專(zhuān)利名稱(chēng)：磁感應(yīng)流量計(jì)和用于這種流量計(jì)的測(cè)量管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁感應(yīng)流量計(jì)的測(cè)量管以及具有這種測(cè)量管 的磁感應(yīng)流量計(jì)。
背景技術(shù)：
為了測(cè)量導(dǎo)電流體，經(jīng)常使用一種具有磁感應(yīng)測(cè)量變送器的流量 計(jì)。眾所周知，利用磁感應(yīng)流量計(jì)能夠測(cè)量特別是導(dǎo)電流體特別是液 體的體積流量，而且形成對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。如眾所周知，磁感應(yīng)流量計(jì) 的測(cè)量原理是，由于載荷子分離而在被磁場(chǎng)切割的流動(dòng)流體部分體積 中感生的電壓被利用至少兩個(gè)測(cè)量電極檢測(cè)到，并且在流量計(jì)的測(cè)量 儀表電子裝置中被進(jìn)一步處理為相應(yīng)的測(cè)量值，例如體積流的測(cè)量值。 同樣的，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知單獨(dú)元件的結(jié)構(gòu)和磁感應(yīng)流量計(jì)的功能，
例如在以下文獻(xiàn)中有所記載DE-A43 26 991、 EP-A 1 460 394、 EP-A 1 275 940、EP-A 12 73 892、EP-A 1 273 891、EP-A 814 324、EP-A 770 855、 EP-A 521 169、 US-B 6,763,729、 US-B 6,658,720、 US-B 6，634，238、 US-B 6,595,069、 US-A 6,031,740、 US-A 5,664,315、 US-A 5,646,353、 US-A 5,540,103、 US-A 5,487,310、 US-A 5,210,496、 US-A 4,704,卯8、 US-A 4,410,926、 US-A 2002/0117009或WO-A 01/卯702。
為傳送待測(cè)流體，上述類(lèi)型的測(cè)量變送器，如附圖所示意，是一 種插入到引導(dǎo)流體的管道中的測(cè)量管。為避免流體中感應(yīng)的電壓短路， 測(cè)量管至少在其接觸流體的內(nèi)側(cè)面上基本不導(dǎo)電地構(gòu)成。為了將測(cè)量 管插入到傳送流體的管道中，測(cè)量管的端部提供了法蘭或類(lèi)似裝置。 上述用于工業(yè)的測(cè)量變送器經(jīng)常有一個(gè)測(cè)量管，其利用金屬支撐管和 內(nèi)部涂覆的電絕緣材料層(所謂的襯底)形成。使用這樣安置的測(cè)量 管，保證了測(cè)量變送器和整個(gè)流量計(jì)具有在機(jī)械上非常穩(wěn)定和魯棒的
結(jié)構(gòu)。諸如硬橡膠，聚氟乙烯樹(shù)脂，聚亞安酯，或其它化學(xué)和/或機(jī)械 上耐用的塑料都被用于制作襯底的材料；而為避免磁場(chǎng)衰減，特別是 在同一個(gè)測(cè)量管內(nèi)可能的短路，上述類(lèi)型的支撐管通常由非鐵磁材料， 特別是順磁的材料，如不銹鋼或類(lèi)似材料制成。因此，通過(guò)對(duì)支撐管 的適當(dāng)選擇，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量管強(qiáng)度對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)合存在的機(jī)械需求的 的匹配；而利用襯底，也可以得到測(cè)量管與各種應(yīng)用場(chǎng)合的化學(xué)的特 別是衛(wèi)生需求的的匹配。通常，這種情況下使用的材料具有的額定的 也就是有效的或者平均的相對(duì)導(dǎo)磁率A充分小于10而大于5。眾所周 知，這種情況下，相對(duì)導(dǎo)磁率^給出了當(dāng)材料置于同一磁場(chǎng)中時(shí)測(cè)量 磁通密度(=磁感應(yīng))相對(duì)于在空氣或真空環(huán)境中的磁通密度增加，在 空氣或真空環(huán)境中的導(dǎo)磁率內(nèi)(=感應(yīng)常數(shù))等于1.256 . 10-6 Vs.Anf、也就是對(duì)于所使用的材料的導(dǎo)磁率M有關(guān)系M=/V^)。
測(cè)量所需的磁場(chǎng)由相應(yīng)的磁場(chǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生，該磁場(chǎng)系統(tǒng)由線圈裝置 構(gòu)成，通常包括兩個(gè)勵(lì)磁線圈，對(duì)應(yīng)的用于勵(lì)磁線圈的線圈鐵心和/或 極靴，以及可能時(shí)還包括與測(cè)量管外部的線圈鐵心連接的導(dǎo)磁引導(dǎo)片。 然而，也有磁場(chǎng)系統(tǒng)只使用單一勵(lì)磁線圈。磁場(chǎng)系統(tǒng)通常實(shí)際上如圖1 中所示，直接設(shè)置在測(cè)量管上并由其支承。
為產(chǎn)生磁場(chǎng)，由相應(yīng)測(cè)量?jī)x表電子裝置提供的勵(lì)磁電流I流過(guò)線 圈裝置。對(duì)現(xiàn)代測(cè)量變送器，勵(lì)磁電流通常是脈沖的雙極矩形交流電 流。US-B 6，763，729、US-A 6,031，740、US陽(yáng)A 4,410,926或EP-A 1 460 394
列出了一些用于產(chǎn)生這種勵(lì)磁電流的電路裝置以及相應(yīng)的切換和/或調(diào) 節(jié)方法。這種電路裝置通常包括驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁電流的能源以及H-型或T-型 橋電路，用于調(diào)制勵(lì)磁電流。
根據(jù)法拉第感應(yīng)定律在流體中感生的電壓，在至少兩個(gè)流電的 (即，被液體弄濕)測(cè)量電極，或者至少兩個(gè)容性的(即，例如設(shè)置 在測(cè)量管管壁內(nèi)部)測(cè)量電極被檢測(cè)而作為測(cè)量電壓。通常情況下， 測(cè)量電極被安排到在直徑上相對(duì)的兩端，使得其共同的直徑垂直于磁
場(chǎng)方向，即垂直于勵(lì)磁裝置所在的直徑，然而，同樣的，測(cè)量電極可
以被安排在測(cè)量管非直徑的兩端；對(duì)此特別是參見(jiàn)US-A 5,646,353。通 過(guò)測(cè)量電極檢測(cè)的測(cè)量電壓被放大并且通過(guò)平均電路處理為測(cè)量信 號(hào)，這種信號(hào)是可以被記錄，顯示或者進(jìn)一步處理的。相應(yīng)的測(cè)量電 子裝置同樣地為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，例如在EP-A 814 324、 EP-A 521 169或WO-A 01/90702中有所記載。
