專(zhuān)利名稱(chēng)：用于操作流量計(jì)的方法以及流量計(jì)本身的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于操作
(Betrieb )流量計(jì)的方法、以及一種根據(jù)權(quán)利要求6前序部分的流量 計(jì)本身。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知，流量計(jì)、尤其是感應(yīng)式(induktiv)流量計(jì)在 其應(yīng)用和精度方面由于測(cè)量介質(zhì)的很低的傳導(dǎo)率(Leitfaehigkeit)以 及關(guān)于取決于操作(betriebsbedingt)的沉積(Ablagerungen )到電 極上而受到限制。由此，在電耦合到測(cè)量介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生過(guò)渡電阻 (Uebergangswiderstand )，該過(guò)渡電阻會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。
由DE10243748A1已知，將交流電信號(hào)(Wechselstromsignal) 饋入到流量計(jì)的一個(gè)電極并相對(duì)于接地極測(cè)量該交流電信號(hào)。其缺點(diǎn) 在于，電壓測(cè)量受到承載電流的(stromtragend)電極干擾或由于該 承載電流的電極而產(chǎn)生誤差。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是消除這些缺點(diǎn)，而且仍然利用 常規(guī)類(lèi)型的測(cè)量管構(gòu)造(Messrohrgestaltung )以技術(shù)上簡(jiǎn)單的方式 采集介質(zhì)的傳導(dǎo)率或由于沉積而引起的(ablagerungsbedingt)誤差。
對(duì)于按類(lèi)型的方法，所提出的技術(shù)問(wèn)題根據(jù)本發(fā)明是通過(guò)權(quán)利要 求1的特征部分的特征解決。
優(yōu)選的示例性實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求2至5中給出。
對(duì)于流量計(jì)，所提出的技術(shù)問(wèn)題按照本發(fā)明是通過(guò)權(quán)利要求6 的特征部分的特征解決。其他根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)在其余的權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明就方法而言的核心在于，在測(cè)量管(Messrohr)中分布式 地在測(cè)量管的圓周(Umfang)上總共設(shè)置至少4個(gè)電極，并且在將 信號(hào)饋入到一個(gè)電極或一個(gè)電極對(duì)時(shí)測(cè)量一個(gè)電極對(duì)之間的電流，同 時(shí)測(cè)量另 一 電極對(duì)之間的電壓，并且根據(jù)這兩個(gè)測(cè)量值確定阻抗值，
極的值相互比較而推斷出至少一個(gè)電極上的沉積層(Belagsschicht)。 在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，必要時(shí)(ggfs)在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)的信 號(hào)的序列在相應(yīng)的另一電極或另一電極對(duì)處被饋入，并且測(cè)量一個(gè)電 極對(duì)之間的電流和另 一電極對(duì)之間的電壓，并且通過(guò)一種方式調(diào)換這 些測(cè)量，直到遍歷電極對(duì)組合的序列并確定阻抗值，并且根據(jù)多個(gè)阻 抗值確定傳導(dǎo)率和/或通過(guò)相互比較或與歷史值比較而推斷出在電極 上形成的沉積層。
如果測(cè)量也被饋入該信號(hào)的相應(yīng)電極的傳導(dǎo)率，則會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤 差，尤其是由于電極-電解質(zhì)阻抗的非精確已知值。在此排除了這種 測(cè)量誤差。
在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，與所采用的測(cè)量方法結(jié)合地給定， 關(guān)于測(cè)量管的橫截面視圖分布式地在測(cè)量管中將4個(gè)電極 (Ei，Ej，Ek，El)設(shè)置在測(cè)量管的圓周上，使得在測(cè)量管制造完畢的 (fertig)裝配狀態(tài)(Einbauzustand )下每?jī)蓚€(gè)電極相對(duì)地i更置，即 使得連接線(xiàn)相對(duì)于地心引力是垂直的和水平的，參見(jiàn)圖1。這種格局 (Konstellation )涉及測(cè)量計(jì)的裝配完畢的、即已安裝的狀態(tài)。當(dāng)由 此產(chǎn)生的上電極、頂電極和下電極、底電極用于進(jìn)一步的功能、例如 確定完全裝滿(mǎn)測(cè)量介質(zhì)的測(cè)量管時(shí)，或者當(dāng)?shù)纂姌O用于(附加地)將 測(cè)量計(jì)接地，而兩個(gè)水平的電極用于真正的流量測(cè)量時(shí)，該格局發(fā)揮 作用。
在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，在測(cè)量管中以基本上對(duì)稱(chēng)的分布 (Verteilung )設(shè)置電極(Ei，Ej，Ek，El)的情況下應(yīng)用該方法，并且 使用這樣 一種測(cè)量，即其中電流被饋入在兩個(gè)關(guān)于測(cè)量管的橫截面圓周線(xiàn)(Querschnittsumfangslinie )相鄰的電極之間，并測(cè)量另外兩個(gè) 相鄰的電極之間的電壓。為此一般必須設(shè)置技術(shù)裝置，該裝置將用于 正常流量測(cè)量的電極間的電壓測(cè)量切換為相鄰電極間的相應(yīng)電流饋 入(Stromeinspeisung)和電壓觀(guān)'J量。
對(duì)于4電極結(jié)構(gòu)，在一種實(shí)施情況中還給定，例如，測(cè)量電極被 設(shè)置在左邊和右邊，并且頂電極(Top-Elektrode )被用于"空管，，確定， 底電極(Bottom-Elektrode)用作接地極。優(yōu)選地，頂電極和測(cè)量電 極組合為電極對(duì)用于上述測(cè)量。
由此給出，為了測(cè)量傳導(dǎo)率和/或阻抗值，分別在兩個(gè)電極之間 測(cè)量傳導(dǎo)率和/或阻抗值，這兩個(gè)電極的位于測(cè)量管橫截面中的虛擬 (gedacht)連接線(xiàn)與垂直線(xiàn)大約成45。，參見(jiàn)圖2。
此外，有利的是，對(duì)于成對(duì)的測(cè)量，不同電極能夠借助于一個(gè)或 多個(gè)切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換而相對(duì)于彼此地進(jìn)行所述測(cè)量。
此外，在兩個(gè)電極Ei和Ej之間測(cè)量電壓Uij，其中先后在兩個(gè) 電極El和Ej之間測(cè)量第 一 電流I,j并且在電極Ek和Ej之間測(cè)量第二 電流Ikj，并且由此確定兩個(gè)阻抗值Za-Uij/I,j和Zb-Ujj/Ikj，參見(jiàn)圖4。 通過(guò)求差(或通過(guò)其它數(shù)學(xué)換算)形成阻抗值Z-Za-Zb。該阻抗值一 般是純歐姆的(ohmsch)，并且與1/ct成比例，其中a是介質(zhì)的傳導(dǎo) 率。因此，該值可以被用于測(cè)量傳導(dǎo)率測(cè)量或通過(guò)與來(lái)自校準(zhǔn)歷史 (Kalibrierhistorie )的值而被比較，并由此確定電極的沉積狀態(tài) (Belagzustand )。
對(duì)于用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的流量計(jì)，本發(fā)明的核心在于， 在電極的控制(Ansteuerung )之間設(shè)置進(jìn)行調(diào)換的(permutierend ) 切換開(kāi)關(guān)，利用該切換開(kāi)關(guān)能夠自動(dòng)調(diào)換(Permutation )通過(guò)相應(yīng)的 另一電極的信號(hào)饋入(Signaleinspeisung)，并且能夠控制各個(gè)不同 電極對(duì)之間的同樣(ebenfalls)調(diào)換的電流和電壓測(cè)量。
在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，設(shè)置分析裝置，其中在該分析裝置 中，通過(guò)調(diào)換而獲得的電流/電壓值能夠被確定為阻抗值，而且根據(jù)多 個(gè)阻抗值能夠確定傳導(dǎo)率，并通過(guò)將這樣確定的值相互比較或?qū)⑵渑c來(lái)自存儲(chǔ)裝置的歷史值進(jìn)行比較能夠推斷在電極上產(chǎn)生的沉積層。


在附圖中示出了本發(fā)明，并在下面詳細(xì)描述本發(fā)明。其中
圖1示出了感應(yīng)式流量計(jì)中電極的幾何排列。在上面的簡(jiǎn)圖中是 側(cè)視圖，在下面的簡(jiǎn)圖中是正視圖。
圖2示出了測(cè)量配置。示出了 4個(gè)電極處用于電流和電壓的兩個(gè) 可能的測(cè)量配置。
圖3示出了在4個(gè)電極之間的阻抗的等效電路圖，包括電極-電 解質(zhì)阻抗。
圖4示出了進(jìn)一步的測(cè)量配置，其中根據(jù)兩個(gè)測(cè)量的組合確定阻抗值。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的流量計(jì)的功能的示意性概要。
具體實(shí)施例方式
圖1在上面的部分圖中示意性示出感應(yīng)式流量計(jì)的測(cè)量管、以及 設(shè)置在外部的磁系統(tǒng)(Magnetsystem)、以及電極。其中，測(cè)量介質(zhì) 流過(guò)測(cè)量管，其中確定該測(cè)量介質(zhì)的流量。
圖1的下面的部分圖示意性示出測(cè)量管的原理性橫截面，并示出 在該實(shí)施例中放置的4個(gè)電極的位置。上面是頂電極E-top，下面是 接地極(底電極)0。虛擬的連接線(xiàn)在該示例中基本上平行于重力加 速度g向量。兩個(gè)測(cè)量電極El和E2被設(shè)置為使得它們的連接線(xiàn)基本 上垂直于E-top和0之間的連接線(xiàn)。上面的測(cè)量電極一般用于確定測(cè) 量管的填充狀態(tài)(Fuellzustand )，而底電極一般是接地極。其中， 該底電極也可以替換地通過(guò)管子接地(Rohrerdung)而被實(shí)施。
此外還定義，表達(dá)"相鄰電極"是指沿著圓周線(xiàn)圍繞測(cè)量管相鄰的 電極。也就是說(shuō)，在該示例中，E2直接與E-top電極和0電極相鄰， 等等。
所示出的這個(gè)4電極排列對(duì)于下面還要描述的實(shí)施例是決定性的(massgebend )。
圖2示出了兩個(gè)可能的測(cè)量配置。在示例a)中，測(cè)得的電壓Ul-U2 由于對(duì)稱(chēng)性而等于0，從而無(wú)法獲得不等于0的阻抗值。在配置b)中， 在這里所定義的兩個(gè)電極E1和E2之間測(cè)量電壓，在E-top和0 (接 地極)之間測(cè)量電流。以b)中所示的方式改變、調(diào)換電極的測(cè)量施加 (Messbeaufschlagung )就產(chǎn)生無(wú)失真的(ungestoert)、并且首先是 不等于0的阻抗值。也就是說(shuō)，調(diào)換不是或不僅是指如圖1中所確定 的電極功能分布的不同電極對(duì)組合，而是指為各個(gè)電極分配電極功 能。也就是說(shuō)，圖l僅示出電極位置相互之間確定的狀態(tài)(Lage)， 而本發(fā)明現(xiàn)在還可以調(diào)換各單個(gè)電極的功能。這通過(guò)對(duì)比圖l與圖2
而看出。(根據(jù))圖1的頂電極E-top將在圖2b)中成為測(cè)量電極El， 等。
這種調(diào)換類(lèi)型是本發(fā)明方法的重要組成部分，并且因此應(yīng)當(dāng)以這 種方式理解。
因此，根據(jù)圖2b)在E-top和0之間測(cè)得的電流、以及在測(cè)量電 極El和E2之間測(cè)得的電壓不為0。根據(jù)Z=U/I所確定的阻抗值與 1/a成比例，其中cj是介質(zhì)的傳導(dǎo)率。于是，通過(guò)確定比例系數(shù) (Proportionalitaetsfaktor )可以確定傳導(dǎo)率。如果作為流過(guò)測(cè)量管 的介質(zhì)的流體(Fluessigkeit)基本上是歐姆的，則阻抗值基本上僅由 實(shí)部構(gòu)成。于是，不需要確定電壓和電流之間的相位。
一種替換方法可以是，根據(jù)阻抗測(cè)量的兩個(gè)結(jié)果可以確定傳導(dǎo) 率。其中假定，只設(shè)置接地極0，或者電流首先(vorzugsweise)流經(jīng)
接地極。由此可以定義阻抗矩陣
力O Z12 Z13Y/1人
t/2 t/3
Z21 Z22 Z23 Z31 Z32 Z33
/2
A巧
假定底電極與接地極0相同，從而得到矩陣形式(Matrixform )， 其中U3-U-top。
