专利名称：电磁流量计的秤重式标定方法
技术领域：
本发明涉及应用于电磁流量计的标定方法，尤其涉及一种电磁流量计的秤 重式标定方法。
背景技术：
目前，电磁流量计的标定方法主要分为实流标定方法和干标定方法两种。 实流标定方法以实际流动的测量介质流过电磁流量计实现标定，其原理较 为简单，但装置复杂，由大功率泵站、管道及大型储液罐等构成。这导致实流 标定装置尤其是大口径电磁流量计的实流标定装置极其庞大且造价昂贵，标定 成本也非常高。
干标定方法无需实际流体便可完成电磁流量计的标定。其原理为获知流
速分布函数v、权重函数W、磁通密度B及管段空间i:，通过数学模型 U^v(WxB)ch计算出一定流速分布下电磁流量计电极间输出电压，进一步得到
电磁流量计一次传感器转换系数。因此，干标定较实流标定具有成本低的巨大 优势。然而，干标定中权重函数W与磁通密度B的获知并非那么容易，需通过 复杂、繁琐的数学计算，尤其磁通密度B的获知还需辅以管段边界上法向磁通 密度分布的测量。这导致干标定方法对于普通电磁流量计厂家来说过于复杂， 且由于需测量管段边界上法向磁通密度分布，效率较低。
因此，若能发明一种简便、易实现、低成本的电磁流量计标定方法，将十 分有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便且易实现的电磁流量计秤重式标定方法。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种电磁流量计的秤重式标定方法，将电磁流量计管段竖立并悬空放置， 用中间为薄膜的法兰将底端密封后，在管段内装满导电介质，在薄膜下方放置 电子秤托起整段导电介质，以此测量整段导电介质重量，利用激励模块在电磁 流量计电极上加上一个与电磁流量计励磁电流同步的方波电流信号，则在管段 内会形成一个与电磁流量计工作磁场同步的交变电流场，电流场中每个导电粒 子在工作磁场中运动都将受到洛伦磁力，因此整段导电介质将受到一个方向上、
下交变的力F，导致电子秤测得的介质质量减小或增加F/g，同时通过电流计测
量出流过电极的激励电流I的大小，则最终通过关系式S-F/I计算出电磁流量计
一次传感器转换系数，从而完成电磁流量计的标定。
所述通过关系式S-F/I计算出电磁流量计一次传感器转换系数，基理为按
照电磁流量计数学模型，当管段内测量流场为完全发展的理想流场时，电磁流
量计一次传感器转换系数S与权重函数W、磁通密度B、管段空间T存在关系式
S={WxBch，若在电磁流量计管段内装满静止的导电介质，并在电极上加上激
励电流信号I，管段内将形成一个电流场，该电流场中每个导电粒子在电磁流量 计工作磁场中运动都将受到洛伦磁力，整个管段空间内导电介质所受的力F与 电流密度j、磁通密度B、管段空间T存在关系式F-J[jxBch，上述两个关系式中
权重函数W与电流密度j具有相同分布特性，且存在如下关系式W=j/I，基于以 上原理，测出F与I，进而通过关系式S=F/I计算出电磁流量计一次传感器转换 系数。
所述在电磁流量计电极上加上一个与电磁流量计励磁电流同步的方波电流 信号，以使在管段内形成的交变电流场与电磁流量计工作磁场同步，并使得产 生的力F也为规整且同步的方波，采用一个正负翻转的同步方波电流信号而非 直流电信号，目的在于防止电极极化现象对测量造成影响。
所述利用电子秤实现力F的测量，g卩用中间为薄膜的法兰将装有导电介 质的电磁流量计管段底部密封，在薄膜下方放置高精度电子秤托起整段导电介 质，以此测量整段导电介质重量，电流场与工作磁场相互作用时，电子秤能测 得介质重量的波动值AM，通过关系式F=AM*g得到力F。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是
