專利名稱：具有對測量電極的腐蝕保護的電磁流量計及包含其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁流量計，特別地，涉及電磁流量計中的測量電極的陰極保護。
背景技術(shù)：
電磁流量計，也稱為磁感應(yīng)流量計，利用電動力學(xué)感應(yīng)的原理來對流體介質(zhì)進行流率測量。在電磁流量計中，在介質(zhì)流經(jīng)的流量計管的測量截面上產(chǎn)生磁場，其通過法拉第定律的運算產(chǎn)生與介質(zhì)流量和磁場兩者垂直的電壓。所感應(yīng)的電壓由測量截面的相對側(cè)上的一對電極來測量。由這些電極測量的該感應(yīng)電壓與待測量的介質(zhì)在管的橫截面上平均化的流速成比例。電磁流量計中所使用的測量電極可依據(jù)流量計既定用于的應(yīng)用由某一范圍的不同材料制成。因為必須考慮到腐蝕作用的影響，因此常常需要考慮測量電極的材料對于給定媒介的合適性問題。有時，為了承受特定媒介的腐蝕作用，必須使用非常特殊(昂貴)的材料，如鉬。此外，萬一發(fā)生腐蝕，流量測量上的噪聲級會增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種改進的具有對測量電極的腐蝕保護的電磁流量計。上述目標(biāo)是由根據(jù)技術(shù)方案1所述的電磁流量計來實現(xiàn)。上述目標(biāo)還由根據(jù)技術(shù)方案4所述的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的基本概念是提供一種對電磁流量計的測量電極進行腐蝕保護的技術(shù)，其避免了為不同種類的媒介選擇合適材料的測量電極的任務(wù)。所提出的方法使用恒定的直流來將測量電極的電極電位降低到一電平，以使其不受介質(zhì)腐蝕。因此，有可能使用較便宜的材料作為測量電極。在一個實施例中，基于金屬測量電極的材料的布拜(Pourbaix)圖來確定所述閾值，使得當(dāng)所述金屬測量電極的電極電位降低到低于所述閾值時，所述金屬測量電極達到與介質(zhì)的PH值無關(guān)的對腐蝕免疫的狀態(tài)。此設(shè)置可有利地用于許多應(yīng)用，而不管介質(zhì)的性質(zhì)如何，而且用戶無須為每一情況調(diào)整測量電極的電極電位。在優(yōu)選實施例中，所述流量計進一步包括流量測量構(gòu)件，其用于基于來自所述測量電極的輸出信號而測量所述介質(zhì)的流量，其中所述電流源具有輸出阻抗，所述輸出阻抗并不顯著降低所述流量測量構(gòu)件的輸入阻抗。此實施例的優(yōu)點是測量系統(tǒng)并不對電極加以可具有相對較高輸出阻抗的電壓信號。輸出阻抗取決于媒介傳導(dǎo)性和電極直徑。


下文參考附圖中所示的所說明實施例來進一步描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電磁流量計，以及圖2是說明不同PH值的介質(zhì)對測量電極的材料的腐蝕作用的示范性布拜圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參看圖1說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電磁流量計設(shè)備10。流率待測量的流體介質(zhì)14沿測量管12的軸40的方向流經(jīng)測量管12。待測量的介質(zhì)14是導(dǎo)電的，至少是輕微導(dǎo)電的。流量計10包含一對測量電極16和18，其布置在測量管12的相對側(cè)上并與介質(zhì)14 接觸。第三電極20通常提供于測量管12的底部，處于接地狀態(tài)。提供磁性布置，其包含電磁體34和36，電磁體34和36產(chǎn)生磁場38，其定向在垂直于介質(zhì)14的流動方向。由于此磁場38，介質(zhì)14中的電荷載流子遷移到具有相反極性的測量電極16和18。在電極16和 18上累積的電位差與介質(zhì)14在測量管12的橫截面面積上平均化的流速成比例。流量測量構(gòu)件(例如差分放大器26)放大此電位差(即，分別來自測量電極16和18的輸出信號30 和31的差)，且將經(jīng)放大的輸出32提供給流量檢測電路觀。流量檢測電路觀將差分放大器26的輸出32校準(zhǔn)到流速或流率的單位，并向輸出電路(未圖示)提供輸出。