電磁流量計(jì)中用于檢測泄漏的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種電磁流量計(jì)，具有被配置用于承載導(dǎo)電流體的流管。流管具有導(dǎo)電材料制成的壁。所述壁具有圍繞用于流體的流體流動路徑的內(nèi)表面。非導(dǎo)電襯墊被定位為將流管壁與流體電絕緣。流管和非導(dǎo)電襯墊限定電極安裝孔。電極延伸通過電極安裝孔。電極和非導(dǎo)電襯墊形成在電極安裝孔和流體流動路徑之間的流體密封。電極的至少一部分被布置為與電極安裝孔內(nèi)的流管流體連通。短路檢測器可以在已經(jīng)泄漏通過密封的導(dǎo)電流體由于在流管和電極安裝孔之間發(fā)生流體連通的原因而產(chǎn)生短路時(shí)檢測到密封的失效。
【專利說明】
電磁流量計(jì)中用于檢測泄漏的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明一般涉及電磁流量計(jì)，更具體地涉及用于檢測來自電磁流量計(jì)的流管中的 流體的泄漏的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電磁流量計(jì)(有時(shí)被稱為"磁性流量計(jì)"或"磁計(jì)"）測量導(dǎo)電流體通過流管的流速。 傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)中，電線圈安裝在管道的兩個(gè)相對側(cè)并且加電以產(chǎn)生垂直于導(dǎo)管中的流 體流動的方向的電磁場。當(dāng)導(dǎo)電流體流動通過電磁場時(shí)，在流體中產(chǎn)生電場，電場可以被測 量以確定流速。在通常的設(shè)置中，一對電極延伸通過流管壁并且進(jìn)入流體中，用于測量電場 的強(qiáng)度以確定流速。有時(shí)候額外的電極延伸通過流管壁進(jìn)入流管中的導(dǎo)管，以提供空管檢 測或者將液體接地。電極延伸通過流管壁進(jìn)入導(dǎo)管的每個(gè)點(diǎn)需要所謂的過程滲透。如圖1所 例示，傳統(tǒng)的電極15包括頭部19和從頭部延伸的柄部21。柄部21插入開口 17中，形成過程滲 透，使得頭部19位于流管3形成的導(dǎo)管7中，并且使得柄部延伸通過流管壁5。固定件25(例 如，螺母)用于將電極固定在位。
[0003] 過程滲透應(yīng)當(dāng)密封，以保證流體不會在流動通過流量計(jì)1時(shí)泄漏進(jìn)入過程滲透。完 成此的一種方式在于在每個(gè)電極15的頭部19的后側(cè)安裝鋸齒23。流管3的內(nèi)表面通常墊有 電絕緣和化學(xué)抗蝕的襯墊11，以防止導(dǎo)電流體在電極15和通常由導(dǎo)電材料(例如，金屬）制 成的流管壁5之間產(chǎn)生短路。因此，當(dāng)螺母或者其他緊固件25被緊固時(shí)，電極頭部19后邊的 鋸齒23刺入襯墊11中，并且形成電極15和襯墊之間的密封。該密封被稱為主要密封。電極15 的柄部21通過與導(dǎo)電的流管壁相鄰接的圍繞至少柄部的部分的絕緣鞘31與流管壁5的導(dǎo)電 部分絕緣。如果流體滲透通過主要密封，該流體也必須流動通過絕緣鞘31才能完全通過過 程滲透溢出。因此，流體可以通過襯墊11漏出并且與流管3接觸，而該泄漏無法從流管3的外 面看到。
[0004] 由電磁流量計(jì)測量的流體可以包括高度腐蝕性的和/或苛性的材料。一些過程中， 當(dāng)流體通過電磁流量計(jì)時(shí)還可以處于相當(dāng)高的溫度下，這增加了流體對其他材料(例如，流 管壁5)造成損壞的速率。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)注意到流體可以穿過主要密封地泄漏并且在 檢測到該泄漏之前，使流管壁5被過度腐蝕。這可能造成相當(dāng)嚴(yán)重的危害，因?yàn)閷α鞴鼙?的 損壞會削弱流管的壓力密閉能力。因此，在致命故障中流管破裂并且釋放腐蝕性流體之前， 該泄漏都不會被檢測到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)方面為電磁流量計(jì)。流量計(jì)具有一個(gè)配置用于承載流動的導(dǎo)電流體 的流管。該流管具有包括導(dǎo)電材料的流管壁。流管壁具有圍繞導(dǎo)電流體的流體流動路徑的 內(nèi)表面。非導(dǎo)電襯墊定位以將流管壁與導(dǎo)電流體電絕緣。流管和非導(dǎo)電襯墊限定了電極安 裝孔。電極延伸通過電極安裝孔。電極和非導(dǎo)電襯墊形成電極安裝孔和流體流動路徑之間 的流體密封。電極的至少一部分被布置為與電極安裝孔內(nèi)的流管流體連通。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種制造電磁流量計(jì)的方法。該方法包括提供流管，該流 管包括流體能夠沿著其流動通過流管的軸。流管還有外表面和內(nèi)表面。流管可以導(dǎo)電并且 被配置用于使得內(nèi)表面與流動通過流管的流體電絕緣。流管包括相對于軸徑向延伸通過流 管壁的電極安裝孔、外表面和內(nèi)表面。電極安裝在電極安裝孔內(nèi)，使得安裝孔內(nèi)的電極的至 少一部分與電極安裝孔內(nèi)的流管壁流體連通。電極可操作地被流管的外表面和內(nèi)表面密 封。短路檢測器與流管和電極連接，在電極和流管的內(nèi)表面之間的密封失效的情況下，流動 通過流管并進(jìn)入電極安裝孔的流體就會觸及電極以產(chǎn)生可被短路檢測器檢測到的短路。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)方面是用于檢測電磁流量計(jì)中的泄漏的泄漏檢測系統(tǒng)，該電磁流 量計(jì)具有電磁場源，用于在流動通過流量計(jì)的流體中產(chǎn)生在驅(qū)動頻率下周期性地改變的電 磁場，并且具有第一電極和第二電極來檢測流體內(nèi)的感應(yīng)電壓。泄漏檢測系統(tǒng)包括泄漏檢 測處理器，該泄漏檢測處理器與第一電極和第二電極連接以接收代表分別被第一電極和第 二電極檢測到的信號的電壓。泄漏檢測處理器被配置用于分析在驅(qū)動頻率下的至少第一信 號的組分，以確定第一信號是否受到流量計(jì)中的泄漏的影響，并且當(dāng)泄漏檢測處理器確定 第一信號已經(jīng)受到流量計(jì)中泄漏影響時(shí)，提供指示檢測到的泄漏的輸出。
[0008] 本發(fā)明的另一方面在于一種檢測電磁流量計(jì)中泄漏的方法，該電磁流量計(jì)具有用 于在流動通過流量計(jì)的流體中產(chǎn)生在驅(qū)動頻率下周期性地改變的電磁場的電磁場源以及 被配置用于檢測響應(yīng)于電磁場在流體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的至少第一電極和第二電極。該方 法包括分析來自第一電極和第二電極中的至少一個(gè)的驅(qū)動頻率下的信號的組分。使用第一 信號的組分檢測流量計(jì)中的泄漏。當(dāng)檢測到泄漏時(shí)，提供檢測到泄漏的指示。
[0009] 本發(fā)明的其他目的和特征在后文中部分將是明顯的以及部分將被指出。
[0010]圖1是以剖面圖例示的現(xiàn)有技術(shù)的電磁流量計(jì)的側(cè)視圖，示出了與用于電極的過 程滲透有關(guān)的結(jié)構(gòu)；
[0011] 圖2是以剖面圖例示的本發(fā)明的電磁流量計(jì)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出了與用 于電極的過程滲透有關(guān)的結(jié)構(gòu)；
[0012] 圖3是圖2中例示的過程滲透下用于早期的泄漏檢測的電路的一個(gè)實(shí)施例的示意 圖；
[0013] 圖4是與圖2相似的視圖，示意性示出當(dāng)沒有檢測到泄漏時(shí)測量到的電阻；
[0014] 圖5是與圖4相似的視圖，示意性示出當(dāng)檢測到泄漏時(shí)測量到的另一個(gè)電阻；
[0015] 圖6是以剖面圖例示的本發(fā)明另一個(gè)電磁流量計(jì)的側(cè)視圖，示出了與用于電極的 兩個(gè)過程滲透相關(guān)的結(jié)構(gòu)；
[0016] 圖7是將正常操作條件期間在流量計(jì)相應(yīng)的電極處檢測到的感應(yīng)電壓及其總和以 及與泄漏情況下對應(yīng)的電壓進(jìn)行比較的視圖；
[0017] 圖8是例示用于泄漏檢測的電路的示例的示意圖；
[0018] 圖9是例示了使用圖8的電路檢測圖6的流量計(jì)中的泄漏的方法的步驟和決策框的 流程圖；
[0019] 圖10是例示了用于檢測圖6的流量計(jì)中的泄漏的另一個(gè)電路的示意圖；并且
[0020] 圖11是例示了使用圖10的電路檢測圖6的流量計(jì)中的泄漏的另一種方法的步驟的 流程圖。
[0021] 對應(yīng)的附圖標(biāo)記在所有附圖中表示相對應(yīng)的特征。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)在參考附圖，首先參考圖2，電磁流量計(jì)的一個(gè)實(shí)施例一般被標(biāo)為101。流量計(jì) 101包括流管103，流管103被配置用于承載流動通過流量計(jì)101的導(dǎo)電流體。例如，流管103 適于包括通常為圓柱形或者圓筒形的壁105,壁105包括圍繞流動路徑107的內(nèi)表面，流動路 徑107在流管的相對兩端之間延伸以用于流體流動通過流量計(jì)101。流管103適于采用導(dǎo)電 材料(例如不銹鋼或者其他合適的金屬)支撐。非導(dǎo)電襯墊111墊在流管壁105的內(nèi)表面，以 將流管壁與導(dǎo)電流體電絕緣。非導(dǎo)電襯墊111可以具有若干適當(dāng)?shù)呐渲弥械娜魏我环N，舉幾 個(gè)處理與內(nèi)表面相鄰接的流管材料的例子來說，諸如涂層、附接到流管103的內(nèi)表面的單獨(dú) 的襯墊。
[0023] 流管101具有通過由延伸通過流管壁105的電極安裝孔117和非導(dǎo)電襯墊111形成 的過程滲透而延伸的電極115。電極115包括頭部119和從頭部延伸的柄部121。柄部121具有 柄部直徑D1，而頭部119具有大于柄部直徑的頭部直徑D2。如圖2所例示，柄部121延伸通過 流管壁105內(nèi)的電極安裝孔117和非導(dǎo)電襯墊111。盡管出于清晰的目的沒有示出，但柄部 121適于采用螺紋。延伸通過流管103到達(dá)流管外部的柄部121的端部與頭部119相對。固定 件12 5保持電極115，使得電極的頭部119與襯墊111相接觸。固定件可以是螺旋柄部121上的 螺母125。固定件125能夠向柄部121施加張力以拉著電極115的頭部119使其緊緊頂住襯墊 111。所例示的實(shí)施例中，例如，螺母125可以頂住與流管103外部相接的非導(dǎo)電墊圈133,以 將柄部121進(jìn)一步拉出電極安裝孔117并且拉著頭部119使其緊緊頂住襯墊111，以形成一個(gè) 密封。非導(dǎo)電墊圈133適于防止固定件125在流管103和電極柄部121之間產(chǎn)生不期望的電連 接。頭部119適于具有多個(gè)被定位為當(dāng)固定件125被緊固時(shí)與襯墊111接觸的鋸齒或齒123。 然而，在本發(fā)明范圍內(nèi)，鋸齒可以省略。而且，盡管所例示的實(shí)施例中電極115包括螺旋柄部 121，而固定件包括螺母125,可以理解的是，也可以使用其他類型的緊固設(shè)備而不偏離本發(fā) 明的范圍。
[0024]電極柄部121延伸通過導(dǎo)電流管壁105,并且與流管壁的各處分隔開。所例示的實(shí) 施例中，非導(dǎo)電分隔物131圍繞位于柄部和流管壁105之間的電極安裝孔117中的至少部分 柄部121放置。所例示分隔物131具有在電極柄部121和流管壁105之間延伸的至少一個(gè)流體 路徑135。在正常條件下，分隔物131限定的流體路徑135通常沒有流體或者其他導(dǎo)電物質(zhì)。 例如，流體路徑135適于被空氣或者其他非導(dǎo)電體填充。在正常條件下的過程滲透中，分隔 物131被定位為使電極115 (特別是電極的柄部121)與導(dǎo)電流管壁105絕緣。然而，在流動通 過流量計(jì)101的流體通過電極115的頭部119和非導(dǎo)電襯墊111之間形成的主要密封發(fā)生泄 漏并且進(jìn)入流體路徑135的情況下，導(dǎo)電流體可以在電極115和導(dǎo)電流管壁105之間建立低 電阻電連接。流體路徑中的泄漏流體在電極115和地面（即，流管103)之間建立短路，該短路 可以在無法看見泄漏的情況下被檢測到。
[0025]所例示的實(shí)施例中，分隔物131是被定位為使得電極柄部121延伸通過用于接收柄 部的套筒內(nèi)的軸孔的圓柱形套筒。該實(shí)施例中，流體路徑135包括橫向延伸通過圓柱形套筒 131的橫孔。特別是，孔135通過套筒131從柄部121橫向延伸到流管壁105。盡管所例示的實(shí) 施例使用分隔物131，還設(shè)想了電極柄部121可以通過其他方式以與流管壁105分隔開(并且 與流管壁105電絕緣)的關(guān)系固定而并不會偏離本發(fā)明的范圍。例如，在一些實(shí)施例中（沒有 示出），固定件將電極固定在壁上的一個(gè)位置，其中柄部通過過程滲透延伸而并不與壁發(fā)生 電連接。類似的，在本發(fā)明的寬范圍內(nèi)可以使用各種不同尺寸和形狀的分隔物。在這些可替 換的實(shí)施例中，流量計(jì)包括在電極(在一些實(shí)施例中具體為電極柄部)和導(dǎo)電流管壁之間的 流體路徑。流體路徑被配置用于使得在導(dǎo)電流體滲透進(jìn)入流體路徑的情況下，滲透到流體 路徑內(nèi)的導(dǎo)電流體在電極和導(dǎo)電流管壁之間建立電連接。類似的，這些實(shí)施例中，只要導(dǎo)電 流體不會滲透進(jìn)入流體路徑，電極就與導(dǎo)電流管壁電絕緣。在這些實(shí)施例中的一些實(shí)施例 中，電極的至少一部分(例如，柄部的一部分)和電極安裝孔中的流管的一部分處于相對的 關(guān)系，其間沒有障礙物。
