磁流量計(jì)和變送器的制造方法
【專利摘要】提供了一種磁流量計(jì)和一種變送器。所述磁流量計(jì)包括：流量管，具有電極和場線圈；以及變送器，基于感測到的線圈電感、感測到的線圈電阻、變送器和/或流量管的額定功率以及選定性能準(zhǔn)則，自動確定磁流量計(jì)的操作設(shè)定點(diǎn)。
【專利說明】磁流量計(jì)和變送器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型總體上涉及流處理，具體地涉及一種磁流量計(jì)以及一種變送器。

【背景技術(shù)】 [0002]
[0003] 磁流量計(jì)（或者磁流量表）通過法拉第感應(yīng)（電磁效應(yīng)）測量流量。磁流量計(jì)通 常包括流量管和變送器。流量管包括：管道；安裝在所述管道上的場線圈（可以包括多個 線圈）；以及延伸通過所述管道的電極。變送器向場線圈供電以便在管道部兩端產(chǎn)生磁場， 磁場在過程流兩端感應(yīng)電動勢（EMF)。使用延伸通過管道部并與過程流相接觸的電極對， 或通過電容耦合，來感測得到的電勢差（或電壓）。流速率與感應(yīng)到的EMF成正比，體流率 (volumetric flow rate)與流速率和流橫截面面積成正比。變送器從電極接收感測到的電 壓，并產(chǎn)生表示測量流的信號。
[0004] 通常，電磁流測量技術(shù)適用于水基流體、離子溶液和其他導(dǎo)電液體流。具體的用 途包括水處理設(shè)施、高純度醫(yī)藥制造、衛(wèi)生食品和飲料生產(chǎn)以及包括有害和腐蝕性過程流 的化學(xué)處理。磁流量計(jì)還用于包括利用磨蝕和腐蝕性泥楽的液壓破碎技術(shù)（hy drau I i C fracturing technique)的碳?xì)浠衔锶剂闲袠I(yè)，以及其他的碳?xì)浠衔锾崛『吞幚矸椒ā?br> [0005] 由于相關(guān)聯(lián)的永久性壓力損失（例如孔板或者文氏（Venturi)管兩端），使得磁 流量計(jì)在基于壓差的技術(shù)不受歡迎的應(yīng)用中提供快速、精確的流測量。當(dāng)難以將機(jī)械元件 (例如，渦輪轉(zhuǎn)子、渦流元件或者皮托管）引入所述過程流或者不切實(shí)際時，也可以采用磁 流量計(jì)。
[0006] -些磁流量計(jì)使用由AC線路電源直接驅(qū)動的場線圈。另一類型的磁流量計(jì)（通 常稱作脈沖式DC磁流量計(jì)）用低頻方波周期性地對該場線圈進(jìn)行激勵或供電。脈沖式DC 磁流量計(jì)使用以由方波激勵確定的頻率改變方向的磁場。
[0007] 在磁流量計(jì)中，場線圈的線圈電流和繞組數(shù)目確定了與流過流量管的導(dǎo)電過程流 體垂直的磁場的強(qiáng)度。橫向切割該磁場的過程流體的流速在暴露于過程流體的電極上產(chǎn)生 較小電勢。針對給定數(shù)目（匝數(shù)）的繞組和繞組中的給定線圈電流，在電極上產(chǎn)生的信號 直接地（線性地）與流速成正比。
[0008] 在給定流速下，通過流經(jīng)磁流量計(jì)的流體產(chǎn)生的典型噪聲譜展現(xiàn)了與頻率的倒數(shù) 成正比的幅度（通常稱作"1/f噪聲"或"粉紅噪聲"）。流速率越大，噪聲等級也越大。因 此，這通常對于能夠在較高激勵頻率下進(jìn)行操作以便改善信噪比的磁流量計(jì)是有利的。由 于在磁流量計(jì)的電極處產(chǎn)生的信號等級直接與場線圈的安培圈數(shù)（即，線圈電流（安培） 乘以繞組數(shù)目或場線圈匝數(shù)）成正比，還希望能夠在較高線圈電流下進(jìn)行操作，以便改善 信噪比。
[0009] 在脈沖式DC磁流量計(jì)中，磁場以激勵頻率改變方向。當(dāng)磁場改變了方向時，通過 快速改變磁場而產(chǎn)生被電極感測到的電壓尖峰。為了進(jìn)行流測量，流量計(jì)的電極電壓測量 電路必須在進(jìn)行測量之前等待，直到該電極電壓尖峰穩(wěn)定。潛在錯誤的另一來源在于：如果 線圈中的電流不穩(wěn)定，或如果磁場的改變滯后于電流的改變并且是緩慢變化的，則得到的 耦合到電極信號的電壓將出現(xiàn)錯誤的流讀數(shù)。在某最大頻率下，線圈驅(qū)動電路無法令線圈 電流或磁通量密度（magnetic flux density)穩(wěn)定，結(jié)果變化的線圈電流感應(yīng)出與流無關(guān) 的電極電壓改變。在該最大激勵頻率上的操作將導(dǎo)致流測量的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性變差。不 穩(wěn)定的電流驅(qū)動降低了流測量的零準(zhǔn)確度（zero accuracy)。
[0010] 針對不同直徑和構(gòu)造的流量管，線圈電流穩(wěn)定的速率是不同的。由于線圈電流在 較小直徑的流量管中更快穩(wěn)定，相較于較大直徑的流量管，較小直徑的流量管可以以較高 激勵頻率進(jìn)行操作。此外，構(gòu)造流量管使用的某些材料的磁性特性和電學(xué)特性可能引起磁 通量密度滯后于線圈中的電流。這對于操作在較高頻率下的線圈而言十分重要。
[0011] 對驅(qū)動電流波形的主要影響是場線圈以及在線圈驅(qū)動電路和流量管之間的引線 (lead)的電感和電阻。根據(jù)流直徑和供應(yīng)商不同，磁流量管具有多種不同的電感值和電阻 值。根據(jù)用于將變送器與流量管相連的線纜的電阻值，對相同流量管的不同安裝方式可以 具有變化超過二分之一的傳感器電阻。即使在單個供應(yīng)商的產(chǎn)品線中，在場線圈的電感和 流量管的流直徑之間也不存在直接關(guān)系。新流量管以及對已有型號的流量管的設(shè)計(jì)改變可 能導(dǎo)致在制造特定變送器時不可用的不同線圈電感值和電阻值。
[0012] 因此，難以針對特定流量管和變送器的組合確定適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c(diǎn)。不能提前確定用 于普遍地操作電流和頻率的優(yōu)化設(shè)定點(diǎn)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0013] 一種磁流量計(jì)包括：流量管；以及變送器，基于操作設(shè)定點(diǎn)向流量管提供激勵。變 送器基于場線圈電阻、場線圈電感、變送器和/或流量管的額定功率以及性能準(zhǔn)則選擇，自 動地確定操作設(shè)定點(diǎn)。變送器基于所確定的操作設(shè)定點(diǎn)，向流量管提供激勵，并基于由流量 管產(chǎn)生的感測電壓信號，提供流測量值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是磁流量計(jì)的框圖。
[0015] 圖2是示出了圖1的磁流量計(jì)的線圈驅(qū)動器和相關(guān)測量電路的框圖；
[0016] 圖3是示出了由變送器自動選擇設(shè)定點(diǎn)的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1示出了示例磁流量計(jì)10,包括初級部（流量管或傳感器）IOA和次級部（變 送器）l〇B。流量管IOA包括管道12、絕緣內(nèi)襯14、電極16A和16B以及由串聯(lián)線圈18A和 18B形成的場線圈18。
[0018] 流量管IOA的主要功能是產(chǎn)生與待測流體的速度成正比的電壓。通過使電流通過 線圈18A和18B來給線圈提供電能以形成磁場。在脈沖式DC磁流量計(jì)中，周期性地反轉(zhuǎn)線 圈驅(qū)動電流的方向，使得由場線圈18A和18B產(chǎn)生的磁場改變方向。流經(jīng)流管道IOA內(nèi)部 的過程流體用作移動導(dǎo)體，以便磁場在該流體中感應(yīng)電壓。流量管IOA內(nèi)部齊平安裝的電 極16A、16B與導(dǎo)電的過程流體直接電接觸，從而拾取在流體中出現(xiàn)的電壓。為了防止電壓 被短路，必須將流體容納在電絕緣材料中。當(dāng)管道12是金屬管時，由內(nèi)襯14提供電絕緣， 內(nèi)襯14是非導(dǎo)電材料，例如，聚氨酯、聚四氟乙烯（PTFE)，或其它絕緣材料。