正如己經(jīng)說(shuō)明的，在上述類(lèi)型的測(cè)量變送器中，測(cè)量管內(nèi)部和外 部的磁場(chǎng)的引導(dǎo)是非常重要的。通常應(yīng)用的影響磁場(chǎng)的措施包括使用 非鐵磁測(cè)量管，例如在US-B 6,595,069所述，除此之外，還包括為磁 場(chǎng)線圈使用適當(dāng)成型并盡可能靠近流體的極靴和/或使用導(dǎo)磁材料，特 別是鐵磁材料，用于反饋測(cè)量管外部的磁場(chǎng)。
這種具有金屬支撐管的測(cè)量變送器的一大缺點(diǎn)是， 一方面需要相 當(dāng)可觀的技術(shù)技巧，以能夠以所需的測(cè)量精度形成和引導(dǎo)磁場(chǎng)。另一 方面，使用非鐵磁材料的支撐管，(如使用順磁的不銹鋼)，非常昂 貴，這將導(dǎo)致生產(chǎn)上述測(cè)量變送器的可觀的成本因素。進(jìn)一步，傳統(tǒng) 的磁場(chǎng)系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是，如圖1所示，磁場(chǎng)在測(cè)量管內(nèi)腔內(nèi)不均勻 地形成，因此，測(cè)量電壓明顯依賴于測(cè)量管內(nèi)流體的流型。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)磁感應(yīng)測(cè)量變送器， 一方面，可 以優(yōu)化制造成本，另一方面，測(cè)量所需的磁場(chǎng)特性可以被簡(jiǎn)單地和低 成本地優(yōu)化，并且同時(shí)非常的有效。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明在于一種磁感應(yīng)流量計(jì)的測(cè)量管，用于傳 送導(dǎo)電流體，其中，測(cè)量管至少部分地特別是主要地由相對(duì)導(dǎo)磁率 充分大于1特別是大于10的導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
另外，本發(fā)明在于一種用于在管道中流動(dòng)的流體且包含這種測(cè)量
管的磁感應(yīng)流量計(jì)。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管的金屬元件和/或全 部測(cè)量管主要由導(dǎo)磁材料制成。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第二個(gè)實(shí)施例中，其導(dǎo)磁材料的相對(duì)導(dǎo)磁率
/^充分大于10，特別是大于20。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第三個(gè)實(shí)施例中，其導(dǎo)磁材料的相對(duì)導(dǎo)磁率
^小于1000，特別是小于400。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第四個(gè)實(shí)施例中，其導(dǎo)磁材料的相對(duì)導(dǎo)磁率 A在20至U 400之間。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第五個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)測(cè)量管中央管段， 特別是沿著測(cè)量管的自封閉的外圍，由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第六個(gè)實(shí)施例中，其導(dǎo)磁材料基本上在測(cè)量 管的整個(gè)長(zhǎng)度上和/或在測(cè)量管整個(gè)外圍上特別是均勻地分布。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第七個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管至少部分由鐵磁金 屬制成。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第八個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管至少部分由軟磁金 屬制成。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第九個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管至少部分由硬磁金 屬制成。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第十個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁材料的層厚比測(cè)量管
內(nèi)徑小很多。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第十一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管內(nèi)徑以及導(dǎo)磁材 料層厚被測(cè)定為使得導(dǎo)磁材料層厚與測(cè)量管內(nèi)徑之比小于0.2，特別是
小于0.1。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第十二個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管至少在其接觸流 體的內(nèi)側(cè)面上被構(gòu)成為基本不導(dǎo)電。
在本發(fā)明的測(cè)量管的第十三個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管以一個(gè)用作外部 管壁和/或外部套的特別是金屬的和/或?qū)щ姷闹喂苄纬?，其在?nèi)部?jī)?nèi) 襯至少一個(gè)電絕緣材料層。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，支撐管有一 個(gè)比支撐管內(nèi)徑小很多的壁厚。特別的在這種情況下，內(nèi)徑和支撐管 的壁厚被測(cè)定為使得支撐管壁厚與其內(nèi)徑之比小于0.5，特別是小于 0.2。在本發(fā)明的另一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，這種情況下，使用導(dǎo)磁材料，
其支撐管壁厚與其內(nèi)徑之比與導(dǎo)磁材料相對(duì)導(dǎo)磁率^的乘積小于5，特 別是小于3，和/或大于l，特別是大于1.2。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例 中，支撐管至少部分地，特別是主要地或者全部地由導(dǎo)磁材料制成。