[0026] 現(xiàn)在再次參照圖2的實(shí)施例，流量計(jì)101包括系統(tǒng)141，系統(tǒng)141通過評估電極115和 導(dǎo)電流管壁105之間的電阻抗監(jiān)測在流體路徑135中是否出現(xiàn)流體。例如，流量計(jì)101適于包 括短路檢測器141，短路檢測器141被配置用于檢測在流體路徑135中是否存在導(dǎo)電流體。適 當(dāng)?shù)亩搪窓z測器可以由可以被配置用于檢測通過電極柄部121和流管壁105之間的流體路 徑135的電流的任何電元件構(gòu)成。相關(guān)地，適當(dāng)?shù)亩搪窓z測器可以由可以配置為檢測在電極 115和流管壁105之間的電路徑中整體電阻的改變的任何電元件構(gòu)成。當(dāng)流體路徑基本上沒 有流體時(shí)，流體路徑135中的電阻相對較高，而如果流體路徑被導(dǎo)電流體填充，流體路徑135 中的電阻則低得多。本領(lǐng)域技術(shù)人員會熟悉很多不同的檢測電系統(tǒng)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（例如，電極 和流管壁)之間形成短路的方法。
[0027] 參考圖3-5,在適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，監(jiān)測系統(tǒng)141包括比較器143,比較器143將兩個(gè)節(jié) 點(diǎn)(流管103和電極115)之間的電阻與參考值進(jìn)行比較。正如上面討論的，流管103由導(dǎo)電材 料制成，并且流動通過流管的流體也是導(dǎo)電的。非導(dǎo)電襯墊111僅從電極115延伸一段距離 L1(圖4)。在正常的非泄漏條件下，流動路徑107內(nèi)的流體在非導(dǎo)電襯墊111終止的位置將電 極115與流管103電連接。因此，在正常的非泄漏條件下，電流在電極115和流管103之間通過 圍繞襯墊111的上游端和下游端的相對較長的流體長度L1。出于解釋的目的，所例示襯墊 111不會覆蓋流管103的整個(gè)內(nèi)表面。然而，應(yīng)該理解的是在某些實(shí)施例中，非導(dǎo)電襯墊將會 覆蓋流管的整個(gè)長度。這些實(shí)施例中的一些中，流量計(jì)與導(dǎo)電管線流體連接。電極頭部和導(dǎo) 電管線之間的流體將提供電極和地面之間的正常連接。當(dāng)路徑135中的電阻相對較高(沒有 泄漏)時(shí)，電極115和流管壁105之間的電阻與該電流流動通過導(dǎo)電液體的電阻大概相同。電 極和地面之間的其他連接也可以在電極和相應(yīng)的流管壁(地面)之間建立正常的電阻，而不 會偏離本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，與所例示的用于檢測電極115和流管103之 間正常電阻中的偏差的實(shí)施例相關(guān)的所述技術(shù)也同樣適用于在電極和地面之間的其他正 常連接。
[0028] 如在圖4中最佳地示出的，當(dāng)沒有流體泄漏通過非導(dǎo)電襯墊111時(shí)，電極115和流管 103之間的電阻基本上等于正常電阻Rf，一個(gè)相對較高的數(shù)值，正常電阻Rf與將導(dǎo)電流管103 連接到電極115上的流體的長度L1以及流體電阻率直接相關(guān)。然而，如圖5中所例示，當(dāng)流體 通過非導(dǎo)電襯墊111泄漏時(shí)，在流體路徑135中產(chǎn)生新的并聯(lián)的電流路徑。流體路徑135的長 度L2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在電極頭部119和流管襯墊111的端部之間的流動長度L1。因此，流管103和電 極115之間沿著流體路徑135的短路電阻Rl遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常電阻Rf。當(dāng)流體通過非導(dǎo)電襯墊111 泄漏時(shí)，流管103和電極115之間的總電阻RT等于并聯(lián)電阻Rf和Rl的合并阻值:Rt=(Rf*Rl)/ (Rf+Rl)ο
[0029] 當(dāng)流體通過非導(dǎo)電襯墊111泄漏并且進(jìn)入流體路徑135時(shí)，流管10 3和電極115之間 的總電阻Rt遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沒有泄漏時(shí)。流管103和電極115之間的正常（當(dāng)沒有泄漏時(shí)）的電阻Rf 可以基于流動通過流動路徑107的流體類型(例如，流體電阻率）以及電極頭部119和非導(dǎo)電 襯墊111的端部之間的長度L1來計(jì)算。再次參考圖3,短路檢測器141被配置用于檢測流體路 徑135中導(dǎo)電流體的出現(xiàn)。可調(diào)參考發(fā)生器145將參考電阻R ref提供給比較器145。適當(dāng)?shù)兀瑓?考電阻Rref被設(shè)定為略低于期望的流體電阻Rf(例如，在期望的流體電阻Rf的大約80%和大 約95%之間）并且在短路的情況下高于期望的總電阻R T。測量流管105和電極115之間的電 阻，并且將測量到的電阻U是供給比較器143的另一個(gè)輸入端。存在各種可以測量電阻的 方式。例如，在流管105和電極115之間可以將已知量的電流驅(qū)動一段較短時(shí)間，而在這段時(shí) 間期間產(chǎn)生的感應(yīng)電壓可以用作電阻的度量和/或用于計(jì)算電阻。在不偏離本發(fā)明范圍的 情況下可以采用其他方式測量電阻。比較器143接收測量到的電阻并且將其與參考值R ref進(jìn) 行比較。如果測量到的電阻Rmeas小于參考值Rref，則短路檢測器141被配置用于輸出警報(bào)。例 如，短路檢測器141可以輸出使本地顯示器指示檢測到泄漏的信號。類似的，短路檢測器141 可以輸出發(fā)送給分布式控制系統(tǒng)的信號。
[0030] 盡管在圖2,3和5中僅例示了一個(gè)電極，可以理解的是，流量計(jì)通常具有在流管的 相對兩側(cè)的至少兩個(gè)電極。還可以理解的是在流量計(jì)中包括多于兩個(gè)電極，以提供空管檢 測或者使流動通過流量計(jì)的流體接地。
[0031] 參考圖6,被配置用于檢測流體泄漏的電磁流量計(jì)的另一個(gè)實(shí)施例一般用附圖標(biāo) 記201表示。電磁流量計(jì)201包括導(dǎo)電流管203和能夠?qū)⒘鞴芘c在流動路徑207中流動的導(dǎo)電 流體絕緣的非導(dǎo)電內(nèi)襯墊211，流動路徑207軸向延伸通過流管。第一電極和第二電極215A、 215B延伸通過流管203的壁205中正相對的位置處的相應(yīng)的過程滲透217。一對驅(qū)動線圈位 于(廣義上為電磁場源;沒有示出）鄰接流管203的外側(cè)的正相對的位置處，所述位置與電極 215A、215B的位置關(guān)于流管203的軸按一定角度分隔開。驅(qū)動線圈在流動通過流管203的導(dǎo) 電流體中產(chǎn)生電磁場，并且電極215A、215B檢測當(dāng)流體流動通過電磁場時(shí)在流體內(nèi)的感應(yīng) 電壓。適當(dāng)?shù)兀?qū)動線圈產(chǎn)生具有電磁場方向的電磁場，并且電極215A、215B檢測與電磁場 方向垂直正相對的位置處定位的流體中引起的相應(yīng)的電壓。
