传感器系统及测量方法技术方案

一种用于刀式变送器的传感器系统及测量方法，该传感器系统测量流动物质，并包括信号处理单元(152)和呈顺序次序的磁体(200至214)。电桥传感器(216)具有两个各向异性磁阻抗电桥(218，220)。磁体(200至214)定位为与电桥(218，220)相邻并与电桥(218，220)匹配，以向电桥(218，220)提供磁场。磁体(200至214)和电桥(218，220)响应于受到流动物质(108)的力的刀片结构(120)的移动，沿着连续磁体(200至214)的方向相对于彼此移动。电桥(218，220)将信号值输出为所述移动的函数。信号处理单元(152)基于由电桥(218，220)提供的信号值之比来形成与流动物质(108)相关的属性值。本发明专利技术可以至少部分地消除测量的温度依赖性。

【技术实现步骤摘要】
传感器系统及测量方法
本专利技术涉及一种用于刀式变送器的传感器系统及测量方法。
技术介绍
由于当前刀式浓度变送器具有非线性响应和热噪声依赖性，所以刀式浓度变送器必须使用实验室测量来进行温度校正。另外，刀式浓度变送器中的传感器需要过载保护。因此，需要改善刀式浓度变送器。
技术实现思路
本专利技术试图改善利用刀式变送器(bladetransmitter)进行的浓度、黏度或密度测量。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于刀式变送器的传感器系统，所述刀式变送器被配置为测量流动物质，所述传感器系统包括：信号处理单元；磁体，呈顺序次序；以及电桥传感器，具有两个各向异性磁阻抗电桥；所述磁体定位为与所述电桥相邻并与所述电桥匹配，以向所述电桥提供磁场；所述磁体和所述电桥被配置为响应于受到流动物质的力的刀片结构的移动，沿着连续磁体的方向相对于彼此移动，所述电桥被配置为将信号值输出为所述移动的函数；以及所述信号处理单元被配置为基于由所述电桥提供的信号值之比来形成与所述流动物质相关的属性值。根据本专利技术的另一方面，提供了一种刀式变送器的测量方法，包括：允许步骤，允许两个各向异性磁阻抗电桥和磁体响应于受到流动物质的力的所述刀式变送器的刀片结构的移动而沿着连续磁体的方向相对于彼此移动，其中所述磁体与所述电桥相邻地定位并与所述电桥匹配来向所述电桥提供磁场；输出步骤，将所述电桥的信号值输出为所述移动的函数；以及形成步骤，通过信号处理单元基于由所述电桥提供的信号值之比来形成与所述流动物质相关的属性值。本专利技术具有多种优点。可以至少部分地消除测量的温度依赖性。附图说明下面，参照附图而仅通过示例的方式来描述本专利技术的示例实施例，其中：图1A图示了刀式浓度变送器的示例；图1B图示了具有不同位置的支撑轴的刀式浓度变送器的示例；图2图示了传感器系统的示例；图3图示了由电桥输出的信号波形之间的偏差的示例；图4图示了输出模拟信号转换为数字形式的示例；图5图示了桥接电路的示例；图6图示了具有反应元件的传感器系统的示例；图7图示了在力的影响下的具有反应元件的传感器系统的示例；图8图示了具有至少一个处理器和至少一个存储器的信号处理单元的示例；以及图9图示了测量方法的流程图的示例。具体实施方式以下实施例仅是示例。虽然说明书在多处会参照实施例，但是这并非必须表示每个这样的参照是指相同的实施例，或者特征仅应用到单个实施例。不同实施例的单个特征也可以结合来提供其他实施例。此外，用语“包含”和“包括”应该被理解为，并未将所描述的实施例限制为仅由已提及的那些特征组成，而是这样的实施例也可以包含还未具体提及的特征/结构。应注意的是，虽然附图示出了各种实施例，但是它们是被简化的仅示出一些结构和/或功能实体的示图。附图中示出的连接可以指逻辑或物理连接。对于本领域技术人员来讲明显的是，所描述的设备也可以包括除在附图和文本中描述的功能和结构之外的其他功能和结构。应该理解的是，一些功能、结构和用于测量和/或控制的信号传输的细节与实际专利技术无关。因此，这里不需要对它们进行更详细的讨论。图1A图示了刀式浓度变送器的示例，刀式浓度变送器也可以称为黏度计或刀式变送器。被命名的黏度计100用于测量流动物质108的浓度或黏度。黏度计100也被称为流变计。流动物质108具有低的改变其形状的阻力以及高的改变其大小/体积的阻力，这使得流动物质能够像液体一样流动。即，流动物质可以在不改变其密度的情况下被容易地再成形。例如，流动物质108可以是悬浮液，进一步，其可以是料浆(pulpslurry)等。可选择地，流动物质108可以是污水、石油化工过程中的液体或矿物加工过程中的液体。刀式变送器100包括延伸经过工艺管道114的测量臂102。例如，测量臂102可以由诸如钢的金属制成。刀式变送器100的测量臂102的第一端104与凸出件(projection)106接合，凸出件106可插入到在工艺管道114中流动或驻留的悬浮液108中。凸出件106也可以称为刀片。因为流动物质108和凸出件106相对于彼此移动，所以凸出件106和流动物质108通过剪切力相互作用。流动物质108可以在工艺管道114中流动，同时凸出件106静止，或者测量臂102可以在流动物质108中移动凸出件106。凸出件106的纵向轴(在图1A中用虚线标注)可以与工艺管道114中的流动方向(在图1A中用直线箭头标注)平行地指向。由流动物质108所引起的力可以移动凸出件106。移动可以使测量臂102倾斜，从而测量臂102相对于支撑轴110少量旋转(旋转/倾斜在图1A中用弯曲的箭头线示出)。支撑轴110也可以在传感器系统150上方，使得传感器系统150位于工艺管道114与支撑轴110之间(见图1B)。由于臂102可以朝向流动的相反方向或相同方向移动，于是可以通过传感器系统150来测量与流动物质的浓度相关的倾斜。也可以在单独的测量中测量流动的速度，在确定浓度或黏度时也可能会使用流动的速度或者甚至需要流动的速度。传感器系统150然后输出载有与倾斜的测量有关的信息的信号，然后该信号被信号处理单元152接收。信号处理单元152可以是刀式变送器100的一部分或者可以与刀式变送器100可操作地耦接。信号处理单元152可以是传感器系统150的一部分或者可以与传感器系统150可操作地耦接。图1B与图1A相似，并且图示了支撑轴110可以位于传感器系统150上方使得传感器系统150位于工艺管道114与支撑轴110之间的示例。图2图示了用于刀式变送器的传感器系统150的示例。传感器系统150包括可包装在单个组件中的磁体200、202、204、206、208、210、212、214。在实施例中，磁体200至214可以呈顺序形式，使得该顺序的磁体形成棒或条。磁体200至214按照连续次序。在实施例中，通过磁体200至214的磁极的曲线是直线。在实施例中，磁体200至214的磁极的次序可以相同。在实施例中，至少一个磁体可以具有与其他磁体200至214的磁极的次序相反的磁极次序。磁场线被示出为在磁体200至214的磁极N和P开始和结束的曲线。传感器系统150包括具有成对的各向异性磁阻抗电桥218、220的桥式传感器216。电桥是本身对本领域技术人员已知的并且用于准确地测量诸如阻抗的电气量的电路。通常，桥式传感器216可以具有两个以上各向异性磁阻抗电桥，但是测量操作基于至少一对各向异性磁阻抗电桥。桥式传感器216可以是线性位置传感器。例如，线性位置传感器可以是KMXP1000。磁体200至214和电桥218、220彼此相邻，它们被布置为相对于彼此移动。在实施例中，磁体200至214与电桥218、220之间的距离较短，因此它们直接彼此相邻。该接近度允许磁体200至214的磁场有效地达到电桥218、220并影响它们的输出信号。成对的电桥中的第一电桥218可以具有四个磁阻抗组件250、252、254、256，成对的电桥中的第二电桥220也可以具有四个磁阻抗组件258、260、262、264。在电桥218和220中的每个中，实际上需要磁阻抗组件250至256和258至264中的至少一个成为这样，即，其阻抗依赖于磁场。磁阻抗可以指磁电容，其中，电气组件的电容依赖于磁场的强度和方向，或者磁阻抗可以指磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于刀式变送器的传感器系统，其特征在于，所述刀式变送器被配置为测量流动物质，所述传感器系统(150)包括：信号处理单元(152)；磁体(200至214)，呈顺序次序；以及电桥传感器(216)，具有两个各向异性磁阻抗电桥(218，220)；所述磁体(200至214)定位为与所述电桥(218，220)相邻并与所述电桥(218，220)匹配，以向所述电桥(218，220)提供磁场；所述磁体(200至214)和所述电桥(218，220)被配置为响应于受到流动物质(108)的力的刀片结构(120)的移动，沿着连续磁体(200至214)的方向相对于彼此移动，所述电桥(218，220)被配置为将信号值输出为所述移动的函数；以及所述信号处理单元(152)被配置为基于由所述电桥(218，220)提供的信号值之比来形成与所述流动物质(108)相关的属性值。

