自动调零估计不依赖于流量的磁性流量计制造技术

一种磁性流量计包括至少一个线圈，至少一个线圈被配置成在过程流体流内产生磁场。一对电极配置成检测响应于磁场而在过程流体流内产生的电动势。线圈驱动电路耦接至至少一个线圈并配置成使至少一个线圈产生磁场。测量电路可操作地耦接至一对电极并且配置成提供所检测到的电动势的指示。处理器耦接至测量电路和线圈驱动电路。处理器配置成使线圈驱动电路在多个线圈驱动频率中的一个线圈驱动频率下操作。处理器还配置成当过程流体正在流动且当线圈驱动电路正在第一频率下操作时获得多个测量样本。处理器配置成产生用于在高于第一线圈驱动频率的第二线圈驱动频率下操作的自动调零估计值，并保存自动调零估计值以供在第二线圈驱动频率下操作期间使用。

【技术实现步骤摘要】
自动调零估计不依赖于流量的磁性流量计
技术介绍
磁性流量计(或磁性测量计)通过应用法拉第定律(电磁效应)来测量流量。通过使励磁电流穿过磁场绕组，磁性流量计激励一个或更多个线圈，从而横跨电隔绝的导电过程流体流产生磁场。由流动的过程流体穿过磁场而产生电动势(EMF)。可以通过与流动的过程流体接触的一个或更多个导电电极而容易地测量横跨所述流体以及相对于过程流体的其余部分所感生的电压(电势)。体积流量与流速和流管的横截面积成比例。流速与电极电压电势(EV)成正比，所述电极电压电势与所感生的磁场强度(B)成正比。所感生的磁场强度被假定为与所施加的磁场(H)成比例，所施加的磁场与励磁电流的幅值直接相关。因而，在所测量的电极电压电势与所指示的体积流量之间提供直接相关性。磁性流量计用于各种导电和半导电的流体流量测量环境。特别地，水基流体、离子溶液和其它导电流体的流量全部可以使用磁性流量计来测量。因而，可以在水处理设施、饮料和卫生食物生产、化学处理、高纯度药物制造、以及危险的强制性处理设施中发现磁性流量计。然而，一些环境对信号噪声更敏感。提供对信号噪声响应更好的磁性流量计将改良在这样的噪声环境中使用时流量输出的准确度。
技术实现思路
一种磁性流量计包括至少一个线圈，所述至少一个线圈被配置成在过程流体流内产生磁场。一对电极被配置成检测响应于所述磁场而在所述过程流体流内产生的电动势。线圈驱动电路被耦接至所述至少一个线圈并被配置成使至少一个线圈产生所述磁场。测量电路被可操作地耦接至所述一对电极并且被配置成提供所检测到的电动势的指示。处理器被耦接至所述测量电路和所述线圈驱动电路。所述处理器被配置成使所述线圈驱动电路在多个线圈驱动频率中的一个线圈驱动频率下操作。所述处理器还被配置成当过程流体正在流动且当所述线圈驱动电路正在第一频率下操作时获得多个测量样本。所述处理器被配置成产生用于在高于第一线圈驱动频率的第二线圈驱动频率下操作的自动调零估计值，并保存所述自动调零估计值以供在第二线圈驱动频率下操作期间使用。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的磁性流量计可用于其中的环境的示意图。图2是根据本专利技术的实施例的磁性流量计的框图。图3是图示出当驱动磁性流量计的线圈时典型地在何时出现测量的信号图。图4是图示出根据本专利技术的实施例在何时出现低频测量和高频测量的信号图。图5是根据本专利技术的实施例操作磁性流量计的方法的流程图。具体实施方式图1图示了用于磁性流量计102的典型环境100。磁性流量计102被耦接至过程管线，所述过程管线被示意性地图示在线104处且还被耦接至控制阀112。磁性流量计102被配置成提供关于在过程中通过管线104的过程流体流的流量输出。这种流体的示例包括在化学品处理厂、纸浆处理厂、药物处理厂和其它流体处理厂中的浆液和液体。磁性流量计102包括被连接至流管108的电子设备壳体120。磁性流量计102输出被配置用于经由过程通信连接106而在相对长的距离上传输至控制器或指示器。在典型的处理厂中，通信连接106可以是数字通信协议或模拟通信信号。可以经由无线通信、脉冲宽度或频率输出、或离散输入/输出(DI/DO)来利用相同的或额外的过程信息。系统控制器110可以为人类操作者显示流量信息，以及经由过程通信连接106提供控制信号以使用控制阀(诸如，阀112)来控制所述过程。图2是磁性流量计的框图，本专利技术的实施例是特别适用于该磁性流量计。磁性流量计102测量通过流管组件108的导电过程流体的流量。线圈122被配置成响应于来自线圈驱动器130的所施加的励磁电流，向流体流施加外部磁场。