[0019] 變送器IOB解譯在電極16A和16B處產(chǎn)生的電壓，并將準(zhǔn)則化信號發(fā)送至監(jiān)測或 控制系統(tǒng)。通常將次級部IOB稱作變送器或信號轉(zhuǎn)換器。
[0020] 變送器IOB通常包括信號處理器20、數(shù)字處理器22、線圈驅(qū)動器24、通信接口 26 和本地操作接口 28。信號轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)和傳輸是變送器IOB的主要功能。
[0021] 數(shù)字處理器22控制由線圈驅(qū)動器24向線圈18A、18B提供的脈沖式DC線圈驅(qū)動 電流的脈沖頻率。由線圈驅(qū)動器24提供的電流波形是方波，其頻率被稱作脈沖頻率或激勵 頻率。該方波可以具有由數(shù)字處理器22選擇的可變占空比。
[0022] 信號處理器20連接至電極16A和16B并接地。接地連接可以是連接至管道12,或 可以連接至管道12的凸緣或者管道部分上游或下游。
[0023] 在由數(shù)字處理器22限定的電極電壓采樣時段期間，信號處理器20監(jiān)測電極16A 處的電勢VA和電極16B處的電勢VB。在電極電壓米樣時段期間，信號處理器20產(chǎn)生對電 極16A和16B之間電勢差加以表不的電壓，并將該電壓轉(zhuǎn)換為對電極電壓加以表不的數(shù)字 信號。數(shù)字處理器22可以對從信號處理器20接收到的數(shù)字信號執(zhí)行進(jìn)一步的信號處理和 濾波。數(shù)字處理器22向通信接口 26提供流測量數(shù)值，通信接口 26將該數(shù)值傳送至可以位 于控制室的監(jiān)測或者控制系統(tǒng)（未示出）。通過通信接口 26進(jìn)行的通信可以為以下形式： 在4至20mA之間變化的模擬電流級、HART?通信協(xié)議（其中在4-20mA電流上調(diào)制數(shù)字 信息）、數(shù)字總線上的通信協(xié)議（例如，F(xiàn)ieldbusdEC 61158))、或者使用無線協(xié)議（例如， 如WirelessHART (IEC 62951))在無線網(wǎng)絡(luò)上的無線通信。
[0024] 流量計(jì)10提供自動方法用于基于流量管IOA的特性以及流量管IOA和變送器IOB 的額定功率，選擇對激勵頻率、線圈驅(qū)動電流和可選的線圈驅(qū)動占空比的最佳組合加以表 示的操作設(shè)定點(diǎn)?？梢栽诎惭b時現(xiàn)場執(zhí)行、在對變送器通電時自動執(zhí)行、或當(dāng)流量管IOA和 變送機(jī)IOB處于操作時在后臺連續(xù)地執(zhí)行對操作頻率、電流和占空比的自動選擇。
[0025] 數(shù)字處理器22基于將參數(shù)用作輸入的算法以及由操作者進(jìn)行的準(zhǔn)則選擇，執(zhí)行 自動選擇設(shè)定點(diǎn)，以便針對現(xiàn)場的特定安裝方式的變送器IOB確定設(shè)定點(diǎn)配置。用作輸入 的參數(shù)可以包括線圈電感、線圈電阻、流量管增益（即，每安培激勵電流的毫伏輸出）、流量 管額定功率、變送器額定功率和磁通量密度。由數(shù)字處理器22使用的準(zhǔn)則可以包括例如最 快響應(yīng)、基于頻率的最高信噪比、基于準(zhǔn)確度的最高信噪比以及功率效率。操作者可以通過 本地操作接口 28選擇準(zhǔn)則?？梢栽诒镜夭僮髡呓涌?28處顯示對要使用的準(zhǔn)則的不同選擇， 可以進(jìn)行選擇并將選擇提供為從操作者向數(shù)字處理器22的輸入。由操作者選擇的準(zhǔn)則可 以表示單個準(zhǔn)則或兩個或多個準(zhǔn)則的組合。
[0026] 參數(shù)包括對線圈電感和線圈電阻的測量值，可選地包括流量管增益和/或磁通量 密度的測量值。可以通過變送器IOB在安裝時、在向變送器通電時自動地測量這些測量值， 或在操作流量計(jì)10期間連續(xù)地測量這些測量值。備選地，可以在安裝之前（例如，在工廠） 測量線圈電感、線圈電阻和流量管增益值，然后，通過本地操作接口 28或從與通信接口 26 相耦接的配置設(shè)備（未示出），將其提供為數(shù)字處理器22的輸入。