阻抗值由于矩陣形式而具有按照?qǐng)D3的等效電路圖。該示圖包括 在每個(gè)電極處的電極阻抗Zi。因此，由于圖3中的對(duì)稱(chēng)性，內(nèi)部的電阻值也有關(guān)系(stehen in Beziehung )，即與1/cr成比例。
在這些情況下，僅通過(guò)組合得到阻抗值。這通過(guò)所述的多個(gè)測(cè)量 實(shí)現(xiàn)。例如通過(guò)在頂電極處饋入電流Ia，并在一測(cè)量電極和接地極之 間測(cè)量第 一 電壓Ua ，并求Za=Ua/Ia 。
在第二測(cè)量中，又對(duì)電流和電壓進(jìn)行調(diào)換，即在一測(cè)量電極和接 地極之間測(cè)量電壓Ub，并在另一測(cè)量電極和接地極之間測(cè)量電流Ib。 從而得到Zb=Ub/Ib。
然后，求差Z=Za-Zb。該阻抗值的優(yōu)點(diǎn)是，除去了 ( herausheben ) 電極阻抗的影響，使得該值是歐姆的而且與1/cy成比例。
現(xiàn)在，通過(guò)該方式可以通過(guò)與電阻的額定值或傳導(dǎo)率的額定值相 比較來(lái)確定電極上形成的沉積層。或者，可以通過(guò)調(diào)換電極對(duì)而重復(fù) 該方法，并且同時(shí)比較這樣獲得的阻抗測(cè)量(Impedanzmessung )或 傳導(dǎo)率測(cè)量(Leitfaehigkeitsmessung )， 并通過(guò)偏差推斷涂敷 (Beschichtung )。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的流量計(jì)的功能的示意性概要。在該示例 中，在測(cè)量管1內(nèi)相應(yīng)地設(shè)置所述4個(gè)電極2。通過(guò)控制裝置以按照 本發(fā)明的方法或上述方式控制這些電極，其中控制裝置10集成地 (integral)包含根據(jù)本發(fā)明所描述的用于調(diào)換電極對(duì)組合的切換開(kāi) 關(guān)。于是，對(duì)于事先選擇的各電極對(duì)組合，由電極所采集的電流和電 壓值具有下標(biāo)，通過(guò)這些下標(biāo)例如Zij=Ui/Ij尋址地(adressiert)存 放在相應(yīng)的數(shù)據(jù)字段中。從而不僅相應(yīng)的電流/電壓值，而且還有能夠 由此確定的阻抗值和/或傳導(dǎo)率值也能夠分配給相應(yīng)的作為基礎(chǔ)的 (zugrundegelegen )電極對(duì)組合。其中，這個(gè)可尋址的數(shù)據(jù)字段11 還與內(nèi)部已經(jīng)一起寫(xiě)入(mitgeschrieben )的歷史數(shù)據(jù) 一 致 (korrespondieren ),從而可以自動(dòng)識(shí)別隨著時(shí)間的變化。然后，在 分析裝置12中，根據(jù)所述確定的值直接計(jì)算在運(yùn)行期間可能形成在 電極上的沉積層，如上所述。
然后，分析裝置12的輸出值可以或者被顯示，或者被自動(dòng)記錄 在測(cè)量圖(Messprotokoll)上。
權(quán)利要求
1. 一種用于操作流量計(jì)、尤其是感應(yīng)式流量計(jì)的方法，其中在所述流量計(jì)中，介質(zhì)流過(guò)測(cè)量管，并且所述流量計(jì)具有與所述介質(zhì)電連接的電極的布置，其特征在于，在所述測(cè)量管中分布式地在所述測(cè)量管的圓周上總共設(shè)置至少4個(gè)電極；以及在一個(gè)所述電極或一個(gè)電極對(duì)處饋入信號(hào)時(shí)，測(cè)量一個(gè)電極對(duì)之間的電流，同時(shí)測(cè)量另一電極對(duì)之間的電壓；以及根據(jù)這兩個(gè)測(cè)量值確定阻抗值，其中根據(jù)所述阻抗值確定所述介質(zhì)的傳導(dǎo)率和/或通過(guò)與歷史值比較或?qū)⑺鲭姌O的值相互比較而推斷至少一個(gè)所述電極上的沉積層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于， 必要時(shí)在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)的信號(hào)的序列在相應(yīng)的另一電極或另一電極對(duì)處被饋入，并且測(cè)量一個(gè)電極對(duì)之間的電流以及另一電極對(duì)處的 電壓，以及以一種方式調(diào)換所述測(cè)量，直到遍歷電極對(duì)組合的序列并確定所 述阻抗值，以及根據(jù)多個(gè)阻抗值確定傳導(dǎo)率和/或通過(guò)相互比較或?qū)⑵渑c歷史值 比較而推斷在電極上形成的沉積層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述電極的 布置被設(shè)計(jì)為使得4個(gè)電極均勻地分布在圓周上，即相鄰的電極具有 大約90度的夾角，并且電極對(duì)被選擇為使得相應(yīng)的相鄰電極被用于 電$充測(cè)量和電壓測(cè)量。