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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Durchflussmesser und insbesondere auf einen elektromagnetischen Durchflussmesser mit einer Leitfähigkeitserfassungsfunktion mit variabler Frequenz für eine Flüssigkeit in einem Rohr.
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Der Leitwert bezieht sich auf die Fähigkeit von Materialien, Ströme hindurchfließen zu lassen. In einem Feststoff wird der Strom über Elektronen übertragen. In einer Flüssigkeit wird der Strom über die Bewegung von Kationen und Anionen übertragen. Die Leitfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit von Materialien, den Strom zu übertragen. Die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit ist für die Konzentration der gelösten Ionen relevant. Der Leitfähigkeitsmesser ist eine Vorrichtung zum Messen der Fähigkeit zur Übertragung von Strömen für eine Flüssigkeit.
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Ein herkömmlicher Leitfähigkeitsmesser verwendet häufig eine Konstantstromquelle (Mikroampereklasse) oder eine Wheatstone-Brückenstruktur zur Messung. Sie wird jedoch leicht durch das Rauschen und die Welligkeiten in der Schaltung beeinflusst, da der Ausgangsstrom klein ist. Der Messbereich ist auch nicht groß genug, so dass die Messgenauigkeit nicht stabil und nicht hoch genug ist.
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Ferner misst der herkömmliche Leitfähigkeitsmesser die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit gewöhnlich über einen konstanten induzierten Strom. Wenn jedoch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit ziemlich niedrig ist, würde der induzierte Strom für das Messen von Flüssigkeiten auch abnehmen. Dies kann zu Schwierigkeiten führen, wenn der Leitfähigkeitsmesser hergestellt wird, da es schwierig ist, induzierte Ströme zu erzeugen, die klein sind.
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JP 2012-78280 A beschreibt einen elektromagnetischen Durchflussmesser mit einer Erregungsschaltung, einer Durchfluss-Berechnungsvorrichtung, einer Impedanz-Berechnungsvorrichtung, einer AC-Signalquelle und Schaltern.
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DE 694 25 263 T2 beschreibt einen magnetisch induktiven Durchflussmesser zur Erfassung der Durchflussgeschwindigkeit eines Fluids. Der magnetisch induktive Durchflussmesser umfasst eine Rechteckwellen-Quelle.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme zu beseitigen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen elektromagnetischen Durchflussmesser nach Anspruch 1 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft einen elektromagnetischen Durchflussmesser mit einer Leitfähigkeitserfassungsfunktion mit variabler Frequenz für eine Flüssigkeit in einem Rohr. Der elektromagnetische Durchflussmesser und die Flüssigkeit erzeugen gemeinsam ein Rechteckwellensignal und der Mikroprozessor des elektromagnetischen Durchflussmessers berechnet die Leitfähigkeit der Flüssigkeit gemäß der Frequenz des Rechteckwellensignals. Im Vergleich zum herkömmlichen Leitfähigkeitsmesser kann die vorliegende Erfindung eine Flüssigkeit mit niedrigerer Leitfähigkeit messen und ist vorteilhaft herzustellen.
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Um die vorstehend erwähnte Funktion zu verwirklichen, umfasst der elektromagnetische Durchflussmesser mit einer Leitfähigkeitserfassungsfunktion mit variabler Frequenz für eine Flüssigkeit in einem Rohr einen ersten Mikroprozessor, einen Wandler, eine Erregungsstromerzeugungsvorrichtung, eine Durchflusserfassungsvorrichtung, eine Leitfähigkeitsmessvorrichtung mit variabler Frequenz und einen Schalter. Der Wandler umfasst zwei Spulen und zwei Erfassungselektroden. Die Erregungsstromerzeugungsvorrichtung ist mit dem ersten Mikroprozessor und den Spulen elektrisch verbunden. Die Durchflusserfassungsvorrichtung ist mit dem ersten Mikroprozessor elektrisch verbunden. Die Leitfähigkeitsmessvorrichtung mit variabler Frequenz ist mit dem ersten Mikroprozessor elektrisch verbunden und der Schalter ist mit den Erfassungselektroden, dem ersten Mikroprozessor, der Durchflusserfassungsvorrichtung und der Leitfähigkeitsmessvorrichtung elektrisch verbunden. Die Leitfähigkeitsmessvorrichtung umfasst einen Rechteckwellengenerator, der mit dem Schalter elektrisch verbunden ist.
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Der Schalter stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Erfassungselektroden und der Durchflusserfassungsvorrichtung oder eine elektrische Verbindung zwischen den Erfassungselektroden und der Leitfähigkeitsmessvorrichtung mit variabler Frequenz gemäß einem Signal her, das vom ersten Mikroprozessor gesendet wird, der erste Mikroprozessor veranlasst, dass die Erregungsstromerzeugungsvorrichtung einen Erregungsstrom erzeugt, wenn die Erfassungselektroden und die Durchflusserfassungsvorrichtung elektrisch verbunden sind, um eine Durchflussrate der Flüssigkeit zu berechnen, der erste Mikroprozessor stoppt die Erzeugung des Erregungsstroms durch die Erregungsstromerzeugungsvorrichtung, wenn die Erfassungselektroden und die Leitfähigkeitsmessvorrichtung mit variabler Frequenz elektrisch verbunden sind, die Leitfähigkeitsmessvorrichtung mit variabler Frequenz gibt ein Rechteckwellensignal aus, wenn die Erfassungselektroden in die Flüssigkeit eingetaucht sind, um die Leitfähigkeit der Flüssigkeit zu berechnen. Der erste Mikroprozessor ist eingerichtet, um die Leitfähigkeit der Flüssigkeit gemäß der Frequenz des Rechteckwellensignals zu berechnen.
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Der Rechteckwellengenerator umfasst einen Operationsverstärker, einen Kondensator, einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, wobei der zweite Widerstand mit dem ersten Widerstand elektrisch in Reihe geschaltet ist. Der Operationsverstärker umfasst einen invertierten Eingang, einen nicht-invertierten Eingang und einen Ausgang, wobei der nicht-invertierte Eingang mit dem Kondensator elektrisch verbunden ist, der invertierte Eingang mit dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand elektrisch verbunden ist und der Ausgang mit dem ersten Widerstand elektrisch verbunden ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Merkmale der Erfindung, von denen angenommen wird, dass sie neu sind, werden insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst kann jedoch am besten mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung verstanden werden, die eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschreibt, in denen:
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1 ein Schaltungsblockdiagramm eines elektromagnetischen Durchflussmessers mit einer Leitfähigkeitserfassungsfunktion mit variabler Frequenz für eine Flüssigkeit in einem Rohr der vorliegenden Erfindung ist, der in einem ersten Zustand betrieben wird.
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2 ein Schaltungsblockdiagramm des elektromagnetischen Durchflussmessers mit einer Leitfähigkeitserfassungsfunktion mit variabler Frequenz für eine Flüssigkeit in einem Rohr der vorliegenden Erfindung ist, der in einem zweiten Zustand betrieben wird.
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3 ein Schaltplan einer Erregungsstromerzeugungseinheit der vorliegenden Erfindung ist.
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4 ein Schaltplan einer Leitfähigkeitsmessvorrichtung mit variabler Frequenz der vorliegenden Erfindung ist.
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5 ein Beziehungsdiagramm der Frequenz in Bezug auf die induktive Impedanz ist.
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6 ein Ablaufplan für die Durchflusserfassung und Leitfähigkeitsmessung der vorliegenden Erfindung ist.
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Auf der Basis einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird diese nachstehend anhand von Figuren beschrieben.
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In Verbindung mit 1 und 2 sind 1 und 2 Schaltungsblockdiagramme eines elektromagnetischen Durchflussmessers mit einer Leitfähigkeitserfassungsfunktion mit variabler Frequenz für eine Flüssigkeit in einem Rohr der vorliegenden Erfindung, der in einem ersten Zustand bzw. einem zweiten Zustand betrieben wird. Wenn er im ersten Zustand betrieben wird, wird der elektromagnetische Durchflussmesser 1 verwendet, um die Durchflussrate einer Flüssigkeit zu erfassen. Wenn er im zweiten Zustand betrieben wird, wird der elektromagnetische Durchflussmesser 1 verwendet, um die Leitfähigkeit der Flüssigkeit zu messen und zu bestimmen, wie der Verschleiß der Erfassungselektrode 22 ist und ob das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit leer ist.
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Der elektromagnetische Durchflussmesser 1 mit einer Leitfähigkeitserfassungsfunktion mit variabler Frequenz für eine Flüssigkeit in einem Rohr umfasst einen Wandler 2, einen Schalter 3, eine Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4, eine Durchflusserfassungsvorrichtung 5, einen ersten Mikroprozessor 6, einen zweiten Mikroprozessor 7 und eine Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz. Der Wandler 2 ist mit dem Schalter 3 und der Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4 elektrisch verbunden. Der Wandler 2 umfasst zwei Spulen 20 und zwei Erfassungselektroden 22. Die Spulen 20 sind mit der Erregungsstromerfassungsvorrichtung 4 elektrisch verbunden und die Erfassungselektroden 22 sind mit dem Schalter 3 elektrisch verbunden. Die Erfassungselektroden 22 können aus Materialien wie z. B. Graphit, Kupferblech, Platin und anderen Metallen bestehen, die in die Flüssigkeit eingetaucht werden, die gemessen werden soll.
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Der Schalter 3 ist mit der Durchflusserfassungsvorrichtung 5 und der Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz elektrisch verbunden. Der erste Mikroprozessor 6 ist mit dem Schalter 3, der Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4 und der Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz elektrisch verbunden. Der zweite Mikroprozessor 7 ist mit dem ersten Mikroprozessor 6 elektrisch verbunden.
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Der erste Mikroprozessor 6 ist dazu konfiguriert, den Schaltzustand des Schalters 3 und den Betriebszustand der Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4 zu steuern und Signale zu empfangen und zu verarbeiten, die von der Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4, der Durchflusserfassungsvorrichtung 5 und der Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz gesendet werden. Der zweite Mikroprozessor 7 ist dazu konfiguriert, Signale in Bezug auf die Anzeige, Signaleingabe- und Signalausgabe- oder Signalübertragungsschnittstelle zu verarbeiten. Hier ist der erste Mikroprozessor 6 dazu konfiguriert, die internen Signale des elektromagnetischen Durchflussmessers 1 zu steuern und zu übertragen. Der zweite Mikroprozessor 7 ist dazu konfiguriert, die Übertragung von externen Kommunikationssignalen des elektromagnetischen Durchflussmessers 1 zu steuern. Dadurch verhindert er die Interferenz, die sich zwischen Signalen, die innerhalb des elektromagnetischen Durchflussmessers 1 übertragen werden, und Signalen für die externe Kommunikation des elektromagnetischen Durchflussmessers 1 ergibt. Die Signale können auch effizient verteilt und verwendet werden. Es sollte beachtet werden, dass der erste Mikroprozessor 6 und der zweite Mikroprozessor 7 mit einer externen Kommunikationsschnittselle elektrisch verbunden sein können, um Daten zu speichern oder zu übertragen. Praktisch können der erste Mikroprozessor 6 und der zweite Mikroprozessor 7 in einen einzelnen Prozessor integriert sein.
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Der Schalter 3 bestimmt den Betriebszustand des elektromagnetischen Durchflussmessers 1 gemäß dem Steuersignal, das vom ersten Mikroprozessor 6 gesendet wird. Im ersten Zustand (wie in 1 gezeigt) verbindet der Schalter 3 elektrisch die Erfassungselektrode 22 und die Durchflusserfassungsvorrichtung 5, und der elektromagnetische Durchflussmesser 1 wird verwendet, um die Durchflussrate der Flüssigkeit zu erfassen, die gemessen werden soll. Im zweiten Zustand (wie in 2 gezeigt) verbindet der Schalter 3 elektrisch die Erfassungselektrode 22 und die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz und der elektromagnetische Durchflussmesser 1 wird verwendet, um die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit zu messen.
