用于操作磁感应流量计的方法技术

本发明专利技术涉及磁感应流量计。为了检测测量管中的气泡并因此检测不完全填充的测量管，将致动磁场生成装置的控制信号设计成具有时间延迟的交替矩形脉冲。在一个周期期间，在正矩形脉冲之后提供第一脉冲时间延迟，以及在负矩形脉冲之后提供第二脉冲时间延迟，其中在脉冲时间延迟期间没有提供磁场。为了确定介质的流速在矩形脉冲(MB+、MB‑)持续时间期间以及为了监测功能性在时间延迟(Mess1、Mess2)的持续时间期间对测量信号进行评估，其中经由在时间延迟(Mess1、Mess2)期间的测量信号的噪声水平来确定两个测量电极之间的阻抗，并且在时间延迟(Mess1、Mess2)期间的测量信号的噪声水平是故障的测度，两个测量电极之间的阻抗受到测量介质中的气泡或外来颗粒的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作磁感应流量计的方法
本专利技术涉及如权利要求1的前序部分所述的用于操作磁感应流量计的方法。
技术介绍
磁感应流量计多年来已为人所知并被广泛地用于工业计量中，该磁感应流量计的功能是基于电磁感应原理(＝法拉第感应)的。根据感应定律，在沿着电荷载流子承载并流过磁场的流动介质中，在垂直于流动方向并垂直于磁场方向上产生电场强度。在磁感应流量计中，凭借由磁场生成装置所生成的磁场来利用感应定律，该磁场生成装置通常具有两个赋能的螺线管，所述磁场被至少部分地引导通过测量管，其中所生成的磁场具有至少一个垂直于流动方向延伸的分量。在磁场内，移动经过磁场并且具有一定数量的电荷载流子的流动介质的每个体积元与在所述体积元中产生的场强对测量电压做出贡献，而该测量电压可以通过电极分接。由于通过电极分接的感应电压与在测量管的横截面上均布的介质的流速成比例，因此，在给定测量管的已知直径的情况下，可以从测量的电压中直接确定体积流速。使用磁感应流量计的先决条件仅仅是介质的最小导电率。此外，必须确保测量管至少在一定程度上填充有介质，使得介质的平面位于测量电极之上。然而，由于测量管的不完全填充(这取决于填充程度)而可能出现不可忽略的测量误差，因此磁感应流量计优选地主要适用于测量管被完全填充的应用中。为此，在实践中，磁感应流量计通常具有用于空管识别的测量装置，该测量装置向用户指示填充程度是否已经下降到使所确定的测量值不再能够以所要求的精度进行确定的程度。例如，可能已经有这种情况：测量管仅被填充三分之二，使得在实际中使用的用于“空管识别”的测量装置仅在测量管实际上是“空的”时才生成信号。用于识别未完全填充的测量管的各种解决方案是已知的。通过示例的方式，这里可以参考本申请人名下的DE102012015038B3和DE102010001993A1专利文献。粘附在电极上的物质也将不利地影响测量结果。尽管有粘附物质，为了能够进行精确的测量，尤其在JPH08-68676A中提出的，与之前不同的是，用于驱动磁场生成单元的信号并不是实现为纯粹的交替矩形脉冲，而是实现为具有暂停时间的交替矩形脉冲来实现的，其中在该暂停时间中不存在磁场。此外，如果气泡与待测量的介质混合，也会产生测量误差。这可能是以各种方式引起的，例如气穴现象。对此，DE102007052047B4提出了，为了检测测量介质中的气泡和/或颗粒物，测量介质受到磁场和/或电场的作用，并且在一个或多个电极处读出电势和/或电流。随时间变化的信号分布A(t)及其信噪比被电子化地测量，并且通过统计评估的方式来推断气泡和/或颗粒物的存在。信号分布A(t)的对称性行为的分析被公开为统计评估。
技术实现思路
本专利技术的目的是更简化且更经济地实现对于测量管中的气泡并因此也是对未完全填充的测量管的识别。该目的是通过具有权利要求1的特征的方法来实现。在从属权利要求中说明了本专利技术的有利配置。本专利技术包括磁场生成装置，该磁场生成装置利用由交替矩形脉冲组成的信号进行驱动，在给定相同的周期持续时间的情况下，每个正脉冲和负脉冲持续时间减小，并且在每种情况下减小的部分被暂停时间所代替，然后在暂停时间中不存在磁场。测量信号被用于在正矩形脉冲和负矩形脉冲的持续时间期间内确定介质的流速，并且用于在暂停时间的持续时间期间进行功能监测。在这种情况下，通过在所述暂停时间期间的所述测量信号的噪声水平来确定两个测量电极之间的阻抗。在这种情况下，本专利技术基于这样的认识：两个测量电极之间的阻抗受到测量介质中的气泡或外来颗粒的影响，当然，在测量管未填充或仅部分填充的情况下也受到空气的影响，并且在暂停时间期间测量信号的噪声水平因此是故障的测度。有利地，优选地通过模数转换器在所述暂停时间期间对所述测量信号进行重复地采样，并且从检测到的样本中形成每暂停时间的相应的平均值，然后所述平均值是在暂停时间中所检测的样本的表示。通过在每个周期中形成两个平均值之间的差值，测量管是未填充的或是仅部分填充的，以及测量介质中是否存在气泡或外来颗粒物将是明显的。为此，将所确定的差值幅度与预定的第一阈值进行比较。在利用不具有气泡或外来颗粒物的介质进行填充的完全填充的测量管的情况下，该差值大约为零。否则将偏离该值。作为阈值比较的替代，还有利的是通过形成第一导数来分析相邻周期的差值的时间分布，并且在这种情况下，特别有利的是，还对高于第二阈值的事件的频率进行评估。只有在特定频率中的该梯度值高于预定的第二阈值时，才能可靠地推导出测量管未填充或仅部分填充或者测量介质具有气泡或外来颗粒。结果，可以滤除其自身并不代表故障的非循环离群值，例如所述离群值将在切换情况之后的沉降时间期间内出现，或者源于电化学过程。有利地，暂停时间正好对应于四分之一的周期持续时间，也就是说，正矩形脉冲、负矩形脉冲以及分别在矩形脉冲之后的暂停时间中的每一个具有四分之一的周期持续时间。附图说明下面参考附图基于示例性的实施例来更详细地解释本专利技术。在附图中且示意性地：图1示出了线圈时钟信号、测量信号以及平均测量信号的差值；以及图2示出了具有示例性的信号分布的本专利技术的进展。具体实施方式图1示意性地示出了当测量管被完全填充(左侧)时以及当测量管并未被完全填充、空的或与气泡或外来颗粒物混合时的随时间变化的各种信号分布。在上方区域中示出了线圈时钟信号。这里特别的特征是，与之前不同的是，所述信号并不是实现为纯粹的交替矩形脉冲，而是在给定相同的周期持续时间的情况下，每个正脉冲持续时间MB+和每个负脉冲持续时间MB-减小，并且减小的部分分别被暂停时间Mess1、Mess2所代替，其中在暂停时间Mess1、Mess2中不存在磁场。由于待测量的介质流仅在存在有磁场时才感应出电压，因此在如图1的中间区域的左侧所看到的情况中，仅在四分之一和四分之三的线圈时钟周期中建立传感器信号作为检测到的流速或流率的测度。在四分之二和四分之四的线圈时钟周期中，传感器信号立即返回到0伏特值，其中该值在这里表示理想值，因为在实践中将建立取决于待测量的介质但是固定的偏移电压。例如周期持续时间是104毫秒，也就是说，每个四分之一周期持续26毫秒。在图1的中间区域的右侧的图示了当测量管为空的时所建立的作为噪声信号的传感器信号。信噪比根据测量管的填充程度而变化。然而，在未完全填充的测量管的情况下检测到的信号比在完全填充的测量管的情况下检测到的信号具有更显著的噪声。本专利技术基于这样的事实，即在越困难信号分量越大的所有情况下信号是可检测的，并且在流速非常动态的情况下，噪声也可能被错误地解释为变化的测量信号。因此，为每个线圈时钟周期提供两个暂停时间Mess1、Mess2，其中暂停时间可以确保并不是所有的在这些时间中检测到的信号都是由流动引起的电压值，而是源于由于未完全填充的测量管或者与气泡混合的测量管所引起的噪声。在线圈时钟信号的所述暂停时间Mess1、Mess2中检测到的传感器信号被重复地采样，优选地通过模数转换器进行采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作磁感应流量计的方法，所述磁感应流量计包括：由非导电材料组成的测量管，其中待测量的介质在所述测量管中流动，/n所述磁感应流量计包括用于生成交变磁场的磁场生成装置，凭借通过周期性控制信号驱动的所述磁场生成装置，所述交变磁场基本上垂直于所述测量管的纵轴穿过所述测量管，以及/n所述磁感应流量计包括两个测量电极，所述测量电极电耦合到所述介质，以分接电压，所述电压由具有高阻抗输入的放大器电路进行放大，以形成测量信号，所述测量信号取决于在介质流动时的流速，/n其中，所述控制信号实现为具有暂停时间(Mess1、Mess2)的交替矩形脉冲，并且在一定周期期间，在正矩形脉冲(MB+)之后存在第一暂停时间(Mess1)，以及在负矩形脉冲(MB-)之后存在第二暂停时间(Mess2)，并且在所述暂停时间(Mess1、Mess2)期间不存在磁场，/n其特征在于，/n在所述矩形脉冲(MB+、MB-)的持续时间期间对所述测量信号进行评估，以用于确定所述介质的流速，并且在所述暂停时间(Mess1、Mess2)的持续时间期间对所述测量信号进行评估，以用于功能监测，/n其中所述两个测量电极之间的所述阻抗是通过在所述暂停时间(Mess1、Mess2)期间的所述测量信号的噪声水平来确定的，并且在所述暂停时间(Mess1、Mess2)期间的所述测量信号的所述噪声水平是故障的测度，其中所述两个测量电极之间的所述阻抗受到测量介质中的气泡或外来颗粒的影响。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180212 DE 102018103028.21.一种用于操作磁感应流量计的方法，所述磁感应流量计包括：由非导电材料组成的测量管，其中待测量的介质在所述测量管中流动，
所述磁感应流量计包括用于生成交变磁场的磁场生成装置，凭借通过周期性控制信号驱动的所述磁场生成装置，所述交变磁场基本上垂直于所述测量管的纵轴穿过所述测量管，以及
所述磁感应流量计包括两个测量电极，所述测量电极电耦合到所述介质，以分接电压，所述电压由具有高阻抗输入的放大器电路进行放大，以形成测量信号，所述测量信号取决于在介质流动时的流速，
其中，所述控制信号实现为具有暂停时间(Mess1、Mess2)的交替矩形脉冲，并且在一定周期期间，在正矩形脉冲(MB+)之后存在第一暂停时间(Mess1)，以及在负矩形脉冲(MB-)之后存在第二暂停时间(Mess2)，并且在所述暂停时间(Mess1、Mess2)期间不存在磁场，
其特征在于，
在所述矩形脉冲(MB+、MB-)的持续时间期间对所述测量信号进行评估，以用于确定所述介质的流速，并且在所述暂停时间(Mess1、Mess2)的持续时间期间对所述测量信号进行评估，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·巴里耶，
申请(专利权)人：IFM电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE