Патент на изобретение №2350914

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ МАГНИТНО-ИНДУКТИВНОГО ПРИЕМНИКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И МАГНИТНО-ИНДУКТИВНЫЙ ПРИЕМНИК

(57) Реферат:

Магнитно-индуктивный приемник для измерения расхода включает в себя измерительную трубу, генератор магнитного поля, имеющий, по меньшей мере, две катушки, которые в режиме измерения служат для того, чтобы создавать пронизывающее измерительную трубу магнитное поле. Присоединенная к катушкам электрическая схема для контроля за функционированием приемника делает возможным контроль за созданием магнитного поля. При контроле за функционированием, по меньшей мере, одна из катушек служит в качестве генератора, создающего переменное во времени магнитное поле, которое пронизывает, по меньшей мере, другую катушку, служащую в качестве приемника. На основании полученного приемного сигнала, индуцированного в приемной катушке посредством переменного во времени магнитного поля, контролируют функционирование приемника измерения расхода. Изобретение обеспечивает контроль даже при отсутствии проводящей среды в измерительной трубе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относиться к способу контроля за функционированием магнитно-индуктивного приемника для измерения расхода.

Магнитно-индуктивные приемники для измерения расхода используются в промышленной измерительной технике для измерения объемных потоков.

Для этого, по меньшей мере, в небольшом объеме электропроводящая среда, объемный поток которой должен быть измерен, проводится через измерительную трубу, которая, в основном, перпендикулярно к оси трубы пронизана магнитным полем. Магнитное поле при этом, как правило, создается посредством двух противолежащих друг другу катушек, между которыми проходит измерительная труба. Перемещающиеся перпендикулярно магнитному полю носители заряда индуцируют перпендикулярно направлению потока напряжение, которое снимается электродами. Для этого, к примеру, два электрода располагаются друг напротив друга с обеих сторон измерительной трубы таким образом, что воображаемая соединительная линия между обоими электродами проходит перпендикулярно к воображаемой соединительной линии между катушками. Электроды соединены со средой либо емкостным, либо гальваническим способом. Индуцированное напряжение пропорционально усредненной скорости потока среды через поперечное сечение измерительной трубы и, тем самым, пропорционально объемному потоку.

При магнитно-индуктивном измерении расхода могут возникать помехи. Они могут объясняться, к примеру, неидеальным созданием магнитного поля, межвитковым замыканием в катушках, к примеру, из-за коррозии или вибрации, или наличием посторонних полей.

Для того чтобы иметь возможность распознавать соответствующие помехи предпочтительно производится контроль за функционированием.

В US-A 6.763.729 для этого, к примеру, повышение тока в катушке при подсоединении к неправильной полярности катушки контролируется и сравнивается с типичным ходом течения тока.

В ЕР-А 1275940 описан способ, при котором посредством разъединенного управления двух катушек создаются временно умышленно неоднородные магнитные поля. Контроль осуществляется на основании полученных таким образом индуцированных напряжений, которые снимаются электродами. Эта форма контроля применима, однако, лишь тогда, когда в измерительной трубе находится проводящая среда.

Задачей изобретения является предоставление сведений о способе для контроля за функционированием магнитно-индуктивного приемника для измерения расхода, который делает возможным целенаправленный контроль за созданием магнитного поля.

Для этого изобретение состоит в способе для контроля за функционированием магнитно-индуктивного приемника для измерения расхода с

– измерительной трубой,

– генератором магнитного поля, который имеет, по меньшей мере, две катушки,

– которые в режиме измерения служат для того, чтобы создавать пронизывающее измерительную трубу магнитное поле,

– которые дополнительно служат для контроля за функционированием, причем

– при контроле за функционированием

– по меньшей мере, одна из катушек служит в качестве генератора,

– который порождает переменное во времени магнитное поле, которое пронизывает, по меньшей мере, другую катушку,

– по меньшей мере, одна из этих других катушек служит в качестве приемника, через который выводится индуцированный посредством переменного во времени магнитного поля приемный сигнал, и

– функционирование приемника для измерения расхода контролируется на основании приемного сигнала.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна постоянно заданная катушка служит в качестве генератора а, по меньшей мере, другая постоянно заданная катушка служит в качестве приемника.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна катушка служит как в качестве генератора, так и, на другом промежутке времени, в качестве приемника.

В соответствии со следующим вариантом осуществления способа при контроле за функционированием через генератор протекает переменный во времени ток, выводится приемный сигнал, индуцированный в приемнике, и характеристика тока во времени сравнивается с характеристикой во времени приемного сигнала.

В соответствии со следующим вариантом осуществления способа при контроле за функционированием через генератор протекает заданный, переменный во времени ток. Индуцированный в приемнике приемный сигнал выводится, и характеристика во времени приемного сигнала сравнивается с характеристикой опорного сигнала.

В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения на основании контроля за функционированием выводится сообщение о состоянии, которое предоставляется в распоряжение пользователя на месте и/или вышестоящего устройства.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения приемным сигналом является снижающееся через приемник, индуцированное напряжение.