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一、尤其是權(quán)利要求3所述的方法，其 特征在于，對(duì)于成對(duì)的測(cè)量，不同電極能夠借助于一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換 而相對(duì)于彼此地進(jìn)行所述測(cè)量。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于， 在兩個(gè)電極Ei和Ej之間測(cè)量電壓Uij,以及先后在兩個(gè)電極El和Ej之間施加第一電流"和在兩個(gè)電極Ek和Ej之間施加第二電流 Ikj，并由此確定阻抗值Za-Uij/I,j和Zb=Uij/Ikj，并通過(guò)求差(或通過(guò) 其它數(shù)學(xué)函數(shù))求得阻抗值Z-Za-Zb，并根據(jù)所述阻抗值確定所述介 質(zhì)的傳導(dǎo)率，或者將所述阻抗值與來(lái)自校準(zhǔn)歷史的值進(jìn)行比較，并由 此確定所述電極的沉積狀態(tài)。
6. —種流量計(jì)，尤其是感應(yīng)式流量計(jì)，其中在所述流量計(jì)中， 介質(zhì)流過(guò)測(cè)量管，并且所述流量計(jì)具有與所述介質(zhì)電連接的電極的布 置，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述電極的控制之間設(shè)置進(jìn)行調(diào)換的開(kāi)關(guān)，其中利用所述開(kāi)關(guān) 能夠自動(dòng)調(diào)換通過(guò)相應(yīng)另一電極的信號(hào)饋入，并且能夠控制各個(gè)不同 電極對(duì)之間的同樣調(diào)換的電流測(cè)量和電壓測(cè)量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量計(jì)，其特征在于，設(shè)置分析裝置， 其中在所述分析裝置中，通過(guò)調(diào)換而獲得的電流/電壓值能夠作為阻抗 值而被確定，并且在所述分析裝置中，根據(jù)多個(gè)阻抗值能夠確定傳導(dǎo) 率，并且通過(guò)將其相互比較或?qū)⑵渑c來(lái)自存儲(chǔ)裝置的歷史值比較能夠 推斷在電極上形成的沉積層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的流量計(jì)，其特征在于，4個(gè)電極 在圓周上均勻地分布，即相鄰的電極具有大約90度的夾角，并且電 極對(duì)被選擇為使得相應(yīng)的相鄰電極用于電流測(cè)量和電壓測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的一種用于操作流量計(jì)的方法以及根據(jù)權(quán)利要求6前序部分的一種流量計(jì)本身。按照本發(fā)明，為了在此利用常規(guī)類(lèi)型的測(cè)量管構(gòu)造以技術(shù)簡(jiǎn)單的方式采集介質(zhì)的傳導(dǎo)率或由于沉積而引起的誤差，在測(cè)量管中分布式地總共將至少4個(gè)電極設(shè)置在測(cè)量管的圓周上，以及在將信號(hào)饋入到一個(gè)電極或一個(gè)電極對(duì)時(shí)測(cè)量一個(gè)電極對(duì)之間的電流，同時(shí)測(cè)量另一電極對(duì)之間的電壓，以及根據(jù)這兩個(gè)測(cè)量值確定阻抗值，根據(jù)阻抗值確定介質(zhì)的傳導(dǎo)率和/或通過(guò)比較不同傳導(dǎo)率或?qū)⑵渑c歷史值比較而推斷電極上的沉積層。
文檔編號(hào)G01F1/56GK101487726SQ200910002529
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者D·施拉格, K·亨肯, T·雷 申請(qǐng)人:Abb股份公司