專利名稱：帶有校驗的磁流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及過程測量和控制工業(yè)。更具體地，本發(fā)明涉及用于測量 過程流體流動的類型的磁流量計。
背景技術：
磁流量計用于測量穿過流管的傳導過程流體的流動。所述傳導流體 流過電磁體和電極。根據(jù)電磁感應的法拉第定律，由于施加了磁場在流
體中感應產(chǎn)生電動勢(EMF) 。 EMF與流體的流動流速成正比。電極設 置在流管中以與流動的流體進行電接觸。電極感測在流體中磁感應產(chǎn)生 的EMF，所述EMF之后被用于確定流率。通過使用跨過電極被連接的 微分前端放大器的流量計測量所述EMF。過程流體的電勢作為微分放大 器的參考。
在一些工業(yè)安裝中，流量計的校準必需被校驗以處于特定的限度 內(nèi)，例如所需精度的百分比。使用各種技術校驗流量計的運行。這些包 括關閉所述過程、從所述過程移除流管和把流管發(fā)送至非現(xiàn)場位置(off site location)以校驗校準。所述非現(xiàn)場位置可以是例如工廠、鑒定試驗 室或使用例如"校準裝置"或參考計的另外的設備進行測試的房屋位 置。在一些配置中，可使用連接至流管和變送器的外部裝置。之后這種 外部裝置校驗流管和變送器的原始特性沒有顯著地變化。這些程序非常 昂貴、麻煩而且需要經(jīng)專門訓練的技術人員執(zhí)行所述測試。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種磁流量計，所述磁流量計包括被設置用以接收過程流體 流動的磁流管。所述磁流管包括激勵線圈和至少一個感測電極。測量電 路被耦合至流管且被配置以提供激勵信號至激勵線圈和基于感測電極的 輸出測量穿過流管的過程流體的流動。存儲器包括相關于流管的額定參數(shù)的存儲值。校驗電路被設置以測量磁流管或流量計的參數(shù)，和基于測 量的參數(shù)和存儲值的比較響應地提供相關于磁流量計的運行的校驗輸 出。


圖1是顯示了顯示根據(jù)本發(fā)明的流量計的部分切掉視圖的透視切掉 視圖。
圖2是圖1的流量計的電學方框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的顯示校驗電路的方框圖。
圖4是顯示圖3中所顯示的校驗電路使用的測試電路的簡化方框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種用被提供至所述測量計內(nèi)部的電路校驗流管或磁 流量計的運行的方法和設備。這種配置不需要關閉所述過程和從使用中 移除流管，且也不需要分離的或另外的設備或經(jīng)專門訓練的人員執(zhí)行所 述測試。
在磁流量計中，提供測量與流量計相關的磁流管和/或變送器電路的 參數(shù)的校驗電路。校驗電路可被配置以測量包括相關電子電路的流管的 參數(shù)。所述電路基于測量參數(shù)和與參數(shù)的額定值相關的儲存值的比較響 應地提供校驗輸出。所述比較可以例如基于閾值限制、隨時間的變化 等?？蓽y量和校驗多于一個參數(shù)，校驗輸出可以是多個比較或其它的運 算法則的函數(shù)。例如， 一個測量可顯示一個特定的部件己經(jīng)退化但仍然 在可接受的限度內(nèi)運行，而另外的測量可顯示第二部件也已退化且在可 接受的限度內(nèi)運行。然而，兩個己退化部件的結合可用于提供磁流量計 的整個運行在可接受的精度范圍之外的校驗。可被監(jiān)測的參數(shù)的例子包 括流管的激勵線圈的電阻、激勵線圈的電感、流管的感測電極的阻抗和 磁流量計的模擬輸出、流量計的前端電子裝置的運行、施加至流管線圈 的激勵電流的波形和水平、脈沖輸出、數(shù)字輸入和輸出、或其它的，但 不限于此。圖1是磁流量計的一個實施例的部分切掉視圖，其中，本發(fā)明的各 實施例可用于所述磁流量計。磁流量計20包括具有電絕緣的襯墊23
的、由低導磁率材料形成的流管22、由線圈形成的電磁體26、鐵磁芯或 屏蔽物28、以及感測電極30、 32。電磁體26和電極30、 32被導線連接 至變送器電路34，接地電極35也被連接至變送器電路34。在運行中， 變送器電路34用電流激勵電磁體26，電磁體26產(chǎn)生由流管22內(nèi)部的箭 頭顯示的磁場36。過程流體21流過流管22的磁場，所述流動在液體21 中感應產(chǎn)生電動勢(EMF、電壓)。絕緣襯墊23防止EMF從液體21泄 露至金屬流管22。電極30、 32接觸液體21且獲得或感測根據(jù)法拉第定 律與流管22中的液體21的流量(流率)成正比的EMF。