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Mit Bezug auf 3 umfasst die Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4 eine Stromregulierungseinheit 40, einen Spulenanomalitätsdetektor 42, ein erstes Schaltelement 44 ein zweites Schaltelement 46, ein drittes Schaltelement 48 und ein viertes Schaltelement 50. Der erste Mikroprozessor 6 ist mit der Stromregulierungseinheit 40 und dem Spulenanomalitätsdetektor 42 elektrisch verbunden. Das Detektionssignal-Ausgangsende RG_Ctrl des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Detektionssignal aus, um den Konstantstromwert dynamisch einzustellen, der von der Stromregulierungseinheit 50 ausgegeben wird. Hier bezieht sich der konstante Strom auf den Strom ohne Unbeständigkeit; der Konstantstromwert kann jedoch durch das vom ersten Mikroprozessor 6 ausgegebene Signal eingestellt werden.
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In dieser Ausführungsform sind das erste Schaltelement 44 und das zweite Schaltelement 46 jeweils ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) vom P-Typ. Das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50 sind MOSFETs vom N-Typ. Der Drain des ersten Schaltelements 44 ist mit der Stromregulierungseinheit 40 elektrisch verbunden. Das Gate des ersten Schaltelements 44 ist mit dem ersten Signalausgangsende POS_EN des ersten Mikroprozessors 6 elektrisch verbunden. Die Source des ersten Schaltelements 44 ist mit der Source des dritten Schaltelements 48 und der Spule 20 elektrisch verbunden. Der Drain des zweiten Schaltelements 46 ist mit der Stromregulierungseinheit 40 elektrisch verbunden. Das Gate des zweiten Schaltelements 46 ist mit dem zweiten Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 und dem Gate des vierten Schaltelements 50 elektrisch verbunden. Die Source des zweiten Schaltelements 46 ist mit der Source des vierten Schaltelements 50 und der Spule 20 elektrisch verbunden. Die Drains des dritten Schaltelements 48 und des vierten Schaltelements 50 sind mit der Stromregulierungseinheit 40 und dem Spulenanomalitätsdetektor 42 elektrisch verbunden.
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Die Stromregulierungseinheit 40 erzeugt den konstanten Strom, der durch den ersten Mikroprozessor 6 gesteuert wird. Der erste Mikroprozessor 6 bestimmt, ob der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom zur Spule 20 übertragen werden soll, über das Steuern der Schaltzustände des ersten Schaltelements 44, des zweiten Schaltelements 46, des dritten Schaltelements 48 und des vierten Schaltelements 50.
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Wenn das erste Signalausgangsende POS_EN und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 Signale mit hohem Potential oder Signale mit niedrigen Potential gleichzeitig ausgeben, werden das erste Schaltelement 44, das zweite Schaltelement 46, das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50 ausgeschaltet und der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom kann nicht zur Spule 20 übertragen werden.
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Wenn das erste Signalausgangsende POS_EN ein Signal mit niedrigem Potential ausgibt und das zweite Signalausgangsende NEG_EN ein Signal mit hohem Potential ausgibt, werden das erste Schaltelement 44 und das vierte Schaltelement 50 eingeschaltet und das zweite Schaltelement 46 und das dritte Schaltelement 48 werden ausgeschaltet. Der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom wird von der oberen Spule 20 zur unteren Spule 20 übertragen (wie in 5 gezeigt).
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Wenn das erste Signalausgangsende POS_EN ein Signal mit hohem Potential ausgibt und das zweite Signalausgangsende NEG_EN ein Signal mit niedrigem Potential ausgibt, werden das erste Schaltelement 44 und das vierte Schaltelement 50 ausgeschaltet und das zweite Schaltelement 46 und das dritte Schaltelement 48 werden eingeschaltet. Der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom wird von der unteren Spule 20 zur oberen Spule 20 übertragen (wie in 5 gezeigt). Das heißt, solange das erste Signalausgangsende POS_EN und das zweite Signalausgangsende NEG_EN jeweils ein Signal mit verschiedenen Potentialen ausgeben, würde der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom durch die Spule 20 fließen.