[0032]所例示的實(shí)施例中，絕緣鞘231將第一電極和第二電極215A、215B中的每一個(gè)的柄 部221與流管壁205隔開，并且非導(dǎo)電墊圈233提供在流管壁205和將每個(gè)電極固定在流管壁 上的固定件225之間的電絕緣。因此，正如前面的實(shí)施例中，在正常操作條件下，每個(gè)電極 215A、215B在過程滲透217處與流管壁205電絕緣。當(dāng)流體通過電極215A、215B中的任何一個(gè) 的頭部219與內(nèi)襯墊211之間形成的密封泄漏時(shí)，所述流體在相應(yīng)的電極和流管壁205之間 產(chǎn)生了電連接，這在正常操作的條件下并不會出現(xiàn)。盡管所例示絕緣鞘231提供了用于在流 管壁205和相應(yīng)的電極215A、215B之間產(chǎn)生直接流體路徑的橫孔235,可以理解的是，即使沒 有該鞘，泄漏流體可以滲入絕緣元件和導(dǎo)電元件之間的縫隙，從而在電極和流管壁之間產(chǎn) 生不期望的電連接。泄漏檢測系統(tǒng)241檢測流管中的泄漏在第一電極和第二電極215A、215B 中的一個(gè)與內(nèi)襯墊211之間產(chǎn)生不期望的電連接的發(fā)生。
[0033]參考圖7,驅(qū)動線圈被配置用于產(chǎn)生在驅(qū)動頻率f下周期性地改變的電磁場251。驅(qū) 動頻率可以是恒定的或者可變的。所例示的實(shí)施例中，電磁場251以恒定驅(qū)動頻率f反轉(zhuǎn)。然 而，電磁場251中的其他改變也可以周期性地進(jìn)行而不偏離本發(fā)明的范圍。第一電極215A產(chǎn) 生代表第一電極的頭部219處的流體中的感應(yīng)電壓的第一電壓信號253A。類似的，第二電極 215B產(chǎn)生代表第二電極的頭部219處的流體中的感應(yīng)電壓的第二電壓信號253B。第一電壓 信號和第二電壓信號253A、253B中相應(yīng)的流體感應(yīng)部分準(zhǔn)確地代表感應(yīng)電壓并且與流管 203中的流體的流速相關(guān)。然而，電壓信號253A、253B中相應(yīng)的噪聲部分可歸因于噪聲源(例 如，第一電極和第二電極215A、215B之間的DC電勢），并且損害了電壓信號的準(zhǔn)確度。本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，流動通過流動路徑207的流體的流速與正常操作條件下的第一電壓信 號和第二電壓信號253A、253B流體感應(yīng)部分之間的差值有關(guān)。
[0034]正常操作條件下第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B的每一個(gè)隨著電磁場強(qiáng) 度的周期性改變（即，在驅(qū)動頻率rf)而改變。第一電壓信號253A的流體感應(yīng)部分與正常操 作條件下的第二電壓信號253B的流體感應(yīng)部分在幅值上相等而符號相反（8卩，180度異相）。 然而，如果流量計(jì)201發(fā)生流體泄漏，在第一電極和第二電極215A、215B中的任何一個(gè)與流 管側(cè)壁205之間產(chǎn)生短路。例如，當(dāng)流體路徑在第二電極215B和流管壁205之間形成時(shí)，流體 路徑將電極與流管壁205電連接，在電極處產(chǎn)生短路。因此，第二電極215B產(chǎn)生的第二電壓 信號253B基本上為常量(即，不會響應(yīng)流體中由驅(qū)動信號251的周期性改變所感應(yīng)的電磁場 的變化而發(fā)生很大改變），如圖7所例示。
[0035]參考圖7和8,泄漏檢測系統(tǒng)241可操作的連接到第一電極和第二電極215A、215B以 接收電極產(chǎn)生的第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B。泄漏檢測系統(tǒng)241被配置用于分 析在驅(qū)動頻率f下的至少一個(gè)電壓信號253A、253B的成分，以確定信號是否受到泄漏的影 響。例如，泄漏檢測系統(tǒng)214可以使用信號253A、253B中的一個(gè)或兩個(gè)中的驅(qū)動頻率成分以 確定所述信號中的一個(gè)或兩個(gè)是否在驅(qū)動頻率f下周期性地改變或者兩個(gè)信號中的任何一 個(gè)在驅(qū)動頻率下的變化量是否被抑制在正常變化量之下（即，正常變化量較顯著）。當(dāng)泄漏 檢測系統(tǒng)241確定電極241產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)信號受到流量計(jì)泄漏影響時(shí)，泄漏檢測系統(tǒng) 241提供指示檢測到的泄漏的輸出。
[0036]如圖8中所例示的泄漏檢測系統(tǒng)241包括將可操作地連接到第一電極和第二電極 215A、215B以接收第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B的加和放大器261。加和放大器 261被配置用于將電壓信號253A、253B相加以產(chǎn)生總和信號。正如下文中更詳細(xì)討論的，泄 漏檢測系統(tǒng)241分析在驅(qū)動頻率下的總和信號的成分，以確定第一電壓信號和第二電壓信 號253A、253B中的任何一個(gè)是否受到泄漏影響。總和信號的主要噪聲源是由第一電極和第 二電極215A、215B之間的固有DC電勢引起的。DC電勢可以是差模電勢、共模電勢或者差模和 共模電勢的組合。在正常操作條件下，第一電壓信號253A的流體感應(yīng)部分與第二電壓信號 253B在幅值上相等而符號相反（SM80度異相）。因此當(dāng)沒有噪聲出現(xiàn)時(shí)，加和放大器261的 輸出應(yīng)該基本上是恒定為零的信號。然而，固有DC電勢和其他噪聲會使正常操作條件下的 第一電極和第二電極信號253A、253B的和不為零。為了削弱兩個(gè)電極之間的DC電勢的影響， 具有被設(shè)定為低于驅(qū)動頻率的截止頻率的高通濾波器263接收加和放大器261的輸出。高通 濾波器263抑制了可歸因于第一電極和第二電極215A、215B之間的DC電勢的總和信號的至 少一部分。
[0037]進(jìn)一步參考圖7和8,在正常操作條件下，高通濾波器263輸出基本上恒定且基本上 接近零的過濾后的總和信號265。然而，例如，當(dāng)流體通過第二電極215B的頭部219和襯墊 211之間形成的密封泄漏時(shí)，產(chǎn)生短路。如圖7中所例示，當(dāng)?shù)诙姌O215B和流管壁205之間 形成短路時(shí)，第二電壓信號253B變?yōu)榛旧虾愣āＲ虼耍诙妷盒盘?53B與第一電壓信號 253A在幅值上不相等并且符號相反，并且總和信號265本質(zhì)上變?yōu)橹芷谛缘摹Ｒ虼耍孤z 測系統(tǒng)241可以通過檢測總和信號265中的顯著的周期性改變的出現(xiàn)確定第一電壓信號和 第二電壓信號253A、253B中的任何一個(gè)是否受到流量計(jì)201泄漏的影響。
