文獻(xiàn)3中所描述的電磁流量計(jì)中的具有一組線圈和電極對(duì)的復(fù)矢量布置。
圖36是用于說明參考文獻(xiàn)3中的電磁流量計(jì)的原理的框圖。該電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道101，待測(cè)流體流過該測(cè)量管道101；一對(duì)電極102a和102b，這對(duì)電極102a和102b被置于測(cè)量管道101中且彼此相對(duì)，以便既垂直于要施加于流體的磁場(chǎng)，又垂直于測(cè)量管道101的軸PAX，并與流體接觸，且檢測(cè)由磁流和流體流動(dòng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；以及勵(lì)磁線圈103，在包括電極102a和102b的平面PLN用作測(cè)量管道101的界面的情況下，該勵(lì)磁線圈103向流體施加在以平面PLN為界的測(cè)量管道101前側(cè)和后側(cè)不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)。
在由勵(lì)磁線圈103所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Ba中，在連接電極102a和102b的電極軸EAX上既垂直于電極軸EAX，又垂直于測(cè)量管道軸PAX的磁場(chǎng)分量(磁通密度)B1由下式給出B1＝b1·cos(ω0·t-θ1) …(3)在式(3)中，b1是磁通密度B 1的振幅，ω0是角頻率，且θ1是與ω0·t的相位差(相位滯后)。磁通密度B1以下將稱為磁場(chǎng)B1。
首先，將描述由磁場(chǎng)變化所引起的與待測(cè)流體流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)橛纱艌?chǎng)變化所引起的電動(dòng)勢(shì)取決于磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dB/dt，因此根據(jù)下式對(duì)勵(lì)磁線圈103所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1進(jìn)行微分dB1/dt＝-ω0·b1·sin(ω0·t-θ1) …(4)如果待測(cè)流體的流速為0，則所產(chǎn)生的渦流僅僅是由磁場(chǎng)變化所引起的分量。如圖37所示指出了由磁場(chǎng)Ba的變化而引起的渦流I的方向。因此，如圖37所示，在包括電極軸EAX和測(cè)量管道軸PAX的平面內(nèi)，指出了由磁場(chǎng)Ba的變化所產(chǎn)生的與流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì)E的方向。該方向被定義為負(fù)方向。
此時(shí)，電極間電動(dòng)勢(shì)E是通過使考慮了方向的磁場(chǎng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)-dB1/dt乘以系數(shù)k(和待測(cè)流體的導(dǎo)電率及介電常數(shù)以及包括電極102a和102b布局的測(cè)量管道101結(jié)構(gòu)相關(guān)的復(fù)數(shù))所獲得的值，如下式所示E＝k·ω0·b1·sin(ω0·t-θ1) …(5)把式(5)改寫為下式E＝k·ω0·b1·{sin(-θ1)}·cos(ω0·t)+k·ω0·b1·{cos(-θ1)}·sin(ω0·t)＝k·ω0·b1·{-sin(θ1)}·cos(ω0·t)+k·ω0·b1·{cos(θ1)}·sin(ω0·t) …(6)在這種情況下，如果把式(6)映射到關(guān)于ω0·t的復(fù)坐標(biāo)平面上，則由下式給出實(shí)軸分量Ex和虛軸分量EyEx＝k·ω0·b1·{-sin(θ1)}＝k·ω0·b1·{cos(π/2+θ1)} …(7)Ey＝k·ω0·b1·{cos(θ1)}＝k·ω0·b1·{sin(π/2+θ1)} …(8)另外，把由式(7)和(8)所表示的Ex和Ey變換為由下式表示的復(fù)矢量EcEc＝Ex+j·Ey＝k·ω0·b1·{cos(π/2+θ1)}+j·k·ω0·b1·{sin(π/2+θ1)}＝k·ω0·b1·{cos(π/2+θ1)+j·sin(π/2+θ1)}＝k·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1)} …(9)另外，將上述系數(shù)k改寫為復(fù)矢量，以得到下式k＝rk·cos(θ00)+j·rk·sin(θ00)＝rk·exp(j·θ00) …(10)在式(10)中，rk是比例系數(shù)，且θ00是矢量k相對(duì)于實(shí)軸的角度。
把式(10)代入式(9)中，得到如下被改寫為復(fù)坐標(biāo)的電極間電動(dòng)勢(shì)Ec(僅由磁場(chǎng)的瞬時(shí)變化而引起的與流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì))Ec＝rk·exp(j·θ00)·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1)}
＝rk·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θ00)} …(11)在式(11)中，rk·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θ00)}是具有長度rk·ω0·b1及關(guān)于實(shí)軸的角度π/2+θ1+θ00的復(fù)矢量。
接下來將描述由待測(cè)流體的流速所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)。令V(V≠0)為流體流速的大小，因?yàn)樵谒a(chǎn)生的渦流中，除流速為0時(shí)的渦流I以外，還產(chǎn)生了由流體流速矢量v所引起的分量v×Ba，所以如圖38所示指出了由流速矢量v和磁場(chǎng)Ba所產(chǎn)生的渦流Iv的方向。因此，由流速矢量v和磁場(chǎng)Ba所產(chǎn)生的電極間電動(dòng)勢(shì)Ev的方向變?yōu)楹陀伤矔r(shí)變化所產(chǎn)生的電極間電動(dòng)勢(shì)E的方向相反，且Ev的方向被定義為正方向。
在這種情況下，如下式所示，由流速所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)是通過使如磁場(chǎng)B1乘以系數(shù)kv(和流速大小V、待測(cè)流體的導(dǎo)電率和介電常數(shù)及包括電極102a和102b布局的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)相關(guān)的復(fù)數(shù))所獲得的值Ev＝kv·{b1·cos(ω0·t-θ1)} …(12)將式(12)改寫為Ev＝kv·b1·cos(ω0·t)·cos(-θ1)-kv·b1·sin(ω0·t)·sin(-θ1)＝kv·b1·{cos(θ1)}·cos(ω0·t)+kv·b1·{sin(θ1)}·sin(ω0·t)…(13)在這種情況下，當(dāng)把式(13)映射到關(guān)于ω0·t的復(fù)坐標(biāo)平面上時(shí)，由下式給出實(shí)軸分量Evx和虛軸分量EvyEvx＝kv·b1·{cos(θ1)}…(14)Evy＝kv·b1·{sin(θ1)}…(15)另外，把由式(14)和(15)所表示的Evx和Evy改寫為由下式所表示的復(fù)矢量EvcEvc＝Evx+j·Evy＝kv·b1·{cos(θ1)}+j·kv·b1·{sin(θ1)}＝kv·b1·{cos(θ1)+j·sin(θ1)}＝kv·b1·exp(j·θ1) …(16)另外，將上述系數(shù)kv改寫為復(fù)矢量，以得到下式kv＝rkv·cos(θ01)+j·rkv·sin(θ01)
＝rkv·exp(j·θ01) …(17)在式(17)中，rkv是比例系數(shù)，且θ01是矢量kv相對(duì)于實(shí)軸的角度。在這種情況下，rkv等效于通過使上述比例系數(shù)rk(見式(10))乘以流速大小V和比例系數(shù)γ所獲得的值。即，下式成立rkv＝γ·rk·V …(18)把式(17)代入式(16)中，得到如下被改寫為復(fù)坐標(biāo)的電極間電動(dòng)勢(shì)EvcEvc＝kv·b1·exp(j·θ1)＝rkv·b1·exp{j·(θ1+θ01)}…(19)在式(19)中，rkv·b1·exp{j·(θ1+θ01)}是具有長度rkv·b1及關(guān)于實(shí)軸的角度θ1+θ01的復(fù)矢量。
通過根據(jù)式(11)和(19)的下式，來表示作為由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)Ec和由流體流速所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)Evc的組合的電極間電動(dòng)勢(shì)EacEac＝Ec+Evc＝rk·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θ00)}+rkv·b1·exp{j·(θ1+θ01)} …(20)由式(20)顯然看出，用兩個(gè)復(fù)矢量rk·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θ00)}和kv·b1·exp{j·(θ1+θ01)}來表示電極間電動(dòng)勢(shì)Eac。通過組合這兩個(gè)復(fù)矢量所得到的合成矢量的長度代表輸出(電極間電動(dòng)勢(shì)Eac)的振幅，并且合成矢量的角度φ代表電極間電動(dòng)勢(shì)Eac關(guān)于輸入(勵(lì)磁電流)相位ω0·t的相位差(相位延遲)。
在以上原理下，參考文獻(xiàn)3中所描述的電磁流量計(jì)提取不受量程漂移(span shift)影響的參數(shù)(不對(duì)稱勵(lì)磁參數(shù))，并根據(jù)所提取的參數(shù)來輸出流量，由此解決量程漂移的問題。
將參考圖39來描述量程漂移。假定，盡管待測(cè)流體的流速?zèng)]有變化，通過電磁流量計(jì)所測(cè)量的流速大小V也發(fā)生了變化。在這種情況下，可以把量程漂移看作該輸出變化的原因。
假定這樣執(zhí)行標(biāo)定，以致當(dāng)在初始狀態(tài)下待測(cè)流體的流速為0時(shí)(周期T1)，電磁流量計(jì)的輸出變?yōu)?(v)，并且當(dāng)流速為1(米/秒)時(shí)(周期T2)，輸出變?yōu)?(v)。在這種情況下，電磁流量計(jì)的輸出是代表流速大小V的電壓。按照該標(biāo)定，如果待測(cè)流體的流速為1(米/秒)，則電磁流量計(jì)的輸出應(yīng)該為1(v)。然而，當(dāng)給定的時(shí)間t1過去了，電磁流量計(jì)的輸出可能變?yōu)?.2(v)，盡管待測(cè)流體的流速保持為1(米/秒)。可以把量程漂移看作該輸出變化的原因。例如，當(dāng)勵(lì)磁線圈中流動(dòng)的勵(lì)磁電流的值不能保持為常數(shù)時(shí)，被稱為量程漂移的現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。
根據(jù)參考文獻(xiàn)1和2，可以測(cè)量在處于部分充滿狀態(tài)的管道中流動(dòng)的流體的流量。參考文獻(xiàn)1和2中所披露的電磁流量計(jì)根據(jù)在同時(shí)驅(qū)動(dòng)上側(cè)和下側(cè)勵(lì)磁線圈時(shí)所獲得的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)與單獨(dú)驅(qū)動(dòng)上側(cè)勵(lì)磁線圈時(shí)所獲得的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)之間的比率，來檢測(cè)液位。為此，當(dāng)隨著流量接近0而信號(hào)電動(dòng)勢(shì)減小時(shí)，所檢測(cè)到的液位包含大的誤差，并且靈敏度校正精度將下降，由此導(dǎo)致流量測(cè)量誤差。
另外，參考文獻(xiàn)3中所披露的電磁流量計(jì)能夠自動(dòng)執(zhí)行量程校正。然而，只有當(dāng)不受量程偏移影響的參數(shù)按照和作為施加于流速的系數(shù)的量程變化相同的方式變化時(shí)，參考文獻(xiàn)3中的電磁流量計(jì)才能執(zhí)行量程校正。
在由電極所檢測(cè)到的電極間電動(dòng)勢(shì)中，與流體流速關(guān)聯(lián)的v×B分量例如用Ka·B·Cf·V來表示(其中Ka為常數(shù)項(xiàng)，B為與磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)，Cf為與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)，V為流速大小)，與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的A/t分量例如可以用Ka·B·Cg·ω來表示(其中Ka為常數(shù)項(xiàng)，B為與磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)，Cf為與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)，ω為勵(lì)磁角頻率)。
參考文獻(xiàn)3中的電磁流量計(jì)假定Cf/Cg比率保持為常數(shù)。在嚴(yán)格意義下，A/t分量和v×B分量隨流體特性或狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)的變化而不同地變化，因此Cf/Cg比率不是常數(shù)。因此，當(dāng)所需的流量測(cè)量精度提高時(shí)，參考文獻(xiàn)3中的電磁流量計(jì)將出現(xiàn)流量測(cè)量誤差。尤其是當(dāng)利用具有高頻勵(lì)磁電流的高頻勵(lì)磁執(zhí)行測(cè)量時(shí)，或測(cè)量具有低導(dǎo)電率的流體時(shí)，該流量測(cè)量誤差將變得顯著。假定精確地得到流體的流速。即使在這種情況下，如果流體的體積(橫截面積)發(fā)生變化，流量也會(huì)出現(xiàn)誤差。這可能使得即使應(yīng)用參考文獻(xiàn)3的原理，也不可能精確測(cè)量流量。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上問題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供這樣一種電磁流量計(jì)，該電磁流量計(jì)能夠通過精確地檢測(cè)以下狀態(tài)并校正流體的流量來精確地測(cè)量流體流量在取決于流體流速的v×B分量和與流體流速無關(guān)的A/t分量之間、取決于流體特性或狀態(tài)和測(cè)量管道狀態(tài)的變化分量的比率不是常數(shù)的狀態(tài)，或流體特性或狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)變化的狀態(tài)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明以上目的，提供這樣一種電磁流量計(jì)，該電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道，待測(cè)流體流過該測(cè)量管道；電極，該電極位于測(cè)量管道中，并檢測(cè)由施加于流體的磁場(chǎng)和流體流動(dòng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；勵(lì)磁單元，該勵(lì)磁單元向流體施加一關(guān)于第一平面不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)，該第一平面包括該電極且垂直于測(cè)量管道軸方向；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元從基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)和基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)的合成電動(dòng)勢(shì)中，提取與流體流速無關(guān)的A/t分量以及由流體流速所引起的v×B分量，A、t、v和B分別代表矢勢(shì)、時(shí)間、流速和磁通密度；以及流量計(jì)算單元，該流量計(jì)算單元從由信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量，根據(jù)該變化分量來校正作為應(yīng)用于由信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量，該參數(shù)是與流體流量無關(guān)的流體特性和狀態(tài)和測(cè)量管道狀態(tài)至少之一。


圖1是用于說明本發(fā)明電磁流量計(jì)的第二布置的原理的框圖；圖2是示出待測(cè)流體流量為0時(shí)的圖1電磁流量計(jì)中的渦流和電極間電動(dòng)勢(shì)的視圖；圖3是示出待測(cè)流體流量不為0時(shí)的圖1電磁流量計(jì)中的渦流和電極間電動(dòng)勢(shì)的視圖；圖4是用于說明本發(fā)明電磁流量計(jì)的第三布置的原理的框圖；
圖5是示出待測(cè)流體流量為0時(shí)的圖4電磁流量計(jì)中的渦流和電極間電動(dòng)勢(shì)的視圖；圖6是示出待測(cè)流體流量不為0時(shí)的圖4電磁流量計(jì)中的渦流和電極間電動(dòng)勢(shì)的視圖；圖7是用于說明產(chǎn)生本發(fā)明電磁流量計(jì)中的表的方法的曲線圖；圖8是用于說明產(chǎn)生本發(fā)明電磁流量計(jì)中的表的另一種方法的曲線圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置的框圖；圖10是示出本發(fā)明第一實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電磁流量計(jì)中所使用的電極的例子的橫截面圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電磁流量計(jì)中所使用的電極的例子的透視圖；圖13是示出本發(fā)明第一實(shí)施例中粘著于測(cè)量管道內(nèi)部的物質(zhì)的厚度與A/t分量中的變化分量大小之間關(guān)系的例子的曲線圖；圖14是示出本發(fā)明第二實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置的框圖；圖16是示出本發(fā)明第三實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電磁流量計(jì)中所使用的勵(lì)磁線圈和電極布置的例子的橫截面圖；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電磁流量計(jì)中所使用的勵(lì)磁線圈和電極布置的例子的透視圖；圖19是示出本發(fā)明第三實(shí)施例中流體的液位或橫截面積與A/t分量中的變化分量大小之間關(guān)系的例子的曲線圖；圖20是示出本發(fā)明第四實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖21是示出本發(fā)明第五實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖22是示出本發(fā)明第六實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖23是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置的框圖；圖24是示出本發(fā)明第七實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖25是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的電磁流量計(jì)中所使用的勵(lì)磁線圈和電極布置的例子的橫截面圖；圖26是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的電磁流量計(jì)中所使用的勵(lì)磁線圈和電極布置的例子的透視圖；圖27是示出本發(fā)明第七實(shí)施例中流體的液位或橫截面積與A/t分量中的變化分量大小之間關(guān)系的例子的曲線圖；圖28是示出本發(fā)明第八實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖29是示出本發(fā)明第九實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖30是示出本發(fā)明第十實(shí)施例中的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元的操作的流程圖；圖31是示出根據(jù)本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的電磁流量計(jì)被設(shè)置在現(xiàn)有通道中的布置的視圖；圖32是示出根據(jù)本發(fā)明第三至第六實(shí)施例的電磁流量計(jì)被設(shè)置在現(xiàn)有通道中的布置的視圖；圖33是示出根據(jù)本發(fā)明第七至第十實(shí)施例的電磁流量計(jì)被設(shè)置在現(xiàn)有通道中的布置的視圖；圖34是示出本發(fā)明電磁流量計(jì)中所使用的電極的例子的橫截面圖；圖35是示出本發(fā)明電磁流量計(jì)中所使用的電極的另一例子的橫截面圖；圖36是用于說明常規(guī)電磁流量計(jì)的原理的框圖；圖37是示出待測(cè)流體的流量為0時(shí)的常規(guī)電磁流量計(jì)中的渦流和電極間電動(dòng)勢(shì)的視圖；圖38是示出待測(cè)流體的流量不為0時(shí)的常規(guī)電磁流量計(jì)中的渦流和電極間電動(dòng)勢(shì)的視圖；以及圖39是用于說明電磁流量計(jì)中量程漂移的曲線圖。
具體實(shí)施例方式如物理現(xiàn)象說明中所描述的，通過由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化所產(chǎn)生的電場(chǎng)E(i)＝A/t(A矢勢(shì)，t時(shí)間)以及當(dāng)物體在磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電場(chǎng)E(v)＝v×B(v流速，B磁通密度)，在流體中產(chǎn)生電勢(shì)分布，并且可以通過電磁流量計(jì)的電極來檢測(cè)電勢(shì)?？紤]由與流速無關(guān)的A/t分量在流體中所產(chǎn)生的渦流。該渦流的流徑或電流密度的變化取決于包括流體的測(cè)量管道的特性或狀態(tài)，以及提取電勢(shì)時(shí)所產(chǎn)生的輸入阻抗。提取該變化作為電勢(shì)使測(cè)量除流體以外的特性或狀態(tài)成為可能。
本發(fā)明被配置成，在包括電極軸的平面用作測(cè)量管道的界面的情況下，向待測(cè)流體施加在該平面的前側(cè)和后側(cè)不對(duì)稱的磁場(chǎng)，以便檢測(cè)取決于流速的v×B分量和與流速無關(guān)的A/t分量的合成矢量，并從該合成矢量中提取A/t分量。所提取的A/t分量包含隨流體狀態(tài)而變的變化分量Cg?？梢詮淖兓至緾g來測(cè)量與流體的流量無關(guān)的、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的信息。根據(jù)變化分量Cg，在作為施加于合成矢量中所包含的v×B分量的流速的系數(shù)的量程中，可以獲得隨流體特性或狀態(tài)而變的變化分量Cf或通過用A/t分量對(duì)變化分量Cf進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(normilaze)所得到的分量Cf/Cg，并且可以校正v×B分量中的量程。根據(jù)本發(fā)明，這使獲得目標(biāo)流體的真實(shí)流量成為可能。
接下來將描述本發(fā)明的電磁流量計(jì)的第一布置。具有一個(gè)線圈和一對(duì)電極的第一布置與圖36所示的常規(guī)電磁流量計(jì)相同，因此將利用圖36中的附圖標(biāo)記來描述第一布置的原理。該電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1，待測(cè)流體流過該測(cè)量管道1；一對(duì)電極2a和2b，這對(duì)電極2a和2b被置于測(cè)量管道1中且彼此相對(duì)，以便既垂直于要施加于流體的磁場(chǎng)，又垂直于測(cè)量管道1的軸PAX，并與流體接觸，且檢測(cè)由磁流和流體流動(dòng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；以及勵(lì)磁線圈3，在包括電極2a和2b的平面PLN用作測(cè)量管道1的界面的情況下，該勵(lì)磁線圈3向流體施加在以平面PLN為界的測(cè)量管道1前側(cè)和后側(cè)不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)。勵(lì)磁線圈3位于在軸向和垂直于測(cè)量管道軸PAX方向的平面PLN相隔一偏移距離d的位置。
在由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Ba中，在連接電極2a和2b的電極軸EAX上既垂直于電極軸EAX，又垂直于測(cè)量管道軸PAX的磁場(chǎng)分量(磁通密度)B1由下式給出B1＝b1·cos(ω0·t-θ1) …(21)在式(21)中，b1是磁通密度B1的振幅，ω0是角頻率，且θ1是磁通密度B1與ω0·t之間的相位差(相位滯后)。磁通密度B1以下將稱為磁場(chǎng)B1。
首先，將描述與待測(cè)流體的流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)橛纱艌?chǎng)變化所引起的電動(dòng)勢(shì)取決于磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dB/dt，因此根據(jù)下式對(duì)勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1進(jìn)行微分dB1/dt＝-ω0·b1·sin(ω0·t-θ1) …(22)如果待測(cè)流體的流速為0，則所產(chǎn)生的渦流僅僅是由磁場(chǎng)變化所引起的分量。如圖37所示指出了由磁場(chǎng)Ba的變化而引起的渦流I的方向。因此，如圖37所示，在包括電極軸EAX和測(cè)量管道軸PAX的平面內(nèi)，指出了由磁場(chǎng)Ba的變化所產(chǎn)生的與流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì)E的方向。該方向被定義為負(fù)方向。
此時(shí)，電極間電動(dòng)勢(shì)E是通過使考慮了方向的磁場(chǎng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)-dB1/dt乘以比例系數(shù)rkg，并將相位差θ1代入θ1+θg中所獲得的值，如下式所示。比例系數(shù)rkg是與待測(cè)流體的特性或狀態(tài)以及包括電極2a和2b布局的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)。類似，角度θg與待測(cè)流體的特性或狀態(tài)及測(cè)量管道1的結(jié)構(gòu)相關(guān)。
E＝rkg·ω0·b1·sin(ω0·t-θ1-θg) …(23)
把式(23)改寫為下式E＝rkg·ω0·b1·{sin(-θ1-θg)}·cos(ω0·t)+rkg·ω0·b1·{cos(-θ1-θg)}·sin(ω0·t)＝rkg·ω0·b1·{-sin(θ1+θg)}·cos(ω0·t)+rkg·ω0·b1·{cos(θ1+θg)}·sin(ω0·t) …(24)在這種情況下，如果關(guān)于ω0·t把式(24)映射到復(fù)坐標(biāo)平面上，則由下式給出實(shí)軸分量Ex和虛軸分量EyEx＝rkg·ω0·b1·{-sin(θ1+θg)}＝rkg·ω0·b1·{cos(π/2+θ1+θg)}…(25)Ey＝rkg·ω0·b1·{cos(θ1+θg)}＝rkg·ω0·b1·{sin(π/2+θ1+θg)}…(26)另外，把由式(25)和(26)所表示的Ex和Ey改寫為由下式表示的復(fù)矢量EcEc＝Ex+j·Ey＝rkg·ω0·b1·{cos(π/2+θ1+θg)}+j·rkg·ω0·b1·{sin(π/2+θ1+θg)}＝rkg·ω0·b1·{cos(π/2+θ1+θg)+j·sin(π/2+θ1+θg)}＝rkg·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θg)} …(27)式(27)所表示的被變換為復(fù)坐標(biāo)的電極間電動(dòng)勢(shì)Ec變?yōu)閮H由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化而引起的與流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì)。在式(27)中，rkg·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θg)}是具有長度rkg·ω0·b1及關(guān)于實(shí)軸的角度π/2+θ1+θg的復(fù)矢量。
另外，可以用以下的復(fù)矢量kg來表示比例系數(shù)rkg和角度θgkg＝rkg·cos(θg)+j·rkg·sin(θg)＝rkg·exp(j·θg) …(28)在式(28)中，rkg是矢量kg的大小，且θg是矢量kg相對(duì)于實(shí)軸的角度。
接下來將描述由待測(cè)流體的流速引起的電極間電動(dòng)勢(shì)。令V(V≠0)為流體流速的大小，因?yàn)樵谒a(chǎn)生的渦流中，除流速為0時(shí)的渦流I以外，還產(chǎn)生了由流體流速矢量v所引起的分量v×Ba，所以如圖38所示指出了由流速矢量v和磁場(chǎng)Ba所產(chǎn)生的渦流Iv的方向。因此，由流速矢量v和磁場(chǎng)Ba所產(chǎn)生的電極間電動(dòng)勢(shì)Ev的方向變?yōu)楹陀伤矔r(shí)變化所產(chǎn)生的電極間電動(dòng)勢(shì)E的方向相反，且Ev的方向被定義為正方向。
在這種情況下，如下式所示，由流速所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)Ev是通過使磁場(chǎng)B1乘以比例系數(shù)rkf和流速大小V，并將相位θ1代入θ1+θf中所獲得的值。比例系數(shù)rkf是與待測(cè)流體的特性或狀態(tài)以及包括電極2a和2b布局的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)。類似，θf與待測(cè)流體的特性或狀態(tài)以及包括電極2a和2b布局的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。
Ev＝rkf·V·{b1·cos(ω0·t-θ1-θf)} …(29)將式(29)改寫為Ev＝rkf·V·b1·cos(ω0·t)·cos(-θ1-θf)-rkf·V·b1·sin(ω0·t)·sin(-θ1-θf)＝rkf·V·b1·{cos(θ1+θf)}·cos(ω0·t)+rkf·V·b1·{sin(θ1+θf)}·sin(ω0·t)…(30)在這種情況下，當(dāng)關(guān)于ω0·t把式(30)映射到復(fù)坐標(biāo)平面上時(shí)，由下式給出實(shí)軸分量Evx和虛軸分量EvyEvx＝rkf·V·b1·{cos(θ1+θf) …(31)Evy＝rkf·V·b1·{sin(θ1+θf)}…(32)另外，把由式(31)和(32)所表示的Evx和Evy改寫為由下式所表示的復(fù)矢量EvcEvc＝Evx+j·Evy＝rkf·V·b1·{cos(θ1+θf)}+j·rkf·V·b1·{sin(θ1+θf)}＝rkf·V·b1·{cos(θ1+θf)+j·sin(θ1+θf)}＝rkf·V·b1·exp{j·(θ1+θf)} …(33)式(33)所表示的被變換為復(fù)坐標(biāo)的電極間電動(dòng)勢(shì)Evc變?yōu)橛纱郎y(cè)流體的流速所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)。在式(28)中，rkf·V·b1·exp{j·(θ1+θf)}是具有長度rkf·V·b1和關(guān)于實(shí)軸的角度θ1+θf的復(fù)矢量。
另外，可以下式來表示比例系數(shù)rkf和角度θfkf＝rkf·cos(θf)+j·rkf·sin(θf)＝rkf·exp(j·θf)…(34)在式(34)中，rkf是矢量kf的大小，且θf是矢量kf相對(duì)于實(shí)軸的角度。
用通過使式(33)和(27)相加所得到的下式，來表示作為由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)Ec和由流體流速所引起的電極間電動(dòng)勢(shì)Evc的組合的電極間電動(dòng)勢(shì)EalcEalc＝rkg·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θg)}+rkf·V·b1·exp{j·(θ1+θf)}…(35)由式(35)顯然看出，用作為A/t分量的rkg·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θg)}和作為v×B分量的rkf·V·b1·exp{j·(θ1+θf)}這兩個(gè)復(fù)矢量來表示電極間電動(dòng)勢(shì)Ealc。通過組合這兩個(gè)復(fù)矢量所得到的合成矢量的長度代表輸出(電極間電動(dòng)勢(shì)Ealc)的大小，并且合成矢量的角度φ代表電極間電動(dòng)勢(shì)Ealc關(guān)于輸入(勵(lì)磁電流)相位ω0·t的相位差(相位延遲)。
假定用通過使A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)Ka＝exp(j·π/2)、與磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)B1c＝b1·exp(j·θ1)、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cg＝rkg·exp(j·θg)和角頻率ω0相乘所獲得的乘積Va10，來給出由式(35)所表示的合成矢量中的A/t分量，則由式(36)來表示式(35)右邊第一項(xiàng)。
Va10＝Ka·B1c·Cg·ω0 …(36)假定用通過使v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1、與磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)B1c＝b1·exp(j·θ1)、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cf＝rkf·exp(j·θf)和流速大小V相乘所獲得的乘積Vb10，來給出由式(35)所表示的合成矢量中的v×B分量，則由式(37)來表示式(35)右邊第二項(xiàng)。