由導(dǎo)電金屬材料制成的測量電極16和18易受來自介質(zhì)14的腐蝕作用。為了確定測量電極的金屬材料的腐蝕趨勢，可使用布拜圖。參看圖2說明示范性布拜圖50。所說明的布拜圖50是沿軸52表示的測量電極的電極電位E(以伏V為單位)和沿軸M表示的介質(zhì)的PH值的曲線圖。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知，布拜圖繪制電化學(xué)系統(tǒng)的可能的穩(wěn)定 (平衡)階段。主要離子邊界由若干條線表示。參看圖2，這些穩(wěn)定階段由布拜圖50中的區(qū)56、58、60和62表示。區(qū)56和60指示腐蝕狀態(tài)，區(qū)58指示鈍化狀態(tài)，而區(qū)62指示免疫狀態(tài)?；谏衔乃龅牟及輬D50，可通過使測量電極16和18中的每一者的電極電位降低到在區(qū)62內(nèi)，使得所述電極的材料變得對腐蝕免疫，來實現(xiàn)對測量電極16和18的陰極保護。返回參看圖1，根據(jù)本發(fā)明，流量計10具備一個或一個以上電流源22和M，用于將恒定的直流傳遞給測量電極16和18中的每一者，所述直流將使這些電極相對于介質(zhì)14 的電極電位降低到低于閾值，在所述閾值以下，這些電極達到對介質(zhì)14免疫的狀態(tài)。在測量電極處并入直流源的優(yōu)點是其不干擾來自測量電極的流量信號。這是因為流量檢測電路觀通常包括高通濾波器，其抑制DC電壓(由電流源和電極處的固有DC電壓引起)。另外，如從圖2看出，如果測量電極的電極電位下降超過特定的閾值，那么測量電極將達到與介質(zhì)的PH值無關(guān)的免疫狀態(tài)。因此，此設(shè)置可有利地用于許多應(yīng)用，而不管介質(zhì)的性質(zhì)如何，而且用戶無須為每一情況調(diào)整測量電極的電極電位。參看圖1，差分放大器沈具有高輸入阻抗，例如1012Ω的量級。測量電極的電極阻抗是介質(zhì)的傳導(dǎo)率和電極的機械特性(例如直徑)的函數(shù)。舉例來說，對于Imm的電極直徑和5 μ S/cm的媒介傳導(dǎo)率，所得的電極阻抗為106Ω。來自測量電極的流量信號(輸出信號)因此為相對較高輸出阻抗的電壓源。因此，在優(yōu)選實施例中，通過降低流量測量構(gòu)件 26的輸入阻抗，電流源22和M具有不影響流量信號32的高輸出阻抗。本發(fā)明的優(yōu)點是其使得有可能結(jié)合侵蝕性非常大的媒介使用腐蝕特性相對較弱的電極。本發(fā)明的主要優(yōu)點是降低傳感器成本，且最小化具有不同電極材料的不同傳感器的庫存?？偠灾景l(fā)明提供一種用于電磁流量計中的測量電極的腐蝕保護的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明，一種用于測量經(jīng)過測量管的介質(zhì)的流量的電磁流量計包括第一和第二金屬測量電極，其布置在所述測量管的相對側(cè)上，并與所述介質(zhì)接觸。所述測量管中的所述介質(zhì)的流率可通過測量來自所述測量電極的輸出信號來測量，所述輸出信號代表所述測量電極之間由所述測量管中的所述介質(zhì)在存在磁場的情況下的流動引起的電位差。所提出的流量計進一步包括電流源，用于將恒定的直流傳遞給所述金屬測量電極中的每一者。傳遞給每一金屬測量電極的恒定直流適于使相應(yīng)的測量電極相對于所述介質(zhì)的電極電位降低到低于閾值，以使所述金屬測量電極不受所述介質(zhì)腐蝕。 盡管已參考特定實施例描述了本發(fā)明，但此描述內(nèi)容無意在限制意義上進行解釋。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在參考本發(fā)明的描述后將明白對所揭示實施例的各種修改以及本發(fā)明的替代實施例。因此，預(yù)期可在不脫離如由下文所提到的專利權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神或范圍的情況下作出此些修改。
權(quán)利要求
