使得磁感應(yīng)流量計工作的方法
【專利說明】使得磁感應(yīng)流量計工作的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種使得磁感應(yīng)流量計工作的方法，該磁感應(yīng)流量計帶有用于產(chǎn)生穿過流動介質(zhì)的磁場的磁場產(chǎn)生裝置和用于確定測量值的測量裝置，所述測量值反映了由磁場在流動介質(zhì)中引起的電場的場強。磁場產(chǎn)生裝置包括至少一個電極磁鐵和至少部分地被磁場穿過的磁場導(dǎo)體，其中，磁場導(dǎo)體的磁導(dǎo)率是磁場強度的非線性函數(shù)。
[0002]磁感應(yīng)流量計在現(xiàn)有技術(shù)中已廣泛公知數(shù)十年。對此例如參見文獻K.W.Bonfig工程博士、教授的“Technische Durchflussmessung (工程流量測量)”埃森Vulkan出版社第3版2002年第123-167頁以及KROHNE Messtechnik GmbH & C0.KG公司(科隆測量技術(shù)股份有限兩合公司)的出版物2003年第3版Friedrich Hoffmann工程碩士的“GrundlagenMagnetisch-1nduktive Durchflussmessung (磁感應(yīng)流量測量基礎(chǔ))”。
[0003]磁感應(yīng)流量計的基本原理源于Michael Faraday (邁克爾?法拉第)，他已在1832年提出，采用電磁感應(yīng)原理來測量導(dǎo)電介質(zhì)的流速。根據(jù)法拉第感應(yīng)定律，在被磁場穿過的流動的且導(dǎo)電的介質(zhì)中產(chǎn)生一種電場強度，其垂直于介質(zhì)的流向，并垂直于磁場。
[0004]法拉第感應(yīng)定律在開篇所述類型的磁感應(yīng)流量計上的應(yīng)用方式為，磁場產(chǎn)生裝置提供穿過流動介質(zhì)的磁場。在此，磁場由電極磁鐵產(chǎn)生，且由磁場導(dǎo)體引導(dǎo)。磁場在介質(zhì)中具有至少一個垂直于介質(zhì)流向的分量，由此在介質(zhì)中產(chǎn)生既垂直于流動介質(zhì)方向又垂直于磁場方向的電場強度。電場強度是流經(jīng)磁感應(yīng)流量計的介質(zhì)流量的量度，測量裝置被設(shè)計用于確定反映場強的測量值。
[0005]磁場導(dǎo)體利用其相比于外界較大的磁導(dǎo)率獲得其用于引導(dǎo)由電極磁鐵產(chǎn)生的磁力線的能力，該磁導(dǎo)率對于磁力線來說是一種較小的阻抗。但在這里，該磁導(dǎo)率并不恒定，確切地說，而是磁場強度的非線性函數(shù)。
[0006]可以利用至少兩個電極來探測反映所引起的電場強度的測量值。在此，電極可以要么與介質(zhì)直流地接觸，要么僅容性地與介質(zhì)耦接，且這些電極優(yōu)選設(shè)置在共同的優(yōu)選平行于電場強度方向的軸上。由于這種方向，測量值最大。測量值例如可以是電壓測量值，這些電壓測量值在測量電極與介質(zhì)直流地接觸時直接地測得，或者在測量電極與介質(zhì)容性地耦接時由位移電流導(dǎo)致。
[0007]磁感應(yīng)流量計往往用交變磁場工作。交變磁場引起交變測量值，由此可以至少部分地補償干擾比如電化學(xué)的干擾電壓，其時間變化比交變磁場的時間變化緩慢。
[0008]交變磁場可以是均勾的交變磁場。均勾的交變磁場的磁場強度的時間變化是均勾的波動。由現(xiàn)有的交流電網(wǎng)給電極磁鐵供電，由此可以產(chǎn)生均勻的交變磁場。然而，用均勻的交變磁場工作的磁感應(yīng)流量計有一些缺點，比如由DE 199 07 864 Al第I欄第53行~第2欄第13行已知。