EMF传感器(电极)124被电耦接至所述流体流并向放大器132提供EMF信号输出134，所述EMF信号输出134与由于所施加的磁场、流速和噪声而在所述流体流中产生的EMF有关。模数转换器142向流量计电子设备143的微处理器系统148提供数字化EMF信号210。微处理器148可以通过硬件、软件或它们的组合而被配置成提供与EMF输出134有关的数字信号处理功能，以提供与流速有关的输出152。微处理器148向线圈驱动器电路130产生控制输出131以在多个不同的操作频率中的一个操作频率下操作。在一个实施例，多个不同的操作频率包括低频和高频，其中高频比低频高。存储器150包含用于控制操作148的编程指令。另外，如将在下文中更详细地描述的，所述信号处理可以提供改良的噪声抑制。微处理器148根据如法拉第定律的应用中描述的EMF输出134与流速之间的关系来计算通过流管108的流体流速：其中E可以是与EMF输出134有关的信号输出152，V是流体的速度，D是流管108的直径，B是在过程流体中的所感生的磁场的强度，并且k是比例常数。数模转换器158被耦接至流量计电子设备143的微处理器148，并且在一些实施例中可以产生模拟发射机输出160以耦接至通信总线106。数字通信电路162可以产生数字发射机输出164。模拟输出160和/或数字输出164可以根据需要而被耦接至过程控制器或监视器。许多磁性流量计应用具有1/f或粉红噪声的显著性水平。在这样的实例中，用于改良信噪比的一种方式是增大线圈驱动频率。典型地，加倍所述线圈驱动频率将加倍信噪比。然而，高线圈驱动频率也可能由于改变的磁场和所述电极电路而导致具有流量偏移的问题。典型地，当流道或流量管道具有零流量条件时执行自动调零调整以产生校正所述偏移的调整。一个困难是许多操作不能简单地停止所述过程流体流以在零流量条件下执行自动调零操作。根据下文描述的实施例，提供一种磁性流量计，所述磁性流量计可以执行被估计的自动调零功能而不需要流管中的零流量条件。这是有帮助的，因为对运营商或操作者来说关闭所述过程以在零流量下执行自动调零调整操作通常是困难的。执行自动调零调整的目的是去除由磁场与电极测量电路之间的寄生相互作用而产生的高线圈频率偏移。通常，为了执行这样的自动调零调整操作，运营商被迫为了计划停工而等待数月。因而，运营商经常被迫在继续在噪声流量下运行与切换到高频线圈操作并具有可能相当大的偏移误差之间做出困难的选择。本文中提供的实施例通常在低线圈频率下运行时提供高频自动调零偏移的估计，同时流仍然移动通过所述流道。当在低线圈频率下运行时，磁性流量计还将测量高频测量部位处的电极信号。这然后提供了足够的信息以解决高频自动调零偏移。这可以是受控的调整例程，所述受控的调整例程将所述偏移存储在存储器中并允许磁性流量计切换到较高的线圈驱动频率，同时仍维持准确度并且不需要为了准确的自动调零调整参数而使流停止。切换到较高的线圈驱动频率有时可以提供噪声性能中的显著的改良。脉冲式直流(DC)磁性流量计通常通过驱动所述线圈以产生具有方波的磁场来测量流量。电极电压波形的高度通常与流速成比例。一些磁性流量计，诸如在以商品名8707Hi-Signal出售的、可以从明尼苏达州的伊登普雷里的EmersonAutomationSolutions获得的磁性流量计，提供低频线圈驱动能力和高频线圈驱动能力两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性流量计，包括：/n至少一个线圈，所述至少一个线圈被配置成在过程流体流内产生磁场；/n一对电极，所述一对电极被配置成检测响应于所述磁场而在所述过程流体流内产生的电动势；/n线圈驱动电路，所述线圈驱动电路被耦接至所述至少一个线圈并被配置成使至少一个线圈产生所述磁场；/n测量电路，所述测量电路以可操作的方式耦接至所述一对电极并且被配置成提供所检测到的电动势的指示；和/n处理器，所述处理器被耦接至所述测量电路和所述线圈驱动电路，所述处理器被配置成使所述线圈驱动电路在多个线圈驱动频率中的一个线圈驱动频率下操作，所述处理器还被配置成当过程流体正在流动且当所述线圈驱动电路正在第一频率下操作时获得多个测量样本，所述处理器被配置成产生针对在高于所述第一线圈驱动频率的第二线圈驱动频率下操作的自动调零估计值并保存所述自动调零估计值以供在所述第二线圈驱动频率下的操作期间使用。/n

【技术特征摘要】
20190913 US 16/570,3281.一种磁性流量计，包括：
至少一个线圈，所述至少一个线圈被配置成在过程流体流内产生磁场；
一对电极，所述一对电极被配置成检测响应于所述磁场而在所述过程流体流内产生的电动势；
线圈驱动电路，所述线圈驱动电路被耦接至所述至少一个线圈并被配置成使至少一个线圈产生所述磁场；
测量电路，所述测量电路以可操作的方式耦接至所述一对电极并且被配置成提供所检测到的电动势的指示；和
处理器，所述处理器被耦接至所述测量电路和所述线圈驱动电路，所述处理器被配置成使所述线圈驱动电路在多个线圈驱动频率中的一个线圈驱动频率下操作，所述处理器还被配置成当过程流体正在流动且当所述线圈驱动电路正在第一频率下操作时获得多个测量样本，所述处理器被配置成产生针对在高于所述第一线圈驱动频率的第二线圈驱动频率下操作的自动调零估计值并保存所述自动调零估计值以供在所述第二线圈驱动频率下的操作期间使用。


2.根据权利要求1所述的磁性流量计，其中所述磁性流量计是脉冲式直流磁性流量计。


3.根据权利要求1所述的磁性流量计，其中所述多个线圈频率包括低频和高频，并且其中所述处理器被配置成在低频操作期间获得多个低频样本和多个高频样本。


4.根据权利要求3所述的磁性流量计，其中正的高频样本在获得正的低频样本之前的测量波形的一部分处获得。


5.根据权利要求4所述的磁性流量计，其中所述处理器被配置成改变所述高频样本相对于所述低频样本的发生时刻，以确定所述磁性流量计的最大线圈驱动频率。


6.根据权利要求4所述的磁性流量计，其中负的高频样本在获得负的低频样本之前的所述测量波形的一部分处获得。


7.根据权利要求6所述的磁性流量计，其中所述处理器被配置成基于所述正的低频样本和所述负的低频样本来产生过程流体输出。


8.根据权利要求6所述的磁性流量计，其中所述处理器被配置成在多个测量周期上将正的高频样本进行组合，并对所述多个测量周期的负的高频样本进行组合。


9.根据权利要求8所述的磁性流量计，其中所述处理器被配置成基于组合的正的高频样本、负的高频样本、正的低频样本和负的低频样本来产生所述自动调零估计值。


10.根据权利要求3所述的磁性流量计，其中所述多个高频样本在跨越多个测量周期的时间段上进行组合。

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【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·R·福斯，安德鲁·T·克莱恩，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：美国;US