Vb10＝Kb·B1c·Cf·V…(37)當(dāng)從合成矢量Va10+Vb10中只提取Va10，并提取取決于流體特性或狀態(tài)的變化分量Cg，則可以與流速無關(guān)地了解流體特性或狀態(tài)的變化。將一般性地描述從合成矢量中提取A/t分量的方法。
接下來將描述本發(fā)明的電磁流量計(jì)的第二布置。圖1說明了第二布置的原理。圖1中的電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1；電極2a和2b；以及第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b，當(dāng)垂直于測(cè)量管道軸PAX的方向且包括電極2a和2b的平面PLN用作測(cè)量管道1的界面時(shí)，該第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b向待測(cè)流體施加在以該平面PLN為界的測(cè)量管道1前側(cè)和后側(cè)不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)。第一勵(lì)磁線圈3a位于例如在下游側(cè)和平面PLN相隔一偏移距離d1的位置。第二勵(lì)磁線圈3b位于例如在上游側(cè)和平面PLN相隔一偏離距離d2的位置，以便關(guān)于平面PLN與第一勵(lì)磁線圈3a相對(duì)。
通過向具有第一布置的電磁流量計(jì)添加一個(gè)電磁線圈，來獲得第二布置。如果把要新加的第二勵(lì)磁線圈3b放在和現(xiàn)有第一勵(lì)磁線圈3a相同的一側(cè)，則所得布置是圖36所示布置的冗余布置。因此，需要把第二勵(lì)磁線圈3b放在相對(duì)于包括電極2a和2b的平面PLN與第一勵(lì)磁線圈3a不同的一側(cè)。利用該布置，如果由電極2a和2b所檢測(cè)到的、由第一勵(lì)磁線圈3a及流速所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bb所引起的v×B分量和由第二勵(lì)磁線圈3b及流速所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc的v×B分量指向相同的方向，則由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bb的變化所引起的A/t分量和由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc的變化所引起的A/t分量指向相反的方向。利用該原理使有效地提取A/t分量成為可能。
由下式給出，由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bb在連接電極2a和2b的電極軸EAX上的、與電極軸EAX及測(cè)量管道軸PAX都垂直的磁場(chǎng)分量(磁通密度)B1，以及由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc在電極軸EAX上的、與電極軸EAX及測(cè)量管道軸PAX都垂直的磁場(chǎng)分量(磁通密度)B2B1＝b1·cos(ω0·t-θ1) …(38)B2＝b2·cos(ω0·t-θ2) …(39)在式(38)和(39)中，b1和b2是磁通密度B1和B2的振幅，ω0是角頻率，θ1和θ2是磁通密度B1和B2與ω0·t之間的相位差(相位滯后)。磁通密度B1和B2以下將分別被稱為磁場(chǎng)B1和B2。
因?yàn)橛纱艌?chǎng)變化所引起的電動(dòng)勢(shì)取決于磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dB/dt，所以通過下式對(duì)由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1和由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2進(jìn)行微分dB1/dt＝ω0·cos(ω0·t)·b1·{sin(θ1)}+ω0·sin(ω0·t)·b1·{-cos(θ1) …(40)dB2/dt＝ω0·cos(ω0·t)·b2·{sin(θ2)}+ω0·sin(ω0·t)·b2·{-cos(θ2)}…(41)如果待測(cè)流體的流速為0，則所產(chǎn)生的渦流只是由磁場(chǎng)變化而引起的分量。如圖2所示指出了基于磁場(chǎng)Bb的渦流I1以及基于磁場(chǎng)Bc的渦流I2。因此如圖2所示指出了，在包括電極軸EAX和測(cè)量管道軸PAX的平面內(nèi)，由磁場(chǎng)Bb變化所產(chǎn)生的與流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì)E1的方向和由磁場(chǎng)Bc變化所產(chǎn)生的與流速無關(guān)的電極間電動(dòng)勢(shì)E2的方向彼此相反。
此時(shí)，作為電極間電動(dòng)勢(shì)E1和E2之和的總電極間電動(dòng)勢(shì)E是通過根據(jù)下式使磁場(chǎng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)dB1/dt和dB2/dt之差(-dB1/dt+dB2/dt)乘以比例系數(shù)rkg，并分別用θ1+θg和θ2+θg代替相位差θ1和θ2所獲得的值(rkg和θg與待測(cè)流體的特性或狀態(tài)以及包括電極2a和2b位置的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián))E＝rkg·ω0·cos(ω0·t)·{-b1·sin(θ1+θg)+b2·sin(θ2+θg)}+rkg·ω0·sin(ω0·t)·{b1·cos(θ1+θg)-b2·cos(θ2+θg)} …(42)如果待測(cè)流體的流速大小為V(V≠0)，則在所產(chǎn)生的渦流中，除流速為0時(shí)的渦流I1和I2以外，還產(chǎn)生了由待測(cè)流體流速矢量v所引起的分量v×Bb和v×Bc。為此，如圖3所示指出了由流速矢量v和磁場(chǎng)Bb所引起的渦流Iv1以及由流速矢量v和磁場(chǎng)Bc所引起的渦流Iv2。因此，由流速矢量v和磁場(chǎng)Bb所產(chǎn)生的電極間電動(dòng)勢(shì)Ev1與由流速矢量v和磁場(chǎng)Bc所產(chǎn)生的電極間電動(dòng)勢(shì)Ev2指向相同的方向。
通過使電極間電動(dòng)勢(shì)Ev1和Ev2相加所得的總電極間電動(dòng)勢(shì)Ev是通過根據(jù)下式使磁場(chǎng)B1和B2之和乘以比例系數(shù)rkf和流速大小V，并分別用θ1+θf和θ2+θf代替相位差θ1和θ2所獲得的值(rkf和θf與待測(cè)流體的特性或狀態(tài)以及包括電極2a和2b位置的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián))Ev＝rkf·V·cos(ω0·t)·{b1·cos(θ1+θf)+b2·cos(θ2+θf)}+rkf·V·sin(ω0·t)·{b1·sin(θ1+θf)+b2·sin(θ2+θf)} …(43)考慮參考圖2和3所描述的電極間電動(dòng)勢(shì)方向，對(duì)通過把由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化引起的電極間電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為復(fù)矢量所獲得的電動(dòng)勢(shì)以及通過把由待測(cè)流體流速引起的電極間電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為復(fù)矢量所獲得的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行組合，由此得到總電極間電動(dòng)勢(shì)，并用根據(jù)式(42)和(43)的下式來表示該總電極間電動(dòng)勢(shì)中的具有角頻率ω0的分量Ea2cEa2c＝rkg·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θg)}+rkf·V·b1·exp{j·(θ1+θf)}+rkg·ω0·b2·exp {j·(-π/2+θ2+θg)}+rkf·V·b2·exp{j·(θ2+θf)} …(44)假定把以下狀態(tài)定義為勵(lì)磁狀態(tài)ST1θ2＝θ1+Δθ2代表磁場(chǎng)B1關(guān)于ω0·t的相位滯后θ1和磁場(chǎng)B2于ω0·t的相位滯后θ2之間的關(guān)系。在這種情況下，令E20為勵(lì)磁狀態(tài)ST1下的電極間電動(dòng)勢(shì)Ea2c，由下式給出電極間電動(dòng)勢(shì)E20E20＝rkg·exp {j·(θ1+θg)}·exp(j·π/2)·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·ω0+rkf·exp{j·(θ1+θf)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·V …(45)假定把(θ2＝π+θ1+Δθ2)狀態(tài)定義為ST2，其中磁場(chǎng)B1和B2之間的相位差從勵(lì)磁狀態(tài)ST1下改變了一常數(shù)值π。在這種情況下，令E20R為勵(lì)磁狀態(tài)ST2下的電極間電動(dòng)勢(shì)Ea2c，由根據(jù)式(45)的下式給出電極間電動(dòng)勢(shì)E20RE20R＝rkg·exp{j·(θ1+θg)}·exp(j·π/2)·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0
+rkf·exp{j·(θ1+θf)}·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·V…(46)式(45)右邊第一項(xiàng)和式(46)右邊第一項(xiàng)之和代表總A/t分量，該總A/t分量是通過對(duì)由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化而引起的A/t分量以及由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化而引起的A/t分量進(jìn)行組合而獲得的。式(45)右邊第二項(xiàng)和式(46)右邊第二項(xiàng)之和代表總v×B分量，該總v×B分量是通過對(duì)由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)及流體流速而引起的v×B分量和由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)及流體流速而引起的v×B分量進(jìn)行組合而獲得的。
在這種情況下，如果從垂直于測(cè)量管道軸PAX且包括電極2a和2b的平面PLN到第一勵(lì)磁線圈3a的距離d1幾乎等于平面PLN到第二勵(lì)磁線圈3b的距離d2(d1≈d2)，且由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)幾乎等于由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，則b1≈b2，且Δθ2≈0。在這種情況下，將式(45)和(46)改寫如下E20≈rkf·exp{j·(θ1+θf)·(2·b1·V) …(47)E20R≈rkg·exp{j·(θ1+θg)}·{2·b1·ω0·exp(j·π/2)}…(48)即，因?yàn)殡姌O間電動(dòng)勢(shì)E20幾乎僅僅是基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)，且電極間電動(dòng)勢(shì)E20R幾乎僅僅是基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)，所以顯然，把第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差保持為幾乎為π使有效提取A/t分量成為可能。
假定在式(45)所表示的合成矢量的A/t分量中，用A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)Ka＝exp(j·π/2)、與第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)B1c＝b1·exp(j·θ1)與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cg＝rkg·exp(j·θg)和角頻率ω0的乘積Va10，來表示由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而引起的一部分A/t分量。在這種情況下，用式(49)來表示Va10，并用Va10來表示式(46)中的A/t分量。
Va10＝Ka·B 1c·Cg·ω0 …(49)假定在式(45)所表示的合成矢量的v×B分量中，用v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1、與第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)B1c＝b1·exp(j·θ1)、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cf＝rkf·exp(j·θf)和流速大小V的乘積Vb10，來表示由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而引起的一部分v×B分量。在這種情況下，用式(50)來表示Vb10，并用Vb10來表示式(46)中的v×B分量。
Vb10＝Kb·B1c·Cf·V …(50)假定在式(45)所表示的合成矢量的A/t分量中，用A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)-Ka＝-exp(j·π/2)、與第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)B2c＝b2·exp{j·(θ1+Δθ2)}、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cg＝rkg·exp(j·θg)和角頻率ω0的乘積Va20，來表示由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而引起的一部分A/t分量。在這種情況下，用式(51)來表示Va20。
Va20＝-Ka·B2c·Cg·ω0…(51)因?yàn)槭?46)所表示的勵(lì)磁狀態(tài)ST2在磁場(chǎng)相位上相對(duì)于式(45)所表示的勵(lì)磁狀態(tài)ST1偏移了π，所以磁場(chǎng)方向相反，并且與第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)變?yōu)?B2c＝-b2·exp{j·(θ1+Δθ2)}。因此，如果用A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)-Ka、與第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)-B2c、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cg和角頻率ω0的乘積Va20R，來表示式(46)所表示的合成矢量的A/t分量中的、由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而引起的一部分A/t分量，則用式(52)來表示Va20R。
Va20R＝-Ka·(-B2c)·Cg·ω0…(52)假定在式(45)所表示的合成矢量的v×B分量中，用v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1、與第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)B2c＝b2·exp{j·(θ1+Δθ2)}、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cf＝rkf·exp(j·θf)和流速大小V的乘積Vb20，來表示由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而引起的一部分v×B分量。在這種情況下，用式(53)來表示Vb20。
Vb20＝Kb·B2c·Cf·V …(53)因?yàn)閯?lì)磁狀態(tài)ST2在磁場(chǎng)相位上相對(duì)于勵(lì)磁狀態(tài)ST1偏移了π，所以與第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)變?yōu)?B2c＝-b2·exp{j·(θ1+Δθ2)}。因此，如果用v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb、與第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)-B2c、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cf和流速大小V的乘積Vb20R，來表示式(46)所表示的合成矢量的v×B分量中的、由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而引起的一部分v×B分量，則用式(54)來表示Vb20R。
Vb20R＝Kb·(-B2c)·Cf·V …(54)按照式(49)、(50)、(52)和(54)，由下式給出由電極2a和2b在勵(lì)磁狀態(tài)ST2下檢測(cè)到的A/t分量Va10+Va20R(式(46)右邊第一項(xiàng))和v×B分量Vb10+Vb20R(式(46)右邊第二項(xiàng))Va10+Va20R＝Ka·(B1c+B2c)·Cg·ω0 …(55)Vb10+Vb20R＝Kb·(B1c-B2c)·Cf·V …(56)從A/t分量和v×B分量的合成矢量E20R(＝(Va10+Va20R)+(Vb10+Vb20R))中只提取A/t分量Va10+Va20R，以及提取由流體特性或狀態(tài)而引起的變化分量Cg，使了解與流速無關(guān)的流體特性或狀態(tài)變化成為可能。下面將概括并描述從合成矢量中提取A/t分量的方法。
接下來將描述本發(fā)明的電磁流量計(jì)的第三布置。圖4說明了第三布置的原理。圖4中的電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1；第一電極2a和2b以及第二電極2c和2d，它們被布置在測(cè)量管道中與施加于待測(cè)流體的磁場(chǎng)及測(cè)量管道軸PAX都垂直，且彼此相對(duì)以便和待測(cè)流體接觸，并且檢測(cè)由磁場(chǎng)和待測(cè)流體的流動(dòng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；以及勵(lì)磁線圈3，當(dāng)垂直于測(cè)量管道軸PAX且包括第一電極2a和2b的平面用作平面PLN1且垂直于測(cè)量管道軸PAX且包括第二電極2c和2d的平面用作平面PLN2時(shí)，該勵(lì)磁線圈3向待測(cè)流體施加在以平面PLN1為界的測(cè)量管道1前側(cè)和后側(cè)不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)，并向待測(cè)流體施加在以平面PLN2為界的測(cè)量管道1前側(cè)和后側(cè)不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)。第一電極2a和2b例如位于在上游側(cè)和平面PLN3相隔一偏移距離d3的位置，該平面PLN3包括勵(lì)磁線圈3的軸且垂直于測(cè)量管道軸PAX的方向。第二電極2c和2d例如位于在下游側(cè)和平面PLN3相隔一偏移距離d4的位置，以便關(guān)于平面PLN3與第一電極2a和2b相對(duì)。
第三布置是通過向具有第一布置的電磁流量計(jì)添加一對(duì)電極而獲得的。如果把要新加的第二電極2c和2d放在和第一電極2a和2b相同的一側(cè)，則所得布置是圖36所示布置的冗余布置。因此，需要把第二電極2c和2d放在相對(duì)于勵(lì)磁線圈3與第一電極2a和2b不同的一側(cè)。利用該布置，由第一電極2a和2b所檢測(cè)到的、由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)及流速而引起的v×B分量的指向，和由第二電極2c和2d所檢測(cè)到的、由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)及流速而引起的v×B分量的指向相同。相反，由第一電極2a和2b所檢測(cè)到的、由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化而引起的A/t分量的指向，和由第二電極2c和2d所檢測(cè)到的、由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化而引起的A/t分量的指向相反。利用該原理使有效地提取A/t分量成為可能。
由下式給出，由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bd在連接電極2a和2b的電極軸EAX1上的、和電極軸EAX1及測(cè)量管道軸PAX都垂直的磁場(chǎng)分量(磁通密度)B3，以及由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bd在電極軸EAX2上的、和電極軸EAX2及測(cè)量管道軸PAX都垂直的磁場(chǎng)分量(磁通密度)B4B3＝b3·cos(ω0·t-θ3)…(57)B4＝b4·cos(ω0·t-θ4)…(58)然而，注意，因?yàn)锽3和B4是由同一勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的，所以b3和b4以及θ3和θ4相互具有某些關(guān)系，而不是獨(dú)立變量。在式(57)和(58)中，b3和b4是磁通密度B3和B4的振幅；ω0是角頻率；θ3和θ4是磁通密度B3和B4與ω0·t之間的相位差(相位延遲)。磁通密度B3和B4以下將分別被稱為磁場(chǎng)B3和B4。
因?yàn)橛纱艌?chǎng)變化所引起的電動(dòng)勢(shì)取決于磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dB/dt，所以根據(jù)下式對(duì)由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bd的磁場(chǎng)B3和磁場(chǎng)B4進(jìn)行微分dB3/dt＝ω0·cos(ω0·t)·b3·{sin(θ3)}+ω0·sin(ω0·t)·b3·{-cos(θ3)}…(59)dB4/dt＝ω0·cos(ω0·t)·b4·{sin(θ4)}
+ω0·sin(ω0·t)·b4·{-cos(θ4)} …(60)如果待測(cè)流體的流速為0，則所產(chǎn)生的渦流只是由磁場(chǎng)變化所引起的分量。如圖5所示指出了由磁場(chǎng)Bd的變化所引起的渦流I的方向。因此，如圖5所示指出了，在包括電極軸EAX1和測(cè)量管道軸PAX的平面內(nèi)由磁場(chǎng)Bd變化在電極2a和2b之間產(chǎn)生的與流速無關(guān)的第一電極間電動(dòng)勢(shì)E1的方向，和在包括電極軸EAX2和測(cè)量管道軸PAX的平面內(nèi)由磁場(chǎng)Bd變化在電極2c和2d之間產(chǎn)生的與流速無關(guān)的第二電極間電動(dòng)勢(shì)E2的方向相反。
此時(shí)，第一和第二電極間電動(dòng)勢(shì)E1和E2是按照下式這樣獲得的值，以致被添加了電動(dòng)勢(shì)方向的磁場(chǎng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)(-dB3/dt和dB4/dt)乘以比例系數(shù)rkg，并分別用θ3+θg和θ4+θg代替相位差θ3和θ4(rkg和θg與待測(cè)流體的特性和狀態(tài)以及包括電極2a、2b、2c和2d位置的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián))E1＝rkg·ω0·cos(ω0·t)·b3·{-sin(θ3+θg)}+rkg·ω0·sin(ω0·t)·b3·{cos(θ3+θg)}…(61)E2＝rkg·ω0·cos(ω0·t)·b4·{sin(θ4+θg)}+rkg·ω0·sin(ω0·t)·b4·{-cos(θ4+θg)} …(62)如果待測(cè)流體的流速大小為V(V≠0)，則在所產(chǎn)生的渦流中，除了流速為0時(shí)所產(chǎn)生的渦流I，還產(chǎn)生了由待測(cè)流體的流速矢量v所引起的分量v×Bd。為此，如圖6所示指出了由流速矢量v和磁場(chǎng)Bd所引起的渦流Iv的方向。因此，由流速矢量v和磁場(chǎng)Bd所產(chǎn)生的第一電極間電動(dòng)勢(shì)Ev1與由流速矢量v和磁場(chǎng)Bd所產(chǎn)生的第二電極間電動(dòng)勢(shì)Ev2指向相同的方向。
此時(shí)，第一和第二電極間電動(dòng)勢(shì)Ev1和Ev2是按照下式這樣獲得的值，以致被添加了電動(dòng)勢(shì)方向的磁場(chǎng)(B3和B4)乘以比例系數(shù)rkf和流速大小V，并分別用θ3+θf和θ4+θf代替相位差θ3和θ4(rkf和θf與待測(cè)流體的特性和狀態(tài)以及包括電極2a、2b、2c和2d位置的測(cè)量管道1結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián))Ev1＝rkf·V·cos(ω0·t)·b3·cos(θ3+θf)+rkf·V·sin(ω0·t)·b3·sin(θ3+θf) …(63)
Ev2＝rkf·V·cos(ω0·t)·b4·cos(θ4+θf)+rkf·V·sin(ω0·t)·b4·sin(θ4+θf)…(64)考慮參考圖5和6所描述的電極間電動(dòng)勢(shì)方向，對(duì)通過把由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化引起的電極間電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為復(fù)矢量所獲得的電動(dòng)勢(shì)以及通過把由待測(cè)流體流速引起的電極間電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為復(fù)矢量所獲得的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行組合，由此得到電極2a和2b之間的第一電極間電動(dòng)勢(shì)Ea3c，并用根據(jù)式(35)的下式來該第一電極間電動(dòng)勢(shì)Ea3cEa3c＝rkg·ω0·b3·exp {j·(π/2+θ3+θg)}+rkf·V·b3·exp{j·(θ3+θf)…(65)另外，對(duì)通過把由磁場(chǎng)瞬時(shí)變化引起的電極間電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為復(fù)矢量所獲得的電動(dòng)勢(shì)以及通過把由待測(cè)流體流速引起的電極間電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為復(fù)矢量所獲得的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行組合，由此得到電極2c和2d之間的第二電極間電動(dòng)勢(shì)Ea4c，并用根據(jù)式(35)的下式來表示該第二電極間電動(dòng)勢(shì)Ea4cEa4c＝rkg·ω0·b4·exp {j·(-π/2+θ4+θg)}+rkf·V·b4·exp{j·(θ4+θf)} …(66)假定θ4＝θ3+Δθ4代表磁場(chǎng)B3關(guān)于ω0·t的相位滯后θ3和磁場(chǎng)B4于ω0·t的相位滯后θ4之間的關(guān)系。如果直接用E301來表示由式(65)所給出的第一電極間電動(dòng)勢(shì)Ea3c，并用E302來表示通過把θ4＝θ3+Δθ4代入第二電極間電動(dòng)勢(shì)Ea4c所獲得的值，則第一和第二電極間電動(dòng)勢(shì)E301和E302表示如下E301＝rkg·ω0·b3·exp{j·(π/2+θ3+θg)}+rkf·V·b3·exp{j·(θ3+θf)} …(67)E302＝rkg·ω0·b4·exp{j·(-π/2+θ3+Δθ4+θg)}+rkf·V·b4·exp{j·(θ3+Δθ4+θf)} …(68)用下式來表示第一和第二電極間電動(dòng)勢(shì)E301與E302之和 E30s及之差E30dE30s＝E301+E302＝rkg·exp{j·(θ3+θg)}·exp(j·π/2)·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·ω0
+rkf·exp{j·(θ3+θf)}·{b3+b4·exp{a·Δθ4)}·V …(69)E30d＝E301-E302＝rkg·exp{j·(θ3+θg)}·exp(j·π/2)·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω0+rkf·exp{j·(θ3+θf)}·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·V …(70)式(69)右邊第一項(xiàng)代表第一電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)與第二電極2c和2d所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)之和中的A/t分量。式(69)右邊第二項(xiàng)代表第一電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)與第二電極2c和2d所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)之和中的v×B分量。式(70)右邊第一項(xiàng)代表第一電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)與第二電極2c和2d所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)之和差中的A/t分量。式(70)右邊第二項(xiàng)代表第一電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)與第二電極2c和2d所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)之差中的v×B分量。
在這種情況下，如果從包括勵(lì)磁線圈3的軸的平面PLN3到連接電極2a和2b的電極軸EAX1的距離d3幾乎等于平面PLN3到連接電極2c和2d的電極軸EAX2的距離d4(d3≈d4)，則b3≈b4，且Δθ4≈0。在這種情況下，將式(69)和(70)改寫如下E30s≈rkf·exp{j·(θ3+θf)}·(2·b3·V)…(71)E30d≈rkg·exp{j·(θ3+θg)}·{2·b3·ω0·exp(j·π/2)}…(72)即，因?yàn)榈谝缓偷诙姌O間電動(dòng)勢(shì)之和E30s幾乎僅僅是基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)，并且第一和第二電極間電動(dòng)勢(shì)之差E30d幾乎僅僅是基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)，所以顯然獲得第一和第二電極間電動(dòng)勢(shì)之差使有效提取A/t分量成為可能。
假定用A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)Ka＝exp(j·π/2)、與勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Bc3＝b3·exp(j·θ3)、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cg＝rkg·exp(j·θg)和角頻率ω0的乘積Va30，來表示式(67)的第一電極間電動(dòng)勢(shì)E301的合成矢量中的A/t分量。在這種情況下，用式(73)來表不Va30。
Va30＝Ka·Bc3·Cg·ω0…(73)假定用v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1、與勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Bc3＝b3·exp(j·θ3)、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cf＝rkf·exp(j·θf)和流速大小V的乘積Vb30，來表示式(67)的第一電極間電動(dòng)勢(shì)E301的合成矢量中的v×B分量。在這種情況下，用式(74)來表示Vb30。
Vb30＝Kb·Bc3·Cf·V …(74)假定用A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)-Ka＝-exp(j·π/2)、與勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Bc4＝b4·exp{j·(θ3+Δθ4)}、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cg＝rkg·exp(j·θg)和角頻率ω0的乘積Va40，來表示式(68)的第二電極間電動(dòng)勢(shì)E302的合成矢量中的A/t分量。在這種情況下，用式(75)來表示Va40。
Va40＝-Ka·Bc4·Cg·ω0 …(75)考慮要獲得第一電極間電動(dòng)勢(shì)E301和第二電極間電動(dòng)勢(shì)E302之差(E301-E302)，把通過使式(75)的Va40的符號(hào)取反而獲得的等式定義為由式(76)所表示的Va40R(Va40R＝-Va40)Va40R＝Ka·Bc4·Cg·ω0 …(76)假定用v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1、與勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Bc4＝b4·exp{j·(θ3+Δθ4)}、與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)Cf＝rkf·exp(j·θf)和流速大小V的乘積Vb40，來表示式(68)的第二電極間電動(dòng)勢(shì)E302的合成矢量中的v×B分量。在這種情況下，用式(77)來表示Vb40。
Vb40＝Kb·Bc4·Cf·V …(77)考慮要獲得第一電極間電動(dòng)勢(shì)E301和第二電極間電動(dòng)勢(shì)E302之差(E301-E302)，把通過使式(77)的Vb40的符號(hào)取反而獲得的等式定義為由式(78)所表示的Vb40R(Vb40R＝-Vb40)Vb40R＝-Kb·Bc4·Cf·V…(78)按照式(73)、(74)、(76)和(78)，在式(70)所表示的電動(dòng)勢(shì)差E30d中，由下式給出由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化而引起的A/t分量Va30+Va40R(式(70)右邊第一項(xiàng))，以及由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)及流速而引起的v×B分量Vb30+Vb40R(式(70)右邊第二項(xiàng))Va30+Va40R＝Ka·(Bc3+Bc4)·Cg·ω0 …(79)Vb30+Vb40R＝Kb·(Bc3-Bc4)·Cf·V…(80)從A/t分量和v×B分量的合成矢量E30R(＝(Va30+Va40R)+(Vb30+Vb40R))中只提取A/t分量Va30+Va40R，以及提取由流體特性或狀態(tài)而引起的變化分量Cg，使了解與流速無關(guān)的流體特性或狀態(tài)變化成為可能。
接下來將描述從合成矢量中提取v×B分量和A/t分量的方法。待檢測(cè)流體的特性或狀態(tài)和測(cè)量管道狀態(tài)以下將稱為參數(shù)。例如，參數(shù)包括流體的液位或橫截面積，流體阻抗，流體導(dǎo)電率或介電常數(shù)，以及測(cè)量管道中的物質(zhì)沉積狀態(tài)?？梢赃x擇流體特性或狀態(tài)和測(cè)量管道狀態(tài)中的兩種或多種之一或組合。
作為可應(yīng)用于圖36所示第一布置，圖1所示第二布置和圖4所示第三布置任一布置的提取方法，以下將描述第一提取方法。第一提取方法是一種利用以下現(xiàn)象的方法雖然A/t分量隨頻率而變，但是v×B分量不變。
首先，在圖36所示第一布置中，當(dāng)向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω0的勵(lì)磁電流時(shí)，由電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)于由式(81)給出的A/t量的矢量Va10和由式(82)給出的v×B分量的矢量Vb10的合成矢量Va10+Vb10。
Va10＝Ka·B1c·Cg·ω0 …(81)Vb10＝Kb·B1c·Cf·V…(82)考慮到A/t分量是與流速大小V無關(guān)的矢量，且v×B分量是在大小上與流速大小V成比例地變化的矢量，取利用不同于ω0的勵(lì)磁角頻率ω2所獲得的合成矢量和利用勵(lì)磁角頻率ω0所獲得的合成矢量之差來抵消v×B分量。因此，留下了A/t分量。
利用勵(lì)磁角頻率ω2所獲得的v×B分量vb12等于式(82)右邊。由通過用ω2代替式(81)中的ω0所得的下式，來給出利用勵(lì)磁角頻率ω所獲得的A/t分量Va12＝Ka·B 1c·Cg·ω2 …(83)從利用勵(lì)磁角頻率ω0所獲得的合成矢量減去利用勵(lì)磁角頻率ω2所獲得的合成矢量，來抵消v×B分量。通過使該差值乘以ω0/(ω0-ω2)所得到的值變?yōu)榈扔赩a10。因此，可以利用不同頻率分量之間的輸出差值，來提取合成矢量Va10+Vb10中的A/t分量。作為量程校正目標(biāo)的v×B分量為Vb10或Vb12。
在圖1所示的第二布置中，如上所述，保持第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為π，使有效提取A/t分量成為可能。假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，并向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0、且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2+π的第二勵(lì)磁電流。在這種情況下，令Vas0R為式(55)的A/t分量Va10+Va20R，且Vbs0R為式(56)的v×B分量Vb10+Vb20R，則由電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)于以下給出的合成電動(dòng)勢(shì)Vas0R+Vbs0RVas0R＝Ka·(B1c+B2c)·Cg·ω0…(84)Vbs0R＝Kb·(B1c-B2c)·Cf·V …(85)如第一布置中一樣，勵(lì)磁角頻率被設(shè)為ω2時(shí)所得到的v×B分量Vbs2R變?yōu)榈扔谑?85)右邊。另外，勵(lì)磁角頻率被設(shè)為ω2時(shí)所得到的A/t分量Vas2R變?yōu)榈扔诎凑障率接忙?代替式(84)中的ω0所獲得的值Vas2R＝Ka·(B1c+B2c)·Cg·ω2…(86)從利用勵(lì)磁角頻率ω0所獲得的合成矢量減去利用勵(lì)磁角頻率ω2所獲得的合成矢量，來抵消v×B分量。通過使該差值乘以ω0/(ω0-ω2所得到的值變?yōu)榈扔赩as0R。因此，可以利用不同頻率分量之間的輸出差值，來提取合成矢量Vas0R+Vbs0R中的A/t分量。
雖然作為量程校正目標(biāo)的v×B分量可能包括Vbs0R或Vbs2R，但是Vbs0R或Vbs2R的值可能變得非常小。按照效率，以下狀態(tài)下的v×B分量是優(yōu)選的第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為0。假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，并向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0、且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差幾乎為0的第二勵(lì)磁電流。在這種情況下，令Vas0為A/t量Va10+Va20，且Vbs0為v×B分量Vb10+Vb20，在由2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)于以下給出的合成矢量Vas0+Vbs0Vas0＝Ka·(B1c-B2c)·Cg·ω0 …(87)Vbs0＝Kb·(B1c+B2c)·Cf·V …(88)假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω2的第一勵(lì)磁電流，并向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω2且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差幾乎為0的第二勵(lì)磁電流。在這種情況下，令Vbs2為由電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)中的v×B分量，則v×B分量Vbs2變?yōu)榈扔谑?88)右邊。因此，在這種情況下，優(yōu)選地將v×B分量Vbs0或Vbs2作為量程校正目標(biāo)進(jìn)行處理。
在圖4所示第三布置中，從合成矢量提取A/t分量的方法和第二布置中一樣?？梢酝ㄟ^以下方式來使第二布置情況下所描述的第一提取方法對(duì)應(yīng)于具有第三布置的電磁流量計(jì)用第一電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)來代替由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響而引起的電動(dòng)勢(shì)，用第二電極2c和2d所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)來代替由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響而引起的電動(dòng)勢(shì)，用電動(dòng)勢(shì)和來代替在勵(lì)磁狀態(tài)ST1下檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)，以及用電動(dòng)勢(shì)差來代替在勵(lì)磁狀態(tài)ST2下檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)。
如第二布置中一樣，這使利用不同頻率分量之間的輸出差值來提取合成矢量Vas0R+Vbs0R中的A/t分量成為可能。在第三布置的情況下，優(yōu)選地選擇電動(dòng)勢(shì)和中的v×B分量Vbs0或Vbs2作為量程校正目標(biāo)。
接下來將描述第二提取方法，作為能夠應(yīng)用于圖36所示第一布置，圖1所示第二布置和圖4所示第三布置這三種布置中的第二和第三布置的提取方法。第二提取方法是一種利用以下現(xiàn)象來抵消v×B分量的方法在關(guān)于包括勵(lì)磁線圈且垂直于測(cè)量管道軸方向的平面的前側(cè)和后側(cè)，v×B分量在管道軸方向上指向相同的方向，而A/t分量指向相反的方向。
在圖1所示第二布置的情況下，如上所述，保持第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為π，使有效提取A/t分量成為可能。按照和第一提取方法中一樣的方式，從合成矢量Vas0R+Vbs0R中提取A/t分量Vas0R。如果Vas0R＞＞Vbs0R，則Vbs0R≈0，由此近似地提取A/t分量Vas0R。
在初始狀態(tài)下(標(biāo)定時(shí))，如果預(yù)先將第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1和第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2設(shè)為相等，則初始狀態(tài)下的磁場(chǎng)B1和B2之差將減小。因此，由以下表達(dá)式所表示的條件成立。
|b1+b2·exp(j·Δθ2)|＞＞|b 1-b2·exp(j·Δθ2)|…(89)因?yàn)閞kg·ω0＞rkf·V成立，所以考慮到式(87)所表示的條件，以下條件對(duì)于式(46)所給出的電極間電動(dòng)勢(shì)E20R成立。
|rkg·ω0·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}|＞＞|rkf·V·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}|…(90)令Vas0R’為通過利用式(90)所表示的條件來近似式(46)所給出的電極間電動(dòng)勢(shì)E20R所獲得的電動(dòng)勢(shì)，則由下式給出電極間電動(dòng)勢(shì)Vas0R’Vas0R’＝Vas0R+Vbs0R …(91)Vas0R’＝rkg·exp {j·(θ1+θg)}·ω0·exp(j·π/2)·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}＝Vas0R …(92)因此，顯然，利用第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差，使提取合成矢量Vas0R+Vbs0R中的A/t分量Vas0R成為可能。
雖然可以把Vbs0R用作作為量程校正目標(biāo)的v×B分量，但是Vbs0R的值可能很小。為此，按照效率，以下狀態(tài)下的v×B分量是優(yōu)選的第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為0。假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，并向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差幾乎為0的第二勵(lì)磁電流。在這種情況下，電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)于式(87)所表示的A/t分量Vas0和式(88)所表示的v×B分量Vbs0的合成矢量Vas0+Vbs0。因此，在這種情況下，優(yōu)選地將v×B分量Vbs0作為量程校正目標(biāo)進(jìn)行處理。
在圖4所示第三布置的情況下，從合成矢量提取A/t分量的方法和第二布置情況下一樣。為使第二布置情況下所描述的第二提取方法對(duì)應(yīng)于具有第三布置的電磁流量計(jì)，用第一電極2a和2b所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)來代替由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響而引起的電動(dòng)勢(shì)，用第二電極2c和2d所檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)來代替由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響而引起的電動(dòng)勢(shì)，用電動(dòng)勢(shì)和來代替在勵(lì)磁狀態(tài)ST1下檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)，以及用電動(dòng)勢(shì)差來代替在勵(lì)磁狀態(tài)ST2下檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)。
如第二布置中一樣，這使利用電動(dòng)勢(shì)差來提取合成電動(dòng)勢(shì)Vas0R+Vbs0R中的A/t分量Vas0R成為可能。在第三布置的情況下，優(yōu)選地選擇電動(dòng)勢(shì)和中的v×B分量Vbs0來作為量程校正目標(biāo)。
接下來將描述從所提取的A/t分量中提取除流量以外的參數(shù)(流體特性或狀態(tài))的方法。
用式(36)所表示的Va10來表示通過圖36所示第一布置提取的A/t分量。用式(84)所表示的Vas0R來表示通過圖1所示第二布置所提取的A/t分量。用Cg＝rkg·exp(j·θg)來表示隨式(36)和(84)中的參數(shù)而變的變化分量。
用函數(shù)如作為參數(shù)p的函數(shù)的Cg[p]、rkg[p]和θg[p]的形式來表示變化分量Cg、變化分量Cg的大小rkg和變化分量Cg關(guān)于實(shí)軸的角度θg，由此將它們改寫為式(93)，并將A/t分量Va10和Vas0R分別改寫為式(94)和(95)。
Cg[p]＝rkg[p]·exp(j·θg[p])…(93)Va10＝Ka·B1c·Cg[p]·ω0…(94)Vas0R＝Ka·(B1c+B2c)·Cg[p]·ω0 …(95)因?yàn)樗崛〉狞贏/t分量與流速大小V無關(guān)，所以可以利用A/t分量來測(cè)量除流速以外的流體狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)。因?yàn)橛锌赡芡ㄟ^和上述一樣的方法提取A/t分量Va10和Vas0R任一之中的參數(shù)p，所以將舉例說明從A/t分量Vas0R提取參數(shù)p的情況。
按照式(95)，由下式來表示隨參數(shù)p而變的變化分量Cg[p]Cg[p]＝Vas0R/{Ka·(B 1c+B2c)·ω0} …(96)在這種情況下，當(dāng)利用適當(dāng)?shù)膭?lì)磁線圈來產(chǎn)生振幅或相位不變的磁場(chǎng)時(shí)，A/t分量中與磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)的項(xiàng)B1c和B2c變?yōu)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查的值，并且Vas0R/{Ka·(B1c+B2c)·ω0}的大小和Vas0R/{Ka·(B1c+B2c)·ω0}關(guān)于實(shí)軸的角度分別用rkg[p]和θg[p]來表示。因此，預(yù)先存儲(chǔ)標(biāo)定時(shí)的參數(shù)p與變化分量Cg[p]的大小rkg[p]之間的關(guān)系或參數(shù)p與變化分量Cg[p]的角度θg[p]之間的關(guān)系，使通過計(jì)算Vas0R/{Ka·(B1c+B2c)·ω0}的大小或相位來獲得參數(shù)p成為可能。
接下來將描述實(shí)施時(shí)的要點(diǎn)。為了從由測(cè)量值得到的變化分量Cg[p]的大小rkg[p]獲得參數(shù)p的值，需要預(yù)先產(chǎn)生轉(zhuǎn)換表。有兩種方法產(chǎn)生轉(zhuǎn)換表，即通過插值從標(biāo)定時(shí)的測(cè)量結(jié)果來產(chǎn)生表的方法(以下將稱為第一產(chǎn)生方法)；以及直接從理論公式來產(chǎn)生表的方法(以下將稱為第二產(chǎn)生方法)。變化分量Cg[p]的大小rkg[p]和角度θg[p]將用函數(shù)f[p]來代表性地表示，下面將描述轉(zhuǎn)換和表。
首先將描述用于提取參數(shù)p的表的第一產(chǎn)生方法。如圖7所示，假定在標(biāo)定時(shí)獲得f[p1]＝y(tǒng)1作為在參數(shù)值為p1時(shí)的測(cè)量結(jié)果，并獲得f[p2]＝y(tǒng)2作為在參數(shù)值為p2時(shí)的測(cè)量結(jié)果，則通過兩點(diǎn)之間的線性近似，用下式來表示參數(shù)pp＝(p2-p1)/(y2-y1)·(f[p]-y1)+p1 …(97)可以通過式(97)來產(chǎn)生表。利用該表使得有可能從在標(biāo)定后的實(shí)際測(cè)量時(shí)所得到的函數(shù)f[p](變化分量Cg[p]的大小rkg[p]或角度θg[p])來獲得參數(shù)p。雖然舉例說明了線性近似，但是多項(xiàng)式也允許和上述一樣方式的轉(zhuǎn)換。
接下來將描述表的第二產(chǎn)生方法。如果在設(shè)計(jì)時(shí)獲得參數(shù)p和y＝f[p]之間的關(guān)系作為理論公式，并且存在反函數(shù)f1(y)，則用下式來表示參數(shù)pp＝f1(f[p])…(98)圖8示出了式(98)所表示的關(guān)系。預(yù)先存儲(chǔ)式(98)作為表使得有可能從在標(biāo)定后的實(shí)際測(cè)量時(shí)所得到的函數(shù)f[p]來獲得參數(shù)p。[v×B分量中的參數(shù)的影響]接下來將描述v×B分量中的參數(shù)的影響。假定當(dāng)參數(shù)p變化時(shí)，A/t分量和v×B分量都以不同方式變化，即Cf/Cg不是常數(shù)項(xiàng)。在這種情況下，需要獲得參數(shù)p的變化和v×B分量中作為量程校正目標(biāo)的輸出之間的關(guān)系。
用式(37)的Vb10來表示圖36所示第一布置中作為量程校正目標(biāo)的v×B分量，并且用式(88)的Vbs0來表示圖1所示第二布置中作為量程校正目標(biāo)的v×B分量。在式(37)和(88)中，用Cf＝rkf·exp(j·θf)來表示隨作為目標(biāo)的參數(shù)p而變的變化分量。
如果用函數(shù)如作為參數(shù)p的函數(shù)的Cf[p]、rkf[p]和θf[p]的形式來表示變化分量Cf、變化分量Cf的大小rkf和變化分量Cf關(guān)于實(shí)軸的角度θf，由此將它們改寫為式(99)，則將v×B分量Vb10和Vbs0分別改寫為式(100)和(101)。
Cf[p]＝rkf[p]·exp(j·θf[p]) …(99)Vb10＝Kb·B1c·Cf[p]·V …(100)Vbs0＝Kb·(B1c+B2c)·Cf[p]·V …(101)[流量校正方法]如果變化的參數(shù)與流體的體積無關(guān)，則通過使流速乘以測(cè)量管道的橫截面積來獲得流體的流量。為此，在初始狀態(tài)下的標(biāo)定時(shí)，在流速和流量之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此獲得流速就相當(dāng)于獲得流量。
當(dāng)參數(shù)與流體的體積如液位或混入的氣泡量關(guān)聯(lián)時(shí)，必須考慮流體的流速不同于流量。令q為與流體體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)，則可以把流體的橫截面積表示為作為參數(shù)q的函數(shù)S[q]。另外，可以把隨參數(shù)q而變的變化分量表示為Cf[q]。因?yàn)橥ㄟ^使流體流速乘以流體平均橫截面積(即使混入了氣泡也可以計(jì)算平均橫截面積)來獲得流體的流量，所以可以利用流體流速大小V、平均橫截面積S[q]和流量Q之間的關(guān)系式Q＝S[q]·V，來把流速方程改寫為流量方程。
如果把圖36所示第一布置的情況下的流速方程改寫為流量方程，則用下式來表示式(100)的v×B分量Vb10Vb10＝Kb·B1c·Cf[q]/S[q]·Q …(102)用下式所表示的Cf2[q]來代替Cf[q]/S[q]Cf2[q]＝rkf2[q]·exp(j·θf2[q]) …(103)按照式(103)，可以該v×B分量Vb10改寫為Vb10＝Kb·B1c·Cf2[q]·Q …(104)參考流量，可以容易地獲得要在標(biāo)定時(shí)獲得的變化分量Cf2[q]與參數(shù)q之間的關(guān)系。利用與流量Q關(guān)聯(lián)的關(guān)系表達(dá)式，使得有可能與參數(shù)q是否與流體體積關(guān)聯(lián)無關(guān)地使用相同的公式。如果選擇與流體體積不相關(guān)的參數(shù)q’，即測(cè)量管道充滿了流體，則在考慮S[q’]＝S(S為常數(shù))且Cf2[q’]＝Cf[q’]/S的情況下，能夠執(zhí)行計(jì)算。將在與流體體積相關(guān)和不相關(guān)的參數(shù)共同被成為參數(shù)h的假定之下，來進(jìn)行以下描述。
在圖36所示第一布置的情況下，用Va10來表示要提取的A/t分量，并用Vb10來表示作為量程校正目標(biāo)的v×B分量。
有兩種流量校正方法，即在不對(duì)v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的情況下執(zhí)行流量校正的方法(以下將稱為第一校正方法)；以及在用A/t分量對(duì)v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后執(zhí)行流量校正的方法(以下將稱為第二校正方法)。
根據(jù)在不對(duì)v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的情況下執(zhí)行流量校正的第一校正方法，可以通過從合成矢量Va10+Vb10中消去A/t分量Va10，來提取由式(104)所給出的v×B分量Vb10。因?yàn)榭梢詮狞贏/t分量獲得參數(shù)h，所以能夠從參數(shù)h獲得v×B分量中的變化分量Cf2[h]。
參考式(104)使得有可能根據(jù)v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1以及與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的變化分量Cf2[h]＝rkf2[h]·exp(j·θf2[h])，用下式來表示流量大小Q。
Q＝|Vb10/(Kb·B1c·Cf2[h])|＝|Vb10|/(|B1c|·rkf2[h]) …(105)因?yàn)榱髁縌和與磁場(chǎng)相關(guān)的項(xiàng)B1c變?yōu)槟軌蛟跇?biāo)定時(shí)檢查的值，所以預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)h與變化分量Cf2[h]的大小rkf2[h]之間的關(guān)系，使從v×B分量Vb10獲得流量大小Q成為可能。
在圖36所示第一布置中，根據(jù)用A/t分量Va10對(duì)v×B分量Vb10進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后執(zhí)行流量校正的第二校正方法，可以通過從合成矢量Va10+Vb10中消去A/t分量Va10來提取由式(104)所給出的v×B分量Vb10。假定通過用A/t分量Va10對(duì)式(104)所給出的v×B分量Vb10進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并使結(jié)果值乘以ω0，來獲得標(biāo)準(zhǔn)化分量Vn10。
根據(jù)A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)Ka＝exp(j·π/2)、v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1、以及與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的變化分量Cf2[h]＝rkf2[h]·exp(j·θf2[h])，用下式來表示標(biāo)準(zhǔn)化分量Vn10。
Vn10＝(Vb10/Va10)·ω0＝(Kb·B1c·Cf2[h]·Q)/(Ka·B1c·Cg[h]·ω0)·ω0＝(Kb/Ka)·(Cf2[h]/Cg[h])·Q＝(rkf2[h]/rkg[h])·exp{j·(θf-θg-π/2)}·Q …(106)按照式(106)，用下式來表示流速大小QQ＝|(Vb10/Va10)|/|{(Cf2[h]/Cg[h])·(Ka/Kb)}|＝|(Vb10/Va10)|/(rkf2[h]/rkg[h]) …(107)因?yàn)榱髁縌變?yōu)榱丝梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查的值，所以預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)h和變化分量的比率rkf2[h]/rkg[h]之間的關(guān)系，使從標(biāo)準(zhǔn)化分量Vn10獲得流量大小Q成為可能。
在圖1所示第二布置的情況下，用Vas0R來表示要提取的A/t分量，并用Vbs0來表示作為量程校正目標(biāo)的v×B分量。
參考式(102)，用下式來表示式(101)所給出的v×B分量Vbs0Vbs0＝Kb·(B1c+B2c)·Cf[h]/S[h]·Q …(108)用Cf2[h]＝rkf2[h]·exp(j·θf2[h])來全體代替Cf[h]/S[h]，使得有可能將v×B分量改寫為如下Vbs0＝Kb·(B1c+B2c)·Cf2[h]·Q…(109)根據(jù)在不對(duì)v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的情況下執(zhí)行流量校正的第一校正方法，可以通過從合成矢量Vas0+Vbs0中消去A/t分量Vas0，來提取由式(109)所給出的v×B分量Vbs0。因?yàn)榭梢詮狞贏/t分量獲得參數(shù)h，所以能夠從參數(shù)h獲得v×B分量中的變化分量Cf2[h]。另外，根據(jù)v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1以及與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的變化分量Cf2[h]＝rkf2[h]·exp(j·θf2[h])，用下式來表示流量大小Q。
Q＝|Vbs0/(Kb·(B1c+B2c)·Cf2[h])|＝|Vbs0|/{|(B1c+B2c)|·rkf2[h]} …(110)因?yàn)榱髁縌以及與磁場(chǎng)相關(guān)的項(xiàng)B1c和B2c變?yōu)槟軌蛟跇?biāo)定時(shí)檢查的值，所以預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)h與變化分量Cf2[h]的大小rkf2[h]之間的關(guān)系，使從v×B分量Vbs0獲得流量大小Q成為可能。
在圖1所示第二布置中，根據(jù)用A/t分量Vas0R對(duì)v×B分量Vbs0進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后執(zhí)行流量校正的第二校正方法，可以通過從合成矢量Vas0+Vbs0中消去A/t分量Vas0來提取由式(109)所給出的v×B分量Vbs0。假定通過用A/t分量Vas0R對(duì)式(109)所給出的v×B分量Vbs0進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并使結(jié)果值乘以ω0，來獲得標(biāo)準(zhǔn)化分量Vns0。
根據(jù)A/t分量中的常數(shù)項(xiàng)Ka＝exp(j·π/2)、v×B分量中的常數(shù)項(xiàng)Kb＝1、以及與流體特性或狀態(tài)關(guān)聯(lián)的變化分量Cf2[h]＝rkf2[h]·exp(j·θf2[h])，用下式來表示標(biāo)準(zhǔn)化分量Vns0。
Vns0＝(Vbs0/Vas0R)·ω0＝{Kb·(B1c+B2c)·Cf2[h]·Q}/{Ka·(B1c+B2c)·Cg[h]·ω0}·ω0＝(Kb/Ka)·(Cf2[h]/Cg[h])·Q
＝(rkf2[h]/rkg[h])·exp{j·(θf-θg-π/2)}·Q…(111)按照式(111)，用下式來表示流量大小QQ＝|Vns0|/(rkf2[h]/rkg[h]) …(112)因?yàn)榱髁縌變?yōu)榱丝梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查的值，所以預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)h和變化分量的比率rkf2[h]/rkg[h]之間的關(guān)系，使從標(biāo)準(zhǔn)化分量Vns0獲得流量大小Q成為可能。
因?yàn)閳D4所示第三布置使用和第二布置中一樣的公式來獲得流量Q，所以將省略對(duì)它的描述。
接下來將詳細(xì)描述本發(fā)明第一實(shí)施例。該實(shí)施例使用上述第一布置。根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括一個(gè)勵(lì)磁線圈和一對(duì)電極，并且除信號(hào)處理系統(tǒng)以外，具有和圖36所示電磁流量計(jì)相同的布置。下面將利用圖36中的附圖標(biāo)記來描述該實(shí)施例的原理。該實(shí)施例使用第一提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第一校正方法作為流量校正方法。
當(dāng)向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω0的勵(lì)磁電流并提供參數(shù)h1時(shí)，根據(jù)式(35)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E110。
E110＝rkg[h1]·ω0·b1·exp{j·(π/2+θ1+θg[h1])}+rkf[h1]·V·b1·exp{j·(θ1+θf[h1])} …(113)當(dāng)向勵(lì)磁電流提供具有角頻率ω2的勵(lì)磁電流并提供參數(shù)h1時(shí)，根據(jù)式(35)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E112。
E112＝rkg[h1]·ω2·b1·exp{p·(π/2+θ1+θg[h1])}+rkf[h1]·V·b1·exp{j·(θ1+θf[h1])} …(114)令EdA1為通過得到電極間電動(dòng)勢(shì)E110和E112之差并使所得到的差乘以ω0/(ω0-ω2)而獲得的結(jié)果，則由下式給出電動(dòng)勢(shì)差EdA1EdA1＝(E110-E112)·ω0/(ω0-ω2)＝rkg[h1]·exp(j·θg[h1])
·b·ω0·exp{j·(π/2+θ1)} …(115)按照式(115)，顯然可以利用不同頻率分量之間的輸出差來提取合成矢量中的A/t分量。式(115)與流速大小V無關(guān)，因此只是由A/t分量所產(chǎn)生的分量。因此，利用電動(dòng)勢(shì)差EdA1使測(cè)量除流速以外的流體狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)成為可能。
用Cg[h1]＝rkg[h1]·exp(j·θg[h1])來表示A/t分量中取決于h1的變化分量，并且A/t分量的剩下部分是在標(biāo)定時(shí)設(shè)置的常數(shù)。用式(115)來表示變化分量Cg[h1]。
Cg[h1]＝EdA1/[b·ω0·exp{j·(π/2+θ1)}] …(116)按照式(116)，用下式來表示變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h1]rkg[h1]＝|EdA1|/(b·ω0) …(117)θg[h1]＝∠EdA1-(π/2+θ1)…(118)可以根據(jù)在標(biāo)定時(shí)預(yù)先通過測(cè)量等而檢查的參數(shù)h1與變化分量Cg[h1]之間關(guān)系、或參數(shù)h1與變化分量Cg[h1]的角度θg[h1]之間關(guān)系，來獲得參數(shù)h1。利用所獲得的參數(shù)h1，來校正作為應(yīng)用于v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程。
從電極間電動(dòng)勢(shì)E110中去除電動(dòng)勢(shì)差EdA1，使按照下式提取電極間電動(dòng)勢(shì)E110中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB1成為可能EvB1＝E110-EdA1＝rkf[h1]·V·b1·exp{j·(θ1+θf[h1])} …(119)根據(jù)式(119)可以用下式來表示待測(cè)流體的流速大小VV＝|Evb1|/(rkf[h1]·b1) …(120)當(dāng)與流體體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)如流體液位或混入的氣泡量用作參數(shù)h1時(shí)，把流體橫截面積表示為參數(shù)h1的函數(shù)S[h1]。此時(shí)，將式(120)改寫為如下的流量Q方程Q＝|Evb1|/(rkf[h1]/S[h1]·b1) …(121)注意，當(dāng)與流體體積無關(guān)的參數(shù)用作參數(shù)h1時(shí)，流體橫截面積是常數(shù)值。
用函數(shù)rkf2[h1]來代替rkf[h1]/S[h1]，允許將式(121)改寫為下式Q＝|Evb1|/(rkf2[h1]·b1) …(122)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h1與變化分量Cf2[h1]的大小rkf2[h1]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h1的值來獲得變化分量Cf2[h1]的大小rkf2[h1]。即，可以校正量程變化分量。另外，因?yàn)榇艌?chǎng)振幅b1是已知值，所以能夠從v×B分量的電動(dòng)勢(shì)Evb1的振幅來獲得流量大小Q。
接下來將描述根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。圖9示出了根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置。和圖9中一樣的附圖標(biāo)記表示圖36中相同的部件。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1；電極2a和2b；勵(lì)磁線圈3，該勵(lì)磁線圈3位于在軸向和平面PLN相隔一偏移距離d的位置，該平面PLN包括電極2a和2b且垂直于測(cè)量管道的軸PAX的方向；電源電源4，該電源單元4向勵(lì)磁線圈3提供勵(lì)磁電流；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5提取由電極2a和2b所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一和第二頻率這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，作為A/t分量，并通過從合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率分量中去除A/t分量來提取v×B分量；以及流量計(jì)算單元12。
勵(lì)磁線圈3和電源單元4組成勵(lì)磁單元，向待測(cè)流體施加一關(guān)于平面PLN不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)。
