專利名稱：科里奧利流量計中左和右本征矢量的流動中確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量計領(lǐng)域，并且具體地涉及科里奧利流量計。
背景技術(shù)：
通過以正弦運動來振動流體輸送管并測量管上兩個或多個位置處的振動響應之間的時間延遲(或相角)，在科里奧利流量計(Coriolis flow meter)中測量質(zhì)量流速。對于實際情況，時間延遲隨著質(zhì)量流速而連續(xù)改變，然而，時間延遲在零質(zhì)量流量處通常不是零。通常存在由于多個因素引起的零流動延遲或偏移，該多個因素比如不成比例的阻尼，剩余撓性響應，電磁干擾或設(shè)備電子元件中的相位延遲。
通過測量零流動環(huán)境處的零流動偏移并從流動過程中進行的隨后測量減去被測量的偏移而典型地校正該零流動偏移。如果零流動偏移保持恒定，這將足以校正零流動偏移問題。遺憾的是，零流動偏移可被周圍環(huán)境(比如溫度)中的小變化影響，或在物質(zhì)通過其流動的管道系統(tǒng)中改變。零流動偏移的改變將引起所測量的流速的誤差。在正常操作過程中，可以存在非流動環(huán)境之間的長周期時間。通過僅在這些非流動環(huán)境過程中零位調(diào)整流量計可以校準科里奧利流量計。零偏移在時間上的變化將會在所測量的流量中引起顯著的誤差。
因此需要一種用于在流動過程中校準零流動偏移的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種方法和系統(tǒng)，其允許周期性計算振動導管的左本征矢量的相對相位。在正常操作過程中，一前一后地使用兩個驅(qū)動器，以便激勵導管的主要彎曲模式。周期性地，禁止兩個驅(qū)動器的第一個，然后第二個，使得測量能夠確定振動導管的左本征矢量的相對相位。
幾個方面本發(fā)明的一個方面包括一種方法，該方法包括
使物質(zhì)流過導管，同時激勵導管的振動模式；測量振動導管的相對運動；周期性地確定導管的左本征矢量的相對相位。
優(yōu)選地，該方法進一步包括確定導管的右本征矢量的相對相位；利用左本征矢量的相對相位和右本征矢量的相對相位，確定物質(zhì)通過導管的實際流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括利用右本征矢量的相對相位確定物質(zhì)通過導管的未校正流動；通過比較未校正流動和實際流動來確定物質(zhì)通過導管的流動的零偏移。
優(yōu)選地，該方法進一步包括利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括確定右本征矢量的相對相位；通過利用左征矢量的相對相位平均右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動的零偏移。
優(yōu)選地，該方法進一步包括利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中針對剩余撓性響應和電磁串擾而校正左征矢量的相對相位。
優(yōu)選地，該方法進一步包括測量振動導管上兩個隔開的位置之間的第一相對相位，同時利用第一驅(qū)動器和第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式，其中第一驅(qū)動器與第二驅(qū)動器被間隔開；測量振動導管上兩個隔開的位置之間的第二相對相位，同時僅利用第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式；通過從第一相對相位減去第二相對相位計算與第一驅(qū)動器相關(guān)的剩余撓性響應和電磁串擾；測量振動導管上兩個間隔開的位置之間的第三相對相位，同時僅利用第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式；通過從第一相對相位減去第三相對相位計算與第二驅(qū)動器相關(guān)的剩余撓性響應和電磁串擾。
本發(fā)明的另一方面包括使物質(zhì)流過導管，同時利用被間隔開布置的至少兩個驅(qū)動器激勵導管的振動模式；測量振動導管的運動；確定導管上第一位置和第一個驅(qū)動器之間的第一位置關(guān)系，同時僅利用第一個驅(qū)動器驅(qū)動導管的振動模式；確定導管上第一位置和第二個驅(qū)動器之間的第二位置關(guān)系，同時僅利用第二個驅(qū)動器驅(qū)動導管的振動模式；利用第一位置關(guān)系和第二位置關(guān)系確定左本征矢量。