圖2是磁流量計20的電路的圖解視圖。磁流量計20包括具有適合 承載流動液體21的絕緣襯墊23的流管22，所述流動液體21被電耦合至 流管22且通常被連接至接地地面130。設置電磁體26以響應于激勵電路 152的激勵信號施加磁場至過程流體。電極30和32分別穿過放大器150 和148耦合至測量電路154。測量電路154根據(jù)公知的技術提供相關于流 動的輸出。
圖2也顯示根據(jù)本發(fā)明的流量計的校驗電路200。下文中將更加詳細 地說明校驗電路200的運行。校驗電路200提供輸出210?？删偷靥峁┻@ 種輸出用于在流量計20中使用或把這種輸出發(fā)送至很遠的位置?？赏ㄟ^ 任何適合的方式傳輸至很遠的位置。例如，可由根據(jù)HART⑧通信協(xié)議、 Fieldbus協(xié)議或其它的有線通信技術運行的二線式過程控制回路傳輸輸出 210。在另一個實施例中，使用無線通信技術發(fā)送校驗電路200的輸出 210。例如，通過無線電頻率通信線路可提供信息至很遠的位置。所述很 遠的位置可以是例如耦合至流量計20的測試設備、遠程控制室或其它的 裝置。測量電路154和校驗電路200的輸出被提供至通信電路160。在圖 2顯示的實施例中，通信電路160顯示耦合至二線式過程控制回路162。
圖3是校驗電路200的簡化方框圖。校驗電路200包括測試電路 202、存儲器204和輸出電路206。輸出電路206被配置以提供輸出 210。輸出電路206被配置以提供輸出210。包括校驗電路200的各種元 件可被包含在流量計20的其它的元件中。例如，存儲器204可是與流量計20的其它部件共有的。類似地，測試電路202可由分離的部件形成或
可以是與其它的部件共有的，例如微處理器、放大器、模數(shù)轉換器、傳
感器等。輸出電路206可以是獨立于流量計20中的其它電路的輸出電 路，或可以是與例如微處理器或與其類似的流量計中的其它電路共有 的。
顯示測試電路202與流量計電路220連接。流量計電路220可以是 在流量計20中使用的任何電路。
在運行中，測試電路202對流量計電路200執(zhí)行測試。測試的結果 與儲存在存儲器204中的額定參數(shù)值222對較。額定參數(shù)值可以是特定 值、百分比范圍的值、值的范圍或從在流量計電路220上執(zhí)行的測試中 識別可接受的結果的其它的方式?；谶@種比較，從校驗電路220通過 輸出電路206提供輸出。這可以是裝置應該盡快被維修或裝置在可接受 的運行限制之外的指示。在更復雜的配置中，存儲器204儲存多個額定 參數(shù)值222，測試電路202對多個流量計電路220或流量計的其它方面執(zhí) 行測試。之后測試電路202可提供基于多個測試的輸出。例如，雖然總 的來說多個單獨的測試可在可接受的限制中，但測試可顯示整個流量計 不能適當?shù)剡\行或不處于可接受的限制中。注意到，這些測試是被原位 地執(zhí)行的，不需要從使用中移除流量計。
圖4是更加詳細地顯示己示出的測試電路202的簡化方框圖。如所 顯示的測試電路202包括測試功能(function) 230和感測器232。測試功 能230和感測器232耦合至流量計電路202。感測器232的輸出被提供至 模數(shù)轉換器236，所述模數(shù)轉換器236提供數(shù)字輸出信號至微處理器 238。所述微處理器238被如所示出地控制測試功能230。微處理器238 可以是孤立的微處理器或例如可以是圖2中示出的測量電路154的一部 分。所述微處理器可根據(jù)例如儲存在存儲器204中的指令運行。
測試功能230可被用于施加測試功能或信號至流量計電路220的部 件或電路。感測器232可被用于測量流量計電路220的部件或電路的參 數(shù)。轉向特定的實施例，測試功能230可包括電流源，感測器232可包 括電壓感測器。在這樣的配置中，通過監(jiān)測響應于施加的電流水平的經(jīng) 過部件的電壓降，微處理器238可測量阻抗值。類似地，通過使用具有時間變化信號的測試功能，可測量例如電感或電容的其它參數(shù)。
在一種配置中，在流量計的正常運行中或通過流量計的已有部件可
提供測試功能230。例如，圖2中顯示的線圈激勵電路152可提供用于測 試線圈26的測試功能。測試功能信號可包括在正常運行中所使用的線圈 激勵信號。在這種配置中，感測器232被用于測量線圈的參數(shù)，例如在 運行中的穿過線圈26的時間變化電壓。
_^入；乂s"to而3嬰出 "Ut嬰、、/fyiiU+出口々，n，加l縣4^蹈。/: 6hRFl"t^ ;t"5T 仏 l /j、 |7'」u'」hu且丁 ？ f^c且ty" waj力im厶v厶t/。里^^閨厶u u'」廣ja:yLo 込w」