[0027] 通過允許變送器IOB基于流量管IOA的增益以及線圈電感和線圈電阻的測量參數(shù) 來選擇驅(qū)動電流頻率占空比操作設(shè)定點(diǎn)，可以根據(jù)流量管IOA和變送器IOB的特定組合，調(diào) 整每個裝置。根據(jù)由操作者選擇的準(zhǔn)則，變送器IOB將調(diào)整驅(qū)動電流、驅(qū)動頻率和占空比設(shè) 定點(diǎn)，以便根據(jù)由操作者選擇的準(zhǔn)則，最好地實(shí)現(xiàn)所需準(zhǔn)則，例如，最佳信噪比、最佳功率守 恒、或最佳（最快）相應(yīng)時間。
[0028] 除了所述參數(shù)之外，還可以提供其他輸入，例如，線圈電流（或電流穩(wěn)定性）、電 極噪聲以及電極電壓漂移特性。這些附加輸入可以增強(qiáng)處理器22選擇操作設(shè)定點(diǎn)的能力。
[0029] 由于基于流量管IOA的真實(shí)特性選擇操作設(shè)定點(diǎn)，自動選擇設(shè)定點(diǎn)提供更大的靈 活性和更大的操作設(shè)定點(diǎn)。因此，如果具有不同特性的新流量管（例如，更小的電感且更大 的增益）變得可用，則即使在制造變送器IOB時不存在該新流量管，數(shù)字處理器22也可以 基于新流量管的特性來選擇操作設(shè)定點(diǎn)。
[0030] 自動選擇設(shè)定點(diǎn)還提供對操作頻率和操作電流的多種選擇。數(shù)字處理器22提供 的自動選擇設(shè)定點(diǎn)可以從不同頻率、電流和占空比設(shè)定點(diǎn)數(shù)值的多種組合中進(jìn)行選擇，而 不是僅具有一個或有限數(shù)量的操作電流設(shè)定點(diǎn)數(shù)值和僅具有有限數(shù)量的頻率設(shè)定點(diǎn)數(shù)值。 這樣在將變送器與新流量管相結(jié)合的過程中提供更大的靈活性，其中所述新流量管的電學(xué) 參數(shù)不同于先前市場上那些流量管的電學(xué)參數(shù)。
[0031] 可以隨著連續(xù)調(diào)節(jié)在后臺運(yùn)行自動選擇設(shè)定點(diǎn)。這樣允許變送器IOB在可以改變 環(huán)境條件的操作期間，針對選定準(zhǔn)則保持優(yōu)化的性能。具體地，在操作期間，溫度改變可以 影響線圈18A、18B以及連接線圈驅(qū)動24與線圈18A、18B的線纜的電阻。
[0032] 自動選擇設(shè)定點(diǎn)還允許根據(jù)需要用一個流量管代替另一流量管。調(diào)整變送器IOB 以適用于與替代流量管相關(guān)聯(lián)的新參數(shù)，一旦基于這些參數(shù)再次選擇操作設(shè)定點(diǎn)，將最佳 地滿足由操作者提供的準(zhǔn)則選擇。
[0033] 在一些情況下，數(shù)字處理器22可以通過本地操作接口 28向操作者顯示針對相同 準(zhǔn)則選擇的備選設(shè)定點(diǎn)選擇，或針對多個不同的可能準(zhǔn)則選擇中每一個的設(shè)定點(diǎn)選擇。這 樣可以允許操作者進(jìn)行提供磁流量計(jì)10所需性能的準(zhǔn)則選擇。
[0034] 針對功率敏感的安裝方式，可以確定針對最高效操作使用的最小占空比?？梢詫?功率保留（conserved down)在呈現(xiàn)最小指定信噪比的點(diǎn)。這意味著可以隨著過程流增加 而降低功耗。備選地，當(dāng)流增加時，使用相同電力量可以進(jìn)行更快的更新。在磁流量計(jì)10 的操作期間，后臺連續(xù)運(yùn)行的數(shù)字處理器22自動進(jìn)行這些調(diào)整。
[0035] 可以由數(shù)字處理器22使用的附加參數(shù)包括電極噪聲和電極電壓的零點(diǎn)漂移 (zero shift)，其中電極電壓的零點(diǎn)漂移根據(jù)線圈驅(qū)動頻率而改變。這些輸入可以影響 (factor)選擇驅(qū)動頻率設(shè)定點(diǎn)。
