[实用新型]磁流量计

说明书

磁流量计包括流管组件、电动势EMF传感器、功率放大器、电流采样电路和控制器。所述流管组件容纳所述流体流，并且包括线圈，该线圈用于接收线圈电流并且在所述流体流中引发与所述流率成比例的EMF。所述EMF传感器产生指示所引发的EMF的输出。所述功率放大器用于产生第一频率的未经滤波的电流脉冲。所述功率放大器包括低通滤波器，该低通滤波器使所述未经滤波的电流脉冲衰减，从而形成第二频率的线圈电流脉冲，所述线圈电流脉冲形成线圈电流。所述电流采样电路以采样频率对所述线圈电流脉冲进行采样。所述控制器用于改变所述采样频率和第一频率之间的关系，并且基于所述样本来调节所述线圈电流。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2019年9月5日提交的美国临时专利申请No.62/896,124的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开的实施方式涉及磁流量计，并且更具体地，涉及用于控制在流率测量中使用的磁场的技术。

背景技术

精确和准确的流量控制对于包括体相流体处理、食品和饮料制备、化学和药物、水和空气分配、碳氢化合物提取和处理、环境控制的广泛的流体处理应用，以及利用例如热塑性塑料、薄膜、胶、树脂和其它流体材料的一系列制造技术来说是关键的。在每个特定应用中使用的流率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。

示例性流率测量技术包括根据机械旋转来测量流量的涡轮装置、根据伯努利效应或跨越流量限制的压降来测量流量的皮托管(pitot)传感器和差压装置、根据振动效应来测量流量的涡流和科里奥利(Coriolis)装置、以及根据热导率来测量流量的质量流量计。磁流量计与这些技术的区别在于基于法拉第定律(Faraday's Law)来表征流量，该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，以及当流体流过磁场区域时引发的电动势(EMF)。

传统的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，该电流发生器驱动电流通过传感器部分的线圈以产生穿过管段的磁场。磁场引发与流动速度成比例的横穿过流的EMF或电势差(电压)。磁流量计基于由传感器部分检测到的电压差来测量流率。

流率测量的准确度取决于许多因素，其中之一是横穿过流的磁场的准确产生。操作设定点引导电流发生器产生电流，该电流将产生横穿过流的期望磁场。可以周期性地对电流进行采样以确保其与操作设定点匹配。

电流发生器电流可以通过传输线从电流发生器传输到传感器部分的线圈。在一些情况下，例如当传输线较长(例如，10～1000英尺)时，传输线特性阻抗与电流发生器和/或传感器部分之间可能发生失配。这种阻抗失配可导致在失配阻抗处的电压/电流波反射，这会在传输线中产生电流/电压驻波。

这种驻波可能不利地影响电流发生器电流样本的准确度。因此，采样的电流发生器电流可能与提供给传感器部分的线圈的实际电流发生器电流不匹配。结果，电流发生器电流和对应的磁场可能不满足用于准确流率测量的磁流量计的期望操作参数。

实用新型内容

本公开的实施方式涉及用于测量流体流(fluid flow)的流率的磁流量计以及控制磁流量计的方法。在一个实施方式中，磁流量计包括流管组件、电动势(EMF)传感器、功率放大器、电流采样电路和控制器。所述流管组件包括用于容纳所述流体流的管段和用于接收线圈电流并产生跨所述流体流的磁场的线圈，该磁场在所述流体流中引发与所述流率成比例的EMF。EMF传感器被布置成感测EMF并产生指示所引发的EMF的输出。所述功率放大器用于产生第一频率的未经滤波的电流脉冲。所述功率放大器包括低通滤波器，该低通滤波器使所述未经滤波的电流脉冲衰减，从而形成第二频率的线圈电流脉冲，所述线圈电流脉冲形成线圈电流。所述电流采样电路用于以采样频率来捕获所述线圈电流脉冲的一系列样本。所述控制器用于改变所述采样频率和第一频率之间的关系，并且基于所述样本来调节所述线圈电流。