Далее изобретение состоит в магнитно-индуктивном приемнике для измерения расхода с

– измерительной трубой,

– генератором магнитного поля, который имеет, по меньшей мере, две катушки,

– которые в режиме измерения служат для того, чтобы создавать пронизывающее измерительную трубу магнитное поле,

– подсоединенной к катушкам электрической схемы для контроля за функционированием,

– которая включает в себя схему генератора, которая при контроле за функционированием способствует тому, что, по меньшей мере, через одну катушку протекает переменный во времени ток, посредством которой создается переменное магнитное поле, которое пронизывает, по меньшей мере, другую катушку, и

– которая включает в себя схему приемника, которая принимает индуцируемый в другую катушку приемный сигнал, и

контрольным блоком, который служит для того, чтобы контролировать функционирование приемника для измерения расхода на основании приемного сигнала.

В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения магнитно-индуктивный приемник для измерения расхода имеет, по меньшей мере, одну катушку, к которой подсоединена электрическая схема, которая в режиме измерения служит для создания магнитного поля, а при контроле за функционирование служит в качестве схемы генератора.

В соответствии с вариантом усовершенствования последнего варианта осуществления изобретения катушки в режиме измерения подключены последовательно и питаются от единственной электрической схемы. При контроле за функционированием генераторы питаются от этой электрической схемы, а приемники электрически отделены от схемы.

Преимущество изобретения состоит в том, что контроль за функционированием может производиться и тогда, когда в измерительной трубе отсутствует среда.

Следующее преимущество изобретения состоит в том, что контроль за функционированием абсолютно не зависит от температуры и от находящейся в измерительной трубе среды, когда при контроле за функционированием ориентируются на ток, проходящий через генератор и, вследствие этого, на индуцируемое в приемнике напряжение.

Изобретение и другие преимущества разъясняются далее на основании фигур на чертежах, на которых представлены два варианта осуществления изобретения; одинаковые детали снабжены на чертежах одинаковыми обозначениями.

Фиг.1 представляет схематично и частично, в форме блок-схемы, структуру магнитно-индуктивного приемника для измерения расхода;

Фиг.2 представляет Н-образную электрическую схему.

Фиг.3 представляет Т-образную электрическую схему;

Фиг.4 демонстрирует характеристику пронизывающих катушки токов в режиме измерения;

Фиг.5 представляет электрическую схему приемника;

Фиг.6 демонстрирует протекающий через возбудитель ток с зигзагообразной формой течения и характеристику соответствующего индуцированного в приемнике напряжения;

Фиг.7 демонстрирует протекающий через возбудитель ток, характеристика которого имеет линейный подъем и последующий линейный спад, и характеристику соответствующего индуцированного в приемнике напряжения;

Фиг.8 демонстрирует протекающий через возбудитель ток с синусообразной характеристикой и характеристику соответствующего индуцированного в приемнике напряжения;

Фиг.9 демонстрирует протекающий через возбудитель ток с изображенной на Фиг.4 характеристикой и характеристику соответствующего индуцированного в приемнике напряжения;

Фиг.10 представляет имеющее две катушки устройство электрической схемы.

Фиг.1 представляет схематично и частично, в форме блок-схемы, структуру магнитно-индуктивного приемника для измерения расхода в соответствии с изобретением, который предназначен для измерения объемного расхода, по меньшей мере, незначительно электропроводящей текучей среды. Он включает в себя измерительную трубу 1, через которую в ходе процесса протекает среда.

Далее предусмотрен генератор магнитного поля, который в режиме измерения служит для того, чтобы создавать магнитное поле, пронизывающее измерительную трубу 1. Для этого генератор магнитного поля имеет, по меньшей мере, две катушки 3, 5. В качестве катушек пригодны, к примеру, полюсные катушки без сердечника или катушки с магнитомягким сердечником. В представленном на Фиг.1 варианте осуществления изобретения предусмотрено две катушки 3, 5, которые расположены друг напротив друга с обеих сторон измерительной трубы 1. Для создания магнитного поля могут, однако, использоваться также такие расположения катушек, при которых вокруг измерительной трубы 1 расположено более двух катушек.

Перемещающиеся перпендикулярно магнитному полю носители заряда индуцируют напряжение перпендикулярно к его направлению потока. В представленном примере осуществления изобретения предусмотрены два электрода 7, 9, которые расположены друг напротив друга, с обеих сторон измерительной трубы 1, таким образом, что воображаемая соединительная линия между обоими электродами 7, 9 проходит перпендикулярно к воображаемой соединительной линии между катушками 3, 5. Электроды 7, 9 связаны со средой либо емкостным, либо гальваническим способом. Индуцированное напряжение пропорционально усредненной скорости потока среды через поперечное сечение измерительной трубы и, тем самым, пропорционально объемному потоку. Чтобы индуцированное напряжение не закорачивалось, зоны измерительной трубы 1, вступающие в контакт со средой, либо состоят из непроводящих материалов, либо снабжены изоляционным слоем.

Электрод 7 соединен с неинвертируемым, а электрод 9 с инвертируемым входом усилителя 11 разности. Разность снятых на электродах 7, 9 напряжений пропорциональна напряжению, индуцированному посредством магнитного поля. Выход усилителя 11 разности соединен с блоком 13 оценки данных, который в режиме измерения посредством поданного на него, передающего индуцированное напряжение, сигнала, определяет расход и делает его доступным для дальнейшей индикации, оценки и/или обработки.

Чтобы создаваемое катушками 3, 5 магнитное поле в режиме измерения как можно более равномерно пронизывало измерительную трубу 1, катушки 3, 5 в режиме измерения приводятся в действие, к примеру, идентично друг к другу электрически равнозначно, так что обе катушки 3, 5 пронизываются одним и тем же током. Ток вызывается посредством электрической схемы 15 и предпочтительно регулируется до постоянного значения тока, к примеру, 85 мА. Предпочтительно, направление тока периодически изменяется на обратное; это служит, в частности, для того, чтобы в дальнейшем компенсировать создаваемые на электродах 7, 9 электрохимические напряжения помех.

В представленном на Фиг.1 примере осуществления изобретения для каждой катушки 3, 5 предусмотрена собственная электрическая схема 15. В качестве альтернативы к этому, обе катушки 3, 5 могут быть, однако, также соединены последовательно и получат питание от единственной электрической схемы 15. Это дает то преимущество, что необходима только одна электрическая схема 15 и обе катушки 3, 5 автоматически пронизываются одним и тем же током. Синхронизация, таким образом, становится излишней.

На протекающий через катушку 3, 5 ток и при этом на относящееся к нему магнитное поле может быть оказано воздействие, так как электрические схемы 15 или электрическая схема 15 регулирует идущий по катушкам 3, 5 ток. В такой же степени, посредством соответствующей схемы соединений, однако, может быть также выставлено напряжение, которое подается на катушку 3, 5. Оба варианта эквивалентны. Примерами таких электрических схем 15 являются так называемые Н-образные электрические схемы и так называемые Т-образные электрические схемы, как они описаны, к примеру, в EP-AI 0969268.

Фиг.2 представляет блок-схему первого варианта осуществления такой электрической схемы 15. Она включает в себя мостовую схему 19, которая выполнена как Н-образная электрическая схема. На первой ветви моста находится регулируемый путь тока первого транзистора 21, на второй ветви моста – регулируемый путь тока второго транзистора 23, на третьей ветви моста – регулируемый путь тока третьего транзистора 25 и на четвертой ветви моста – регулируемый путь тока четвертого транзистора 27. Посредством данной структуры выявляются четыре узловые точки 19а, 19b, 19 с, 19d Н-образной электрической схемы. Транзисторы 21, 23 соединены друг с другом посредством узловой точки 19 с, транзисторы 23, 27 – посредством узловой точки 19b, транзисторы 25, 27 – посредством узловой точки 19d и транзисторы 21, 25 – посредством узловой точки 19а. Первая диагональ моста лежит между узловыми точками 19а, 19b, а вторая диагональ моста – между точками 19 с, 19d. На второй диагонали моста находится катушечное устройство 17, то есть первый контакт катушечного устройства 17 соединен с узловой точкой 19 с, а второй контакт катушечного устройства 17 соединен с узловой точкой 19d.

В режиме измерения, к примеру, либо первый и четвертый транзисторы 21, 27, либо второй и третий транзисторы 23, 25 регулируются на синхронную проводку тока. Таким образом, в первом случае (проводящими являются первый и четвертый транзисторы 21, 27) ток может течь от узловой точки 19а к узловой точке 19b в заданном направлении, обозначенном не пунктирной стрелкой, через катушечное устройство 17. Если же на проводку отрегулированы второй и третий транзисторы 23, 25, то тот же самый ток течет в обратном направлении через катушечное устройство 17, как это очевидно, благодаря стрелке, обозначенной пунктирными линиями.

Узловая точка 19b лежит через сопротивление 29 на нулевой точке SN схемы. Сопротивление 29 образует с Н-образной электрической схемой последовательную схему и пронизывается катушечным током.

Н-образная электрическая схема питается через регулируемый источник 31 напряжения, который имеет выход 31 с напряжения, и определяет лежащее через последовательную схему, то есть между узловой точкой 19а и нулевой точкой SN схемы, здесь предполагаемое положительным, напряжение. Регулируемый источник 31 напряжения через два контакта 31а, 31b питается от сети. Он находится через выход 31d на нулевой точке SN схемы. Напряжение на выходе 31 с подведено через анодно-катодный участок диода 33 к узловой точке 19а. К нулевой точке SN схемы от катода диода 33 и узловой точки 19а ведет конденсатор 35, имеющий емкость С.