[0036] 圖2是線圈驅(qū)動器24以及場線圈18 (線圈18A和18B)和數(shù)字處理器22的框 圖。線圈驅(qū)動器24包括：H橋30,由場效應(yīng)晶體管（FET) 32、34、36和38形成；數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 40 ;電流控制器42 ;時鐘邏輯電路44 ;線圈電壓放大器和調(diào)節(jié)電路46 ;線圈電流放大 器和調(diào)節(jié)電路48 ;以及感測電阻器50。形成場線圈18的線圈18A和18B串聯(lián)在H橋30的 節(jié)點(diǎn)52和54之間。如圖2所示，將線圈18A、18B-同表示為在節(jié)點(diǎn)52和54之間的線圈 電感L和線圈電阻R。
[0037] 數(shù)字處理器22控制線圈電流設(shè)定點(diǎn)、通過H橋30向線圈18A、18B提供的驅(qū)動信 號的脈沖頻率和占空比。由數(shù)字處理器22通過時鐘邏輯電路44控制驅(qū)動信號的頻率和占 空比，其中時鐘邏輯電路產(chǎn)生時鐘信號CH和CL。時鐘信號CH導(dǎo)通和截止H橋30的晶體管 32和38。時鐘信號CL導(dǎo)通和截止H橋的晶體管34和36。當(dāng)通過時鐘信號CH導(dǎo)通晶體管 32和38并通過時鐘信號CL截止晶體管34和36時，電流從H橋30的節(jié)點(diǎn)56經(jīng)過晶體管 32流到節(jié)點(diǎn)52,沿第一方向經(jīng)過線圈18A、18B流到節(jié)點(diǎn)54,經(jīng)過晶體管38流到H橋30的 節(jié)點(diǎn)58,并經(jīng)過感測電阻器50流到地。當(dāng)時鐘信號CL導(dǎo)通晶體管34和36并且時鐘信號 CL截止晶體管32和38時，電流從H橋30的節(jié)點(diǎn)56經(jīng)過晶體管34流到節(jié)點(diǎn)54,沿第二方 向經(jīng)過線圈18A、18B流到節(jié)點(diǎn)52,經(jīng)過晶體管36、節(jié)點(diǎn)58和感測電阻器50流到地。
[0038] 通過數(shù)字處理器22利用DAC 40來控制傳送到H橋30的電流。來自數(shù)字處理器 22的數(shù)字控制信號引起DAC 40向電流控制器42的輸入產(chǎn)生表示設(shè)定點(diǎn)電流的模擬電壓。 線圈電流I。從電流控制器42流向H橋30的節(jié)點(diǎn)56,然后，在導(dǎo)通晶體管32和38時沿第 一方向或在導(dǎo)通晶體管34和36時沿第二方向流經(jīng)線圈18A、18B，所述線圈電流Ic根據(jù)向 電流控制器42提供的電流設(shè)定點(diǎn)信號而改變。然后，線圈電流I。經(jīng)過感測電阻器50流到 地。
[0039] 線圈驅(qū)動器24包括：放大器和調(diào)節(jié)電路46,感測線圈電壓；以及放大器和調(diào)節(jié)電 路48,感測線圈電流。將放大器和調(diào)節(jié)電路46的輸入與H橋30的節(jié)點(diǎn)56和58相連。將 放大器和調(diào)節(jié)電路46的輸出提供給數(shù)字處理器22的片上模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)的輸入。將放 大器和調(diào)節(jié)電路48的輸入連接到H橋30的節(jié)點(diǎn)58并接地。放大器和調(diào)節(jié)電路48輸入處 的電壓V2等于線圈電流Ic乘以傳感器電阻器50的電阻Rs，S卩，V2 = ICRS。
[0040] 基于從放大器和調(diào)節(jié)電路46以及放大器和調(diào)節(jié)電路48接收到信號，數(shù)字處理器 22產(chǎn)生表示線圈電壓V。和線圈電流I。的數(shù)字值。根據(jù)這些值，數(shù)字處理器22可以確定線 圈電阻和線圈電感。