流量計(jì)算單元12包括狀態(tài)定量化(quantifying)單元8和流量校正單元11。狀態(tài)定量化單元8包括狀態(tài)存儲(chǔ)單元6，其預(yù)先存儲(chǔ)取決于參數(shù)的變化分量的大小或相位與參數(shù)之間的關(guān)系；以及狀態(tài)輸出單元7，其從所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小或相位，并根據(jù)狀態(tài)存儲(chǔ)單元6中存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與變化分量的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)。流量校正單元11包括量程存儲(chǔ)單元9，其預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)與v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系；以及流量輸出單元10，其根據(jù)量程存儲(chǔ)單元9中存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與狀態(tài)輸出單元7所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，根據(jù)量程變化分量的大小來校正待校正的v×B分量的量程，并從所校正的v×B分量來計(jì)算流體流量。
電源單元4以T秒為周期重復(fù)以下狀態(tài)使第一勵(lì)磁狀態(tài)持續(xù)T1秒，其中向勵(lì)磁線圈3提供具有第一角頻率ω0的勵(lì)磁電流；以及使第二勵(lì)磁狀態(tài)持續(xù)T2秒，其中向勵(lì)磁線圈3提供具有第二角頻率ω2的勵(lì)磁電流。即，T＝T1+T2。
圖10示出了信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5和流量計(jì)算單元12的操作。首先，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5獲得電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)E110的振幅r110，并利用相位檢測(cè)器(未示出)獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)E110之間的相位差φ110(圖10中的步驟S101)。
隨后，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5獲得電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量的電動(dòng)勢(shì)E112的振幅r112，并利用相位檢測(cè)器(未示出)獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)E112之間的相位差φ112(步驟S102)。
然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5按照下式來計(jì)算電極間電動(dòng)勢(shì)E110的實(shí)軸分量E110x和虛軸分量E110y、以及電極間電動(dòng)勢(shì)E112的實(shí)軸分量E112x和虛軸分量E112y(步驟S103)E110x＝r110·cos(φ110) …(123)E110y＝r110·sin(φ110) …(124)E112x＝r112·cos(φ112) …(125)E112y＝r112·sin(φ112) …(126)在計(jì)算式(123)至(126)后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5獲得電極間電動(dòng)勢(shì)E110和E112之間的電動(dòng)勢(shì)差EdA1的大小和角度(步驟S104)。步驟S104中的處理對(duì)應(yīng)于獲得A/t分量的處理，并且等效于式(115)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)差EdA1的大小|EdA1||EdA1|＝{(E110x-E112x)2+(E110y-E112y)2}1/2·ω0/(ω0-ω2) …(127)然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)差EdA1關(guān)于實(shí)軸的角度∠EdA1∠EdA1＝tan-1{(E110y-E112y)/(E110x-E112x)}…(128)然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)差EdA1的實(shí)軸分量EdA1x和虛軸分量EdA1yEdA1x＝|EdA1|·cos(∠EdA1)…(129)
EdA1y＝|EdA1|·sin(∠EdA1) …(130)利用以上操作完成步驟S104中的處理。
隨后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5通過從電動(dòng)勢(shì)E110中消除A/t分量(電動(dòng)勢(shì)差EdA1)，來獲得電動(dòng)勢(shì)E110中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB1。步驟S105的處理等效于式(119)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5按照下式來計(jì)算基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB1的大小|EvB1||EvB1|＝{(E110x-EdA1x)2+(E110y-EdA1y)2}1/2…(131)然后，狀態(tài)輸出單元7按照下式，從電動(dòng)勢(shì)差EdA1中提取取決于參數(shù)h1的變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h1](步驟S106)rkg[h1]＝|EdA1|/(b1·ω0) …(132)θg[h1]＝∠EdA1-(π/2+θ1) …(133)由勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1的振幅b1和磁場(chǎng)B1與ω0·t之間的相位差θ1是可以預(yù)先通過標(biāo)定等而得到的常數(shù)。
預(yù)先把參數(shù)h1與A/t分量中的變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]之間關(guān)系或參數(shù)h1與變化分量Cg[h1]的角度θg[h1]之間關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h1與rkg[h1]或h1與θg[h1]之間的關(guān)系。
狀態(tài)輸出單元7根據(jù)在步驟S106中提取的變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]或角度θg[h1]，通過參考狀態(tài)存儲(chǔ)單元6來計(jì)算與rkg[h1]或θg[h1]對(duì)應(yīng)的參數(shù)h1值，或從狀態(tài)存儲(chǔ)單元6獲取參數(shù)h1值(步驟S107)。
預(yù)先把參數(shù)h1與v×B分量中的變化分量Cf2[h1]的大小rkf2[h1]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h1與rkf2[h1]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10根據(jù)由狀態(tài)輸出單元7所獲得的參數(shù)h1，通過參考量程存儲(chǔ)單元9來計(jì)算與參數(shù)h1對(duì)應(yīng)的變化分量Cf2[h1]的大小rkf2[h1]，或者從量程存儲(chǔ)單元9中獲取變化分量Cf2[h1]的大小rkf2[h1](步驟S108)。
最后，流量輸出單元10按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S109)Q＝|EvB1|/(rkf2[h1]·b1) …(134)流量計(jì)算單元12以周期T執(zhí)行上述步驟S101至S109的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S110是)。注意，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下，執(zhí)行步驟S102至S110的處理持續(xù)T2秒。
如上所述，該實(shí)施例被布置成，從具有不同勵(lì)磁頻率的兩種勵(lì)磁狀態(tài)下的電極間電動(dòng)勢(shì)E110和E112中提取電動(dòng)勢(shì)差EdA1(A/t分量)，通過從電極間電動(dòng)勢(shì)E110中消除電動(dòng)勢(shì)差EdA1來提取電動(dòng)勢(shì)EvB1(v×B分量)，從電動(dòng)勢(shì)差EdA1中提取取決于參數(shù)h1的變化分量Cg[h1]的大小或相位，獲得與變化分量Cg[h1]的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)h1，以及獲得與參數(shù)h1對(duì)應(yīng)的v×B分量的量程變化分量Cf2[h1]的大小，由此根據(jù)量程變化分量Cf2[h1]的大小來校正v×B分量的量程并計(jì)算流體流量。因此，即使Cf2[h1]/Cg[h1]比率不是常數(shù)或者參數(shù)h1變化，也能夠與流體流速無關(guān)地精確檢測(cè)參數(shù)h1，并校正流體流量。這使高精度地測(cè)量流量成為可能。
以下描述將說明該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體例子在沉積狀態(tài)(測(cè)量管道內(nèi)徑的變化)作為參數(shù)h1的情況下，根據(jù)測(cè)量管道中的物質(zhì)沉積狀態(tài)來校正流體流量。如圖11和12所示，考慮到測(cè)量管道1中的物質(zhì)沉積，該例子使用不和待測(cè)流體接觸的電容耦合型電極。當(dāng)電極2a和2b為電容耦合型電極時(shí)，它們被涂上由測(cè)量管道1內(nèi)壁上所形成的陶瓷、特氟隆等構(gòu)成的里襯13。
如圖11所示，當(dāng)物質(zhì)15沉積在測(cè)量管道1的內(nèi)壁上時(shí)，測(cè)量管道1的內(nèi)徑將改變，且變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]將改變。圖13示出了物質(zhì)15的厚度(參數(shù)h1)與變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]之間的關(guān)系的例子。通過設(shè)計(jì)時(shí)的理論公式或標(biāo)定時(shí)的測(cè)量來獲得該關(guān)系，并預(yù)先將其存儲(chǔ)在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6中，使得能夠根據(jù)圖10的步驟S106中所獲得的變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]來獲得步驟S107中的物質(zhì)15的厚度。這使根據(jù)物質(zhì)15的厚度來在步驟S108和S109中校正流體的流量成為可能。
接下來將描述本發(fā)明第二實(shí)施例。和第一實(shí)施例一樣，該實(shí)施例使用第一布置。第二實(shí)施例使用第一提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第二校正方法作為流量校正方法。因?yàn)橹钡将@得參數(shù)h1的點(diǎn)，該實(shí)施例的原理都和第一實(shí)施例相同，所以下面將只描述獲得參數(shù)h1之后的不同之處。
參考式(100)，用下式來表示通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA1對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并使結(jié)果值乘以ω0所獲得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn1。
EvBn1＝EvB1/EdA1·ω0＝(rkf[h1]/rkg[h1])·V·exp{j·(θf[h1]-θg[h1]-π/2)}…(135)使通過利用電動(dòng)勢(shì)差EdA1對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的結(jié)果乘以ω0的原因是，從應(yīng)用于流速大小V的系數(shù)中消去勵(lì)磁角頻率ω0。
按照式(135)，可以用下式來表示待測(cè)流體的流速大小VV＝|Evbn1|/(rkf[h1]/rkg[h1]) …(136)當(dāng)與待測(cè)流體的體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)用作h1時(shí)，把待測(cè)流體的橫截面積表示為參數(shù)h1的函數(shù)S[h1]。此時(shí)，將式(136)改寫為如下的流量方程Q＝|Evbn1|/{(rkf[h1]/S[h1])/rkg[h1]} …(137)用函數(shù)rkf2[h1]來代替rkf[h1]/S[h1]，使得將式(137)改寫為下式成為可能Q＝|Evbn1|/(rkf2[h1]/rkg[h1]) …(138)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h1和變化分量比率rkf2[h1]/rkg[h1]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h1的值獲得變化分量比率rkf2[h1]/rkg[h1]的值。即，可以校正量程變化分量，并能夠從v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvBn1的振幅獲得流量大小Q。
接下來將描述該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置和第一實(shí)施例中一樣，因此將參考圖9中的附圖標(biāo)記進(jìn)行描述。電源單元4的操作和第一實(shí)施例中一樣。圖14示出了根據(jù)該實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5和流量計(jì)算單元12的操作。和圖14中一樣的附圖標(biāo)記表示圖10中的相同處理。
步驟S101至S107中的處理和第一實(shí)施例中一樣。預(yù)先把參數(shù)h1和變化分量比率rkf2[h1]/rkg[h1]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9中。可以在標(biāo)定時(shí)獲得h1和rkf2[h1]/rkg[h1]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10根據(jù)狀態(tài)輸出單元7所獲得的參數(shù)h1、通過參考量程存儲(chǔ)單元9來計(jì)算與參數(shù)h1對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h1]/rkg[h1]，或從量程存儲(chǔ)單元9中獲取變化分量比率rkf2[h1]/rkg[h1]。
信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5按照下式，來獲得通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA1對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn1的振幅|EvBn1|(步驟S112)。步驟S112的處理等效于式(135)的計(jì)算。
|EvBn1|＝|EvB1|/|EdA1|·ω0 …(139)最后，流量輸出單元10按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S113)Q＝|EvBn1|/(rkf2[h1]/rkg[h1])…(140)流量計(jì)算單元12以周期T執(zhí)行上述步驟S101至S107和S111至S113的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S110是)。注意，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下執(zhí)行步驟S102至S107、S111至S113和S110的處理持續(xù)T2秒。
按以上方式，該實(shí)施例能夠獲得和第一實(shí)施例一樣的效果。
該實(shí)施例被布置成直接獲得與參數(shù)h1對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h1]/rkg[h1]的值。然而，能夠?qū)?shù)h1和變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]之間的關(guān)系以及參數(shù)h1和變化分量Cf2[h1]的大小rkf2[h1]之間的關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ)在量程存儲(chǔ)單元9中，通過參考量程存儲(chǔ)單元9來獲得與參數(shù)h1對(duì)應(yīng)的rkg[h1]和rkf2[h1]的值，并從所獲得的值得到變化分量比率rkf2[h1]/rkg[h1]。
注意，以下實(shí)施例是第一和第二實(shí)施例的冗余布置把多個(gè)勵(lì)磁線圈設(shè)置在關(guān)于垂直于測(cè)量管道軸PAX方向的平面PLN和勵(lì)磁線圈3相同的一側(cè)。另外，以下實(shí)施例是第一和第二實(shí)施例的冗余布置把多個(gè)電極設(shè)置在關(guān)于垂直于測(cè)量管道軸PAX方向的平面和電極2a及2b相同的一側(cè)。
另外，第一和第二實(shí)施例舉例說明了將勵(lì)磁角頻率切換到ω0或ω2的情況。然而，利用包含角頻率ω0和ω2分量的勵(lì)磁電流執(zhí)行勵(lì)磁，使得不必切換勵(lì)磁頻率。這能夠以更高速度來計(jì)算流量大小Q。例如，能夠使用由下式表示的磁場(chǎng)來代替式(21)。
B1＝b1·cos(ω0·t-θ1)+b1·cos(ω2·t-θ1) …(141)在第一和第二實(shí)施例中，能夠從電動(dòng)勢(shì)差EdA1中提取變化分量Cg[h1]的大小rkg[h1]和角度θg[h1]。然而，可以通過提取變化分量的大小和角度兩者，來獲得參數(shù)h1。在這種情況下，能夠選擇具有更高靈敏度的大小rkg[h1]或角度θg[h1]，并根據(jù)所選擇的大小或角度來獲得參數(shù)h1。這使提高檢測(cè)靈敏度成為可能。
接下來將描述本發(fā)明第三實(shí)施例。該實(shí)施例使用上述第二布置。根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括兩個(gè)勵(lì)磁線圈和一對(duì)電極，并且除信號(hào)處理系統(tǒng)以外，具有和圖1所示電磁流量計(jì)一樣的布置。因此，下面將利用圖1中的附圖標(biāo)記來描述該實(shí)施例的原理。該實(shí)施例使用第一提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第一校正方法作為流量校正方法。
假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2的第二勵(lì)磁電流(即勵(lì)磁狀態(tài)ST1)，并提供參數(shù)h2。在這種情況下，根據(jù)式(45)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E220。
E220＝rkg[h2]·exp{j·(θ1+θg[h2])}·exp(j·π/2)·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·ω0+rkf[h2]·exp{j·(θ1+θf[h2])}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·V …(142)
假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω2的第一勵(lì)磁電流，向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω2且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2的第二勵(lì)磁電流(即勵(lì)磁狀態(tài)ST1)，并提供參數(shù)h2。在這種情況下，根據(jù)式(45)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E222。
E222＝rkg[h2]·exp{j·(θ1+θg[h2])}·exp(j·π/2)·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·ω2+rkf[h2]·exp{j·(θ1+θf[h2])}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·V …(143)假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2+π的第二勵(lì)磁電流(即勵(lì)磁狀態(tài)ST2)，并提供參數(shù)h2。在這種情況下，根據(jù)式(46)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E220R。
E220R＝rkg[h2]·exp{j·(θ1+θg[h2])}·exp(j·π/2)·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0+rkf[h2]·exp{j·(θ1+θf[h2])}·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·V…(144)假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω2的第一勵(lì)磁電流，向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω2且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2+π的第二勵(lì)磁電流(即勵(lì)磁狀態(tài)ST2)，并提供參數(shù)h2。在這種情況下，根據(jù)式(46)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E222R。
E222R＝rkg[h2]·exp{j·(θ1+θg[h2])}·exp(j·π/2)·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω2+rkf[h2]·exp{j·(θ1+θf[h2])}·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·V …(145)在這種情況下，如果從垂直于測(cè)量管道軸PAX且包括電極2a和2b的平面PLN到第一勵(lì)磁線圈3a的距離d1幾乎等于平面PLN到第二勵(lì)磁線圈3b的距離(d1≈d2)，則b1≈b2，且Δθ2≈0。在這種情況下，將式(142)至(145)改寫為如下
E220≈rkf[h2]·exp{j·(θ1+θf[h2])}·(2·b1·V)…(146)E222≈rkf[h2]·exp{j·(θ1+θf[h2])}·(2·b1·V)…(147)E220R≈rkg[h2]·exp{j·(θ1+θg[h2])}·exp(j·π/2)·(2·b1·ω0) …(148)E222R≈rkg[h2]·exp{j·(θ1+θg[h2])}·exp(j·π/2)·(2·b1·ω2) …(149)即，因?yàn)殡姌O間電動(dòng)勢(shì)E220和E222幾乎只是基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)，并且電極間電動(dòng)勢(shì)E220R和E222R幾乎只是基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)，所以可以減小提取A/t分量和v×B分量中的計(jì)算誤差。這一點(diǎn)是第一和第二實(shí)施例之間技術(shù)意義上的差別。然而，注意將在假定b1≠b2及Δθ2≠0的情況下，來形成后面的理論。
令EdA21為通過獲得電極間電動(dòng)勢(shì)E220R和E222R之差并使所得差乘以ω0/(ω0-ω2)而獲得的結(jié)果，則由下式給出電動(dòng)勢(shì)差EdA21EdA21＝(E220R-E222R)·ω0/(ω0-ω2)＝rkg[h2]·exp(j·θg[h2])·exp{j·(π/2+θ1)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0 …(150)按照式(150)，顯然可以利用不同頻率分量之間的輸出差來提取合成矢量中的A/t分量。式(150)與流速大小V無關(guān)，因此是只由A/t所產(chǎn)生的分量。因此，利用電動(dòng)勢(shì)差EdA21，使測(cè)量除流速以外的流體狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)成為可能。
用Cg[h2]＝rkg[h2]·exp(j·θg[h2])來表示A/t分量中取決于h2的變化分量，并且A/t分量的剩下部分是在標(biāo)定時(shí)設(shè)置的常數(shù)。根據(jù)式(144)，用下式來表示變化分量Cg[h2]。
Cg[h2]＝EdA21/[exp{j·(π/2+θ1)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0] …(151)令m2b和θ2b為式(151)中的[exp{j·(π/2+θ1)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0]的大小和角度，用下式來表示m2b和θ2bm2b＝{b12+b22+2·b1·b2·cos(Δθ2)}1/2…(152)θ2b＝tan-1[{b2·sin(Δθ2)}/{b1+b2·cos(Δθ2)}]+(π/2+θ1)…(153)
按照式(151)至(153)，用下式來表示變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h2]rkg[h2]＝|EdA21|/(m2b·ω0) …(154)θg[h2]＝∠EdA2 1-θ2b…(155)可以根據(jù)在標(biāo)定時(shí)預(yù)先通過測(cè)量等進(jìn)行檢查的參數(shù)h2與變化分量Cg[h2]之間關(guān)系、或參數(shù)h2與變化分量Cg[h2]的角度θg[h2]之間關(guān)系，來獲得參數(shù)h2。利用所獲得的參數(shù)h2，來校正作為應(yīng)用于v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程。
如上所述，雖然勵(lì)磁狀態(tài)ST2更適于通過提取A/t分量來獲取參數(shù)h2，但是勵(lì)磁狀態(tài)ST1更適于獲取v×B分量。
令EdA22為通過獲得電極間電動(dòng)勢(shì)E220與E222之差并使所得差值乘以ω0/(ω0-ω2)而獲得的結(jié)果，則由下式給出電動(dòng)勢(shì)差EdA22EdA22＝(E220-E222)·ω0/(ω0-ω2)＝rkg[h2]·exp(j·θg[h2])·exp{j·(π/2+θ1)}·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·ω0 …(156)從電極間電動(dòng)勢(shì)E220中消除電動(dòng)勢(shì)EdA22，使按照下式來提取電極間電動(dòng)勢(shì)E220中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB2成為可能EvB2＝E220-EdA22＝rkf[h2]·exp{j·(θ1+θf[h2])}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·V…(157)根據(jù)式(157)，可以利用式(152)的m2b通過下式來表示待測(cè)流體的流速大小V。
V＝|Evb2|/(rkf[h2]·m2b) …(158)當(dāng)與流體體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)如流體液位或混入的氣泡量用作參數(shù)h2時(shí)，把流體橫截面積表示為參數(shù)h2的函數(shù)S[h2]。此時(shí)，將式(158)改寫為如下的流量Q方程Q＝|Evb2|/{rkf[h2]/S[h2]·m2b} …(159)注意，當(dāng)與流體體積無關(guān)的參數(shù)用作參數(shù)h2時(shí)，流體橫截面積S[h2]是常數(shù)值。
用函數(shù)rkf2[h2]來代替rkf[h2]/S[h2]，使得將式(159)改寫為下式成為可能Q＝|Evb2|/(rkf2[h2]·m2b)…(160)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h2與變化分量Cf2[h2]的大小rkf2[h2]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h2的值來獲得變化分量Cf2[h2]的大小rkf2[h2]。即，可以校正量程變化分量。另外，因?yàn)閙2b是已知值，所以能夠從v×B分量的電動(dòng)勢(shì)Evb2的振幅來獲得流量大小Q。
接下來將描述根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。圖15示出了根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置。和圖1中相同的附圖標(biāo)記表示圖15中相同的部件。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1電極2a和2b；第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b；電源單元4a，其向第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b提供勵(lì)磁電流；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a提取由電極2a和2b在勵(lì)磁狀態(tài)ST2下檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一和第二頻率這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，作為第一A/t分量，提取在勵(lì)磁狀態(tài)ST1下這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差作為第二A/t分量，并通過從勵(lì)磁狀態(tài)ST1下電極2a和2b所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率分量中消除第二A/t分量來提取作為校正目標(biāo)的v×B分量；以及流量計(jì)算單元12a。
第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b和電源單元4a組成勵(lì)磁單元，向待測(cè)流體施加一關(guān)于平面PLN不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)。
流量計(jì)算單元12a包括狀態(tài)定量化單元8a和流量校正單元11a。狀態(tài)定量化單元8a包括狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a，其預(yù)先存儲(chǔ)取決于參數(shù)的變化分量的大小或相位與參數(shù)之間的關(guān)系；以及狀態(tài)輸出單元7a，其從所提取的第一A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小或相位，并根據(jù)狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a中存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)。流量校正單元11a包括量程存儲(chǔ)單元9a，其預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)與v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系；以及流量輸出單元10a，其獲得與狀態(tài)輸出單元7a所得到的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，校正待校正的v×B分量的量程，并從所校正的v×B分量來計(jì)算流體流量。
電源單元4a以T秒為周期重復(fù)以下操作使第一勵(lì)磁狀態(tài)(勵(lì)磁狀態(tài)ST1)持續(xù)T1秒，其中向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有第一角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，同時(shí)向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2的第二勵(lì)磁電流；使第二勵(lì)磁狀態(tài)(勵(lì)磁狀態(tài)ST1)持續(xù)T2秒，其中勵(lì)磁角頻率相對(duì)于第一勵(lì)磁狀態(tài)已從ω0變?yōu)棣?；使第三勵(lì)磁狀態(tài)(勵(lì)磁狀態(tài)ST2)持續(xù)T3秒，其中第一勵(lì)磁狀態(tài)下的第一與第二勵(lì)磁電流之間相位差已變?yōu)棣う?+π；以及使第四勵(lì)磁狀態(tài)(勵(lì)磁狀態(tài)ST2)持續(xù)T4秒，其中勵(lì)磁角頻率相對(duì)于第三勵(lì)磁狀態(tài)己從ω0變?yōu)棣?。即，T＝T1+T2+T3+T4。在第一和第二勵(lì)磁狀態(tài)下，使由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為0(Δθ2≈0)。在第三和第四勵(lì)磁狀態(tài)下，使磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為π。
圖16示出了信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a和流量輸出單元12a的操作。首先，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得第一勵(lì)磁狀態(tài)下電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)E220的振幅r220，并利用相位檢測(cè)器(未示出)來獲得實(shí)軸與電極間電動(dòng)勢(shì)E220之間的相位差φ220(圖16中的步驟S201)。然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得第二勵(lì)磁狀態(tài)下電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量的電動(dòng)勢(shì)E222的振幅r222，并利用相位檢測(cè)器(未示出)來獲得實(shí)軸與電極間電動(dòng)勢(shì)E222之間的相位差φ222(圖16中的步驟S202)。
