用于电极阻抗测量的方法和设备技术

获取电磁流量计的一个或多个感测电极的电阻抗的测量的方法，该方法包括：间隔性地向至少一个感测电极注入阻抗测量信号，同时向流量计的场生成线圈施加线圈励磁驱动信号；在第一间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈并且阻抗测量信号被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第一测量信号，第一测量信号包括电磁感应流量测量信号和电极阻抗测量信号；在第二间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈但阻抗测量信号未被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第二测量信号，第二测量信号包括电磁感应流量测量信号；以及将第一测量信号与第二测量信号组合以获得输出信号，该输出信号包括电极阻抗测量信号，并且其中不存在电磁感应流量测量信号。

【技术实现步骤摘要】
用于电极阻抗测量的方法和设备
本专利技术涉及电磁流量计，更具体地，涉及一种用于对使用中的电磁流量计的电极阻抗进行测量的方法和设备。例如，该方法和设备可以用于执行流量计电极完整性的现场验证，或者用于确定导管(例如与流量计耦接的管道)中是否存在或不存在流体。
技术介绍
在使用中，电磁(EM)流量计依赖于至少两个测量电极来测量导管(例如与流量计耦接的管道)中的流体速度。这些电极通常是与流动的流体接触的。如果由于例如流量计中的液平面过低或者不存在流体导致该接触丢失，则流量测量将无法进行。电极的潜在覆盖，或者较低的流体电导率，也会影响流量计的准确度。因此，对测量电极的阻抗的测量，进而对电极完整性的验证，是非常有益的。这些信息是对EM流量计的重要诊断和警报来源。例如，在GB2333161中建立了很好的体系，其中通过注入恒定电流并测量所产生的电压以计算EM流量计的各个电极阻抗，来测量电极之间的电阻。在每个测量电极上注入电信号会在测量流体上生成电压，该电压与该电极的阻抗相关。感应电压(可能会较小)的振幅可低于作为电磁感应的结果、由流动的流体感生的小振幅流动相关信号的振幅。该流量感应信号用于确定流体的流速，其重要性在于，任何来自用于测量阻抗的信号注入的对流量信号的干扰都会被保持到最小限度。一种通常用于将干扰最小化的技术是在进行电极阻抗测量时停止或交替进行流速测量。尽管这样做会有效果，但是这会降低所产生的流体测量的信噪比，并且间歇式工作意味着重要的流体测量数据可能会丢失或无法获得。另一种由当前的低功率EM流量计(例如由蓄电池供电的那些流量计)使用的技术是，将给定时间段中的EM流量计的活动持续时间最小化。例如，为了降低功耗，通常例如每15秒获取一个流体测量读数。将给定时间段中的流体测量持续时间最小化有益于降低平均功耗，并且如果流量计是蓄电池供电的，则还可延长蓄电池的寿命。但是，如上面描述的交替进行流速测量和电极阻抗测量会导致总体测量周期的延长，从而增加流量计的功耗，并且如果流量计是蓄电池供电的，则还会减少需要更换或充电蓄电池之前的总体可运行时间。因此，需要改善对使用中的电磁流量计进行现场电极阻抗测量的效率。还需要使得阻抗测量能够以一种不会对期望的流量信号带来显著干扰或恶化的方式进行，并且更一般地，以一种不会对所测量的流速带来明显的测量误差的方式进行。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种获取电磁流量计的一个或多个感测电极的电阻抗的测量的方法，该方法包括：间隔性地向至少一个感测电极注入阻抗测量信号，同时向流量计的场生成线圈施加线圈励磁驱动信号；在第一间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈并且阻抗测量信号被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第一测量信号，第一测量信号包括电磁感应流量测量信号和电极阻抗测量信号；在第二间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈但是阻抗测量信号未被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第二测量信号，第二测量信号包括电磁感应流量测量信号；将第一测量信号与第二测量信号组合以获得输出信号，该输出信号包括电极阻抗测量信号，并且其中不存在电磁感应流量测量信号。因此，本专利技术使用了“消除”的形式来从第一间隔测量信号中去除不需要的场线圈励磁感应分量，从而只留下需要的电极阻抗信号。以这种方式，可以获得电极阻抗的现场测量，并且同步地对感测电极施加交变电磁场用于流量测量目的。凭借阻抗测与插入电极阻抗测量交错，从而避免上述的与交替测量相关联的缺点，并提高效率。在某些实施例中，线圈励磁驱动信号具有循环的波形，间隔性阻抗测量信号不是在线圈励磁驱动信号的每一个循环都被注入。线圈励磁驱动信号可具有周期性变化的波形，该波形具有驱动时期。在某些实施例中，线圈励磁驱动信号的周期性变化的波形可具有对称交变的半周期。组合步骤可包括使用延迟线，该延迟线具有延迟时期。