[0038]圖8中的泄漏檢測系統(tǒng)241包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器271，模數(shù)轉(zhuǎn)換器271采樣總和信號265 并且產(chǎn)生代表總和信號的數(shù)字輸出信號（即，數(shù)字總和信號）。數(shù)字泄漏檢測處理器273接收 數(shù)字總和信號，并且分析在驅(qū)動頻率f下的總和信號265的成分，以確定電壓信號253A、253B 中的任何一個(gè)是否受到流量計(jì)泄漏的影響。盡管高通濾波器263可以從加和放大器261的輸 出中消除一些DC偏置(包括共模和差模DC偏置），但總和信號265的一部分仍然可歸因于第 一電極和第二電極215A、215B之間的DC電勢。另外，總和信號265的能量成分還包括高通濾 波器263的截止頻率之上的多個(gè)頻率。
[0039] 為了使得該噪聲對泄漏檢測的影響最小化，泄漏檢測處理器273對總和信號265執(zhí) 行傅里葉分析(例如，數(shù)字傅里葉變換）以分析在驅(qū)動頻率f下的總和信號265的能量成分。 在適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，泄漏檢測處理器273使用傅里葉變換計(jì)算在驅(qū)動頻率f下的總和信號 265的頻譜數(shù)F(bin)，并且將頻譜數(shù)轉(zhuǎn)換為在驅(qū)動頻率下的總和信號的幅值V f(即，代表在 驅(qū)動頻率下的總和信號的能量）。在正常操作條件下，驅(qū)動頻率幅值Vf應(yīng)當(dāng)接近零。當(dāng)泄漏 檢測處理器確定幅值V f已經(jīng)偏離零過多（例如，通過將幅值與閾值比較)時(shí)，泄漏檢測處理 器確定第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B中的一個(gè)受到流量計(jì)201中的泄漏的影響 并且提供指示檢測到的泄漏的輸出。
[0040] 參考圖9,一種檢測流量計(jì)201中的泄漏的方法301，模數(shù)轉(zhuǎn)換器271在采樣與驅(qū)動 信號251的一個(gè)或多個(gè)完整周期（即，整數(shù)個(gè)驅(qū)動周期)在時(shí)間上對應(yīng)的間隔的期間中對總 和信號265進(jìn)行采樣（步驟311)。在步驟313處，泄漏檢測處理器273將采樣間隔期間獲取的 總和信號265的N個(gè)樣本存儲在緩沖器中。因此，緩沖器存儲在一個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期上 的總和信號265的數(shù)字代表。例如，一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動頻率f是恒定的低頻率（例如，7赫 茲），而模數(shù)轉(zhuǎn)換器271以高頻率(例如，4800赫茲)采樣總和信號265。緩沖器優(yōu)選存儲大量 樣本(例如，3500個(gè)樣本），所述大量樣本代表若干完整的驅(qū)動周期(例如，5個(gè)驅(qū)動周期）。
[0041] 在步驟315處，泄漏檢測處理器273使用傅里葉分析(例如，離散傅里葉變換）和存 儲在緩沖器中的N個(gè)樣本計(jì)算在驅(qū)動頻率f下的總和信號265的頻譜數(shù)F(bin)。例如，泄漏檢 測處理器273可以使用離散傅里葉變換計(jì)算總和信號265的頻譜，并且從頻譜確定頻譜數(shù)F (bin)，其中bin與驅(qū)動頻率f的譜陣索引對應(yīng)。在適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，驅(qū)動頻率f的bin索引可 以通過將采樣頻率除以樣本數(shù)量N然后加1來計(jì)算得到。作為計(jì)算頻譜的可替換方式，泄漏 檢測處理器273可以使用傅里葉分析以使用例如互相關(guān)或者自相關(guān)的技術(shù)直接計(jì)算驅(qū)動頻 率頻譜數(shù)F(bin)。在步驟317處，泄漏檢測處理器273使用公式1確定在驅(qū)動頻率f下的總和 信號265的幅值V f。
[0043]幅值Vf代表在驅(qū)動頻率f下的總和信號265的能量。樣本數(shù)N適當(dāng)?shù)嘏c整數(shù)個(gè)驅(qū)動 周期對應(yīng)。如果樣本數(shù)N與整數(shù)個(gè)采樣周期不對應(yīng)，那么驅(qū)動頻率會落入頻域內(nèi)兩個(gè)點(diǎn)之 間。由于頻譜泄漏的緣故，計(jì)算會較不準(zhǔn)確。然而，對于檢測泄漏而言，粗略的測量就足夠 了。因此，可以理解的是，樣本數(shù)N不需要局限于整數(shù)個(gè)驅(qū)動周期的樣本數(shù)來實(shí)踐本發(fā)明。 [0044] 在步驟319處，泄漏檢測處理器273從流量計(jì)201的流速測量系統(tǒng)（沒有示出）接收 代表第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B之間的幅值差的差值信號V△。在步驟321處， 泄漏檢測處理器273動態(tài)地確定閾值P占電壓差值V△的百分比（例如，從大約10%到大約 40%)。在決策框323處，泄漏檢測處理器273將閾值P與在驅(qū)動頻率f下的總和信號265的幅 值Vf相比較。如果幅值V f大于閾值P，那么泄漏檢測處理器273提供第一電壓信號和第二電壓 信號253A、253B中的一個(gè)受到流量計(jì)201泄漏的影響的指示（步驟325)。如果幅值Vf不大于 閾值P，則泄漏檢測方法301在步驟311處重新開始。盡管所例示的實(shí)施例動態(tài)地計(jì)算閾值P 占電壓差V△的百分比，可以理解的是，其他實(shí)施例可以將在驅(qū)動頻率f下的總和信號265的 幅值Vf與恒定的閾值比較以確定流量計(jì)201中的泄漏是否影響電壓信號253A、253B中的一 個(gè)。
[0045]參考圖10,適合與流量計(jì)201-起使用的泄漏檢測系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例一般用附 圖標(biāo)記441表示。泄漏檢測系統(tǒng)441包括多路復(fù)用器461，可操作地連接到第一電極和第二電 極215A、215B，以接收來自電極的第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B。多路復(fù)用器461 被配置用于產(chǎn)生多路復(fù)用信號，所述多路復(fù)用信號包括在時(shí)域中連續(xù)接合在一起的交錯(cuò)序 列的電壓信號253A、253B。高通濾波器463接收來自多路復(fù)用器461的多路復(fù)用信號并抑制 可歸因于在第一電極和第二電極215A、215B中的每一個(gè)與地面之間的DC電勢的多路復(fù)用信 號的一部分。模數(shù)轉(zhuǎn)換器471對高通濾波器463的輸出進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表過濾后的多 路復(fù)用信號的數(shù)字輸出。正如下文中進(jìn)一步討論的，泄漏檢測處理器473接收數(shù)字濾波后的 多路復(fù)用信號，并且用它分析在驅(qū)動頻率f下的第一電壓信號253A的成分以及在驅(qū)動頻率 下的第二電壓信號253B的成分。泄漏檢測處理器473比較第一電壓信號和第二電壓信號 253A、253B的驅(qū)動頻率成分以確定第一電壓信號和第二電壓信號中的一個(gè)是否受到泄漏的 影響。盡管所例示的泄漏檢測處理器473使用從單個(gè)輸入接收多路復(fù)用信號的第一電壓信 號和第二電壓信號253A、253B，還可以設(shè)想另一個(gè)泄漏檢測處理器可以通過接收在兩個(gè)單 獨(dú)的輸入上的第一電壓信號和第二電壓信號來執(zhí)行類似的處理。
