用于测量介质流速的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在由磁场穿过的体积中测量导电介质的流速的测量装置，所述测量装置具有：用于产生磁场的器件，至少两个电极，和评估单元，所述评估单元评估来自所述电极的信号并计算流速，其中，所述至少两个电极与开关连接，所述开关构造成用于短接所述电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量介质流速的测量装置描述本专利技术涉及一种用于在由磁场穿过的体积中测量导电介质的流速的测量装置，所述测量装置具有用于产生磁场的器件、至少两个电极、和分析评估单元，所述评估单元评估来自电极的信号并计算流速。本专利技术还涉及一种用于在由磁场穿过的体积中测量导电介质的流速的方法。这种用于测量介质流速的方法和测量装置长期以来以术语“磁感应流量测量”已知。这里，磁感应流量计通常具有测量管，导电介质流动通过所述测量管。磁场通常通过线圈或永磁体产生。根据法拉第定律，在磁场中运动电荷的分离会发生在这种情况下。所述至少两个电极通常设置在测量管的相对的两侧并且测量电压，所述电压在理想情况下与载荷子的流速成比例，就是说与导电介质的流速成比例。该方法的前提条件是仅有非常低的导电性,这样例如也可以确定自来水的流速。待测量的信号可以电流式或电容式地去耦。对于电流式的去耦，电极与介质电接触。因此，这种情况下，要求介质有一定的最低导电性。此外，电极由于其持续与介质接触必须是足够抗腐蚀的。对于电容式的信号去耦，电极构造成电容器的大面积的板并位于管的外侧，就是说它们不与介质接触。当前通常使用的这种测量装置使用通过电磁铁产生的交变电磁场来产生所需的磁场。这导致在电极上出现感应干扰电压。必须通过滤波器有目的地抑制所述干扰电压。为了实现简单且能量高效的运行，由此希望，以交变电压工作的电磁铁用具有静磁场的永磁体替代。然而，在使用永磁体时可能会观察到附加的测量误差，所述测量误差表现为电极上测得的感应生成的电压的漂移。这种漂移是随时间变化的、随机的直流电压值，所述直流电压值与实际的感应生成的测量值叠加。产生这种测量误差的原因可能是静电电荷或电化学电荷。这种测量误差无法利用统计学方法计算消除。因此本专利技术的目的是，提供一种开头所述类型的测量装置和方法，在所述方法中不会由于所述测量误差使得对介质流速的测量失真。根据本专利技术的第一方面，这样来实现所述目的，S卩，测量装置的所述至少两个电极与开关连接，所述开关构造成用于短接各电极。根据本专利技术的另一个方面，通过开头所述类型的方法这样来实现所述目的，其中，电极在第一时段、特别是在0.3至I秒之间的时段期间短接，在第二时段、特别是I至3秒之间的时段期间断开所述短接，读出电极的有效信号并基于所读出的有效信号计算流速。这种新的方法和新的测量装置基于这样的认知:所述静电电荷和电化学电荷在测量装置的电极上出现，特别是在电极的表面附近出现。然而，通过根据本专利技术的开关可以降低(中和)所述电荷，其方式是，所述开关将所述电极短接并以这种方式强制实现电势平衡。这样当重新取消所述短接时，可以假定在这个开关操作后立即形成的、电极之间的电势差可以归因于磁感应，从而代表了通过流量的量度。所述电化学和静电的过程这里不会导致测量误差，因为所述过程较为缓慢地起作用并且在断开短接之后的最初才缓慢地重新建立。这里，信号去耦是按照电流原理还是电容原理起作用并不重要。在所述短接断开后，这里可以按由现有技术已知的方法对测得的信号进行分析评估。因此可以以经济的方式提供一种具有较高精度的测量装置。由此可以完全实现上述目的。在本专利技术的优选实施形式中，所述开关是电子开关。与机械开关(例如继电器)不同，电子开关的突出之处在于较小的能量需求、长的使用寿命、短的开关时间和小的泄漏电流。根据本专利技术使用的开关通常总是或者处于断开状态或者处于闭合状态，该开关具有非常短的切换阶段，这仅是由技术上引起的。在本专利技术的另一个实施形式中，还可以设置为在锁定闭合状态之间进行有目的的连续过渡。在另一个实施形式中，用于产生磁场的器件是永磁体。如上所述，由此可以(通过避免使用电磁铁)防止或至少降低在电极上的感应干扰电压。在一个优选实施形式中，所述开关包括至少一个晶体管，优选是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOFET)、特别是互补金属氧化物半导体集成电路(CMOS-1C)中的M0SFET。MOSFET的突出之处在于短的开关时间和小的开关电阻。此外MOSFET能够以特别经济的方式制造。在本专利技术的一个实施形式中，设置为，所述开关在断开状态下具有至少1G欧姆、特别是至少100G欧姆的电阻。由于在开关的断开状态下进行信号的测量，但所述开关仍与电极连接，不应由于断开的开关的过低的电阻使得来自电极的信号失真或减弱。否则需要对来自电极的信号进行较高的放大，但这也会导致对干扰信号较高的放大。在本专利技术的一个实施形式中，设置为，测量装置具有用于开关的控制单元，其中控制单元包括至少一个计时器。通过控制单元可以自动地，即以规则的间隔闭合和断开所述开关。