[0009]利用是連接的穩(wěn)恒磁場的交變磁場進行工作，這樣就能避免在磁感應(yīng)流量計用均勻的交變磁場工作時產(chǎn)生的缺點。連接的穩(wěn)恒磁場由至少兩個間歇的周期性重復(fù)的序列構(gòu)成，其中，在每個間歇內(nèi)，磁場經(jīng)過振蕩過程之后恒定，磁場在兩個相繼的間歇中是不同的。用不同的電流值給電極磁鐵通電，由此產(chǎn)生不同的磁場。在此，電流值用電流大小和電流方向來表征。因此，利用不同的磁場強度和/或不同的磁場方向?qū)Υ艌鲇枰詤^(qū)分。多數(shù)情況下，連接的穩(wěn)恒磁場由兩個等長的間歇構(gòu)成，這些間歇的磁場在穩(wěn)態(tài)時具有相等的磁場強度，但有相反的磁場方向。
[0010]反映了由磁場在流動介質(zhì)中引起的電場場強的測量值與磁通密度成比例。如果除了由電極磁鐵產(chǎn)生的磁場外還存在對介質(zhì)中的磁通密度做出貢獻的寄生磁場，則流量測量就會出錯。寄生磁場例如可能由其它磁感應(yīng)流量計產(chǎn)生，或者由在磁感應(yīng)流量計周圍的電動機產(chǎn)生，且經(jīng)由磁場導(dǎo)體傳遞到介質(zhì)中。
[0011]本發(fā)明的目的因此是，介紹一種開篇所述類型的使得磁感應(yīng)流量計工作的方法，該方法能識別出存在寄生磁場。
[0012]前述目的首先主要以如下方式來實現(xiàn):在第一步驟中，至少用第一電流值和第二電流值給電極磁鐵通電，在第二步驟中，由測量裝置確定在用第一電流值給電極磁鐵通電時的第一測量值和在用第二電流值給電極磁鐵通電時的第二測量值，在第三步驟中，由第一電流值和第一測量值形成第一測量值對，由第二電流值和第二測量值形成第二測量值對，在第四步驟中，確定這些測量值對和磁導(dǎo)率函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，在第五步驟中，通報測量值對和磁導(dǎo)率函數(shù)的非對應(yīng)關(guān)系。在此，至少部分地在磁場導(dǎo)體中因存在寄生磁場而引起非對應(yīng)關(guān)系。
[0013]第一電流值和第二電流值必須彼此區(qū)分開。在這里，第一電流值和第二電流值在電流大小和/或方向方面是否不同并不重要。由于開篇所述類型的磁感應(yīng)流量計在一定程度上要么僅僅用均勻的交變磁場工作，要么用連接的穩(wěn)恒磁場工作，所以無需針對本發(fā)明的方法額外地產(chǎn)生用于給電極磁鐵供電的電流值。多數(shù)情況下，除了對于確定流量必需的采用已有的測量方法測得的測量值之外，也不需要額外地測量第一測量值和第二測量值。因此，針對于本發(fā)明的方法可以使用已有的電流值和測量值。
[0014]如開頭部分已述，磁導(dǎo)率是磁場強度的非線性函數(shù)。因而也會產(chǎn)生磁導(dǎo)率值對，其中，每個磁導(dǎo)率值對都由磁導(dǎo)率值和磁場強度構(gòu)成。由電極磁鐵產(chǎn)生的磁場強度與流經(jīng)電極磁鐵的電流成比例。因此，無論測量值還是磁導(dǎo)率值，都可以理解為電流值的函數(shù)。測量值對和磁導(dǎo)率值對的對應(yīng)關(guān)系因而也可以理解為測量值和磁導(dǎo)率值的對應(yīng)關(guān)系。
[0015]如果未產(chǎn)生測量值對和磁導(dǎo)率函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，那就存在非對應(yīng)關(guān)系，并通報該非對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)至少部分地在磁場導(dǎo)體中存在寄生磁場時產(chǎn)生非對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)用第一電流值和第二電流值通電且不存在寄生磁場時，電極磁鐵產(chǎn)生具有第一磁場強度和第二磁場強度的磁場，且按照磁場導(dǎo)體的磁導(dǎo)率的非線性函數(shù)以第一磁通密度和第二磁通密度穿過介質(zhì)。在流動的介質(zhì)中，由磁場引起與第一磁通密度和第二磁通密度成比例的第一電場強度和第二電場強度。按照磁場導(dǎo)體的磁導(dǎo)率的非線性函數(shù)，至少部分地在磁場導(dǎo)體中存在寄生磁場會引起在磁場導(dǎo)體中進而也在流動的介質(zhì)中出現(xiàn)磁通密度偏差。這種偏差因而也引起在磁場導(dǎo)體中進而也在流動的