避免了传统电磁流量计实流标定方法装置庞大、成本高的缺点，及干标定 方法需测量工作磁场、数学计算过程复杂的缺点，只需在电磁流量计电极上加 上一个与电磁流量计励磁电流同步的方波电流信号，通过高精度电子秤测量整 个管段内导电介质重量的变化，并通过电流计测量电极上电流信号，便可进一 步得到电磁流量计一次传感器转换系数，是一种简便、易实现且低成本的秤重 式标定方法。
图1是本发明中电磁流量计秤重式标定方法示意图。 图2是本发明中信号及时序示意图。
图中1、电磁流量计管段，2、电磁流量计电极，3、密封圈，4、电磁流 量计电极，5、法兰，6、薄膜，7、高精度电子秤，8、电流计，9、激励模块， 10、电磁流量计二次仪表，11、计算机，Sl、激励电流信号线，S2、激励电流 信号线，S3、激励电流信号线，S4、励磁电流信号线，S5、励磁电流信号线， Cl、电流计数据线，C2、电子秤数据线。
具体实施例方式
按照电磁流量计理论，电极间输出电压可用下式表述
U= (v.(WxB)dc (1)
式中B——电磁流量计管段内各点磁通密度 V——电磁流量计管段内各点介质流速
w——电磁流量计管段内空间权重函数
T——积分空间，即电磁流量计管段内整个测量空间 对电磁流量计一次传感器进行标定的目的是获取其转换系数S，即单位流 速下电极间所输出电压的大小。当测量环境完全达到电磁流量计安装要求时， 流量计管段内流场可认为是完全发展的理想流场，其流速处处相等。此时，电 磁流量计一次传感器转换系数S可用下式表述
S = J[W x Bck (2)
另外，当电磁流量计管段内装满静止的导电介质，并在电极上加上激励电 流信号I时，管段内将形成一个电流场，该电流场中每个导电粒子在电磁流量计 工作磁场中运动都将受到洛伦磁力。此时，整个管段空间内导电介质所受的力F
与电流密度j、磁通密度B、管段空间T存在如下关系式
F=J[jxBdc (3)
式(2)、 (3)中，权重函数W与电流密度j具有相同分布特性，且存在如 下关系式
W=j/I (4) 综合式(2)、 (3)及(4)，可得出
S=M (5)
因此，测出F与I，便可通过式(5)计算出电磁流量计一次传感器转换系 数，从而完成电磁流量计的标定。
具体实施方法如图l所示，将电磁流量计管段1竖立并悬空放置，用中间
5
为薄膜6的法兰5及密封圈3将底端密封，在电磁流量计管段1内装满导电介 质，在薄膜6下方放置高精度电子秤7托起整段导电介质，以此测量整段导电 介质重量。激励模块9经激励电流信号线S1、 S2、 S3及电流计8与电磁流量计 电极2、 4相连，连同导电介质一起形成电流回路，激励模块9内部为交流信号 发生器。从电磁流量计二次仪表10引出励磁电流信号线S4、 S5，为激励模块9 提供同步时序参考信号，使激励模块9在电流回路中形成一个与电磁流量计励 磁电流同步的方波电流信号，从而在电磁流量计管段1内形成一个与电磁流量 计工作磁场同步的交变电流场。由于电流场中每个导电粒子在工作磁场中运动 都将受到洛伦磁力，因此整段导电介质将受到一个方向上、下交变的力F。
如图2所示，力F与激励电流及励磁电流同步，致使高精度电子秤7的测 量结果按激励电流及励磁电流相同周期在原有质量M的基础上交替减小或增加 △M。显然，存在关系式
F=AM.g (6)
之所以在电磁流量计电极上加上一个正负翻转的方波电流信号而非直流电 信号，是为了防止极化现象对测量造成影响，并且这样产生的力F为规整且同 步的方波，便于测量。测量时，如图1所示，计算机11通过电子秤数据线C2， 控制高精度电子秤7采样时间、次数，高精度电子秤7通过电子秤数据线C2将 测量结果传送给计算机ll，计算机ll进一步根据式(6)计算得到力F。同时， 计算机11通过电流计数据线Cl，控制电流计8以相同的采样时间、次数测量流 过电磁流量计电极的激励电流I的大小，并得到测量结果。最后，计算机ll利 用所得到的F与I值，根据式(5)计算出电磁流量计一次传感器转换系数，从 而完成电磁流量计一次传感器的标定。
要完成电磁流量计整机的标定，还需实现电磁流量计二次仪表的标定。目 前，电磁流量计二次仪表的标定普遍采用模拟器法，即以模拟器输出模拟一次 传感器的输出，实现二次转换器的标定，模拟器法现已十分成熟，因此本发明 沿用此方法。
权利要求
1、一种电磁流量计的秤重式标定方法，其特征在于将电磁流量计管段竖立并悬空放置，用中间为薄膜的法兰将底端密封后，在管段内装满导电介质，在薄膜下方放置电子秤托起整段导电介质，以此测量整段导电介质重量，利用激励模块在电磁流量计电极上加上一个与电磁流量计励磁电流同步的方波电流信号，则在管段内会形成一个与电磁流量计工作磁场同步的交变电流场，电流场中每个导电粒子在工作磁场中运动都将受到洛伦磁力，因此整段导电介质将受到一个方向上、下交变的力F，导致电子秤测得的介质质量减小或增加F/g，同时通过电流计测量出流过电极的激励电流I的大小，则最终通过关系式S＝F/I计算出电磁流量计一次传感器转换系数，从而完成电磁流量计的标定。
2、 根据权利要求1所述的一种电磁流量计的秤重式标定方法，其特征在于所述通过关系式S-F/I计算出电磁流量计一次传感器转换系数，基理为按照电 磁流量计数学模型，当管段内测量流场为完全发展的理想流场时，电磁流量计一次传感器转换系数S与权重函数W、磁通密度B、管段空间t存在关系式S=_[WxBck，若在电磁流量计管段内装满静止的导电介质，并在电极上加上激励电流信号I，管段内将形成一个电流场，该电流场中每个导电粒子在电磁流量 计工作磁场中运动都将受到洛伦磁力，整个管段空间内导电介质所受的力F与 电流密度j、磁通密度B、管段空间T存在关系式F-pxBck，上述两个关系式中权重函数W与电流密度j具有相同分布特性，且存在如下关系式W=j/I，基于以 上原理，测出F与I，进而通过关系式S-F/I计算出电磁流量计一次传感器转换 系数。
3、 根据权利要求1所述的一种电磁流量计的秤重式标定方法，其特征在于 所述在电磁流量计电极上加上一个与电磁流量计励磁电流同步的方波电流信 号，以使在管段内形成的交变电流场与电磁流量计工作磁场同步，并使得产生 的力F也为规整且同步的方波，采用一个正负翻转的同步方波电流信号而非直 流电信号，目的在于防止电极极化现象对测量造成影响。
4、 根据权利要求1所述的一种电磁流量计的秤重式标定方法，其特征在于: 所述利用电子秤实现力F的测量，SP:用中间为薄膜的法兰将装有导电介质的 电磁流量计管段底部密封，在薄膜下方放置高精度电子秤托起整段导电介质， 以此测量整段导电介质重量，电流场与工作磁场相互作用时，电子秤能测得介 质重量的波动值AM，通过关系式F=AM*g得到力F。
全文摘要
本发明提供了一种电磁流量计的秤重式标定方法。以电子秤测量整个管段内导电介质重量，利用激励模块在电磁流量计电极上加上一个与电磁流量计励磁电流同步的方波电流信号，则在管段内会形成一个与电磁流量计工作磁场同步的交变电流场，整段导电介质将受到一个方向上、下交变的力F，导致高精度电子秤测得的介质质量减小或增加F/g，同时通过电流计测量出流过电极的激励电流I的大小，则最终可通过关系式S＝F/I计算出电磁流量计一次传感器转换系数，从而完成电磁流量计的干标定。该方法可避免现有实流标定方法装置庞大、成本高的缺点，及干标定方法需测量工作磁场、数学计算过程复杂的缺点，是一种简便且易实现的低成本标定方法。
文档编号G01F25/00GK101377428SQ20081012148
公开日2009年3月4日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年10月7日
发明者新 付, 朋 叶, 亮 胡, 俊 邹 申请人:浙江大学;天信仪表集团有限公司