在流量計(jì)的第一實(shí)施例中，其進(jìn)一步包括了測(cè)量及操作電路；由 測(cè)量及操作電路供電的磁場(chǎng)系統(tǒng)，其通過(guò)至少一個(gè)設(shè)置在測(cè)量管上或 其附近的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生特別是脈沖磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)至少間歇地貫穿測(cè)量 管的內(nèi)腔；以及至少兩個(gè)測(cè)量電極，用于檢測(cè)在流過(guò)測(cè)量管并且被磁 場(chǎng)貫穿的流體中感生的電勢(shì)和/或電壓。為了產(chǎn)生表征至少一個(gè)描述待 測(cè)流體的參數(shù)的測(cè)量值，測(cè)量及操作電路還至少間歇地與至少一個(gè)測(cè) 量電極相連接。在本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展中，測(cè)量電極與至少一 個(gè)勵(lì)磁線圈相距地設(shè)置在測(cè)量管上和/或其管壁內(nèi)部。特別的，在這種 情況下，至少兩個(gè)測(cè)量電極被設(shè)置在測(cè)量管上，使得虛擬連接這些電 極的電極軸線基本垂直地切割至少間歇地貫穿測(cè)量管內(nèi)腔的磁場(chǎng)。另 外，導(dǎo)磁材料至少在測(cè)量管的中央管段的區(qū)域中特別是沿著測(cè)量管的
自封閉外圍分布，并且至少一個(gè)勵(lì)磁線圈和測(cè)量電極設(shè)置在測(cè)量管上， 使得在勵(lì)磁線圈區(qū)域和測(cè)量電極區(qū)域中，在操作期間至少間歇地產(chǎn)生 的磁場(chǎng)特別是以基本相同的方向和/或基本相同的磁通密度耦合入測(cè)量 管內(nèi)腔。進(jìn)一步，這種情況下，導(dǎo)磁材料至少在測(cè)量管的中央管段的 區(qū)域中分布，特別是沿著測(cè)量管的自封閉外圍分布，并且至少一個(gè)勵(lì) 磁線圈以及測(cè)量電極被設(shè)置在測(cè)量管上，使得在測(cè)量管的內(nèi)腔內(nèi)部至 少間歇地產(chǎn)生的磁場(chǎng)至少以這種方式在中央管段的區(qū)域形成，使得至 少在管壁區(qū)域內(nèi)，以及與虛擬電極軸線的垂直距離大于測(cè)量管內(nèi)徑四 分之一長(zhǎng)度的位置，其至少與虛擬電極軸線大致垂直定向。
在本發(fā)明流量計(jì)的第二個(gè)實(shí)施例中，其進(jìn)一步包括至少一個(gè)在測(cè) 量管外部分布的磁反饋，以引導(dǎo)測(cè)量管外部的磁場(chǎng)。在本發(fā)明的進(jìn)一 步發(fā)展中，這種情況下，特別是在測(cè)量電極區(qū)域測(cè)量的磁反饋和測(cè)量 管之間的平均距離被這樣選擇，使得平均距離與支撐管外徑的距離-直 徑比小于1，特別是小于0.5。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，還具有以下 優(yōu)點(diǎn)平均距離與支撐管外徑之比與導(dǎo)磁材料相對(duì)導(dǎo)磁率^的乘積小 于100，特別是小于60。
本發(fā)明的一個(gè)基本想法是，替代通常使用的非導(dǎo)磁材料測(cè)量管或 者導(dǎo)磁水平低的測(cè)量管(/Xr=4)，磁感應(yīng)測(cè)量變送器使用由高導(dǎo)磁材
料制成的測(cè)量管(^>>1)，從而改進(jìn)磁場(chǎng)系統(tǒng)效率。
本發(fā)明在于令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將高導(dǎo)磁材料用于測(cè)量管，在 測(cè)量管內(nèi)腔內(nèi)部，至少在測(cè)量電極附近區(qū)域，不僅可以實(shí)現(xiàn)顯著的放 大而且可以實(shí)現(xiàn)顯著的比較性以及磁場(chǎng)的均勻性。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于，可以通過(guò)上述類(lèi)型的測(cè)量管達(dá)到磁場(chǎng)系統(tǒng)的改 進(jìn)，其與傳統(tǒng)的測(cè)量變送器相比，更加制造成本劃算。


現(xiàn)在將基于附圖中描述的磁感應(yīng)流量計(jì)實(shí)施例以及基于對(duì)于本發(fā) 明的測(cè)量變送器的不同配置而實(shí)驗(yàn)確定的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，詳細(xì)描述本發(fā)明 的零件以及具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例。附圖中
圖1顯示了在傳統(tǒng)磁感應(yīng)測(cè)量變送器的磁力線。
圖2示意性地部分以截面圖以及部分以結(jié)構(gòu)圖顯示了具有測(cè)量管 的磁感應(yīng)流量計(jì)。
圖3顯示了在根據(jù)本發(fā)明的磁感應(yīng)測(cè)量變送器的由電極軸線和勵(lì) 磁線圈軸線張成的截面內(nèi)的磁力線。
圖4a、 b、 c顯示了在圖3的截面內(nèi)部，對(duì)于不同磁感應(yīng)測(cè)量變送 器所確定的磁通密度B的L2規(guī)則化，以及由其在電極軸線方向或勵(lì)磁 線圈軸線方向上作用的分量，其各自依賴于測(cè)量管材料的相對(duì)導(dǎo)磁率。
圖5顯示了在圖3的截面內(nèi)部，對(duì)于不同磁感應(yīng)測(cè)量變送器所確 定的沿著各電極軸線總磁通密度B的分布，其依賴于與電極軸線中點(diǎn) 的距離而變化。
圖7顯示了在圖3截面中，對(duì)于不同磁感應(yīng)測(cè)量變送器確定的， 總磁通密度與那里測(cè)量的磁通密度B平均值的全部偏差，其依測(cè)量管 材料的相對(duì)導(dǎo)磁率而變化。
圖8， 9顯示了對(duì)于不同的磁感應(yīng)測(cè)量變送器，根據(jù)圖2或3確定 的測(cè)量管材料最佳相對(duì)導(dǎo)磁率與測(cè)量變送器不同幾何維度參數(shù)的依賴 關(guān)系。
圖10， 11， 12a、 b、 c 13a、 b、 c顯示了對(duì)于不同的磁感應(yīng)測(cè)量變 送器，根據(jù)圖2或3確定的基于表征磁場(chǎng)自身的磁場(chǎng)變量而在圖3截 面中的磁場(chǎng)與測(cè)量管材料相對(duì)導(dǎo)磁率和測(cè)量變送器不同幾何維度參數(shù) 的依賴關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
圖2和圖3示意舉例說(shuō)明了流量計(jì)。通過(guò)該流量計(jì)確定導(dǎo)電且流 動(dòng)的流體11的至少一個(gè)物理測(cè)量變量，如體積流量。流量計(jì)包括磁感 應(yīng)測(cè)量變送器1和與其連接的測(cè)量及操作電路8，該電路用于啟動(dòng)該測(cè) 量變送器并產(chǎn)生表征至少一個(gè)描述流體參數(shù)的測(cè)量值，特別是數(shù)字測(cè)