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4 ist ein Schaltplan einer Leitfähigkeitsmessvorrichtung mit variabler Frequenz der vorliegenden Erfindung. Hier sind die Erfassungselektroden 22, der Schalter 3 und der erste Mikroprozessor 6 auch in 4 gezeigt. Die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz umfasst einen Rechteckwellengenerator 80 und einen Pegelumsetzer 82. Der Rechteckwellengenerator 80 ist mit dem Schalter elektrisch verbunden, und wenn der elektromagnetische Durchflussmesser 1 im zweiten Zustand betrieben wird, wird die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz mit den Erfassungselektroden 22 über den Schalter 3 elektrisch verbunden. Der Rechteckwellengenerator 80 umfasst einen Operationsverstärker 800, einen Kondensator C, einen ersten Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2. Der Operationsverstärker 800 umfasst einen invertierten Eingang, einen nicht-invertierten Eingang und einen Ausgang. Der invertierte Eingang ist mit dem Schalter 3 und dem Kondensator C elektrisch verbunden. Der zweite Widerstand R2 ist mit dem ersten Widerstand R1 elektrisch in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Widerstandes R1, das mit dem zweiten Widerstand R2 verbunden ist, ist mit dem nicht-invertierten Eingang elektrisch verbunden und das andere entgegengesetzte Ende, das mit dem zweiten Widerstand R2 verbunden ist, ist mit dem Ausgang elektrisch verbunden.
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Der Pegelumsetzer 82 umfasst einen Photokoppler, einen Strombegrenzungswiderstand R3 und einen Pull-down-Widerstand R4. Der Photokoppler 82 umfasst einen Lichtsender 822 und einen Photosensor 824. Der Lichtsender 822 ist beispielsweise eine Leuchtdiode und der Photokoppler ist beispielsweise ein Phototransistor. Die Anode des Lichtsenders ist mit dem Strombegrenzungswiderstand elektrisch verbunden und die Kathode davon ist mit Masse elektrisch verbunden. Der Kollektor des Photosensors ist mit einer Gleichstrom-Leistungsquelle VD elektrisch verbunden, der Emitter davon ist mit dem Pull-down-Widerstand R4 und dem ersten Prozessor 6 elektrisch verbunden. Der Pull-down-Widerstand R4 wird zum Aufrechterhalten eines Signals, das bei einem Zustand von nahe null Volt durchgeht, verwendet.
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Wenn der elektromagnetische Durchflussmesser 1 im zweiten Zustand betrieben wird, wird eine induktive Impedanz Ro zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Flüssigkeit erzeugt und die induktive Impedanz Ro kann auf der Basis von verschiedenen Flüssigkeiten variieren.
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Wenn der Operationsverstärker 800 eingeschaltet wird, ist die Spannung über dem Kondensator C null und eine Eingangsspannung des invertierten Eingangs des Operationsverstärkers 800 ist auch null, folglich gibt der Ausgang des Operationsverstärkers 800 eine positive Sättigungsspannung aus. Wenn die Spannung über dem Kondensator C größer ist als die vom nicht-invertierten Eingang des Kondensators C empfangene Spannung, gibt der Ausgang des Operationsverstärkers 800 eine negative Sättigungsspannung aus und der Kondensator C entlädt sich durch die induktive Impedanz Ro und die Ausgabe des Operationsverstärkers 800. Wenn die Spannung über dem Kondensator C kleiner ist als die vom nicht-invertierten Eingang des Kondensators C empfangene Spannung, gibt der Ausgang des Operationsverstärkers 800 eine positive Sättigungsspannung aus. Zusammengefasst bestimmt der Operationsverstärker 800, ob die aus dem Ausgang ausgegebene Spannung eine negative Sättigungsspannung oder eine positive Sättigungsspannung ist, gemäß dem Vergleichsergebnis zwischen den Spannungen, die jeweils vom invertierten Eingang und nicht-invertierten Eingang eingegeben werden, folglich gibt der Operationsverstärker 800 ein Rechteckwellensignal aus.
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Danach wird das aus dem Operationsverstärker 800 ausgegebene Rechteckwellensignal zum Lichtsender 820 über den Strombegrenzungswiderstand R3 übertragen und dann zum Photosensor 822 isoliert übertragen. Dadurch begrenzt der Pegelumsetzer 82 die Spitze des aus dem Operationsverstärker 820 ausgegebenen Rechteckwellensignals auf gleich jene der Gleichstrom-Leistungsquelle. Daneben verhindert der Photokoppler 82 eine Interferenz des aus der Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz ausgegebenen Signals mit dem durch die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz eingegebenen Signal, folglich hat die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz Vorteile einer hohen Anti-Interferenz-Kapazität, dass sie stabil ist und dann eine lange Lebensdauer und hohe Übertragungseffizienz erreicht.
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Es sollte beachtet werden, dass die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit hoher Frequenz die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit über den Mechanismus, der die Frequenz in eine Impedanz umsetzt, bestimmt (siehe nachstehende Details).
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Mit erneutem Bezug auf 1 liefert, wenn der elektromagnetische Durchflussmesser 1 im ersten Zustand betrieben wird, der erste Mikroprozessor 6 ein Steuersignal zum Steuern des Schalters 3, um die Erfassungselektrode 22 und die Durchflusserfassungsvorrichtung 5 elektrisch zu verbinden. Dadurch kann der elektromagnetische Durchflussmesser 1 die Durchflussrate der zu messenden Flüssigkeit erfassen. Der erste Mikroprozessor 6 liefert auch ein Steuersignal zur Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4, um zu veranlassen, dass die Erregungsstromerzeugungsvorrichtung 4 den Erregungsstrom erzeugt.
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Insbesondere umfasst das Verfahren zum Übertragen des konstanten Stroms, der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugt wird, zur Spule 20: 1) Das erste Signalausgangsende POS_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit hohem Potential aus und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit niedrigem Potential aus. Dadurch werden das erste Schaltelement 44 und das vierte Schaltelement 50 eingeschaltet und der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom kann zur Spule 20 übertragen werden. 2) Das erste Signalausgangsende POS_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit niedrigem Potential aus und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 gibt ein Signal mit hohem Potential aus. Dadurch werden das zweite Schaltelement 46 und das dritte Schaltelement 48 eingeschaltet und der durch die Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom kann zur Spule 20 übertragen werden.
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Der erste Mikroprozessor 6 veranlasst, dass der zur Spule 20 übertragene Strom ein Konstantstromimpulssignal mit einer vorbestimmten Frequenz ist, über die Signale, die vom ersten Signalausgangsende POS_EN und vom zweiten Signalausgangsende NEG_EN ausgegeben werden. Das Konstantstromimpulssignal und die Spule 20 erzeugen ein Erregungsmagnetfeld, wobei ein größeres Erregungsmagnetfeld erzeugt wird, wenn der Stromwert größer ist. Auf der Basis des Faraday-Gesetzes würde, wenn sich der Leiter über die Magnetfeldlinien bewegt, eine induzierte elektromotorische Kraft an zwei Enden der Erfassungselektrode 22 erzeugt werden. Nachdem die induzierte elektromotorische Kraft gefiltert (Entfernen von Rauschen) und verstärkt ist, und eine Signalumsetzung (Umsetzen der analogen Signale in die digitalen Signale) über die Durchflusserfassungsvorrichtung 5 erfährt, würde sie zum ersten Mikroprozessor 6 übertragen werden. Da die induzierte elektromotorische Kraft zur Durchflussrate der zu messenden Flüssigkeit direkt proportional ist, verwendet der erste Mikroprozessor 6 den Mechanismus, der die Spannung in die Durchflussrate umsetzt, um die Durchflussrate der Flüssigkeit zu berechnen.
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Der Spulenanomalitätsdetektor 42 wird verwendet, um festzustellen, ob die Spule anomal ist. Der Spulenanomalitätsdetektor 42 kann beispielsweise ein Komparator sein, ist jedoch nicht drauf begrenzt, der verwendet wird, um den Stromwert zu detektieren. Wenn der durch den Spulenanomalitätsdetektor 42 fließende Strom kleiner ist als ein anfänglicher vorbestimmter Wert, würde der Spulenanomalitätsdetektor 42 ein Signal mit hohem Potential zum ersten Mikroprozessor 6 senden und den elektromagnetischen Durchflussmesser 1 ansteuern, um ein Alarmsignal abzugeben.
