使得磁感應(yīng)流量計(jì)工作的方法
【專利說明】使得磁感應(yīng)流量計(jì)工作的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種使得磁感應(yīng)流量計(jì)工作的方法，該磁感應(yīng)流量計(jì)帶有用于產(chǎn)生穿過流動(dòng)介質(zhì)的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和用于確定測(cè)量值的測(cè)量裝置，所述測(cè)量值反映了由磁場(chǎng)在流動(dòng)介質(zhì)中引起的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括至少一個(gè)電極磁鐵和至少部分地被磁場(chǎng)穿過的磁場(chǎng)導(dǎo)體，其中，磁場(chǎng)導(dǎo)體的磁導(dǎo)率是磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性函數(shù)。
[0002]磁感應(yīng)流量計(jì)在現(xiàn)有技術(shù)中已廣泛公知數(shù)十年。對(duì)此例如參見文獻(xiàn)K.W.Bonfig工程博士、教授的“Technische Durchflussmessung (工程流量測(cè)量)”埃森Vulkan出版社第3版2002年第123-167頁以及KROHNE Messtechnik GmbH & C0.KG公司(科隆測(cè)量技術(shù)股份有限兩合公司)的出版物2003年第3版Friedrich Hoffmann工程碩士的“GrundlagenMagnetisch-1nduktive Durchflussmessung (磁感應(yīng)流量測(cè)量基礎(chǔ))”。
[0003]磁感應(yīng)流量計(jì)的基本原理源于Michael Faraday (邁克爾?法拉第)，他已在1832年提出，采用電磁感應(yīng)原理來測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的流速。根據(jù)法拉第感應(yīng)定律，在被磁場(chǎng)穿過的流動(dòng)的且導(dǎo)電的介質(zhì)中產(chǎn)生一種電場(chǎng)強(qiáng)度，其垂直于介質(zhì)的流向，并垂直于磁場(chǎng)。
[0004]法拉第感應(yīng)定律在開篇所述類型的磁感應(yīng)流量計(jì)上的應(yīng)用方式為，磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置提供穿過流動(dòng)介質(zhì)的磁場(chǎng)。在此，磁場(chǎng)由電極磁鐵產(chǎn)生，且由磁場(chǎng)導(dǎo)體引導(dǎo)。磁場(chǎng)在介質(zhì)中具有至少一個(gè)垂直于介質(zhì)流向的分量，由此在介質(zhì)中產(chǎn)生既垂直于流動(dòng)介質(zhì)方向又垂直于磁場(chǎng)方向的電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度是流經(jīng)磁感應(yīng)流量計(jì)的介質(zhì)流量的量度，測(cè)量裝置被設(shè)計(jì)用于確定反映場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量值。
[0005]磁場(chǎng)導(dǎo)體利用其相比于外界較大的磁導(dǎo)率獲得其用于引導(dǎo)由電極磁鐵產(chǎn)生的磁力線的能力，該磁導(dǎo)率對(duì)于磁力線來說是一種較小的阻抗。但在這里，該磁導(dǎo)率并不恒定，確切地說，而是磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性函數(shù)。
[0006]可以利用至少兩個(gè)電極來探測(cè)反映所引起的電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量值。在此，電極可以要么與介質(zhì)直流地接觸，要么僅容性地與介質(zhì)耦接，且這些電極優(yōu)選設(shè)置在共同的優(yōu)選平行于電場(chǎng)強(qiáng)度方向的軸上。由于這種方向，測(cè)量值最大。測(cè)量值例如可以是電壓測(cè)量值，這些電壓測(cè)量值在測(cè)量電極與介質(zhì)直流地接觸時(shí)直接地測(cè)得，或者在測(cè)量電極與介質(zhì)容性地耦接時(shí)由位移電流導(dǎo)致。
[0007]磁感應(yīng)流量計(jì)往往用交變磁場(chǎng)工作。交變磁場(chǎng)引起交變測(cè)量值，由此可以至少部分地補(bǔ)償干擾比如電化學(xué)的干擾電壓，其時(shí)間變化比交變磁場(chǎng)的時(shí)間變化緩慢。
[0008]交變磁場(chǎng)可以是均勾的交變磁場(chǎng)。均勾的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的時(shí)間變化是均勾的波動(dòng)。由現(xiàn)有的交流電網(wǎng)給電極磁鐵供電，由此可以產(chǎn)生均勻的交變磁場(chǎng)。然而，用均勻的交變磁場(chǎng)工作的磁感應(yīng)流量計(jì)有一些缺點(diǎn)，比如由DE 199 07 864 Al第I欄第53行~第2欄第13行已知。
[0009]利用是連接的穩(wěn)恒磁場(chǎng)的交變磁場(chǎng)進(jìn)行工作，這樣就能避免在磁感應(yīng)流量計(jì)用均勻的交變磁場(chǎng)工作時(shí)產(chǎn)生的缺點(diǎn)。連接的穩(wěn)恒磁場(chǎng)由至少兩個(gè)間歇的周期性重復(fù)的序列構(gòu)成，其中，在每個(gè)間歇內(nèi)，磁場(chǎng)經(jīng)過振蕩過程之后恒定，磁場(chǎng)在兩個(gè)相繼的間歇中是不同的。用不同的電流值給電極磁鐵通電，由此產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)。在此，電流值用電流大小和電流方向來表征。因此，利用不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度和/或不同的磁場(chǎng)方向?qū)Υ艌?chǎng)予以區(qū)分。多數(shù)情況下，連接的穩(wěn)恒磁場(chǎng)由兩個(gè)等長(zhǎng)的間歇構(gòu)成，這些間歇的磁場(chǎng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)具有相等的磁場(chǎng)強(qiáng)度，但有相反的磁場(chǎng)方向。