[0046]參考圖11，在一種使用泄漏檢測系統(tǒng)441檢測流量計(jì)201中的泄漏的方法501中，模 數(shù)轉(zhuǎn)換器471對第一和第二采樣間隔期間的數(shù)字多路復(fù)用信號進(jìn)行采樣(步驟511，513)。適 當(dāng)?shù)兀谝徊蓸娱g隔的樣本限定代表第一電壓信號253A的第一樣本集，并且在時(shí)間上與一 個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期對應(yīng)(步驟511)。同樣，第二采樣間隔的樣本適當(dāng)?shù)叵薅舜淼诙?電壓信號253B的第二樣本集，并且在時(shí)間上與一個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期對應(yīng)(步驟513)。泄 漏檢測處理器473將來自第一樣本集的Να個(gè)樣本存儲在第一緩沖器中（步驟515)，所述Να個(gè) 樣本共同形成在第一采樣間隔期間第一電壓信號253Α的數(shù)字代表。泄漏檢測處理器473同 樣將來自第二樣本集的Νβ個(gè)樣本(步驟517)存儲在第二緩沖器中，所述Νβ個(gè)樣本共同形成在 第二采樣間隔期間第二電壓信號253Β的數(shù)字代表。
[0047]為了使噪聲對泄漏確定的影響最小化，泄漏檢測處理器473使用傅里葉分析根據(jù) 存儲在第一和第二緩沖器中的第一和第二樣本集計(jì)算第一電壓信號和第二電壓信號253Α、 253Β中的每一個(gè)的頻譜(步驟519,521)。額外地或者可替換地，泄漏檢測處理器473根據(jù)存 儲的第一和第二樣本集計(jì)算第一電壓信號和第二電壓信號253Α、253Β中的每一個(gè)的頻譜數(shù) F(bin)A，F(xiàn)(bin)B。使用等式1和頻譜數(shù)F(bin)A，F(xiàn)(bin)B，泄漏檢測處理器473計(jì)算在驅(qū)動頻 率f下的第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B的相應(yīng)幅值Vf,A，Vf,B(步驟523,525)。 [0048]如上所討論的，在正常操作條件下，第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B的流 動感應(yīng)部分基本上幅值相等。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，代表在驅(qū)動頻率f下的相應(yīng)的 信號的能量值的第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B的幅值V f,A，Vf,B在正常操作條件 下基本上是相等的。然而，例如當(dāng)泄漏在圖7所例示的電極215B處產(chǎn)生短路時(shí)，在驅(qū)動頻率f 下的電壓信號253B的幅值V f,B將比在驅(qū)動頻率下的電壓信號253A的幅值Vf,A低得多。因 此， 在步驟527處，泄漏檢測處理器473將第一電壓信號253A的幅值Vf, a與第二電壓信號253B的 幅值Vf,B進(jìn)行比較。如果泄漏檢測處理器473確定第一電壓信號253A的幅值V f,a與第二電壓 信號253B的幅值Vf,B顯著不同，則泄漏檢測處理器473在步驟529處提供檢測到泄漏的指示。 如果泄漏檢測處理器473確定第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B的幅值V f,A，Vf,B基本 上相等，則泄漏檢測處理器473在步驟531處返回步驟511和513。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，泄漏 檢測處理器473通過計(jì)算第一電壓信號和第二電壓信號之間的差值并且將所計(jì)算的差值與 閾值比較(例如，恒定的閾值或者動態(tài)確定的可變閾值例如作為幅值Vf, A，Vf,B中的任何一個(gè) 的百分?jǐn)?shù))來將第一電壓信號253A的幅值V f,a與第二電壓信號的幅值Vf,B進(jìn)行比較。當(dāng)泄漏 檢測處理器473確定第一電壓信號和第二電壓信號253A、253B幅值V f,A，Vf,B之間的差值超過 閾值時(shí)，泄漏檢測處理器473提供指示檢測到的泄漏的輸出。
[0049]泄漏檢測系統(tǒng)241、441和用于檢測流量計(jì)201中的泄漏的方法301、501通過使用傅 里葉分析將在驅(qū)動頻率f下的電壓信號253A、253B的成分與信號的部分隔離，有利地消除了 第一電極和第二電極215A、215B之間的DC電勢和其他噪聲源的影響。在驅(qū)動頻率f下的電壓 信號253A、253B的幅值代表電壓信號的流體感應(yīng)部分并且抑制電壓信號的其他部分。因此， 電壓信號253A、253B中只有那些準(zhǔn)確反映電壓信號是否適當(dāng)?shù)仉S著電磁場的周期性改變而 改變的部分用于確定泄漏是否影響電壓信號中的任何一個(gè)。可以認(rèn)為，將電壓信號253A、 253B的流體感應(yīng)部分與信號的其他部分隔離抑制了噪聲（例如，電壓信號中固有的DC電 勢），使其不會顯著影響泄漏確定結(jié)果，。另外，絕緣套筒117、217的架構(gòu)在電極115、215A、 215B以及相應(yīng)的流管壁105、205之間產(chǎn)生直接的流體路徑，在出現(xiàn)泄漏時(shí)產(chǎn)生可使用泄漏 檢測系統(tǒng)141、241、441容易地檢測到的期望的短路。
[0050]已經(jīng)詳細(xì)地說明了本發(fā)明，并且清晰的是可以在不偏離所附加的權(quán)利要求中限定 的本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行修改和改變。
[0051 ]當(dāng)引入本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施例的要素時(shí)，冠詞"一個(gè)"和"所述"意味著存在一個(gè)或 多個(gè)該要素。術(shù)語"包括""包含"以及"具有"旨在為包含性的，并且意味著除了列出的要素 之外還存在額外的要素。鑒于上述內(nèi)容，可以看出已經(jīng)達(dá)到了本發(fā)明的若干目的并且獲得 了其他有利的結(jié)果。
