專利名稱：用于測量和/或監(jiān)控測量介質的流量的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于測量和/或監(jiān)控測量介質的流量的設備，該介質在測量管的縱軸的方向上流經(jīng)測量管。該設備包括磁鐵裝置，其產生穿過測量管并且基本橫穿測量管的縱軸分布的磁場；兩個測量電極，它們流電地或電容地與測量介質耦合并且這樣布置使得在它們中感生由測量介質引起的測量電壓；調節(jié)/分析單元，其基于在測量電極中感生的測量電壓，提供關于在測量管中的測量介質的體積流量的信息；其中提供信號線，測量信號經(jīng)其在測量電極和調節(jié)/分析單元之間傳遞。
背景技術：
磁感應式流量測量儀表使用電磁感應原理用于體積流量測量介質中垂直于磁場移動的載流子在測量電極中感應感生電壓，測量電極同樣基本垂直于介質的流動方向并且垂直于磁場。這個在測量電極中感生的電壓與在管道橫截面上的介質平均流速成比例；并因而與體積流量成比例。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是以節(jié)省空間的方式，將磁感應式測量儀表的信號線從測量電極引導至變換器。
通過將信號線至少在預定的部分區(qū)域中集成在磁鐵裝置中，而實現(xiàn)這個目的。優(yōu)選地，信號線以基本平面的結構布置。在本發(fā)明的設備的具有優(yōu)點的實施例中，信號線以平面結構放置在基材上。優(yōu)選地，基材是柔性的。其中設置信號線的平面結構優(yōu)選地是柔性印刷板(Flexprint)。
特別地，本發(fā)明的技術方案適用于將信號線集成在柔性印刷板中，并且磁感應式測量儀表具有較小的公稱寬度。作為例子，這里要注意用于批處理的磁感應式測量儀表，諸如申請人以商標DOSIMAG銷售的儀表。通常使用的信號線是電極電纜，其從測量電極開始圍繞兩個線圈裝置之一引向變換器，并且被焊接在變換器上或與其電接觸。
由于以下原因，這種布置存在一定的問題。由于圍繞線圈裝置引導兩個電極電纜，在較大范圍上兩個電極電纜之間張開的平面相當大。于是干擾的磁場線經(jīng)過張開的平面并由此在電極電纜中感生干擾電流的危險增加。這些干擾電流疊加在實際測量電流上，導致磁感應式流量測量儀表的測量精度下降。而且現(xiàn)有技術中由于設計的限制，在電極電纜之間張開平面，其垂直于由磁鐵裝置產生的磁場，這個問題也沒有得到解決。由于這個原因，可以在電極電纜中感應干擾電流，它對于測量精度具有負面影響。
通過在柔性印刷板中集成信號線并且通過與此相關聯(lián)的在測量電極和變換器之間的區(qū)域中精確定位信號線，可以實現(xiàn)非常對稱且確定的線路引導。這兩方面對于測量精度都非常重要，因為在對于所有制造的磁感應式測量儀表都保持相同且確定的線路引導的情況中，可以有合適的對策用于補償來自磁鐵裝置的線圈電路的干擾電流。本發(fā)明的作為柔性印刷板的設備的實施例的另一優(yōu)點在于，在測量電極和變換器之間節(jié)省空間的線路引導。關于這一點，特別要強調的是，在極靴中放置柔性印刷板，代替極靴片。正如已經(jīng)提到的，這個實施例在較小公稱寬度的磁感應式測量儀表的情況中特別具有優(yōu)點。進一步，通過本發(fā)明的實施例，顯著簡化了磁感應式測量儀表的安裝。這節(jié)省了時間和成本。
根據(jù)本發(fā)明的設備的具有優(yōu)點的另一發(fā)展，信號線設置在基材的一側上，與基材的縱軸對稱，該縱軸基本上與磁場的主軸平行。另外，這樣將信號線設置在基材上，使得信號線之間張開的平面被最小化。通過這些措施，大有可能防止由于來自磁場裝置的線圈電路的干擾而在信號線中感應電流。
在本發(fā)明的設備的具有優(yōu)點的實施例中，每一磁鐵裝置包括一個極靴，其中極靴由多個極靴片構成。關于這一點，當信號線或載運信號線的基材設置在兩個極靴之一時是特別具有優(yōu)點的。
優(yōu)選地，其上提供信號線的基材的形式為極靴片，這個平面結構例如代替中央布置的極靴片而被插入極靴。正如上面提到的，這個實施例形式允許了非常節(jié)省空間地將信號線從測量電極引導向變換器。柔性印刷板或基材上布置的信號線與變換器的連接例如是通過焊接或機械夾鉗實現(xiàn)的。
另外，還在基材上提供基本平面的電子元件，它們可以用于有效補償或中和在柔性印刷板外部剩余的感生耦合。因為這些剩余的耦合由于信號線的已知且確定的引導而最好是已知的，所以它們可以被有效地補償。
在本發(fā)明的設備的具有優(yōu)點的實施例中，在基材上提供機械編碼。這樣設計它，使得在制造和組裝極靴期間信號線切換極性的危險被最小化。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細解釋本發(fā)明，附圖中圖1是磁感應式流量測量儀表的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術已知的在磁感應式流量測量儀表中在測量電極和變換器之間引導信號線的透視圖；圖2a是根據(jù)圖2的箭頭A得到的極靴的俯視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明，柔性印刷板中的信號線的布置的第一實施例的分解圖；圖3a是根據(jù)圖3的箭頭B得到的圖3所示實施例的俯視圖；圖4是本發(fā)明的柔性印刷板的第二實施例的分解圖；和圖5是本發(fā)明的具有集成的柔性印刷板的極靴的透視圖。
具體實施例方式
圖1顯示了現(xiàn)有技術已知的磁感應式流量測量儀表1的示意圖。流量測量儀表(圖中沒有特別顯示)的測量管2由同樣沒有特別示出的測量介質在測量管軸線10的方向上流經(jīng)。測量介質至少略微導電。測量管2自身由絕緣材料制成，或者至少在內側涂覆絕緣材料。
作為垂直于測量介質的流動方向引導并且通常由兩個在直徑上設置的電磁鐵(同樣在圖中沒有顯示)產生的磁場的結果，位于測量介質中的載流子遷移到相對極性的測量電極3、4。在兩個測量電極3、4之間產生的電壓與測量介質在測量管2的橫截面上的平均流速成比例，即，它是測量管2中的測量介質的體積流量的量度。還應當注意，測量管2經(jīng)由連接件(未顯示)與管道連接，測量介質在該管道中流動。
經(jīng)由信號線5、6，測量電極3、4與調節(jié)/分析單元7相連。另外，經(jīng)由連接線9，測量數(shù)據(jù)可以被轉發(fā)至顯示單元8。
圖2和2a顯示了電極電纜在測量電極3、4和至少由調節(jié)/分析單元7構成的變換器之間的引導。從測量電極3、4引出的電極電纜在極靴12的相對側表面上分布。磁鐵裝置的相對極靴在圖2中沒有示出。極靴12優(yōu)選地由多個組裝的極靴片13構成。極靴12的分層結構抑制了渦流。
在虛擬表面17的區(qū)域中，電極電纜5、6方向改變。這在圖2a中清楚的顯示，它是在虛擬表面12上得到的頂視圖。在這個區(qū)域中，兩個電極電纜5、6之間張開的平面垂直于由磁鐵裝置產生的磁場。在這個區(qū)域中，在電極電纜5、6中感應干擾電流的危險特別大。
圖3和4分別顯示了在柔性印刷板14中集成的分層結構中，根據(jù)本發(fā)明的信號線15、16的布置的實施例的分解圖。正如特別地可以從圖5中看到的，在這種情況中，柔性印刷板14代替了極靴12的極靴片13之一。優(yōu)選地，被替代的極靴片13是位于中部的極靴片13。
在所示的情況中，信號線15、16被施加在載運層27上，或者從載運層27的導電涂層蝕刻信號線15、16。載運層27優(yōu)選地是柔性載運層27。與平面載運結構的其它層25、26、28類似，柔性載運層27在極靴13的區(qū)域中基本上為極靴片13的形式。
兩條信號線15、16關于柔性載運層27的縱軸34對稱并且高度確定地設置。在較寬的區(qū)域中，兩條信號線15、16彼此緊鄰地設置。以這種方式，兩條信號線15、16之間張開的特別是垂直于時變磁場的平面被最小化。另一方面，由于平面結構，作為極靴片13構成的柔性印刷板14對于極靴12的功能的干擾相對很小。
圖3a顯示了本發(fā)明的柔性印刷板14的圖3所示的優(yōu)選實施例的分層結構。柔性印刷板14由四層構成，它們從左到右分別是第一絕緣層25、第一屏蔽層26、載運信號線15、16的載運層27，和第二屏蔽層28。絕緣層25由絕緣材料制成。第一屏蔽層26在朝向絕緣層25的側表面19上具有導電涂層。第一屏蔽層26的另一側表面20是電絕緣的。在載運層27的側表面21上布置信號線15、16。載運層27的第二側表面22是絕緣的。在第二屏蔽層28的情況中，朝向載運層27的絕緣側表面22的側表面23具有導電涂層。第二屏蔽層28的外表面24實現(xiàn)為絕緣層。第一和第二屏蔽層26、28都用于保護信號線15、16免受干擾電場影響。
使用柔性印刷板14代替在現(xiàn)有技術中使用的電極電纜的主要優(yōu)點在于，基本上排除了在安裝流量測量儀表1期間信號線切換極性。為了切換信號線15、16的極性，柔性印刷板14延伸出極靴的部分區(qū)域必須扭轉。
圖4的柔性印刷板14與圖3中所示的僅有幾處細節(jié)不同。在載運層27上和第一屏蔽層26上，分別提供凹口31和舌片32，它們實現(xiàn)機械編碼的功能。以這種方式，保證了柔性印刷板14被正確組裝。
在圖4中，在層26的側表面上以及在層28的側表面上，設置電子元件29。正如上面已經(jīng)提到的，這些電子元件可以用于補償剩余的干擾耦合。
圖5顯示了在極靴12內集成的柔性印刷板14中，根據(jù)本發(fā)明的信號線15、16的布置。柔性印刷板14這樣設置在極靴12中，使得它實際上替代中部極靴片13。柔性印刷板14向下延伸超出極靴12的部分攜帶用于測量電極3、4的連接環(huán)30。柔性印刷板14向上延伸的部分在上部區(qū)域中具有用于電連接到變換器或調節(jié)/分析單元7的分接頭33。
