磁感應式流量測量儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磁感應式流量測量儀，其帶有用于導電介質的流量的至少一個測量管，帶有用于產生至少也垂直于測量管的縱軸線延伸的、優(yōu)選地交變的磁場的至少一個磁場產生裝置，帶有尤其接觸介質的至少兩個測量電極并且?guī)в邪辽僖粋€評估單元的功能單元。根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀以相當特別的方式、亦即由此是對用戶友好的，即功能單元具有可由用戶或由流量測量儀本身激活的查詢起動器、聯(lián)系建立接收器和信息發(fā)送器并且借助于查詢起動器可由用戶或者由流量測量儀本身邀請第三者與用戶或與流量測量儀本身建立聯(lián)系。
【專利說明】磁感應式流量測量儀
[0001]本發(fā)明涉及一種磁感應式流量測量儀，其帶有用于導電介質的流量的至少一個測量管，帶有用于產生至少也垂直于測量管的縱軸線延伸的、優(yōu)選地交變的磁場的至少一個磁場產生裝置，帶有尤其接觸介質的至少兩個測量電極并且?guī)в邪辽僖粋€評估單元的功能單元。
[0002]磁感應式流量測量儀幾十年以來在現(xiàn)有技術中廣泛已知。對此示例性地參照第3版，Essen Vulken出版社，2002年，第123至第167頁教授博士工程師K.W.Bonfig 的引文 “Technische Durchflussmessung” 并且還參照第 3 版，2003 年，KROHNEMesstechnik GmbH&C0.KG 公司的文件碩士工程師Friedrich Hoffmann 的引文“GrundlagenMagnetisch-1nduktive Durchflussmessung，，。
[0003]用于流動介質的流量測量的磁感應式流量測量儀的基本原理追溯到Mi chae IFaraday，他在1832年已提出應用電磁感應的原理用于測量導電介質的流動速度。
[0004]根據(jù)法拉第感應定律在被磁場貫穿的流動的導電介質中垂直于介質的流動方向并且垂直于磁場產生電場強度。在磁感應式流量測量儀中由此來利用法拉第感應定律，即借助于磁場產生裝置(其大多具有至少一個磁場線圈、通常兩個磁場線圈)大多產生在測量過程期間在時間上變化的磁場并且磁場至少部分地貫穿流動通過測量管的導電介質。所產生的磁場在此具有垂直于測量管的縱軸線或垂直于介質的流動方向的至少一個分量。
[0005]如果如開頭所述“用于產生至少也垂直于測量管的縱軸線延伸的磁場”的至少一個磁場產生裝置屬于磁感應式流量測量儀，那么這里再次應指出的是，磁場雖然優(yōu)選地垂直于測量管的縱軸線或垂直于介質的流動方向延伸，然而磁場的一分量垂直于測量管的縱軸線或垂直于介質的流動方向延伸是足夠的。
[0006]開頭也提到，用于產生優(yōu)選地交變的磁場的磁場產生裝置是確定的。由此表示，即對于本發(fā)明的教導(根據(jù)其出發(fā)點、根據(jù)所基于的目的且根據(jù)該目的的解決方案)重要的不是涉及交變的磁場(當磁感應式流量測量儀還相當普遍地具有產生交變的磁場的磁場產生裝置時)。
[0007]開頭還實施的是，尤其接觸介質的至少兩個測量電極屬于所討論的磁感應式流量測量儀。這些測量電極用于截取在流動的介質中感應的測量電壓。優(yōu)選地，這兩個測量電極的虛擬的連接線至少大致垂直于磁場(其垂直于測量管的縱軸線貫穿測量管)的方向。測量電極尤其可設置成使得其虛擬的連接線實際或多或少地垂直于貫穿磁場的磁場的方向延伸。
[0008]最后，開頭所實施的是，測量電極尤其可以是這樣的電極，其接觸介質。實際上，當然可通過直接地、即電流地與介質相接觸的測量電極來截取通過感應在流動的、導電的介質中所產生的電場強度作為測量電壓。但是也存在磁感應式流量測量儀，在其中不通過直接地、即不通過電流地與介質相接觸的測量電極來截取測量電壓，而是電容性地來檢測測量電壓。
[0009]如果所討論的類型的磁感應式流量測量儀的主要應用目的當然是測量通過測量管的介質、亦即至少具有較小的導電能力的介質的流量、即流量測量時，則磁感應式流量測量儀的應用不限于該應用目的。例如也已知磁感應式流量測量儀，其也確定且適合用于導電能力測量，例如由歐洲專利O 704 682的譯文、文件DE 692 32 633 C2以及由德國公開文獻、即文件 DE 102 43 748 Al 和 10 208 005 258 Al 已知。
[0010]磁感應流量測量儀也可確定且適合用于導電能力測量，之前僅作為對此的示例列舉的是，磁感應式流量測量儀的應用不限于流量測量應用目的。但是盡管磁感應式流量測量儀尤其被用于在流量測量中非常大范圍的運用并且在磁感應式流量測量儀中的現(xiàn)代的功能單元可覆蓋這些運用。然而對于不同的應用需要設定參數(shù)，尤其因為測量條件會非常不一樣，例如:
?恒定的流量或脈動的流量，取決于所使用的泵，
?由于其流量應被測量的介質的高導電能力在測量電極處少受干擾的測量電壓，并且作為介質清潔的、純凈的液體(例如在化學工業(yè))或者帶有變化的pH值和變化的導電能力的在測量管中的糊狀介質(例如在造紙工業(yè)中)或者在水-沙混合物中沙的液力運輸或者作為介質混合有氣泡和溶解的沉積物的冷卻水(在鋼生產中)或者……，
?在較長時間(天、周或者甚至月)上的測量，以檢測并且必要時清算體積流量，或者在秒范圍中以便配給精確的體積，或者在分鐘范圍中以便填充容器或將流量精確地調節(jié)到額定值上或者……，
?相當不同的名義寬度，在幾毫米的范圍中至在幾米的范圍中的名義寬度，
?在泵站中的測量、遠離另外的工業(yè)設備，或者在帶有極端磁場的感應式熔爐附近的測量或者在帶有經(jīng)過測量管中的介質的大于1kA的高電流的電鍍過程中的測量或者通過相對地電位提高介質電壓在帶有防腐蝕的管路中的測量或者……
這僅是示例性地列舉不同的應用，其需要不同的參數(shù)設定以在非常短的時間中也能夠獲得足夠精確的且足夠穩(wěn)定的測量值。
[0011]因為在測量技術的領域中存在多個不同的目的、測量原理和制造商，使用者中的專業(yè)人士也不再輕易能夠無問題地執(zhí)行必需的不同的參數(shù)設定。對于制造商在提供其測量儀時不知道其在哪里并且怎么被使用，使得在制造商處設定參數(shù)不能輕易地滿足所有要求，而派遣制造商的專家至測量地點僅在例外情況中在經(jīng)濟性上是有意義的。
[0012]從之前所描述的情況出發(fā)，本發(fā)明目的在于說明一種磁感應式流量測量儀，其以相當特別的方式是對用戶友好的。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀(在其中之前得出的且所列舉的目的被實現(xiàn))首先并且主要特征在于，功能單元具有可由用戶或者由流量測量儀本身激活的查詢起動器(Abfrageinitiator)、聯(lián)系建立接收器(Kontaktaufnahmeempfaenger)和信息發(fā)送器并且借助于查詢起動器可由用戶或者由流量測量儀本身邀請第三者與用戶或與流量測量儀本身建立聯(lián)系。這需要說明:
對于第一備選方案應假定，用戶具有磁感應式流量測量儀，用戶將使用該儀器或者其已被使用并且其在工廠側被調節(jié)用于一定的用途，但是當在工廠側被調節(jié)的對于功能重要的參數(shù)可被改變時其也可用于其它用途。這樣的改變在根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀中是可能的，而制造商的專家不必在所討論的磁感應式流量測量儀處“現(xiàn)場”改變設定、即參數(shù)。
[0014]如果根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的用戶相在該流量測量儀處實現(xiàn)非有效的、但是可能的調節(jié)，則其首先要激活設置在根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的功能單元中的查詢起動器。然后借助于激活的查詢起動器由用戶邀請第三者與用戶建立聯(lián)系。第三者可以是根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的制造商，但是第三者例如也可以是根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的制造商的服務部。最后，第三者也可以是在制造商中、在制造商的服務部中或者甚至在流量測量儀本身的軟件中實現(xiàn)的“助手功能”。由用戶借助于查詢起動器邀請建立聯(lián)系的第三者然后可與根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的用戶和/或根據(jù)本發(fā)明的感應的流量測量儀本身相聯(lián)系、尤其建立對話。
[0015]對于第二備選方案應假定，功能單元具有可由流量測量儀本身激活的查詢起動器、聯(lián)系建立接收器和信息發(fā)送器且借助于查詢起動器可在另外上面所闡述的意義中由流量測量儀本身邀請第三者與流量測量儀本身建立聯(lián)系。在該備選方案中即在流量測量儀內進行通訊。