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Mit erneutem Bezug auf 2 steuert, wenn der elektromagnetische Durchflussmesser 1 im zweiten Zustand betrieben wird, der erste Mikroprozessor 6 den Schalter 3, um die Erfassungselektrode 22 und die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz elektrisch zu verbinden, um die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit zu messen. Das erste Signalausgangsende POS_EN und das zweite Signalausgangsende NEG_EN des ersten Mikroprozessors 6 geben gleichzeitig Signale mit hohem Potential oder Signale mit niedrigem Potential aus, um das erste Schaltelement 44, das zweite Schaltelement 46, das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50 gleichzeitig auszuschalten. Folglich kann der von der Stromregulierungseinheit 40 erzeugte konstante Strom nicht zur Spule 20 übertragen werden. Das heißt, wenn der elektromagnetische Durchflussmesser 1 im zweiten Zustand betrieben wird, wird kein Erregungsmagnetfeld erzeugt.
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Wenn der elektromagnetische Durchflussmesser 1 im zweiten Zustand betrieben wird, kann der elektromagnetische Durchflussmesser 1 nicht nur zum Messen der Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit verwendet werden, sondern auch zum Bestimmen, wie der Verschleiß der Erfassungselektrode 22 ist, und ob das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit leer ist, verwendet werden.
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Mit erneutem Bezug auf 4 wird, wenn die Erfassungselektrode 22 in die zu messende Flüssigkeit gegeben wird, eine induktive Impedanz Ro zwischen der Erfassungselektrode 22 und der Flüssigkeit erzeugt und die induktive Impedanz Ro kann auf der Basis von verschiedenen Flüssigkeiten variieren. Die induktive Impedanz Ro, der Kondensator C und der Operationsverstärker 800 erzeugen gemeinsam ein Rechteckwellensignal, das Rechteckwellensignal wird dann zum Pegelumsetzer 82 zur Pegeltransformation übertragen und das Rechteckwellensignal mit umgesetztem Pegel wird zum ersten Mikroprozessor 6 übertragen.
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Der Mikroprozessor 6 empfängt das Rechteckwellensignal mit umgesetztem Pegel und erhält den Wert der induktiven Impedanz über die Frequenz des Rechteckwellensignals mit umgesetztem Pegel und die Beziehung zwischen der Frequenz und der induktiven Impedanz, die in 5 gezeigt ist. Danach erhält der Mikroprozessor 6 die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit über die Berechnung mit der Gleichung zwischen der Leitfähigkeit der induktiven Impedanz Ro, die σ = d/(Ro·A) ist, wobei d der Abstand zwischen den Erfassungselektroden 22 ist und A die Kontaktfläche zwischen den Elektroden 22 und der Flüssigkeit ist.
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Nachdem die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz der vorliegenden Erfindung eingeschaltet wird, erzeugt nach dem Obigen der Rechteckwellengenerator 8 ein Rechteckwellensignal. Das Rechteckwellensignal wird zum ersten Mikroprozessor 6 nach der Pegeltransformation übertragen. Der Mikroprozessor 6 bestimmt die Impedanz der zu messenden Flüssigkeit über den Mechanismus, der die Impedanz in die Leitfähigkeit umsetzt.
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Daneben kann die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz der vorliegenden Erfindung auch bestimmen, wie der Verschleiß der Erfassungselektroden 22 ist und ob das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit leer ist. Wenn eine bestimmte Flüssigkeit durch das Rohr überführt wird, sollte das zum ersten Mikroprozessor 6 übertragene Rechteckwellensignal ein konstanter Wert sein. Wenn sich jedoch der Frequenzwert des Rechteckwellensignals ändert, kann nach dem Empfangen des Rechteckwellensignals der erste Mikroprozessor 6 über den Mechanismus, der die Frequenz in die Impedanz umsetzt, bestimmen, wie der Verschleiß der Erfassungselektroden 22 ist und ob das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit leer ist.
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6 ist ein Ablaufplan zur Durchflusserfassung und Leitfähigkeitsmessung der vorliegenden Erfindung. Anfangs misst der elektromagnetische Durchflussmesser 1 die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit, um festzustellen, ob das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit leer ist. Wenn das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit nicht leer ist, beginnt der elektromagnetische Durchflussmesser 1, die Durchflussrate der Flüssigkeit zu erfassen.
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Das Verfahren zum Erfassen der Leitfähigkeit und der Durchflussrate einer Flüssigkeit in einem Rohr umfasst die folgenden Schritte: Zuerst wird der elektromagnetische Durchflussmesser 1 in einem zweiten Zustand betrieben (das heißt die Erfassungselektroden 22 und die Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz werden elektrisch verbunden) und der erste Mikroprozessor 6 empfängt ein Rechteckwellensignal, das von der Leitfähigkeitsmessvorrichtung 8 mit variabler Frequenz erzeugt wird (Schritt S100). Der erste Mikroprozessor 6 berechnet über das obige Rechteckwellensignal die Impedanz mit dem Mechanismus, der die Frequenz in die Impedanz umsetzt, und berechnet die Leitfähigkeit mit dem Mechanismus, der die Impedanz in die Leitfähigkeit umsetzt (Schritt S102).
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Danach bestimmt der erste Mikroprozessor 6, ob die obige Leitfähigkeit niedrig ist (Schritt S104). Wenn die obige Leitfähigkeit niedrig ist, stellt der erste Mikroprozessor 6 ferner fest, ob das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit leer ist (Schritt S106). Wenn nach Schritt S104 die Leitfähigkeit nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, beginnt er, die Durchflussrate der zu messenden Flüssigkeit zu berechnen (Schritt S112). Wenn der erste Mikroprozessor 6 über die obige Leitfähigkeit feststellt, dass das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit leer ist, wird ein Alarmsignal abgegeben (Schritt S108).
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Wenn der erste Mikroprozessor 6 über die obige Leitfähigkeit feststellt, dass das Rohr zum Überführen der zu messenden Flüssigkeit nicht leer ist, bedeutet dies, dass die Leitfähigkeit in diesem Zustand niedrig ist, so dass der elektromagnetische Durchflussmesser 1 im ersten Zustand betrieben wird (das heißt die Elektroden 22 und die Durchflusserfassungsvorrichtung 5 elektrisch verbunden sind). Danach wird ein Detektionssignal, das aus dem Detektionssignal-Ausgangsende RG_Ctrl des ersten Mikroprozessors 6 ausgegeben wird, verwendet, um den Wert des von der Stromregulierungseinheit 40 ausgegebenen konstanten Stroms dynamisch einzustellen (Schritt S110). Es sollte beachtet werden, dass die Leitfähigkeit der zu messenden Flüssigkeit als niedrig betrachtet wird, so dass das vom ersten Mikroprozessor 6 gelieferte Detektionssignal verwendet wird, um den Wert des von der Stromregulierungseinheit 40 ausgegebenen Stroms zu erhöhen. Gleichzeitig schaltet der erste Mikroprozessor 6 das erste Schaltelement 44, das zweite Schaltelement 46, das dritte Schaltelement 48 und das vierte Schaltelement 50 um, um die induzierte elektromotorische Kraft zwischen zwei Enden der Erfassungselektrode 22 zu erzeugen. Die induzierte elektromotorische Kraft wird durch die Durchflusserfassungsvorrichtung 5 gefiltert, verstärkt und umgesetzt und wird dann zum ersten Mikroprozessor 6 zurück übertragen. Dann berechnet der erste Mikroprozessor 6 die Durchflussrate der Flüssigkeit über den Mechanismus, der die Spannung in die Durchflussrate umsetzt (Schritt S112).
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die vorangehende bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die Details davon begrenzt. Verschiedene äquivalente Variationen und Modifikationen können dem Fachmann auf dem Gebiet angesichts der Lehren der vorliegenden Erfindung dennoch in den Sinn kommen. Folglich sind alle derartigen Variationen und äquivalenten Modifikationen auch innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, enthalten.
