用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置的制造方法
【專利摘要】本公開涉及用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置。根據本公開的一個實施例，該裝置包括：第一、二端子，其適于和電磁流量計的流量傳感器的第一、二電極電連接；信號發生單元，適于產生周期性交流振蕩信號，信號發生單元與第一、二電極電連接；放大電路，其輸入端與第一節點和第二節點電連接以放大來自第一節點和第二節點的信號；信號檢出電路，其和放大電路電連接并且包括共模信號檢出電路，其中，共模信號檢出電路適于檢出放大電路輸出的共模信號作為檢漏信號；以及處理器，其適于通過對檢漏信號的表征參數與基準參數進行比較來確定是否發生了電極泄漏。該裝置能夠方便地檢測電磁流量計的電極泄漏。
【專利說明】
用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置
技術領域
[0001]本公開總體上涉及流量計，具體地，涉及用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]如CN105277240A公開的，電磁流量計是常見流量測量裝置，其能夠測量諸如污水的流體的流量。
[0003]由于電極磨損、內襯磨損和/或腐蝕、電極和內襯安裝不到位等原因，在電磁流量計的電極和管道(又稱測量管)的結合處流體可能會泄漏。這種泄漏被稱為電磁流量計的電極泄漏。
[0004]上述泄漏是不希望的。因此，本領域需要一種能夠檢測電磁流量計電極泄漏的技術。
【發明內容】
[0005]在下文中將給出關于本公開的簡要概述，以便提供關于本公開的某些方面的基本理解。應當理解，此概述并不是關于本公開的窮舉性概述。它并不是意圖確定本公開的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本公開的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0006]根據本公開的一方面，提供了一種用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置，包括:第一端子，其適于和電磁流量計的流量傳感器的第一電極電連接;第二端子，其適于和電磁流量計的流量傳感器的第二電極電連接;第三端子，其適于和電磁流量計的傳感器外殼電連接;信號發生單元，適于產生周期性交流振蕩信號，信號發生單元經由第一電阻、第一節點和第一端子與第一電極電連接，并且信號發生單元還經由第二電阻、第二節點和第二端子與第二電極電連接;放大電路，其輸入端與第一節點和第二節點電連接以放大來自第一節點和第二節點的信號;信號檢出電路，其和放大電路電連接并且包括共模信號檢出電路，其中，共模信號檢出電路適于檢出放大電路輸出的共模信號作為檢漏信號；以及處理器，其適于通過對檢漏信號的表征參數與基準參數進行比較來確定是否發生了電極泄漏。
[0007]根據本公開的另一方面，提供了一種用于檢測電磁流量計的電極泄漏的方法，包括使用前述裝置執行以下步驟:在以下情況下，由信號發生單元向第一節點和第二節點施加第一信號:電磁流量計的管道中充滿第一流體，并且電磁流量計未發生電極泄漏;記錄共模信號檢出電路輸出的檢漏信號的表征參數作為基準參數;在管道容納有第一流體的情況下，由信號發生單元向第一節點和第二節點施加與第一信號相同的第二信號；以及通過對當前檢漏信號的表征參數和基準參數進行比較，確定是否發生了電極泄漏。
[0008]參照后文的說明和附圖，詳細公開了本公開的特定實施方式，指明了本公開的原理可以被采用的方式。應該理解，本公開的實施方式在范圍上并不因此而受到限制。在所附權利要求的范圍內，本公開的實施方式包括許多改變、修改和等同。
[0009]在適用的情況下，針對一個實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。
【附圖說明】
[0010]本公開可以通過參考下文中結合附圖所給出的描述而得到更好的理解，附圖連同下面的【具體實施方式】一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分。在附圖中:
[0011]圖1a是根據本公開的一個實施例的用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置的示意圖；
[0012]圖1b是用于實現圖1a中裝置的示例性電路圖；
[0013]圖2是根據本公開的一個實施例的用于檢測電磁流量計的電極泄漏的方法的流程圖；以及
[0014]圖3是圖1a中節點n3處的信號的波形圖、檢漏信號的波形圖。
【具體實施方式】
[0015]在下文中將結合附圖對本公開的示例性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施例的所有特征。然而，應該了解，在開發任何這種實際實施例的過程中可以做出很多特定于實施例的決定，以便實現開發人員的具體目標，并且這些決定可能會隨著實施例的不同而有所改變。
[0016]在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節而模糊了本公開，在附圖中僅僅示出了與根據本公開的方案密切相關的裝置結構，而省略了與本公開關系不大的其他細節。
[0017]下面，參考圖1a說明根據本公開的一個實施例的用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置的基本結構。
[0018]圖1a是根據本公開的一個實施例的用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置100的示意圖。裝置100包括:第一端子101a，其適于和電磁流量計的流量傳感器的第一電極(也可稱為Electrode-) 103a電連接;第二端子101b，其適于和電磁流量計的流量傳感器的第二電極(也可稱為Electrode+) 103b電連接;第三端子105，其適于和電磁流量計的傳感器外殼107電連接;信號發生單元109，適于產生周期性交流振蕩信號，信號發生單元經由第一電阻R1、第一節點nl和第一端子1la與第一電極103a電連接，并且信號發生單元109還經由第二電阻R2、第二節點n2和第二端子1lb與第二電極103b電連接;放大電路111，其輸入端與第一節點nl和第二節點n2電連接以放大來自第一節點nl和第二節點n2的信號;信號檢出電路113，其和放大電路111電連接并且包括共模信號檢出電路113a，其中，共模信號檢出電路113a適于檢出放大電路輸出的共模信號作為檢漏信號；以及處理器115，其適于通過對檢漏信號的表征參數與基準參數進行比較來確定是否發生了電極泄漏。
[0019]裝置100可以在電磁流量計中使用，其中，電磁流量計包括變送器和傳感器。第一、二電極103a、103b、傳感器外殼屬于傳感器的構件，其中，傳感器外殼對應流量計的用于容納流體的管道(即電磁流量計的測量管)的外殼。在檢漏時，第三端子105優選接地。第一、二電阻Rl、R2優選阻值相等。
[0020]周期性交流振蕩信號的波形可以為三角波、正弦波或方波。周期性交流振蕩信號的峰峰值的范圍例如為0.2-15V，周期性交流振蕩信號的周期的范圍例如為0.1 -60秒。例如，將波形選擇為三角波，峰峰值選擇為0.5V，三角波的周期選擇為2秒。
[0021]通過對檢漏信號的表征參數與基準參數進行比較來確定是否發生了電極泄漏包括:計算基準參數與檢漏信號的表征參數之間的差，如果差的絕對值大于預定閾值，則確定發生了電極泄漏。基準參數的確定將在介紹圖2時給出說明。
[0022]裝置100還可以包括模數轉換器，其輸入端和共模信號檢出電路113a電連接，模數轉換器的輸出端通過總線和處理器115連接，模數轉換器適于將檢漏信號轉換為第一數字信號。
[0023]信號檢出電路113還可以包括差模信號檢出電路113b，差模信號檢出電路113b適于檢出放大電路111輸出的差模信號作為流量信號。
[0024]優選地，模數轉換器為雙通道模數轉換器，其還和差模信號檢出電路113b電連接，并且適于將流量信號轉換為第二數字信號。
[0025]優選地，裝置100還包括:存儲單元，其中，存儲單元通過總線和處理器115連接，并且存儲單元被配置成存儲第一數字信號和第二數字信號。存儲單元還可以存儲更多類型的數據，如:基準參數、檢漏信號的表征參數、流量信號的表征參數。
[0026]優選地，處理器115還被配置成:當確定發生了電極泄漏后執行顯示例程以顯示提示信息和/或執行報警例程以發出警報。即總線上還可接有顯示裝置和/或報警裝置。報警裝置可以發出聲和/或光的報警信號。
[0027]在使用流量計時，在對nl、n2節點施加周期性交流振蕩信號的情況下，相對于未發生電極泄漏的情況，發生電極泄漏后，由于流體導電，第一、二電極103a、103b對地阻抗發生變化，從而第一節點nl、第二節點n2處的電位發生變化。因此，提取出第一節點nl、第二節點n2處的電位，并和未發生泄漏時的電位情況進行比較，就能夠確定是否發生電極泄漏。
[0028]例如，模數轉換器和共模信號檢出電路113a電連接，并且用于將檢漏信號轉換為第一數字信號。處理器115接收該第一數字信號，并將其存儲在存儲單元中；在檢漏時，處理器115讀取未發生泄漏時的第一數字信號的數據、當前第一數字信號的數據，并計算出這兩種數據的表征參數(例如數字信號波形的峰峰值):基準參數V0、當前表征參數Vt;可以根據經驗設定閾值A Vth，當處理器115確定基準參數VO和當前表征參數Vt之間的差的絕對值大于閾值AVth時，處理器115輸出指示發生了電極泄漏的輸出信號，否則輸出指示未發生電極泄漏的輸出信號。作為一種變型，處理器115可以根據VO和Vt之間的差的絕對值的大小，輸出表征電磁流量計電極泄漏程度的數據。
[0029]需要說明的是，相對于未發生電極泄漏時的檢漏信號，在發生電極泄漏時，此時的檢漏信號和泄漏的程度、流體的導電率都有關。
[0030]圖1b是用于實現圖1a中裝置的示例性電路圖。
[0031]圖1b中包括:第一電極103a、第二電極103b、抗干擾電路119、信號發生單元109’、放大電路111’、差模信號檢出電路113b’、共模信號檢出電路113a’、模數轉換器117、CPU115’。如圖1b中所示，共模信號檢出電路113a’包括兩部分:左側部分(用于實現信號放大，包括0A5)、右側部分(抬升電路，包括:0A4及ADR381ARTZ)。第一電極13a經由抗干擾電路119和第一節點nl電連接，并且第二 103b經由抗干擾電路119和第二節點n2電連接。抗干擾電路119抗現場干擾，防止干擾信號進入后續電路，造成誤動作。信號發生單元109’產生周期性的交流震蕩信號，通過兩個電阻Rl、R2同時施加在第一節點nl和第二節點n2上。抬升電路能夠在共模信號電壓上疊加一等于模數轉換器117的參考電壓(例如5V)的一半的電壓(例如2.5V)，其具有高輸出阻抗特性。如圖1b所示，共模信號經運算放大器OA5輸出到模數轉換器117，同時，運算放大器OA5的負端接模數轉換器117的參考電壓的一半的電壓。差模信號檢出電路113b’用于將差模信號提取出來作為流量信號。共模信號檢出電路113a’用于將檢漏信號提取出來。模數轉換器117為雙通道模數轉換器，將模擬量輸入轉換成數字量輸出(即輸出第一數字信號、第二數字信號)XPU 115’可以根據數字化后的流量信號，計算出流量;還可以根據數字化后的檢漏信號進行判斷，確定是否發生了電磁流量計泄漏，若確定發生了電磁流量計泄漏，則可以發出指示發出警報。
[0032]在圖1b中:信號發生單元109’可實現圖1a中的信號發生單元109，其中，信號發生單元109’中包括信號輸出控制端子ΜΤ_0Ν，輸出控制端子ΜΤ_0Ν和信號發生單元的運算放大器OAl的反相輸入端及輸出端電連接，以通過從輸出控制端子輸入控制信號來控制信號發生單元是否輸出周期性交流振蕩信號，即是否向第一電阻Rl和第二電阻R2輸入振蕩信號；信號發生單元109 ’中還包括信號波形控制端子MT_PWM，其輸入調制信號，以產生周期性交流振蕩信號;共模信號檢出電路113a’用于實現圖1a中的共模信號檢出電路113a;差模信號檢出電路113b’用于實現圖1a中的差模信號檢出電路113b;CPU 115 ’用于實現圖1a中的處理器115。
[0033]圖2是根據本公開的一個實施例的用于檢測電磁流量計的電極泄漏的方法200的流程圖。方法200使用前述用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置(如裝置100)執行以下諸步驟。
[0034]在步驟201處，在以下情況下，由信號發生單元向第一節點和第二節點施加第一信號:電磁流量計的管道中充滿第一流體，并且確定電磁流量計未發生電磁流量計電極泄漏。
[0035]在步驟203處，將共模信號檢出電路輸出的檢漏信號的表征參數記錄為基準參數。記錄可以具體被實現為在存儲單元中存儲數字化后的檢漏信號的表征參數。
[0036]在步驟205處，在管道容納有第一流體的情況下，由信號發生單元向第一節點和第二節點施加與第一信號相同的第二信號。
[0037]在步驟207處，通過對當前檢漏信號的表征參數和基準參數進行比較，確定是否發生了電磁流量計電極泄漏。
[0038]在確定基準參數時的流體流速優選和施加第二信號時的流體流速接近或相等;進一步的，可以選擇使流速均為零。
[0039]可選地，方法200還可以包括:在確定發生了電極泄漏后，發出警報、顯示提示信息、向用戶發送提示信息或存儲與電磁流量計電極泄漏相關的信息。
[0040]圖3是圖1a中節點n3、檢漏信號的波形圖，其中，橫坐標為時間，縱坐標為振幅。在執行方法200時，可以得到圖3中所示的波形。曲線301為節點n3處的電信號的波形；曲線303為未發生電極泄漏時檢漏信號的波形；曲線305為發生電極泄漏時檢漏信號的波形。可以看至Ij，曲線303和305在振幅和波形上都有區別。
[0041]上述檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置和方法能夠在不需要在電磁流量計的管道上增加電極，不影響流量測量，也不會產生極化效應的情況下，方便地檢測電磁流量計的電極泄漏。
[0042]盡管上面已經通過對本公開的具體實施例的描述對本公開進行了披露，但是，應該理解，本領域的技術人員可在所附權利要求的精神和范圍內設計對本公開的各種修改、改進或者等同物。這些修改、改進或者等同物也應當被認為包括在本公開的保護范圍內。
[0043]應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、要素或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要素或組件的存在或附加。涉及序數的術語“第一”或“第二”等并不表示這些術語所限定的特征、要素或組件的實施順序或者重要性程度，而僅僅是為了描述清楚起見而用于在這些特征、要素或組件之間進行標識。
【主權項】
1.一種用于檢測電磁流量計的電極泄漏的裝置，包括: 第一端子，其適于和所述電磁流量計的流量傳感器的第一電極電連接； 第二端子，其適于和所述電磁流量計的流量傳感器的第二電極電連接； 第三端子，其適于和所述電磁流量計的傳感器外殼電連接； 信號發生單元，適于產生周期性交流振蕩信號，所述信號發生單元經由第一電阻、第一節點和所述第一端子與所述第一電極電連接，并且所述信號發生單元還經由第二電阻、第二節點和所述第二端子與所述第二電極電連接； 放大電路，其輸入端與所述第一節點和所述第二節點電連接以放大來自所述第一節點和所述第二節點的信號； 信號檢出電路，其和所述放大電路電連接并且包括共模信號檢出電路，其中，所述共模信號檢出電路適于檢出所述放大電路輸出的共模信號作為檢漏信號；以及 處理器，其適于通過對所述檢漏信號的表征參數與基準參數進行比較來確定是否發生了所述電極泄漏。2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述周期性交流振蕩信號的波形為三角波、正弦波或方波，所述周期性交流振蕩信號的峰峰值的范圍為0.2-15V，所述周期性交流振蕩信號的周期的范圍為0.1-60秒。3.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述信號發生單元包括輸出控制端子，所述輸出控制端子和所述信號發生單元的運算放大器的反相輸入端及輸出端電連接，以通過從所述輸出控制端子輸入控制信號來控制所述信號發生單元是否輸出所述周期性交流振蕩信號。4.根據權利要求1所述的裝置，其中，通過對所述檢漏信號的表征參數與基準參數進行比較來確定是否發生了所述電極泄漏包括:計算所述基準參數與所述檢漏信號的表征參數之間的差，如果所述差的絕對值大于預定閾值，則確定發生了所述電極泄漏。5.根據權利要求1所述的裝置，還包括:模數轉換器，其輸入端和所述共模信號檢出電路電連接，所述模數轉換器的輸出端通過總線和處理器連接，所述模數轉換器適于將所述檢漏信號轉換為第一數字信號。6.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述信號檢出電路還包括差模信號檢出電路，所述差模信號檢出電路適于檢出所述放大電路輸出的差模信號作為流量信號。7.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述模數轉換器為雙通道模數轉換器，其還和所述差模信號檢出電路電連接，并且適于將所述流量信號轉換為第二數字信號。8.根據權利要求7所述的裝置，還包括:存儲單元，其中，所述存儲單元通過所述總線和所述處理器連接，并且所述存儲單元被配置成存儲所述第一數字信號和所述第二數字信號。9.根據權利要求1所述的裝置，所述處理器還被配置成:當確定發生了所述電極泄漏后執行顯示例程以顯示提示信息和/或執行報警例程以發出警報。
【文檔編號】G01F25/00GK205655894SQ201620237461
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月25日 公開號201620237461.5, CN 201620237461, CN 205655894 U, CN 205655894U, CN-U-205655894, CN201620237461, CN201620237461.5, CN205655894 U, CN205655894U
【發明人】史曉春, 劉利君
【申請人】艾默生過程控制流量技術有限公司