例如，延迟线可由梳状滤波器执行，梳状滤波器具有延迟时期。本文对于梳状滤波器以及类似装置的引用应当被广泛性地解释，以涵盖任何适当的装置，在这些装置中，将信号与其自身的延迟形式组合(例如，使用减法器或加法器)，从而在频域中生成一个或多个“凹口”，在这些“凹口”处相对应的频率分量将会从信号中排除。为了排斥流量测量信号并允许电极阻抗测量信号通过，梳状滤波器延迟时期可以是电极激励驱动波形的全周期的整数倍，或者是电极激励驱动波形的半周期的整数倍。更具体地，利用这些实施例(其中的励磁驱动信号具有周期性变化的波形)，延迟时期可以是线圈励磁驱动信号的驱动时期的周期的整数倍。替代性地，利用这些实施例(其中的励磁驱动信号的周期性变化的波形具有对称交变的半周期)，延迟时期间可以是线圈励磁驱动信号的驱动时期的半周期的整数倍。线圈励磁驱动信号的形式可以从包括以下的群组中选择：方波、脉冲形式、非50:50脉冲形式、正弦波、三角波、锯齿波。阻抗测量信号注入至少一个感测电极的方式可以是从包括以下的群组中选择的：恒定电流、来自电阻源的恒定电压、来自电容源的电压注入。优选地，阻抗测量信号的注入与线圈励磁驱动信号是同步的。优选地，阻抗测量信号包括短时的脉冲，所述脉冲的发生时间被控制为恰好在线圈励磁驱动信号的极性反转之后。以这种方式，通过使用恰好在励磁驱动波形的极性反转之后的正常的“废弃”时期(在此期间，流量测量数值是不稳定的和不准确的)，可将阻抗测量信号叠加到与流量测量信号相同的时间范围中，并且在阻抗测量信号与流量测量信号的“稳定”部分之间不存在任何干扰的风险。例如，阻抗测量信号(例如，短脉冲)的发生时间可被控制为仅在线圈励磁驱动信号的半周期的前75％之中。特别是，在某些实施例中，阻抗测量信号的发生时间可被控制为仅在线圈励磁驱动信号的半周期的前50％之中。在替代性实施例中，阻抗测量信号的发生时间可被控制为仅在线圈励磁驱动信号的半周期的前25％之中。更一般来说，对于一对感测电极，阻抗测量信号优选地是以交错方式注入的，从而使得该对电极中的一个电极是在该对电极中的另一个电极之后接收到阻抗测量信号。这使得该对电极中的每个电极的阻抗能够被分别获得。上面提到的第一间隔和第二间隔在时间上可以是相邻的，使得一个紧跟随另一个。替代性地，第一间隔和第二间隔在时间上可以是隔开的。即，在第一间隔的结束与第二间隔的开始之可间存在一段时间。优选地，这段时间是场线圈驱动半周期的整数倍。该方法还可包括，对输出信号的电极阻抗测量信号进行解调，以获得至少一个感测电极的电阻抗的测量。该方法还可包括，将电极阻抗的测量与至少一个阈值进行比较，并根据比较的结果将至少一个疑似故障状态信号化。例如，如果阻抗的测量高于所述阈值，则可将该疑似故障状态信号化。例如，电极阻抗可以用于检测无流体导管或者部分填充导管(例如，管道)。在某些实施例中，电极阻抗的测量可以是针对多个感测电极获得的，这些感测电极位于导管的横截面周围，并位于横截面的低点与横截面的高点之间的位置处，从而通过每个感测电极的电极阻抗确定导管的填充水平。更一般来说，该方法还可包括，与将第一测量信号与第二测量信号组合以获得包括电极阻抗测量信号、并且不存在电磁感应流量测量信号的输出信号的步骤并行地进行如下步骤：对第一和/或第二测量信号进行处理以获得第二输出信号，该第二输出信号包括电磁感应流量测量信号，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取电磁流量计的一个或多个感测电极的电阻抗的测量的方法，该方法包括：间隔性地向至少一个感测电极注入阻抗测量信号，同时向流量计的场生成线圈施加线圈励磁驱动信号；在第一间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈并且阻抗测量信号被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第一测量信号，第一测量信号包括电磁感应流量测量信号和电极阻抗测量信号；在第二间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈但是阻抗测量信号未被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第二测量信号，第二测量信号包括电磁感应流量测量信号；将第一测量信号与第二测量信号组合来获得输出信号，该输出信号包括电极阻抗测量信号，并且其中不存在电磁感应流量测量信号。

【技术特征摘要】
2015.11.10 GB GB1519835.11.一种获取电磁流量计的一个或多个感测电极的电阻抗的测量的方法，该方法包括：间隔性地向至少一个感测电极注入阻抗测量信号，同时向流量计的场生成线圈施加线圈励磁驱动信号；在第一间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈并且阻抗测量信号被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第一测量信号，第一测量信号包括电磁感应流量测量信号和电极阻抗测量信号；在第二间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈但是阻抗测量信号未被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第二测量信号，第二测量信号包括电磁感应流量测量信号；将第一测量信号与第二测量信号组合来获得输出信号，该输出信号包括电极阻抗测量信号，并且其中不存在电磁感应流量测量信号。