[0016]已知磁感應式流量測量儀，在其中用戶可直接地、即本身在相應裝備的磁感應式流量測量儀中激活自測試，結果是在執(zhí)行自測試之后由相應裝備的磁感應式流量測量儀本身來進行由此引起的參數(shù)設定。根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀但是以其可能性遠遠超過在現(xiàn)有技術中所已知的。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的一特別優(yōu)選的實施形式中，功能單元具有自測試單元和參數(shù)調節(jié)單元，其中，那么第三者根據(jù)來自用戶的用于建立聯(lián)系的邀請可激活自測試單元，必要時也可在激活自測試單元之前或之后向用戶證實該聯(lián)系建立。在根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀中存在的自測試單元可被用于:
?分析所測得的測量電壓關于時間的變化過程。
[0018].分析關于時間所測得的在電磁線圈處的電壓和所測得的在電磁線圈中的電流，
?分析所計算的關于時間的流量值，
?分析在頻率范圍中通過傅里葉變換的測量電壓的變化過程，
?分析所測得的測量電極的阻抗 ?分析所測得的介質的流動的輪廓，
?分析所測得的線性，
?分析所計算的電磁線圈的溫度。
[0019]如果根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀涉及上面另外所說明的特別優(yōu)選的實施形式(在其中功能單元具有自測試單元和參數(shù)調節(jié)單元)并且如果另外涉及之前所說明的第二備選方案(在其中功能單元具有可由流量測量儀本身激活的查詢起動器)，那么存在近似自給自足的實施形式，在其中借助于自測試單元可自動來進行參數(shù)設定。該特別優(yōu)選的實施形式那么是這樣的，其特征在于，功能單元具有自測試單元和參數(shù)調節(jié)單元并且自測試單元可自動進行參數(shù)設定。例如在根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的實施形式中(其也確定且適合用于導電能力測量)自測試單元可進行導電能力測量且根據(jù)所測定的導電能力將與所測定的導電能力相應的校正因子實現(xiàn)為參數(shù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的另一優(yōu)選的實施形式(備選地或累積地(kumulativ))特征在于，第三者可根據(jù)來自用戶或來自流量測量儀本身的用于建立聯(lián)系的邀請向用戶或流量測量儀本身證實該聯(lián)系建立并且邀請用戶或流量測量儀本身進行信息交換，并且用戶或流量測量儀本身可根據(jù)來自第三者的進行信息交換的邀請使所獲得的信息相應地作用于磁感應式流量測量儀。利用對磁感應式流量測量儀的該作用然后來進行根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的參數(shù)設定，例如以下:
?場頻率:轉換磁場的頻率，
?起振時間(Einschwingzeit):在磁場轉換之后直到評估對于流量測量所截取的測量電壓所等待的時間，
?時間常數(shù):經(jīng)由低通來過濾所截取的測量電壓，使得噪聲被減少，
?脈沖過濾器:通過脈沖過濾器來過濾不能追溯于流量的變化的跳躍式干擾，
?脈沖寬度:為了在流量的變化與干擾之間進行區(qū)分對于脈沖過濾器應用一定的脈沖寬度，在該脈沖寬度之下的脈沖形信號被視為干擾，
?噪聲過濾器:通過噪聲過濾器比流量的較大變化更強地來減弱流量的較小變化，
?噪聲高度:為了在噪聲與流量的變化之間進行區(qū)分應用一振幅，在該振幅的一定的值之下將流量的變化作為噪聲來解釋且強烈地減弱，
?空運轉識別:選擇一定的方法用于空運轉識別，
?極限值:設立用于識別空的測量管的界限。
[0021]在最后所說明的根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的實施形式中第三者、例如即制造商或者制造商或但是還有“助手功能”的服務部可(在制造商處或者甚至在流量測量儀本身的軟件中實現(xiàn))在其借助于查詢起動器被用戶或者被流量測量儀本身邀請與用戶或者與流量測量儀本身建立聯(lián)系之后邀請用戶或者流量測量儀本身進行信息交換、即針對用戶或者流量測量儀本身詢問，例如:
?需要在三秒的時間常數(shù)之下的流量測量儀的快速反應時間嗎？
?測量管填充有其流量應被測量介質嗎？
?希望更換其流量應被測量的介質嗎？
因為如已實施的那樣存在磁感應式流量測量儀的非常大范圍的應用，存在所謂的應用類別，例如:
?快速裝填 ?脈沖的流量 ?氣體或固體夾雜物 ?非常高的固體份額(糊或者液力運輸)
?低導電能力
?流動輪廓波動(Str5mungsprofiIschwankung)
?在運行期間測量管的空運轉
借助于根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀也可以以另外之前所說明的方式來調整對于各個應用類別必需的參數(shù)設定、即最終調整應用類別(只要這未已在自測試的范圍中實現(xiàn)或可實現(xiàn))。