以是例如通過施加測試功能和測量穿過線圈26所產(chǎn)生的電壓降或電流。 如上面所討論的，在另一配置中，通過線圈激勵電路152施加測試功 能。在另一示例的配置中，測量線圈的電感。測試電路202也可被配置 以測量電極202的阻抗。在這樣的配置中，測試功能230可被配置以施 加通過電極30和32的電流。在這種配置中，把感測器232包含在被設 置用于測量電極30和32的電壓的放大器148和150中。除了校驗在執(zhí) 行測量中所使用的電路的運行，校驗電路200可被設置以測量與變送器 通信相關的部件。例如，測試電路202可被配置以測量在過程控制回路 162上傳送的模擬電流水平。類似地，使用感測器232可測量通過線圈激 勵電路152施加至線圈26的電流水平?？蓽y試變送器其它的"前端"電 子裝置。例如，測試功能230可被配置以模擬由于穿過流管的流動導致 的、從電極30和32上所產(chǎn)生的電極電壓。基于模擬的感測電壓，可測 試輸入電路以測定放大器或其它部件的適當運行。
額定參數(shù)值222可儲存在非易失存儲器中。在運送至工廠之前和在 運送至現(xiàn)場位置以前，把所述值設置在存儲器中。多個值可被存儲在存 儲器中，多個值全面地提供了流量計20的各個部件的表征。之后，這些 值可與測量的值進行比較，以校驗流管的校準在運行中沒有變化。可用 很多方式獲得所述數(shù)據(jù)，包括例如工廠的測量、外部設備的測量，且所 述數(shù)據(jù)被設置在存儲器中，當流量計20被初次使用時通過校驗電路200 本身測量所述數(shù)據(jù)。
可根據(jù)需要選擇由測試電路202執(zhí)行的特定測試。例如，基于測量 的值與額定參數(shù)值222的存儲值的偏離，可采用通過測試/未通過測試。 例如，如果過程控制回路162上的模擬輸出應該是20mA，測量輸出是在20mA的X百分比內(nèi)，特定電路可被顯示為適當運行。
如上面所討論的，可使用合適的測量技術用測試電路202測量任何 電路。例如，可通過線圈電壓除以線圈電流測量線圈阻抗。在這樣的配 置中，可能需要兩個感測器232， 一個用于測量電壓， 一個用于測量線圈 電流的變化率。通過求解下述方程可測量電感L。
可測量電極電阻，例如把共同模式信號施加至電極30和32和所述 信號的衰減被用于確定阻抗。-模數(shù)轉換器可被用于測量過程控制回路162 上的電流輸出。通過把感測電阻器包含在與線圈26串聯(lián)設置的感測器 232中和測量所產(chǎn)生的電壓降，可測量線圈電流?？稍谄渌考蠄?zhí)行其 它的測試，本發(fā)明并不限于在此處所述的這些。
對于本發(fā)明，在過程流體的流動的正常測量中可執(zhí)行磁流量計的校 驗，且沒有打斷流動信息的輸出。在一種配置中，在流量計的正常運行 情況(background)下執(zhí)行校驗。通過變送器本身執(zhí)行所述校驗，且不需 要外部工具。所述變送器被配置以校驗變送器本身以及流管的運行。額 定參數(shù)提供正常運行的"標記"指示。在制造流量計的過程中、在流量 計的初始安裝過程中或在隨后的時間中，可存儲所述參數(shù)。例如，在流 量計在現(xiàn)場位置開始運行后，可把額定參數(shù)存儲在存儲器中。
雖然己經(jīng)參照優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行了描述，但本領域技術人 員將會意識到，在沒有背離本發(fā)明的實質和范圍的情況下可對本發(fā)明進 行形式和細節(jié)上的改變。
權利要求
1.一種磁流量計，包括磁流管，所述磁流管被設置以接收過程流體的流動，所述磁流管包括激勵線圈和至少一個感測電極；測量電路，所述測量電路耦合至流管，被配置以提供激勵信號至激勵線圈和基于至少一個感測電極的輸出測量通過流管的過程流體流；存儲器，所述存儲器被配置以包含與流管的額定參數(shù)相關的存儲值；和校驗電路，所述校驗電路被設置以測量磁流管的參數(shù)和基于測量參數(shù)和存儲值之間的比較響應地提供與磁流量計的運行相關的校驗輸出。
2. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，在校驗電路的運行過程中， 所述測量電路被配置以測量流體。
3. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述校驗電路被配置以測量 流管的線圈的阻抗。
4. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述校驗電路被配置以測量 流管的線圈電感。
5. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述校驗電路被配置以測量 流管電極.卞:過程接地的阻抗。
6. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述校驗電路被另外地配置 以測量設置在二線式過程控制回路上的輸出。
7. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述校驗電路被配置以測量 通過測量電路施加至激勵線圈的激勵信號的電流的電流水平。
8. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，在制造流量計的過程中或在 流量計的初始安裝過程中，所述額定參數(shù)值被存儲在存儲器中。
9. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，由校驗電路把所述額定參數(shù) 值存儲在存儲器中。
10. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述存儲器被配置以存儲多 個額定參數(shù)，所述校驗電路基于多個測量參數(shù)和多個存儲的額定參數(shù)之 間的比較提供校驗輸出。
11. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述額定參數(shù)是從由脈沖輸 出、數(shù)字輸入和數(shù)字輸出的值組成的組中選取的。
12. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，在現(xiàn)場位置運行磁流量計的 過程中，把所述額定參數(shù)值存儲在存儲器中。
13. —種用于校驗磁流量計的運行的方法，包括-電耦合被設置以接收過程流體流動的磁流管，所述流管被耦合至過程流體流，所述磁流管包括激勵線圈和至少一個感測電極； 測量所述磁流管的參數(shù)； 檢索與流管的額定參數(shù)相關的存儲值；和基于磁流管的測量參數(shù)和與流管的額定值相關的存儲值的比較，提 供校驗輸出。
14. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，測量參數(shù)的步驟包括測量 流管的線圈的阻抗。
15. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，測量參數(shù)的步驟包括測量 流管的線圈的電感。
16. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，測量參數(shù)的步驟包括測量 流管的電極的阻抗。
17. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，測量參數(shù)的步驟包括進一 步測量設置在二線式過程控制回路上的輸出。
18. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述校驗電路被配置以測 量由測量電路施加至激勵線圈的激勵信號的電流的電流水平。
19. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，在制造所述流量計過程中 或在所述流量計的初始安裝過程中，把所述額定參數(shù)值存儲在存儲器 中。
20. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，由所述校驗電路把所述額 定參數(shù)值存儲在存儲器中。
21. 根據(jù)權利要求13所述的方法，包括存儲多個額定參數(shù)，且所 述校驗輸出是基于多個測量參數(shù)和多個存儲的額定參數(shù)的比較。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磁流量計(20)，所述磁流量計(20)包括被設置用以接收過程流體流動的磁流管(22)。所述磁流管(22)包括激勵線圈(26)和至少一個感測電極(30、32)。測量電路(154)耦合至磁流管(22)且被配置以提供激勵信號至激勵線圈(26)和基于感測電極(30、32)的輸出測量穿過流管(22)的過程流體的流動。存儲器(204)包括相關于流管的額定參數(shù)的存儲值(222)。校驗電路(200)被設置以測量磁流管(22)的參數(shù)，和基于測量參數(shù)和存儲值之間的比較響應地提供相關于磁流量計(22)的運行的校驗輸出(222)。
文檔編號G01F25/00GK101517377SQ200780035491
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權日2006年9月29日
發(fā)明者威廉·F·格拉伯爾, 斯科特·R·弗斯, 羅伯特·K·舒爾茲 申請人:羅斯蒙德公司