電磁流量計及其製造方法

2023-10-23 13:17:57

專利名稱：電磁流量計及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁流量計及其製造方法，該電磁流量計對被測流體施加磁場，並採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢。
背景技術：
現有技術的電磁流量計通常分為兩類，即，一類具有用車床或精細刀具切削的一對電極，另一類具有用車床或精細刀具切削後再用磨光紙、拋光輪或類似工具機械拋光(襯底調整)的一對電極。
構成這樣的電磁流量計，以使當對流體(未示出)施加磁場時允許其電極採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢。該電磁流量計的電極適合於採集電動勢。
當電荷在電極表面和被測流體之間移動時，電磁流量計會產生流動噪聲。我們也知道當電磁流量計的電極長時間浸泡在被測流體(例如，水)中時，流動噪聲會降低。
這裡所用的術語「流動噪聲」意思是表示當被測流體與襯裡表面(電極)摩擦時產生的噪聲，即，由電荷隨著被測流體的移動產生的噪聲，尤其是具有低電導率和低粘度的流體(諸如酒精和純水)更為顯著。更具體地說，當被測流體的動力粘度或電導率增大時，流動噪聲降低，但是當被測流體的流速增大時，流動噪聲也增大。
下面結合圖4到圖6描述具體的流動噪聲特性。在這些圖中，橫坐標表示在被測流體流經電磁流量計的測量管期間的時間(從測量管與流體接觸的時間起)，縱坐標表示流動噪聲的幅度。在這些圖中，B-1到B-9、C-1到C-3以及D-1到D-3中的每一個都表示各自樣品的測量值，這些測量值因電極之間的特性差異而分散。
圖4示出了一種現有技術的電磁流量計的流動噪聲特性，在該電磁流量計中設置了一對已經用車床加工過的電極。
在圖4的特性中可以看到，與流體接觸之後流動噪聲保持在高水平，並且即使經過幾個小時以後也不容易下降，而且更加分散。
圖5示出了一種現有技術的電磁流量計的流動噪聲特性，該電磁流量計中設置了一對已經用車床加工、並研磨使襯底表面變得光滑的電極。
在圖5的特性中可以看到，與流體接觸之後具有大的流動噪聲，但經過一段時間後流動噪聲下降。
圖6示出了一種現有技術的電磁流量計的流動噪聲特性，該電磁流量計中設置了一對已經用車床加工、並且在空氣中被強制氧化的電極。
在圖6的特性中可以看到，與流體接觸之後具有大的流動噪聲，但經過一段時間後流動噪聲下降。圖6的特性中的流動噪聲大於圖5中的流動噪聲。
上述現有技術的電磁流量計的製造方法包括將一對電極裝配到測量管中的步驟(產品裝配)，將電極浸泡在被測流體中持續預定的一段時間的步驟，以及校正電磁流量計的步驟。
如果在校正步驟中電磁流量計校正失敗，那麼再次執行將電極浸泡在被測流體中的步驟。隨後，執行校正電磁流量計的步驟。
一些現有技術的電磁流量計具有一對氧化的電極(例如，參看下面的文件(1))。
(1)木原 啟介(Keisuke Kihara)，以及其他人，「電磁流量計電極的特性」(「Electrode Behavior of ElectromagneticFlowmeter」)，1993年10月27、28和29日，第36次日本自動控制聯合報告會會報(36th Proceedings of the Japan Joint AutomaticControl Conference)，4，028 pp.415。
然而，如現有技術的電磁流量計，與流體接觸後不久產生大的流動噪聲。而且，即使從與流體接觸時起經過一段時間之後，所產生的流動噪聲也不容易下降。此外，所產生的流動噪聲也因電極之間特性的差異而更加分散。
此外，將電磁流量計的電極浸泡在被測流體中的步驟和校正電磁流量計的步驟都需要許多時間，因此製造電磁流量計會花費很長時間。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有較小流動噪聲並能夠在短時間內製造的電磁流量計以及該電磁流量計的製造方法。本發明的另一個目的是提供一種穩定的並具有高精度的穩定電磁流量計以及該電磁流量計的製造方法。
本發明提供的一種電磁流量計，其包括被測流體流經的測量管；磁場施加部分，其對被測流體施加磁場；以及一對電極，其採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢，其中，每一個所述電極均具有通過電解拋光處理的界面。
在電磁流量計中，每一個所述電極均具有通過將其浸泡在被測流體中所處理的界面。
在電磁流量計中，通過電解拋光處理的界面是通過對所述電極施加正的直流電壓而處理的。
在電磁流量計中，通過電解拋光處理的界面是通過對所述電極施加交流電壓而處理的。
在電磁流量計中，通過電解拋光處理的界面是通過對所述電極施加包含正的直流電壓和交流電壓互相疊加的電壓而處理的。
本發明提供了一種電磁流量計的製造方法，該電磁流量計包括被測流體流經的測量管、對被測流體施加磁場的磁場施加部分以及採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢的一對電極，該製造方法包括步驟電解拋光所述電極；以及將所述電極裝配到所述測量管中。
電磁流量計的製造方法還包括步驟在電解拋光所述電極的步驟和將所述電極裝配到測量管中的步驟之間將所述電極浸泡在被測流體中。
本發明提供的一種電磁流量計，其包括被測流體流經的測量管；磁場施加部分，其對被測流體施加磁場；以及一對電極，其採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢，其中，每一個所述電極在50埃或更淺的深度處均具有由鉻密度高於鐵密度而構成的界面。
在電磁流量計中，每一個所述電極均具有通過將其浸泡在被測流體中所處理的界面。
在電磁流量計中，每一個所述界面是通過對所述電極施加正的直流電壓而處理的。
在電磁流量計中，每一個所述界面是通過對所述電極施加交流電壓而處理的。
因此，能夠提供一種自從與流體接觸後不久就能產生小的流動噪聲、並且能夠在短時間內製造的電磁流量計以及該電磁流量計的製造方法。而且，能夠提供一種穩定的並且具有高精度的電磁流量計以及該電磁流量計的製造方法。


圖1是示出實施本發明的一個實施例的結構圖；圖2A和2B是根據圖1的實施例中電極10的界面的結構圖；圖3示出圖1的實施例的流動噪聲特性；圖4示出現有技術的電磁流量計(經車床加工)的流動噪聲特性；圖5示出現有技術的電磁流量計(經車床加工並研磨)的流動噪聲特性；以及圖6示出現有技術的電磁流量計(經車床加工並在空氣中氧化)的流動噪聲特性。
具體實施例方式
下面將結合圖1進一步描述本發明。圖1是示出實施本發明的一個實施例的結構圖。
下面，描述該實施例的電磁流量計。
如圖1所示，該電磁流量計包括一對電極10、測量管13、轉換器20、磁芯11以及勵磁線圈12。每一個電極10均被裝配到測量管13中。電極10電連接到轉換器20上。並且，磁芯11和勵磁線圈12鄰近測量管13而形成。勵磁線圈12電連接到轉換器20。此外，被測流體30(例如，水)流經測量管13。
磁芯11和勵磁線圈12對被測流體30施加磁場。電極10採集對應於被測流體30的流量所產生的電動勢。此外，轉換器20輸出對應於被測流體30的流量的信號。由此，在本實施例中測量出被測流體30的流量。
下面描述電極10的結構。
電極10的表面具有通過電解拋光所處理的界面。而且，電極10由不鏽鋼製成。
下面描述電解拋光。
電解拋光是一種通過利用陽極溶解現象來形成極其光滑並且有光澤表面的技術，即，當電流流經在電解液中的不鏽鋼或類似物體時，呈現出凸起部分先於凹陷部分溶解的特性。
例如，當直流電流流經作為陽極(正極)的電極10時，也就是說，對位於因含水量少而使金屬不容易溶解的溶液(諸如濃磷酸和濃硫酸)中的電極10施加正的直流電壓時，電極10的表面被電化學地溶解到微米數量級的厚度以在其上形成界面。換句話說，對電極10的表面進行電解拋光，以使其被電化學地溶解到埃()數量級的厚度以在其上形成界面。
更詳細地說，當進行電解時，電極10表面附近的電解液的金屬離子聚集，使得金屬更加難於溶解。並且，當試圖通過向電極10通以直流電流來迫使金屬溶解時，由於電流能夠容易地流經凸起部分但難於流經凹陷部分，所以凸起部分優先溶解。因此，通過電解拋光使電極10的界面變光滑。
