圖；管道 被加持在兩側(cè)；夾具之間的距離=50英寸；管道0D=3. 5英寸；管道ID= 3. 07英寸；
[0062] 圖4是測量算法的一般化流程圖；
[0063] 圖5示出該設(shè)備的功能框圖；
[0064] 圖6描繪了實施例的機械設(shè)計的分解三維圖；
[0065] 圖7、圖8是實施例的機械設(shè)計的裝配圖；
[0066] 圖9例示實施例的側(cè)視圖；
[0067] 圖10例示了實施例中基于慣性力的容器體的致動；
[0068] 圖11例示經(jīng)由容器的構(gòu)造的振動構(gòu)件的致動；
[0069] 圖12例示由于管道對移動的內(nèi)容物質(zhì)的局部阻力引起的致動；
[0070] 圖13例示使用敲擊密度計和體積流量計的組合測量質(zhì)量流的設(shè)備的功能圖；
[0071] 圖14例示用于監(jiān)控外界空氣溫度并且計算管道或容器內(nèi)的處理溫度的熱傳感器 的定位，從而提供設(shè)備對外界溫度改變的不變性以及提供在不同于瞬時處理溫度的設(shè)置過 的溫度測量內(nèi)容物質(zhì)的物理性質(zhì)；以及
[0072] 圖15例示用于高準確度地監(jiān)控管道或容器內(nèi)的處理溫度的熱傳感器的定位，目 的為在不同于瞬時處理溫度的設(shè)置過的溫度處測量內(nèi)容物質(zhì)的物理性質(zhì)。
【具體實施方式】
[0073] 本文公開的方面和示例涉及用于確定容納在容器內(nèi)的物質(zhì)的物理性質(zhì)的裝置和 流程。例如，根據(jù)一個示例，裝置包括擊打器、振動傳感器和控制器，其配置為確定屬于表征 容器內(nèi)容的一組測量的物理變量的密度。在一些示例中，非氣態(tài)物質(zhì)是流體。在其它示例 中，非氣態(tài)物質(zhì)是固體。根據(jù)另一示例，裝置（諸如以上描述的裝置）執(zhí)行用于確定容納在 容器內(nèi)的物質(zhì)的物理性質(zhì)的方法。在執(zhí)行示例性方法的同時，使用密度和裝備有振動傳感 器的容器的測量的振動頻譜的性質(zhì)之間的預(yù)先建立的關(guān)系，通過計算瞬時密度值，該裝置 確定置于容器內(nèi)非氣態(tài)物質(zhì)的密度。
[0074] 應(yīng)當認識到，本文討論的方法和裝置的示例不局限于應(yīng)用于在以下說明書中闡述 的或在附圖中例示的構(gòu)造的細節(jié)和組件的布置。該方法能夠在其它示例中實現(xiàn)并以各種方 式實踐或執(zhí)行。本文提供的具體的實現(xiàn)方式的示例僅用于例示的目的而并不旨在于限制。 特別地，所討論的與任何一個或多個示例相關(guān)的動作、元件和特征不旨在從任何其它示例 中相似的地位被排除。
[0075] 還有，本文使用的措辭和術(shù)語是用于說明目的而不應(yīng)被視為限制。本文以單數(shù)形 式提及的任何對系統(tǒng)和方法的示例或元件或動作的參照也可以包含包括多個這些元素的 示例，而本文以復(fù)數(shù)形式提及的對任何示例或元素或動作的任何參照也可以包含僅包括單 個元件的示例。以單數(shù)或復(fù)數(shù)形式提及不旨在限制當前公開的系統(tǒng)或方法，及其組件、動作 或元件。本文使用的"包括"、"包含"、"具有"、"含有"、"涉及"及其變形意味著包含其后列 出的項和其等同物以及額外的項。提及"或"可以理解為包容性的以使得任何使用"或"描 述的項可以表示單個所述項、多于一個所述項和所有描述的項中的任何一個。此外，在本文 檔和通過引用并入本文的文檔之間術(shù)語的用法不一致的情況下，在并入的參考文獻中術(shù)語 的用法是對本文檔中術(shù)語的用法的補充；對于不可調(diào)和的不一致，以本文檔中這類術(shù)語的 用法為主。此外，為了讀者的方便，可能在說明書中使用標題或副標題，這應(yīng)當對本文公開 的實施例的范圍沒有影響。