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中利用與第一驅(qū)動器協(xié)同定位的第一傳感器和與第二驅(qū)動器協(xié)同定位的第二傳感器測量導管的運動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括對導管確定右本征矢量的相對相位，同時利用第一和第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式；通過從右本征矢量的相對相位減去左本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)的實際流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括利用右本征矢量的相對相位確定通過導管的物質(zhì)的未校正流動；通過比較未校正流動與實際流動，確定物質(zhì)通過導管的流動的零偏移；利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括對導管確定右本征矢量的相對相位，同時利用第一和第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式；通過利用左征矢量的相對相位平均右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)的流動的零偏移；
利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括當利用至少兩個驅(qū)動器驅(qū)動振動模式時測量第一位置和第二位置之間的第一德耳塔時間；當利用第一個驅(qū)動器之外的所有驅(qū)動器驅(qū)動振動模式時，測量第一位置和第二位置之間的第二德耳塔時間；當利用第二個驅(qū)動器之外的所有驅(qū)動器驅(qū)動振動模式時，測量第一位置和第二位置之間的第三德耳塔時間；利用第一德耳塔時間和第二德耳塔時間計算第一校正值；利用第一德耳塔時間和第三德耳塔時間計算第二校正值；在計算左本征矢量之前，利用第一校正值調(diào)節(jié)第一位置關(guān)系；以及在計算左本征矢量之前，利用第二校正值調(diào)節(jié)第二位置關(guān)系。
優(yōu)選地，一種方法包括使物質(zhì)流過導管，同時激勵導管的振動模式；測量振動導管的相對運動；測量右本征矢量的相對相位，同時激勵導管的振動模式；利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動；在不停止通過導管的物質(zhì)流動的情況下確定新的零偏移；利用通過新的零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中利用導管的左本征矢量的相對相位確定新的零偏移。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中周期性地確定新的零偏移。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中周期是在測量流動時所需要的精確度的函數(shù)。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中當所測量的環(huán)境參數(shù)中出現(xiàn)變化時確定新的零偏移。
本發(fā)明的另一方面包括導管，被設(shè)置成包括流過導管的物質(zhì)；
至少兩個驅(qū)動器，被設(shè)置成激勵該導管的多個振動模式；傳感設(shè)備，被設(shè)置成測量振動導管的相對運動；被設(shè)置成利用振動導管的相對運動，對于導管周期性地確定左本征矢量的相對相位的裝置；該裝置還被設(shè)置成利用振動導管的相對運動，對于導管確定右本征矢量的相對相位。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中通過利用被與右本征矢量的相對相位相比較的左本征矢量的相對相位的差來確定物質(zhì)通過導管的實際流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中使用利用零偏移校正的右本征矢量的相對相位確定物質(zhì)通過導管的流動。
優(yōu)選地，該方法進一步包括通過利用左本征矢量的相對相位平均右本征矢量的相對相位來確定通過導管的物質(zhì)流動的零偏移。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中通過從右本征矢量的相對相位減去左本征矢量的相對相位確定物質(zhì)通過導管的實際流動，通過比較利用右本征矢量的相對相位確定的流動與實際流動，確定物質(zhì)通過導管的流動的零偏移。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中針對剩余撓性響應和電磁串擾而校正左本征矢量的相對相位。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中確定振動導管上的第一位置和振動導管上的第二位置之間的第一相對相位，同時利用至少兩個驅(qū)動器激勵導管的振動模式；確定振動導管上的第一位置和振動導管上的第二位置之間的第二相對相位，同時利用所述至少兩個驅(qū)動器中除了第一個驅(qū)動器之外的所有驅(qū)動器激勵導管的振動模式；確定振動導管上的第一位置和振動導管上的第二位置之間的第三相對相位，同時利用所述至少兩個驅(qū)動器中除了第二個驅(qū)動器之外的所有驅(qū)動器激勵導管的振動模式；以及通過從第一相對相位減去第二相對相位確定對于至少兩個驅(qū)動器的第一個的剩余撓性響應和電磁串擾；通過從第一相對相位減去第三相對相位確定對于至少兩個驅(qū)動器的第二個的剩余撓性響應和電磁串擾。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中傳感設(shè)備包括間隔開的至少兩個傳感器。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中裝置是一個處理器，運行引起左和右本征矢量的相對相位的確定的代碼。
優(yōu)選地，該方法進一步包括其中該裝置是引起左和右本征矢量的相對相位的確定的電路。
優(yōu)選地，該方法進一步包括導管，被設(shè)置成包括流過導管的物質(zhì)；用以激勵導管的振動模式的裝置；用于傳感振動導管的相對運動的裝置；用于周期性地確定導管的左本征矢量的相對相位的裝置；用于確定導管的右本征矢量的相對相位的裝置；用于利用左本征矢量的相對相位平均左右征矢量的相對相位確定流過導管的物質(zhì)的零偏移的裝置；用于通過利用通過零偏移校正的右征矢量的相對相位來確定實際物質(zhì)流動的裝置。


圖1A是本發(fā)明的示例實施例中非偏轉(zhuǎn)位置中導管的頂視圖；圖1B是本發(fā)明的示例實施例中對應于主要彎曲模式的偏轉(zhuǎn)位置中導管的頂視圖；圖1C是本發(fā)明的示例實施例中對應于通過科里奧利力引入的彎曲模式的偏轉(zhuǎn)位置中導管的頂視圖；圖2是本發(fā)明的示例實施例中用于確定左本征矢量的流程；圖3是本發(fā)明的示例實施例中用于確定剩余撓性和電串擾的流程；圖4是示出了本發(fā)明的示例實施例中當在驅(qū)動器之間開關(guān)時利用不平衡的、單獨的流量計測量的相對ΔTs的圖；圖5是本發(fā)明的示例實施例中在流動過程中用于再校準流量計的零偏移的流程。
具體實施例方式
圖1-5和下面的描述敘述了對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員如何獲得和使用本發(fā)明的最佳模式的具體例子。為了教導發(fā)明原理，已經(jīng)簡化或省略了一些傳統(tǒng)的方面。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以理解，來自這些例子的變化落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以理解，下面描述的特征可被以各種方式組合，以便形成本發(fā)明的多個變形。因此，本發(fā)明不局限于下面描述的具體例子，而僅通過權(quán)利要求和它們的等價物。
理論背景利用數(shù)學公式可以描述科里奧利流量計的操作。描述了線性系統(tǒng)的運動的一階微分方程的通用系統(tǒng)是CMM0x·x··+K00-Mxx·=f150---(1)]]>在方程(1)中，M和K是系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度矩陣，并且C是具有由于阻尼的對稱分量和由于科里奧利力的斜對稱分量的通用阻尼矩陣。
Aq+Bq＝u (2)方程1可重寫成方程2，其中A等于矩陣CMM0,]]>并且B等于矩陣K00-M,]]>以及u等于f0.]]>通過觀察方程1和2可以獲得對運動方程的理解。與方程(2)相關(guān)的廣義本征值問題可被求解出右本征矢量φ(r)，以使Bφ(r)＝-Aφ(r)λ(3)對于對稱的A和B矩陣，本征矢量可以用于對角化或去耦運動方程。容易求解被去耦的方程。對于非對稱系統(tǒng)，例如其中C包括科里奧利矩陣，右本征矢量不對角化運動方程，導致耦合方程。耦合方程更難于求解并阻礙對解答的理解。需要左本征矢量來對角化非對稱的A或B矩陣。下面的推導示出了該過程。通過求解下面的廣義本征值問題可以獲得左本征矢量φ(l)TB=-φ(l)TAλ]]>BTφ(l)=-ATφ(l)λ---(4)]]>
M和K對于科里奧利流量計通常是對稱的。對于不流動，C也將是對稱的，因此，系統(tǒng)矩陣A和B將是對稱的。在這種情況中，方程(3)和(4)是相等的，并且左和右本征矢量相同。當存在流動時，C矩陣的相關(guān)非對稱性引起左和右本征矢量不同。
考慮第j個右本征矢量Bφj(r)=-Aφj(r)λj---(5)]]>以及第j個左本征矢量φi(l)TB=-φi(l)TAλi---(6)]]>使方程(5)左乘φi(l)T，方程(6)右乘φj(r)T，并且減去兩個產(chǎn)物0=-φi(l)TAφj(r)(λj-λi)]]>⇒φi(l)TAφj(r)=0]]>對于i≠j通過使方程(5)乘以 并且方程(6)乘以 以及經(jīng)歷相同的處理，我們可以示出⇒φi(l)TBφj(r)=0]]>對于i≠j(8)方程(7)和(8)示出，通過分別對系統(tǒng)矩陣A或B的任何一個左乘和右乘左本征矢量的矩陣Φ(L)和右本征矢量的矩陣Φ(R)，對角化系統(tǒng)矩陣。
Φ(L)TAΦ(R)=···MA···]]>Φ(L)TBΦ(R)=···MB···---(9)]]>左和右本征矢量矩陣對角化系統(tǒng)矩陣的事實意味著右本征矢量集合和左本征矢量集合是線性獨立的。任一集合可被用作針對該響應的坐標系統(tǒng)的基礎(chǔ)。認識到左和右本征矢量之間的差是由于非對稱的科里奧利矩陣，形成本發(fā)明的基礎(chǔ)。
根據(jù)流量計的數(shù)學模型，對于非科里奧利效應進行建模的質(zhì)量、剛度和阻尼矩陣是對稱的。對于非流動系統(tǒng)，左和右本征矢量是相等的(在任意比例因子中)。然而，與流動相關(guān)的科里奧利力作為斜對稱的阻尼矩陣自身出現(xiàn)在數(shù)學模型中(轉(zhuǎn)置是原矩陣的負值)。斜對稱科里奧利矩陣導致系統(tǒng)的左和右本征矢量不同。對于不具有不成比例阻尼的流動系統(tǒng)，左本征矢量的不同系數(shù)之間的相對相位是相等的，并與右本征矢量上的相同系數(shù)之間的相對相位相反。對于具有不成比例阻尼的系統(tǒng)，針對左和右本征矢量，這些相位值等同地偏移，然而差保持相同。因此，如果可以精確地測量左和右本征矢量的相位特性，該特征允許區(qū)分由于來自不成比例阻尼的零偏移而引起的相位和由于物質(zhì)流動引起的相位，消除了相關(guān)的零偏移誤差。
剩余撓性、電磁串擾和電測量系統(tǒng)特性也有助于零偏移。這些效應的解釋是它們在右本征矢量相位的測量中引入誤差。如果可以精確測量驅(qū)動模式(右本征矢量)，不成比例的阻尼將是引起零偏移的唯一效應，并且利用左和右本征矢量dT信息，該誤差將容易被與流動效應相區(qū)別。
操作中圖1示出了導管102的頂視圖，其被設(shè)置成包括流過導管的物質(zhì)。D1和D2是沿著導管102隔開的兩個驅(qū)動器(也被稱作致動器)。在優(yōu)選模式中，兩個驅(qū)動器在導管的軸中心周圍對稱隔開。驅(qū)動器被設(shè)置成施加力至導管102，以便激勵導管102中的多個振動模式。該力可以基本上是相干的(例如被限制于狹窄頻率)，或可以是寬帶。驅(qū)動器可以是已知裝置，比如連接至導管的磁體、連接至參考的線圈，振蕩電流通過該線圈。
S1和S2描述了協(xié)同定位有驅(qū)動器D1和D2的兩個傳感器。該傳感器被設(shè)置成產(chǎn)生表示導管102的位置和運動的多個信號。該傳感器可以包括多個裝置，比如線圈類型的速度變換器，光學或超聲運動傳感器，加速度計，慣性速度傳感器等。在該實施例中，存在示出的兩個傳感器，每一個傳感器協(xié)同定位有一個驅(qū)動器。在其他實施例中，可以僅存在一個傳感器，該傳感器被設(shè)置成測量沿著導管102的長度的導管的位置和運動。具有多于兩個的傳感器的其他布置也是可能的。
圖1A示出了非偏轉(zhuǎn)狀態(tài)中的導管102。通過利用相等的功率驅(qū)動致動器，可以激勵導管的主要彎曲模式。于2000年7月25日被授權(quán)、名稱為“Driver for oscillating a vibrating conduit”的US專利申請6,092,429(以引用的方式被包含在此)公開了被設(shè)置成激勵導管中振動的不同模式的驅(qū)動器。圖1B示出了對應于導管的主要彎曲模式的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)中的導管102。該振動模式也對應于當不存在通過導管的物質(zhì)的流動時的環(huán)境。為了清楚已經(jīng)放大圖1B和1C中導管102的偏轉(zhuǎn)。導管102的實際偏轉(zhuǎn)將小得多。當物質(zhì)流過振動導管102時，流動物質(zhì)引起產(chǎn)生科里奧利力。科里奧利力偏轉(zhuǎn)導管102，并激勵附加的振動模式。圖1C示出了由科里奧利力激勵的主要振動模式。在傳感器S1和傳感器S2之間被檢測的相對相差可以用于確定通過導管102的物質(zhì)流動。在非流環(huán)境中(如圖1B中所述)，在傳感器S1和傳感器S2之間不會檢測到由于流動帶來的相差?？梢源嬖谟捎诹闫骗h(huán)境的相差。一旦使物質(zhì)流過導管102，在S1和S2之間將會有由于流動引起的相差。在S1和S2之間被檢測的測量相差是系統(tǒng)的右本征矢量的相對相位的測量，并且成比例于通過導管的物質(zhì)流動。讓θR等于右本征矢量的相對相位，θS1是傳感器S1處導管的振動的測量相位，并且θS2是傳感器S2處導管的振動的測量相位，然后θR＝θS1-θS2。通過除振動頻率ω可以從相差計算時間差ΔT，ΔT＝(θS1-θS2)/ω。時間差ΔT也成比例于通過導管的物質(zhì)流動，并且是典型用于質(zhì)量流量計的測量。通過利用零偏移量校正被測量的物質(zhì)流可以計算對通過導管102的物質(zhì)流動的更精確的測量，ΔTC＝ΔT-ZeroOffest(零偏移量)。
在本發(fā)明的示例實施例中，在正常操作過程中，驅(qū)動器都用于激勵導管的主要彎曲模式。通過測量右本征矢量的相對相位確定通過導管的物質(zhì)流動，轉(zhuǎn)換至ΔT域，并且利用零偏移校正量ΔTRC＝ΔTR-ZeroOffest來校正該值。周期地，僅利用一個激勵導管，然后其他驅(qū)動器。在驅(qū)動信號的相位和導管上的一個位置之間進行測量。這些測量用于確定系統(tǒng)的左本征矢量的相對相位。
圖2是用于在本發(fā)明的示例實施例中確定左本征矢量的流程。在步驟202處，在正常操作過程中，驅(qū)動器都被用于激勵導管的振動。在步驟204處，僅一個驅(qū)動器D1用于激勵導管的振動。在該時間過程中，測量驅(qū)動器D1所使用的驅(qū)動信號和傳感器S1之間的相位。將所測量的相差稱為θ1。在步驟206處，驅(qū)動器D1是不活動的，并且僅驅(qū)動器D2用于激勵導管的振動。在該時間過程中，測量驅(qū)動器D2所使用的驅(qū)動信號和傳感器S1之間的相位。將所測量的相差稱為θ2。在步驟208處，針對系統(tǒng)的左本征矢量的θL的相對相位可被計算為θL＝θ1-θ2。轉(zhuǎn)換至時域，獲得左本征矢量的相對ΔTΔTL＝(θ1-θ2)/ω。在步驟210處，正常操作恢復，并且驅(qū)動器都被用于激勵導管的振動。其中接通和斷開驅(qū)動器的順序是不重要的。
由于在僅利用一個驅(qū)動器激勵導管的振動時確定左本征矢量的相對相位(θ1和θ2)，必須校正剩余撓性(RFResidualflexibility)響應和電磁串擾(ECElectromagnetic Crosstalk)。每一個驅(qū)動器引起某些剩余撓性響應和電磁串擾。當驅(qū)動器被切斷時，該效應幾乎瞬時衰減至零。通過暫時地切斷驅(qū)動器，可以確定與驅(qū)動器相關(guān)的剩余撓性響應和電磁串擾所引起的、在每一個傳感器處的測量相位的變化。當每一個驅(qū)動器是不活動的時，通過測量出現(xiàn)的傳感器之間的差的階躍變化可以確定測量相位的變化。圖3是示出了用于確定剩余撓性和電串擾的實施例的流程。
在步驟302中，在正常操作過程中，驅(qū)動器都用于激勵導管的振動。在傳感器S1和傳感器S2之間測量在利用兩個驅(qū)動器操作時的ΔT，ΔTD1D2。在步驟304處，切斷驅(qū)動器D2，并且僅一個驅(qū)動器D1用于激勵導管。在該時間過程中，在傳感器S1和傳感器S2之間測量僅利用一個驅(qū)動器D1操作時的ΔT，ΔTD1。ΔTD1D2和ΔTD1之間的差是由于來自驅(qū)動器D2的剩余撓性和電串擾。在步驟306處，切斷驅(qū)動器D1，并且僅一個驅(qū)動器D2用于激勵導管。在該時間過程中，在傳感器S1和傳感器S2之間測量僅利用一個驅(qū)動器D2操作時的ΔT，ΔTD2。ΔTD1D2和ΔTD2之間的差是由于來自驅(qū)動器D1的剩余撓性和電串擾。為了針對來自兩個驅(qū)動器的剩余撓性和電串擾校正所測量的ΔT，從所測量的ΔT減去ΔTD1D2和ΔTD2之間的差。因此，校正后的ΔT是ΔTC＝ΔT-(ΔTD1D2-ΔTD1)-(ΔTD1D2-ΔTD2)。利用該技術(shù)，可以針對剩余撓性和電串擾而校正用于左本征矢量ΔTLC的相對相位的ΔT，ΔTLC＝ΔTL-(ΔTD2-ΔTD1)。
