[发明专利]电磁流量计的操作条件的噪声诊断

说明书

背景技术

在许多磁流量计应用中，存在大量的1/f噪声，这些1/f噪声对流量 计电极处流量电压的测量造成干扰。这些噪声在较低频率处较高，并 且随着频率的提高而降低。改进电极电压测量的信噪比(SNR)的一 种方法是提高线圈驱动电流的频率。通过将线圈驱动电流频率从5Hz 提高到37Hz，例如，1/F噪声电平在测量频率处下降，而电极电压电平 保持不变。SNR增大，并且可以进行更精确的流量测量。5Hz处的噪 声基底(noise floor)比37.5Hz处的噪声基底大许多倍。典型地，5Hz 处的噪声基底是37.5Hz处的噪声基底的3到5倍。使操作频率加倍能够 将SNR提高3-5倍或更多。

以大范围的管道尺寸来制造流量管。很难以较高的线圈频率驱动 较大的流量管(如，24英寸直径的流量管)，这是因为这些流量管具有 高电感。由于大线圈的高电感和电阻，这些大线圈对线圈电流方向的 改变作出响应是缓慢的。

需要一种与大范围的流量管尺寸以及工业流量测量环境下遭遇 的电极噪声电平相匹配的方法和磁流量变送器。

发明内容

公开了一种针对电磁流量管和变送器的方法和分析电路。所述分 析电路包括：控制器，提供针对流量管的线圈的线圈电流幅度和频率 的诊断操作条件序列。

所述分析电路还包括：识别电路，识别使线圈电流在采样间隔期 间稳定的一个或更多个诊断操作条件。

所述分析电路包括噪声基底测量电路。所述噪声基底测量电路针 对所识别的诊断操作条件测量流量管电极电压的噪声基底。

所述分析电路还包括选择电路。所述选择电路根据噪声基底测量 来选择至少一个诊断操作条件作为测量操作条件。

附图说明

图1示出了工业过程控制环境。

图2示出了与流量管连接的电磁流量变送器的示意图。

图3示出了根据时间的线圈驱动电流的示例图示。

图4示出了线圈驱动电流的诊断操作条件。

图5示出了针对图4中所选的一组诊断操作条件的测量的噪声基 底。

图6示出了电极电压分析电路的操作的流程图。

图7示出了电磁流量变送器的分析电路。

具体实施方式

在以下描述的实施例中，分析电路提供诊断操作条件序列，并识 别使得线圈电流在采样间隔期间稳定的一个或更多个诊断操作条件。 根据电极电压的噪声基底测量，选择诊断操作条件之一作为测量操作 条件。

例如，可以将线圈驱动电流设置为0.5安培。为了克服流量管的电 感和电阻，以及为了将线圈电流驱动至稳定值0.5安培，在线圈上施加 升高电压(boost voltage)。所施加的升高电压比维持所需的0.5安培电 流所需要的电压大得多。仅暂时地施加升高电压，以获得快速初始电 流上升时间。出于多种原因，升高电压在幅度和持续时间方面是受限 的。

对于给定的升高电压，如果将线圈电流设置到较低的设置点，则 较大的线圈可以在较高的驱动频率下运行。例如，可以将线圈电流从 0.5安培减小到0.25安培。通过将线圈电流设置点降低2倍，线圈电流 将近似快两倍地达到稳定值。对于某些较大的流量管尺寸，这种变化 允许变送器在较高线圈频率下驱动，并实现3到5倍更好的SNR，这将 产生3到5倍更好的输出信号。

对诊断操作条件下的线圈电流和线圈频率进行调节，以给出最高 的信噪比(SNR)测量。这可以是自动过程，或者可以由操作者来命 令。还可以基于不同管道尺寸的已知特性以及预期流体的典型噪声特 征，在工厂预先设置操作设置点。

在第一步骤，测试不同线圈电流的最大可能线圈频率。备选的是， 使用从不同管道尺寸根据经验而计算的数据来手动地计算最大线圈频 率。可能的线圈频率可以是固定的并且易于从线路频率(例如，5Hz、 18.75Hz和37.5Hz)递减计数，或者该可能的线圈频率可以是任意线圈 频率，如43.5Hz或86Hz。在一个示例中，线圈频率是线路频率的偶倍 数。这导致了在提供噪声抵消的测量部分期间，正和负周期中存在等 量的能量。