磁感应式流量测量仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种磁感应式流量测量仪，其带有用于导电介质的流量的至少一个测量管，带有用于产生至少也垂直于测量管的纵轴线延伸的、优选地交变的磁场的至少一个磁场产生装置，带有尤其接触介质的至少两个测量电极并且带有包含至少一个评估单元的功能单元。根据本发明的磁感应式流量测量仪以相当特别的方式、亦即由此是对用户友好的，即功能单元具有可由用户或由流量测量仪本身激活的查询起动器、联系建立接收器和信息发送器并且借助于查询起动器可由用户或者由流量测量仪本身邀请第三者与用户或与流量测量仪本身建立联系。
【专利说明】磁感应式流量测量仪
[0001]本发明涉及一种磁感应式流量测量仪，其带有用于导电介质的流量的至少一个测量管，带有用于产生至少也垂直于测量管的纵轴线延伸的、优选地交变的磁场的至少一个磁场产生装置，带有尤其接触介质的至少两个测量电极并且带有包含至少一个评估单元的功能单元。
[0002]磁感应式流量测量仪几十年以来在现有技术中广泛已知。对此示例性地参照第3版，Essen Vulken出版社，2002年，第123至第167页教授博士工程师K.W.Bonfig 的引文 “Technische Durchflussmessung” 并且还参照第 3 版，2003 年，KROHNEMesstechnik GmbH&C0.KG 公司的文件硕士工程师Friedrich Hoffmann 的引文“GrundlagenMagnetisch-1nduktive Durchflussmessung，，。
[0003]用于流动介质的流量测量的磁感应式流量测量仪的基本原理追溯到Mi chae IFaraday，他在1832年已提出应用电磁感应的原理用于测量导电介质的流动速度。
[0004]根据法拉第感应定律在被磁场贯穿的流动的导电介质中垂直于介质的流动方向并且垂直于磁场产生电场强度。在磁感应式流量测量仪中由此来利用法拉第感应定律，即借助于磁场产生装置(其大多具有至少一个磁场线圈、通常两个磁场线圈)大多产生在测量过程期间在时间上变化的磁场并且磁场至少部分地贯穿流动通过测量管的导电介质。所产生的磁场在此具有垂直于测量管的纵轴线或垂直于介质的流动方向的至少一个分量。
[0005]如果如开头所述“用于产生至少也垂直于测量管的纵轴线延伸的磁场”的至少一个磁场产生装置属于磁感应式流量测量仪，那么这里再次应指出的是，磁场虽然优选地垂直于测量管的纵轴线或垂直于介质的流动方向延伸，然而磁场的一分量垂直于测量管的纵轴线或垂直于介质的流动方向延伸是足够的。
[0006]开头也提到，用于产生优选地交变的磁场的磁场产生装置是确定的。由此表示，即对于本发明的教导(根据其出发点、根据所基于的目的且根据该目的的解决方案)重要的不是涉及交变的磁场(当磁感应式流量测量仪还相当普遍地具有产生交变的磁场的磁场产生装置时)。
[0007]开头还实施的是，尤其接触介质的至少两个测量电极属于所讨论的磁感应式流量测量仪。这些测量电极用于截取在流动的介质中感应的测量电压。优选地，这两个测量电极的虚拟的连接线至少大致垂直于磁场(其垂直于测量管的纵轴线贯穿测量管)的方向。测量电极尤其可设置成使得其虚拟的连接线实际或多或少地垂直于贯穿磁场的磁场的方向延伸。
[0008]最后，开头所实施的是，测量电极尤其可以是这样的电极，其接触介质。实际上，当然可通过直接地、即电流地与介质相接触的测量电极来截取通过感应在流动的、导电的介质中所产生的电场强度作为测量电压。但是也存在磁感应式流量测量仪，在其中不通过直接地、即不通过电流地与介质相接触的测量电极来截取测量电压，而是电容性地来检测测量电压。
[0009]如果所讨论的类型的磁感应式流量测量仪的主要应用目的当然是测量通过测量管的介质、亦即至少具有较小的导电能力的介质的流量、即流量测量时，则磁感应式流量测量仪的应用不限于该应用目的。例如也已知磁感应式流量测量仪，其也确定且适合用于导电能力测量，例如由欧洲专利O 704 682的译文、文件DE 692 32 633 C2以及由德国公开文献、即文件 DE 102 43 748 Al 和 10 208 005 258 Al 已知。
[0010]磁感应流量测量仪也可确定且适合用于导电能力测量，之前仅作为对此的示例列举的是，磁感应式流量测量仪的应用不限于流量测量应用目的。但是尽管磁感应式流量测量仪尤其被用于在流量测量中非常大范围的运用并且在磁感应式流量测量仪中的现代的功能单元可覆盖这些运用。然而对于不同的应用需要设定参数，尤其因为测量条件会非常不一样，例如:
?恒定的流量或脉动的流量，取决于所使用的泵，
?由于其流量应被测量的介质的高导电能力在测量电极处少受干扰的测量电压，并且作为介质清洁的、纯净的液体(例如在化学工业)或者带有变化的pH值和变化的导电能力的在测量管中的糊状介质(例如在造纸工业中)或者在水-沙混合物中沙的液力运输或者作为介质混合有气泡和溶解的沉积物的冷却水(在钢生产中)或者……，
?在较长时间(天、周或者甚至月)上的测量，以检测并且必要时清算体积流量，或者在秒范围中以便配给精确的体积，或者在分钟范围中以便填充容器或将流量精确地调节到额定值上或者……，
?相当不同的名义宽度，在几毫米的范围中至在几米的范围中的名义宽度，
?在泵站中的测量、远离另外的工业设备，或者在带有极端磁场的感应式熔炉附近的测量或者在带有经过测量管中的介质的大于1kA的高电流的电镀过程中的测量或者通过相对地电位提高介质电压在带有防腐蚀的管路中的测量或者……
这仅是示例性地列举不同的应用，其需要不同的参数设定以在非常短的时间中也能够获得足够精确的且足够稳定的测量值。
[0011]因为在测量技术的领域中存在多个不同的目的、测量原理和制造商，使用者中的专业人士也不再轻易能够无问题地执行必需的不同的参数设定。对于制造商在提供其测量仪时不知道其在哪里并且怎么被使用，使得在制造商处设定参数不能轻易地满足所有要求，而派遣制造商的专家至测量地点仅在例外情况中在经济性上是有意义的。
[0012]从之前所描述的情况出发，本发明目的在于说明一种磁感应式流量测量仪，其以相当特别的方式是对用户友好的。
[0013]根据本发明的磁感应式流量测量仪(在其中之前得出的且所列举的目的被实现)首先并且主要特征在于，功能单元具有可由用户或者由流量测量仪本身激活的查询起动器(Abfrageinitiator)、联系建立接收器(Kontaktaufnahmeempfaenger)和信息发送器并且借助于查询起动器可由用户或者由流量测量仪本身邀请第三者与用户或与流量测量仪本身建立联系。这需要说明:
对于第一备选方案应假定，用户具有磁感应式流量测量仪，用户将使用该仪器或者其已被使用并且其在工厂侧被调节用于一定的用途，但是当在工厂侧被调节的对于功能重要的参数可被改变时其也可用于其它用途。这样的改变在根据本发明的磁感应式流量测量仪中是可能的，而制造商的专家不必在所讨论的磁感应式流量测量仪处“现场”改变设定、即参数。
[0014]如果根据本发明的磁感应式流量测量仪的用户相在该流量测量仪处实现非有效的、但是可能的调节，则其首先要激活设置在根据本发明的磁感应式流量测量仪的功能单元中的查询起动器。然后借助于激活的查询起动器由用户邀请第三者与用户建立联系。第三者可以是根据本发明的磁感应式流量测量仪的制造商，但是第三者例如也可以是根据本发明的磁感应式流量测量仪的制造商的服务部。最后，第三者也可以是在制造商中、在制造商的服务部中或者甚至在流量测量仪本身的软件中实现的“助手功能”。由用户借助于查询起动器邀请建立联系的第三者然后可与根据本发明的磁感应式流量测量仪的用户和/或根据本发明的感应的流量测量仪本身相联系、尤其建立对话。
[0015]对于第二备选方案应假定，功能单元具有可由流量测量仪本身激活的查询起动器、联系建立接收器和信息发送器且借助于查询起动器可在另外上面所阐述的意义中由流量测量仪本身邀请第三者与流量测量仪本身建立联系。在该备选方案中即在流量测量仪内进行通讯。
[0016]已知磁感应式流量测量仪，在其中用户可直接地、即本身在相应装备的磁感应式流量测量仪中激活自测试，结果是在执行自测试之后由相应装备的磁感应式流量测量仪本身来进行由此引起的参数设定。根据本发明的磁感应式流量测量仪但是以其可能性远远超过在现有技术中所已知的。
[0017]在根据本发明的磁感应式流量测量仪的一特别优选的实施形式中，功能单元具有自测试单元和参数调节单元，其中，那么第三者根据来自用户的用于建立联系的邀请可激活自测试单元，必要时也可在激活自测试单元之前或之后向用户证实该联系建立。在根据本发明的磁感应式流量测量仪中存在的自测试单元可被用于:
?分析所测得的测量电压关于时间的变化过程。
[0018].分析关于时间所测得的在电磁线圈处的电压和所测得的在电磁线圈中的电流，
?分析所计算的关于时间的流量值，
?分析在频率范围中通过傅里叶变换的测量电压的变化过程，
?分析所测得的测量电极的阻抗 ?分析所测得的介质的流动的轮廓，
?分析所测得的线性，
?分析所计算的电磁线圈的温度。
[0019]如果根据本发明的磁感应式流量测量仪涉及上面另外所说明的特别优选的实施形式(在其中功能单元具有自测试单元和参数调节单元)并且如果另外涉及之前所说明的第二备选方案(在其中功能单元具有可由流量测量仪本身激活的查询起动器)，那么存在近似自给自足的实施形式，在其中借助于自测试单元可自动来进行参数设定。该特别优选的实施形式那么是这样的，其特征在于，功能单元具有自测试单元和参数调节单元并且自测试单元可自动进行参数设定。例如在根据本发明的磁感应式流量测量仪的实施形式中(其也确定且适合用于导电能力测量)自测试单元可进行导电能力测量且根据所测定的导电能力将与所测定的导电能力相应的校正因子实现为参数。
[0020]根据本发明的磁感应式流量测量仪的另一优选的实施形式(备选地或累积地(kumulativ))特征在于，第三者可根据来自用户或来自流量测量仪本身的用于建立联系的邀请向用户或流量测量仪本身证实该联系建立并且邀请用户或流量测量仪本身进行信息交换，并且用户或流量测量仪本身可根据来自第三者的进行信息交换的邀请使所获得的信息相应地作用于磁感应式流量测量仪。利用对磁感应式流量测量仪的该作用然后来进行根据本发明的磁感应式流量测量仪的参数设定，例如以下:
?场频率:转换磁场的频率，
?起振时间(Einschwingzeit):在磁场转换之后直到评估对于流量测量所截取的测量电压所等待的时间，
?时间常数:经由低通来过滤所截取的测量电压，使得噪声被减少，
?脉冲过滤器:通过脉冲过滤器来过滤不能追溯于流量的变化的跳跃式干扰，
?脉冲宽度:为了在流量的变化与干扰之间进行区分对于脉冲过滤器应用一定的脉冲宽度，在该脉冲宽度之下的脉冲形信号被视为干扰，
?噪声过滤器:通过噪声过滤器比流量的较大变化更强地来减弱流量的较小变化，
?噪声高度:为了在噪声与流量的变化之间进行区分应用一振幅，在该振幅的一定的值之下将流量的变化作为噪声来解释且强烈地减弱，
?空运转识别:选择一定的方法用于空运转识别，
?极限值:设立用于识别空的测量管的界限。
[0021]在最后所说明的根据本发明的磁感应式流量测量仪的实施形式中第三者、例如即制造商或者制造商或但是还有“助手功能”的服务部可(在制造商处或者甚至在流量测量仪本身的软件中实现)在其借助于查询起动器被用户或者被流量测量仪本身邀请与用户或者与流量测量仪本身建立联系之后邀请用户或者流量测量仪本身进行信息交换、即针对用户或者流量测量仪本身询问，例如:
?需要在三秒的时间常数之下的流量测量仪的快速反应时间吗？
?测量管填充有其流量应被测量介质吗？
?希望更换其流量应被测量的介质吗？
因为如已实施的那样存在磁感应式流量测量仪的非常大范围的应用，存在所谓的应用类别，例如:
?快速装填 ?脉冲的流量 ?气体或固体夹杂物 ?非常高的固体份额(糊或者液力运输)
?低导电能力
?流动轮廓波动(Str5mungsprofiIschwankung)
?在运行期间测量管的空运转
借助于根据本发明的磁感应式流量测量仪也可以以另外之前所说明的方式来调整对于各个应用类别必需的参数设定、即最终调整应用类别(只要这未已在自测试的范围中实现或可实现)。