【技术特征摘要】
2016.11.07 FI 201658301.一种用于刀式变送器的传感器系统，其特征在于，所述刀式变送器被配置为测量流动物质，所述传感器系统(150)包括：信号处理单元(152)；磁体(200至214)，呈顺序次序；以及电桥传感器(216)，具有两个各向异性磁阻抗电桥(218，220)；所述磁体(200至214)定位为与所述电桥(218，220)相邻并与所述电桥(218，220)匹配，以向所述电桥(218，220)提供磁场；所述磁体(200至214)和所述电桥(218，220)被配置为响应于受到流动物质(108)的力的刀片结构(120)的移动，沿着连续磁体(200至214)的方向相对于彼此移动，所述电桥(218，220)被配置为将信号值输出为所述移动的函数；以及所述信号处理单元(152)被配置为基于由所述电桥(218，220)提供的信号值之比来形成与所述流动物质(108)相关的属性值。2.根据权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，两个所述电桥(218，220)中的第一电桥(218)被配置为将其信号值输出为所述磁体(200至214)与所述第一电桥(218)之间的相对移动的正弦，以及两个所述电桥(218，220)中的第二电桥(220)被配置为将其信号值输出为磁体(200至214)的组件与所述第二电桥(220)之间的相对移动的余弦。3.根据权利要求2所述的传感器系统，其特征在于，所述信号处理单元(152)被配置为将与所述流动物质(108)相关的属性值形成为所述磁体(200至214)与所述第一电桥(218)之间的相对移动的正弦同所述磁体(200至214)与所述第二电桥(220)之间的相对移动的余弦之比的反正切。4.根据权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，所述传感器系统包括模数转换器装置(400)，所述模数转换器装置(400)被配置为将由两个所述电桥(218，220)输出的模拟信号以同步方式转换为数字信号，以及所述信号处理单元(152)被配置为以数字形式执行操作。5.根据权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，所述传感器系统被配置为互换所述电桥(218，220)的可操作电源的极性，以及所述信号处理单元(152)被配置为基于利用所述电桥(218，220)的可操作电源的电极(500，502)的相反极性测量的至少两个比，形成与所述流动物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·霍洛，H·科尔霍宁，L·乌西维尔塔，M·T·梅凯莱，
申请(专利权)人：维美德自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI