[发明专利]测量穿过测量管的待测介质的流量的装置

说明书

本发明涉及一种测量在测量管的轴线方向流经测量管的待测介质的流量的装置，该装置具有一种产生磁场的磁性结构、至少一个测量电极和计算/控制单元，该磁场穿过测量管并相对于测量管的轴线基本横着地延伸，该测量电极设置在测量管的侧面区域中并电或电容地连接到待测介质，该计算/控制单元利用在测量电极中感应的测量电压提供在测量管中的待测量的介质的体积流量信息。

电磁流量计利用电动感应的原理进行体积流量的测量：相对于磁场垂直地运动的待测介质的电荷载流子在测量电极上产生电压，该测量电极同样地垂直于待测介质的流动方向设置。这种感应电压与待测量的介质在测量管的整个截面中的平均流速成比例；因此与体积流量成比例。

如果测量管没有填充满而是仅部分地填充有待测量的介质，则会产生相当大的测量误差，然而这种测量装置基于在完全填满的测量管上产生的测量结果。为了消除这种误差源，已经公开了一种这样的装置，该装置考虑填充测量管的相应的填充程度信息来确定体积流量。因此德国实用新型G9103046.3已经描述了一种电磁流量测量装置，在测量装置中可以任意的单独激励或共同激励两个电磁体，如果共同激励则可以任意地在相同的方向上激励或在相反的方向激励。为测定体积流量，应用通过相应的一对测量电极引出的至少两个电压值，该两个电压值是在电磁结构的不同的激励状态(例如两个电磁体在相同的方向上和相反的方向激励)中所测得的。随后计算单元借助于经验地确定的参数处理该测量信号以得出流率输出信号，在这种情况下消除了由于部分地填充测量管引起的误差。为确保即使在测量管填充程度非常低的情况下至少一对测量电极电连接到待测介质并能够用于产生测量信号，在G9103046.3中描述的流量测量装置具有两对测量电极，这两对测量电极中的一对设置在测量管横截面的上面，另一对设置在底部。

此外，已有技术中还公开了下述方案，除了两个测量电极设置在测量管的中央区以外，在一个测试电极在测量管的上部区域和另一个测试电极在测量管的底部区域中的每种情况中，底部测试电极常常接地。在测试电极上测量的电压用作鉴别测量管的填充程度，而同时所需的流过测量管的体积流量信息可以从在测量电极上测量的电压值中得出。

为了使测定测量管的填充程度的公知的装置能够普遍地使用，施加到测试电极上的测试电压的电源电阻必须相对较高(例如，在100kΩ的数量级)。只有在这种方式中测定体积流量的装置才能够普遍地用于必须包括的大范围的待测介质，正如所公知的，这些待测介质的导电性彼此相差很大。

当不是应用一种紧凑的结构即实际的传感器和电子部分都容纳在一壳体中而是应用这样的一种测量装置即在该装置中的传感器是在该过程中设置并经连接导线(通常是同轴电缆)连接到远处的转换电子仪时，已知的方案的缺陷是显然的。这种连接导线产生了取决于同轴电缆的长度的分压，当连接导线超过一定的长度时，在测试电极上根本不能再得到可测量的电压分量。因此，公知的识别测量管的填充程度的测量装置只限于在一定的范围中应用-即只能应用在紧凑的装置中，或者应用在在传感器和远处的电子仪表之间的连接导线不超过大约10米的装置中。

本发明基于这样目的，即提供一种普遍适用并且成本效率合算的测量体积流量和/或识别测量管的填充程度的装置。

通过如下的方式实现该目的，在测量管的上部区域提供至少一个测试电极，计算/控制单元将测试信号传递到测试电极，和计算/控制单元应用响应该测试信号的信号，通过测量电极接收所说的响应信号，以提供关于测量管填充程度的信息。依据本发明，通过将测试信号应用到测试电极实现所谓的“空管检测”，该“空管检测”是指识别测量管是完全填充或仅部分地填充或完全空。如果测量管被填充了，则所说的测试信号显示作为在测量电极的响应信号。另一方面，如果测量管仅部分地填充或是空的，则在顶部测试电极和测量电极之间没有电连接或存在干扰电连接。因此，在测量电极上没有响应信号或其它的衰减的响应信号出现。

虽然在原理上一个测量电极就足够确定体积流量和识别“空管检测”，但是依据本发明的有利的实施例还提供了第二测量电极，该第二测量电极设置在与第一测量电极相对的测量管的区域中。两个测量电极优选在测量管的中心区域的直径方向上彼此相对。

为了利用对称的条件和作为这种情况的结果的冗余测量，以如下的方式相对于两测量电极设置测试电极，距两个测量电极中的每个电极的距离基本相同。因此通过测试电极输出的测试信号在两个测量电极的每个电极上产生基本相同的响应信号。在这种情况下如果出现相差较大，则在一定的情况下这表明出现故障，例如一个测量电极出现故障。