[0022]已实施的是，已知磁感应式流量测量仪，在其中用户直接、即本身可在相应装备的磁感应式流量测量仪中激活自测试，结果是在执行自测试后可由相应装备的磁感应式流量测量仪本身来进行由此引起的参数设定。
[0023]在根据本发明的磁感应式流量测量仪中当然也可关于自测试来实现已属于现有技术的内容并且附加地可来实现之前作为属于本发明的教导所说明的内容。
[0024]也可部分手动地而部分根据本发明地来进行预设应用类别和/或进行之前详细阐述的参数设定的可能性。
[0025]详细所说明的在用户或者流量测量仪本身与第三者之间通讯的可能性首先且尤其属于根据本发明的磁感应式流量测量仪，其中，如多次实施的那样第三者例如可以是流量测量仪的制造商或者制造商的服务部，但是第三者也并且尤其可以是“助手功能”，在制造商处实现或者甚至在流量测量仪本身的软件中实现。该通讯可由此来实现，即查询起动器、联系建立接收器和/或信息发送器实施成无线地工作。对于所讨论的类型的通讯的当前的现有技术然不少是总线连接。因此，根据本发明的磁感应式流量测量仪的一优选的实施形式(备选地或累积地)特征在于，查询起动器、联系建立接收器或/和信息发送器具有用于总线连接的通讯接口，例如“HART”接口、“Profibus”接口、“Foundat1n-FieIdbus”接口或/和“Modebus”接口。如果根据本发明所实现的全部位于流量测量仪本身中(如之前所详细阐述的那样)，无线通讯或借助于总线连接的通讯那么当然取消。
【权利要求】
1.一种磁感应式流量测量仪，其带有用于导电介质的流量的至少一个测量管，带有用于产生至少也垂直于所述测量管的纵轴线延伸的、优选地交变的磁场的至少一个磁场产生装置，带有尤其接触所述介质的至少两个测量电极并且带有包含至少一个评估单元的功能单元，其特征在于，所述功能单元具有能够由用户或者由所述流量测量仪本身激活的查询起动器、联系建立接收器和信息发送器并且借助于所述查询起动器能够由用户或者由所述流量测量仪本身邀请第三者与所述用户或与所述流量测量仪本身建立联系。
2.根据权利要求1所述的磁感应式流量测量仪，其特征在于，所述功能单元具有自测试单元和参数调节单元并且所述第三者根据来自所述用户的用于建立联系的邀请能够激活自测试单元，必要时还能够在激活所述自测试单元之前或之后向所述用户证实该联系建立。
3.根据权利要求1所述的磁感应式流量测量仪，其特征在于，所述功能单元具有自测试单元和参数调节单元并且所述自测试单元能够自主进行参数设定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁感应式流量测量仪，其特征在于，所述第三者根据来自所述用户或来自所述流量测量仪本身的用于建立联系的邀请能够向所述用户或所述流量测量仪本身证实该联系建立并且能够邀请所述用户或者所述流量测量仪本身进行信息交换并且所述用户或所述流量测量仪本身根据来自所述第三者的用于信息交换的邀请能够使所获得的信息相应地作用于所述磁感应式流量测量仪。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁感应式流量测量仪，其特征在于，所述查询起动器、所述联系建立接收器或/和所述信息发送器无线工作地来实施。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁感应式流量测量仪，其特征在于，所述查询起动器、所述联系建立接收器或/和所述信息发送器具有用于总线连接的通讯接口，例如“HART” 接 口、“Profibus” 接 口、“Foundat1n-FieIdbus” 接口或 / 和 “Modebus” 接 口。
【文档编号】G01F1/58GK104280077SQ201410322457
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】H.布罗克豪斯, W.弗洛林 申请人:克洛纳测量技术有限公司