质量流量计装置及过程控制设备的制作方法

本公开总体涉及的过程控制
技术领域：
，更具体地，涉及一种质量流量计装置及包括该质量流量计装置的过程控制设备。
背景技术：
：现今，在工业控制过程中用于感测流过管道的流体的质量的质量流量计已经被广泛的使用。质量流量计以科氏力为基础，在其传感器内部设置有两根平行的振动管，中部装有驱动线圈，两端装有检测线圈，在通过变送器提供激励电压到驱动线圈上时，振动管作往复振动，流体介质流经传感器的振动管，就会在振动管上产生科氏力效应，使两根振动管扭转振动，安装在振动管两端的检测线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号的相位差与流经管道的流体质量流量成比例关系。因此，质量流量计利用流经管道的流体的振动切割磁力线产生的电信号的相位差测量流经管道的流体质量。考虑到质量流量计的广泛应用，如何提高质量流量计的测量准确度是当前亟需解决的问题。技术实现要素：鉴于现有技术的上述缺陷，本公开的目的之一是提供一种传感器装置以及包括该传感器装置的过程控制设备，以至少克服现有技术中的上述缺陷。根据本公开的实施例，提供一种质量流量计装置，包括：传感器，该传感器包括振动管和位于振动管两端的两个检测线圈并且被配置为感测由于流体流经所述振动管产生的振动而从所述检测线圈生成的电信号；以及变送器，通过线缆与所述传感器连接，所述变送器被配置为基于从所述传感器接收的所述电信号的相位差测量流过所述质量流量计装置的流体的质量；其中，所述质量流量计装置还包括：偏移调整电路，用于通过减 小所述传感器的内部等效电阻来减小所述相位差随所述线缆的温度变化而产生的偏移。根据本公开的一个实施例，所述偏移调整电路设置在所述变送器的输入端。根据本公开的一个实施例，所述偏移调整电路包括：并联在所述变送器输入端的电阻，用于减小所述传感器的内部等效电阻，从而减小所述相位差的偏移。根据本公开的另一个实施例，所述偏移调整电路设置在所述传感器的信号输出端。根据本公开的另一个实施例，所述偏移调整电路包括：并联在所述传感器的信号输出端的电阻，用于减小所述传感器的等效电阻，从而减小所述相位差的偏移。根据本公开的又一个实施例，所述偏移调整电路被设置在所述线缆内部。根据本公开，还提供一种过程控制设备，包括如上所述的质量流量计装置。根据上述本公开的流量计装置和过程控制设备至少具有以下益处之一：能够解决长线传输下变送器测量的相位差随线缆温度变化的偏移，从而提高质量流量计装置的测量准确度。附图说明本公开的技术方案可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中相同附图标记来表示相同的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本公开的优选实施例和解释本公开的原理和优点。其中：图1是示出包括线缆的电路模型的质量流量计的电路的示意图。图2为示出根据本公开一个实施例的质量流量计的方框图。图3是用于偏移调整电路的一个示例的示意图。图4是示出根据本公开另一个实施例的质量流量计的方框图。具体实施方式下面参照附图来说明本公开的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本公开关系不大的、本领域技术人员已知的部件和处理的表示和描述。发明人发现：在通过线缆连接质量流量计的传感器和变送器时，随着线缆长度的增加，线缆参数会随温度变化产生较大的变化，从而使得线缆长度的变化对于传感器的测量准确度产生的影响越大。更具体地，线缆的参数和传感器内部的串联电阻可以构成相移电路，当温度变化时，使得零点相位差产生较大的偏移，从而导致测量结果不准确。为了减小相位差随温度变化而产生的变化，发明人进行了以下实验：将变送器通过30m长的线缆连接到传感器上，将传感器和变送器接地，并且将30m的线缆放置于温箱中，使得温箱温度变化范围从-40℃到60℃变化，结果发现线缆的温度变化对测量到的相位差(以下称为δt相位差)是有影响的。当分别将变送器通过长线缆连接型号f025和cmf100m两个不同的传感器时，发现δt相位差的偏移是不同的，对于f025传感器，δt相位差随线缆温度的δt相位差偏移为36.9ns，而对于cmf100m传感器，δt相位差随线缆温度的δt相位差偏移为4.7ns，由此可见，不同的传感器受到线缆温度影响的δt相位差的偏移量是不同的。比较f025和cmf100m传感器的参数，通过建立p-spice仿真电路模型发现：两个传感器的内部串联电阻是不同的，对于f025传感器是600欧姆，cmf100m传感器的内部串联电阻是0欧姆。基于上述实验，发明人为连接变送器和传感器的线缆建立p-spice仿真电路模型。图1是示出包括线缆的电路模型的质量流量计的电路的示意图。如图1所示，线缆的电路模型30包含：互感lf1、lf2，互容cf1、cf2，对地寄生电容cp1、cp2、cp3和cp4。传感器内部的串联电阻和线缆的寄生电容以及互容之间形成了一个rc振荡电路。当传感器内部的串联电阻越大，而线缆的电容随温度会产生变化，那么rc电路的效应越大，δt相位差随线缆温度变化的偏移越大。当传感器内部串联电阻较小，即使线缆的电容随温度变化，但δt相位差随线缆温度变化的偏移较小。图1示出的质量流量计中的传感器10和变送器20使用的是现有技术 中公知的传感器、变送器，在此省略了对其内部结构和工作原理的描述。通过上述实验，发明人发现：可以通过减小传感器的内部串联电阻来减小线缆温度变化引起的传感器的δt相位差的偏移。基于此，本公开提出一种质量流量计，包括：传感器，该传感器包括振动管和位于振动管两端的两个检测线圈并且被配置为感测由于流体流经振动管产生的振动而从检测线圈生成的电信号；以及变送器，通过线缆与传感器连接，被配置为基于从传感器接收的电信号的相位差测量流过质量流量计装置的流体的质量；其中，质量流量计装置还包括：偏移调整电路，用于通过减小传感器的内部等效电阻来减小该相位差随线缆的温度变化而产生的偏移。下面参照图2和图3描述根据本公开实施例的质量流量计的具体结构。图2为示出根据本公开一个实施例的质量流量计的方框图。如图2所示，根据本公开的质量流量计2包括：传感器10，该传感器包括振动管(未示出)和位于振动管两端的两个检测线圈(未示出)并且被配置为感测由于流体流经振动管产生的振动而从检测线圈生成的电信号；变送器20，通过线缆30与传感器10连接，用于从传感器10接收电信号，并基于该电信号的相位差测量流过质量流量计装置2的流体的质量，以实现质量流量计2的测量；以及偏移调整电路40，设置在变送器20的输入端，用于通过减小传感器10的内部等效电阻来减小δt相位差的偏移。可以采用本领域现有的用于质量流量计的传感器和变送器作为根据本公开的质量流量计装置中的传感器10、变送器20，在此省略了对其内部结构和工作原理的描述。图3是用于示出偏移调整电路40的一个示例的示意图。如图3所示，可以在变送器20的信号输入端并联一个电阻r20、r21，例如，并联电阻r20、r21的电阻值为20欧姆，因此从变送器20的输入端往传感器10端看，相当于在传感器10的内部串联电阻上并联了一个20欧姆的电阻，因此传感器10的内部等效电阻小于20欧姆，从而减小了传感器内部的等效电阻，因此减小了δt相位差的偏移。表1和表2分别示出了采用图3所示的质量流量计进行p-spice电路仿真的仿真结果(即在线缆处于不同温度下测得的相位差)以及采用传统 的质量流量计进行p-spice电路仿真的仿真结果。表1温度(℃)相位差(ns)-401725166016由此可见，如表1所示，在采用本发明的质量流量计的情况下，低温相位差偏移(即与25℃测得的相位差相比，在-40℃测得的相位差的偏移)为1ns，高温相位差偏移(即与25℃测得的相位差相比，在60℃测得的相位差的偏移)为0ns，从而总偏移(即低温相位差偏移与高温相位差偏移之和)为1ns。表2温度(℃)相位差(ns)-402325306045在采用传统质量流量计的情况下，如表2所示，低温相位差偏移(即与25℃测得的相位差相比，在-40℃测得的相位差的偏移)为7ns，高温相位差偏移(即与25℃测得的相位差相比，在60℃测得的相位差的偏移)为15ns，从而总偏移(即低温相位差偏移与高温相位差偏移之和)为22ns。从表1、表2可以看出，与没有设置偏移调整电路(即，没有并联电阻)的情况相比，在变送器输入端并联电阻使得总的δt相位差的偏移从22ns减小到1ns。由此可见，通过在变送器输入端并联电阻可以减小δt相位差的偏移，从而能够使得质量流量计的测量准确度不受连接质量流量计的变送器与传感器的线缆的温度变化的影响。在此需要说明，由于在变送器的输入端并联了电阻，使得输入到变送器的信号被衰减，为了在变送器输出端得到同等幅值的信号，优选地可以对变送器中的运放电路的增益进行加大处理，例如可以通过改变运放电路的一些电阻值来实现。由于通过更改运放电路的增益来补偿输入变送器的 信号的衰减及其具体更改方式是本领域技术人员所公知地，在此不再赘述。图4为示出根据本公开的另一个实施例的质量流量计的方框图。如图4所示，根据本公开的质量流量计3包括：传感器10，该传感器包括振动管(未示出)和位于振动管两端的两个检测线圈(未示出)并且被配置为感测由于流体流经振动管产生的振动而从检测线圈生成的电信号；变送器20，通过线缆30与传感器10连接，用于从传感器10接收电信号，并基于该电信号的相位差测量流过质量流量计装置3的流体的质量，以实现质量流量计3的测量；以及偏移调整电路40，设置在传感器10的输出端，用于通过减小传感器10的内部等效电阻来减小δt相位差的偏移。与结合图3描述的实施例类似，也可以通过在传感器10的信号输出端并联一个例如电阻值为20欧姆的电阻，来实现质量流量计3中的电阻减小电路40。例如，可以将阻值为20欧姆的电阻并联在图3所示的节点lpo+、lpo-两端以及rpo+、rpo-两端。本领域技术人员可以理解，将并联电阻的电阻值设置为20欧姆仅仅是示例，也可以根据实际需要并联其他电阻值的电阻。根据本公开的另一实施例，还可以将偏移调整电路40设置在线缆3的内部，例如并联在如图3所示的节点a、b两端以及c、d两端。根据本公开实施例的质量流量计可以应用于所有高准变送器。根据本公开实施例的质量流量计装置能够解决长线传输δt相位差随线缆温度变化的偏移，从而提高质量流量计装置的测量准确度。需要强调，以上实施例中示出的电路的具体配置极各个电路的元器件的具体数值可以由本领域技术人员根据实际需要设置和/或调整，只要其能减小δt相位差的偏移，从而实现质量流量计的准确测量即可。以上结合附图描述了根据本公开实施例的质量流量计装置，实际上，本公开还涉及一种过程控制设备，其可以包括如上所述的根据本公开各个实施例的变送器，并因此可以获得相应的技术益处。尽管上面已经通过本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开所要求保护的范围内。当前第1页12