Управление транзисторами 21, 23, 25, 27 производится посредством контроллера 37, который через соответствующие управляющие выходы соединен с управляющими выходами транзисторов 21, 23, 25, 27. В качестве контроллера 37 подходит, к примеру, программируемый соответствующим образом микропроцессор.

На Фиг.3 продемонстрирована блок-схема следующего варианта осуществления электрической схемы 15. Здесь речь идет о так называемой Т-образной электрической схеме с катушечным устройством 17, первым и вторым контактами 39, 41 и первым и вторым транзисторами 43, 45. Оба транзистора 43, 45 образуют с катушечным устройством 17 конфигурацию Т, при которой оба транзистора 43, 45 образуют поперечины, а катушечное устройство 17 – основу конфигурации Т.

К катушечному устройству 17 последовательно подсоединено сопротивление 47 таким образом, что катушечное устройство 17 через сопротивление 47 соединено с нулевой точкой SN схемы. При этом катушечное устройство 17 через свой первый контакт 39 соединено с сопротивлением 47.

Так же, как и в примере осуществления изобретения с Фиг.2 электрическая схема 15 питается через подключенный к сети, регулируемый источник 49 напряжения. Регулируемый источник 49 напряжения через два контакта 49а, 49b получает питание от сети. Он находится через выход 49 с на нулевой точке SN схемы.

Регулируемый источник 49 напряжения имеет положительный выход 49d напряжения, который через анодно-катодный участок диода 51 прилегает к первому контакту пути тока первого переключающего транзистора 43. Второй контакт пути тока первого переключающего транзистора 43 соединен со вторым контактом 41 катушечного устройства.

Регулируемый источник 49 напряжения имеет отрицательный выход 49е напряжения, который через катодно-анодный участок диода 53 прилегает к первому контакту пути тока второго транзистора 45. Второй контакт пути тока второго транзистора 45 соединен со вторым контактом 41 катушечного устройства 17.

В режиме измерения предпочтительным образом первый транзистор 43 или второй транзистор 45 попеременно регулируются на проводку тока, так что ток, проходящий через катушечное устройство 17, попеременно меняет свое направление, как это очевидно из Фиг.3, благодаря обеим стрелкам.

Управление транзисторами 43, 45 производится посредством контроллера 55, который через соответствующие управляющие выходы соединен с управляющими выходами транзисторов 43, 45. В качестве контроллера 55 подходит, к примеру, программируемый соответствующим образом микропроцессор.

В обоих описанных примерах осуществления электрической схемы 15 через последовательно подсоединенное к катушечному устройству 17 сопротивление 29, 47 проходит катушечный ток. Ток, протекающий через катушечное устройство 17, в дальнейшем через перепад напряжения выводится на сопротивлении 29, 47. Для этого в обоих случаях предусмотрен отвод 57 через сопротивление 29 или 47, который через схему 59 измерения соединен с контроллером 37 или 55.

В соответствии с изобретением осуществляется способ для контроля за функционированием, при котором, по меньшей мере, одна из катушек 3, 5 служит в качестве генератора, который создает переменное во времени магнитное поле. Переменное во времени магнитное поле пронизывает, по меньшей мере, другую, служащую в качестве приемника, катушку 5, 3. Через приемник, индуцированный посредством переменного во времени магнитного поля, приемный сигнал отводится и на основании приемного сигнала контролируется функционирование приемника для измерения расхода.

Магнитно-индуктивный приемник измерения расхода в соответствии с изобретением имеет подсоединенную к катушкам 3, 5 электрическую схему для контроля за функционированием.

Она включает в себя схему генератора, которая при контроле за функционированием способствует тому, что, по меньшей мере, через одну из катушек 3, 5 протекает переменный во времени ток.

Схема генератора может быть независимой электрической схемой, которая во время контроля за функционированием устанавливается на место электрической схемы 15. Предпочтительно для этого используется, все же, та же самая электрическая схема 15, которая используется также в режиме измерения для создания магнитного поля.

В представленном на Фиг.1 примере осуществления изобретения предусмотрены два катушечных устройства 17, которые имеют, соответственно, катушку 3 или 5. Управление обеими катушками 3, 5 производится раздельно через присоединенные электрические схемы 15, которые выполнены, к примеру, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, представленных на Фиг.2 и 3. Ход течения процесса синхронизируется через вышестоящее устройство 61, к примеру, микроконтроллер или генератор тактовых импульсов.

В режиме измерения через обе катушки 3, 5, к примеру, как разъяснено ранее, предпочтительно синхронно проходит отрегулированный до постоянной величины, к примеру, до 85 мА, ток, направление которого предпочтительно периодически меняется на обратное. Фиг.4 демонстрирует характеристику во времени проходящего при этом по катушке 3 первого тока I₁ и проходящего по катушке 5 второго тока I₂.

Контроль за функционированием производится вне режима измерения. При этом активно приводятся в действие только катушки, служащие в качестве возбудителей, в то время как служащие в качестве приемников катушки приводятся в действие пассивно.

В следующем примере катушка 3 служит в качестве генератора, а катушка 5 в качестве приемника. Для создания переменного во времени магнитного поля через катушку 3 проходит переменный во времени ток I₁. Характеристика во времени этого тока I₁ при этом сначала однократно любая, пока она имеет изменения во времени. Этот ток I₁ может вызываться посредством вышеописанных электрических схем 15. Также он может, однако, производиться и другими способами. Важным для изобретения является лишь то, что он не является постоянным. Каждый переменный ток вызывает переменное во времени магнитное поле, которое в приемниках приводит к индукции, обусловленной магнитным полем.

Возможно вызывать переменный во времени ток посредством того, что служащие в качестве генераторов катушки снабжаются переменным во времени напряжением. При этом, однако, следует принимать во внимание, что ток в основном непосредственно вызывает магнитное поле, в то время как физическая связь между напряжением и магнитным полем зависит как от температуры, так и от находящейся в измерительной трубе среды, так как температура и среда воздействуют на электрическую характеристику катушки. На основании индуктивности катушки может возникнуть отставание во времени между приложенным на генераторе напряжением и полученным током или полученным магнитным полем.

Ток может иметь в качестве функции времени, к примеру, характеристику зигзагооразной формы, характеристику с постоянным подъемом и/или спадом, или синусообразную характеристику. Также, однако, может использоваться характеристика, описанная ранее для режима измерения. Посредством периодического поворота вышеописанного направления тока в обратную сторону, во время этого поворота происходит изменение во времени, которое в этот промежуток времени вызывает переменное во времени магнитное поле.

У описанных посредством Фиг.2 и 3 электрических схем 15 характеристика тока во времени устанавливается посредством соответствующей регулировки транзисторов 21, 23, 25, 27 или 43, 45 через контроллеры 37 или 55. Характеристика во времени выявляется из регулировки процесса, происходящего в контроллере 37 или 55. Она может быть дополнительно измерена посредством спада напряжения на сопротивлениях 29 или 47 посредством схемы 59 измерений.

Создаваемое катушкой 3, переменное во времени магнитное поле пронизывает катушку 5. Служащая в качестве приемника катушка 5 приводится в действие пассивно, то есть во время контроля за функционированием она не получает питания от подсоединенной к ней электрической схемы 15. Кроме того, к примеру, все транзисторы 21, 23, 25, 27 или 43, 45 подсоединенной к катушке электрической схемы 15 не могут быть включены на проводимость. На основании переменного во времени магнитного поля в катушке 5, служащей в качестве приемника, возникает индукция. Соответствующий индуцированный приемный сигнал записывается через подсоединенную к катушке 5, представленную на Фиг.5, схему 63 приемника и становится доступным для дальнейшей обработки и/или оценки.

В качестве приемного сигнала здесь подходит как индуцированное напряжение, так и индуцированный ток. В то время как со стороны возбудителя ток устанавливает магнитное поле, со стороны приемника это делает индуцированное напряжение, которое в основном находится в непосредственной связи с магнитным полем, в то время как индуцированный ток зависит как от конструкции схемы измерений, так и от температуры и среды в измерительной трубе 1. Принимая во внимание эти влияния, ток также подходит в качестве приемного сигнала для контроля за функционированием. В предпочтительном варианте, однако, в качестве приемного сигнала используется напряжение.

Для этого представленная на Фиг.5 схема 63 приемника имеет схему 65 измерения напряжения. Она подключена между обоими контактами катушки 5, параллельно катушке 5 и записывает через катушку 5 снижающееся индуцированное напряжение U_ind. Выходной сигнал схемы 65 измерений посредством аналого-цифрового преобразователя A/D оцифровывается и подается на контрольный блок. В предпочтительном варианте блок 13 оценки данных служит в качестве контрольного блока. Само собой разумеется, что мог бы быть предусмотрен также и отдельный блок. Это, однако, дает возможность использовать и так уже имеющийся для измерения потока блок 13 оценки данных.

Контроль за функционированием производится в соответствии с первым вариантом, так как генератор, здесь катушка 3, снабжен переменным во времени напряжением или переменным во времени током, который в приемнике, здесь в катушке 5, производит посредством схемы 63 приемника полученное переменное во времени индуцированное напряжение или полученный индуцированный ток, и характеристики этих обоих напряжений или токов сравниваются друг с другом. Предпочтительно из вышеуказанных соображений характеристика проходящего через генератор тока I₁ сравнивается с характеристикой индуцированного в приемнике напряжения U_ind.

Характеристика проходящего через генератор тока I₁ в вариантах осуществления изобретения, представленных на Фиг.2 и 3, выявляется из используемой в контроллере 37, 55 программы. Она может, однако, через последовательно подсоединенное к катушке 3, пронизанное током катушки сопротивление 29 или 47 выводиться также посредством схемы 59 измерений.

Это дает преимущество в том, что контроль за функционированием в основном не зависит от температуры и находящейся в измерительной трубе 1 среды. Обе характеристики течения процесса посредством магнитного поля непосредственно соединены друг с другом. Если не существует помех, то характеристика во времени индуцированного напряжения U_ind ведет себя как производная характеристики тока I₁ в зависимости от времени. На Фиг.6-9 приведены характеристики во времени проходящего через генератор тока I₁ и полученного на приемнике индуцированного напряжения U_ind для четырех характерных вариантов.

В примере, представленном на Фиг.6, проходящий через возбудитель ток I₁, имеет характеристику зигзагообразной формы. Приемный сигнал, в данном случае индуцированное напряжение U_ind, в тот промежуток времени, когда ток I₁ нарастает линейно, является постоянным и имеет к тому времени, когда ток I₁ падает до нуля, отрицательный пик.

В примере, представленном на Фиг.7, проходящий через возбудитель ток I₁, имеет характеристику с линейным подъемом и непосредственно следующим за ним линейным спадом. Во время линейного подъема тока I₁ индуцированное напряжение U_ind имеет постоянное положительное значение. Во время линейного спада тока I₁ оно имеет постоянное отрицательное значение.

В примере, представленном на Фиг.8, проходящий через возбудитель ток I₁, имеет характеристику синусоидальной формы. Соответственно, индуцированное напряжение U_ind имеет характеристику косинусоидальной формы.

В примере, представленном на Фиг.9, ток I₁ имеет уже поясненную на Фиг.4 характеристику, которая может быть использована также и в режиме измерения. Полученное индуцированное напряжение U_ind во временных интервалах, когда течет постоянный ток I₁, равно нулю и имеет явно выраженный пик тогда, когда направление тока меняется на обратное. При падении тока пик напряжения отрицательный, при увеличении тока – положительный.

В соответствии с первым вариантом контроля за функционированием характеристика тока I₁, проходящего через возбудитель, определяется, как описано ранее, и подается на контрольный блок, в данном случае на блок 13 оценки данных. Он определяет производную во времени. Идентификация амплитуд данной производной с амплитудами ожидаемого индуцированного напряжения U_ind может производиться, к примеру, на основании ранее определенной посредством сравнительных измерений таблицы пересчета или произведенного из этого образца перерасчета. Идентификация может также производиться блоком 13 оценки данных. Из этого выявляется характеристика и амплитуды ожидаемого индуцированного напряжения.

Сравнение характеристики ожидаемого индуцированного напряжения с фактически полученной характеристикой приемного сигнала производится контрольным блоком. Если определялась только характеристика ожидаемого индуцированного напряжения, то сравнение может производиться, к примеру, посредством вычисления минимального квадрата интервала нормированного ожидаемого индуцированного напряжения и нормированного приемного сигнала. Из этого выявляется количественная мера для отклонения. Если дополнительно производилась идентификация амплитуд, то отклонения между ожидаемой и фактической характеристиками приемного сигнала могут быть определены непосредственно в количественном отношении.

Если отклонение превосходит заданный предел допуска, то контроль за функционированием выявляет неверную функцию, которая, к примеру, в форме сообщения об ошибке подается на индикатор, запускает сигнал тревоги, передает сообщение о повреждении и/или вызывает направленный на обеспечение безопасности выходной сигнал приемника для измерения расхода.

Дополнительно может производиться анализ приемного сигнала. К примеру, на основании разности ожидаемого и фактического приемных сигналов могут быть сделаны выводы о причинах ошибок, при случае имеющих место. Для этого предпочтительно для определенных причин ошибок включаются определенные действия, некоторые из которых, к примеру, указаны далее.

Возможной причиной ошибки являются очень сильные посторонние поля. Они способствуют тому, что магнитно важные материалы вводятся в насыщение. Это приводит к значительному снижению амплитуды приемного сигнала. Если анализ приемного сигнала не выявляет изменений амплитуды, которые возможно измерить, то в заключение от противного можно исходить из того, что посторонние поля не оказывают никакого значительного влияния.

Следующим источником ошибок являются межвитковые замыкания в катушках. Межвитковые замыкания у соответствующей катушки приводят к переменным соотношениям амплитуд, которые со стороны передающего устройства на основании амплитуды тока I₁ или со стороны приемника на основании амплитуды приемного сигнала можно различить.

Вследствие коррозии изменяются магнитные свойства входящих в состав материалов. Результатом этого является также изменение соотношения амплитуд.

Следующим источником ошибок являются вибрации. Вибрации являют собой источник ошибок именно тогда, когда имеет место механическая нестабильность. Механической нестабильностью является, к примеру, подвижные механические соединения в зоне катушек, к примеру, между имеющимися при необходимости полюсными башмаками и сердечниками катушек. Механическая нестабильность приводит к нестабильным соотношениям амплитуд.

Возможен дальнейший анализ. Этот анализ предоставляет то преимущество, что на его основании выводятся, соответственно, точные сообщения об ошибках или предположения об ошибках, которые могут быть переданы на индикатор, и он дает возможность предоставить пользователю страховку при устранении ошибки.

Предпочтительно на основании контроля за функционированием выводится сообщение о состоянии, которое предоставляется в распоряжение пользователя на месте через индикатор 67 на приемнике для измерения расхода и/или через связанное с приемником для измерения расхода вышестоящее устройство 69. Таким вышестоящим устройством 69 является, к примеру, связанное через шинное соединение устройство управления процессом, запоминающе-программируемое управляющее устройство или другое централизованное или децентрализованное управляющее устройство.

В соответствии со вторым вариантом через генератор при контроле за функционированием проходит переменный во времени ток I₁, характеристика которого задана. В отличие от первого варианта ток, проходящий через генератор не каждый раз выводится и подается на контрольное устройство, а, к примеру, постоянно задается соответствующим смешанным программным управлением в присоединенной к генератору электрической схеме 15. Это дает то преимущество, что ожидаемый индуцированный приемный сигнал не должен заново определяться при каждом прохождении. Вместо этого соответствующий ожидаемому приемному сигналу опорный сигнал может сначала определяться, к примеру, посредством контрольного прохождения и сохраняться в приемнике для измерения расхода. При контроле за функционированием фактически полученный приемный сигнал сравнивается с опорным сигналом.

В описанном примере, по меньшей мере, одна постоянно заданная катушка, в данном случае катушка 3, служит в качестве генератора, а, по меньшей мере, другая постоянная заданная катушка, в данном случае катушка 5, служит в качестве приемника. В качестве альтернативы одна катушка, естественно, может служить как в качестве генератора, так и, на другом временном интервале, в качестве приемника. В соответствии с примером осуществления, представленном на Фиг.1, обе катушки 3 и 5 оснащены схемой 63 приемника, а обе схемы 15 и обе схемы 63 приема соединены с контрольным устройством, в данном случае с блоком 13 оценки данных, так что в распоряжении блока 13 оценки данных находятся как ток, проходящий через соответствующие катушки 3 или 5, так и соответственно выведенный индуцированный приемный сигнал.

В представленном примере осуществления изобретения предусмотрены только две катушки 3, 5. Описанный контроль за функционированием, однако, полностью аналогично используется и у магнитно-индуктивных приемников для измерения расхода с более чем двумя катушками, причем целенаправленно, по меньшей мере, одна из катушек используется в качестве генератора а, по меньшей мере, другая катушка – в качестве приемника.

В режиме измерения, как описывалось ранее, предпочтительно через обе катушки одинаковым образом проходит один и тот же электрический ток. Это требует последовательного соединения катушек в режиме измерения и питания их от одной единственной электрической схемы 15. В данном случае представленные на Фиг.2 и 3 катушечные устройства 17 содержат в режиме измерения две, включенные последовательно, катушки 71 и 73.

Возможно производить контроль за функционированием и тогда, когда все катушки питаются от одной единственной электрической схемы 15. Для этого нужно, однако обеспечить, чтобы во время контроля за функционированием, по меньшей мере, одна из катушек приводилась в действие активным образом, а, по меньшей мере, другая из катушек – пассивным. Это происходит в соответствии с изобретением посредством соответствующего затенения, при котором катушки в режиме измерения подключены последовательно и питаются от одной единственной электрической схемы 15, а при контроле за функционированием только генераторы питаются от одной единственной, служащей также в качестве схемы генератора, электрической схемы 15, в то время как приемники электрически отделены от этой схемы 15.

Фиг.10 демонстрирует соответствующее расположение схемы, как она, к примеру, вводится в соединение с представленными на Фиг.2 и 3 электрическими схемами 15. Она имеет катушечное устройство 17, которое располагается между контактами 39, 41 или между узловыми точками 19 с, 19d. Катушечное устройство 17 содержит обе катушки 71, 73. С обеих сторон каждой катушки 71, 73 находится управляемый переключатель 75, 77, 79, 81 посредством которого соответственно находящаяся между ними катушка 71, 73 может быть помещена в соединяющую контакты 39, 41 или узловые точки 19 с, 19d продольную ветвь L. Управление переключателями 75, 77, 79, 81 может производиться через соответствующие соединения, к примеру, через представленные на Фиг.2 и 3 контроллеры 37 или 55. Когда обе катушки 71, 73 соединены в продольную ветвь L, то электрически они включены последовательно. Для каждой катушки 71, 73 предусмотрена подсоединенная через управляемый переключатель 75, 77, 79, 81, вместо соответствующей катушки 71, 73, параллельная ветвь 83, 85, через которую соответствующая катушка 71 или 73 может перемыкаться.

В режиме измерения обе катушки 71, 73 включены в продольную ветвь L. При контроле за функционированием, напротив, в продольную ветвь L включена всегда только одна из катушек 71, 73, в то время как другая перемыкается через подключенную вместо нее параллельную ветвь 83, 85.

На Фиг.10 положения переключателя отмечены стрелками. Представленные сплошными линиями стрелки показывают положения переключателей, при которых катушка 73 находится в продольной ветви L и, тем самым, приводится в действие активным образом, а катушка 71 перемкнута и, тем самым, приводится в действие пассивно. Представленные штриховыми линиями стрелки показывают положения переключателей, при которых катушка 71 находится в продольной ветви L и, тем самым, приводится в действие активным образом, а катушка 73 перемкнута и, тем самым, приводится в действие пассивно.

Если при контроле за функционирование одна из катушек, к примеру, катушка 71, всегда должна служить в качестве генератора, а другая, к примеру, катушка 73, всегда должна служить в качестве приемника, то можно, само собой разумеется, отказаться от комплекта управляемых переключателей, в данном примере – от обоих переключателей 75, 77, и от параллельной ветви, в данном примере – от параллельной ветви 83.

Для всех посредством соответствующего затенения применяемых в качестве приемников катушек 71, 73 необходимо предусмотреть схему 87 приема, которая собрана, к примеру, аналогично представленной на Фиг.5 схеме 63 приема. При этом каждая катушка 71, 73 подключена к параллельно подсоединенной для этого схеме 65 измерений, которая записывает снижающееся через соответствующую катушку 71, 73, индуцированное напряжение U_ind. Выходные сигналы схем 65 измерения оцифровываются посредством аналого-цифрового преобразователя A/D и подаются на блок 13 оценки данных.

В режиме измерения катушки 71, 73 подключаются последовательно, в то время как переключатели 75, 77 занимают позицию, представленную на Фиг.10 штриховыми линиями, а переключатели 79, 81 занимают позицию, представленную на Фиг.10 сплошными линиями.

Формула изобретения

1. Способ контроля за функционированием магнитно-индуктивного приемника для измерения расхода с измерительной трубой (1), генератором магнитного поля, который имеет, по меньшей мере, две катушки (3, 5, 71, 73), которые в режиме измерения служат для того, чтобы создавать пронизывающее измерительную трубу (1) магнитное поле, которые дополнительно служат для контроля за функционированием, причем при контроле за функционированием, по меньшей мере, одна из катушек (3, 5, 71, 73) служит в качестве генератора, который порождает переменное во времени магнитное поле, которое пронизывает, по меньшей мере, другую катушку (3, 5, 71, 73), по меньшей мере, одна из этих других катушек (3, 5, 71, 73) служит в качестве приемника, через который выводится индуцированный посредством переменного во времени магнитного поля приемный сигнал, и функционирование приемника для измерения расхода контролируется на основании приемного сигнала.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, одна постоянно заданная катушка (3) служит в качестве генератора, а, по меньшей мере, другая постоянно заданная катушка (5) служит в качестве приемника.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, одна катушка (3, 5, 71, 73) служит как в качестве генератора, так и, в другое время, в качестве приемника.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что через генератор при контроле за функционированием протекает переменный во времени ток (I₁), производится индуцированный в приемнике приемный сигнал и характеристика во времени тока (I₁) сравнивается с характеристикой во времени приемного сигнала.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что через генератор при контроле за функционированием протекает известный заранее переменный во времени ток (I₁), производится индуцированный в приемнике приемный сигнал и характеристика во времени приемного сигнала сравнивается с характеристикой во времени опорного сигнала.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что на основании контроля за функционированием выводится сообщение о состоянии, которое предоставляется в распоряжение пользователя на месте и/или вышестоящего устройства.

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что приемным сигналом является снижающееся через приемник индуцированное напряжение (U_ind).

8. Магнитно-индуктивный приемник для измерения расхода с измерительной трубой (1) – генератором магнитного поля, который имеет, по меньшей мере, две катушки (3, 5, 71, 73), которые в режиме измерения служат для того, чтобы создавать пронизывающее измерительную трубу (1) магнитное поле, с присоединенной к катушкам электрической схемой для контроля за функционированием, которая включает в себя схему генератора, которая во время контроля за функционированием способствует тому, что, по меньшей мере, через одну катушку (3, 5, 71, 73) протекает переменный во времени ток (I₁), посредством которого создается переменное магнитное поле, которое пронизывает, по меньшей мере, другую катушку (3, 5, 71, 73), и которая включает в себя схему (63, 87) приема, которая принимает индуцированный в другую катушку (3, 5, 71, 73) приемный сигнал, и контрольным устройством, которое служит для того, чтобы контролировать функционирование приемника для измерения расхода на основании приемного сигнала.

9. Магнитно-индуктивный приемник для измерения расхода по п.8, характеризующийся тем, что имеет, по меньшей мере, одну катушку (3, 5, 71, 73), к которой присоединена электрическая схема (15), которая в режиме измерения служит для создания магнитного поля, а при контроле за функционированием служит в качестве схемы генератора.

10. Магнитно-индуктивный приемник для измерения расхода по п.9, характеризующийся тем, что катушки (71, 73) в режиме измерения подключены последовательно и питаются от одной единственной электрической схемы (15) и при контроле за функционированием генераторы питаются от этой электрической схемы (15), а приемники электрически отделены от схемы (15).

РИСУНКИ