[0052]由于在不偏離本發(fā)明范圍的情況下可以對上述架構(gòu)、產(chǎn)品和方法做出各種改變， 因此所有上述說明書以及圖中示出的包含的主題應(yīng)當(dāng)都理解為說明性的而不是限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電磁流量計(jì)，包括： 流管，被配置用于承載流動的導(dǎo)電流體，所述流管具有包括導(dǎo)電材料的流管壁，所述流 管壁具有圍繞著用于導(dǎo)電流體的流體流動路徑的內(nèi)表面； 非導(dǎo)電襯墊，被定位為使所述流管壁與所述導(dǎo)電流體電絕緣，所述流管和所述非導(dǎo)電 襯墊限定電極安裝孔;以及 電極，延伸通過所述電極安裝孔，所述電極和所述非導(dǎo)電襯墊形成在所述電極安裝孔 和所述流體流動路徑之間的流體密封，所述電極的至少一部分被布置為與所述電極安裝孔 內(nèi)的流管流體連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計(jì)，其中所述電極的所述一部分和所述電極安裝孔 中的流管的一部分是相對的關(guān)系且中間沒有障礙物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計(jì)，還包括放置在所述電極安裝孔中的所述電極的 至少一部分周圍的位于所述電極和所述流管壁之間的非導(dǎo)電分隔物，所述非導(dǎo)電分隔物具 有在所述電極和所述流管壁之間延伸的至少一個(gè)流體路徑，使得在所述導(dǎo)電流體泄漏進(jìn)入 所述流體路徑的情況下，所述導(dǎo)電流體能夠建立在所述電極和所述流管壁之間的電連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁流量計(jì)，其中所述非導(dǎo)電分隔物包括圓柱形套筒。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁流量計(jì)，其中所述電極包括頭部和柄部，所述圓柱形套筒 具有被配置用于接收所述柄部的軸孔。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁流量計(jì)，其中所述流體路徑在所述圓柱形套筒內(nèi)是橫孔。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁流量計(jì)，其中所述橫孔從所述柄部延伸到所述流管壁。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計(jì)，還包括短路檢測器，所述短路檢測器被配置用于 檢測導(dǎo)電流體是否在所述流體路徑內(nèi)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁流量計(jì)，其中所述短路檢測器被配置用于檢測通過所述 流體路徑內(nèi)的所述導(dǎo)電流體的電流。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁流量計(jì)，其中所述短路檢測器被配置用于檢測所述電極 和所述流管壁之間的電路徑中的電阻的變化。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁流量計(jì)，其中所述短路檢測器還被配置用于當(dāng)其檢測到 所述導(dǎo)電流體在所述流體路徑內(nèi)時(shí)輸出警報(bào)。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計(jì)，其中所述電極包括頭部和柄部，所述頭部具有 頭部直徑，而所述柄部具有柄部直徑，并且所述頭部直徑大于所述柄部直徑。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁流量計(jì)，其中所述頭部包括被配置用于嚙合所述非導(dǎo) 電襯墊以有助于形成所述流體密封的齒。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流管，其中所述流體路徑被配置使得在所述導(dǎo)電流體泄 漏通過流體密封的情況下，所述導(dǎo)電流體建立在所述柄部和所述流管壁之間的電連接。15. -種制造電磁流量計(jì)的方法，包括： 提供流管，所述流管包括軸、外表面和內(nèi)表面，流體能夠沿著所述軸流動通過所述流 管，所述流管導(dǎo)電并且被配置使得所述內(nèi)表面與流動通過所述流管的流體電絕緣，所述流 管還包括電極安裝孔，所述電極安裝孔相對于所述軸徑向延伸通過所述流管的壁、所述外 表面和所述內(nèi)表面； 將電極安裝在所述電極安裝孔內(nèi)，使得安裝孔內(nèi)的所述電極的至少一部分與所述電極 安裝孔內(nèi)的流管壁流體連通； 可操作地將所述電極用所述流管的所述外表面和所述內(nèi)表面密封； 將短路檢測器與所述流管和所述電極連接，其中在所述電極和所述流管的所述內(nèi)表面 之間的密封失效的情況下，流動通過所述流管并且進(jìn)入所述電極安裝孔的流體觸及所述電 極以產(chǎn)生所述短路檢測器可檢測到的短路。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中安裝所述電極包括將所述電極的一部分布置在 所述電極安裝孔內(nèi)，使得所述電極的所述一部分和所述電極安裝孔中的流管壁的一部分是 相對的關(guān)系且中間沒有障礙物。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中安裝所述電極還包括將非導(dǎo)電分隔物置于所述 電極上，所述非導(dǎo)電分隔物具有在所述電極和所述電極安裝孔內(nèi)的流管壁之間延伸的至少 一個(gè)流體路徑。18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中提供所述流管包括與所述流管的所述內(nèi)表面相 關(guān)地定位非導(dǎo)電襯墊，使得當(dāng)流體流動通過流管和所述流管的所述內(nèi)表面時(shí)防止流體之間 導(dǎo)電。19. 一種用于檢測電磁流量計(jì)中的泄漏的泄漏檢測系統(tǒng)，所述電磁流量計(jì)具有用于在 流動通過流量計(jì)的流體中產(chǎn)生在驅(qū)動頻率下周期性地改變的電磁場的電磁場源以及用于 檢測所述流體中的感應(yīng)電壓的第一電極和第二電極，所述泄漏檢測系統(tǒng)包括： 泄漏檢測處理器，連接到所述第一電極和所述第二電極以接收分別代表由所述第一電 極和所述第二電極檢測到的電壓的第一信號和第二信號，所述泄漏檢測處理器被配置用于 分析在驅(qū)動頻率下的至少所述第一信號的成分，以確定所述第一信號是否受到所述流量計(jì) 中的泄漏的影響，并且當(dāng)所述泄漏檢測處理器確定所述第一信號受到所述流量計(jì)中的泄漏 影響時(shí)提供指示檢測到的泄漏的輸出。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的泄漏檢測系統(tǒng)，還包括加和放大器，所述加和放大器連接到 所述第一電極和所述第二電極以接收所述第一信號和所述第二信號，所述加和放大器被配 置用于將所述第一信號和所述第二信號相加以產(chǎn)生由所述泄漏檢測處理器接收的總和信 號。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中分析在驅(qū)動頻率下的所述第一信號的 成分包括分析在驅(qū)動頻率下的所述總和信號的成分以確定所述第一信號和所述第二信號 中的任何一個(gè)是否受到所述流量計(jì)中的泄漏的影響。