專利名稱：：具有改進穩(wěn)定性的科氏質量流量計的制作方法本申請是我們于1989年6月9日提交的美國專利申請(系列號364，032)的部分續(xù)展。在有關測量流動物質質量流速的現有技術中，已知通過振蕩流動管道流動流體會誘導出科氏力(Coriolisforces)，該力會在基本上橫交于流體流動方向和繞其發(fā)生振蕩的軸線的這一方向上使管道扭轉，還知道這種科氏力的大小與流過管道的流體的質量流速和管道振蕩時的角速度有關。過去與致力于設計和制造科氏質量流速儀表方面有關的一個主要技術問題是必須精確測量或精密控制振蕩流通管道的角速度，這樣，可利用測量科氏力造成的作用計算出流過流通管道的流體的質量流速。即使流通管道的角速度能精確確定或控制，精密測量由科氏力引起的作用的大小會引起另一個嚴重問題。產生此問題的部分原因是由于產生的科氏力的大小，和其它力如慣性和阻尼相比，是很小的，所以，最終的科氏力引起的作用是很小的。另外，由于科氏力較小，故由外力如由例如鄰接的機械或流體管道中的壓力浪涌引起的振蕩，引起的作用會造成對質量流速的錯誤的測定。這些如流通管道的不連續(xù)性，管道的不穩(wěn)定安裝，使用缺乏機械再現性彎曲特性的管道等等的誤差源，常常完全掩蓋了由產生的科氏力造成的作用，大大削弱了質量流量計的實際使用。在幾個美國專利(名稱為“流量測量的方法及結構”、專利號為Re31450及公布日為1983年11月29日;名稱為“質量流量測量方法及裝置”、專利號為4422338及公布日期為1983年12月27日;以及，名稱為“平行通道科氏質量流速計”、專利號為4491025及公布日期為1985年1月1日)中，已公開了機械結構和測量技術，還公開了其另一些優(yōu)點，即(a)不必測量或控制科氏質量流速計的振蕩流通管道的角速度的大小;(b)同時提供用于測量科氏力造成的作用所必需的靈敏度和精度;和(c)減小對許多在早期的試驗性質量流量計中出現的誤差的敏感度。公開于這些專利中的機械裝置含有彎曲的連續(xù)流通管道，它們是對壓力不靈敏的接頭或管段，如波紋管，橡膠接頭或其它壓力變形部分。這些流通管道在它們的入口端和出口端處被牢固地安裝，它們的彎曲部分懸伸出支架。例如，在按照前面提到的任一專利的流量計中，連通管被焊或銅焊到支架上，這樣，它們以類似彈簧方式圍繞某些軸線振蕩，這些軸線基本上位于和流通管道的牢固安裝點相鄰接之處，或如在美國專利4491025中公開的，這些軸線基本上位于牢固連接撐桿裝置的位置，其中撐桿用于在位于朝向安裝點的位置上將兩根或多根管道牢固夾緊。按照這樣構置流通管道，產生一種機械狀態(tài)，即在流通情況下，與在振蕩流通管道中產生的科氏力相對抗的力基本上為線性彈簧力。與線性彈簧力基本上相對抗的科氏力，使含有流動流體的振蕩流通管道繞著某些軸線產生偏轉或扭轉，其中這些軸線的所在位置介于并等距離于那些流通管道的、可表現出科氏力的那些部分。偏斜量是產生的科氏力和相對于科氏力的線性彈簧力的大小的函數。此外，這些牢固安裝的、連續(xù)流通管道設計得使它們的、繞著諸振蕩軸線(基本位于機架或撐桿所在處)的共振頻率不同于，最好是低于繞著另一些軸線的共振頻率，相對于這些軸線科氏力發(fā)生作用。在現有技術中公開了許多種特定形狀的、牢固安裝的彎曲流通管道。其中通常包括有U形管道，“為些管道的支管是會聚，發(fā)散或基本上歪斜的”(美國專利Re31450，第5列，第10至11行)。在現有技術中也公開有直的、牢固安裝的流通管道，它們的一般工作原理和彎曲管道的相同。如上所述，當流體流過流通管道時產生科氏力，同時這些管道被驅動至振蕩。因此，在流動條件下，每根流通管道上的、被科氏力作用之一部分將發(fā)生偏斜(即扭轉)，并使其沿流通管道移動的方向領先于科氏力正在作用的、流通管道的另一部分而移動。由科氏力致偏斜的振蕩流通管道的第一部分通過流通管道的振蕩路線中的一預定點的時刻，與該管道的第二部分通過在那個路線中的相一致的預定點這一瞬間之間的時間或相位關系，是流過流通管道的流體的質量流速的函數。這個時間差值可用許多種傳感器，包括光學傳感器(在美國專利Re31450中有詳細說明)，電磁速度傳感器(在美國專利4422338和4491025中詳細介紹)，或位置或加速度傳感器(也公開于美國專利4422338)來測量。在美國專利4491025中描述了一種帶有用于測量最佳時間差的傳感器的平行路線雙流通管道的實施例。該實施例提供了一種科氏質量流量計結構，它是按照一種較早在美國專利Re31450中描述過的調諧叉形方式(tuningfork-likemanner)工作的。在美國專利Re31450和4422338，以及在W089/00679上公布過的專利申請PCT/US88/02360上出現過關于用合成運動傳感器信號以測定質量流量的方法和裝置的詳細討論。在上述流量計設計中，諸傳感器通常放在沿流通管道的入口和出口部位的對稱位置上，這可提供所需的靈敏度，以使諸選擇傳感器能進行測量，且使測得的質量流量的精度在±0.2%內。利用美國專利Re31450，4422338和4491025中的一個或多個發(fā)明，已制作了大約100，000只科氏質量流量計，這些流量計已廣泛在市場上得以利用。在這些流量計的商業(yè)使用上，在使用多種不同的流體制品測量質量流量方面的十年以上的經驗表明總的來說，最終用戶對流量計性能的靈敏度和精度是滿意的，但是要求改進其總的穩(wěn)定性，包括零位穩(wěn)定性，這樣可減少工廠對這些流量計的維修，包括流量計的再校正。一般說，流量計的不穩(wěn)定性來自于其對從外源到該流量計的不希望的機械能量的傳遞的敏感性。這些外力也能影響流量計的零位(即無流量時的測量值)穩(wěn)定性。雖然上述商用經驗基本上表明在實際使用中無流通管道發(fā)生疲勞故障的問題，但是，利用減少疲勞故障的來源的方法逐漸改進管道的壽命，這將是進了一步。類似地，提供一種密封的壓力密封殼體，可提高流量計對有有害物質及壓力高達1000磅/平方英寸甚至更高的高壓使用情況的適用性。即使當達到的額定壓力和制造該殼體所作的支出情況相平衡，使用本申請中要描述的殼體，可使流量計的額定壓力至少達到300磅/平方英寸(在流通管外徑為約2至1/2英寸的情況)和150磅/平方英寸(對大尺寸流通管的情況)。本發(fā)明提供一種改進的質量流量計，它能明顯提高整個穩(wěn)定性，包括減小對外力的敏感性和提高零位穩(wěn)定性，減小壓力降特性和對流體壓力的較好的耐受性。對于按照前面提到的諸專利中一個或多個而制造的科氏質量流量計作了許多設計上的改進，其結果使它們已經成功的特性和操作特點得以最佳發(fā)揮。本發(fā)明涉及科氏質量流量計，它包括一或多根流通管道，這些管道被激勵，以在含有在其中通過的流體的流通管道的共振頻率而振蕩。由一以前描述過的反饋系統(tǒng)使激勵頻率得以維持在該共振上，該反饋系統(tǒng)監(jiān)測充滿有流體的管道的共振特性的變化，這種變化是因流體密度改變而造成的流體質量變化的結果。這些科氏質量流量計的流通管道的安裝使它繞著一基本位于安裝點或撐桿所在處的振蕩軸線發(fā)生振蕩。振蕩的共振頻率與振蕩軸線有關。流通管道也繞著一第二軸線變形(扭轉)，為響應因流過振蕩流通管道的流體而造成的科氏力，流通管道圍繞該第二軸線發(fā)生偏斜或扭轉。后面提到的這根軸線與科氏力造成的偏斜有關，它基本上橫交于振蕩軸線。本發(fā)明提供的一種改進的流量計，其穩(wěn)定性得以提高，其對外力干擾的敏感性也小了，其主要原因是傳感器的設置得以最佳化，這將在后面詳細說明。致使改進的流量計的整個穩(wěn)定性改善的其他改進，包括至少減少四倍的傳感器和激勵器(thedriver)的質量。在一最佳實施例中，提供了一種改進的U形流通管道結構設計，該結構具有兩基本直的入口和出口支管，它們在工藝線集合管(Processlinemanifold)互相會聚，以及，在沿著管道長度上的兩個對稱位置彎曲，該兩彎曲部由一基本直的中間部分所隔開。還設想的是一些改進的U形流通管道將有會聚的入口和出口支管，它們由一連續(xù)彎曲的而不是直的中間部分所隔開，以及，另一些U形管道則按照流行的商用實施例將有基本上平行的入口和出口支管。在對稱位置與每根流通管道連接著兩運動傳感器(motionsensor)，它兩的定位要使對于它們監(jiān)測和傳遞給流量計電子部分的信號的外部力的敏感性，比過去所知的商用質量流量計的敏感性明顯減小。在一最佳實施例中，為實現此要求特將傳感器設于介于但盡可能接近于在第二不同相位扭轉波形(secondoutofphasetwistmode)的管道和第三不同相位彎曲波形的流管的每側上的波節(jié)，以及，將激勵器放在距這些傳感器等距離之處。這些運動傳感器加上它們的機座后的質量，以及激勵器加上其機座后的質量，基本上小于以前商用的質量流量計的相應部分的質量。由于提供了具有一新穎的接管形套管的新穎的撐桿，使流通管道對疲勞故障的敏感性隨意地減小了，上述撐桿用于限定每根流通管道繞其產生振蕩的軸線，但是，也可交替使用傳統(tǒng)的撐桿，在有些實施例中，省略了撐桿。在一實施例中，利用會聚的U形以提供一不帶法蘭的片形(waferconfiguration)集合管結構，用于和監(jiān)控的工藝線相連接。提供了一特別密封的壓力密封殼，該殼將流通管道，諸運動傳感器，激勵器和附帶的電接頭包容起來。本發(fā)明公開了這種殼體的幾個實施例，其中圖8，9所示的實施例是最可取的。圖1表示按本發(fā)明的一種最佳科氏質量流量計;圖1A表示出根據對圖1實施例作模態(tài)分析后的諸運動傳感器的定位情況;圖2表示一種隨意的新穎撐桿結構;圖3表示一按本發(fā)明的最佳科氏質量流量計，它具有一片狀集合管結構，該結構部分位于一如圖4所示的殼體內;圖4表示一隨意的高壓力殼體結構;圖5A-7I表示振動臺(shakertable)穩(wěn)定性測試結果;圖8表示另一個隨意的高壓殼體結構，該結構在經費開支和加工的方便性方面是最好的;圖9給出有關圖8殼體結構的進一步細節(jié);以及圖10A至11L表示在后面要描述到的進一步的測試結果。在本發(fā)明的主要特點，即減小外部力對流量計穩(wěn)定性的影響，是通過諸傳感器和撐桿在一有限范圍內的最佳布局而實現的。我們可發(fā)現在頻率范圍為0到2000赫芝中，基本上有六種振動波形，它們的激勵可能引起流量計穩(wěn)定性的喪失。這六種波形為(1)(低于激勵頻率的低頻率的)第一同相彎曲波形;(2)第一不同相位彎曲波形，該波形相應于基本激勵頻率;除了激勵頻率是充有流體的直管的固有頻率外(而模態(tài)分析(modeanalysis)是以空管進行的);(3)第一不同相位扭轉(也稱為撓曲或偏斜)波形;(4)第二不同相位扭轉波形;(5)第二不同相位彎曲波形，以及(6)第三不同相位彎曲波形。實現諸傳感器的最佳布局，是借助進行流管的模態(tài)分析得到的，按照六種波形中的每一種在那管上設置兩個波節(jié)(node)，以及根據流管的幾何學、尺寸和材料，來確定那些最緊密地靠近放置諸傳感器的波節(jié)點。例如，對于一如圖1所示幾何形狀的流管，模態(tài)分析表明諸傳感器最佳地放置在流管的任一側上的第二不同相位扭轉波節(jié)與第三不同相位彎曲波節(jié)之間，且盡可能靠近這些波節(jié)的每一個。熟悉本領域的人員會明白根據幾何學和流管的其它特點，對于六個列舉的波形的諸波節(jié)可彼此設置在不同處。在一些流管形狀中，不同波形的兩個或多個波節(jié)實際上會重合，使能將諸傳感器設在重合的位置，由此提高流管靈敏度。作為一經驗法則，本發(fā)明包括一發(fā)現，即，為提高流量計穩(wěn)定性，可在管子的每一側將諸傳感器設置在盡可能靠近至少兩個波節(jié)點之處，每個波節(jié)點是上述諸波形之中的一個不同波形的波節(jié)點，尤其是上述(3)和(6)表示的波形之中的一個不同波形的波節(jié)點。本發(fā)明還包括一個發(fā)現，即，波形(1)，即第一同相彎曲波形的影響，可利用撐桿的布局得以減小或消除，其中撐桿的布局將波形(1)的諧波和波形(2)的諧波分開。圖1表示了種最佳改進的U形和運動傳感器定位和安裝的科氏質量流量計的最佳實施例。如現今的商用流量計，流通管道112牢固安裝于集合管(manifold)130的點131上。撐桿122牢固安裝于流通管道112，從而當流通管道112由激勵器114按調諧音叉方式激勵時，限定了振蕩軸線B'。當流動物質流經管道112時，科氏力(Coriolisforce)使管道繞著偏斜軸線A'偏斜。如圖所示，分別從激勵器114，運動傳感器118和116來的電氣連接器125，126和127被連接和支撐于托架128上，且使(連接時產生的)應力最小而穩(wěn)定;或者，采用另一種方法，不用托架(如后面要討論的)而采用固定到殼體上的印刷電路板。圖1中所示的連接器為單線或帶有埋線的帶狀撓性連接器，它們按照穩(wěn)定的小應力半環(huán)形安裝。設想可使用撓性接頭，這在1986年5月22日申請的系列號為865，715的美國專利申請(現已放棄)，及其續(xù)展申請(系列號272209，1988年11月17日申請，已放棄)，和其續(xù)展申請(系列號337324，1989年7月10日申請)等中描述過。這種撓性連接器也具有一穩(wěn)定而應力減小的半環(huán)形狀。圖1中，諸試驗運動傳感器116位于入口或出口支管(leg)117的端部，且恰在彎曲部之前的位置。諸運動傳感器118位于根據本發(fā)明由模態(tài)分析確定的位置，這樣有效地減小了外力的影響。在一商用流量計實施例中，只有移動傳感器118，而取消了試驗用于比較目的的諸移動傳感器116。圖1的流量計包括包容流通管道及其有關附件的殼體140，該殼體又固定了集合管130，但是，最好可使用如圖4或圖8所示和下面要描述的流量計殼體。圖1實施例的流量計能減小外力的作用，其結構的另一特點包括流通管道與它們的附件相平衡，以及應用減少質量的傳感器和激勵器組件。在科氏質量流量計中，諸流通管道用作彈簧，其彈力主要地作用在入口和出口支管上。圖1實施例的諸流通管道是改進的U形，它在入口和出口支管中沒有因彎曲造成的永久變形。在加工過程中無彎曲，使在四個區(qū)域內無永久變形，在雙管道流量計內，彈性力在該四個區(qū)域內起作用。其結果，如果使用了基本相同尺寸的類似材料，所有四個區(qū)域基本上顯示出對彈性力的相同反映。這樣就改善了流量計制造商去平衡流通管道的能力。當使用較輕質的磁鐵和線圈，并減小它們的支座的尺寸，則可減少諸運動傳感器和激勵器的質量，這樣，可進一步提高流通管道的平衡。如現行的商用流量計，諸運動傳感器和激勵器包括一磁鐵和一線圈。諸傳感器為美國專利4422338中公開的那種類型的傳感器，它們直線性跟蹤管道振蕩路線中的整個運動。在本發(fā)明圖1實施例和其它實施例中，這些傳感器和激勵器的總重量，比起諸現行商用流量計實施例中的它們的總重量減少了至少約四倍，最好少了五至六倍或更多。當使用一具有模制銷接頭的輕量繞線架，并有50號線繞線圈，而又繼續(xù)使用相同質量的磁鐵，則可減輕質量。諸輕量傳感器和激勵器直接安裝在諸流通管道上，這樣可免去固定托架。例如有一和圖1實施例中的尺寸和形狀相同的實施例，其流管(flowtube)的外徑約為0.25英寸，其中采用的輕量線圈的質量約300毫克。有些以前的線圈，用于尺寸相當的、按照美國專利Re31450，4422338和4491025制造、并具有基本上相同流管外徑尺寸的諸質量流量計中，它們的質量約為963毫克。在按照圖1的相同尺寸的流量計實施例中，質量流量計增加了總重約為3.9克的新的組合件(1只激勵器線圈和2只傳感器線圈，每個重300毫克，以及3塊磁鐵，每塊重1克)。對照起來，在相比的以前的商用實施例中，質量流量計增加了22.2克的相應的組件(1激勵器圈，2傳感器線圈，1線圈托架，1磁鐵托架和3磁鐵)。對于圖1的實施例，曾進行了代表性的模態(tài)分析。根據分析的結果，在一具有如下面表1和圖1A所示的尺寸和性質的流通管道上，可將第二不同相位扭轉波形的波節(jié)和第三不同相位彎曲波形的波節(jié)予以定位。表1管道材料316L不銹鋼管道長度16英寸管道外徑0.25英寸管道壁厚0.010英寸入口支管3英寸出口支管3英寸中間管段5英寸彎曲部分半徑1.25英寸在前述諸波形波節(jié)的中間的最終的傳感器的位置，位于從彎曲部分的半徑中心延伸的水平軸線相夾22.5°的位置上。該最終的傳感器的位置不僅在兩個波節(jié)之間，而且在管道的每一側盡可能趨近于兩個波節(jié)的每一個。正如熟悉本領域的人員可理解的，利用對具有其它精密形狀，尺寸和材料的諸流通管道作模態(tài)分析，就能確定所有上述諸波形的每個波節(jié)的位置，并且使最終傳感器的位置的確定很快被優(yōu)化。在本發(fā)明的改進的流量計的一些實施例中，相對于由申請受讓人制造的現行的商業(yè)上有供應的流量計來說，基本的激勵頻率(第一不同相位彎曲波形)得以提高，從而提高了其諧波數值。這樣促使關于激勵波形的單個諧波能和其它波形的諧波較好地分開。例如，在具有上述尺寸的圖1實施例中，對于所有低于2000赫芝的頻率情況，其它五種感興趣的波形的調諧函數，每個與激勵頻率的調諧分開至少20赫芝。在圖1的實施例中，撐桿布局的作用是使第一用相位彎曲頻率與基本激勵頻率分開，由此避免可能和第一同相位彎曲頻率的激勵作用。在與其余四種感興趣的波形相應的頻率上工作的外力的作用，由于具有平衡的流通管道結構而部分地減小了。此外，在該實施例中，將諸運動傳感器放在介于但十分靠近于該兩種波形諸波節(jié)之間的位置，這些波節(jié)恰好彼此靠近，這樣，可減小第二不同相位扭轉波形和第三不同相位彎曲波形的作用?？稍O想通過模態(tài)分析考慮其尺寸，形狀和材料，這樣，可選擇其它定位，以減小那些最影響任何特定管道的穩(wěn)定性的波形的作用。在改變流體壓力從小于10磅/平方英寸至約1000磅/平立英寸的條件下，對由申請受讓人制造的現行商用D型流量計和由其它人制作的現行商用科氏質量流量計的圖1實施例進行測試，結果表明當壓力趨于100磅/平方英寸，激勵頻率和扭轉頻率發(fā)生了變化，這對質量流量測定的精度產生不好的影響。到此為止，可斷定當將流管壁厚增加約20%，并將流管組件封裝在一專門設計的對流體壓力不敏感的殼體內，就可減小高流體壓力的作用(這在下面要闡述)。例如，將一具有外徑為0.230英寸的流管的圖1所示的流量計實施例中的管壁厚度增加，從約0.010英寸增加到約0.012英寸，以減小因高流體壓力造成的不穩(wěn)定性。圖2表示一按照本發(fā)明的隨意的撐桿結構。將一片金屬(如316L或304L不銹鋼)或其它適用材料沖壓而形成每根撐桿122，使它具有兩個帶有從具有流通管道外徑的孔(孔124)到大孔120乳頭狀突起的過渡部分121的套筒。這些撐桿可銅焊或焊接到諸流通管道上，以減小連接部位123處和管道繞其產生振蕩的主要部位的應力集中。然而，利用現有技術中以前公開過的傳統(tǒng)的撐桿，也并不離開本發(fā)明范圍。圖3表示一最佳的如圖1的科氏流量計，帶有生產流水線裝接過程的部件分解圖。取代現有技術中典型的帶法蘭的集合管，特提供了一新穎的板狀無法蘭結構件230，其端部232能在制造工藝線或其它商用工藝線中，借助穿過法蘭孔238和靠螺母235固定就位的螺紋連接桿234被螺栓固定在兩現成的法蘭之間。圖4示出了一種形式的殼體、它能減小壓力作用。這種結構形式能用來包容整個流通管道和傳感器連接部件。它包括一直徑足夠大的管子350，以包容諸流通管道312，激勵器，運動傳感器及其有關的電線連接部分(未畫出)。該管子被彎成流通管道的形狀。然后，將此管子沿其縱向切成基本上相等的兩半，再將流通管道312隨同有關的激勵器，運動傳感器和接線一起裝入其中一半部管子內，另一半部管子蓋裝到上述組合件上，并沿兩條縱向縫隙將它們焊合起來，再在接頭處將它們焊到集合管上。這樣，就做成了一只壓力密封殼，它適用于含有有害流體的使用場合，并能經受住至少300磅/平方英寸直至500磅/平方英寸甚至更高值的數量級的高壓力。對于有些實施例，可用一印刷電路板連接于殼體的里面，再用撓性連接件從激勵器和諸運動傳感器接到電路板上。一接線箱再連接于殼體，通過電線連接于電路板，電線可穿過殼體頂部的密閉接頭。接線箱再與電子處理來自傳感器的信號的裝置相連接，以給出質量流量讀數，以及需要時可讀出流體密度讀數。便于殼體加工的另一種殼體表示于圖8，其中一段表示于圖9。這種形狀的殼體是用諸半圓橫載面的模壓鋼板另件制成，見圖9所示(只表示了圖8中的板件2或4)，這些鋼板件互相焊接后形成殼體。具體用于圖1的實施例情況時，該殼體由十塊如圖8所示標有1-10字樣的另件組成，這十個另件以下面方式組合起來五個零件(圖8中標號為1，2，3，4和5)組成殼體的一半，即在組合時蓋上流管的一半外周面，這五個另件焊于包括流管的入口和出口集口管的支架上。印刷電路板(在任一圖中均未表示出)固定于殼體上且盡可能位于靠近流管上的諸傳感器的拾取線圈(pick-offcoil)部分的位置，而拾取線圈接線端依靠上面提到的類型的含有彎曲部的電線或單獨的半環(huán)形電線和這些印刷電路板相連接。然后，電線沿著殼體送到殼體的中央直段(即段3，它包容了圖1的直的流通管道管段12)，在此設置有供流量計電子裝置的接線饋入裝置。該饋入裝置(圖8，9未表示出)包括直接連接諸電線的諸柱，或可包括連接諸電線的第三印刷電路板，該板連接于饋入裝置柱，再接到一位于殼體的中間段的段3上的接線箱(未表示出)。接線完成后，殼體的其余5個另件(圖8中未表示出，該圖是殼體的俯視圖)一個挨一個地焊到支架和前面所說的組合的和焊合的部分上，焊接時最好用自動焊。這后五個另件組成殼體的又一半。這些另件之間的焊縫如圖8中的粗實線所示。此外，諸焊接是沿著殼體的內、外周的縫線(未表示出)焊的，而且，這兩條焊縫分別在由流管和支架組成的外罩的內、外，把殼體的頂部和底部的兩半部相連。殼體實施例只表示圖4和8兩種，熟悉本領域的技術人員懂得很容易制作類似的殼體，以適用于任何大小和彎曲形或直管形科氏質量流量計，以及，根據所涉及的準確形狀，圖8和9實施例的制作可有利地選擇其它數目的模壓(異型)鋼半圓周另件。如已清楚表明的，只要不脫離本發(fā)明基本原理，熟悉本
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的人員很容易設計出其它接線布局。振動臺試驗是用來測試在振蕩流通管道及其有關附件時，外界振動力和作業(yè)流水線噪聲的影響。在工廠設備運轉期間，這種外力是經常出現的。圖5A至5F表示了用振動臺對一種現行商用的MicroMotion股份有限公司D25型科氏質量流量計的試驗結果。圖6A至6F是對一種現行商用的MicroMotion股份有限公司D40型流量計的類似試驗的測試結果。D25型的流通管道的內徑為0.172英寸，D40型的為0.230英寸。圖7A至7I是對類似于圖1流量計的那種科氏質量流量計所做的類似試驗的實驗測試結果。在圖5A至7I中的每一個圖中，X軸是通過流量計法蘭的軸線(即平行于振蕩軸線B'-B')，Y軸是平行于諸流通管道所在的平面(即平行于變形軸線A'-A')。Z軸垂直于諸流通管道所在的平面。所有試驗有關參數概述于表2中表2圖號全刻度垂直刻度電子部分垂直刻度占全運動流量頻率掃描的輸出刻度的百分比軸線(1bm/分鐘)(赫芝)(毫安)(%)5A1.044.2010Z5B10.44.20100Z5C-15-2000--Z5D1.044.2010X5E10.44.20100X5F-15-2000--X6A1.044.2010Z6B10.44.20100Z6C-15-2000--Z6D1.044.2010X6E10.44.20100X6F-15-2000--X7A1.044.2010X7B10.44.20100X7C-15-2000--X7D1.044.2010Z7E10.44.20100Z7F-15-2000--Z7G1.044.2010Y7H10.44.20100Y7I-15-2000--Y這些振動臺試驗是對不帶殼體的完整的質量流量計進行的。表示在圖5A至7I的長條圖記錄紙上的輸出，是響應于相應的外部振動的運動傳感器的讀數。每組圖表中表示的順序是流量計對于線性頻率斜坡(ramp)(范圍從15赫芝到2千赫)，及此后在隨機頻率上的輸入振動的響應(見圖5C，5F，6C，7C，7F，7I)。頻率斜坡產生在10分鐘時間段內，隨機振動產生于約5分鐘時間段內。圖5A，5B，5D，5E，6A和6B，其每一圖表示在激勵上述討論的D25和D40型流量計運動的六種波形的諧波時的各種頻率的外部振動的影響。圖7A至7F表示出對于由本發(fā)明圖1實施例所示的流量計，繞著X和Z軸(與圖5A和5F中的軸線相同)的外部振動造成的激勵的敏感性情況，以及，各圖的刻度是相同的。圖7G至7I是按照Y軸得出的。(隨機振動首先在圖7D-7F中產生)。需知最佳流量計表明在激勵運動的六種波形的諧波時，可顯著地減小外部振動的影響。這樣，最佳結構設計表示出流量計與外力作用有效地相隔離。另外，進行測試以測量外部振動對零位穩(wěn)定性的影響。這種測試提供了在無流量時的時間差(△t)測量穩(wěn)定性，即稱為跳動(jitter)試驗的結果。一頻率計數器用來在對電子學(信號)的求均值或濾波之前直接測量加減計數器的脈沖寬度。試驗是在振動臺上利用在沿X、Y和Z方向上的一個加速度范圍內的隨機頻率輸入進行的。結果表明對于D25和D40型流量計來說，隨著加速度的提高，外部振動的影響導致脈沖寬度從平均值成倍或幾倍地發(fā)散(擴展)。對于每根軸線，這樣的發(fā)散在最佳的流量計已得以明顯減小了。這樣，如振動試驗情況，跳動試驗表明最佳的流量計結構設計有效地將流量計隔離開外作用力的影響。圖10A-10G所包含的，是用借助一如圖1的結構設計的流量計實施例獲得的進一步數據描繪的圖表。如本人公開的，該流量計具有傳統(tǒng)的撐桿和一比相當尺寸的現行商用流量計的流管厚20%的流管，按照本發(fā)明的要求，試驗中所用的諸傳感器置于介于并盡可能靠近上述的波形(4)和(5)的諸波節(jié)之間的位置。在測試時，該流量計實施例的流管被一圖8，9所示類型的殼體蓋住一半(即管子的圓周的一半)，在殼體的外面附裝有一接線箱(圖中未表示出)，電線穿過殼體送至該接線箱。接線箱按習慣連接于另一箱子(稱為“遙控流量傳送器”或“RFT”)，該箱子包含有流量計電子部分，并具有質量流量和密度值的讀數板，從此箱子可收集到圖10A-10D中的數據。該流量計實施例的流管壁的內徑約0.206英寸。圖10A和10B每個表示利用質量流量為0-45磅/分鐘的水所測試的，精度與流量之間的校正曲線。圖10A和圖10B的不同點在于圖10A表示的是用質量流量為約(3-4)磅/分鐘情況下開始測得的諸點繪制的一條“22點”校正曲線;圖10B是一條“45點”校正曲線，其中收集了更多的數據點，尤其是質量流量低于5磅/分鐘(從約0.5磅/分鐘流量開始)情況的數據點。圖10B還表示了質量流量為0至約45磅/分鐘時的流體線壓力降數據。圖10A和10B結合起來后表明在公布的精度值±0.2%之內，本發(fā)明流量計實施例的情況良好，上述此精度值范圍是申請人的受讓方，即MicroMotion股份有限公司的現行商用流量計的特征指標。圖10B也展示了該流量計實施例具有被認可的流體線壓力降性能。圖10C和10D分別是質量流量和密度的模擬偏移值，對于0至約2000磅/平方英寸水壓的流體壓力的圖表。在每種情況，在為由MicroMotion股份有限公司出售的D系列商用質量流量計測得的平均經驗標準偏差值曲線上，有一對比曲線。在圖10C中，流量模擬偏移和流量標準差的各數據點是用“秒”單位表示的。在圖10D中，密度模擬偏移和密度標準偏差則用“克/立方厘米”單位表示。在此兩種情況，諸數據表明在測得的標準偏差數據內，本發(fā)明的流量計的性能良好。圖10E，10F和10G是以與圖5A至7I中的數據獲得類似的方法，獲得的振動臺測試數據的圖表，但表示為振動臺頻率(赫芝)對模擬輸出(即質量流量)擾亂(秒)的曲線，而圖5A至7I是以振動臺頻率(赫芝)對運動傳感器讀數(秒)的長條圖表的再現品。此外，圖10E，圖10F和10G中的數據是在具有半殼附件的流量計組合件上收集的，該組合件和圖10A-10D數據所用的流量計組合件相同。為比較起見，在圖11A-11L中還表示了兩種均無殼體附件的不同的D25型流道管道裝置的類似曲線。在每種情況中，X，Y和Z軸線按上述已作出的定義，振動臺垂直刻度頻率掃描是從15至200赫芝，遙控頻率傳送器的量程間距為5克/秒，其校正因素為1，從該傳送器可獲得模擬輸出讀據。其它有關參數概述于表3表3圖號振動臺的運動裝置掃描軸線10E對數符號X本發(fā)明的實施例10F對數符號Y本發(fā)明的實施例10G對數符號Z本發(fā)明的實施例11A線性的XD25型裝置111B對數符號XD25型裝置111C線性的YD25型裝置111D對數符號YD25型裝置111E線性的ZD25型裝置111F對數符號ZD25型裝置111G線性的XD25型裝置211H對數符號XD25型裝置211I線性的YD25型裝置211J對數符號YD25型裝置211K線性的YD25型裝置211L對數符號YD25型裝置2振動臺的線性掃描在移經每100赫芝振動間隔時所用的時間相同，即，例如15至115赫芝掃描的時間和例如從1000至1100赫芝所用的時間相同。在對數符號掃描中，在低頻如15-400赫芝情況，耗用的時間間隔放長了，而在高頻情況下耗用的時間間隔則縮短(或加速)了?？煽吹?，對數掃描清晰地指出一些頻率，在該些頻率，在現行的商用D型流量計中，外部激勵引起諧波擾亂。圖10E，10F和10G表明本發(fā)明的流量計對這種影響的敏感性，明顯小于D25流通管道的。