今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——電磁流量計(jì)。該專利由阿自倍爾株式會(huì)社申請(qǐng)，并于2018年9月7日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說(shuō)明

本發(fā)明涉及在各種工藝系統(tǒng)中測(cè)量流體的流量的電磁流量計(jì)，尤其涉及一種具備測(cè)量流體的電導(dǎo)率的功能的電磁流量計(jì)。

發(fā)明背景

電磁流量計(jì)為如下測(cè)量設(shè)備，其具備：勵(lì)磁線圈，其在與在測(cè)定管內(nèi)流動(dòng)的流體的流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)；以及一對(duì)電極，它們配置在測(cè)定管上，沿與由勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)正交的方向配置，該測(cè)量設(shè)備一邊交替切換流至勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的極性、一邊檢測(cè)上述電極間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，由此測(cè)量在測(cè)定管內(nèi)流動(dòng)的被檢測(cè)流體的流量。

通常，電磁流量計(jì)大致分為接觸式和電容式（非接觸式），所述接觸式是使設(shè)置在測(cè)定管上的電極直接接觸測(cè)量對(duì)象的流體來(lái)檢測(cè)上述流體的電動(dòng)勢(shì)，所述電容式（非接觸式）是經(jīng)由流體與電極間的靜電電容來(lái)檢測(cè)上述流體的電動(dòng)勢(shì)而不會(huì)使設(shè)置在測(cè)定管上的電極接觸測(cè)量對(duì)象的流體。

電容式電磁流量計(jì)是利用信號(hào)放大電路（例如差動(dòng)放大電路）來(lái)放大電極間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，之后利用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)輸入至微控制器等程序處理裝置來(lái)執(zhí)行規(guī)定的運(yùn)算處理，由此算出流量。這種電容式電磁流量計(jì)因電極不易劣化、容易維護(hù)，所以近年來(lái)特別受到業(yè)界關(guān)注。

此外，電磁流量計(jì)當(dāng)中，存在具備不僅測(cè)量流體的流量、還測(cè)量該流體的電導(dǎo)率（所謂的導(dǎo)電率）的功能的電磁流量計(jì)。例如，專利文獻(xiàn)3中揭示有一種配備雙電極方式的電導(dǎo)率計(jì)的電磁流量計(jì)，所述雙電極方式的電導(dǎo)率計(jì)對(duì)2個(gè)電極間施加正弦波或矩形波等的交流信號(hào)并測(cè)定在電極間流通的電流，由此求出電導(dǎo)率。該專利文獻(xiàn)揭示的電導(dǎo)率計(jì)是通過(guò)將2個(gè)電極均浸入測(cè)量對(duì)象的液體來(lái)測(cè)量電導(dǎo)率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明者對(duì)在電容式電磁流量計(jì)中追加測(cè)量流體的電導(dǎo)率的功能這一內(nèi)容進(jìn)行了研究。然而，根據(jù)本發(fā)明者的研究，明確了存在以下所示的問(wèn)題。

通常，電容式電磁流量計(jì)是以測(cè)量對(duì)象的流體與電極不接觸的方式構(gòu)成，因此測(cè)量對(duì)象的流體與電極之間的阻抗升高。因此，當(dāng)噪聲重疊在電極與信號(hào)放大電路的輸入端子之間的線路上時(shí)，存在電磁流量計(jì)的測(cè)量精度及測(cè)量穩(wěn)定性降低的問(wèn)題。因此，在普通的電容式電磁流量計(jì)中，將勵(lì)磁電流的頻率設(shè)定為比普通的接觸式電磁流量計(jì)高的幾十Hz～幾百Hz。

另一方面，將2個(gè)電極均浸入檢測(cè)對(duì)象的流體（液體）來(lái)測(cè)量電導(dǎo)率的電導(dǎo)率計(jì)通常是將施加至2個(gè)電極間的交流信號(hào)的頻率設(shè)定為幾十Hz～幾百Hz。

因而，在將以往的電容式電磁流量計(jì)與以往的雙電極方式的電導(dǎo)率計(jì)組合在一起的情況下，流量的測(cè)量所需的勵(lì)磁電流的頻帶與電導(dǎo)率的測(cè)量所需的交流信號(hào)的頻帶會(huì)發(fā)生重疊，因此勵(lì)磁電流與交流信號(hào)會(huì)相互干擾，從而有流量及電導(dǎo)率的測(cè)量精度和測(cè)量穩(wěn)定性降低之虞。

此外，在以往的電容式電磁流量計(jì)中，除了上述的沿與磁場(chǎng)正交的方向配置的一對(duì)電極以外，還需要與測(cè)量對(duì)象的流體接觸、且與成為流量測(cè)量的基準(zhǔn)的公共電位連接在一起的公共電極。因此，在對(duì)以往的電容式電磁流量計(jì)組合有電導(dǎo)率計(jì)的情況下，在測(cè)定管的周邊至少需要5個(gè)電極，所以存在電磁流量計(jì)難以小型化的問(wèn)題。

尤其是在專利文獻(xiàn)3揭示的以往的電磁流量計(jì)中，由于在用于流量的測(cè)量的電極與用于電導(dǎo)率的測(cè)量的電極之間設(shè)置有與公共電位連接在一起的接地環(huán)，因此電磁流量計(jì)的小型化更加困難。

本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而成，本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種具有更高測(cè)量精度及測(cè)量穩(wěn)定性的、具備電導(dǎo)率測(cè)量功能的小型電磁流量計(jì)。

本發(fā)明的電磁流量計(jì)100的特征在于，具有：測(cè)定管1，其由電絕緣材料構(gòu)成，供測(cè)量對(duì)象的流體流動(dòng)；勵(lì)磁線圈Lex，其配設(shè)在測(cè)定管的外側(cè)，產(chǎn)生與所供給的交流電流Iex相應(yīng)的磁場(chǎng)；第1電極11及第2電極12，它們?cè)O(shè)置在測(cè)定管的外周面，在與勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直的方向上相對(duì)地配設(shè)；放大電路13，其以公共電位Vcom為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，輸出將第1電極與第2電極之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)放大而得的信號(hào)VF；流量算出部63，其根據(jù)從放大電路輸出的信號(hào)來(lái)算出流體的流量；第3電極2，其與第1電極及第2電極分開(kāi)地形成于測(cè)定管的外周面；第4電極3，其與公共電位連接，并與流體接觸；電阻R1，其一端與第3電極連接；電壓檢測(cè)部5，其檢測(cè)通過(guò)對(duì)電阻的另一端輸入交流信號(hào)而在第3電極中產(chǎn)生的信號(hào)的電壓；以及電導(dǎo)率算出部62，其根據(jù)由電壓檢測(cè)部檢測(cè)到的電壓VH、VL的振幅，來(lái)算出流體的電導(dǎo)率。

在上述電磁流量計(jì)中，交流信號(hào)的頻率f1可為供給至勵(lì)磁線圈的交流電流的頻率的至少100倍。放大電路可包含濾波器131、132，所述濾波器131、132使將電動(dòng)勢(shì)放大而得的信號(hào)中包含的、與交流信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率分量衰減。可還具有判定部64，所述判定部64根據(jù)由電導(dǎo)率算出部算出的流體的電導(dǎo)率來(lái)判定測(cè)定管內(nèi)有無(wú)流體。

電壓檢測(cè)部可包含：第1采樣保持電路51，其在交流信號(hào)成為第1極性的第1期間Tp內(nèi)對(duì)第3電極的電壓進(jìn)行采樣并保持；以及第2采樣保持電路52，其在交流信號(hào)成為與第1極性相反的第2極性的第2期間Tn內(nèi)對(duì)第3電極的電壓進(jìn)行采樣并保持，電導(dǎo)率算出部62根據(jù)由第1采樣保持電路采樣到的電壓VH和由第2采樣保持電路采樣到的電壓VL來(lái)算出流體的電導(dǎo)率。第4電極可為一端與測(cè)定管連結(jié)、另一端能與外部的管道連結(jié)的由金屬構(gòu)成的管狀的接頭3A?？蛇€具有由金屬構(gòu)成的屏蔽罩21，所述屏蔽罩21以與第3電極的至少一部分相對(duì)的方式配置。

再者，在上述說(shuō)明中，作為發(fā)明的構(gòu)成要素的一例，以帶括號(hào)的方式記載了與該構(gòu)成要素相對(duì)應(yīng)的附圖上的參考符號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種具有更高測(cè)量精度及測(cè)量穩(wěn)定性且更小型的、具備電導(dǎo)率測(cè)量功能的電磁流量計(jì)。