量值。為了進(jìn)一步計(jì)算測(cè)量值，例如通過(guò)使用微計(jì)算機(jī)IO實(shí)現(xiàn)測(cè)量及 操作電路8還可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)16與上位過(guò)程控制計(jì)算機(jī)
9通訊。
屬于測(cè)量變送器1的是測(cè)量管2，其被插入到傳送液體11的管道 (未顯示)中。測(cè)量管2包括一個(gè)由管壁包圍的測(cè)量管內(nèi)腔。至少間 歇地，被測(cè)流體11流過(guò)測(cè)量管內(nèi)腔。為將管道與測(cè)量管2連接，適當(dāng) 的連接元件如法蘭，在測(cè)量管2端部被提供。
另外，在流量計(jì)操作期間，磁場(chǎng)至少間歇地貫穿至少部分測(cè)量管 內(nèi)腔。磁場(chǎng)基本保持恒定，至少間歇地，特別是有節(jié)奏地重復(fù)，它至 少逐段地與流體11流動(dòng)方向相符的測(cè)量管縱軸z相垂直的分布，從而 在流體中感生測(cè)量電壓U，其對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)流體測(cè)量變量，例如流 速和/或體積流量。在其接觸流體的內(nèi)側(cè)面上，測(cè)量管基本不導(dǎo)電，從 而避免利用磁場(chǎng)感生的測(cè)量電壓U在測(cè)量管2上的短路。
為產(chǎn)生測(cè)量至少一個(gè)參數(shù)所需的具有足夠高磁通密度B的磁場(chǎng)， 測(cè)量變送器1還有一個(gè)由測(cè)量及操作電路IO供電的磁場(chǎng)系統(tǒng)。磁場(chǎng)系 統(tǒng)通過(guò)至少一個(gè)安裝在測(cè)量管2或者其周邊的勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生至少間 歇地貫穿測(cè)量管2內(nèi)腔的特別是脈沖的磁場(chǎng)。在所示的本實(shí)施例中， 磁場(chǎng)系統(tǒng)包括第一勵(lì)磁線圈6和第二勵(lì)磁線圈7，特別是第二勵(lì)磁線圈 7與第一勵(lì)磁線圈6串行或并行電連接。勵(lì)磁線圈6， 7被安裝在測(cè)量 管2相對(duì)的位置，實(shí)際上，在本發(fā)明的一個(gè)有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例中，虛擬 連接兩個(gè)勵(lì)磁線圈的線圈軸線y與測(cè)量管2的直徑相符，基本上與測(cè) 量管2縱軸z相垂直。當(dāng)合適的勵(lì)磁電流，例如脈沖直流或交流電流， 在勵(lì)磁線圈6， 7中流過(guò)時(shí)，管壁和測(cè)量管內(nèi)腔出現(xiàn)貫穿其中存在的流 體的磁場(chǎng)。如這種磁場(chǎng)系統(tǒng)常見(jiàn)的，每個(gè)勵(lì)磁線圈6， 7都會(huì)在導(dǎo)磁磁 芯中被彎曲，反過(guò)來(lái)，可以與對(duì)應(yīng)的極靴共同作用，參見(jiàn)US-A 5,540,103。然而，如圖1所示意，勵(lì)磁線圈也可以是無(wú)芯的空氣線圈。 為改進(jìn)磁場(chǎng)系統(tǒng)的磁場(chǎng)性能，可以在測(cè)量管2外附加安裝磁反饋17，
其用于在盡可能小的體積內(nèi)部引導(dǎo)測(cè)量管外部的磁場(chǎng)。例如，如這樣 的測(cè)量變送器通常的，勵(lì)磁線圈6， 7可以通過(guò)這樣的安裝在測(cè)量管外 的磁反饋17相互磁耦合。磁場(chǎng)系統(tǒng)還有具有優(yōu)點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)，使得特
別是兩個(gè)勵(lì)磁線圈6， 7被這樣定尺寸及彼此定向，使得由此產(chǎn)生的磁 場(chǎng)在測(cè)量管2內(nèi)部至少關(guān)于線圈軸線y大致對(duì)稱(chēng)，特別是C2 —旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱(chēng)(C2-對(duì)稱(chēng)=180°-旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng))。
為了檢測(cè)在流過(guò)測(cè)量管2且被磁場(chǎng)貫穿的流體中感生的電勢(shì)和/或 電壓，測(cè)量變送器進(jìn)一步包括了至少兩個(gè)測(cè)量電極，它們?cè)诹髁坑?jì)操 作期間至少間歇地連接測(cè)量及操作電路8，其中安裝在測(cè)量管2管壁內(nèi) 側(cè)面的第一測(cè)量電極4用于檢測(cè)依賴于至少一個(gè)測(cè)量變量的第一電勢(shì)， 同樣安裝于測(cè)量管的第二測(cè)量電極5用于檢測(cè)依賴于至少一個(gè)測(cè)量變 量的第二電勢(shì)。測(cè)量電極4， 5在這種情況下與至少一個(gè)勵(lì)磁線圈相距 設(shè)置和/或安裝在其管壁內(nèi)部，并且實(shí)際上，在本發(fā)明一個(gè)有優(yōu)點(diǎn)的實(shí) 施例中，虛擬連接兩個(gè)測(cè)量電極4， 5的電極軸線x與線圈軸線y禾口/ 或測(cè)量管縱軸z基本垂直。受到磁場(chǎng)B的影響，在流動(dòng)的流體中存在 的自由載荷子依賴于極性而在一個(gè)或另一個(gè)測(cè)量電極4， 5的方向上漂 移。在這種情況下，在測(cè)量電極4， 5間形成的測(cè)量電壓U與在圖1所 示的測(cè)量管2截面A上平均的流體流速基本成比例，并且因此也是其 體積流量的量度。
在所示的實(shí)施例的一個(gè)例子中，測(cè)量電極4， 5基本在測(cè)量管2的 第二直徑上，該直徑不僅基本上與測(cè)量管縱軸z相垂直，還基本與線圈 軸線y相垂直。如圖1所示意，舉例來(lái)講，測(cè)量電極4， 5作為流電電 極構(gòu)成，S卩，接觸流體。然而，作為備選或作為補(bǔ)充，安裝在測(cè)量管2 管壁內(nèi)部的電容性電極也可以當(dāng)作測(cè)量電極4， 5使用。進(jìn)一步，當(dāng)構(gòu) 成磁場(chǎng)系統(tǒng)使得磁場(chǎng)關(guān)于電極軸線x至少C2對(duì)稱(chēng)時(shí)，是具有優(yōu)點(diǎn)的。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，磁場(chǎng)還被這樣構(gòu)成，使得它在測(cè)量管內(nèi)腔內(nèi)部 至少間歇地相關(guān)于前述的虛擬參考軸x、 y、z基本對(duì)稱(chēng)，并且，實(shí)際上， 其基本至少C2對(duì)稱(chēng)(=180°-旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)).