[0041] 可以使用數(shù)字處理器22以及放大器和調(diào)節(jié)電路46和48測量到的線圈電流和 線圈電壓測量值來計(jì)算線圈18A、18B使用的功率。線圈電流Ie = V2/Rs。線圈電壓Vc = V1-V2。一旦測量到線圈電流Ic和線圈電壓Vc，可以通過以下公式R = Vc/Ic來計(jì)算傳感器 線圈18A、18B的電阻R(包括將線圈驅(qū)動器24與線圈18A和18B相連的線纜的電阻）。數(shù) 字處理器22使用線圈的電流穩(wěn)定時間以及電阻R來計(jì)算線圈電感L (包括由線圈18A、18B 和線圈驅(qū)動器24之間的線纜導(dǎo)致的任何電感）。
[0042] 圖3是示出了由數(shù)字處理器22執(zhí)行的自動選擇設(shè)定點(diǎn)70的流程圖。處理70在 起始72處開始。數(shù)字處理器22獲得輸入?yún)?shù)（步驟34)，輸入?yún)?shù)可以包括例如線圈電感 值、線圈電阻值、流量管增益、流量管額定功率、變送器額定功率、線圈電流、電極噪聲、磁通 量密度、根據(jù)頻率改變的零點(diǎn)漂移特性。
[0043] 線圈電感值和電阻值可以是由數(shù)字處理器22以及線圈驅(qū)動器24電路執(zhí)行的測量 的結(jié)果，或可以是通過本地操作接口 28或通信接口 26施加到數(shù)字處理器22的輸入值。數(shù) 字處理器22還可以啟動測試，以便測量流量管增益，或提示操作者通過本地操作接口 28或 通過經(jīng)由通信接口 26發(fā)送的消息來提供測量到的增益值。
[0044] 數(shù)字處理器22還可以提示操作者提供在設(shè)定點(diǎn)選擇中使用的其它參數(shù)，例如，流 量管IOA的額定功率以及變送器IOB的額定功率。在一些情況下，數(shù)字處理器22還可以提 示操作者提供線圈電流、電極噪聲、信噪比以及電極電壓零點(diǎn)漂移特性中的一個或多個。根 據(jù)需要，還可以通過測量或操作者輸入獲得其它參數(shù)，以便利用特定準(zhǔn)則選擇。
[0045] 數(shù)字處理器22提示操作者提供準(zhǔn)則選擇（步驟76)，其中將所述準(zhǔn)則選擇用于自 動確定設(shè)定點(diǎn)（步驟78)。這些準(zhǔn)則選擇可以涉及選擇最快響應(yīng)、針對特定頻率或特定所 需準(zhǔn)確度的最高信噪比、基于特定所需信噪比的功率效率等。準(zhǔn)則選擇還可以包括在變送 器10的操作期間在后臺連續(xù)調(diào)整設(shè)定點(diǎn)的選項(xiàng)，或備選地，選擇要使用的操作點(diǎn)而不連續(xù) 調(diào)整，直到操作者請求新的設(shè)定點(diǎn)選擇。
[0046] 基于接收到的參數(shù)和由操作員進(jìn)行的準(zhǔn)則選擇，數(shù)字處理器22計(jì)算針對線圈驅(qū) 動頻率、電流和占空比的選定設(shè)定點(diǎn)（步驟78)。然后，數(shù)字處理器22設(shè)置要由線圈驅(qū)動器 24施加的線圈頻率值、電流值和占空比值的操作點(diǎn)（步驟80)。
[0047] 然后，數(shù)字處理器22檢查操作者是否選擇在后臺連續(xù)調(diào)整（步驟82)。如果答案 是"否"，則完成自動選擇設(shè)定點(diǎn)處理（步驟84)。在這種情況下，將不再重復(fù)處理70,直到 操作者向數(shù)字處理器22提供請求進(jìn)行新設(shè)定點(diǎn)選擇的輸入。處理70還可以配置為每次在 變送器IOB斷電一段時間之后，重新開始對變送器70B加電。
[0048] 如果答案是"是"，則處理器22在后臺執(zhí)行對操作設(shè)定點(diǎn)的連續(xù)調(diào)整。處理70返 回到步驟74,并重復(fù)步驟74-82。
[0049]自動選擇設(shè)定點(diǎn)允許流量計(jì)10在針對給定安裝方式確定操作點(diǎn)時考慮流量管 IOA和變送器IOB的特性。可以實(shí)現(xiàn)自動選擇設(shè)定點(diǎn)，而無需添加附加的運(yùn)行系統(tǒng)開銷或添 加復(fù)雜的信號處理電路。可以通過將流量管和變送器的參數(shù)與操作者需要的特定性能準(zhǔn)則 進(jìn)行更好地匹配，來實(shí)現(xiàn)對某些裝置性能的顯著改善。自動選擇設(shè)定點(diǎn)允許變送器IOB能 夠?qū)⑦@種操作與在制造變送器IOB時不存在的流量管更好地進(jìn)行匹配。