圖4是示出了在本發(fā)明的示例實施例中在驅(qū)動器之間切換時，利用不平衡的、單獨的管流量計測量的相對ΔT值的流程。對于該流量計，從垂直以45度定向驅(qū)動器DR1和DR2，并在與傳感器PR3相同的軸向位置處定位驅(qū)動器DR1和DR2。通過利用相同的信號驅(qū)動DR1和DR2，實現(xiàn)偽并置的驅(qū)動器/傳感器對。利用驅(qū)動器DL1和DL2和傳感器PL3，采用相同的關(guān)系，以便獲得偽并置的驅(qū)動器/傳感器對。兩個驅(qū)動器傳感器對(DR1/DR2/PR3和DR1/DL2/PL3)圍繞流量計的軸向中心對稱隔開。在時間零至時間30處，偽驅(qū)動器對都被用于激勵流量計的振動。當切斷DL1/DL2驅(qū)動器對時，出現(xiàn)近似30秒點處ΔT值的階躍變化。該ΔT變化是由DL1/DL2偽驅(qū)動器的剩余撓性響應和電磁串擾引起的。在近似時間65處，切斷驅(qū)動器對DR1/DR2，并且接通驅(qū)動器對DL1/DL2。在近似時間100秒標記處，重新接通DR1/DR2驅(qū)動器對，并且偽驅(qū)動器對都被用于激勵流量計的振動。時間100至120之間測量的ΔT值的變化是由DR1/DR2偽驅(qū)動器的剩余撓性響應和電磁串擾引起的。
對于其中圍繞流量計的軸向中心對稱定位驅(qū)動器和傳感器的流量計，與每一個驅(qū)動器相關(guān)的剩余撓性和電串擾是相等和相反的。在正常操作過程中，當驅(qū)動器都被用于激勵導管的振動時，效應取消，并通常不必為了精確測量右本征矢量的ΔT而被校正。在當暫時切斷每一個驅(qū)動器的同時可以進行針對左本征矢量和剩余撓性和電串擾的測量。
補償不同的電測量通道之間的不均勻相位在本領(lǐng)域中是熟知的。例如，已知的信號可被施加至輸入和所測量的相位訛誤(corruption)。通過提供假定測試下通道的測量功能的備用測量通道，在流動過程中可以執(zhí)行該程序，同時實施測試。
一旦針對剩余撓性、電串擾效應等測量和校正對于左和右本征矢量的相對ΔT，計算來自流動和來自不成比例阻尼的貢獻。流動效應F是左和右本征矢量的相對ΔT之間的差被2除，F(xiàn)＝(ΔTR-ΔTL)/2。通過在正常操作過程中比較流動效應F與通過ΔTR測量確定的流動可以計算新的零偏移。零偏移＝ΔTR-F。在正常操作過程中，新的零偏移可以用于校正被測量的流動，直至下一時間確定左本征矢量的值。
不成比例阻尼效應ND是左和右本征矢量的平均值ND＝(ΔTR+ΔTL)/2。該值可被用作新的零偏移值。
圖5是在當前發(fā)明的示例實施例中用于在流動過程中再校準流量計的零偏移的流程。在步驟502中，在正常操作過程中，驅(qū)動器都被用于激勵導管的振動。確定右本征矢量的未校正的相對ΔT。然后通過利用零偏移校正右本征矢量的未校正的相對ΔT。利用右本征矢量的被校正的相對ΔT確定流過流量計的流動。周期地，在步驟504中，可交替切斷驅(qū)動器D1和D2，并且確定左本征矢量的相對ΔT以及剩余撓性(RF)和電串擾(EC)。針對剩余撓性和電串擾效應校正左本征矢量的相對ΔT。在步驟506中，左本征矢量的被校正的相對ΔT和右本征矢量的未校正的ΔT用于確定新的零偏移。老的零偏移被新的零偏移替代，并且過程在步驟502處恢復。通過計算和替代進入流量計的新的零偏移，在使物質(zhì)流過流量計的過程中已經(jīng)針對零流動環(huán)境再校準了流量計。
在示例實施例中，通過利用校準之間固定的時間間隔可以進行用于當出現(xiàn)再校準時的確定。在另一示例實施例中，當檢測到環(huán)境或管道系統(tǒng)中的變化時進行再校準。例如，當溫度的變化大于閾值量時，可以執(zhí)行再校準。用于當出現(xiàn)再校準時的確定可以是周期定時器和檢測環(huán)境中的變化的組合。對于需要較高精確度的系統(tǒng)的再校準之間的時間周期可以短于對于具有較少嚴格精確度需要的系統(tǒng)的時間周期。
為了測量左本征矢量的相對相位而在驅(qū)動器D1和D2之間的切換并不意味著必須中斷流量計的正常操作(也就是利用右本征矢量測量流動)。例如，當圍繞導管的中心線對稱布置驅(qū)動器時，每一個驅(qū)動器以相同的量激勵驅(qū)動模式。例如通過例如當D2是不活動時，加倍至D2的電流，可以確定驅(qū)動力的振幅。
在上面的描述中，利用單獨的導管流量計描述本發(fā)明。如現(xiàn)有技術(shù)中很好理解地，當前發(fā)明可以用于其他結(jié)構(gòu)的流量計，例如雙導管流量計。利用直導管也描述本發(fā)明，用于流量計的幾何學的其他結(jié)構(gòu)是可能的，例如彎曲導管。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括使物質(zhì)流過導管，同時激勵導管的振動模式；測量振動導管的相對運動；周期性地確定導管的左本征矢量的相對相位(208)。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括周期性地確定導管的右本征矢量的相對相位(302)；利用左本征矢量的相對相位和右本征矢量的相對相位，確定物質(zhì)通過導管的實際流動。
3.權(quán)利要求2的方法，進一步包括利用右本征矢量的相對相位確定物質(zhì)通過導管的未校正流動；通過比較未校正流動和實際流動確定物質(zhì)通過導管的流動的零偏移(506)。
