(57)【要約】プロセス流体の流量を測定するための磁気流量計（１０２）は、プロセス流体の流量を受けるように配置された流管（１０８）を包含する。コイル（２２２）は、流管に隣接して配置される。第一および第二の電極（２２４）は、供給された磁界およびプロセス流体の流速に関係する、プロセス流体の電位を検知するように配置される。検知された電位は、流管（１０８）の中を通るプロセス流体の流速を算出するのに使用される。
2015534067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体の流量を測定するための磁気流量計であって、：
そこの中を通るプロセス流体の前記流量を受けるように配置された流管と；
前記流管に隣接して配置された第一のコイルと；
前記流管に隣接して配置された第二のコイルと；
前記流管に隣接して配置された第三のコイルと；
前記第一、第二および第三の各コイルを使用して前記プロセス流体に磁界を供給するように構成された駆動回路と；
前記供給された磁界および前記プロセス流体の流速に関係する、前記プロセス流体の電位を検知するように配置された第一および第二の各電極と；
前記第一および第二の各電極によって検知された前記電位に基づいて、前記プロセス流体の前記流量を算出するように構成された制御装置と、
を含む、
磁気流量計。
【請求項２】
前記流管に隣接して配置された第四のコイルをさらに含む、
請求項１記載の流量計。
【請求項３】
前記駆動回路が、電流源とコイルとを選択的に接続するように構成されたスイッチを含む、
請求項１記載の流量計。
【請求項４】
前記第一および第二の各コイルが、水平の軸、前記第一電極および第二の各電極の上方に位置し、前記第三のコイルが前記第一および第二の各電極の下方に位置する、
請求項１記載の流量計。
【請求項５】
前記第一および第二の各コイルが、前記第一電極と第二の各電極との間の上方に位置し、前記第三および第四の各コイルが、水平の軸の下方に位置する、
請求項２記載の流量計。
【請求項６】
前記流管の外側周囲の周りに磁界を導くように配置されたシールドをさらに含む、
請求項１記載の流量計。
【請求項７】
前記制御装置が、前記プロセス流体の速度プロファイルにおける各非対称性を識別するように構成された、
請求項１記載の流量計。
【請求項８】
前記制御装置が、速度プロファイルに基づいて各流量測定における各誤差を検出するように適応する、
請求項１記載の流量計。
【請求項９】
前記制御装置が、前記流量測定において検出された前記各誤差を補正するように適応する、
請求項８記載の流量計。
【請求項１０】
前記流量計が、前記プロセス流体の速度プロファイルに基づいて各、診断を実行するように構成された、
請求項１記載の流量計。
【請求項１１】
前記各コイルが、各ペアにおいて電圧印加される、
請求項２記載の流量計。
【請求項１２】
前記各ペアが、対向する各コイルを含む、
請求項１１記載の流量計。
【請求項１３】
前記第一、第二および第三の各コイルが、同時に電圧印加される、
請求項１記載の流量計。
【請求項１４】
前記各コイルが、個別に電圧印加される、
請求項１記載の流量計。
【請求項１５】
前記供給された磁界および前記プロセス流体の流速に関係する、前記プロセス流体の電位を検知するように配置された第三の電極を包含する、
請求項１記載の流量計。
【請求項１６】
プロセス流体の流量を測定する方法であって、：
前記プロセス流体の前記流量を受けるための流管を配置する工程；
前記流管に隣接して第一のコイルを配置する工程；
前記流管に隣接して第二のコイルを配置する工程；
前記流管に隣接して第三のコイルを配置する工程；
前記第一、第二および第三の各コイルを使用して前記プロセス流体に磁界を供給する工程；
前記供給された磁界および前記プロセス流体の流速に関係する、前記プロセス流体の電位を検知するように第一および第二の各電極を配置する工程；
前記第一および第二の各電極によって検知された前記電位に基づいて、制御装置を使用して前記プロセス流体の前記流量を算出する工程、
を含む
方法。
【請求項１７】
前記流管に隣接して第四のコイルを配置する工程を含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記コイルにペアで電圧印加する工程を含む、
請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記各コイルにペアで電圧印加する工程が、対向する各コイルへの電圧印加を含む、
請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記各コイルが、個別に電圧印加される、
請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
前記プロセス流体の速度プロファイルにおける各非対称性を識別する工程をさらに含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
前記プロセス流体の速度プロファイルにおける各非対称性に起因する、各流量測定における各誤差を補正する工程をさらに含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
前記プロセス流体の速度プロファイルにおける各非対称性に基づいて、各診断を実行する工程をさらに含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
前記供給された磁界および前記プロセス流体の流速に関係する、前記プロセス流体の電位を検知するための第三の電極を配置する工程をさらに含む、
請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
本発明は、工業プロセスプラントにおけるプロセス流体の流量を検知および測定するのに使用されるタイプの流量計に関する。より具体的には、本発明は、磁気流量計を使用した流量の測定に関する。
【０００２】
磁気流量計は、一般的に、電気的に絶縁された流管の中を通る導電性プロセス流体の流量を測定するのに使用される。導電性プロセス流体が磁界の中を垂直方向に移動する場合には、ファラデーの電磁誘導の法則に従い、プロセス流体の速度に比例して流体内に電圧が誘導される。磁界は、複数の密接したループに曲げられた配線で作られたコイルによって作り出すことができる。その後、一ペアの電極がプロセス流体の移動によって誘導された電圧を測定するのに使用される。
【０００３】
磁界は、電荷を移動させることによって生成できる。磁界は、多くの場合、電流および磁性材料の磁気作用についての数学的記述を使用して記述される。任意の所与の点における磁界は、方向および大きさ（強度）を有するベクトルによって特定される。ベクトルの方向は、コイルの中を流れる電流の方向によって確定される。磁界の強度および密度は、電流の量ならびにコイルの面積および形状に応じて決まる。とりわけ、磁界の全体強度は、配線の長さに伴い増大する。例として、電流を運ぶ配線がループに形成される場合には、磁界がループの内側に集まる。配線が複数のループに曲げられてコイルを形成する場合には、磁界がさらに集まる。
【０００４】
概要
プロセス流体の流量を測定するための磁気流量計は、プロセス流体の流量を受けるように配置された流管を包含する。第一、第二および第三の各コイルが流管に隣接して配置され、プロセス流体に磁界を誘導するように構成される。第一および第二の各電極が供給された磁界およびプロセス流体の流速に関係する、プロセス流体の電位を検知するように配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】磁気流量計を包含するプロセス制御システムを示す図である。
【図２】図１の磁気流量計の部分断面斜視図である。
【図３】第一、第二、第三および第四の各コイルを包含する流量計の簡略断面図である。
【図４】流管の中を通る導電性プロセス流体の流量を測定するための流量計の一つの実施態様を示すブロック図である。
【図５Ａ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図５Ｂ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図５Ｃ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図５Ｄ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図５Ｅ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図５Ｆ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図５Ｇ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図５Ｈ】流量計の各コイルへの電圧印加を示す図である。