[0010]反映了由磁場(chǎng)在流動(dòng)介質(zhì)中引起的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量值與磁通密度成比例。如果除了由電極磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)外還存在對(duì)介質(zhì)中的磁通密度做出貢獻(xiàn)的寄生磁場(chǎng)，則流量測(cè)量就會(huì)出錯(cuò)。寄生磁場(chǎng)例如可能由其它磁感應(yīng)流量計(jì)產(chǎn)生，或者由在磁感應(yīng)流量計(jì)周圍的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生，且經(jīng)由磁場(chǎng)導(dǎo)體傳遞到介質(zhì)中。
[0011]本發(fā)明的目的因此是，介紹一種開篇所述類型的使得磁感應(yīng)流量計(jì)工作的方法，該方法能識(shí)別出存在寄生磁場(chǎng)。
[0012]前述目的首先主要以如下方式來實(shí)現(xiàn):在第一步驟中，至少用第一電流值和第二電流值給電極磁鐵通電，在第二步驟中，由測(cè)量裝置確定在用第一電流值給電極磁鐵通電時(shí)的第一測(cè)量值和在用第二電流值給電極磁鐵通電時(shí)的第二測(cè)量值，在第三步驟中，由第一電流值和第一測(cè)量值形成第一測(cè)量值對(duì)，由第二電流值和第二測(cè)量值形成第二測(cè)量值對(duì)，在第四步驟中，確定這些測(cè)量值對(duì)和磁導(dǎo)率函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在第五步驟中，通報(bào)測(cè)量值對(duì)和磁導(dǎo)率函數(shù)的非對(duì)應(yīng)關(guān)系。在此，至少部分地在磁場(chǎng)導(dǎo)體中因存在寄生磁場(chǎng)而引起非對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0013]第一電流值和第二電流值必須彼此區(qū)分開。在這里，第一電流值和第二電流值在電流大小和/或方向方面是否不同并不重要。由于開篇所述類型的磁感應(yīng)流量計(jì)在一定程度上要么僅僅用均勻的交變磁場(chǎng)工作，要么用連接的穩(wěn)恒磁場(chǎng)工作，所以無需針對(duì)本發(fā)明的方法額外地產(chǎn)生用于給電極磁鐵供電的電流值。多數(shù)情況下，除了對(duì)于確定流量必需的采用已有的測(cè)量方法測(cè)得的測(cè)量值之外，也不需要額外地測(cè)量第一測(cè)量值和第二測(cè)量值。因此，針對(duì)于本發(fā)明的方法可以使用已有的電流值和測(cè)量值。
[0014]如開頭部分已述，磁導(dǎo)率是磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性函數(shù)。因而也會(huì)產(chǎn)生磁導(dǎo)率值對(duì)，其中，每個(gè)磁導(dǎo)率值對(duì)都由磁導(dǎo)率值和磁場(chǎng)強(qiáng)度構(gòu)成。由電極磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與流經(jīng)電極磁鐵的電流成比例。因此，無論測(cè)量值還是磁導(dǎo)率值，都可以理解為電流值的函數(shù)。測(cè)量值對(duì)和磁導(dǎo)率值對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系因而也可以理解為測(cè)量值和磁導(dǎo)率值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0015]如果未產(chǎn)生測(cè)量值對(duì)和磁導(dǎo)率函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，那就存在非對(duì)應(yīng)關(guān)系，并通報(bào)該非對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)至少部分地在磁場(chǎng)導(dǎo)體中存在寄生磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生非對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)用第一電流值和第二電流值通電且不存在寄生磁場(chǎng)時(shí)，電極磁鐵產(chǎn)生具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度和第二磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)，且按照磁場(chǎng)導(dǎo)體的磁導(dǎo)率的非線性函數(shù)以第一磁通密度和第二磁通密度穿過介質(zhì)。在流動(dòng)的介質(zhì)中，由磁場(chǎng)引起與第一磁通密度和第二磁通密度成比例的第一電場(chǎng)強(qiáng)度和第二電場(chǎng)強(qiáng)度。按照磁場(chǎng)導(dǎo)體的磁導(dǎo)率的非線性函數(shù)，至少部分地在磁場(chǎng)導(dǎo)體中存在寄生磁場(chǎng)會(huì)引起在磁場(chǎng)導(dǎo)體中進(jìn)而也在流動(dòng)的介質(zhì)中出現(xiàn)磁通密度偏差。這種偏差因而也引起在磁場(chǎng)導(dǎo)體中進(jìn)而也在流動(dòng)的