而且，通過電解拋光、藉助於溶解將電極10界面上的雜質清除。此外，當電解拋光時，使電極10的界面的鉻濃度增大。換句話說，在電極10的界面上處理有富鉻層。
下面將結合圖2A和2B描述電極10的界面。圖2A和2B是根據圖1的實施例的電極10的界面的結構圖。圖2A示出了電解拋光前電極10的界面。圖2B示出了電解拋光後電極10的界面。而且，在圖2A和2B中，橫坐標表示距離界面的深度，縱坐標表示各種組分的相對比率。
在電解拋光前，如圖2A所示，鉻(Cr)的密度比鐵(Fe)的密度低得多(Cr/Fe＜1)。然而，在電解拋光後，如圖2B所示，在50埃[]深度處出現了鉻(Cr)的密度比鐵(Fe)的密度高(Cr/Fe＞1)的區域。
新近實驗證實，具有通過電解拋光這樣處理的界面的電極10的電磁流量計產生小的流動噪聲。
在通過電解拋光在電極10上形成界面之後不久、將電極10浸泡在被測流體(水)中時，所得到的電磁流量計產生更小的流動噪聲。
更詳細地說，在通過電解拋光在電極10上形成界面之後不久，將電極10浸泡在被測流體(水)中時，對能適應被測流體的緻密界面進行處理。一旦處理後，這種能適應被測流體的緻密界面，即使當使其置於空氣中時也能保持其對被測流體的適應性。
新近實驗證實，具有這種能適應被測流體的緻密界面的電極10的電磁流量計能產生更小的流動噪聲。
此外，當對電極10施加正的直流電壓時，在電極10的表面上處理有鈍態膜以表現出增強的耐腐蝕性。換句話說，電極10的表面被氧化鉻膜或類似的物質保護而具有穩定特性。
下面將結合圖3進一步詳細描述流動噪聲特性。圖3示出了圖1的實施例的流動噪聲特性，其中，電磁流量計的電極10是通過以下方法獲得的，即用車床對金屬進行加工、再將這樣用車床加工過的金屬進行電解拋光、然後立即將該材料浸泡在被測流體(水)中持續預定的一段時間(例如，4天)。圖3的特性對應於圖4到圖6的特性。在圖3中，A-1到A-3中的每一個都表示各自樣品的測量值，這些測量值因電極之間的特性差異而分散。
如圖3的特性中可見，自從被測流體30在電磁流量計的測量管13中開始流動後不久，流動噪聲就保持小的幅度和分散度。
如前述可見，圖1的實施例自從與流體接觸後不久就顯現出小的流動噪聲，並表現出高的精度和穩定特性。而且，在圖1的實施例中，在產品裝配後不久就可以容易地進行正確的校正。
另一方面，當使電極10(已經經過電解拋光，在其上形成界面)置於空氣中時，電極10被空氣氧化可以形成很難適應被測流體的界面。通過使電極10置於空氣中所處理的界面(很難適應被測流體)與通過將前述的電極10浸泡在被測流體中所處理的界面(能適應被測流體)不同。
下面將描述根據本發明的電磁流量計的製造過程。
第一步，執行用車床加工電極10的表面、然後電解拋光電極10的步驟。通過電解拋光，在電極10的表面上處理界面。此時，使電極10的表面變得光滑。
第二步，執行將電極10裝配到測量管13中的步驟。第三步，執行校正電磁流量計的步驟。
下面將描述根據本發明的另一種電磁流量計的製造過程。
第一步，執行用車床加工電極10的表面、然後電解拋光電極10的步驟。通過電解拋光在電極10的表面上處理界面。
第二步，執行將電極10浸泡在被測流體中的步驟。更詳細地說，在通過電解拋光形成界面之後不久，就將電極10浸泡在被測流體(水)中。在電極10的表面上處理能適應被測流體的緻密界面。
第三步，執行將電極10裝配到測量管13中的步驟。第四步，執行校正電磁流量計的步驟。
前面提到的製造電磁流量計的過程，能夠在將電極10裝配到測量管13中之前事先準備。因此，可以減少製造所需的時間。而且，還可以減少執行校正電磁流量計的步驟所需的時間。
與前述實施例不同，第一步，執行用車床加工電極10的表面、然後對電極10進行研磨的步驟。第二步，然後執行電解拋光電極10的表面的步驟。第三步，再接著執行將電極10裝配到測量管13中的步驟。第四步，再執行校正電磁流量計的步驟。
進一步描述在這些步驟中所處理的電極10的表面狀況。已被研磨的電極10的表面外觀如鏡面，但可以觀測到其上具有處理過的重疊部分以及附著有研磨劑和其他雜質。已經過電解拋光的電極10的表面外觀不像鏡面，但可以觀測到沒有這些重疊部分、研磨劑以及雜質。而且，在電極10的表面上處理有富鉻層。
新近實驗證實，當執行這些步驟時，電極10的表面變得更加光滑，並且所得到的電磁流量計因而產生更小的流動噪聲。研磨對電磁流量計流動噪聲的作用比電解拋光對電磁流量計流動噪聲的作用小。
雖然前述實施例是參考電解拋光包括對電極施加正的直流電壓的情況進行描述的，但電解拋光還可以包括對電極施加交流電壓。
下面將描述前面提到的電磁流量計的製造過程的具體實施例。第一步，執行用車床加工電極10的表面、然後對電極10進行電解拋光的步驟。在此過程中，對電極10施加交流電壓。第二步，執行在電解拋光之後不久、將電極10浸泡在被測流體中的步驟。第三步，執行將電極10裝配到測量管13中的步驟。第四步，執行校正電磁流量計的步驟。
在上述實施例中，電極10表面上的鈍態膜被破壞。新近實驗證實，電極10能夠在短時間內、在其上形成能適應被測流體的緻密界面。換句話說，能夠進一步減少執行將電極10浸泡在被測流體中的步驟所需時間。並且，能夠進一步減少製造電磁流量計所需時間。
此外，當電解拋光包括對電極施加正的直流電壓和交流電壓時，能夠在電極10的表面上處理能適應被測流體的緻密的耐腐蝕的界面。根據本實施例的電磁流量計能產生小的流動噪聲，並表現出穩定的特性。
雖然本實施例是參考電極由不鏽鋼製成的情況進行描述的，但電極也可以由在空氣中能夠形成鈍態膜的材料(諸如鉭和鈦)製成，以獲得實質上與上述相同的構造，以及因此獲得與上述相同的作用和優點。
如上所述，本發明不僅僅局限於此實施例，只要不脫離本發明的實質和範圍，可以對其進行不同的變換和改進。
權利要求
1.一種電磁流量計，包括被測流體流經的測量管；磁場施加部分，其對被測流體施加磁場；以及一對電極，其採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢，其中，每一個所述電極均具有通過電解拋光處理的界面。
2.如權利要求1所述的電磁流量計，其中，每一個所述電極均具有通過將其浸泡在被測流體中所處理的界面。
3.如權利要求1所述的電磁流量計，其中，通過電解拋光處理的界面是通過對所述電極施加正的直流電壓而處理的。
4.如權利要求1所述的電磁流量計，其中，通過電解拋光處理的界面是通過對所述電極施加交流電壓而處理的。
5.如權利要求1所述的電磁流量計，其中，通過電解拋光處理的界面是通過對所述電極施加包含正的直流電壓和交流電壓互相疊加的電壓而處理的。
6.一種電磁流量計的製造方法，該電磁流量計包括被測流體流經的測量管、對被測流體施加磁場的磁場施加部分以及採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢的一對電極，該製造方法包括步驟電解拋光所述電極；以及將所述電極裝配到所述測量管中。
7.如權利要求6所述的電磁流量計的製造方法，還包括步驟在電解拋光所述電極的步驟和將所述電極裝配到測量管中的步驟之間將所述電極浸泡在被測流體中。
8.一種電磁流量計，包括被測流體流經的測量管；磁場施加部分，其對被測流體施加磁場；以及一對電極，其採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢，其中，每一個所述電極在50埃或更淺的深度處均具有鉻密度高於鐵密度的界面。
9.如權利要求8所述的電磁流量計，其中，每一個所述電極均具有通過將其浸泡在被測流體中所處理的界面。
10.如權利要求8所述的電磁流量計，其中，每一個所述界面是通過對所述電極施加正的直流電壓而處理的。
11.如權利要求8所述的電磁流量計，其中，每一個所述界面是通過對所述電極施加交流電壓而處理的。
全文摘要
一種電磁流量計，其具有被測流體流經的測量管；磁場施加部分，其對被測流體施加磁場；以及一對電極，其採集對應於被測流體的流量所產生的電動勢，其中，每一個所述電極均具有通過電解拋光處理的界面。
文檔編號G01F1/56GK1699928SQ200510070979
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月19日 優先權日2004年5月20日
發明者安松彰夫 申請人:橫河電機株式會社