另外，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得第三勵(lì)磁狀態(tài)下電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)E220R的振幅r220R，并利用相位檢測(cè)器(未示出)來獲得實(shí)軸與電極間電動(dòng)勢(shì)E220R之間的相位差φ220R(圖16中的步驟S203)。然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得第四勵(lì)磁狀態(tài)下電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量的電動(dòng)勢(shì)E222R的振幅r222R，并利用相位檢測(cè)器(未示出)來獲得實(shí)軸與電極間電動(dòng)勢(shì)E222R之間的相位差φ222R(圖16中的步驟S204)。
然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算電極間電動(dòng)勢(shì)E220R的實(shí)軸分量E220Rx和虛軸分量E220Ry，以及電極間電動(dòng)勢(shì)E222R的實(shí)軸分量E222Rx和虛軸分量E222Ry(步驟S205)
E220Rx＝r220R·cos(φ220R)…(161)E220Ry＝r220R·sin(φ220R) …(162)E222Rx＝r222R·cos(φ222R) …(163)E222Ry＝r222R·sin(φ222R) …(164)在計(jì)算式(161)至(164)之后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得電極間電動(dòng)勢(shì)E220R和E222R之間的電動(dòng)勢(shì)差EdA21(步驟S206)。步驟S206中的處理對(duì)應(yīng)于獲得A/t分量的處理，并等效于式(150)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)差EdA21的大小|EdA21|EdA21＝{(E220Rx-E222Rx)2+(E220Ry-E222Ry)2}1/2·ω0/(ω0-ω2) …(165)然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式計(jì)算電極間電動(dòng)勢(shì)EdA21關(guān)于實(shí)軸的角度∠EdA21∠EdA21＝tan-1{(E220Ry-E222Ry)/(E220Rx-E222Rx)} …(166)利用以上操作完成步驟S206的處理。
然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)差E220的實(shí)軸分量E220x和虛軸分量E220y以及電動(dòng)勢(shì)差E222的實(shí)軸分量E222x和虛軸分量E222y(步驟S207)E220x＝r220·cos(φ220) …(167)E220y＝r220·sin(φ220) …(168)E222x＝r222·cos(φ222) …(169)E222y＝r222·sin(φ222) …(170)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算電極間電動(dòng)勢(shì)E220和E222之間的電動(dòng)勢(shì)差EdA22的實(shí)軸分量EdA22x和虛軸分量EdA22y(步驟S208)EdA22x＝(E220x-E222x)·ω0/(ω0-ω2)…(171)EdA22y＝(E220y-E222y)·ω0/(ω0-ω2)…(172)隨后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a通過從電動(dòng)勢(shì)E220中消除A/t分量(電動(dòng)勢(shì)差EdA22)，來獲得電動(dòng)勢(shì)E220中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB2(步驟S209)。步驟S209的處理等效于式(157)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB2的大小|EvB2|
|EvB2|＝{(E220x-EdA22x)2+(E220y-EdA22y)2}1/2…(173)然后，狀態(tài)輸出單元7a按照下式從電動(dòng)勢(shì)差EdA21中提取取決于參數(shù)h2的變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h2](步驟S210)rkg[h2]＝|EdA21|/(m2b·ω0) …(174)θg[h2]＝∠EdA21-θ2b …(175)注意，m2b和θ2b(由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1的振幅b1、由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2的振幅b2以及磁場(chǎng)B1與ω0·t之間的相位差θ1及Δθ2)是可以預(yù)先通過標(biāo)定等而獲得的常數(shù)。
預(yù)先把參數(shù)h2與A/t分量中的變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]之間的關(guān)系或參數(shù)h2與變化分量Cg[h2]的角度θg[h2]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h2與rkg[h2]或h2與θg[h2]之間的關(guān)系。
狀態(tài)輸出單元7a根據(jù)步驟S210中所提取的變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]或角度θg[h2]，通過參考狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a來計(jì)算與rkg[h2]或θg[h2]對(duì)應(yīng)的參數(shù)h2的值，或者從狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a中獲取該參數(shù)h2值(步驟S211)。
預(yù)先把參數(shù)h2與v×B分量中的量程變化分量Cf2[h2]的大小rkf2[h2]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h2與rkf2[h2]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10a根據(jù)由狀態(tài)輸出單元7a所獲得的參數(shù)h2，通過參考量程存儲(chǔ)單元9a來計(jì)算與參數(shù)h2對(duì)應(yīng)的變化分量Cf2[h2]的大小rkf2[h2]，或者從量程存儲(chǔ)單元9a中獲取變化分量Cf2[h2]的大小rkf2[h2](步驟S212)。
最后，流量輸出單元10a按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S213)Q＝|Evb2|/(rkf2[h2]·m2b) …(176)流量計(jì)算單元12a以周期T執(zhí)行上述步驟S201至S213的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S214是)。注意，在第四勵(lì)磁狀態(tài)下，執(zhí)行步驟S204至S214的處理持續(xù)T4秒。
如上所述，該實(shí)施例被布置成獲得磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)ST1下的電極間電動(dòng)勢(shì)E220和E222，獲得磁場(chǎng)間電動(dòng)勢(shì)幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)ST2下的電極間電動(dòng)勢(shì)E220R和E222R，從電極間電動(dòng)勢(shì)E220R和E222R提取電動(dòng)勢(shì)差EdA21(第一A/t分量)，從電極間電動(dòng)勢(shì)E220和E222提取電動(dòng)勢(shì)差EdA22(第二A/t分量)，通過從電極間電動(dòng)勢(shì)E220中消除電動(dòng)勢(shì)差EdA22來提取電動(dòng)勢(shì)EvB2(v×B分量)，從電動(dòng)勢(shì)差EdA21中提取取決于參數(shù)h2的變化分量Cg[h2]的大小或相位，獲得與變化分量Cg[h2]的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)h2，以及獲得與參數(shù)h2對(duì)應(yīng)的v×B分量的變化分量Cf2[h2]的大小，由此根據(jù)量程變化分量Cf2[h2]的大小來校正v×B分量的量程并計(jì)算流體流量。因此，即使Cf2[h2]/Cg[h2]比率不是常數(shù)或者參數(shù)h2變化，也能夠與流體流速無關(guān)地精確檢測(cè)參數(shù)h2，并校正流體流量。這使高精度地測(cè)量流量成為可能。
在該實(shí)施例中，調(diào)節(jié)從包括電極2a和2b的平面PLN到第一勵(lì)磁線圈3a的距離d1以及平面PLN到第二勵(lì)磁線圈3b的距離d2，允許電極間電動(dòng)勢(shì)E220和E222幾乎只是基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)，而且允許電極間電動(dòng)勢(shì)E220R和E222R幾乎只是基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)。利用該處理，該實(shí)施例能夠更有效地提取v×B分量和A/t分量，并且比第一和第二實(shí)施例更能減小計(jì)算誤差。
以下描述將說明該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體例子在流體16的液位h或橫截面積S作為參數(shù)h2的情況下，根據(jù)流體16的液位或橫截面積S來校正流體16的流量。在這種情況下，考慮液位h變化，如圖17和18所示，第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b在和測(cè)量管道1水平的方向上排列，且電極2a位于測(cè)量管道1之下。當(dāng)照這樣只使用一個(gè)電極時(shí)，能夠?qū)⒂糜谑沽黧w16的電勢(shì)接地的接地環(huán)(未示出)設(shè)置在測(cè)量管道1上，并通過信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a來檢測(cè)電極2a所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(與地電勢(shì)的電勢(shì)差)。
當(dāng)流體16的液位h或橫截面積S變化時(shí)，A/t分量中的變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]值也將變化。圖19示出了流體16的液位h或橫截面積S(參數(shù)h2)與變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]之間的關(guān)系的例子。圖19所示的關(guān)系隨測(cè)量管道1的形狀等而變。因此，通過設(shè)計(jì)時(shí)的理論公式或標(biāo)定時(shí)的測(cè)量來獲得該關(guān)系，并預(yù)先將其存儲(chǔ)在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a中，使得有可能根據(jù)步驟S210中所獲得的變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]來獲得步驟S211中的流體16的液位h或橫截面積S，并在步驟S212和S213中根據(jù)流體16的液位h或橫截面積來校正流體16的流量。
變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]值與流速無關(guān)，并且流體液位低時(shí)的rkg[h2]值大于測(cè)量管道充滿流體時(shí)的rkg[h2]值。這一特性防止了如常規(guī)電磁流量計(jì)中那樣當(dāng)流體液位變低時(shí)信號(hào)變小，并且即使當(dāng)流體液位變低時(shí)也能確保流量測(cè)量的高精度。
接下來將描述本發(fā)明第四實(shí)施例。和第三實(shí)施例一樣，該實(shí)施例使用第二布置。第四實(shí)施例使用第一提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第二校正方法作為流量校正方法。因?yàn)橹钡将@得參數(shù)h2的點(diǎn)，該實(shí)施例的原理都和第三實(shí)施例相同，所以下面將只描述獲得參數(shù)h2之后的不同之處。
用下式來表示通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA21對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB2進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并使結(jié)果值乘以ω0所獲得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn2。
EvBn2＝EvB2/EdA21·ω0＝(rkf[h2]/rkg[h2])·V·exp{j·(θf[h2]-θg[h2]-π/2)} … (177)使通過利用電動(dòng)勢(shì)差EdA21對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB2進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的結(jié)果乘以ω0的原因是，從應(yīng)用于流速大小V的系數(shù)中消去勵(lì)磁角頻率ω。
按照式(177)，可以用下式來表示待測(cè)流體的流速大小VV＝|Evbn2|/(rkf[h2]/rkg[h2]) …(178)當(dāng)與待測(cè)流體的體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)用作h2時(shí)，把待測(cè)流體的橫截面積表示為參數(shù)h2的函數(shù)S[h2]。此時(shí)，將式(178)改寫為如下的流量方程
Q＝|Evbn2|/{(rkf[h2]/S[h2])/rkg[h2]}…(179)用函數(shù)rkf2[h2]來代替rkf[h2]/S[h2]，使得將式(179)改寫為下式成為可能Q＝|Evbn2|/(rkf2[h2]/rkg[h2]) …(180)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h2和變化分量比率rkf2[h2]/rkg[h2]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h2的值獲得變化分量比率rkf2[h2]/rkg[h2]的值。即，可以校正量程變化分量，并能夠從標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn2的振幅獲得流量大小Q。
接下來將描述該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置和第三實(shí)施例中一樣，因此將參考圖15中的附圖標(biāo)記進(jìn)行描述。電源單元4a的操作和第三實(shí)施例中一樣。圖20示出了根據(jù)該實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a和流量計(jì)算單元12a的操作。和圖20中一樣的附圖標(biāo)記表示圖16中的相同處理。
步驟S201至S211中的處理和第三實(shí)施例中一樣。預(yù)先把參數(shù)h2和變化分量比率rkf2[h2]/rkg[h2]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中。可以在標(biāo)定時(shí)獲得h2和rkf2[h2]/rkg[h2]之間的關(guān)系。在這種情況下，rkg2[h2]對(duì)應(yīng)于第一和第二勵(lì)磁狀態(tài)下所獲得的A/t分量(電動(dòng)勢(shì)差EdA22)及第三和第四勵(lì)磁狀態(tài)下所獲得的A/t分量(電動(dòng)勢(shì)差EdA21)。
流量輸出單元10a根據(jù)狀態(tài)輸出單元7a所獲得的參數(shù)h2、通過參考量程存儲(chǔ)單元9a來計(jì)算與參數(shù)h2對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h2]/rkg[h2]，或從量程存儲(chǔ)單元9a中獲取變化分量比率rkf2[h2]/rkg[h2](圖20中的步驟S215)。
信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式，來獲得通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA21對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB2進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn2的大小|EvBn2|(步驟S216)。步驟S216的處理等效于式(177)的計(jì)算。
|EvBn2|＝|EvB2|/|EdA21|·ω0 …(181)最后，流量輸出單元10a按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S217)Q＝|Evbn2|/(rkf2[h2]/rkg[h2]) …(182)
流量計(jì)算單元12a以周期T執(zhí)行上述步驟S201至S211和S215至S217的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S214是)。注意，在第四勵(lì)磁狀態(tài)下執(zhí)行步驟S204至S211、S215至S217和S214的處理持續(xù)T4秒。
按以上方式，該實(shí)施例能夠獲得和第三實(shí)施例一樣的效果。
該實(shí)施例被布置成直接獲得與參數(shù)h2對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h2]/rkg[h2]的值。然而，能夠預(yù)先把參數(shù)h2與變化分量Cg[h2]的大小rkg[h2]之間的關(guān)系以及參數(shù)h2與變化分量Cf2[h2]的大小rkf2[h2]之間的關(guān)系記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中，通過參考量程存儲(chǔ)單元9a來獲得與參數(shù)h2對(duì)應(yīng)的rkg[h2]和rkf2[h]值，以及從所得值來獲得變化分量比率rkf2[h2]/rkg[h2]。
另外，第三和第四實(shí)施例舉例說明了將勵(lì)磁角頻率切換為ω0或ω2并將第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差切換為幾乎為0或π的情況。然而，利用包含角頻率ω0和ω2分量的勵(lì)磁電流執(zhí)行勵(lì)磁，使得不必切換勵(lì)磁頻率。這能夠以更高速度來計(jì)算流量大小Q。例如，能夠使用由下式表示的磁場(chǎng)來代替式(38)和(39)。
B1＝b1·cos(ω0·t-θ1)+b1·cos(ω2·t-θ1)…(183)B2＝b2·cos(ω0·t-θ1)+b2·cos(ω2·t-θ1)…(184)利用調(diào)制波使得不必切換磁場(chǎng)相位。舉例說明參考角頻率ω0的調(diào)幅，使得有可能使用由下式表示的磁場(chǎng)來代替式(38)和(39)。
B1＝b1·{1+ma·cos(ω1·t)}·cos(ω0·t) …(185)B2＝b2·{1-ma·cos(ω1·t)}·cos(ω0·t) …(186)其中ω1是調(diào)制波的角頻率，ω0是載波角頻率，ma是調(diào)幅指數(shù)。當(dāng)利用這種調(diào)制波的勵(lì)磁電流執(zhí)行勵(lì)磁時(shí)，指示相位差等于0的信號(hào)被輸出到由電極2a和2b檢測(cè)到的電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量，以便輸出一等效于關(guān)于電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0±ω1分量的相位差π的信號(hào)。顯然，一旦組合式(183)至(186)，就不必切換磁場(chǎng)的勵(lì)磁頻率和相位差。

接下來將描述本發(fā)明第五實(shí)施例。該實(shí)施例使用上述第二布置。根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括兩個(gè)電磁線圈和一對(duì)電極，并且除信號(hào)處理系統(tǒng)以外、具有和圖1所示電磁流量計(jì)相同的布置。因此，將利用圖1中的附圖標(biāo)記來描述該實(shí)施例的原理。該實(shí)施例使用第二提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第一校正方法作為流量校正方法。
假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，并向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2的第二勵(lì)磁電流(即勵(lì)磁狀態(tài)ST1)，并提供參數(shù)h3。在這種情況下，根據(jù)式(45)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E320。
E320＝rkg[h3]·exp{j·(θ1+θg[h3])}·exp(j·π/2)·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·ω0+rkf[h3]·exp{j·(θ1+θf[h3])}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·V …(187)假定向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0、且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2+π的第二勵(lì)磁電流(即勵(lì)磁狀態(tài)ST2)，并提供參數(shù)h3。在這種情況下，根據(jù)式(46)、(93)和(99)，用下式來表示電極間電動(dòng)勢(shì)E320R。
E320R＝rkg[h3]·exp{j·(θ1+θg[h3])}·exp(j·π/2)·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0+rkf[h3]·exp{j·(θ1+θf[h3])}·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}·V…(188)由式(89)和(90)，在式(188)中以下近似表達(dá)式成立|b1+b2·exp(j·Δθ2)|＞＞|b1-b2·exp(j·Δθ2)|…(189)|rkg[h3]·ω0·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}|＞＞|rkf[h3]·V·{b1-b2·exp(j·Δθ2)}|…(190)以下表達(dá)式代表利用表達(dá)式(190)的條件來近似式(188)中的電極間電動(dòng)勢(shì)E320R所得的電動(dòng)勢(shì)EdA3。
EdA3≈E320R …(191)EdA3＝rkg[h3]·exp{j·θg[h3]}·exp{j·(π/2+θ1)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0 …(192)在式(192)中，可以利用第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差，來提取合成矢量中的A/t分量。式(192)與流速大小V無關(guān)，因此只是由A/t所產(chǎn)生的分量?？梢岳秒姌O間電動(dòng)勢(shì)EdA3來測(cè)量除流速以外的流體狀態(tài)以及測(cè)量管道狀態(tài)。
用Cg[h3]＝rkg[h3]·exp(j·θg[h3])來表示A/t分量中取決于h3的變化分量，并且A/t分量的剩下部分是在標(biāo)定時(shí)設(shè)置的常數(shù)。用式(192)來表示變化分量Cg[h3]。
Cg[h3]＝EdA3/[exp{j·(π/2+θ1)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0] …(193)令m2b為[exp{j·(π/2+θ1)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0]的大小，令θ2b為[exp{j·(π/2+θ1)}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·ω0]的角度，用式(152)和(153)來表示m2b和θ2b。
一旦將式(152)和(153)應(yīng)用于式(193)，就用下式來表示變化分量Cg[h3]的大小rkg[h3]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h3]rkg[h3]＝|EdA3|/(m2b·ω0) …(194)θg[h3]＝∠EdA3-θ2b…(195)可以根據(jù)在標(biāo)定時(shí)預(yù)先通過測(cè)量等進(jìn)行檢查的參數(shù)h3與變化分量Cg[h3]之間關(guān)系、或參數(shù)h3與變化分量Cg[h3]的角度θg[h3]之間關(guān)系，來獲得參數(shù)h3。利用所獲得的參數(shù)h3，來校正作為應(yīng)用于v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程。
如上所述，一旦提取A/t分量，雖然方便的是就獲得勵(lì)磁狀態(tài)ST2下的參數(shù)h3，但是方便的是獲得勵(lì)磁狀態(tài)ST1下的v×B分量。也可以和第三實(shí)施例中一樣利用不同的頻率來提取v×B分量。然而，如式(146)中所述，當(dāng)從包括電極2a和2b的平面PLN到第一勵(lì)磁線圈3a的距離d1基本上等于平面PLN到第二勵(lì)磁線圈3b的距離d2時(shí)，可以假定式(187)中的電極間電動(dòng)勢(shì)E320僅僅是v×B分量的電動(dòng)勢(shì)。在這種情況下，用下式來表示v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB3。
EvB3＝rkf[h3]·exp{j·(θ1+θf[h3])}·{b1+b2·exp(j·Δθ2)}·V…(196)根據(jù)式(196)，可以利用式(152)中的m2b通過下式來表示待測(cè)流體的流速大小V。
V＝|Evb3|/(rkf[h3]·m2b) …(197)當(dāng)與流體體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)如流體液位或混入的氣泡量用作參數(shù)h3時(shí)，把流體橫截面積表示為參數(shù)h3的函數(shù)S[h3]。此時(shí)，將式(197)改寫為如下的流量Q方程Q＝|Evb3|/{rkf[h3]/S[h3]·m2b}…(198)注意，當(dāng)與流體體積無關(guān)的參數(shù)用作參數(shù)h3時(shí)，流體橫截面積S[h3]是常數(shù)值。
用函數(shù)rkf2[h3]來代替rk[h3]/S[h3]，允許將式(198)改寫為下式Q＝|Evb3|/(rkf2[h3]·m2b) …(199)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h3與變化分量Cf2[h3]的大小rkf2[h3]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h3的值來獲得變化分量Cf2[h3]的大小rkf2[h3]。即，可以校正量程變化分量。另外，因?yàn)閙2b是已知值，所以能夠從v×B分量的電動(dòng)勢(shì)Evb3的振幅來獲得流量大小Q。
接下來將描述根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)具有和第三實(shí)施例中的電磁流量計(jì)一樣的布置。因此，和圖15中一樣的附圖標(biāo)記表示該實(shí)施例中的相同部件。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1；電極2a和2b；第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b；電源單元4；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a通過獲得由電極2a和2b所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)中的勵(lì)磁狀態(tài)ST2下的振幅和相位來提取A/t分量，并通過獲得由電極2a和2b所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)中的勵(lì)磁狀態(tài)ST1下的振幅和相位來提取校正目標(biāo)v×B分量；以及流量計(jì)算單元12a。
流量計(jì)算單元12a包括狀態(tài)定量化單元8a和流量校正單元11a。狀態(tài)定量化單元8a包括狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a和狀態(tài)輸出單元7a。流量校正單元11a包括量程存儲(chǔ)單元9和流量輸出單元10a。
電源單元4a以T秒為周期重復(fù)以下操作使第一勵(lì)磁狀態(tài)(勵(lì)磁狀態(tài)ST1)持續(xù)T1秒，其中向第一勵(lì)磁線圈3a提供具有角頻率ω0的第一勵(lì)磁電流，同時(shí)向第二勵(lì)磁線圈3b提供具有角頻率ω0且關(guān)于第一勵(lì)磁電流的相位差為Δθ2的第二勵(lì)磁電流；以及使第二勵(lì)磁狀態(tài)(勵(lì)磁狀態(tài)ST2)持續(xù)T2秒，其中第一勵(lì)磁狀態(tài)下的第一與第二勵(lì)磁電流間相位差已變?yōu)棣う?+π。即，T＝T1+T2。假定在第一勵(lì)磁狀態(tài)下，第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)間的相位差基本上等于0(Δθ2≈0)，且第二勵(lì)磁狀態(tài)下的磁場(chǎng)間相位差基本上等于π。
圖21是示出根據(jù)該實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a和流量計(jì)算單元12a的操作的流程圖。首先，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得第一勵(lì)磁狀態(tài)下電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)E320的振幅r320，并利用相位檢測(cè)器(未示出)來獲得實(shí)軸與電極間電動(dòng)勢(shì)E320之間的相位差φ320(圖21中的步驟S301)。隨后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得第二勵(lì)磁狀態(tài)下電極2a和2b之間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)E320R的振幅r320R，并利用相位檢測(cè)器來獲得實(shí)軸與電極間電動(dòng)勢(shì)E320R之間的相位差φ320R(步驟S302)。
接下來，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得近似于電極間電動(dòng)勢(shì)E320R的電動(dòng)勢(shì)EdA3的大小和角度(步驟S303)。步驟303的處理對(duì)應(yīng)于獲得A/t分量的處理，并等效于式(192)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算近似于電極間電動(dòng)勢(shì)E320R的電動(dòng)勢(shì)EdA3的大小|EdA3||EdA3|＝r320R …(200)然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算電極間電動(dòng)勢(shì)EdA3關(guān)于實(shí)軸的角度∠EdA3∠EdA3＝φ320R…(201)利用以上操作完成步驟S303的處理。
隨后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a獲得電動(dòng)勢(shì)E320中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB3(步驟S304)。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式來計(jì)算基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB3的大小|EvB3||EvB3|＝r320 …(202)然后，狀態(tài)輸出單元7a按照下式從電動(dòng)勢(shì)差EdA3中提取取決于h3的變化分量Cg[h3]的大小rkg[h3]和角度θg[h3](步驟S305)rkg[h3]＝|EdA3|/(m2b·ω0) …(203)θg[h3]＝∠EdA3-θ2b…(204)注意，m2b和θ2b(由第一勵(lì)磁線圈3a所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1的振幅b1、由第二勵(lì)磁線圈3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2的振幅b2以及磁場(chǎng)B1與ω0·t之間的相位差θ1及Δθ2)是可以預(yù)先通過標(biāo)定等而獲得的常數(shù)。
預(yù)先把參數(shù)h3與A/t分量中的變化分量Cg[h3]的大小rkg[h3]之間的關(guān)系或參數(shù)h3與變化分量Cg[h3]的角度θg[h3]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h3與rkg[h3]或h3與θg[h3]之間的關(guān)系。
狀態(tài)輸出單元7a根據(jù)步驟S305中所提取的變化分量Cg[h3]的大小rkg[h3]或角度θg[h3]，通過參考狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a來計(jì)算與rkg[h3]或θg[h3]對(duì)應(yīng)的參數(shù)h3的值，或者從狀態(tài)存儲(chǔ)單元6a中獲取該參數(shù)h3值(步驟S306)。