这里所述计时器本身可以预定开关的闭合和断开之间的时间间隔。在另一个实施形式中，由开关预定的时间也可以取决于变化的值，例如与所测量的流速较低的情况相比，所述计时器可在所测量的流速较高时预定较短的时间间隔。此外，所述控制单元可以预定何时对来自电极的信号进行评估。最后，通过计时器也可以预定开关控制和信号评估的周期序列。在优选实施形式中，设置为，所述控制单元构造成使得开关在第一时段的时长、特别是在0.3至I秒之间的时段的时长中闭合，而在第二时段的时长、特别是在I至3秒的时段的时长中断开，此外，评估单元构造成，使得在第二时段后立即分析评估电极的信号。在本专利技术的一个变型方案中，将电极在每种情况下短接50至100ms、特别是约80ms，然后为了进行测量断开10至50ms、特别是约20ms。这些参数使得可以实现高分辨率和短的反应时间/测量时间之间特别好的折中。该实施形式基于以下考虑:通过在第一时段的时长内短接各电极强制实现电极的电势平衡，并降低静电电荷和电化学电荷。为了确定感应产生的电压，然后取消所述短接。但根据该实施形式，对来自电极的信号的评估不是在取消短接之后立即进行的，而是在主要由测量回路的电容确定的稳定时间(Einschwingzeit)结束之后进行。在开关断开的所述第二时段结束之后，例如利用模/数转换器转换电极上存在的电压并对其进行评估，特别是还存储所述电压以便进行其他处理。在存储过程之后，可以立即重新短接电极并周期性地重复所述过程。以这种方式，可以在时间上离散地测量感应生成的电压。这里连续存储多个离散的测量值使得可以进行数学的再处理，以便抑制统计学上的测量误差(例如数字滤波或均值计算)。第一时段的时长的选择取决于直到静电电荷和电化学电荷充分低所需的时间。这可能取决于不同的因素，例如测量装置的几何结构、流动通过的介质的种类、介质的流速和电极的材料和表面。据此，在本专利技术的其他实施形式中还可以设定明显更短或更长的时段。特别是也可以设想在100至300毫秒之间的第一时段或在I至10秒之间的第一时段。第二时段的时长应这样选择，使得测量回路的稳定时间基本上被包括在内。由于这里也可以根据测量回路的结构设想测量回路的非常不同的电容并由此设想非常不同的稳定时间，在本专利技术的不同的实施形式中，对于第二时段的时长也可以采用不同的值，特别是在100毫秒至I秒之间的时段或在3至10秒之间的时段。根据本专利技术的一个实施形式，设置为，在第二时段开始时立即读出零点信号并基于零点信号和有效信号，特别是基于零点信号和有效信号的差计算流速。通过在零点信号和有效信号之间求差，可以计算出尽管电极短接而仍残余的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量装置，用于在由磁场穿过的体积中测量导电介质的流速，所述测量装置具有：用于产生磁场的器件，至少两个电极，和评估单元，所述评估单元评估来自所述电极的信号并计算流速，其特征在于，所述至少两个电极与开关连接，所述开关构造成用于短接所述电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.30 EP PCT/EP2012/0579391.一种测量装置，用于在由磁场穿过的体积中测量导电介质的流速，所述测量装置具有: 用于产生磁场的器件， 至少两个电极，和 评估单元，所述评估单元评估来自所述电极的信号并计算流速， 其特征在于，所述至少两个电极与开关连接，所述开关构造成用于短接所述电极。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述开关是电子开关。3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述用于产生磁场的器件是永磁体。4.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述开关包括至少一个晶体管，优选是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、特别是互补金属氧化物半导体集成电路CMOS-1C中的M0SFET。5.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述开关在断开状态下具有至少1G欧姆、特别是至少100G欧姆的电阻。6.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述开关在接通状态下具有最闻I欧姆、优选最闻0.1欧姆并且特别优选最闻10晕欧姆的电阻。7.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置具有用于所述开关的控制单元，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·沃尔夫，亨利·布鲁亨恩斯，
申请(专利权)人：齐鲁姆专利Ⅱ有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE