專利名稱：用于測量流的磁通流量計(jì)的制作方法
用于測量流的磁通流量計(jì)
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及磁通流量計(jì)，磁通流量計(jì)對工業(yè)過程工程中的過程流體的流進(jìn)行感測。更具體地，本發(fā)明涉及使用磁通流量計(jì)來測量流。磁通流量計(jì)在本領(lǐng)域中是周知的，并且利用磁通流量計(jì)來對運(yùn)送過程流體流的流量管進(jìn)行電絕緣，該過程流體流通過電磁鐵線圈并通過電極。該電極磁鐵將電磁場施加到流動(dòng)的過程流體。由于電磁感應(yīng)的法拉第定律，在流體中的一對電極之間產(chǎn)生電壓或電動(dòng)勢(EMF)。該電壓是所施加的磁場的強(qiáng)度的函數(shù)，并與流體的流速成正比。所感測到的電壓與過稈流體通過流量管的體積流諫成ιΗ比。然而，質(zhì)量流諫與流體的密度以及其速率都有關(guān)?？梢酝ㄟ^將流體速率的密度與流量管的橫截面積相乘來計(jì)算質(zhì)量流速。然而，對于很多流體，流體密度與流體的溫度有關(guān)。為了使用典型的磁通流量計(jì)來測量質(zhì)量流，可以利用單獨(dú)的溫度傳感器來執(zhí)行質(zhì)量流計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
用于測量過程流體流的流動(dòng)的磁通流量計(jì)包括被布置為接收過程流體流的流量管。臨近該流量管的磁激勵(lì)線圈被布置為，響應(yīng)激勵(lì)信號，將磁場施加到流中。至少一個(gè)電極被布置為感測過程流體的電勢，該電勢與所施加的磁場以及過程流體的流速有關(guān)。溫度測量電路耦合到磁激勵(lì)線圈，并被配置為基于激勵(lì)線圈的電參數(shù)，提供對激勵(lì)線圈的溫度進(jìn)行指示的溫度輸出。耦合到該至少一個(gè)電極的流測量電路被配置為基于所感測到的電勢，提供流輸出。


圖1是示出包括磁通流量計(jì)的過程控制系統(tǒng)的圖。圖2是圖1的磁通流量計(jì)的部分剖面視圖。圖3是示出圖2的磁通流量計(jì)的部件的簡化框圖。圖4A是質(zhì)量流量計(jì)流量管的簡化橫截面視圖。圖4B是圖4A的流量計(jì)的熱傳導(dǎo)過程的簡化電氣等效示意圖。圖5是示出線圈阻抗和線圈電感與溫度的關(guān)系曲線的圖。圖6是當(dāng)線圈溫度改變時(shí)，線圈阻抗和線圈電感與時(shí)間的關(guān)系曲線的7是當(dāng)線圈溫度改變時(shí)，阻抗與時(shí)間的關(guān)系曲線的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了用于測量質(zhì)量流的磁通流量計(jì)，其中，對流量計(jì)的線圈的電參數(shù)進(jìn)行測量，并使用該電參數(shù)來提供對質(zhì)量流測量的溫度補(bǔ)償。在圖1中，以100示出了用于磁通流量計(jì)102的典型環(huán)境。在圖1中，將磁通流量計(jì)102示出為耦合到過程管道104，過程管道104還耦合到控制閥門112。磁通流量計(jì) 102是一種類型的過程變量變送器的示例，可以被配置為對與過程工程中的流體(例如在化學(xué)、制漿、石油、煤氣、制藥、食品以及其他流體處理工程中的漿體、液體、蒸汽和氣體)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)過程變量進(jìn)行監(jiān)視。在磁通流量計(jì)中，所監(jiān)視的過程變量涉及過程流體通過流量管108的速率。將磁通流量計(jì)102輸出配置為經(jīng)由通信總線106在長距離上向控制器或指示器進(jìn)行發(fā)送。在典型的過程工程中，通信總線106可以是至控制器(例如系統(tǒng)控制器/監(jiān)視器110或者其他設(shè)備)的4-20mA的電流環(huán)路、fieldbus連接、脈沖輸出/頻率輸出、HART協(xié)議通信、無線通信連接、以太網(wǎng)或者光纖連接。將系統(tǒng)控制器110編程為過程監(jiān)視器，以向人類操作員顯示流信息，或者編程為過程控制器，以使用通信總線106上的控制閥門112來控制過程。在圖2中，一般地示出了磁通流量計(jì)102的透視剖視圖。流量計(jì)102包括連接到流量管108的電子外殼120。流量管108包括電磁線圈122，使用電磁線圈122在流過流量管108的流體中感應(yīng)產(chǎn)生電磁場。流量管108中的電極IM提供了 EMF傳感器，EMF傳感器感測在流體中由于流的速率和所施加的磁場而產(chǎn)生的EMF，并且EMF傳感器也是對噪聲敏感的。電子外殼120中的線圈激勵(lì)(drive)電路130(圖3中示出)向電磁線圈122提供激勵(lì)信號，并且電極124向EMF信號放大器132提供EMF輸出134 (同樣在圖3中示出)。在圖3中，框圖示出了磁通流量計(jì)102的一個(gè)實(shí)施例，磁通流量計(jì)102用于測量通過流量管組件108的傳導(dǎo)性過程流體的流。線圈122被配置為響應(yīng)于從線圈激勵(lì)器130施加的激勵(lì)電流，將外部磁場施加到流體流中。EMF傳感器(電極)1 電耦合到流體流中， 并向放大器132提供EMF信號輸出134，EMF信號輸出134與流體流中由于所施加的磁場以及流體速率而產(chǎn)生的EMF有關(guān)。模數(shù)變換器142向微處理器系統(tǒng)148提供數(shù)字化的EMF信號。在流量計(jì)電子裝置140的微處理器系統(tǒng)148中實(shí)現(xiàn)信號處理器150，流量計(jì)電子裝置 140耦合到EMF輸出134，以提供與流體速率有關(guān)的輸出152?？梢允褂么鎯?chǔ)器178來存儲(chǔ)程序指令或者在下面討論的其他信息。微處理器系統(tǒng)148根據(jù)法拉第定律所闡述的EMF輸出134與流速率之間的關(guān)系， 計(jì)算通過流量管108的速率，其規(guī)定
權(quán)利要求
1.一種磁通流量計(jì)，用于測量過程流體的流的流動(dòng)，包括 流量管，被布置為接收通過其的過程流體的流；磁激勵(lì)線圈，臨近所述流量管，被布置為響應(yīng)于激勵(lì)信號，將磁場施加到流量管中； 至少一個(gè)電極，被布置為感測過程流體的電勢，所述電勢與所施加的磁場以及過程流體的流速有關(guān)；溫度測量電路，耦合到所述磁激勵(lì)線圈，被配置為基于所述激勵(lì)線圈的電參數(shù)，提供對所述激勵(lì)線圈的溫度進(jìn)行指示的溫度輸出；以及流測量電路，耦合到所述至少一個(gè)電極，被配置為基于所感測到的電勢，提供流輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流輸出還基于溫度輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述流輸出包括質(zhì)量流輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電參數(shù)包括所述激勵(lì)線圈的電阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電參數(shù)包括所述激勵(lì)線圈的電感。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電參數(shù)包括所述激勵(lì)線圈的電阻抗和電感。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流測量電路被配置為基于所述溫度輸出推斷過程流體的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述流電路還被配置為基于環(huán)境溫度推斷過程流體的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流電路被配置為基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的校正系數(shù)推斷過程流體的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述溫度輸出被配置為用于執(zhí)行診斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述溫度輸出被用來與界限相比較，并且被用來識別所述界限外的過程流體溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，使用所述溫度輸出來識別流體管的過高的溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流測量電路基于熱阻值確定過程流體的溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述熱阻值是計(jì)算而得的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述熱阻值是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測量而得的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述熱阻值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
17.—種測量過程流體的流的流動(dòng)的方法，包括 接收通過流量管的過程流體的流；使用磁激勵(lì)線圈將磁場施加到所述流體管中的過程流體的流； 感測過程流體的電勢，所述電勢與所施加的磁場以及所述過程流體的流速有關(guān)； 感測所述激勵(lì)線圈的電參數(shù)，所述電參數(shù)與所述激勵(lì)線圈的溫度有關(guān)；以及基于感測到的過程流體的電勢，確定通過所述流量管的過程流體的流。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述流包括質(zhì)量流。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，對流進(jìn)行確定還基于所測量的電參數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述電參數(shù)包括所述激勵(lì)線圈的電阻抗。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述電參數(shù)包括所述激勵(lì)線圈的電感。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述電參數(shù)包括所述激勵(lì)線圈的電阻抗和電感。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括基于所述溫度輸出推斷所述過程流體的溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括基于環(huán)境溫度推斷所述過程流體的溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的校正系數(shù)推斷所述過程流體的溫度。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括，基于所述電參數(shù)執(zhí)行診斷。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中，所述溫度輸出被用來與界限相比較，并且被用來識別所述界限外的過程流體溫度。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，包括基于所述電參數(shù)識別所述流體管的過高的溫度。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，基于熱阻值確定流。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，所述熱阻值是計(jì)算而得的。
31.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，所述熱阻值是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測量而得的。
32.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，所述熱阻值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
全文摘要
用于測量過程流體流的流動(dòng)的磁通流量計(jì)(102)，包括流量管(108)，流量管(108)被布置為接收通過其的過程流體流。臨近該流量管(108)的磁激勵(lì)線圈(122)被布置為響應(yīng)激勵(lì)信號，將磁場施加到流中。至少一個(gè)電極(124)被布置為感測過程流體的電勢，該電勢與所施加的磁場以及過程流體的流速有關(guān)。溫度測量電路(180)耦合到磁激勵(lì)線圈(122)，并被配置為基于激勵(lì)線圈(122)的電參數(shù)，提供對激勵(lì)線圈(122)的溫度進(jìn)行指示的溫度輸出。耦合到該至少一個(gè)電極(124)的流測量電路(148)被配置為基于所感測到的電勢，提供流輸出。
文檔編號G01F1/58GK102365530SQ201080014252
公開日2012年2月29日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者斯科特·R·弗斯, 羅伯特·K·舒爾茲 申請人:羅斯蒙德公司