測(cè)量電極4、 5以及至少一個(gè)勵(lì)磁線圈6或勵(lì)磁線圈6、 7最終都 通過(guò)對(duì)應(yīng)的連接線4、 5、 6、 7與控制流量變送器操作的測(cè)量及操作電 路8電連接。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步提出，測(cè)量管至少部分的，特別是主要的， 由相對(duì)導(dǎo)磁率為/^充分大于1的導(dǎo)磁材料構(gòu)成。在本發(fā)明的實(shí)施例中， 這種情況下，支持測(cè)量電極的測(cè)量管區(qū)域由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
研究令人驚奇地顯示，通過(guò)將導(dǎo)磁材料特別是高導(dǎo)磁材料使用于 測(cè)量管2，至少在虛擬勵(lì)磁線圈軸線y和虛擬電極軸線x所相交的測(cè)量 管2中央管段，可以明顯改善在測(cè)量管內(nèi)腔獲得的靜態(tài)(即，為了測(cè) 量至少一個(gè)參數(shù)而保持足夠恒定)磁場(chǎng)，特別是其磁通密度B和/或其 在測(cè)量管內(nèi)腔的分布及方向。因此，舉例來(lái)講，對(duì)于由勵(lì)磁線圈軸線y 和電極軸線x所定義的對(duì)應(yīng)于圖2所示截面A的測(cè)量管2截面，能夠 確定，至少是靜態(tài)磁場(chǎng)的磁通密度B在相對(duì)導(dǎo)磁率/Xr大于10時(shí)以令人 驚奇的方式為超過(guò)比例的高值。這可以證明，對(duì)于實(shí)際的測(cè)量管和磁 場(chǎng)系統(tǒng)，基于所謂的磁通密度B的W規(guī)則化。磁通密度B的I 規(guī)則 化liBllu給出了在測(cè)量管截面A中的磁場(chǎng)大小或者磁場(chǎng)的磁能量，它 可以通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)
<formula>formula see original document page 15</formula> (l)
圖4a示例性顯示了磁通密度B的I^規(guī)則化IIBIb隨所選相對(duì)導(dǎo)磁 率^變化的可能分布。伴隨著基于使用高導(dǎo)磁材料的整個(gè)測(cè)量管內(nèi)腔 的磁場(chǎng)改善，在前述的管段區(qū)域，特別是在前述的測(cè)量管的截面A內(nèi) 部，如圖5所示，至少沿著電極軸線X及其臨近周邊區(qū)域，磁通密度 B的大小IBI也有了明顯的增加。作為磁通密度B提升的結(jié)果，可以發(fā) 現(xiàn)，對(duì)比具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)磁感應(yīng)流量計(jì)，測(cè)量電壓U有了明顯的 提升。
進(jìn)一步，還可以發(fā)現(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)測(cè)量管的最優(yōu)相對(duì)導(dǎo)磁率/^依賴 于測(cè)量管和磁場(chǎng)系統(tǒng)(包括可能的反饋)的實(shí)際尺寸，其中在最優(yōu)相
對(duì)導(dǎo)磁率下，在靜態(tài)磁場(chǎng)中磁通密度B及其1^規(guī)則化IIBIb達(dá)到最大， 參見(jiàn)圖4a。在對(duì)應(yīng)方式中，測(cè)量變送器有最大敏感度其中由磁場(chǎng)貫穿 的流動(dòng)流體在兩個(gè)測(cè)量電極間形成最大測(cè)量電壓U。對(duì)其進(jìn)一步研究 發(fā)現(xiàn)，依賴于測(cè)量變送器的尺寸，最優(yōu)相對(duì)導(dǎo)磁率Mr大約在10 1000 的范圍，特別是在20 400的范圍內(nèi)。
進(jìn)一步確定，通過(guò)在測(cè)量管使用導(dǎo)磁材料，靜態(tài)磁場(chǎng)不僅針對(duì)其 磁通密度B被改善，而且對(duì)比傳統(tǒng)的同樣結(jié)構(gòu)的測(cè)量變送器，在勵(lì)磁 線圈軸線y的方向上，至少在前述的截面A內(nèi)，其獲得更加統(tǒng)一和更 直的方向，這通過(guò)在圖3中在測(cè)量管內(nèi)腔內(nèi)部近似平行分布的磁力線 表示。這表明，磁場(chǎng)在至少在提及的截面A中不僅在勵(lì)磁線圈區(qū)域還 有測(cè)量電極區(qū)域耦合進(jìn)測(cè)量管內(nèi)腔，特別是方向基本相同和/或磁通密 度B基本相同。換句話講，可以避免在與測(cè)量相關(guān)的流動(dòng)區(qū)域的磁場(chǎng) 分流，或者，至少將其非常有效地最小化。
特別的，這種情況下，通過(guò)適合的選擇和分布高導(dǎo)磁材料，匹配 為測(cè)量管實(shí)際選擇的額定口徑和/或管壁，至少在測(cè)量管的中央管段區(qū) 域，特別是在前述的截面A，能夠至少提高在線圈軸線y的方向上作 用的磁場(chǎng)分量By，而同時(shí)，在電極軸線x方向作用的磁場(chǎng)分量Bx是可 以實(shí)現(xiàn)的。
反過(guò)來(lái)，上述效果可以分別基于磁通密度B的獨(dú)立分量Bx和By 各自的1^規(guī)則化ilBxlb和IIBylb而非常清楚地得到證實(shí)，可以數(shù)學(xué)表達(dá) 為
<formula>formula see original document page 16</formula>
為測(cè)量至少體積流量實(shí)際所需的磁場(chǎng)分量By的L2規(guī)則化HBylb
以及例如為測(cè)量體積流量并不需要的磁場(chǎng)分量Bx的L2規(guī)則化,xlb的 可能的分布被分別依賴于所選的相對(duì)導(dǎo)磁率A而示例性顯示在圖4b和 圖4c中。清晰可識(shí)別的是，在線圈軸線向方向起作用的磁場(chǎng)分量By 初始具有正的非常陡峭且隨后達(dá)到最大值的過(guò)程；同時(shí)在電極軸線向 方向起作用的磁場(chǎng)分量Bx非常陡峭的下降過(guò)程。
進(jìn)一步，磁場(chǎng)可以通過(guò)在測(cè)量管使用高導(dǎo)磁材料而在其均勻性上
有顯著的改進(jìn)。這是非常明顯的，例如實(shí)際上，導(dǎo)磁材料和測(cè)量管本
身所選擇的相對(duì)導(dǎo)磁率A越大，在測(cè)量管內(nèi)腔內(nèi)部至少在截面A內(nèi)部
的磁通密度B的大小問(wèn)與那里測(cè)得的磁通密度B平均值5的偏差，艮P，
磁通密度B的大小問(wèn)的變化，就越小。對(duì)于截面A可以例如基于以下
數(shù)學(xué)關(guān)系容易地確定磁通密度B的平均值5以及對(duì)應(yīng)的總偏差s:
<formula>formula see original document page 17</formula>其中，總偏差s可以至少量化圖6中以例子顯示的對(duì)于相對(duì)導(dǎo)磁 率&的依賴關(guān)系。
很明顯，磁場(chǎng)的這種平衡和均衡性可以通過(guò)截面A中的磁通密度 B與其在那里的平均值5的相對(duì)偏差？指示，相對(duì)偏差？可以按如下數(shù)
學(xué)關(guān)系式計(jì)算出來(lái)