1.一種電磁流量計(10)，其用于測量經(jīng)過測量管(1 的介質(zhì)(14)的流量，所述電磁流量計(10)包括第一和第二金屬測量電極(16、18)，其布置在所述測量管(1 的相對側(cè)上，并與所述介質(zhì)(14)接觸，其中所述介質(zhì)(14)在所述測量管(1 中的流率可通過測量來自所述測量電極(16、18)的輸出信號(30,31)來測量，所述輸出信號(30,31)代表所述測量電極(16、 18)之間由所述測量管(12)中的所述介質(zhì)(14)在存在磁場(38)的情況下的流動引起的電位差，以及電流源02J4)，用于將恒定的直流傳遞給所述金屬測量電極(16、18)中的每一者，傳遞給每一金屬測量電極(16、18)的所述恒定直流適于使相應(yīng)測量電極(16、18)相對于所述介質(zhì)(14)的電極電位降低到低于閾值(64)，以使所述金屬測量電極(16、18)不受所述介質(zhì) (14)的腐蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(10)，其包括用于基于所述金屬測量電極(16、18)的材料的布拜圖(50)來確定所述閾值(64)的構(gòu)件，使得當(dāng)所述金屬測量電極(16、18)的所述電極電位降低到低于所述閾值(64)時，所述金屬測量電極(16、18)達到與所述介質(zhì)(14) 的PH值無關(guān)的對腐蝕免疫的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流量計(10)，其進一步包括流量測量構(gòu)件06)，所述流量測量構(gòu)件06)用于基于來自所述測量電極(16、18)的輸出信號而測量所述介質(zhì)的流量，其中所述電流源(22、24)具有輸出阻抗，所述輸出阻抗并不顯著降低所述流量測量構(gòu)件06)的輸入阻抗。
4.一種對用于測量經(jīng)過測量管(1 的介質(zhì)(14)的流量的電磁流量計(10)進行腐蝕保護的方法，所述方法包括將恒定的直流傳遞給提供于所述測量管(1 的相對側(cè)上并與所述介質(zhì)(14)接觸的第一和第二金屬測量電極(16、18)，傳遞給每一金屬測量電極(16、18)的所述恒定直流適于使相應(yīng)測量電極(16、18)相對于所述介質(zhì)(14)的電極電位降低到低于閾值(64)，以使所述金屬測量電極(16、18)不受所述介質(zhì)(14)的腐蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其包括基于所述金屬測量電極(16、18)的材料的布拜圖(50)來確定所述閾值(64)，使得當(dāng)所述金屬測量電極(16、18)的所述電極電位降低到低于所述閾值(64)時，所述金屬測量電極(16、18)達到與所述介質(zhì)(14)的pH值無關(guān)的對腐蝕免疫的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其包括通過電流源Q2、M)向所述測量電極(16、 18)中的每一者提供所述恒定直流，所述電流源(22、24)具有輸出阻抗，所述輸出阻抗并不顯著降低基于所述測量電極(16、18)的輸出信號(30、31)的流量測量的輸入阻抗。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于電磁流量計中的測量電極的腐蝕保護的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明，一種用于測量經(jīng)過測量管(12)的介質(zhì)(14)的流量的電磁流量計(10)包括第一和第二金屬測量電極(16、18)，其布置在所述測量管(12)的相對側(cè)上，并與所述介質(zhì)(14)接觸。所述介質(zhì)(14)在所述測量管(12)中的流率可通過來自所述測量電極(16、18)的輸出信號(30、31)來測量，所述輸出信號(30、31)代表所述測量電極(16、18)之間由所述測量管(12)中的所述介質(zhì)(14)在存在磁場(38)的情況下的流動引起的電位差。所提出的流量計(10)進一步包括電流源(22、24)，用于將恒定的直流傳遞給所述金屬測量電極(16、18)中的每一者。傳遞給每一金屬測量電極(16、18)的所述恒定直流適于使相應(yīng)測量電極(16、18)相對于所述介質(zhì)(14)的電極電位降低到低于閾值(64)，以使所述金屬測量電極(16、18)不受所述介質(zhì)(14)的腐蝕。
文檔編號G01F1/58GK102292468SQ200980155023
公開日2011年12月21日 申請日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者施特恩·默勒比耶格·馬岑 申請人:西門子公司