【図６】流量計のコイル駆動回路を示すブロック図である。
【０００６】
実例となる実施態様の詳細な説明
本発明は、流管の中を通るプロセス流体の流量を測定する磁気流量計に関する。一つの実施態様では、本発明の磁気流量計は、磁界の増大した集合または密度に起因する、改善された正確性および増大した感度を提供する。別の実施態様では、本発明は、増大した信号対雑音比を提供し、これが立ち代って、流量計の正確性を改善する。なおも別の実施態様では、流量計は、流管の所望の領域に増大した磁界密度を提供する。この結果として、流量計の増大した感度が得られる。なおもさらなる実施態様では、本発明は、三つよりも多いコイルおよび／または二つよりも多い電極を有する磁気流量計を包含する。なおさらなる実施態様では、本発明は、プロセス流体の流量の速度プロファイルにおける非対称性を検出、測定および補正するのに使用できる。
【０００７】
本発明の磁気流量計は、プロセス流体の流量を受けるように配置された流管を包含する。さらに、流量計は、流管に隣接して配置された複数個のコイルを包含する。好ましい態様では、四つのコイルが使用される。複数個のコイルを使用して、プロセス流体に磁界を供給するように、制御装置が構成される。供給された磁界およびプロセス流体の流速に関係する、プロセス流体の電位を検知するように、第一および第二の各電極が配置される。センサが第一および第二の各電極からの電圧を受けるように構成される。制御装置は、第一と第二の各電極との間で検知された電圧に基づいて、プロセス流体の流量を算出するように構成される。
【０００８】
図１に、磁気流量計１０２についての典型的な環境を１００で図示する。より具体的には、図１は、制御弁１１２にも接続されたプロセス配管１０４に接続された磁気流量計１０２を示す。磁気流量計では、監視されたプロセス変量は、流管１０８の中を通るプロセス流体の速度に関係する。磁気流量計１０２は、通信バス１０６を介して、制御装置またはインジケータまでの長距離を通じる送信のための出力を提供するように構成できる。典型的な処理プラントでは、通信バス１０６は、４〜２０mAプロセス制御電流ループ、フィールドバス接続、パルス出力／周波数出力、HART（登録商標）プロトコル通信、無線通信接続、例えば、IEC 62591スタンダード、イーサネットもしくは光ファイバ接続に従うWireless HART（登録商標）通信プロトコルまたは制御装置、例えば、システム制御装置／監視装置１１０もしくは他の装置に繋がる他の通信チャネルであり得る。システム制御装置１１０は、人間オペレータに流量情報を表示するためのプロセス監視装置または通信バス１０６を通じて制御弁１１２を使用してプロセスを制御するためのプロセス制御装置としてプログラムできる。
【０００９】
図２に、磁気流量計１０２の斜視断面図を示す。流量計１０２は、流管１０８に接続された電子機器ハウジング１２０を包含する。図１では、流量計１０２を「ウェーハ」型の流量計として図示している一方で、図２では、流量計１０２を「フランジが付いた」流量計として図示していることに留意されたい。これらの図に図示するように、フランジが付いた流量計は、プロセス配管と接続するためのそれ自身のフランジを包含する。本発明は、いずれのタイプの構成にも適用可能である。一つの実施態様の流管１０８は、電気的に絶縁されたライナ２０２を有する低透磁率材料２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄ、流管ハウジング３０２ならびに流管１０８に隣接して配置される第一、第二、第三および第四の電磁コイルで形成できる。図２には各コイル２２２Ａおよび２２２Ｂのみを示すことに留意されたい。各コイル２２２Ａ〜Ｄは、流管１０８の中を流れるプロセス流体に磁界を誘導するために使用される。流管１０８における第一の電極２２４Ａおよび第二の電極２２４Ｂは、流れの速度および供給された磁界２１０に起因して流体に生成されたＥＭＦ（電圧）を検知する起電力（ＥＭＦ）センサを提供する。（電極２２４Ｂのみが図２に見える）。プロセス流体は、流管１０８の中を、磁界を通して流れ、この流れによって流体にＥＭＦが誘導される。絶縁ライナ２０２が流体から金属流管へのＥＭＦの漏洩を防止する。各電極２２４Ａ、Ｂが誘導電圧またはＥＭＦを検知する。制御装置（図２には図示せず）が第一の電極２２４Ａと第二の電極２２４Ｂとの間で検知された電圧に基づいて、ファラデーの法則に従い、プロセス流体の流量を算出するように構成され、この法則は、ＥＭＦまたは電圧が流管１０８内の流体２００の流速および供給された磁界に比例することを述べている。
