電磁流量計的秤重式標定方法

2023-06-14 01:52:16

專利名稱：電磁流量計的秤重式標定方法
技術領域：
本發明涉及應用於電磁流量計的標定方法，尤其涉及一種電磁流量計的秤 重式標定方法。
背景技術：
目前，電磁流量計的標定方法主要分為實流標定方法和幹標定方法兩種。 實流標定方法以實際流動的測量介質流過電磁流量計實現標定，其原理較 為簡單，但裝置複雜，由大功率泵站、管道及大型儲液罐等構成。這導致實流 標定裝置尤其是大口徑電磁流量計的實流標定裝置極其龐大且造價昂貴，標定 成本也非常高。
幹標定方法無需實際流體便可完成電磁流量計的標定。其原理為獲知流
速分布函數v、權重函數W、磁通密度B及管段空間i:，通過數學模型 U^v(WxB)ch計算出一定流速分布下電磁流量計電極間輸出電壓，進一步得到
電磁流量計一次傳感器轉換係數。因此，幹標定較實流標定具有成本低的巨大 優勢。然而，幹標定中權重函數W與磁通密度B的獲知並非那麼容易，需通過 複雜、繁瑣的數學計算，尤其磁通密度B的獲知還需輔以管段邊界上法向磁通 密度分布的測量。這導致幹標定方法對於普通電磁流量計廠家來說過於複雜， 且由於需測量管段邊界上法向磁通密度分布，效率較低。
因此，若能發明一種簡便、易實現、低成本的電磁流量計標定方法，將十 分有意義。

發明內容
本發明的目的在於提供一種簡便且易實現的電磁流量計秤重式標定方法。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
一種電磁流量計的秤重式標定方法，將電磁流量計管段豎立並懸空放置， 用中間為薄膜的法蘭將底端密封后，在管段內裝滿導電介質，在薄膜下方放置 電子秤託起整段導電介質，以此測量整段導電介質重量，利用激勵模塊在電磁 流量計電極上加上一個與電磁流量計勵磁電流同步的方波電流信號，則在管段 內會形成一個與電磁流量計工作磁場同步的交變電流場，電流場中每個導電粒 子在工作磁場中運動都將受到洛倫磁力，因此整段導電介質將受到一個方向上、
下交變的力F，導致電子秤測得的介質質量減小或增加F/g，同時通過電流計測
量出流過電極的激勵電流I的大小，則最終通過關係式S-F/I計算出電磁流量計
一次傳感器轉換係數，從而完成電磁流量計的標定。
所述通過關係式S-F/I計算出電磁流量計一次傳感器轉換係數，基理為按
照電磁流量計數學模型，當管段內測量流場為完全發展的理想流場時，電磁流
量計一次傳感器轉換係數S與權重函數W、磁通密度B、管段空間T存在關係式
S={WxBch，若在電磁流量計管段內裝滿靜止的導電介質，並在電極上加上激
勵電流信號I，管段內將形成一個電流場，該電流場中每個導電粒子在電磁流量 計工作磁場中運動都將受到洛倫磁力，整個管段空間內導電介質所受的力F與 電流密度j、磁通密度B、管段空間T存在關係式F-J[jxBch，上述兩個關係式中
權重函數W與電流密度j具有相同分布特性，且存在如下關係式W=j/I，基於以 上原理，測出F與I，進而通過關係式S=F/I計算出電磁流量計一次傳感器轉換 係數。
所述在電磁流量計電極上加上一個與電磁流量計勵磁電流同步的方波電流 信號，以使在管段內形成的交變電流場與電磁流量計工作磁場同步，並使得產 生的力F也為規整且同步的方波，採用一個正負翻轉的同步方波電流信號而非 直流電信號，目的在於防止電極極化現象對測量造成影響。
所述利用電子秤實現力F的測量，g卩用中間為薄膜的法蘭將裝有導電介 質的電磁流量計管段底部密封，在薄膜下方放置高精度電子秤託起整段導電介 質，以此測量整段導電介質重量，電流場與工作磁場相互作用時，電子秤能測 得介質重量的波動值AM，通過關係式F=AM*g得到力F。
本發明與背景技術相比具有的有益效果是
避免了傳統電磁流量計實流標定方法裝置龐大、成本高的缺點，及幹標定 方法需測量工作磁場、數學計算過程複雜的缺點，只需在電磁流量計電極上加 上一個與電磁流量計勵磁電流同步的方波電流信號，通過高精度電子秤測量整 個管段內導電介質重量的變化，並通過電流計測量電極上電流信號，便可進一 步得到電磁流量計一次傳感器轉換係數，是一種簡便、易實現且低成本的秤重 式標定方法。


圖1是本發明中電磁流量計秤重式標定方法示意圖。 圖2是本發明中信號及時序示意圖。
圖中1、電磁流量計管段，2、電磁流量計電極，3、密封圈，4、電磁流 量計電極，5、法蘭，6、薄膜，7、高精度電子秤，8、電流計，9、激勵模塊， 10、電磁流量計二次儀表，11、計算機，Sl、激勵電流信號線，S2、激勵電流 信號線，S3、激勵電流信號線，S4、勵磁電流信號線，S5、勵磁電流信號線， Cl、電流計數據線，C2、電子秤數據線。
具體實施例方式
按照電磁流量計理論，電極間輸出電壓可用下式表述
U= (v.(WxB)dc (1)
式中B——電磁流量計管段內各點磁通密度 V——電磁流量計管段內各點介質流速
w——電磁流量計管段內空間權重函數
T——積分空間，即電磁流量計管段內整個測量空間 對電磁流量計一次傳感器進行標定的目的是獲取其轉換係數S，即單位流 速下電極間所輸出電壓的大小。當測量環境完全達到電磁流量計安裝要求時， 流量計管段內流場可認為是完全發展的理想流場，其流速處處相等。此時，電 磁流量計一次傳感器轉換係數S可用下式表述
S = J[W x Bck (2)
另外，當電磁流量計管段內裝滿靜止的導電介質，並在電極上加上激勵電 流信號I時，管段內將形成一個電流場，該電流場中每個導電粒子在電磁流量計 工作磁場中運動都將受到洛倫磁力。此時，整個管段空間內導電介質所受的力F
與電流密度j、磁通密度B、管段空間T存在如下關係式
F=J[jxBdc (3)
式(2)、 (3)中，權重函數W與電流密度j具有相同分布特性，且存在如 下關係式
W=j/I (4) 綜合式(2)、 (3)及(4)，可得出
S=M (5)
因此，測出F與I，便可通過式(5)計算出電磁流量計一次傳感器轉換系 數，從而完成電磁流量計的標定。
具體實施方法如圖l所示，將電磁流量計管段1豎立並懸空放置，用中間
5
為薄膜6的法蘭5及密封圈3將底端密封，在電磁流量計管段1內裝滿導電介 質，在薄膜6下方放置高精度電子秤7託起整段導電介質，以此測量整段導電 介質重量。激勵模塊9經激勵電流信號線S1、 S2、 S3及電流計8與電磁流量計 電極2、 4相連，連同導電介質一起形成電流迴路，激勵模塊9內部為交流信號 發生器。從電磁流量計二次儀表10引出勵磁電流信號線S4、 S5，為激勵模塊9 提供同步時序參考信號，使激勵模塊9在電流迴路中形成一個與電磁流量計勵 磁電流同步的方波電流信號，從而在電磁流量計管段1內形成一個與電磁流量 計工作磁場同步的交變電流場。由於電流場中每個導電粒子在工作磁場中運動 都將受到洛倫磁力，因此整段導電介質將受到一個方向上、下交變的力F。
如圖2所示，力F與激勵電流及勵磁電流同步，致使高精度電子秤7的測 量結果按激勵電流及勵磁電流相同周期在原有質量M的基礎上交替減小或增加 △M。顯然，存在關係式
F=AM.g (6)
之所以在電磁流量計電極上加上一個正負翻轉的方波電流信號而非直流電 信號，是為了防止極化現象對測量造成影響，並且這樣產生的力F為規整且同 步的方波，便於測量。測量時，如圖1所示，計算機11通過電子秤數據線C2， 控制高精度電子秤7採樣時間、次數，高精度電子秤7通過電子秤數據線C2將 測量結果傳送給計算機ll，計算機ll進一步根據式(6)計算得到力F。同時， 計算機11通過電流計數據線Cl，控制電流計8以相同的採樣時間、次數測量流 過電磁流量計電極的激勵電流I的大小，並得到測量結果。最後，計算機ll利 用所得到的F與I值，根據式(5)計算出電磁流量計一次傳感器轉換係數，從 而完成電磁流量計一次傳感器的標定。
要完成電磁流量計整機的標定，還需實現電磁流量計二次儀表的標定。目 前，電磁流量計二次儀表的標定普遍採用模擬器法，即以模擬器輸出模擬一次 傳感器的輸出，實現二次轉換器的標定，模擬器法現已十分成熟，因此本發明 沿用此方法。
權利要求
1、一種電磁流量計的秤重式標定方法，其特徵在於將電磁流量計管段豎立並懸空放置，用中間為薄膜的法蘭將底端密封后，在管段內裝滿導電介質，在薄膜下方放置電子秤託起整段導電介質，以此測量整段導電介質重量，利用激勵模塊在電磁流量計電極上加上一個與電磁流量計勵磁電流同步的方波電流信號，則在管段內會形成一個與電磁流量計工作磁場同步的交變電流場，電流場中每個導電粒子在工作磁場中運動都將受到洛倫磁力，因此整段導電介質將受到一個方向上、下交變的力F，導致電子秤測得的介質質量減小或增加F/g，同時通過電流計測量出流過電極的激勵電流I的大小，則最終通過關係式S＝F/I計算出電磁流量計一次傳感器轉換係數，從而完成電磁流量計的標定。
2、 根據權利要求1所述的一種電磁流量計的秤重式標定方法，其特徵在於所述通過關係式S-F/I計算出電磁流量計一次傳感器轉換係數，基理為按照電 磁流量計數學模型，當管段內測量流場為完全發展的理想流場時，電磁流量計一次傳感器轉換係數S與權重函數W、磁通密度B、管段空間t存在關係式S=_[WxBck，若在電磁流量計管段內裝滿靜止的導電介質，並在電極上加上激勵電流信號I，管段內將形成一個電流場，該電流場中每個導電粒子在電磁流量 計工作磁場中運動都將受到洛倫磁力，整個管段空間內導電介質所受的力F與 電流密度j、磁通密度B、管段空間T存在關係式F-pxBck，上述兩個關係式中權重函數W與電流密度j具有相同分布特性，且存在如下關係式W=j/I，基於以 上原理，測出F與I，進而通過關係式S-F/I計算出電磁流量計一次傳感器轉換 係數。
3、 根據權利要求1所述的一種電磁流量計的秤重式標定方法，其特徵在於 所述在電磁流量計電極上加上一個與電磁流量計勵磁電流同步的方波電流信 號，以使在管段內形成的交變電流場與電磁流量計工作磁場同步，並使得產生 的力F也為規整且同步的方波，採用一個正負翻轉的同步方波電流信號而非直 流電信號，目的在於防止電極極化現象對測量造成影響。
4、 根據權利要求1所述的一種電磁流量計的秤重式標定方法，其特徵在於: 所述利用電子秤實現力F的測量，SP:用中間為薄膜的法蘭將裝有導電介質的 電磁流量計管段底部密封，在薄膜下方放置高精度電子秤託起整段導電介質， 以此測量整段導電介質重量，電流場與工作磁場相互作用時，電子秤能測得介 質重量的波動值AM，通過關係式F=AM*g得到力F。
全文摘要
本發明提供了一種電磁流量計的秤重式標定方法。以電子秤測量整個管段內導電介質重量，利用激勵模塊在電磁流量計電極上加上一個與電磁流量計勵磁電流同步的方波電流信號，則在管段內會形成一個與電磁流量計工作磁場同步的交變電流場，整段導電介質將受到一個方向上、下交變的力F，導致高精度電子秤測得的介質質量減小或增加F/g，同時通過電流計測量出流過電極的激勵電流I的大小，則最終可通過關係式S＝F/I計算出電磁流量計一次傳感器轉換係數，從而完成電磁流量計的幹標定。該方法可避免現有實流標定方法裝置龐大、成本高的缺點，及幹標定方法需測量工作磁場、數學計算過程複雜的缺點，是一種簡便且易實現的低成本標定方法。
文檔編號G01F25/00GK101377428SQ20081012148
公開日2009年3月4日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者新 付, 朋 葉, 亮 胡, 俊 鄒 申請人:浙江大學;天信儀表集團有限公司