[0050] 自動選擇設(shè)定點(diǎn)可以基于線圈電感、線圈電阻以及許多其他參數(shù)（例如，流量管 增益、信噪比數(shù)據(jù)、變送器和流量管的額定功率、電流穩(wěn)定性和電極特性），調(diào)整線圈電流幅 度、線圈電流頻率、線圈電流占空比或這些參數(shù)的任意組合。
[0051] 線圈驅(qū)動操作設(shè)定點(diǎn)不依賴于在制造變送器時獲知的傳感器數(shù)據(jù)?？梢愿鶕?jù)需 要不斷地調(diào)整線圈驅(qū)動操作設(shè)定點(diǎn)，從而應(yīng)對能夠影響線圈電阻的溫度變化。
[0052] 由于自動選擇設(shè)定點(diǎn)允許操作者選擇要使用的特定準(zhǔn)則，然后數(shù)字處理器基于流 量計(jì)的特性以及操作者選擇的性能準(zhǔn)則，自動地選擇設(shè)定點(diǎn)，因此自動選擇設(shè)定點(diǎn)為操作 者簡化了流量計(jì)的結(jié)構(gòu)。
[0053] 盡管參考示例實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離 本實(shí)用新型的范圍的前提下，可以進(jìn)行多種改變，可以用等同物替換元件。此外，可以進(jìn)行 多種修改，以便使特定情況或材料適用于本實(shí)用新型的教義，而不脫離本實(shí)用新型的基本 范圍。因此，應(yīng)注意本實(shí)用新型不限于所公開的特定實(shí)施例，本實(shí)用新型應(yīng)包括落在所附權(quán) 利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種磁流量計(jì)，包括： 流量管，包括： 管道，流體流經(jīng)所述管道； 場線圈，安裝在所述管道上；以及 電極，用于感測由場線圈產(chǎn)生磁場在流經(jīng)所述管道的流體中感應(yīng)的電壓；以及 變送器，包括： 線圈驅(qū)動器，用于激勵所述場線圈；以及 處理器，用于根據(jù)由電極感測的電壓產(chǎn)生流量測量值，以及根據(jù)由處理器基于流量計(jì) 參數(shù)確定的操作設(shè)定點(diǎn)，控制所述線圈驅(qū)動器的操作，其中所述流量計(jì)參數(shù)包括線圈電阻、 線圈電感、額定功率以及性能準(zhǔn)則選擇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流量計(jì)，其中通過所述變送器測量線圈電阻、線圈電感以 及磁通量密度中的至少一個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流量計(jì)，其中所述操作設(shè)定點(diǎn)包括激勵頻率和線圈驅(qū)動電 流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流量計(jì)，其中所述操作設(shè)定點(diǎn)還包括線圈驅(qū)動占空比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流量計(jì)，其中所述流量計(jì)參數(shù)還包括流量管增益。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流量計(jì)，其中所述流量計(jì)參數(shù)還包括線圈電流、電極噪聲、 信噪比和電極電壓零點(diǎn)漂移特性中的至少一個。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流量計(jì)，其中所述額定功率包括流量管額定功率和變送器 額定功率中的至少一個。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流量計(jì)，其中所述性能準(zhǔn)則包括最快響應(yīng)、針對特定激勵 頻率的最高信噪比、針對特定準(zhǔn)確度的最高信噪比以及功率效率中的至少一個。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流量計(jì)，其中所述處理器連續(xù)地調(diào)整操作設(shè)定點(diǎn)。