【００１０】
図３は、流量計１０２の簡略断面図であり、流管ハウジング３０２に支持された流管１０８を示す。一つの実施態様では、第一、第二、第三および第四の各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄが流管１０８に隣接して位置付けられ、その外周の周りに等間隔に設けられる。非導電性流管ライナ２０２が流管１０８を並べ、プロセス流体２００を運ぶ。流管１０８は、例として、ステンレス鋼から成ることができる。好ましくは、強磁性シールド２０４が流管１０８の外側周囲の周りに磁界を導くように配置される。これが主として流管の外部における磁気戻り経路の磁気抵抗の低減を助ける。図３に示すように、第一のコイル２２２Ａおよび第二のコイル２２２Ｄが各電極２２４Ａ、Ｂに関して形成された水平の電極軸２２６の「上方に」位置する。同様に、各コイル２２４Ｂ、Ｃが軸２２６の「下方に」位置する。各コイル２２２Ａ〜Ｄを各電極２２４Ａ、Ｂの上方および下方に設置することによって、装置の感度を犠牲にすることなく、磁界を各電極付近に集中させることができ、コイル配線の全体の量（重量）を低減できる。さらに、磁界が各電極付近に集まる場合には、隣接する金属製のパイプの中の電気的短絡の結果として、結果的に生じる電圧信号が低減する可能性は低い。これが立ち代って、この配置では、流量計の感度を犠牲にすることなく、より短い長さの流管の使用が可能になる。磁界の密度の増大は、増大された信号対雑音比をもたらし、それによって、より正確な流量測定が提供される。
【００１１】
図３に、任意の第三の電極２２４Ｃおよび第四の電極２２４Ｄをそれぞれ図示し、これらは、鉛直の電極軸２２７を形成する。任意の各電極の追加により、各電極２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃ、２２４Ｄの任意のペア間の電圧差を観測し、これらを使用して流量測定の正確性を増大し、流量プロファイルにおける変動を検出できる。図３の例示的な実施態様に示すように、第一のコイル２２２Ａは、０〜９０度の間に配置され、ここでの０度は、鉛直の電極軸２２７と垂直であり、９０度は、電極軸２２７と一致する。第二のコイル２２２Ｂは、９０〜１８０度の間に配置され、第三のコイル２２２Ｃは１８０〜２７０度の間に配置され、そして第四のコイル２２２Ｄは、２７０〜３６０度の間に配置される。
【００１２】
図４のブロック図は、流管１０８の中を通る導電性プロセス流体２００の流量を測定するための磁気流量計１０２の一つの実施態様を示す。コイル２２２Ａ〜Ｄがコイルドライバ２３０からの印加された駆動電流に応答して、磁界を流体の流れに供給するように構成される。各コイル２２２Ａ〜Ｄは、正弦波交流電流（ＡＣ）またはパルス直流電流（ＤＣ（方形波））のいずれかによって給電できる。電極２２４Ａ、２２４Ｂがプロセス流体２００に電気的に接続し、ＥＭＦ信号出力２３４を増幅器２３２に提供する。信号２３４は、供給された磁界および流体速度に起因して流体の流れに生成されるＥＭＦに関係する。アナログ・デジタル変換器２４２がＥＭＦ信号のデジタル化された表現をマイクロプロセッサシステム２４８に提供する。信号プロセッサ２５０がマイクロプロセッサシステム２４８内に実装され、これは、ＥＭＦ出力２３４に接続して、流体速度に関係する出力２５２を提供する。メモリ２７８を使用して、プログラム命令または他の情報を保存できる。デジタル回路を示すが、本発明は、アナログ回路を使用しても実施できる。
【００１３】
マイクロプロセッサシステム２４８は、ここに述べるファラデーの法則に説明されるように、ＥＭＦ出力２３４と流れ速度との間の関係に従い、流管１０８の中を通る流体２００の速度を算出する。
Ｖ＝Ｅ／（ｋＢＤ）                        式１
ここで、Ｅは検知された電圧であり、Ｖは流体の速度であり、Ｄは流管１０８の直径であり、Ｂは流体内の磁界の強度であり、そしてｋは比例定数である。マイクロプロセッサシステム２４８は、公知の手法に従い、検知された電圧を使用してプロセス流体の流量を算出する。マイクロプロセッサシステム２４８に接続されたデジタル・アナログ変換器２５８がアナログトランスミッタ出力２６０を生成し、通信バス１０６に接続する。デジタル通信回路２６２がデジタルトランスミッタ出力２６４を生成する。