<formula>formula see original document page 17</formula>特別的，通過(guò)導(dǎo)磁材料在測(cè)量管上的適合分布，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)成靜 態(tài)磁場(chǎng)，使得在截面A上確定的磁通密度B與同一截面A的磁通密度 B的瞬時(shí)平均值巨的瞬時(shí)總偏差s或其變化小于0.005和/或磁通密度B
與平均值B的相對(duì)偏差？小于1%，特別是小于20%。，另外，通過(guò)測(cè)量 管使用高導(dǎo)磁材料，可以這樣構(gòu)成磁場(chǎng)，使得其垂直切割平行于電極 軸線X分布的截面A的割線，該割線與虛擬的電極軸線X相距測(cè)量管 內(nèi)徑D的四分之一長(zhǎng)度。
其結(jié)果是，上述的磁場(chǎng)平衡和/或磁通密度B的大小網(wǎng)的平衡以及 磁場(chǎng)均衡將導(dǎo)致，與具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)磁感應(yīng)測(cè)量變送器相比，測(cè) 量電壓U對(duì)可能的流體流動(dòng)擾動(dòng)的敏感度降低并因而非常魯棒，上述 擾動(dòng)例如由外來(lái)材料，外來(lái)氣體和/或流型變化而引起。同樣的，按這 種方法，能夠改進(jìn)為測(cè)量至少一個(gè)物理測(cè)量變量所相關(guān)的磁場(chǎng)性質(zhì)， 特別是在電極4、 5和電極軸線x區(qū)域以及在中央管段內(nèi)部的磁通密度 B的增長(zhǎng)。其結(jié)果是，磁場(chǎng)系統(tǒng)展現(xiàn)了更高的效率，并且能夠更準(zhǔn)確地 確定對(duì)應(yīng)于測(cè)量電壓U的測(cè)量值，例如流速和/或體積流量。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁材料至少在測(cè)量管2的中央管段 的區(qū)域上分布，那里還安裝著電極和至少一個(gè)勵(lì)磁線圈。作為備選或 補(bǔ)充，在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，導(dǎo)磁材料至少沿著測(cè)量管2的自 封閉外圍和/或在整個(gè)測(cè)量管2的整個(gè)長(zhǎng)度上分布，特別是均勻分布。 然而另外，導(dǎo)磁材料還在整個(gè)測(cè)量管2上主要均勻地分布或者基本上 不均勻分布。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，導(dǎo)磁材料作為基本上附著的層施加 在測(cè)量管中。具有優(yōu)點(diǎn)地，導(dǎo)磁材料的層厚d比測(cè)量管的內(nèi)徑D小很 多。作為備選或補(bǔ)充，測(cè)量管2的內(nèi)徑D以及導(dǎo)磁材料的層厚d被測(cè) 定為使得導(dǎo)磁材料層厚與測(cè)量管內(nèi)徑D的比小于0.2，特別是小于0.1。
為避免測(cè)量管2內(nèi)增長(zhǎng)的渦流和/或磁滯損失，測(cè)量管可以逐層地 由多個(gè)這樣的彼此交替地特別是同軸地疊加的層構(gòu)成，所述層由導(dǎo)磁 材料和不導(dǎo)電導(dǎo)磁的材料制成。因此在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，提 供至少一個(gè)層，特別是多個(gè)在徑向上彼此相距的層，其導(dǎo)磁材料內(nèi)嵌
于基本上不導(dǎo)電的材料中；并且/或者提供至少一個(gè)層，特別是在井上 上彼此相距的層，基本上不導(dǎo)電的材料內(nèi)嵌于導(dǎo)磁材料中。然而，進(jìn) 一步，本發(fā)明的測(cè)量變送器中，如果需要的話，可以使用進(jìn)一步的措 施來(lái)最小化渦流，例如，在EP-A 1 460 394和/或US-A 6,031,740中揭
露的用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)系統(tǒng)的勵(lì)磁電流的方法。
這里所示的本實(shí)施例的一個(gè)例子中，如在上述的測(cè)量變送器常見(jiàn) 的情況下，測(cè)量管2通過(guò)特別是金屬和/或?qū)Т诺闹喂?1形成，該支 撐管用作外部管壁和/或外部套管。支撐管21內(nèi)部?jī)?nèi)襯至少一層電絕緣 材料層22形成所謂的內(nèi)襯，電絕緣材料諸如陶瓷、硬橡膠、聚氟乙烯 樹(shù)脂，聚亞安酯或近似材料；由此相對(duì)，在由類(lèi)似的非傳導(dǎo)塑料或陶 瓷特別是氧化鋁陶瓷這樣的陶瓷制成的測(cè)量管情況下，這樣一個(gè)附加 非導(dǎo)電層不是絕對(duì)必要的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，支撐管至少部 分由導(dǎo)磁材料，特別是導(dǎo)磁金屬制成。
如圖2和圖3所示意，支撐管21的壁厚dT至少與支撐管內(nèi)徑DT 相比要小很多。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，支撐管的內(nèi)徑dt和壁 厚d被測(cè)定為使得支撐管的壁厚d與其內(nèi)徑Dt的直徑-壁厚比w= dT/DT 小于0.5，特別是小于0.2。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，使用這種用
于支撐管21的導(dǎo)磁材料以及其壁厚dT和內(nèi)徑DT被測(cè)定為，使得前述
的直徑-壁厚比w乘以導(dǎo)磁材料的相對(duì)導(dǎo)磁率^得到值dT/Dr/v其小 于5，特別是小于3。作為備選或補(bǔ)充，使用這種用于支撐管的導(dǎo)磁材 料以及其壁厚dT和內(nèi)徑DT被測(cè)定為，使得利用直徑-壁厚比w和導(dǎo)磁 材料相對(duì)導(dǎo)磁率^形成的對(duì)于支撐管以及整個(gè)測(cè)量管的壁厚成形因數(shù) cMDT.^為大于1，特別是大于1.2的值。
進(jìn)一步研究還表明，除了導(dǎo)磁支撐管的壁厚dT和內(nèi)徑Dt外，用 于引導(dǎo)測(cè)量管外部磁場(chǎng)的磁反饋17的幾何和/或空間設(shè)置也可顯著影 響測(cè)量管內(nèi)腔內(nèi)部的磁場(chǎng)分布，特別是在截面A和/或測(cè)量管內(nèi)腔內(nèi)部 的磁通密度B的空間分布和/或其大小。特別的，對(duì)于例如預(yù)定的壁厚
為dT、內(nèi)徑為DT和相對(duì)導(dǎo)磁率為^的支撐管，在截面A上盡可能均
勻分布的磁通密度B至少在測(cè)量電極的區(qū)域中可以確定在磁反饋17和
支撐管間之間的最優(yōu)平均距離lv相反地，對(duì)于預(yù)定或限定測(cè)量變送
器壁厚dT、內(nèi)徑Dt，和側(cè)向安裝措施的情況，確定對(duì)于大小盡可能均 勻的磁場(chǎng)的最優(yōu)相對(duì)導(dǎo)磁率/V在另一個(gè)實(shí)施例中，支撐管和反饋被 這樣構(gòu)成和定尺寸，使得平均距離^與支撐管外徑(dT + DT)的距離-直徑比Wf二lV(dT + DT)小于1，特別是小于0.5。在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)