2.如权利要求1所述的方法，其中的线圈励磁驱动信号具有循环的波形，并且其中间隔性阻抗测量信号不是在线圈励磁驱动信号的每一个循环中都被注入。3.如权利要求1所述的方法，其中的线圈励磁驱动信号具有周期性变化的波形，该波形具有驱动时期；选择性地，其中的线圈励磁驱动信号的周期性变化的波形具有对称交变的半周期。4.如权利要求1所述的方法，其中的组合步骤包括使用延迟线，该延迟线具有延迟时期。5.如权利要求4所述的方法，其中的延迟线是通过梳状滤波器实施的，梳状滤波器具有延迟时期。6.如权利要求4所述的方法，其中的线圈励磁驱动信号具有周期性变化的波形，该波形具有驱动时期；并且其中的延迟时期是线圈励磁驱动信号的驱动时期的周期的整数倍。7.如权利要求4所述的方法，其中的线圈励磁驱动信号具有周期性变化的波形，该波形具有驱动时期；其中的线圈励磁驱动信号的周期性变化的波形具有对称交变的半周期；并且其中的延迟时期是线圈励磁驱动信号的驱动时期的半周期的整数倍。8.如权利要求1-7中的任何一项所述的方法，其中的线圈励磁驱动信号的形式是从包括以下的群组中选择的：方波、脉冲形式、非50:50脉冲形式、正弦波、三角波、锯齿波；和/或其中的阻抗测量信号注入到至少一个感测电极的方式是从包括以下的群组中选择的：恒定电流、来自电阻源的恒定电压、来自电容源的电压注入。9.如权利要求1-7中的任何一项所述的方法，其中的阻抗测量信号的注入与线圈励磁驱动信号是同步的；选择性地，其中的阻抗测量信号包括短时的脉冲，所述脉冲的发生时间被控制为恰好在线圈励磁驱动信号的极性反转之后。10.如权利要求9所述的方法，其中的阻抗测量信号的发生时间被控制为仅在线圈励磁驱动信号的半周期的前75％之中；或者，其中的阻抗测量信号的发生时间被控制为仅在线圈励磁驱动信号的半周期的前50％之中；或者，其中的阻抗测量信号的发生时间被控制为仅在线圈励磁驱动信号的半周期的前25％之中。11.如权利要求1-7中的任何一项所述的方法，其中，对于一对感测电极，阻抗测量信号是以交错方式注入的，从而使得该对电极中的一个电极在该对电极中的另一个电极之后接收到阻抗测量信号。12.如权利要求1-7中的任何一项所述的方法，其中的第一间隔和第二间隔在时间上是相邻的。13.如权利要求1-7中的任何一项所述的方法，其中的第一间隔和第二间隔在时间上是隔开的。14.如权利要求1-7中的任何一项所述的方法，还包括：对输出信号的电极阻抗测量信号进行解调，以获得至少一个感测电极的电阻抗的测量。15.如权利要求14所述的方法，还包括：将电极阻抗的测量与至少一个阈值进行比较，并根据比较的结果将至少一个疑似故障状态信号化。16.如权利要求14所述的方法，其中的电极阻抗的测量用于检测无流体导管或者部分填充导管。17.如权利要求14所述的方法，其中的电极阻抗的测量是针对多个感测电极获得的，这些感测电极位于导管的横截面周围、横截面的低点与横截面的高点之间的位置处，以根据每个感测电极的电极阻抗确定导管的填充水平。18.如权利要求1-7中的任何一项所述的方法，还包括，与将第一测量信号与第二测量信号组合以获得包括电极阻抗测量信号、并且不存在电磁感应流量测量信号的输出信号的步骤并行地进行如下步骤：对第一和/或第二测量信号进行处理以获得第二输出信号，该第二输出信号包括电磁感应流量测量信号，并且不存在电极阻抗测量信号。19.如权利要求18所述的方法，其中的第一测量信号的处理包括对第一测量信号进行梳状滤波器操作。20.如权利要求19所述的方法，其中的线圈励磁驱动信号具有周期性变化的波形，该波形具有驱动时期；其中的线圈励磁驱动信号的周期性变化的波形具有对称交变的半周期；并且其中所述的梳状滤波操作使用对应于线圈励磁驱动信号的半周期的延迟时期。21.一种用于获取电磁流量计的一个或多个感测电极的电阻抗的测量的感测设备，该感测设备包括：一个或多个信号发生器，其配置为间隔性地向至少一个感测电极注入阻抗测量信号，同时向流量计的场生成线圈施加线圈励磁驱动信号；获取装置，用于在第一间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈并且阻抗测量信号被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第一测量信号，第一测量信号包括电磁感应流量测量信号和电极阻抗测量信号；获取装置，用于在第二间隔，当线圈励磁驱动信号被施加到线圈但是阻抗测量信号未被注入到至少一个感测电极时，从感测电极获取第二测量信号，第二测量信号包括电磁感应流量测量信号；以及组合装置，用于将第一测量信号与第二测量信号组合以获得输出信号，该输出信号包括电极阻抗测量信号，并且其中不存在电磁感应流量测量信号。22.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷·基奇，
申请(专利权)人：ABB有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB