一种用于测量流体流量的磁流量计制造技术

一种用于测量流体流量的磁流量计，包括接收流量的流管组件，该流管组件具有用于接收线圈电流以在流体中产生磁场的线圈，线圈具有第一线圈绕线和第二线圈绕线。这会在流体中生成表示所述流量的EMF。EMF传感器被布置为感测所述EMF并生成与流量有关的输出。电流供应电路响应于命令信号向线圈的第一线圈绕线和第二线圈绕线提供线圈电流。数字控制电路根据控制算法向电流供应电路提供命令信号。在一方面，控制算法对线圈的电参数的改变进行适应。还提供了一种实现磁流量计的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量流体流量的磁流量计相关申请的交叉引用本申请基于并要求2019年9月5日递交的美国临时专利申请No.62/896,120的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开的实施例涉及磁流量计，更具体地，涉及用于控制用于生成磁场的电流的技术，该磁场用于流量测量。
技术介绍
精确和准确的流量(flow)控制对于广泛的流体处理应用至关重要，流体处理应用包括体相(bulkfluid)流体处理、食品和饮料制备、化学和药物、水和空气分布、碳氢化合物提取和加工、环境控制以及利用例如热塑性塑料、薄膜、胶水、树脂和其他流体材料的一系列制造技术。在每个特定应用中使用的流量(flowrate)测量技术取决于所涉及的流体以及相关的过程压力、温度和流量。示例性流量测量技术包括：根据机械旋转来测量流量的涡轮设备；根据伯努利(Bernoulli)效应或流量限制上的压降来测量流量的皮托管传感器和差压设备；根据振动效应来测量流量的涡流和科里奥利(Coriolis)设备；以及根据热导率测量流量的质量流量计。磁流量计通过基于法拉第定律(Faraday′sLaw)表征流量来与这些技术相区别，法拉第定律取决于电磁相互作用而不是机械或热力学效应。特别地，磁流量计依赖于过程流体的电导率，并且依赖于在该流体流过磁场区域时感应的电动势(EMF)。常规磁流量计包括传感器部分和变送器部分。变送器部分包括线圈驱动器，该线圈驱动器驱动通过传感器部分的线圈的电流，以在管道部分上产生磁场。该磁场在流上感应出EMF或电势差(电压)，该EMF或电势差与流速成比例。磁流量计基于由传感器部分所检测的电压差来测量流量。流量计中的电流供应电路用于向电磁线圈施加交流电。该供应电路包括具有第一开关和第二开关的H桥晶体管电路，该第一开关和第二开关将第一线圈绕线和第二线圈绕线中的一个线圈绕线耦接到供应导体。桥接电路的第三开关和第四开关将第一线圈绕线和第二线圈绕线中的另一个线圈绕线耦接到第二供应导体。控制电路周期性地交替改变第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的导通和关断，以反转线圈电流的极性。施加到电感负载的交流电可能难于控制，并且可能在流量测量中引入误差。
技术实现思路
一种用于测量流体流量的磁流量计，包括接收流量的流管组件，该流管组件具有用于接收线圈电流以在流体中产生磁场的线圈，线圈具有第一线圈绕线和第二线圈绕线。这会在流体中生成表示所述流量的EMF。EMF传感器被布置为感测所述EMF并生成与流量有关的输出。电流供应电路响应于命令信号向线圈的第一线圈绕线和第二线圈绕线提供线圈电流。数字控制电路根据控制算法向电流供应电路提供命令信号。在一方面，控制算法对线圈的电参数的改变进行适应。还提供了一种实现磁流量计的方法。提供本
技术实现思路
以用简化形式介绍对下面在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本
技术实现思路
不旨在表明所请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在帮助确定所请求保护的主题的范围。所请求保护的主题不限于解决
技术介绍
中指出的任何或所有缺点的实现方式。附图说明图1是根据本公开的实施例的示例性工业过程测量系统的简化图。图2是用于磁流量计的现有技术线圈驱动器的简化电路图。图3是用于磁流量计电流驱动器的电流源的框图。图4A和图4B是用于使用脉冲宽度调制(PWM)来驱动磁流量计中的线圈的线圈驱动电路的简化示意图。图5A和5B是示出根据本公开的实施例的从微控制器到H桥的开关的示例性控制信号的图。图6是自适应线圈驱动数字电路的框图。具体实施方式在下文中参考附图更充分地描述本公开的实施例。使用相同或相似的附图标记标识的元素是指相同或相似的元素。然而，本公开的各种实施例可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。在以下描述中给出了具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应当理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。例如，电路、系统、网络、过程、框架、支撑件、连接器、电动机、处理器和其他组件可能未示出或以框图形式示出，以避免使实施例在不必要的细节上模糊。磁流量计用于测量流体的流量。磁流量计根据法拉第电磁感应定律进行操作，以测量通过管道的导电液体的流量。在磁流量计中，线圈用于向导电流体施加磁场。根据法拉第定律，通过磁场的导电流体的移动生成EMF(电压)，可以使用感测电极来感测该EMF。该电压的幅度与导电过程流体的流量成比例。在磁流量计中，为了增加信噪比(1/f)，需要高频电流反转。线圈驱动器需要以最小/无过冲的方式控制电流，并在测量电极电压之前提供快速建立时间。紧优(tightoptimum)电流控制回路对于提高系统性能至关重要。磁流管线圈驱动器需要与不同尺寸的流管一起使用。流管参数随时间和温度改变。线圈驱动器系统在加电时识别所附接的流管的阻抗，连续监控任何参数改变并提供最优电流控制。图1是根据本公开实施例的示例性工业过程测量系统98的简化图。系统98可以用于材料(例如，过程介质)的处理中，以将该材料从价值较低的状态转变成价值较高和有用的产品，例如石油、化学制品、纸张、食品等。例如，系统98可以用于执行工业过程的炼油厂中，工业过程可以将原油加工成汽油、燃料油和其他石化产品。系统98包括脉冲直流(DC)磁流量计100，该脉冲直流磁流量计100例如被配置为感测诸如通过管道或流管102的过程流体流101的流量。磁流量计100包括电动势(EMF)传感器316(参见图4A、图4B)和流量计电子设备106。传感器316通常被配置为测量或感测流体流101的流量。电子设备106通常被配置为控制所施加的磁场以测量流量，并且可选地将所测量的流量传递到外部计算设备111(例如，计算机控制单元)，外部计算设备111可以位于远离流量计100的位置，例如，在系统98的控制室113中。电子设备106可以通过合适的过程控制回路与外部计算设备111通信。在一些实施例中，过程控制回路包括物理通信链路(例如，两线控制回路115)或无线通信链路。外部计算设备111与流量计100之间的通信可以根据常规的模拟和/或数字通信协议在控制回路115上执行。在一些实施例中，两线控制回路115包括4-20毫安控制回路，其中，过程变量可以由流过该两线控制回路115的回路电流IL的电平表示。示例性数字通信协议包括例如根据通信标准，将数字信号调制到两线控制回路115的模拟电流电平上。也可以采用其他纯数字技术，包括FieldBus和Profibus通信协议。过程控制回路的示例性无线版本包括例如无线网状网络协议(例如，(IEC62591)或ISA100.11a(IEC62734))，或另一种无线通信协议(例如，WiFi、LoRa、Sigfox、BLE)，或任何其他合适的协议。可以从任何合适的电源向磁流量计100供电。例如，磁流量计100可以完全由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量流体流量的磁流量计，其特征在于，所述磁流量计包括：/n流管组件，接收所述流量，所述流管组件具有用于接收线圈电流的线圈，所述线圈具有第一线圈绕线和第二线圈绕线，所述线圈电流产生磁场，所述磁场在所述流体中生成表示所述流量的EMF；/nEMF传感器，被布置为感测所述EMF并生成指示所述流量的输出；/n电流供应电路，被配置为响应于命令输入来向所述线圈的第一线圈绕线和第二线圈绕线提供所述线圈电流；以及/n数字控制电路，根据控制算法向所述电流供应电路提供所述命令输入。/n

【技术特征摘要】
20190905 US 62/896,120;20190930 US 16/587,6151.一种用于测量流体流量的磁流量计，其特征在于，所述磁流量计包括：
流管组件，接收所述流量，所述流管组件具有用于接收线圈电流的线圈，所述线圈具有第一线圈绕线和第二线圈绕线，所述线圈电流产生磁场，所述磁场在所述流体中生成表示所述流量的EMF；
EMF传感器，被布置为感测所述EMF并生成指示所述流量的输出；
电流供应电路，被配置为响应于命令输入来向所述线圈的第一线圈绕线和第二线圈绕线提供所述线圈电流；以及
数字控制电路，根据控制算法向所述电流供应电路提供所述命令输入。


2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃默里·马苏德，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：新型
国别省市：美国;US