4.權(quán)利要求3的方法，進一步包括利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動(502)。
5.權(quán)利要求1的方法，進一步包括確定右本征矢量的相對相位；通過利用左征矢量的相對相位平均右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動的零偏移。
6.權(quán)利要求5的方法，進一步包括利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
7.權(quán)利要求1的方法，其中針對剩余撓性響應和電磁串擾而校正左征矢量的相對相位。
8.權(quán)利要求7的方法，進一步包括測量振動導管上兩個間隔開的位置之間的第一相對相位，同時利用第一驅(qū)動器(304)和第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式，其中第一驅(qū)動器與第二驅(qū)動器間隔開；測量振動導管上兩個間隔開的位置之間的第二相對相位，同時僅利用第二驅(qū)動器(304)激勵導管的振動模式；通過從第一相對相位減去第二相對相位，計算與第一驅(qū)動器相關(guān)的剩余撓性響應和電磁串擾(308)；測量振動導管上兩個間隔開的位置之間的第三相對相位，同時僅利用第一驅(qū)動器(306)激勵導管的振動模式；通過從第一相對相位減去第三相對相位，計算與第二驅(qū)動器相關(guān)的剩余撓性響應和電磁串擾(308)。
9.一種方法，包括使物質(zhì)流過導管，同時利用間隔開布置的至少兩個驅(qū)動器激勵導管的振動模式；測量振動導管的運動；確定導管上第一位置和第一個驅(qū)動器之間的第一位置關(guān)系，同時僅利用第一個驅(qū)動器驅(qū)動導管的振動模式(204)；確定導管上第一位置和第二個驅(qū)動器之間的第二位置關(guān)系，同時僅利用第二個驅(qū)動器驅(qū)動導管的振動模式(206)；利用第一位置關(guān)系和第二位置關(guān)系確定左本征矢量(208)。
10.權(quán)利要求9的方法，其中利用與第一驅(qū)動器協(xié)同定位的第一傳感器和與第二驅(qū)動器協(xié)同定位的第二傳感器測量導管的運動。
11.權(quán)利要求9的方法，進一步包括確定導管的右本征矢量的相對相位，同時利用第一和第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式；通過從右本征矢量的相對相位減去左本征矢量的相對相位，確定物質(zhì)通過導管的實際流動。
12.權(quán)利要求11的方法，進一步包括利用右本征矢量的相對相位確定通過導管的物質(zhì)的未校正流動；通過比較未校正流動與實際流動，確定物質(zhì)通過導管的流動的零偏移；利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
13.權(quán)利要求9的方法，進一步包括確定導管的右本征矢量的相對相位，同時利用第一和第二驅(qū)動器激勵導管的振動模式；通過利用左征矢量的相對相位平均右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)的流動的零偏移；利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
14.權(quán)利要求9的方法，進一步包括當利用至少兩個驅(qū)動器驅(qū)動振動模式時測量第一位置和第二位置之間的第一德耳塔時間(302)；當利用除了第一個驅(qū)動器之外的所有驅(qū)動器驅(qū)動振動模式時，測量第一位置和第二位置之間的第二德耳塔時間(304)；當利用除了第二個驅(qū)動器之外的所有驅(qū)動器驅(qū)動振動模式時，測量第一位置和第二位置之間的第三德耳塔時間(306)；利用第一德耳塔時間和第二德耳塔時間計算第一校正值(308)；利用第一德耳塔時間和第三德耳塔時間計算第二校正值(308)；在計算左本征矢量之前，利用第一校正值調(diào)節(jié)第一位置關(guān)系；以及在計算左本征矢量之前，利用第二校正值調(diào)節(jié)第二位置關(guān)系。
15.一種方法，包括使物質(zhì)流過導管，同時激勵導管的振動模式；測量振動導管的相對運動；測量右本征矢量的相對相位，同時激勵導管的振動模式；利用通過零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動(502)；在不停止通過導管的物質(zhì)流動的情況下，確定新的零偏移；利用通過新的零偏移校正的右本征矢量的相對相位，確定通過導管的物質(zhì)流動。