[0022]已實施的是，已知磁感應式流量測量儀，在其中用戶直接、即本身可在相應裝備的磁感應式流量測量儀中激活自測試，結果是在執(zhí)行自測試后可由相應裝備的磁感應式流量測量儀本身來進行由此引起的參數(shù)設定。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀中當然也可關于自測試來實現(xiàn)已屬于現(xiàn)有技術的內容并且附加地可來實現(xiàn)之前作為屬于本發(fā)明的教導所說明的內容。
[0024]也可部分手動地而部分根據(jù)本發(fā)明地來進行預設應用類別和/或進行之前詳細闡述的參數(shù)設定的可能性。
[0025]詳細所說明的在用戶或者流量測量儀本身與第三者之間通訊的可能性首先且尤其屬于根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀，其中，如多次實施的那樣第三者例如可以是流量測量儀的制造商或者制造商的服務部，但是第三者也并且尤其可以是“助手功能”，在制造商處實現(xiàn)或者甚至在流量測量儀本身的軟件中實現(xiàn)。該通訊可由此來實現(xiàn)，即查詢起動器、聯(lián)系建立接收器和/或信息發(fā)送器實施成無線地工作。對于所討論的類型的通訊的當前的現(xiàn)有技術然不少是總線連接。因此，根據(jù)本發(fā)明的磁感應式流量測量儀的一優(yōu)選的實施形式(備選地或累積地)特征在于，查詢起動器、聯(lián)系建立接收器或/和信息發(fā)送器具有用于總線連接的通訊接口，例如“HART”接口、“Profibus”接口、“Foundat1n-FieIdbus”接口或/和“Modebus”接口。如果根據(jù)本發(fā)明所實現(xiàn)的全部位于流量測量儀本身中(如之前所詳細闡述的那樣)，無線通訊或借助于總線連接的通訊那么當然取消。
【權利要求】
1.一種磁感應式流量測量儀，其帶有用于導電介質的流量的至少一個測量管，帶有用于產生至少也垂直于所述測量管的縱軸線延伸的、優(yōu)選地交變的磁場的至少一個磁場產生裝置，帶有尤其接觸所述介質的至少兩個測量電極并且?guī)в邪辽僖粋€評估單元的功能單元，其特征在于，所述功能單元具有能夠由用戶或者由所述流量測量儀本身激活的查詢起動器、聯(lián)系建立接收器和信息發(fā)送器并且借助于所述查詢起動器能夠由用戶或者由所述流量測量儀本身邀請第三者與所述用戶或與所述流量測量儀本身建立聯(lián)系。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁感應式流量測量儀，其特征在于，所述功能單元具有自測試單元和參數(shù)調節(jié)單元并且所述第三者根據(jù)來自所述用戶的用于建立聯(lián)系的邀請能夠激活自測試單元，必要時還能夠在激活所述自測試單元之前或之后向所述用戶證實該聯(lián)系建立。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁感應式流量測量儀，其特征在于，所述功能單元具有自測試單元和參數(shù)調節(jié)單元并且所述自測試單元能夠自主進行參數(shù)設定。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的磁感應式流量測量儀，其特征在于，所述第三者根據(jù)來自所述用戶或來自所述流量測量儀本身的用于建立聯(lián)系的邀請能夠向所述用戶或所述流量測量儀本身證實該聯(lián)系建立并且能夠邀請所述用戶或者所述流量測量儀本身進行信息交換并且所述用戶或所述流量測量儀本身根據(jù)來自所述第三者的用于信息交換的邀請能夠使所獲得的信息相應地作用于所述磁感應式流量測量儀。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的磁感應式流量測量儀，其特征在于，所述查詢起動器、所述聯(lián)系建立接收器或/和所述信息發(fā)送器無線工作地來實施。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的磁感應式流量測量儀，其特征在于，所述查詢起動器、所述聯(lián)系建立接收器或/和所述信息發(fā)送器具有用于總線連接的通訊接口，例如“HART” 接 口、“Profibus” 接 口、“Foundat1n-FieIdbus” 接口或 / 和 “Modebus” 接 口。
【文檔編號】G01F1/58GK104280077SQ201410322457
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權日:2013年7月8日
【發(fā)明者】H.布羅克豪斯, W.弗洛林 申請人:克洛納測量技術有限公司