盡管表示出復式流通管道質量流量計的最佳實施例，可設想本文所述的發(fā)明也能用一種科氏質量流量計加以實施，該種流量計只有一流通管道，它或連接于一構件如板簧或一虛設(dummy)管道，以與流通管道組成一調諧音叉，或在單根流通管道質量很小時將其安裝于一有較大質量的底座上。雖然出于舉例目的而將上面的討論集中于流通管道的尺寸和形狀上面，對于熟悉本領域的普通技術人員來說，完全可以在本文所述的本發(fā)明的實際實施中作出許多改變和改進，而使這種變化和改進不離開由下面權利要求所限定的本發(fā)明的范圍。權利要求1.一種用于流動物質的質量流量計，其中質量流動速率是根據至少一種測得的科氏力(Coriolisforce)的作用確定的，該流量計包括一支架；至少一彎曲的連續(xù)流通管道，它無對壓力敏感的接頭或管段，且以其入口端和出口端牢固安裝于所述支架；激勵裝置，用于振蕩所述管道；傳感器裝置，它包括一對位于每個所述管道上的傳感器，用于監(jiān)測所述管道的運動，而流動物質在振蕩條件下流過其中，并且產生和發(fā)送出有關所述運動的信號；以及信號處理裝置，它探測所述信號和將信號轉變?yōu)橘|量流量值，其改進包括將諸傳感器設置在一由模態(tài)分析確定的位置上的布局，這布局最適宜于把由第一同相位彎曲波形，第一不同相位彎曲波形，第一不同相位扭轉波形，第二不同相位扭轉波形，第二不同相位彎曲波形和第三不同相位彎曲波形之中的一種或多種波形的激勵所引起的流量計穩(wěn)定性的喪失減少到最小。2.如權利要求1所述的質量流量計，其特征在于，其中彎曲的連續(xù)流通管道有一基本直的入口支管和一基本直的出口支管，它們彼此相對會聚在支架上，且靠至少一連續(xù)的彎曲部分相對于支架而連接。3.如權利要求2所述的質量流量計，其特征在于，其中入口支管和出口支管靠一基本上直的部分相對于支架而連接，該基本直的部分在任一端彎曲，以匯合于每一個基本直的支管部分。4.如權利要求2和3中的每一個所述的質量流量計，其特征在于，其中所述一對傳感器中每只設置在每根流通管道的相應的入口側和出口側上，且位于第二不同相位扭轉波形和第二不同相位彎曲波形的波節(jié)之間。5.如權利要求1所述的質量流量計，它具有至少兩根流通管道，它兩靠撐桿被一起夾緊在沿著與支架間隔開的入口和出口支管某些點上，所述夾緊點根據模態(tài)分析確定其位置，這些點能使第一同相位彎曲波形和第一不同相位彎曲波形的諧波和頻率之間最佳地分開，這樣，能把第一同相位彎曲波形對流量計穩(wěn)定性的影響減少到最小。6.如權利要求5所述的質量流量計，其特征在于，其中彎曲的連續(xù)流通管道有一基本上直的入口支管和一基本上直的出口支管，它們彼此相對地會聚在支架上，且靠至少一連續(xù)彎曲部分相對于支架而連接。7.如權利要求5所述的質量流量計，其特征在于，其中諸撐桿構成如圖2所示的乳頭狀突起的固定套筒。8.如權利要求2或3中任一所述的質量流量計，它具有至少兩流通管道，其特征在于，支架包括一無法蘭的入口和出口增壓室(plenum)，它包括兩個分開的流通室(flowchamber)，其中一個室用于在入口側使流體分離，另一個用于在出口側使流體重新合成。9.如權利要求1所述的質量流量計，其特征在于，它還包括一幾何形狀與所述流通管道基本相同的密閉殼體，它包容所有的所述管道，所述傳感器裝置和所述激勵器，并焊接于所述支架上。10.如權利要求2或3中任一所述的質量流量計，其特征在于，它還包括一幾何形狀與所述流通管道基本相同的密閉殼體，它包容所有的所述管道，所述傳感器裝置和所述激勵器，并焊接于所述支架上。全文摘要一種最佳科氏質量流量計具有改進的、對由外界干擾造成的激勵的穩(wěn)定性，其主要改進包括利用流通管道的模態(tài)分極確定傳感器裝置的安裝位置，以便把第一同相位彎曲波形，第一不同相位彎曲波形，第一不同相位扭轉波形，第二不同相位扭轉波形，第二不同相位彎曲波形和第三不同相位彎曲波形之中的一種或幾種波形的外界激勵的干擾減少到最小。文檔編號G01F1/84GK1057333SQ90109118公開日1991年12月25日申請日期1990年11月13日優(yōu)先權日1990年6月8日發(fā)明者唐納德·里德·凱奇,詹姆斯·理查德·魯埃斯奇,蒂莫西·J·坎寧安申請人:微運轉機械股份有限公司