[发明专利]具有独立线圈驱动和控制系统的磁性流量计组装件

说明书

具有独立线圈驱动和控制系统的磁性流量计组装件。一种磁性流量计组装件具有管状主体，所述管状主体具有两个相对的端部，所述两个相对的端部在其之间限定用于导电流体的流体流路径。磁性流量计组装件进一步包括一对线圈组装件，该对线圈组装件被配置成经由第一和第二线圈驱动器来传递如从电压调控器接收的电流。所述线圈组装件可以因此生成磁场，其中一对测量电极检测由通过所述磁场的导电流体所感生的电压。此外，线圈组装件各自与至少一个传感器电耦合，所述至少一个传感器经由比例‑积分‑微分（PID）控制器来向相应的电压调控器提供反馈，所述比例‑积分‑微分（PID）控制器被配置成最小化在相应的所测量的电流与目标电流之间的误差。

技术领域

本发明一般地涉及用于测量流体的传感器的控制和操作，并且更具体地涉及用于执行流体流量测量的磁性流量计。

背景技术

磁性流量计通过如下来测量通过管道的导电流体的速度：生成磁场并且测量结果得到的电压。这些流量计依赖于法拉第定律，在法拉第定律中，通过磁场的导电流体的流动引起电压信号，所述电压信号由电极来被感测并且感测的电压与流体速度成比例。

磁性流量计组装件一般是插入型磁性仪表或全径（full bore）磁性仪表。插入型磁性仪表典型地包括被安置到流体流中的传感器主体以及被布置在所述传感器主体的远端处的电极。传感器可以包括生成磁场的导电线圈，所述磁场与流体流相结合地产生电动力（电压），所述电动力（电压）然后由电极来被感测。全径磁性仪表典型地包括沿着流体导管被直排布置的管状主体，其中具有被布置在所述管状主体上的生成跨主体的磁场的导电线圈以及被插入到主体的壁中的电极。

尽管这些流量计一般是有效的，但是存在不足。例如，这些设备可能遭受温度变化，假定恒定流率，这影响导电线圈的电阻，从而影响流过线圈的电流并且潜在地变更流体流路径内的磁场以及结果得到的测量的电压。此外，由于导电线圈可以成对，因此在该对线圈之间的任何偏离潜在地改变磁场的对称性，也从而导致经变更的磁场。对磁场的这些改变可能不利地影响流量计的测量准确性。

因此，应当领会的是，仍存在对于解决这些担忧的磁性流量计组装件的需要。本发明满足这些需要以及其它需要。

发明内容

简要并且一般而言，本发明提供一种用于为磁性流量计生成磁场的系统和有关方法。所述系统包括：用于提供通过第一线圈组装件的第一电流的第一线圈驱动器，用于提供通过第二线圈组装件的第二电流的第二线圈驱动器，以及用于相应地测量与第一和第二线圈组装件相关联的电性质的对应的传感器。所述系统进一步被配置成响应于对应的测量的电性质来向第一和第二电压调控器提供反馈。照此，所述第一和第二电压调控器可以响应于反馈信号来相应地独立修改通过第一和第二线圈组装件的电流，并且从而使得能够在流体流路径内产生规定的磁场，而同时计及影响线圈组装件的任何非对称条件。

更具体地，通过示例并且不是限制，所述系统包括管状主体，所述管状主体具有相对的端部，所述相对的端部被配置成使能实现在其之间的流体流动。一对测量电极被附连到管状主体，以测量通过流过线圈组装件所产生的磁场的导电流体来感生的电压。通过使用所测量的电压，可以通过使用被电耦合到测量电极的处理器来计算流体速度和流率。

在示例性实施例的详细方面中，所述系统包括：相应的仪器化放大器，其用于缩放由对应的传感器测量的电性质；模拟至数字转换器，其用于转换电性质；以及误差放大器，其用于为对应的线圈组装件检测在测量的电性质与目标（所期望的）电性质之间的差异。基于检测的误差，比例-积分-微分（PID）控制器向脉冲宽度调制器（PWM）提供输出，以用于使通过使用系统调谐过程来检测的误差最小化。PWM输出被滤波、缓冲并且求和，以去往用于电压调控器的控制反馈中，所述电压调控器然后控制电压输出，并且因而控制通过相应的线圈驱动器以及对应的线圈组装件的电流。

在示例性实施例的另一详细方面中，线圈驱动器被配置成使通过每个线圈组装件的电流的方向交变，其中在给定时间段中的一个循环表示在第一方向上流过每个线圈组装件、继之以在第二方向上流过每个线圈组装件的电流。