預(yù)先把參數(shù)h3與v×B分量中的量程變化分量Cf2[h3]的大小rkf2[h3]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h3與rkf2[h3]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10a根據(jù)由狀態(tài)輸出單元7a所獲得的參數(shù)h3，通過參考量程存儲(chǔ)單元9a來計(jì)算與參數(shù)h3對(duì)應(yīng)的變化分量Cf2[h3]的大小rkf2[h3]，或者從量程存儲(chǔ)單元9a中獲取變化分量Cf2[h3]的大小rkf2[h3](步驟S307)。
最后，流量輸出單元10a按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S308)Q＝|Evb3 |/(rkf2[h3]·m2b) …(205)流量計(jì)算單元12以周期T執(zhí)行上述步驟S301至S308的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S309是)。注意，生第二勵(lì)磁狀態(tài)下，執(zhí)行步驟S302至S309的處理持續(xù)T2秒。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，注意在第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1和B2之間的相位差幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)ST2下，當(dāng)磁場(chǎng)B1和B2的大小相等時(shí)，可以近似地提取電極間電動(dòng)勢(shì)E320R作為A/t分量，并可近似地提取電極間電動(dòng)勢(shì)E320作為v×B分量。該實(shí)施例被布置成從A/t分量中提取取決于參數(shù)h3的變化分量Cg[h3]的大小或相位，獲得與變化分量Cg[h3]的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)h3，并獲得與參數(shù)h3對(duì)應(yīng)的v×B分量的量程變化分量Cf2[h3]的大小，由此根據(jù)量程變化分量Cf2[h3]的大小來校正v×B分量的量程并計(jì)算流體的流量。因此，即使Cf2[h3]/Cg[h3]比率不是常數(shù)或者參數(shù)h3變化，也能夠與流體流速無關(guān)地精確檢測(cè)參數(shù)h3，并校正流體流量。這使高精度地測(cè)量流量成為可能。
在該實(shí)施例中，一旦調(diào)節(jié)從包括電極2a和2b的平面PLN到第一勵(lì)磁線圈3a的距離d1以及平面PLN到第二勵(lì)磁線圈3b的距離d2，電極間電動(dòng)勢(shì)E320就可以幾乎只是基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)。因此，該實(shí)施例能夠更有效地提取v×B分量，并且比第一和第二實(shí)施例更能減小計(jì)算誤差。
接下來將描述本發(fā)明第六實(shí)施例。和第五實(shí)施例一樣，該實(shí)施例使用第二布置。第六實(shí)施例使用第二提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第二校正方法作為流量校正方法。因?yàn)橹钡将@得參數(shù)h3的點(diǎn)，該實(shí)施例的原理都和第五實(shí)施例相同，所以下面將只描述獲得參數(shù)h3之后的不同之處。
用下式來表示通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA3對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB3進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并使結(jié)果值乘以ω0所獲得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn3。
EvBn3＝EvB3/EdA3·ω0＝(rkf[h3]/rkg[h3])·V·exp{j·(θf[h3]-θg[h3]-π/2)}…(206)使通過利用電動(dòng)勢(shì)差EdA3對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB3進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的結(jié)果乘以ω0的原因是，從應(yīng)用于流速大小V的系數(shù)中消去勵(lì)磁角頻率ω0。
按照式(206)，可以用下式來表示待測(cè)流體的流速大小VV＝|Evbn3|/(rkf[h3]/rkg[h3]) …(207)
當(dāng)與待測(cè)流體的體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)用作h3時(shí)，把待測(cè)流體的橫截面積表示為參數(shù)h3的函數(shù)S[h3]。此時(shí)，將式(207)改寫為如下的流量方程Q＝|Evbn3|/{(rkf[h3]/S[h3])/rkg[h3]}…(208)用函數(shù)rkf2[h3]來代替rkf[h3]/S[h3]，使得將式(208)改寫為下式成為可能Q＝|Evbn3|/(rkf2[h3]/rkg[h3]) …(209)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h3和變化分量比率rkf2[h3]/rkg[h3]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h3的值獲得變化分量比率rkf2[h3]/rkg[h3]的值。即，可以校正量程變化分量，并能夠從標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)Evbn3的振幅獲得流量大小Q。
接下來將描述該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置和第三實(shí)施例中一樣，因此將參考圖15中的附圖標(biāo)記進(jìn)行描述。電源單元4a的操作和第五實(shí)施例中一樣。圖22示出了根據(jù)該實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a和流量計(jì)算單元12a的操作。和圖22中一樣的附圖標(biāo)記表示圖21中的相同處理。
步驟S301至S306中的處理和第五實(shí)施例中一樣。預(yù)先把參數(shù)h3和變化分量比率rkf2[h3]/rkg[h3]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h3和rkf2[h3]/rkg[h3]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10a根據(jù)狀態(tài)輸出單元7a所獲得的參數(shù)h3、通過參考量程存儲(chǔ)單元9a來計(jì)算與參數(shù)h3對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h3]/rkg[h3]，或從量程存儲(chǔ)單元9a中獲取變化分量比率rkf2[h3]/rkg[h3](步驟S310)。
信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5a按照下式，來獲得通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA3對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB3進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn3的振幅|EvBn3|(步驟S311)。步驟S311的處理等效于式(206)的計(jì)算。
|EvBn3|＝|EvB3|/|EdA3|·ω0 …(210)最后，流量輸出單元10a按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S312)
Q＝|Evbn3|/(rkf2[h3]/rkg[h3]) …(211)流量計(jì)算單元12a以周期T執(zhí)行上述步驟S301至S306和S310至S312的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S309是)。注意，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下執(zhí)行步驟S302至S306、S310至S312和S309的處理持續(xù)T2秒。
按以上方式，該實(shí)施例能夠獲得和第五實(shí)施例一樣的效果。
該實(shí)施例被布置成直接獲得與參數(shù)h3對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h3]/rkg[h3]的值。然而，能夠?qū)?shù)h3和變化分量Cg[h3]的大小rkg[h3]之間的關(guān)系以及參數(shù)h3和變化分量Cf2[h3]的大小rkf2[h3]之間的關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ)在量程存儲(chǔ)單元9a中，通過參考量程存儲(chǔ)單元9a來獲得與參數(shù)h3對(duì)應(yīng)的rkg[h3]和rkf2[h3]的值，并從所獲得的值得到變化分量比率rkf2[h3]/rkg[h3]。
另外，第五和第六實(shí)施例舉例說明了將第一和第二勵(lì)磁線圈3a和3b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相位差切換為幾乎為0或π的情況。然而，利用調(diào)制波使得不必切換磁場(chǎng)相位。舉例說明參考角頻率ω0的調(diào)幅，使得有可能使用由下式表示的磁場(chǎng)來代替式(38)和(39)。
B1＝b1·{1+ma·cos(ω1·t)}·cos(ω0·t)…(212)B2＝b2·{1-ma·cos(ω1·t)}·cos(ω0·t)…(213)其中ω1是調(diào)制波的角頻率，ω0是載波角頻率，ma是調(diào)幅指數(shù)。當(dāng)利用這種調(diào)制波的勵(lì)磁電流執(zhí)行勵(lì)磁時(shí)，指示相位差等于0的信號(hào)被輸出到由電極2a和2b檢測(cè)到的電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量，以便輸出一等效于關(guān)于電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0±ω1分量的相位差π的信號(hào)。
接下來將描述本發(fā)明第七實(shí)施例。該實(shí)施例使用上述第三布置。根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括一個(gè)勵(lì)磁線圈和兩對(duì)電極，并且除信號(hào)處理系統(tǒng)以外，具有和圖4所示電磁流量計(jì)一樣的布置。因此，下面將利用圖4中的附圖標(biāo)記來描述該實(shí)施例的原理。該實(shí)施例使用第一提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第一校正方法作為流量校正方法。
假定向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω0的勵(lì)磁電流，并提供參數(shù)h4。在這種情況下，根據(jù)式(69)、(93)和(99)，用下式來表示電極2a和2b之間的第一電極間電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d之間的第二電極間電動(dòng)勢(shì)之和E430s。
E430s＝rkg[h4]·exp{j·(θ3+θg[h4])}·exp(j·π/2)·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·ω0+rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·V …(214)假定向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω2的勵(lì)磁電流，并提供參數(shù)h4。在這種情況下，根據(jù)式(69)、(93)和(99)，用下式來表示電極2a和2b之間的第一電極間電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d之間的第二電極間電動(dòng)勢(shì)之和E432s。
E432s＝rkg[h4]·exp{j·(θ3+θg[h4])}·exp(j·π/2)·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·ω2+rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·V …(215)假定向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω0的勵(lì)磁電流，并提供參數(shù)h4。在這種情況下，根據(jù)式(70)、(93)和(99)，用下式來表示電極2a和2b之間的第一電極間電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d之間的第二電極間電動(dòng)勢(shì)之差E430d。
E430d＝rkg[h4]·exp{j·(θ3+θg[h4])}·exp(j·π/2)·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω0+rkf[h4]·exp {j·(θ3+θf[h4])}·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·V …(216)假定向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω2的勵(lì)磁電流，并提供參數(shù)h4。在這種情況下，根據(jù)式(70)、(93)和(99)，用下式來表示電極2a和2b之間的第一電極間電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d之間的第二電極間電動(dòng)勢(shì)之和E432d。
E432d＝rkg[h4]·exp{j·(θ3+θg[h4])}
·exp(j·π/2)·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω2+rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·V …(217)在這種情況下，如果從包括勵(lì)磁線圈3軸的平面PLN3到連接電極2a和2ba的電極軸EAX1的距離d2幾乎等于平面PLN3到連接電極2c和2d的電極軸EAX2的距離d4(d3≈d4)，則b3≈b4，且Δθ4≈0。在這種情況下，將式(214)至(217)改寫為如下E430s≈rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·(2·b3·V)…(218)E432s≈rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·(2·b3·V)…(219)E430d≈rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·exp(j·π/2)·{2·b3·ω0} …(220)E432d≈rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·exp(j·π/2)·{2·b3·ω2} …(221)即，因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)和E430s和E432s幾乎只是基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)，并且電動(dòng)勢(shì)差E430d和E432d幾乎只是基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)，所以可以減小提取A/t分量和v×B分量中的計(jì)算誤差。這一點(diǎn)是第一和第二實(shí)施例之間技術(shù)意義上的差別。然而，注意將在假定b3≠b4及Δθ4≠0的情況下，來形成后面的理論。
令EdA41為通過獲得電動(dòng)勢(shì)差E430d和E432d之差并使所得差乘以ω0/(ω0-ω2)而獲得的結(jié)果，則由下式給出電動(dòng)勢(shì)差EdA41EdA41＝(E43 0d-E432d)·ω0/(ω0-ω2)＝rkf[h4]·exp(j·θg[h4])·exp{j·(π/2+θ3)}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω0 …(222)按照式(222)，顯然可以利用不同頻率分量之間的輸出差來提取合成矢量中的A/t分量。式(222)與流速大小V無關(guān)，因此是只由A/t所產(chǎn)生的分量。因此，利用電動(dòng)勢(shì)差EdA41，使測(cè)量除流速以外的流體狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)成為可能。
用Cg[h4]＝rkg[h4]·exp(j·θg[h4])來表示A/t分量中取決于參數(shù)h4的變化分量，并且A/t分量的剩下部分是在標(biāo)定時(shí)設(shè)置的常數(shù)。根據(jù)式(222)，用下式來表示變化分量Cg[h4]。
Cg[h4]＝EdA41/[exp{j·(π/2+θ3)}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω0] …(223)令m3b和θ3b為式(223)中的[exp{j·(π/2+θ3)}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}]的大小和角度，用下式來表示m3b和θ3bm3b＝{b32+b42+2·b3·b4·cos(Δθ4)}1/2…(224)θ3b＝tan-1[{b4·sin(Δθ4)}/{b3+b4·cos(Δθ4)}]+(π/2+θ3)…(225)按照式(223)至(225)，用下式來表示變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h4]rkg[h4]＝|EdA41|/(m3b·ω0) …(226)θg[h4]＝∠EdA41-θ3b …(227)可以根據(jù)在標(biāo)定時(shí)預(yù)先通過測(cè)量等進(jìn)行檢查的參數(shù)h4與變化分量Cg[h4]之間關(guān)系、或參數(shù)h4與變化分量Cg[h4]的角度θg[h4]之間關(guān)系，來獲得參數(shù)h4。利用所獲得的參數(shù)h4，來校正作為應(yīng)用于v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程。
如上所述，雖然電極間電動(dòng)勢(shì)之差更適于通過提取A/t分量來獲取參數(shù)h4，但是電極間電動(dòng)勢(shì)之和更適于獲取v×B分量。
令EdA42為通過獲得電動(dòng)勢(shì)和E430s與E432s之差并使所得差值乘以ω0/(ω0-ω2)而獲得的結(jié)果，則由下式給出電動(dòng)勢(shì)差EdA42EdA42＝(E430s-E432s)·ω0/(ω0-ω2)＝rkg[h4]·exp(j·θg[h4])·exp {j·(π/2+θ3)}·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·ω0 …(228)從電動(dòng)勢(shì)和E430s中消除差值EdA42，使按照下式來提取電動(dòng)勢(shì)和E430s中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB4成為可能EvB4＝E430s-EdA42＝rkf[h4]·exp{j·(θ3+θf[h4])}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·V …(229)根據(jù)式(229)，可以利用式(224)的m3b通過下式來表示待測(cè)流體的流速大小V。
V＝|EvB4|/(rkf[h4]·m3b) …(230)
當(dāng)與流體體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)如流體液位或混入的氣泡量用作參數(shù)h4時(shí)，把流體橫截面積表示為參數(shù)h4的函數(shù)S[h4]。此時(shí)，將式(230)改寫為如下的流量Q方程Q＝|EvB4|/{rkf[h4]/S[h4]·m3b}…(231)注意，當(dāng)與流體體積無關(guān)的參數(shù)用作參數(shù)h4時(shí)，流體橫截面積S[h4]是常數(shù)值。
用函數(shù)rkf2[h4]來代替rkf[h4]/S[h4]，使得將式(231)改寫為下式成為可能Q＝|EvB4|/(rkf2[h4]·m3b) …(232)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h4與變化分量Cf2[h4]的大小rkf2[h4]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h4的值來獲得變化分量Cf2[h4]的大小rkf2[h4]。即，可以校正量程變化分量。另外，因?yàn)閙3b是已知值，所以能夠從v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB4的振幅來獲得流量大小Q。
接下來將描述根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。圖23示出了根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置。和圖4中一樣的附圖標(biāo)記表示圖23中的相同部件。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1；第一電極2a和2b；第二電極2c和2d；勵(lì)磁線圈3；電源單元4b；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b；以及流量計(jì)算單元12b。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b在第一和第二頻率的每一頻率下，獲得第一電極2a和2b所檢測(cè)到的第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二電極2c和2d所檢測(cè)到的和第一合成電動(dòng)勢(shì)的頻率相同的第二合成電動(dòng)勢(shì)之間的電動(dòng)勢(shì)差，提取第一和第二頻率下的電動(dòng)勢(shì)差之差作為A/t分量，在第一和第二頻率的每一頻率下獲得具有相同頻率的第一和第二合成電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)和，提取第一和第二頻率的電動(dòng)勢(shì)和之差作為第二A/t分量，并通過從第一頻率的電動(dòng)勢(shì)和中消除第二A/t分量來提取校正目標(biāo)v×B分量。
勵(lì)磁線圈3和電源單元4b組成勵(lì)磁單元，向待測(cè)流體施加磁場(chǎng)。
流量計(jì)算單元12b包括狀態(tài)定量化單元8b和流量校正單元11b。狀態(tài)定量化單元8b包括狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b，其預(yù)先存儲(chǔ)取決于參數(shù)的變化分量的大小或相位與參數(shù)之間的關(guān)系；以及狀態(tài)輸出單元7b，其從所提取的第一A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小或相位，并根據(jù)狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b中存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)。流量校正單元11b包括量程存儲(chǔ)單元9b，其預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)與v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系；以及流量輸出單元10b，其根據(jù)量程存儲(chǔ)單元9b中存儲(chǔ)的關(guān)系、來獲得與狀態(tài)輸出單元7b所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，根據(jù)量程變化分量的大小來校正待校正的v×B分量的量程，并從所校正的v×B分量來計(jì)算流體流量。
電源單元4b以T秒為周期重復(fù)以下操作使第一勵(lì)磁狀態(tài)持續(xù)T1秒，其中向勵(lì)磁線圈3提供具有第一角頻率ω0的勵(lì)磁電流；以及使第二勵(lì)磁狀態(tài)持續(xù)T2秒，其中向勵(lì)磁線圈3提供具有第二角頻率ω2的勵(lì)磁電流。即，T＝T1+T2。
圖24示出了信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b和流量輸出單元12b的操作。首先，在第一勵(lì)磁狀態(tài)下，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得電極2a和2b間第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d間第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)之和E430s的振幅r430s，并利用相位檢測(cè)器(未示出)來獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)和E430s之間的相位差φ430s(圖24中的步驟S401)。然后，在第一勵(lì)磁狀態(tài)下，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)與第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)之差E430d的振幅r430d，并利用相位檢測(cè)器來獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)差E430d之間的相位差φ430d(步驟S402)。
另外，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得電極2a和2b間第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量的電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d間第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量的電動(dòng)勢(shì)之和E432s的振幅r432s，并利用相位檢測(cè)器來獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)和E432s之間的相位差φ432s(步驟S403)。然后，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量的電動(dòng)勢(shì)與第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量的電動(dòng)勢(shì)之差E432d的振幅r432d，并利用相位檢測(cè)器來獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)差E432d之間的相位差φ432d(步驟S404)。
然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)差E430d的實(shí)軸分量E430dx和虛軸分量E430dy以及電動(dòng)勢(shì)差E432d的實(shí)軸分量E432dx和E432dy(步驟S405)E430dx＝r430d·cos(φ430d)…(233)E430dy＝r430d·sin(φ430d)…(234)E432dx＝r432d·cos(φ432d)…(235)E432dy＝r432d·sin(φ432d)…(236)在計(jì)算式(233)至(236)后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得電動(dòng)勢(shì)差E430d和E432d之差EdA41的大小和角度(步驟S406)。步驟S406中的處理對(duì)應(yīng)于獲得A/t分量的處理，并且等效于式(222)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算差值EdA41的大小|EdA41||EdA41|＝{(E430dx-E432dx)2+(E430dy-E432dy)2}1/2·ω0/(ω0-ω2) …(237)然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算差值EdA41關(guān)于實(shí)軸的角度∠EdA41∠EdA4 1＝tan-1{(E430dy-E432dy)/(E430dx-E432dx)} …(238)利用以上操作完成步驟S406的處理。
然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和E430s的實(shí)軸分量E430sx和虛軸分量E430sy以及電動(dòng)勢(shì)和E432s的實(shí)軸分量E432sx和E432sy(步驟S407)E430sx＝r430s·cos(φ430s)…(239)E430sy＝r430s·sin(φ430s)…(240)E432sx＝r432s·cos(φ432s)…(241)E432sy＝r432s·sin(φ432s)…(242)在計(jì)算式(239)至(242)后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和E430s和E432s之差EdA42的實(shí)軸分量EdA42x和虛軸分量EdA42y(步驟S408)EdA42x＝(E430sx-E432sx)·ω0/(ω0-ω2)…(243)EdA42y＝(E43 0sy-E432sy)·ω0/(ω0-ω2) …(244)隨后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b通過從電動(dòng)勢(shì)和E430s中消除A/t分量(差值EdA42)，來獲得電動(dòng)勢(shì)和E430s中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB4(步驟S409)。步驟S409的處理等效于式(229)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB4的大小|EvB4||EvB4|＝{(E430sx-EdA42x)2+(E430sy-EdA42y)2}1/2…(245)然后，狀態(tài)輸出單元7b按照下式從差值EdA41中提取取決于參數(shù)h4的變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h4](步驟S410)rkg[h4]＝|EdA41|/(m3b·ω0)…(246)θg[h4]＝∠EdA41-θ3b …(247)注意，m3b和θ3b(由第一勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B3的振幅b3、由第二勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B4的振幅b4以及磁場(chǎng)B3與ω0·t之間的相位差θ3及Δθ4)是可以預(yù)先通過標(biāo)定等而獲得的常數(shù)。
預(yù)先把參數(shù)h4與A/t分量中的變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]之間的關(guān)系或參數(shù)h4與變化分量Cg[h4]的角度θg[h4]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b中。可以在標(biāo)定時(shí)獲得h4與rkg[h4]或h4與θg[h4]之間的關(guān)系。
狀態(tài)輸出單元7b根據(jù)步驟S410中所提取的變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]或角度θg[h4]，通過參考狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b來計(jì)算與rkg[h4]或θg[h4]對(duì)應(yīng)的參數(shù)h4的值，或者從狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b中獲取該參數(shù)h4值(步驟S411)。
預(yù)先把參數(shù)h4與v×B分量中的量程變化分量Cf2[h4]的大小rkf2[h4]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h4與rkf2[h4]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10b根據(jù)由狀態(tài)輸出單元7b所獲得的參數(shù)h4，通過參考量程存儲(chǔ)單元9b來計(jì)算與參數(shù)h4對(duì)應(yīng)的變化分量Cf2[h4]的大小rkf2[h4]，或者從量程存儲(chǔ)單元9b中獲取變化分量Cf2[h4]的大小rkf2[h4](步驟S412)。
最后，流量輸出單元10b按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S413)Q＝|Evb4|/(rkf2[h4]·m4b)…(248)流量計(jì)算單元12b以周期T執(zhí)行上述步驟S401至S413的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S414是)。注意，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下，執(zhí)行步驟S404至S414的處理持續(xù)T2秒。
如上所述，該實(shí)施例獲得第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量與第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量之和E430s，第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量與第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量之差E430d，第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量與第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量之和E432s，以及第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量與第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω2分量之差E432d。該實(shí)施例也從電動(dòng)勢(shì)差E430d和E432d提取差值EdA41(第一A/t分量)，從電動(dòng)勢(shì)和E430s和E432s提取差值EdA42(第二A/t分量)，通過從電動(dòng)勢(shì)和E430s中消除差值EdA42來提取電動(dòng)勢(shì)EvB4(v×B分量)，從差值EdA41中提取取決于參數(shù)h4的變化分量Cg[h4]的大小或相位，獲得與變化分量Cg[h4]的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)h4，以及獲得與參數(shù)h4對(duì)應(yīng)的v×B分量的量程變化分量Cf2[h4]的大小，由此根據(jù)量程變化分量Cf2[h4]的大小來校正v×B分量的量程并計(jì)算流體的流量。因此，即使Cf2[h4]/Cg[h4]比率不是常數(shù)或者參數(shù)h4變化，也能夠與流體流速無關(guān)地精確檢測(cè)參數(shù)h4，并校正流體流量。這使高精度地測(cè)量流量成為可能。
在該實(shí)施例中，調(diào)節(jié)從包括勵(lì)磁線圈3軸的平面PLN3到第一電極2a和2b的距離d3以及平面PLN3到第二電極2c和2d的距離d4，允許電動(dòng)勢(shì)和E430s和E432s幾乎只是基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)，而且允許電動(dòng)勢(shì)差E430d和E432d幾乎只是基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)。利用該處理，該實(shí)施例能夠更有效地提取v×B分量和A/t分量，并且比第一和第二實(shí)施例更能減小計(jì)算誤差。
以下描述將說明該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體例子在流體16的液位h或橫截面積S作為參數(shù)h4的情況下，根據(jù)流體16的液位或橫截面積S來校正流體16的流量。在這種情況下，考慮液位h變化，如圖25和26所示，勵(lì)磁線圈3在和測(cè)量管道1水平的方向上排列，且電極2a和2c位于測(cè)量管道1之下。當(dāng)照這樣使用第一和第二電極的每一個(gè)時(shí)，能夠?qū)⒂糜谑沽黧w16的電勢(shì)接地的接地環(huán)(未示出)設(shè)置在測(cè)量管道1上，并且信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b把電極2a與地電勢(shì)之間的電勢(shì)差用作第一電極間電動(dòng)勢(shì)，并檢測(cè)電極2c與地電勢(shì)之間的電勢(shì)差作為第二電極間電動(dòng)勢(shì)。
當(dāng)流體16的液位h或橫截面積S變化時(shí)，A/t分量中的變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]值也將變化。圖27示出了流體16的液位h或橫截面積S(參數(shù)h4)與變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]之間的關(guān)系的例子。圖27所示的關(guān)系隨測(cè)量管道1的形狀等而變。因此，通過設(shè)計(jì)時(shí)的理論公式或標(biāo)定時(shí)的測(cè)量來獲得該關(guān)系，并預(yù)先將其存儲(chǔ)在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b中，使得有可能根據(jù)步驟S410中所獲得的變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]來獲得步驟S411中的流體16的液位h或橫截面積S，并在步驟S412和S413中根據(jù)流體16的液位h或橫截面積S來校正流體16的流量。
變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]值與流速無關(guān)，并且流體液位低時(shí)的rkg[h4]值大于測(cè)量管道充滿流體時(shí)的rkg2[h4]值。這一特性防止了如常規(guī)電磁流量計(jì)中那樣當(dāng)流體液位變低時(shí)信號(hào)變小，并且即使當(dāng)流體液位變低時(shí)也能確保流量測(cè)量的高精度。
接下來將描述本發(fā)明第八實(shí)施例。和第七實(shí)施例一樣，該實(shí)施例使用第三布置。第八實(shí)施例使用第一提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第二校正方法作為流量校正方法。因?yàn)橹钡将@得參數(shù)h4的點(diǎn)，該實(shí)施例的原理都和第七實(shí)施例相同，所以下面將只描述獲得參數(shù)h4之后的不同之處。
用下式來表示通過用電動(dòng)勢(shì)差E430d與E432d之差EdA41對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB4進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、并使結(jié)果值乘以ω0所獲得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn4。
EvBn4＝EvB4/EdA41·ω0＝(rkf[h4]/rkg[h4])·V·exp{j·(θf[h4]-θg[h4]-π/2)}…(249)使通過利用差值EdA41對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB4進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的結(jié)果乘以ω0的原因是，從應(yīng)用于流速大小V的系數(shù)中消去勵(lì)磁角頻率ω0。
按照式(249)，可以用下式來表示待測(cè)流體的流速大小VV＝|Evbn4|/(rkf[h4]/rkg[h4])…(250)當(dāng)與待測(cè)流體的體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)用作h4時(shí)，把待測(cè)流體的橫截面積表示為參數(shù)h4的函數(shù)S[h4]。此時(shí)，將式(250)改寫為如下的流量方程Q＝|Evbn4|/{(rkf[h4]/S[h4])/rkg[h4]}…(251)用函數(shù)rkf2[h4]來代替rkf[h4]/S[h4]，使得將式(251)改寫為下式成為可能Q＝|Evbn4|/(rkf2[h4]/rkg[h4]) …(252)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h4和變化分量比率rkf2[h4]/rkg[h4]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h4的值獲得變化分量比率rkf2[h4]/rkg[h4]的值。即，可以校正量程變化分量，并能夠從標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn4的振幅獲得流量大小Q。
接下來將描述該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置和第七實(shí)施例中一樣，因此將參考圖23中的附圖標(biāo)記進(jìn)行描述。電源單元4b的操作和第七實(shí)施例中一樣。圖28示出了根據(jù)該實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b和流量計(jì)算單元12b的操作。和圖28中一樣的附圖標(biāo)記表示圖24中的相同處理。
步驟S401至S411中的處理和第七實(shí)施例中一樣。預(yù)先把參數(shù)h4和變化分量比率rkf2[h4]/rkg[h4]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h4和rkf2[h4]/rkg[h4]之間的關(guān)系。在這種情況下，rkg[h4]對(duì)應(yīng)于從電動(dòng)勢(shì)差之差所獲得的A/t分量(差值EdA41)和從電動(dòng)勢(shì)和之差所獲得的A/t分量(差值EdA42)兩者。
流量輸出單元10b根據(jù)狀態(tài)輸出單元7b所獲得的參數(shù)h4、通過參考量程存儲(chǔ)單元9b來計(jì)算與參數(shù)h4對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h4]/rkg[h4]，或從量程存儲(chǔ)單元9b中獲取變化分量比率rkf2[h4]/rkg[h4](步驟S415)。
信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式，來獲得通過用差值EdA41對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB4進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn4的大小|EvBn4|(步驟S416)。步驟S416的處理等效于式(249)的計(jì)算。
|EvBn4|＝|EvB4|/|EdA41|·ω0…(253)最后，流量輸出單元10b按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S417)Q＝|Evbn4|/(rkf2[h4]/rkg[h4]) …(254)流量計(jì)算單元12b以周期T執(zhí)行上述步驟S401至S411和S415至S417的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S414是)。注意，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下執(zhí)行步驟S403至S411、S415至S417和S414的處理持續(xù)T2秒。
按以上方式，該實(shí)施例能夠獲得和第七實(shí)施例一樣的效果。
該實(shí)施例被布置成直接獲得與參數(shù)h4對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h4]/rkg[h4]的值。然而，能夠?qū)?shù)h4和變化分量Cg[h4]的大小rkg[h4]之間的關(guān)系以及參數(shù)h4和變化分量Cf2[h4]的大小rkf2[h4]之間的關(guān)系預(yù)先記錄在量程存儲(chǔ)單元9b中，通過參考量程存儲(chǔ)單元9b來獲得與參數(shù)h4對(duì)應(yīng)的rkg[h4]和rkf2[h4]的值，并從所獲得的值得到變化分量比率rkf2[h4]/rkg[h4]。
另外，第七和第八實(shí)施例舉例說明了將勵(lì)磁角頻率切換為ω0或ω2的情況。然而，利用包含角頻率ω0和ω2分量的勵(lì)磁電流執(zhí)行勵(lì)磁，使得不必切換勵(lì)磁頻率。這能夠以更高速度來計(jì)算流量大小Q。例如，能夠使用由下式表示的磁場(chǎng)來代替式(57)和(58)。
B3＝b3·cos(ω0·t-θ3)+b3·cos(ω2·t-θ3)…(255)B4＝b4·cos(ω0·t-θ4)+b4·cos(ω2·t-θ4)…(256)[第九實(shí)施例]接下來將描述本發(fā)明第九實(shí)施例。該實(shí)施例使用上述第三布置。根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括一個(gè)電磁線圈和兩對(duì)電極，并且除信號(hào)處理系統(tǒng)以外，具有和圖4所示電磁流量計(jì)相同的布置。因此，將利用圖4中的附圖標(biāo)記來描述該實(shí)施例的原理。該實(shí)施例使用第二提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第一校正方法作為流量校正方法。
假定向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω0的勵(lì)磁電流，并提供參數(shù)h5。在這種情況下，根據(jù)式(69)、(93)和(99)，用下式來表示電極2a和2b之間的第一電極間電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d之間的第二電極間電動(dòng)勢(shì)之和E530s。
E530s＝rkg[h5]·exp {j·(θ3+θg[h5])}·exp(j·π/2)·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·ω0+rkf[h5]·exp{j·(θ3+θf[h5])}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·V…(257)假定向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω0的勵(lì)磁電流，并提供參數(shù)h5。在這種情況下，根據(jù)式(70)、(93)和(99)，用下式來表示電極2a和2b之間的第一電極間電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d之間的第二電極間電動(dòng)勢(shì)之差E530d。
E530d＝rkg[h5]·exp{j·(θ3+θg[h5])}·exp(j·π/2)·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω0+rkf[h5]·exp{j·(θ3+θf[h5])}·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}·V …(258)如果在初始狀態(tài)下(標(biāo)定時(shí))把勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B3和B4設(shè)為相等，則此后磁場(chǎng)B3和B4之差將減小。式(258)中的以下近似表達(dá)式成立。
|b3+b4·exp(j·Δθ4)|＞＞|b3-b4·exp(j·Δθ4)| …(259)|rkg[h5]·ω0·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}|＞＞|rkf[h5]·V·{b3-b4·exp(j·Δθ4)}|…(260)以下表達(dá)式代表利用表達(dá)式(260)的條件來近似式(258)中的電動(dòng)勢(shì)差E530d所得的電動(dòng)勢(shì)差EdA5。
EdA5≈E530d …(261)EdA5＝rkg[h5]·exp{j·θg[h5]}·exp{j·(π/2+θ3)}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω0 …(262)在式(261)中，可以利用電極間電動(dòng)勢(shì)之差來提取合成矢量中的A/t分量。式(262)與流速大小V無關(guān)，因此只是由A/t所產(chǎn)生的分量?？梢岳秒妱?dòng)勢(shì)差EdA5來測(cè)量除流速以外的流體狀態(tài)以及測(cè)量管道狀態(tài)。
用Cg[h5]＝rkg[h5]·exp(j·θg[h5])來表示A/t分量中取決于h5的變化分量，并且A/t分量的剩下部分是在標(biāo)定時(shí)設(shè)置的常數(shù)。用式(262)來表示變化分量Cg[h5]。
Cg[h5]＝EdA5/[exp{j·(π/2+θ3)}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·ω0] …(263)令m3b為[exp{j·(π/2+θ3)}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}]的大小，令θ3b為角度，用式(224)和(225)來表示m3b和θ3b。
一旦將式(224)和(225)應(yīng)用于式(263)，就用下式來表示變化分量Cg[h5]的大小rkg[h5]及其關(guān)于實(shí)軸的角度θg[h5]rkg[h5]＝|EdA5 |/(m3b·ω0) …(264)θg[h5]＝∠EdA5-θ3b…(265)可以根據(jù)在標(biāo)定時(shí)預(yù)先通過測(cè)量等進(jìn)行檢查的參數(shù)h5與變化分量Cg[h5]之間關(guān)系、或參數(shù)h5與變化分量Cg[h5]的角度θg[h5]之間關(guān)系，來獲得參數(shù)h5。利用所獲得的參數(shù)h5，來校正作為應(yīng)用于v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程。
如上所述，一旦提取A/t分量，雖然方便的是從電極間電動(dòng)勢(shì)之差來獲得參數(shù)h5，但是方便的是從電極間電動(dòng)勢(shì)之和來獲得v×B分量。
也可以和第七實(shí)施例中一樣利用不同的頻率來提取v×B分量。然而，如式(218)中所述，當(dāng)從包括勵(lì)磁線圈3軸的平面PLN3到連接電極2a和2b的電極軸EAX1的距離d3基本上等于平面PLN3到連接電極2c和2d的電極軸EAX2的距離d4時(shí)，可以假定式(257)中的電動(dòng)勢(shì)和E530s僅僅是v×B分量的電動(dòng)勢(shì)。在這種情況下，用下式來表示v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB5。
EvB5＝rkf[h5]·exp{j·(θ3+θf[h5])}·{b3+b4·exp(j·Δθ4)}·V…(266)根據(jù)式(266)，可以利用式(224)的m3b通過下式來表示待測(cè)流體的流速大小V。
V＝|Evb5|/(rkf[h5]·m3b) …(267)
當(dāng)與流體體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)如流體液位或混入的氣泡量用作參數(shù)h5時(shí)，把流體橫截面積表示為參數(shù)h5的函數(shù)S[h5]。此時(shí)，將式(267)改寫為如下的流量Q方程Q＝|Evb5|/{rkf[h5]/S[h5]·m3b}…(268)用函數(shù)rkf2[h5]來代替rkf[h5]/S[h5]，使得將式(268)改寫為下式成為可能Q＝|Evb5|/(rkf2[h5]·m3b) …(269)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h5與變化分量Cf2[h5]的大小rkf2[h5]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h5的值來獲得變化分量Cf2[h5]的大小rkf2[h5]。即，可以校正量程變化分量。另外，因?yàn)閙3b是己知值，所以能夠從v×B分量的電動(dòng)勢(shì)Evb5的振幅來獲得流量大小Q。
接下來將描述根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。根據(jù)該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置和第七實(shí)施例的電磁流量計(jì)一樣。因此，和圖23中一樣的附圖標(biāo)記表示該實(shí)施例中的相同部件。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)包括測(cè)量管道1；第一電極2a和2b；第二電極2c和2d；勵(lì)磁線圈3；電源單元4b；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b從第一電極2a和2b所檢測(cè)到的第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二電極2c和2d所檢測(cè)到的第二合成電動(dòng)勢(shì)之間的電動(dòng)勢(shì)差來提取A/t分量，并從第一和第二合成電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)和來提取校正目標(biāo)v×B分量；以及流量計(jì)算單元12b。
流量計(jì)算單元12b包括狀態(tài)定量化單元8b和流量校正單元11b。狀態(tài)定量化單元8b包括狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b和狀態(tài)輸出單元7b。流量校正單元11b包括量程存儲(chǔ)單元9b和流量輸出單元10b。
電源單元4b向勵(lì)磁線圈3提供具有角頻率ω0的勵(lì)磁電流。圖29是示出根據(jù)該實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b和流量計(jì)算單元12b的操作的流程圖。首先，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得電極2a和2b間第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)與電極2c和2d間第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)之和E530s的振幅r530s，并利用相位檢測(cè)器(未示出)來獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)和E530s之間的相位差φ530s(圖29中的步驟S501)。隨后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得第一電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)與第二電極間電動(dòng)勢(shì)的角頻率ω0分量的電動(dòng)勢(shì)之差E530d的振幅r530d，并利用相位檢測(cè)器來獲得實(shí)軸與電動(dòng)勢(shì)差E530d之間的相位差φ530d(步驟S502)。
接著，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得近似于電動(dòng)勢(shì)差E530d的電動(dòng)勢(shì)差EdA5的大小和角度(步驟S503)。步驟S503的處理對(duì)應(yīng)于獲得A/t分量的處理，并等效于式(262)的計(jì)算。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)差EdA5的大小|EdA5||EdA5|＝r530d …(270)然后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算電極間電動(dòng)勢(shì)EdA5關(guān)于實(shí)軸的角度∠EdA5∠EdA5＝φ530d…(271)利用以上操作完成步驟S503的處理。
隨后，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b獲得電動(dòng)勢(shì)E530s中的v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB5(步驟S504)。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式來計(jì)算基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB5的大小|EvB5||EvB5|＝r530s …(272)然后，狀態(tài)輸出單元7b按照下式從電動(dòng)勢(shì)差EdA5中提取取決于參數(shù)h5的變化分量Cg[h5]的大小rkg[h5]和角度θg[h5](步驟S505)rkg[h5]＝|EdA5|/(m3b·ω0)…(273)θg[h5]＝∠EdA5-θ3b …(274)注意，m3b和θ3b(勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B3和B4的振幅b3和b4，以及ω0·t與磁場(chǎng)B3之間的相位差θ1及Δθ4)是可以預(yù)先通過標(biāo)定等而獲得的常數(shù)。
預(yù)先把參數(shù)h5與A/t分量中的變化分量Cg[h5]的大小rkg[h5]之間的關(guān)系或參數(shù)h5與變化分量Cg[h5]的角度θg[h5]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h5與rkg[h5]或h5與θg[h5]之間的關(guān)系。
狀態(tài)輸出單元7b根據(jù)步驟S505中所提取的變化分量Cg[h5]的大小rkg[h5]或角度θg[h5]，通過參考狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b來計(jì)算與rkg[h5]或θg[h5]對(duì)應(yīng)的參數(shù)h5的值，或者從狀態(tài)存儲(chǔ)單元6b中獲取該參數(shù)h5值(步驟S506)。
預(yù)先把參數(shù)h5與v×B分量中的量程變化分量Cf2[h5]的大小rkf2[h5]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9b中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h5與rkf2[h5]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10b根據(jù)由狀態(tài)輸出單元7b所獲得的參數(shù)h5，通過參考量程存儲(chǔ)單元9b來計(jì)算與參數(shù)h5對(duì)應(yīng)的變化分量Cf2[h5]的大小rkf2[h5]，或者從量程存儲(chǔ)單元9b中獲取變化分量Cf2[h5]的大小rkf2[h5](步驟S507)。
最后，流量輸出單元10b按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S508)Q＝|Evb5|/(rkf2[h5]·m3b)…(275)流量計(jì)算單元12b以預(yù)定周期執(zhí)行上述步驟S501至S508的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S509是)。
如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例，注意當(dāng)把勵(lì)磁線圈3所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B3和B4的振幅調(diào)節(jié)為相等時(shí)，可以近似地提取電動(dòng)勢(shì)差E530d作為A/t分量，并可以近似地提取電動(dòng)勢(shì)和E530s作為v×B分量。該實(shí)施例被布置成從A/t分量中提取取決于參數(shù)h5的變化分量Cg[h5]的大小或相位，獲得與變化分量Cg[h5]的大小或相位對(duì)應(yīng)的參數(shù)h5，并獲得與參數(shù)h5對(duì)應(yīng)的v×B分量的量程變化分量Cf2[h5]的大小，由此根據(jù)量程變化分量Cf2[h5]的大小來校正v×B分量的量程并計(jì)算流體的流量。因此，即使Cf2[h5]/Cg[h5]比率不是常數(shù)或者參數(shù)h5變化，也能夠與流體流速無關(guān)地精確檢測(cè)參數(shù)h5，并校正流體流量。這使高精度地測(cè)量流量成為可能。
接下來將描述本發(fā)明第十實(shí)施例。和第九實(shí)施例一樣，該實(shí)施例使用第三布置。第十實(shí)施例使用第二提取方法作為從合成矢量中提取A/t分量的方法，并使用第二校正方法作為流量校正方法。因?yàn)橹钡将@得參數(shù)h5的點(diǎn)，該實(shí)施例的原理都和第七實(shí)施例相同，所以下面將只描述獲得參數(shù)h5之后的不同之處。
用下式來表示通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA5對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB5進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并使結(jié)果值乘以ω0所獲得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn5。
EvBn5＝EvB5/EdA5·ω0＝(rkf[h5]/rkg[h5])·V·exp{j·(θf[h5]-θg[h5]-π/2)} …(276)使通過利用電動(dòng)勢(shì)差EdA5對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB5進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的結(jié)果乘以ω0的原因是，從應(yīng)用于流速大小V的系數(shù)中消去勵(lì)磁角頻率ω0。
按照式(276)，可以用下式來表示待測(cè)流體的流速大小VV＝|Evbn5|/(rkf[h5]/rkg[h5]) …(277)當(dāng)與待測(cè)流體的體積關(guān)聯(lián)的參數(shù)用作h5時(shí)，把待測(cè)流體的橫截面積表示為參數(shù)h5的函數(shù)S[h5]。此時(shí)，將式(277)改寫為如下的流量方程Q＝|Evbn5|/{(rkf[h5]/S[h5])/rkg[h5]} …(278)用函數(shù)rkf2[h5]來代替rkf[h5]/S[h5]，使得將式(278)改寫為下式成為可能Q＝|Evbn5|/(rkf2[h5]/rkg[h5])…(279)因?yàn)榭梢栽跇?biāo)定時(shí)檢查參數(shù)h5和變化分量比率rkf2[h5]/rkg[h5]之間的關(guān)系，所以可以從參數(shù)h5的值獲得變化分量比率rkf2[h5]/rkg[h5]的值。即，可以校正量程變化分量，并能夠從標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn5的振幅獲得流量大小Q。
接下來將描述該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的具體布置和操作。該實(shí)施例的電磁流量計(jì)的布置和第九實(shí)施例中一樣，因此將參考圖23中的附圖標(biāo)記進(jìn)行描述。電源單元4b的操作和第九實(shí)施例中一樣。圖30示出了根據(jù)該實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b和流量計(jì)算單元12b的操作。和圖30中一樣的附圖標(biāo)記表示圖29中的相同處理。
步驟S501至S506中的處理和第九實(shí)施例中一樣。預(yù)先把參數(shù)h5和變化分量比率rkf2[h5]/rkg[h5]之間的關(guān)系，以數(shù)學(xué)表達(dá)式或表的形式記錄在量程存儲(chǔ)單元9a中?？梢栽跇?biāo)定時(shí)獲得h5和rkf2[h5]/rkg[h5]之間的關(guān)系。
流量輸出單元10b根據(jù)狀態(tài)輸出單元7b所獲得的參數(shù)h5、通過參考量程存儲(chǔ)單元9b來計(jì)算與參數(shù)h5對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h5]/rkg[h5]，或從量程存儲(chǔ)單元9b中獲取變化分量比率rkf2[h5]/rkg[h5](圖30中的步驟S510)。
信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b按照下式，來獲得通過用電動(dòng)勢(shì)差EdA5對(duì)v×B分量的電動(dòng)勢(shì)EvB5進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)勢(shì)EvBn5的大小|EvBn5|(步驟S511)。步驟S511的處理等效于式(276)的計(jì)算。
|EvBn5|＝|EvB5|/|EdA5|·ω0 …(280)最后，流量輸出單元10b按照下式來計(jì)算待測(cè)流體的流量大小Q(步驟S512)Q＝|Evbn5|/(rkf2[h5]/rkg[h5]) …(281)流量計(jì)算單元12b以預(yù)定周期執(zhí)行上述步驟S501至S506和S510至S512的處理，直到例如操作者指示測(cè)量結(jié)束為止(步驟S509是)。注意，在第二勵(lì)磁狀態(tài)下執(zhí)行步驟S503至S511、S515至S517和S514的處理持續(xù)T2秒。
按以上方式，該實(shí)施例能夠獲得和第九實(shí)施例一樣的效果。
該實(shí)施例被布置成直接獲得與參數(shù)h5對(duì)應(yīng)的變化分量比率rkf2[h5]/rkg[h5]的值。然而，能夠?qū)?shù)h5和變化分量Cg[h5]的大小rkg[h5]之間的關(guān)系以及參數(shù)h5和變化分量Cf2[h5]的大小rkf2[h5]之間的關(guān)系預(yù)先記錄在量程存儲(chǔ)單元9b中，通過參考量程存儲(chǔ)單元9b來獲得與參數(shù)h5對(duì)應(yīng)的rkg[h5]和rkf2[h5]的值，并從所獲得的值得到變化分量比率rkf2[h5]/rkg[h5]。
注意，第一至第十實(shí)施例舉例說明了包括測(cè)量管道1的電磁流量計(jì)。然而，將省略了測(cè)量管道1的布置設(shè)置在現(xiàn)有通道中，使形成本發(fā)明的電磁流量計(jì)成為可能。圖31示出了把根據(jù)第一和第二實(shí)施例的電磁流量計(jì)設(shè)置在現(xiàn)有通道中的一種布置。圖32示出了把根據(jù)第三至第六實(shí)施例的電磁流量計(jì)設(shè)置在現(xiàn)有通道中的一種布置。圖33示出了把根據(jù)第七至第十實(shí)施例的電磁流量計(jì)設(shè)置在現(xiàn)有通道中的一種布置。
參考圖31至33，附圖標(biāo)記2e表示接地電極；附圖標(biāo)記14表示現(xiàn)有通道。在圖31和32所示的每一種情況下，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5或5a能夠檢測(cè)電極2a與接地電極2e之間的電勢(shì)差作為電極間電動(dòng)勢(shì)。在圖33所示的情況下，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5b能夠檢測(cè)電極2a和接地電極2e之間的電勢(shì)差作為第一電極間電動(dòng)勢(shì)，并檢測(cè)電極2c和接地電極2e之間的電勢(shì)差作為第二電極間電動(dòng)勢(shì)。
在第一至第十實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例中，可以用包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)單元、接口以及控制硬件資源的程序的計(jì)算機(jī)，來實(shí)施除電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元以外的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5、5a或5b以及流量計(jì)算單元12、12a或12b的部件。CPU按照存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的程序來執(zhí)行以上處理。
另外，第一至第十實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例都采用把正弦波用作勵(lì)磁電流的正弦波勵(lì)磁方案。然而，每個(gè)實(shí)施例可以采用把矩形波用作勵(lì)磁電流的矩形波勵(lì)磁方案，因?yàn)榭梢园丫匦尾醋髡也ǖ慕M合。
如圖34所示，第一至第十實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例可以使用從測(cè)量管道1的內(nèi)壁暴露并和待測(cè)流體接觸的類型的電極，或不和待測(cè)流體接觸的電容耦合型電極，來作為電極2a、2b、2c和2d。當(dāng)電極2a、2b、2c和2d為電容耦合型電極時(shí)，它們被涂上由測(cè)量管道1內(nèi)壁上所形成的陶瓷、特氟隆等構(gòu)成的里襯13。
