[发明专利]具有可编程双向电流发生器的磁流量计

说明书

一种磁流量计，包括流管套件和可编程双向电流发生器。流管套件接收流体流，并且包括线圈和电动势(EMF)传感器。线圈被配置为响应于线圈电流而在流体流上产生磁场。EMF传感器布置成感测流体流上与流率成正比的EMF，并且生成指示所感应出的EMF的输出。电流发生器包括发出波形命令的波形发生器、功率放大器和控制器。控制器被配置为控制功率放大器以生成线圈电流脉冲，该线圈电流脉冲形成沿交替方向行进通过线圈的线圈电流。线圈电流脉冲各自具有基于相应波形命令的电流波形。

技术领域

本公开的实施例涉及磁流量计，并且更具体地，涉及用于控制在流率测量期间用于生成磁场的电流波形的技术。

背景技术

精确而准确的流量控制对于各种流体处理应用至关重要，这些应用包括体相流体处理、食品和饮料制备、化学和制药、水和空气分配、碳氢化合物提取和处理、环境控制以及一系列例如利用热塑性塑料、薄膜、胶水、树脂和其他流体材料的制造技术。每个特定应用中使用的流率(flow rate)测量技术取决于所涉及的流体以及相关的过程压力、温度和流率。

示例性的流率测量技术包括根据机械旋转来测量流的涡轮设备、根据伯努利效应或整个限流装置的压降来测量流的皮托传感器和差压设备、根据振动效应来测量流的涡旋和科里奥利设备、以及根据热导率来测量流的质量流量计。磁流量计通过基于法拉第定律对流进行表征来区别于这些技术，法拉第定律取决于电磁相互作用而不是机械或热力学效应。特别地，磁流量计依赖于过程流体的电导率，并且依赖于在流体流过磁场区域时感应出的电动势(EMF)。

常规的脉冲直流(DC)磁流量计包括传感器部分和发射器部分。发射器部分包括电流发生器或线圈驱动器，该电流发生器或线圈驱动器产生线圈电流，该线圈电流具有基于磁流量计的工作设置点设置的电流幅度。常规的线圈驱动器仅通过反转线圈中的电流极性来创建具有预定幅度的简单方波脉冲电流波形。线圈电流使线圈在流体流上产生交变磁场，从而在流体流上感应出EMF或电势差(电压)，该EMF或电势差(电压)与流动的速度成正比，并由传感器部分检测到。磁流量计基于感测到的EMF确定流体流的流率。

在线圈电流反转期间，由于线圈的电感，流过线圈的电流不会瞬时改变。这会导致线圈电流在一开始就超过工作设置点所指定的水平，进而导致线圈产生的磁场稳定在错误的磁场强度下。结果，直到线圈电流稳定到与工作设置点匹配的稳态水平，才可能进行准确的流率测量。

发明内容

本公开的实施例涉及用于测量流体流的流率的磁流量计，以及使用磁流量计测量流体流的流率的方法。磁流量计的一个实施例包括流管套件和可编程双向电流发生器。流管套件被配置为接收流体流，并且包括线圈和电动势(EMF)传感器。线圈被配置为响应于线圈电流来在流体流上产生磁场。磁场在流体流中感应出与流率成正比的电动势。EMF传感器布置成感测EMF并生成指示所感应出的EMF的输出。电流发生器包括被配置为发出波形命令的波形发生器、功率放大器和控制器。控制器被配置为控制功率放大器生成线圈电流脉冲，该线圈电流脉冲形成沿交替方向行进通过线圈的线圈电流。每个线圈电流脉冲具有基于相应的波形命令的随时间的电流波形。

在方法的一个实施例中，通过具有线圈的流管套件来接收流体流。使用波形发生器发出波形命令，该波形命令限定随时间变化的电流波形。使用可编程双向电流发生器生成线圈电流的线圈电流脉冲。每个线圈电流脉冲具有基于波形命令之一的随时间的电流波形。在交替方向上驱动线圈电流脉冲通过线圈。使用线圈在流体流上生成磁场。所述磁场响应于生成线圈电流脉冲来在流体流中感应出与流率成正比的电动势(EMF)。使用EMF传感器生成指示所感应出的EMF的输出。

提供本发明内容来以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何缺点或所有缺点的实施方式。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的示例性工业过程测量系统的简化图。