10. -種磁流量計(jì)，包括： 流量管，具有用于產(chǎn)生交變磁場的線圈以及用于感測由磁場在流經(jīng)所述管的流體中感 應(yīng)的電壓的電極； 線圈驅(qū)動器，與線圈相連，以便在線圈驅(qū)動頻率和電流設(shè)定點(diǎn)下產(chǎn)生交變磁場，所述線 圈驅(qū)動器包括用于感測線圈電流的電路；以及 處理器，根據(jù)所述電極之間的感測電壓產(chǎn)生流量輸出，其中所述處理器基于線圈電阻 值、線圈電感值、額定功率以及性能準(zhǔn)則選擇來控制所述線圈驅(qū)動器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁流量計(jì)，其中通過變送器測量線圈電阻、線圈電感以及 磁通量密度中的至少一個。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁流量計(jì)，其中所述處理器控制線圈驅(qū)動占空比。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁流量計(jì)，其中所述處理器還基于流量管增益、線圈電流、 電極噪聲以及電極電壓零點(diǎn)漂移特性中的至少一個，控制所述線圈驅(qū)動器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁流量計(jì)，其中所述額定功率包括流量管額定功率和變送 器額定功率中的至少一個。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁流量計(jì)，其中所述性能準(zhǔn)則包括最快響應(yīng)、針對特定激 勵頻率的最高信噪比、針對特定準(zhǔn)確度的最高信噪比以及功率效率中的至少一個。
16. -種與磁流量管一起使用的變送器，所述變送器包括： 線圈驅(qū)動器，用于向磁流量管的線圈提供電流；以及 處理器，用于基于線圈電阻、線圈電感、額定功率和性能準(zhǔn)則選擇來確定操作設(shè)定點(diǎn)， 并基于所述操作設(shè)定點(diǎn)控制所述線圈驅(qū)動器的操作。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變送器，其中所述操作設(shè)定點(diǎn)包括激勵頻率和線圈驅(qū)動電 流。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的變送器，其中所述操作設(shè)定點(diǎn)還包括線圈驅(qū)動占空比。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變送器，其中所述流量計(jì)參數(shù)還包括流量管增益、線圈電 流、電極噪聲、信噪比以及電極電壓零點(diǎn)漂移特性中的至少一個。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變送器，其中所述額定功率包括流量管額定功率和變送器 額定功率中的至少一個。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變送器，其中所述性能準(zhǔn)則包括最快響應(yīng)、針對特定激勵 頻率的最高信噪比、針對特定準(zhǔn)確度的最高信噪比以及功率效率中的至少一個。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變送器，其中所述處理器連續(xù)地調(diào)整操作設(shè)定點(diǎn)。
【文檔編號】G01F1/58GK204142302SQ201420499620
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】布魯斯·D·羅夫那爾, 斯科特·羅納德·房斯, 史蒂文·B·羅杰斯 申請人:羅斯蒙特公司