【００１４】
図５Ａ〜Ｅは、流管１０８の断面図であり、さまざまな各コイルへの電圧印加に応答して結果的に生じる磁界パターンを示す。流量計１０２は、単一のコイル、二つの各コイルまたは二つよりも多い各コイルに、個別に、同時にまたは異なる連続順序によって電圧印加するように構成できる。一つの実施態様では、連続順序は、各コイルに個別に電圧印加することを包含する。例として、各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄの少なくとも一つに、別の各コイルよりも先に電圧印加できる。別の実施態様では、連続順序は、各コイルのペアへの電圧印加を包含する。図５に示す実施態様では、これは、各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄのペアへの電圧印加を包含する。各コイルのペアへの電圧印加には、少なくとも六つの可能なペアみ合わせがある。一つの実施態様では、各コイルのペアは、対向する各コイルを包含する。別の例示の実施態様では、電圧印加される各コイルのペアは、隣接する各コイルを包含する。さらに、磁界のＮ−Ｓ極は、コイルの中を流れる電流の方向を変化させることによって反転できる。
【００１５】
図５Ａ〜図５Ｈに示すように、磁界は、どの各コイルが電圧印加されるかに応じて異なる。あるペアの複数の各コイルが電圧印加されると、流管１０８内の異なる区域（または、領域）に異なる磁界が生成される。各磁界の中を通る流体の流量によって、磁界が形成されるところの、軸方向位置における流管の断面にわたる平均速度プロファイルに関係する電圧信号が生成される。さらに、二つよりも多い各電極を使用することにより、追加の情報を収集することが可能になる。より具体的には、生成される電圧は、流れと垂直なかつ磁界の方向と垂直な方向において最大になる。したがって、供給された磁界の方向に基づいて適切な電極のペアを選択することによって、より大きい電圧応答信号を検出できる。供給された異なる磁界に応答して生成された電圧信号を解析することによって、流れ速度プロファイルおよび流管の断面にわたってプロファイルがどのように変動するかに関する情報を取得することが可能になる。より具体的には、観測される対称性のタイプは、管の軸に沿い延在する任意の平面を通した対称性を指し、「軸対称」と呼ばれる。正確な測定を提供するために、大抵の流量計は、プロセス流体を軸対称の速度プロファイルとして表す必要がある。軸対称の速度プロファイルは、流管の中心線を中心に旋回自由かつ対称であるプロファイルである。速度プロファイルは、パイプライン内の（例えば、肘管または弁による）乱れがパイプの一つの側面における流れ速度を増大し、他の側面において減少させるといつでも、非対称となる。これが流速測定における誤差の導入をもたらす。流量の乱れの激しさに応じて、誤差が顕著になり得る。この結果として、流量計は、より正確でない流量測定を提供する。
【００１６】
図５Ａは、流管１０８の断面図であり、各コイル２２２Ａ〜Ｄを示す。さらに、図５Ａに説明する構成では、四つの各電極２２４Ａ〜Ｄを示す。図５Ａの各コイル２２２Ａおよび２２２Ｄに電圧印加され、このやり方では、それらのＮ極が流管１０８に向き、それらのＳ極が流管１０８から離れる方に向く。各コイル２２２Ｂおよび２２２Ｃには反対のやり方で電圧印加され、Ｎ極が外に向き、Ｓ極が内に向く。これは、図５Ａに添付する表に表明される。「イン」という用語は、内に向いた磁北極を指し、一方で「アウト」は、Ｎ極が流管１０８の外側に向いていることを指す。さらに、「オフ」という用語は、コイルに電圧印加されていないことを指す。この電圧印加に基づいて、図５Ａに示す磁束線によって示すような磁界が生成される。（パイプの外部の磁束線は図示していないことに留意されたい）。これにより、電極２２４Ａと電極２２４Ｂとの間に、最も強い電圧信号が生成される。
【００１７】
図５Ｂの構成では、コイル２２２Ｄとコイル２２２Ｂとの間に単一の磁界が生成される。この構成では、最大電圧は、電極２２４Ｃと電極２２４Ｄとの間および電極２２４Ａと電極２２４Ｂとの間のいずれかに観測されるであろう。そのような構成では、これらの二つの測定された電圧間の差を使用して、流量に関する情報または診断に使用される情報を提供できることに留意されたい。図５Ｃは、コイル２２２Ａおよび２２２Ｃに電圧印加した同様の構成を図示する。
【００１８】
図５Ｄおよび図５Ｅでは、単一のペアの各コイルに電圧印加される。具体的には、図５Ｄでは各コイル２２２Ｄおよび２２２Ｃ、図５Ｅでは２２２Ａおよび２２２Ｂに電圧印加される。この電圧印加スキームでは、電極２２４Ａと電極２２４Ｂとの間に最大電圧が観測される。ここでもまた、二つの電圧測定間の差を使用して、診断情報または流量プロファイルに関する追加の情報を提供できる。
【００１９】
図５Ｆおよび図５Ｇは、隣接する各コイルの各ペアが同じ方向において電圧印加されたそれらの磁界の構成を図示する。他の二つの各コイルは、オフである。この構成では、コイル２２２Ａとコイル２２２Ｂとの間に最大電圧が観測される。図５Ｈは、単一のコイルに電圧印加されたときの結果生じた磁界を図示する。
【００２０】
異なる磁界の供給に基づいて生成された電圧を監視することによって、流管の動作に関する情報、流量プロファイル、プロセス流体それ自体に関する情報および診断情報を取得できる。例として、一部の状況では、供給された磁界に基づき、二つの電極のペアの間に観測される電圧は、等しいはずである。具体的な例として、流量が軸対称である場合には、電極２２４Ａと電極２２４Ｂとの間において測定される電圧は、各コイルが図５Ｄのように電圧印加された場合と、図５Ｅのように電圧印加された場合とでほぼ等しいはずである。しかしながら、５Ｅのように各コイルが電圧印加された場合に電圧が顕著により高い場合には、流量が軸対称ではなく、流体の平均速度が流管の左側面よりも右側面においてより高いことが推測できる。この事例では、流量計は、正確性が低下する可能性があることをユーザに警告するかまたは誤差を正すように構成できる。一部の構成では、電圧の算出に二つよりも多い各電極が使用される。さらにさまざまな電圧および電圧差を、傾向把握のために保存して使用できる。
【００２１】
一つの実施態様では、本発明は、異なる磁界から生成された信号を集めて、この信号を使用して流量プロファイルを示すデータを作り出す。これは、速度プロファイルの「イメージ」であると考慮できる。詳細な速度プロファイルを作り出すことによって、本発明の態様は、プロファイルに存在する、軸対称性における変動を識別できる。速度プロファイルにおける非対称性は、その後、例として、補正できる。この結果として、流量計は、より正確な流量測定を生成する。一つの実施態様では、複数個の異なる磁界が生成され、結果生じた速度プロファイルの「イメージ」が速度プロファイルについてのさらなる詳細を提供する。どの各コイルに電圧印加するかおよび／または電圧印加された各コイルの極性を変化させることによって、供給された磁界のプロファイルを変えることができる。これを使用して、流管内の具体的なエリア（「区域」または「領域」）に磁界を集めることができる。また、電極２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃ、２２４Ｄのさまざまな各ペアの間の電圧差を監視できる。これは、磁界が集まるおよび／または結果生じる電圧が観測される選択された領域または「区域」における装置の感度を増大する効果を有する。
【００２２】
図６は、電子機器ハウジング１２０内の駆動回路２３０の一つの実施態様を図示する。コイル駆動回路２３０は、複数個のスイッチ２９８Ａ、２９８Ｂ、２９８Ｃ、２９８Ｄを包含し、これらは、制御装置２４８によって制御され、複数個の各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄに接続される。制御装置２４８は、複数個のスイッチ２９８Ａ、２９８Ｂ、２９８Ｃ、２９８Ｄを制御して、電流源２９６と複数個の各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄとを選択的に接続する。コイルの中を流れる電流の方向が変化する場合には、コイルの極が反転されることに留意されたい。一つの構成では、駆動回路２３０は、追加のスイッチ（または、他の回路）を包含し、これを使用して、複数個の各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄの一以上の中を通る電流の方向を独立して切り替えることができる。
【００２３】
一つの実施態様では、各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄの各々は、スプールに巻かれ、その後、中心スタッドなどを使用して流管１０８に固定できる。コイルは、流管１０８に永久的に取り付けることができる。例示的な実施態様では、接着塗料を活性化させるために、各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄを加熱できる。各コイルの加熱は、スプールの材料に応じて決まる。各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄは、ひとたびスプールに巻かれると、その後、位置合わせされ、流管１０８に固定される。任意の適切な留め具、例えば、例として、スタッドおよびナットを使用して、各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄを流管１０８に固定できる。別の例示の構成では、各コイル２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄならびに／または各電極２２４Ａ、２２４Ｂおよび任意の各電極２２４Ｃ、２２４Ｄが成形材料から形成された流管に固定される。
【００２４】
先に論じたように、所望に応じて、任意の数の各コイルに、同時にまたは個別に電圧印加できる。どの各コイルに電圧印加するかおよび／または結果生じる磁界の極性を選択することによって、異なる磁界パターンをプロセス流体に供給できる。なおも別の例示の構成では、一以上の各コイルに印加する電流の量を変化させることによって、供給される磁界の強度を調節する。本発明は、供給される磁界を変えることに加えて、二つよりも多い各電極を使用して結果生じる電圧を検知することも包含する。例として、再度図３を参照すると、四つの各電極を使用してプロセス流体に磁界を供給する場合には、電極２２４Ｂと電極２２４Ｄとの間に結果生じる電圧とともに、電極２２４Ａと電極２２４Ｃとの間に結果生じる電圧も検知できる。これらの二つの検知された電圧間の差は、プロセス流体の流量プロファイルにおける変動を示し得る。プロセス流体の流量プロファイルにおける変動がひとたび検出されれば、マイクロプロセッサ２４８を使用してこの変動を補正できる。例として、メモリ２７８は、定値の形態の補正情報または補正式を保存できる。そのような式は、例として、多項式の形態を取ることがある。例として、二つの各電極の間の線と平行な方向に磁界が供給されたときに電極のペアが電圧を検出する場合には、算出された流量値を、流管の特性化プロセスに基づいて増大または減少できる。流管の特性化は、流量計の製造中に実行でき、特性化情報は、メモリ２７８に保存できる。
【００２５】
したがって、本発明では、プロセス流体の流量に関する情報は、適切な磁気コイルに選択的に電圧印加することによる、複数の異なる磁界の供給を通じて収集できる。同様に、二つよりも多い各電極を利用する場合には、流管の異なる位置間に結果生じた電圧における変動も観測できる。この追加の情報を使用して、流量測定を補正し、流管、プロセス流体または他のコンポーネントについての診断を実行できる。追加の情報を使用して、プロセス流体それ自体に関する情報も集めることができる。例として、プロセス流体における粒子濃度を、異なる磁界の供給に起因する測定における変動を観測するかまたは異なる電圧を検知することによって検出できる。この情報を使用して、流管および付随する配管の目詰まり、堆積物または腐食も識別できる。情報は、傾向を観測するために、長期にわたり監視できる。
【００２６】
本発明を好ましい態様を参照して記述したが、当業者は、本発明の本質および範囲から逸することなく、形態および詳細に変更を為せることがわかる。本発明の実施態様は、四つの各コイルおよび二つまたは四つの各電極を包含するものとして記述したが、本発明に使用できる各コイルおよび各電極の数は、この構成に限定されない。各コイルの数および／または各電極の数を増大させると、速度プロファイルの非対称性をより正確に測定でき、速度プロファイルの非対称性のより細かい解像度のイメージを取得できる。診断は、プロセス流体に基づいても実行できる。これは、速度プロファイルの非対称性の増大として現れることがある、プロセス流体内のスラッジに基づいて診断を実行することを包含できる。同様に、流管の腐食または付着も、速度プロファイルの変化として現れることがある。さらに、各コイルおよび各電極の構成によって、流量計の能率が増大し、測定の取得に必要な電流の量が低減する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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