此外，第一至第十實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例使用一對(duì)電極2a和 2b作為第一電極，并使用一對(duì)電極2c和2d作為第二電極。然而，本發(fā)明不限于此，而是可以使用第一和第二電極的每一個(gè)電極。如果只使用一個(gè)電極，則因?yàn)閷⒂糜谑勾郎y(cè)流體的電勢(shì)接地的接地環(huán)或接地電極設(shè)置在測(cè)量管道1上，所以能夠利用信號(hào)轉(zhuǎn)換單元5、5a或5b來檢測(cè)單個(gè)電極所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(與地電勢(shì)的電勢(shì)差)。當(dāng)使用一對(duì)電極時(shí)，電極軸被定義為連接這對(duì)電極的直線。假定只使用一個(gè)電極。在這種情況下，假定虛電極位于關(guān)于包括單個(gè)實(shí)電極的平面PLN上的測(cè)量管道軸PAX與該實(shí)電極相對(duì)的位置，且電極軸被定義為連接實(shí)電極和虛電極的一條直線。
根據(jù)本發(fā)明，從取決于流體流速的v×B分量和與流體流速無關(guān)的A/t分量的合成矢量中提取A/t分量。利用該提取的A/t分量，使得有可能與流速無關(guān)地檢測(cè)流體的特性或狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)。另外，利用A/t分量與v×B分量之間的關(guān)系，使得即使在v×B分量和A/t分量之間取決于流體特性或狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)的變化分量比率不是常數(shù)，或流體特性或狀態(tài)或測(cè)量管道狀態(tài)變化的情況下，也有可能與流體流速無關(guān)地校正流體的流量。因此，本發(fā)明能夠精確地測(cè)量待測(cè)流體的真實(shí)流量。
權(quán)利要求
1.一種電磁流量計(jì)，其特征在于包括測(cè)量管道(1)，待測(cè)流體流過所述測(cè)量管道(1)；電極(2a、2b、2c、2d)，所述電極(2a、2b、2c、2d)位于所述測(cè)量管道中，并檢測(cè)由施加于流體的磁場(chǎng)和流體流動(dòng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；勵(lì)磁單元(3、3a、3b、4、4a、4b)，所述勵(lì)磁單元(3、3a、3b、4、4a、4b)向流體施加一關(guān)于第一平面不對(duì)稱的時(shí)變磁場(chǎng)，所述第一平面包括所述電極且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5、5a、5b)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5、5a、5b)從基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)和基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)的合成電動(dòng)勢(shì)中，提取與流體流速無關(guān)的A/t分量以及由流體流速所引起的v×B分量，A、t、v和B分別代表矢勢(shì)、時(shí)間、流速和磁通密度；以及流量計(jì)算單元(12、12a、12b)，所述流量計(jì)算單元(12、12a、12b)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量，根據(jù)該變化分量來校正作為應(yīng)用于由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量，所述參數(shù)是與流體流量無關(guān)的流體特性和狀態(tài)和所述測(cè)量管道狀態(tài)至少之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中所述流量計(jì)算單元包括狀態(tài)定量化單元(8、8a、8b)，所述狀態(tài)定量化單元(8、8a、8b)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量，并根據(jù)該變化分量來定量化參數(shù)；以及流量校正單元(11、11a、11b)，所述流量校正單元(11、11a、11b)根據(jù)由所述狀態(tài)定量化單元所定量化的參數(shù)來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量計(jì)算流體的流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中所述狀態(tài)定量化單元包括狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6、6a、6b)，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6、6a、6b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量之間的關(guān)系；以及狀態(tài)輸出單元(7、7a、7b)，所述狀態(tài)輸出單元(7、7a、7b)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量對(duì)應(yīng)的參數(shù)，以及所述流量校正單元包括量程存儲(chǔ)單元(9、9a、9b)，所述量程存儲(chǔ)單元(9、9a、9b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)與v×B分量的量程變化分量的關(guān)系；以及流量輸出單元(10、10a、10b)，所述流量輸出單元(10、10a、10b)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量，根據(jù)量程變化分量來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量計(jì)算流體流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量計(jì)，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元從通過所述電極所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)中提取A/t分量和v×B分量，獲得通過用所提取的A/t分量對(duì)所提取的v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的v×B分量，并把該標(biāo)準(zhǔn)化v×B分量作為校正目標(biāo)v×B分量輸出到所述流量輸出單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元以同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一向流體施加磁場(chǎng)，以便提供多種勵(lì)磁頻率，以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元通過獲得由所述電極在同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)中的多個(gè)頻率分量的振幅和相位，來提取A/t分量和v×B分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括勵(lì)磁線圈(3)，所述勵(lì)磁線圈(3)位于和第一平面相隔一偏移量的位置，所述第一平面包括所述電極(2a、2b)且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；以及電源單元(4)，所述電源單元(4)以同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一向勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，以便提供包括第一頻率和第二頻率的兩種不同勵(lì)磁頻率，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5)獲得由所述電極所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率和第二頻率這兩個(gè)頻率分量的振幅和相位，根據(jù)這些振幅和相位來提取這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差作為A/t分量，并通過從合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率分量中消除所提取的A/t分量來提取合成電動(dòng)勢(shì)的v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)與v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，根據(jù)量程變化分量的大小來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括勵(lì)磁線圈(3)，所述勵(lì)磁線圈(3)位于和第一平面相隔一偏移量的位置，所述第一平面包括所述電極(2a、2b)且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；以及電源單元(4)，所述電源單元(4)以同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一向勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，以便提供包括第一頻率和第二頻率的兩種不同勵(lì)磁頻率，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5)獲得由所述電極所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率和第二頻率這兩個(gè)頻率分量的振幅和相位，根據(jù)這些振幅和相位來提取這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差作為A/t分量，通過從合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率分量中消除所提取的A/t分量來提取合成電動(dòng)勢(shì)的v×B分量，并通過用所提取的A/t分量對(duì)所提取的v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化來獲得作為校正目標(biāo)的v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量大小與A/t分量的變化分量大小的比率之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的比率，根據(jù)該比率來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括第一勵(lì)磁線圈(3a)，所述第一勵(lì)磁線圈(3a)位于和第一平面相隔第一偏移量的位置，所述第一平面包括所述電極(2a、2b)且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；第二勵(lì)磁線圈(3b)，所述第二勵(lì)磁線圈(3b)位于和第一平面相隔第二偏移量的位置，以便關(guān)于第一平面與第一勵(lì)磁線圈相對(duì)；以及電源單元(4a)，所述電源單元(4a)以同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一向第一勵(lì)磁線圈和第二勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，以便提供包括第一頻率和第二頻率的兩種不同勵(lì)磁頻率，同時(shí)在提供給第一勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流和提供給第二勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流之間切換相位差，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5a)在第一勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的第二磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)下，獲得由所述電極所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率和第二頻率這兩個(gè)頻率分量的振幅和相位，根據(jù)這些振幅和相位來提取磁場(chǎng)間相位差幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)下的這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，作為第一A/t分量，獲得磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下的這兩個(gè)頻率分量的振幅和相位，根據(jù)這些振幅和相位來提取磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下的這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，作為第二A/t分量，以及通過從由所述電極在磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率中消除所提取的第二A/t分量，來提取v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7a)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的第一A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10a)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，根據(jù)量程變化分量的大小來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括第一勵(lì)磁線圈(3a)，所述第一勵(lì)磁線圈(3a)位于和第一平面相隔第一偏移量的位置，所述第一平面包括所述電極(2a、2b)且垂直于所述測(cè)量管道軸方向；第二勵(lì)磁線圈(3b)，所述第二勵(lì)磁線圈(3b)位于和第一平面相隔第二偏移量的位置，以便關(guān)于第一平面與第一勵(lì)磁線圈相對(duì)；以及電源單元(4a)，所述電源單元(4a)以同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一向第一勵(lì)磁線圈和第二勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，以便提供包括第一頻率和第二頻率的兩種不同勵(lì)磁頻率，同時(shí)在提供給第一勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流和提供給第二勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流之間切換相位差，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5a)在第一勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的第二磁場(chǎng)之間的相位差幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)下，獲得由所述電極所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率和第二頻率這兩個(gè)頻率分量的大小和相位，根據(jù)這些大小和相位來提取磁場(chǎng)間相位差幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)下的這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，作為第一A/t分量，獲得磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下的這兩個(gè)頻率分量的大小和相位，根據(jù)這些大小和相位來提取磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下的這兩個(gè)頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，作為第二A/t分量，通過從由所述電極在磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的第一頻率中消除所提取的第二A/t分量來提取v×B分量，以及通過用第一A/t分量對(duì)所提取的v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化來獲得作為校正目標(biāo)的v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7a)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的第一A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量大小與A/t分量的變化分量大小的比率之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10a)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的比率，根據(jù)該比率來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括勵(lì)磁線圈(3)，所述勵(lì)磁線圈(3)向流體施加磁場(chǎng)；以及電源單元(4b)，所述電源單元(4b)以同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一向勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，以便提供包括第一頻率和第二頻率的兩種不同勵(lì)磁頻率，所述電極包括第一電極(2a、2b)，所述第一電極(2a、2b)位于和第二平面相隔第一偏移量的位置，所述第二平面包括勵(lì)磁線圈的軸且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；以及第二電極(2c、2d)，所述第二電極(2c、2d)位于和第二平面相隔第二偏移量的位置，以便關(guān)于第二平面與第一電極相對(duì)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5b)獲得由第一電極所檢測(cè)到的第一合成電動(dòng)勢(shì)以及由第二電極所檢測(cè)到的第二合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位，對(duì)于第一頻率和第二頻率的每一頻率，根據(jù)這些振幅和相位來獲得第一合成電動(dòng)勢(shì)和第二合成電動(dòng)勢(shì)的相同頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，提取第一頻率下的電動(dòng)勢(shì)差與第二頻率下的電動(dòng)勢(shì)差之間的差值作為第一A/t分量，對(duì)于第一頻率和第二頻率的每一頻率，獲得第一合成電動(dòng)勢(shì)和第二合成電動(dòng)勢(shì)的相同頻率分量的電動(dòng)勢(shì)和，提取第一頻率下的電動(dòng)勢(shì)和與第二頻率下的電動(dòng)勢(shì)和之間的差值作為第二A/t分量，以及通過從第一頻率下的電動(dòng)勢(shì)和消除第二A/t分量來提取v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7b)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的第一A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10b)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，根據(jù)量程變化分量的大小來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括勵(lì)磁線圈(3)，所述勵(lì)磁線圈(3)向流體施加磁場(chǎng)；以及電源單元(4b)，所述電源單元(4b)以同時(shí)定時(shí)和交替定時(shí)之一向勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，以便提供包括第一頻率和第二頻率的兩種不同勵(lì)磁頻率，所述電極包括第一電極(2a、2b)，所述第一電極(2a、2b)位于和第二平面相隔第一偏移量的位置，所述第二平面包括勵(lì)磁線圈的軸且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；以及第二電極(2c、2d)，所述第二電極(2c、2d)位于和第二平面相隔第二偏移量的位置，以便關(guān)于第二平面與第一電極相對(duì)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5b)獲得由第一電極所檢測(cè)到的第一合成電動(dòng)勢(shì)以及由第二電極所檢測(cè)到的第二合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位，對(duì)于第一頻率和第二頻率的每一頻率，根據(jù)這些振幅和相位來獲得第一合成電動(dòng)勢(shì)和第二合成電動(dòng)勢(shì)的相同頻率分量之間的電動(dòng)勢(shì)差，提取第一頻率下的電動(dòng)勢(shì)差與第二頻率下的電動(dòng)勢(shì)差之間的差值作為第一A/t分量，對(duì)于第一頻率和第二頻率的每一頻率，獲得第一合成電動(dòng)勢(shì)和第二合成電動(dòng)勢(shì)的相同頻率分量的電動(dòng)勢(shì)和，提取第一頻率下的電動(dòng)勢(shì)和與第二頻率下的電動(dòng)勢(shì)和之間的差值作為第二A/t分量，通過從第一頻率下的電動(dòng)勢(shì)和消除第二A/t分量來提取v×B分量，以及通過用所提取的第一A/t分量對(duì)所提取的v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化來獲得作為校正目標(biāo)的v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7b)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的第一A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量大小與A/t分量的變化分量大小的比率之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10b)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的比率，根據(jù)該比率來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括第一勵(lì)磁線圈(3a)，所述第一勵(lì)磁線圈(3a)位于和第一平面相隔第一偏移量的位置，所述第一平面包括所述電極(2a、2b)且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；第二勵(lì)磁線圈(3b)，所述第二勵(lì)磁線圈(3b)位于和第一平面相隔第二偏移量的位置，以便關(guān)于第一平面與第一勵(lì)磁線圈相對(duì)；以及電源單元(4a)，所述電源單元(4a)向第一勵(lì)磁線圈和第二勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，以便提供其中第一勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)和第二勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的第二磁場(chǎng)之間的相位差相互不同的兩種勵(lì)磁狀態(tài)，以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5a)通過獲得由所述電極在勵(lì)磁狀態(tài)之一下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位來提取A/t分量，并根據(jù)所提取的A/t分量以及由所述電極在另一勵(lì)磁狀態(tài)下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位，來提取v×B分量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流量計(jì)，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5a)通過獲得由所述電極在第一磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)間相位差幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位，來提取A/t分量，并通過獲得由所述電極在第一磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位，來提取v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7a)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10a)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，根據(jù)量程變化分量的大小來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流量計(jì)，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5a)通過獲得由所述電極在第一磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)間相位差幾乎為π的勵(lì)磁狀態(tài)下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位，來提取A/t分量，通過獲得由所述電極在第一磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)間相位差幾乎為0的勵(lì)磁狀態(tài)下所檢測(cè)到的合成電動(dòng)勢(shì)的振幅和相位，來提取v×B分量，并通過用所提取的A/t分量對(duì)所提取的v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化來獲得作為校正目標(biāo)的v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7a)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9a)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量大小與A/t分量的變化分量大小的比率之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10a)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的比率，根據(jù)該比率來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流量計(jì)，其中所述勵(lì)磁單元包括勵(lì)磁線圈(3)，所述勵(lì)磁線圈(3)向流體施加磁場(chǎng)；以及電源單元(4b)，所述電源單元(4b)向勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，所述電極包括第一電極(2a、2b)，所述第一電極(2a、2b)位于和第二平面相隔第一偏移量的位置，所述第二平面包括勵(lì)磁線圈的軸且垂直于所述測(cè)量管道的軸方向；以及第二電極(2c、2d)，所述第二電極(2c、2d)位于和第二平面相隔第二偏移量的位置，以便關(guān)于第二平面與第一電極相對(duì)，以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5b)獲得第一電極所檢測(cè)到的第一合成電動(dòng)勢(shì)和第二電極所檢測(cè)到的第二合成電動(dòng)勢(shì)的每一個(gè)的振幅和相位，根據(jù)這些振幅和相位從第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二合成電動(dòng)勢(shì)之間的電動(dòng)勢(shì)差中提取A/t分量，以及從第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二合成電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)和中提取v×B分量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的流量計(jì)，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5b)獲得第一電極所檢測(cè)到的第一合成電動(dòng)勢(shì)和第二電極所檢測(cè)到的第二合成電動(dòng)勢(shì)的每一個(gè)的振幅和相位，根據(jù)這些振幅和相位從第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二合成電動(dòng)勢(shì)之間的電動(dòng)勢(shì)差中提取A/t分量，以及從第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二合成電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)和中提取v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7b)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的第一A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量的大小之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10b)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的量程變化分量的大小，根據(jù)量程變化分量的大小來校正由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的流量計(jì)，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(5b)獲得第一電極所檢測(cè)到的第一合成電動(dòng)勢(shì)和第二電極所檢測(cè)到的第二合成電動(dòng)勢(shì)的每一個(gè)的振幅和相位，根據(jù)這些振幅和相位從第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二合成電動(dòng)勢(shì)之間的電動(dòng)勢(shì)差中提取A/t分量，從第一合成電動(dòng)勢(shì)與第二合成電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)和中提取v×B分量，以及通過用所提取的A/t分量對(duì)所提取的v×B分量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化來獲得作為校正目標(biāo)的v×B分量，所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元(6b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一之間的關(guān)系，所述狀態(tài)輸出單元(7b)從由所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量的大小和相位之一，并根據(jù)所述狀態(tài)存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系來獲得與所提取的變化分量的大小和相位之一對(duì)應(yīng)的參數(shù)，所述量程存儲(chǔ)單元(9b)預(yù)先存儲(chǔ)參數(shù)和v×B分量的量程變化分量大小與A/t分量的變化分量大小的比率之間的關(guān)系，以及所述流量輸出單元(10b)根據(jù)所述量程存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的關(guān)系，來獲得與所述狀態(tài)輸出單元所獲得的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的比率，根據(jù)該比率來校正v×B分量的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量。
全文摘要
一種電磁流量計(jì)，包括測(cè)量管道、電極、勵(lì)磁單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和流量計(jì)算單元。該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元從基于A/t分量的電動(dòng)勢(shì)和基于v×B分量的電動(dòng)勢(shì)的合成電動(dòng)勢(shì)中，提取與流體流速無關(guān)的A/t分量以及由流體流速所引起的v×B分量，A、t、v和B分別代表矢勢(shì)、時(shí)間、流速和磁通密度。該流量計(jì)算單元從由信號(hào)轉(zhuǎn)換單元所提取的A/t分量中提取取決于參數(shù)的變化分量，根據(jù)該變化分量來校正作為應(yīng)用于由信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸入的v×B分量的流速大小V的系數(shù)的量程，并從經(jīng)過量程校正的v×B分量來計(jì)算流體的流量，該參數(shù)是與流體流量無關(guān)的流體特性和狀態(tài)和測(cè)量管道狀態(tài)至少之一。
文檔編號(hào)G01F1/60GK1952608SQ200610135610
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者山本友繁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山武