施例中，使用這種導(dǎo)磁材料用于支撐管并這樣測(cè)定其壁厚dT和內(nèi)徑DT， 使得上述的距離-直徑比Wr乘以導(dǎo)磁材料相對(duì)導(dǎo)磁率^得到值^'lV(dT + DT)，其小于IOO，特別是小于60。作為備選或補(bǔ)充，使用這種導(dǎo)磁 材料用于支撐管并這樣測(cè)定其壁厚c!t和內(nèi)徑DT，使得利用距離-直徑 比^和導(dǎo)磁材料相對(duì)導(dǎo)磁率^形成的對(duì)于支撐管以及整個(gè)測(cè)量管的反
饋成形因子P^!V(dT + DT)為大于1的值。
對(duì)于實(shí)際的相關(guān)直徑-壁厚比w禾Q/或?qū)嶋H的相關(guān)距離-直徑比w「， 可以從圖7和8顯示的經(jīng)驗(yàn)確定的特征曲線中直接讀出對(duì)于測(cè)量管和 磁場(chǎng)系統(tǒng)的具體配置而在最大測(cè)量電壓U的情況下用于測(cè)量管的導(dǎo)磁 材料的最優(yōu)相對(duì)導(dǎo)磁率^。
雖然正如前面在反饋成形因子^'lV(dT + DT)的例子中指出的，反 饋裝置的尺寸也可以可以影響磁場(chǎng)的分布，特別是在截面A內(nèi)的磁通 密度B的分布，令人驚奇的是，支撐管的內(nèi)徑和壁厚或者測(cè)量管的內(nèi) 徑D和分布，特別是測(cè)量管內(nèi)導(dǎo)磁材料的層厚，這些量對(duì)測(cè)量管內(nèi)腔 內(nèi)的磁場(chǎng)分布以及對(duì)測(cè)量電壓U的發(fā)展和魯棒性有著非常大的影響。 因此，在圖9顯示了上述平均值豆的總偏差s的曲線，圖10顯示了平 均值豆的相對(duì)偏差？的曲線。這些曲線是在截面A區(qū)域內(nèi)對(duì)于不同直徑 -壁厚比w和不同距離-直徑比Wr經(jīng)驗(yàn)確定的。圖9和圖10中，對(duì)于每 一這里所選的直徑-壁厚比w (0.0005 ... 0.1876)，各自研究了4個(gè)不 同的距離-直徑比Wr (0.25; 0.5; 0.75; 1)，并且以對(duì)于各個(gè)直徑-壁厚 比w確定的且各自不同選擇的線型(w = 0,0175 —; w = 0,0629:--;
w=0,1253:—;w = 0,1876:—-—;w = 0，25:——)繪制在一起。清晰可識(shí) 別的是，對(duì)于實(shí)踐上大于0.01的相關(guān)直徑-壁厚比w， 一方面，大于等 于10的足夠大地選擇的相對(duì)導(dǎo)磁率幾乎不能確定反饋對(duì)于相對(duì)偏差？ 以及在截面A內(nèi)的磁場(chǎng)形狀的影響。另一方面，對(duì)于大于0.01的所述 壁厚比w，在大于等于10的充分大地選擇的相對(duì)導(dǎo)磁率^的情況下， 關(guān)于在截面A內(nèi)的磁通密度B的均勻性，只有磁場(chǎng)的邊緣有所改善。
進(jìn)一步，基于圖lla、 b、 c和12a、 b、 c所示的平均值以及l(fā)A規(guī) 則化(它們是分別依賴于前述比值w，并且對(duì)于磁通密度還依賴于其 單獨(dú)的分量Bx和By，而數(shù)值確定的)的曲線，通過(guò)測(cè)量管使用高導(dǎo)磁 材料，至少對(duì)于在10到50范圍的相對(duì)導(dǎo)磁率^，還能夠減小在電極 軸線x方向上作用的磁場(chǎng)分量，并提高至少在截面A內(nèi)的磁場(chǎng)能量， 以及提高磁場(chǎng)系統(tǒng)的效率。
這里需要說(shuō)明的是，作為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的導(dǎo)磁材料，可以使用 結(jié)構(gòu)鋼，鑄鐵，或者也可以是例如由分散物與摻雜的導(dǎo)磁微粒形成的 合成材料和/或塑料；然而，當(dāng)然，本發(fā)明也可以使用其它導(dǎo)磁材料作 為測(cè)量管的材料，例如已經(jīng)或正在傳統(tǒng)線圈鐵心和/或磁反饋中使用的 材料。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量管，特別是上述的支撐管，至 少部分地由鐵磁金屬制成。這種情況下，測(cè)量管特別是上述的支撐管， 至少部分由軟磁金屬和/或至少部分由硬磁金屬制成。
從上述解釋不難理解，本發(fā)明的測(cè)量變送器的特征在于大量自由 度，本領(lǐng)域技術(shù)人員特別是依據(jù)外部和/或內(nèi)部安裝量(公稱(chēng)直徑，安 裝尺寸，側(cè)向距離等)的規(guī)格，通過(guò)選擇相應(yīng)的適用的測(cè)量管材料， 達(dá)到磁場(chǎng)優(yōu)化，并且因而例如改善測(cè)量電壓U對(duì)于流體待測(cè)參數(shù)的敏 感度機(jī)器相對(duì)于流體中可能的干擾的魯棒性。根據(jù)本發(fā)明的知識(shí)和基 于上述參考的背景技術(shù)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，不難確定適于各 種應(yīng)用的測(cè)量管材料。
權(quán)利要求
1.磁感應(yīng)流量計(jì)的用于引導(dǎo)導(dǎo)電流體的測(cè)量管(2)，其中，測(cè)量管(2)至少部分地特別是主要地由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，其相對(duì)導(dǎo)磁率μr充分大于1特別是大于10。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量管，其中導(dǎo)磁材料的相對(duì)導(dǎo)磁率/^ 充分大于10，特別是大于20。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量管，其中導(dǎo)磁材料的相對(duì)導(dǎo)磁 率^小于1000，特別是小于400。
4. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中導(dǎo)磁材料的相對(duì)導(dǎo) 磁率/^在20到400的范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中測(cè)量管的至少一個(gè) 中央管段，特別是沿著測(cè)量管的自封閉的外圍，由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
6. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中導(dǎo)磁材料基本上在 測(cè)量管的整個(gè)長(zhǎng)度上和/或在測(cè)量管整個(gè)外圍上特別是均勻地分布。
7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中測(cè)量管至少部分由 鐵磁金屬制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量管，其中測(cè)量管至少部分由軟磁金 屬制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的測(cè)量管，其中測(cè)量管至少部分由硬 磁金屬制成。
10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中導(dǎo)磁材料的層厚(d)比測(cè)量管內(nèi)徑(D)小很多。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的測(cè)量管，其中測(cè)量管的內(nèi)徑(D)以 及導(dǎo)磁材料的層厚(d)被測(cè)定為使得導(dǎo)磁材料層厚與測(cè)量管內(nèi)徑之比 小于0.2，特別是小于O.l。
12. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中測(cè)量管(2)至少 在其接觸流體的內(nèi)側(cè)面上被構(gòu)成為基本不導(dǎo)電。
13. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中測(cè)量管利用一個(gè) 用作外部管壁和/或外部套的特別是金屬的和/或?qū)щ姷闹喂苄纬桑?在內(nèi)部?jī)?nèi)襯至少一個(gè)電絕緣材料層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的測(cè)量管，其中支撐管至少部分地，特 別是主要地由導(dǎo)磁材料制成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的測(cè)量管，其中其中支撐管至少部分地， 特別是全部地由金屬制成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13 15之一所述的測(cè)量管，其中支撐管的壁厚 (dT)比支撐管的內(nèi)徑(Dt)小很多。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的測(cè)量管，其中支撐管的內(nèi)徑(DT)和壁厚(dT)被測(cè)定為使得支撐管的壁厚(dT)與其內(nèi)徑(DT)之比(dT/DT)小于0.5'特別是小于0.2。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的測(cè)量管，其中使用導(dǎo)磁材料，其支撐 管的壁厚(dT)與其內(nèi)徑(DT)之比(dT/DT)與導(dǎo)磁材料相對(duì)導(dǎo)磁率(/O的乘積的值(Mr 'c!t/Dt)小于5，特別是小于3。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的測(cè)量管，其中使用導(dǎo)磁材料， 其支撐管的壁厚(dT)與其內(nèi)徑(DT)之比(dT/DT)與導(dǎo)磁材料相對(duì) 導(dǎo)磁率(&)的乘積的值(Mr *dT/DT)大于l，特別是大于1.2。
20. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的測(cè)量管，其中其由金屬制成的 部件主要由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
21. 用于管道中流動(dòng)的流體的磁感應(yīng)流量計(jì)，其包括根據(jù)前述任 一權(quán)利要求所述的測(cè)量管。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，進(jìn)一步包括- 測(cè)量及操作電路；- 由測(cè)量及操作電路供電的磁場(chǎng)系統(tǒng)，其利用至少一個(gè)在測(cè) 量管上或其附近設(shè)置的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生特別是脈沖的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)至少 間歇地貫穿測(cè)量管的內(nèi)腔；以及- 至少兩個(gè)測(cè)量電極，用于檢測(cè)在流過(guò)測(cè)量管并且被磁場(chǎng)貫 穿的流體中感生的電勢(shì)和/或電壓；- 其中為了產(chǎn)生表征至少一個(gè)描述流體的參數(shù)的測(cè)量值，測(cè) 量及操作電路至少間歇地與至少一個(gè)測(cè)量電極連接。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中測(cè)量電極與至少 一個(gè)勵(lì)磁線圈相距地設(shè)置在測(cè)量管上和/或其管壁內(nèi)部。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中導(dǎo)磁材料至少在測(cè)量管的中央管段的區(qū)域中特別是沿著測(cè)量管的自封閉外圍分布，并 且至少一個(gè)勵(lì)磁線圈以及測(cè)量電極設(shè)置在測(cè)量管上，使得在勵(lì)磁線圈的區(qū)域和測(cè)量電極的區(qū)域中，在操作期間至少間歇地產(chǎn)生的磁場(chǎng)特別 是以基本相同的方向和/或基本相同的磁通密度耦合入測(cè)量管的內(nèi)腔。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中至少兩個(gè)測(cè)量電 極被設(shè)置在測(cè)量管上，使得虛擬連接這些電極的電極軸線基本垂直地 切割至少間歇地貫穿測(cè)量管內(nèi)腔的磁場(chǎng)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中導(dǎo)磁材料至少在 測(cè)量管的中央管段的區(qū)域中特別是沿著測(cè)量管的自封閉外圍分布，并 且至少一個(gè)勵(lì)磁線圈以及測(cè)量電極被設(shè)置在測(cè)量管上，使得在測(cè)量管 的內(nèi)腔內(nèi)部至少間歇地產(chǎn)生的磁場(chǎng)至少在中央管段的區(qū)域中形成，使 得至少在管壁的區(qū)域內(nèi)以及與虛擬電極軸線的垂直距離大于測(cè)量管內(nèi) 徑(D)四分之一長(zhǎng)度的位置，其至少與虛擬電極軸線大致垂直定向。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21 26之一所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，進(jìn)一步包括 至少一個(gè)在測(cè)量管外部分布的磁反饋，以引導(dǎo)測(cè)量管外部的磁場(chǎng)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中特別是在測(cè)量電 極區(qū)域測(cè)量的磁反饋和測(cè)量管之間的平均距離(h》被選擇為使得平均 距離(hr)與支撐管外徑(dT + DT)的距離-直徑比(hr/(dT + DT))小 于1，特別是小于0.5。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中使用一種導(dǎo)磁材 料使得平均距離(hr)與支撐管外徑(dT + DT)之比(hr/(dT + DT))與 導(dǎo)磁材料相對(duì)導(dǎo)磁率(/O的乘積的值(^'V(dT + DT))小于100，特 別是小于60。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，用于磁感應(yīng)流量計(jì)的測(cè)量管(2)至少部分由導(dǎo)磁材料制造，其相對(duì)導(dǎo)磁率μ_r充分大于1。測(cè)量管至少成比例地由鐵磁金屬構(gòu)成。
文檔編號(hào)G01F1/58GK101194147SQ200680016963
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者托馬斯·青格, 西蒙·斯廷格林 申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司