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述泄漏檢測處理器被配置用于將在 驅(qū)動頻率下的所述總和信號的所述成分與閾值相比較，以確定所述第一信號和所述第二信 號中的任何一個(gè)是否受到所述流量計(jì)中的泄漏的影響。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述泄漏檢測處理器被配置用于接收 代表所述第一信號和所述第二信號之間的幅值差的差值信號，并且動態(tài)地確定所述閾值占 差值信號的百分比。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述百分比的范圍從所述差值信號的 大約10 %到大約40 %。25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述泄漏檢測系統(tǒng)被配置用于對采樣 間隔期間的總和信號進(jìn)行采樣，以產(chǎn)生在時(shí)間上與一個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期對應(yīng)的樣本 集。26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中在驅(qū)動頻率下的所述總和信號的成分 是在驅(qū)動頻率下的所述總和信號的幅值，并且其中所述泄漏檢測處理器被配置用于使用傅 里葉分析確定來自所述樣本集的幅值。27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的泄漏檢測系統(tǒng)，還包括高通濾波器，所述高通濾波器連接在 所述加和放大器和所述泄漏檢測處理器之間，以抑制能夠歸因于在所述第一電極和所述第 二電極之間的DC電勢的所述總和信號的一部分。28. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述泄漏檢測處理器還被配置用于分 析在驅(qū)動頻率下的所述第二信號的成分以確定所述第一信號和所述第二信號中的任何一 個(gè)是否受到所述流量計(jì)中的泄漏的影響。29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的泄漏檢測系統(tǒng)，還包括多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器可操作 地連接到所述第一電極和所述第二電極以接收所述第一信號和所述第二信號，所述多路復(fù) 用器被配置用于產(chǎn)生包括交錯(cuò)序列的所述第一信號和所述第二信號的多路復(fù)用信號，所述 泄漏檢測處理器接收來自所述多路復(fù)用信號的所述第一信號和所述第二信號。30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述泄漏檢測處理器被配置用于將所 述第一信號的所述成分與所述第二信號的所述成分進(jìn)行比較，以確定所述第一信號和所述 第二信號中的任何一個(gè)是否受到所述流量計(jì)中的泄漏的影響。31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述泄漏檢測系統(tǒng)被配置用于在第一 采樣間隔期間對第一信號進(jìn)行采樣，以生成在時(shí)間上與一個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期對應(yīng)的所 述第一信號的樣本集，并且在第二采樣間隔期間對第二信號進(jìn)行采樣，以生成在時(shí)間上與 一個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期對應(yīng)的所述第二信號的樣本集。32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述第一信號的所述成分是相應(yīng)的一 個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期期間的在驅(qū)動頻率下的所述第一信號的幅值，并且所述第二信號的 成分是在相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)完整驅(qū)動周期期間的在驅(qū)動頻率下的所述第二信號的幅值，所 述泄漏檢測處理器使用傅里葉分析確定來自所述第一信號的樣本集和所述第二信號的樣 本集的所述第一信號和所述第二信號的幅值。33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的泄漏檢測系統(tǒng)，其中所述泄漏檢測處理器被配置用于確定 所述第一信號和所述第二信號的所確定的幅值之間的差值是否超過閾值。34. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的泄漏檢測系統(tǒng)，所述泄漏檢測系統(tǒng)與所述電磁流量計(jì)結(jié)合， 所述電磁流量計(jì)包括： 流管，被配置用于承載流體，所述流管具有包括導(dǎo)電材料的流管壁，所述流管壁具有圍 繞著所述流體的流體流動路徑的內(nèi)表面； 非導(dǎo)電襯墊，被定位為使所述流管壁與所述流體絕緣，所述流管和所述非導(dǎo)電襯墊限 定第一電極安裝孔和第二電極安裝孔;以及 第一電極和第二電極，分別延伸通過所述第一電極安裝孔和所述第二電極安裝孔，所 述第一電極和所述第二電極以及非導(dǎo)電襯墊形成在所述第一電極安裝孔和所述第二電極 安裝孔以及所述流體流動路徑之間的相應(yīng)的流體密封，所述第一電極和所述第二電極中的 每一個(gè)的至少一部分被布置為與相應(yīng)的電極安裝孔內(nèi)的流管流體連通。35. -種用于檢測電磁流量計(jì)中的泄漏的方法，所述電磁流量計(jì)具有電磁場源和至少 第一電極和第二電極，所述電磁場源被配置用于在流動通過流量計(jì)的流體中產(chǎn)生在驅(qū)動頻 率下周期性地改變的電磁場，所述至少第一電極和第二電極被配置用于檢測響應(yīng)于所述電 磁場在所述流體中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，所述方法包括： 分析來自所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)的在驅(qū)動頻率下的信號的成分； 使用所述第一信號的成分檢測所述流量計(jì)中的泄漏；以及 當(dāng)檢測到泄漏時(shí)提供檢測到泄漏的指示。
【文檔編號】G01R31/02GK106092226SQ201610383155
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年3月16日 公開號201610383155.7, CN 106092226 A, CN 106092226A, CN 201610383155, CN-A-106092226, CN106092226 A, CN106092226A, CN201610383155, CN201610383155.7
【發(fā)明人】D·G·陶爾三世, J·Y·謝, J·L·匹祖提, A·德普魯斯特
【申請人】因文西斯系統(tǒng)公司