16.權(quán)利要求15的方法，其中利用導管的左本征矢量的相對相位確定新的零偏移。
17.權(quán)利要求15的方法，其中周期性地確定新的零偏移。
18.權(quán)利要求17的方法，其中周期是在測量流動時所需要的精確度的函數(shù)。
19.權(quán)利要求15的方法，其中當在所測量的環(huán)境參數(shù)中產(chǎn)生變化時確定新的零偏移。
20.一種設(shè)備，包括導管(102)，被設(shè)置成包括流過導管的物質(zhì)；至少兩個驅(qū)動器(D1，D2)，被設(shè)置成激勵導管的多個振動模式；傳感設(shè)備，被設(shè)置成測量振動導管的相對運動；一個裝置，被設(shè)置成利用振動導管的相對運動，周期性地確定導管的左本征矢量的相對相位；所述裝置還被設(shè)置成利用振動導管的相對運動，確定導管的右本征矢量的相對相位。
21.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中通過利用被與右本征矢量的相對相位相比較的左本征矢量的相對相位的差確定物質(zhì)通過導管的實際流動。
22.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中使用利用零偏移校正的右本征矢量的相對相位來確定物質(zhì)通過導管的流動。
23.權(quán)利要求22的設(shè)備，進一步包括通過利用左本征矢量的相對相位平均右本征矢量的相對相位，來確定物質(zhì)通過導管的流動的零偏移。
24.權(quán)利要求22的設(shè)備，其中通過從右本征矢量的相對相位減去左本征矢量的相對相位確定物質(zhì)通過導管的實際流動，以及通過比較利用右本征矢量的相對相位確定的流動與實際流動，來確定物質(zhì)通過導管的流動的零偏移。
25.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中針對剩余撓性響應和電磁串擾而校正左本征矢量的相對相位。
26.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中確定振動導管上的第一位置和振動導管上的第二位置之間的第一相對相位，同時利用至少兩個驅(qū)動器激勵導管的振動模式；確定振動導管上的第一位置和振動導管上的第二位置之間的第二相對相位，同時利用所述至少兩個驅(qū)動器中除了第一個之外的所有驅(qū)動器來激勵導管的振動模式；確定振動導管上的第一位置和振動導管上的第二位置之間的第三相對相位，同時利用所述至少兩個驅(qū)動器中除了第二個之外的所有驅(qū)動器來激勵導管的振動模式；以及通過從第一相對相位減去第二相對相位確定對于至少兩個驅(qū)動器的第一個的剩余撓性響應和電磁串擾；通過從第一相對相位減去第三相對相位確定對于至少兩個驅(qū)動器的第二個的剩余撓性響應和電磁串擾。
27.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中傳感設(shè)備包括間隔開的至少兩個傳感器。
28.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中該裝置是一個處理器，運行引起左和右本征矢量的相對相位的確定的代碼。
29.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中該裝置是一個電路，引起左和右本征矢量的相對相位的確定。
30.一種設(shè)備，包括導管(102)，被設(shè)置成包括流過導管的物質(zhì)；用以激勵導管的振動模式的裝置；用于傳感振動導管的相對運動的裝置；用于周期性地確定導管的左本征矢量的相對相位的裝置；用于確定導管的右本征矢量的相對相位的裝置；用于利用左本征矢量的相對相位平均左右征矢量的相對相位、來確定流過導管的物質(zhì)的零偏移的裝置；用于通過利用由該零偏移校正的右征矢量的相對相位來確定實際物質(zhì)流動的裝置。
全文摘要
公開了一種方法和設(shè)備，其允許對于振動導管的左本征矢量的相對相位的周期性計算。在正常操作過程中，兩個驅(qū)動器被一前一后地使用，以便激勵導管(202)的主要彎曲模式。周期性地，禁用兩個驅(qū)動器的第一個(204)，然后第二個(206)，允許實現(xiàn)對于振動導管的左本征矢量(208)的相對相位的確定的測量。
文檔編號G01F25/00GK101036037SQ200480044086
公開日2007年9月12日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者T·D·夏普, D·F·諾爾門, S·J·雪萊 申請人:微動公司