本發(fā)明的技術方案的特征在于緊湊的模塊化結構，由此特別是對于磁感應式流量測量儀表可以顯著減少組裝花費。另外，由于測量電極3、4的極性切換被很大可能地得到排除。由于平面結構造成的信號線15、16的確定且對稱的引導，不期望的感生電流的影響被減少至最低水平。通過引入相應的電子元件，可以補償剩余的殘余電流。
權利要求
1.用于測量和/或監(jiān)控測量介質(11)的流量的設備，該測量介質在測量管(2)的縱軸(10)的方向上流經(jīng)測量管(2)，該設備包括磁鐵裝置(12)，其產生穿過測量管(2)并且基本橫穿測量管(2)的縱軸(10)分布的磁場；兩個測量電極(3，4)，它們流電地或電容地與測量介質(11)耦合并且這樣布置使得在它們中感生由測量介質(11)引起的測量電壓；調節(jié)/分析單元(7)，其基于在測量電極(3，4)中感生的測量電壓，提供關于在測量管(2)中的測量介質(11)的體積流量的信息；其中提供連接線(5，6)或信號線(15，16)，利用它們在測量電極(3，4)和調節(jié)/分析單元(7)之間引導測量信號，其特征在于，信號線(15，16)基本上以平面結構布置。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中信號線(15，16)施加在基材(27)上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其中，基材(27)是柔性的，并且平面結構包含柔性印刷板(14)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其中，信號線(15，16)設置在柔性載運層(27)的側表面(21)上并且相對于柔性載運層(27)的縱軸對稱，其中縱軸(34)基本上與磁場的主軸(35)平行。
5.根據(jù)權利要求2或4所述的設備，其中信號線(15，16)這樣設置在基材或柔性載運層(27)上，使得在信號線(15，16)之間張開的平面最小。
6.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中每一磁鐵裝置具有極靴(12)，其中極靴由多個極靴片(13)構成。
7.根據(jù)權利要求1或6所述的設備，其中基材或柔性載運層(27)在兩個極靴(12)中集成了信號線(15，16)。
8.根據(jù)權利要求1、6或7所述的設備，其中上面提供了信號線(15，16)的基材或柔性載運層(27)至少在部分區(qū)域中具有極靴片(13)的形式，并且相應的平面結構接合在極靴(12)中，代替中部設置的極靴片(13)。
9.根據(jù)權利要求1或8所述的設備，其中在平面結構上提供至少一個基本為平面的電子元件(29)。
10.根據(jù)權利要求1、7或8所述的設備，其中在基材或平面結構上提供機械編碼(31，32)。
11.用于在磁鐵裝置的極靴(12)中引導信號線(15，16)或連接線(5，6)的設備，其中磁鐵裝置優(yōu)選地是磁感應式流量測量儀表的一部分，該設備由多個平面的層(25，26，27，28)構成，其中至少一層(27)載運基本上平面的信號線(15，16)和/或連接線(5，6)并且代替至少一個極靴片(13)而接合在極靴(12)中。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中信號線(15，16)施加在至少一個平面層(27)上。
13.根據(jù)權利要求10或11所述的設備，其中平面的層(25，26，27，28)是柔性層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量和/或監(jiān)控測量介質(11)的流量的設備，該介質在測量管(2)的縱軸(10)的方向上流經(jīng)測量管(2)。該設備包括磁鐵裝置(12)，其產生穿過測量管(2)并且基本橫穿測量管(2)的縱軸(10)分布的磁場；兩個測量電極(3，4)，它們流電地或電容地與測量介質(11)耦合并且這樣布置使得在它們中感生由測量介質(11)引起的測量電壓；調節(jié)/分析單元(7)，其基于在測量電極(3，4)中感生的測量電壓，提供關于在測量管(2)中的測量介質(11)的體積流量的信息；其中提供連接線(5，6)或信號線(15，16)，利用它們在測量電極(3，4)和調節(jié)/分析單元(7)之間引導測量信號。為了能夠以節(jié)省空間的方式布置信號線(15，16)，以基本平面的結構布置信號線(15，16)。
文檔編號G01F1/56GK1954195SQ200580009118
公開日2007年4月25日 申請日期2005年3月21日 優(yōu)先權日2004年3月22日
發(fā)明者弗雷德·卡佩茨, 貢特爾·巴赫爾, 托馬斯·孔 申請人:恩德斯+豪斯流量技術股份有限公司