[0076] 測量裝詈
[0077] 本文公開的一些示例對PCT申請?zhí)朠CT/US10/44292中描述的設(shè)備加以改進、與該 設(shè)備一起操作或適應(yīng)于該設(shè)備。根據(jù)一個示例，提供了用于非侵入性地測量包含在容器中 的自由流動的非氣態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)的設(shè)備。該設(shè)備包括使得擊打器移向容器壁并物理地 碰撞容器壁的驅(qū)動器。該設(shè)備被布置為將設(shè)備的質(zhì)量和運動（以及設(shè)備的內(nèi)部和外部組件 的質(zhì)量和運動）與容器壁和包含在容器內(nèi)的物質(zhì)的組合振蕩機械地隔離（在已經(jīng)將擊打施 加到容器壁之后）。然而，應(yīng)當認識到，這樣的機械隔離不包括設(shè)備的任何感測組件或耦合 組件。這些組件在已經(jīng)施加擊打后保持與容器壁的機械連通。該隔離將減小（或消除）對 由設(shè)備及其組件的質(zhì)量和運動引起的對振蕩的干擾。
[0078] 圖6-8例示包括被設(shè)計為在設(shè)備施加擊打后將該設(shè)備（除了其感測組件和耦合組 件）從容器機械地隔離的組件的實施例。設(shè)備包括安裝在支撐板50上的外殼40、體蓋24 和端蓋20。安裝板68與物體（諸如容器）壁相連并且具有用于安裝支架66的孔。安裝 支架66、導(dǎo)桿52和頂部支撐板26通過螺釘（或任何其它合適的緊固件）相連，并形成外 殼40的導(dǎo)向架。外殼40和支撐板50具有用于直線軸承38、46和48的孔，所述直線軸承 允許外殼40在導(dǎo)桿52上的滑動移動。
[0079] 安裝在外殼40的中心的擊打器直線軸承作為擊打器軸58的導(dǎo)軌。軸58的第一 端有彈性擊打器尖端64,而第二端與橫梁34相連。橫梁34與一對螺線管36的鐵芯和一對 減振器44相連。減振器44的桿與支撐板50相連。一對減振器42通過第一端與頂部支撐 板26相連并且通過第二端與外殼40相連。一對緩沖器32用作外殼40的前擋塊。一對緩 沖器30用作橫梁34的前擋塊，該橫梁34與螺線管鐵芯和擊打器軸58相連。體蓋24有通 氣孔27。傳感器28與示出的實施例的靜止部分牢固地連接。密封件22安裝在端蓋20和 支撐板50上。復(fù)位彈簧56安裝在導(dǎo)桿52和擊打器軸58上。這些彈簧由彈簧支撐墊圈60 支撐并由調(diào)整環(huán)59調(diào)整。緩沖器墊圈62用作支撐板50的擋塊。電氣導(dǎo)管54還可以與支 撐板50附著或與支撐板50連通。
[0080] 在當驅(qū)動電壓脈沖激勵驅(qū)動器的螺線管時的時刻，螺線管的鐵芯開始移向容器壁 從而使擊打器加速，導(dǎo)致在容器壁處產(chǎn)生碰撞。在擊打器向容器壁的運動期間，該運動的反 作用力使得構(gòu)件40、20、24和50在與擊打器運動方向相反的方向上運動。在該過程中，阻 尼器42、44緩和設(shè)備的所有移動的構(gòu)件的相互振蕩。每次擊打之后，復(fù)進簧將移動的構(gòu)件 帶到其初始位置。測量壁振蕩的傳感器（在一個實施例中為加速度計）通過導(dǎo)桿52、頂部 支撐板26和安裝支架66牢固地鏈接到容器壁。因為在已經(jīng)將擊打施加到容器壁之后緊接 著，擊打器58的可移動塊和外殼40牽涉到通過在導(dǎo)桿52上滑動的相對運動的衰減振蕩過 程中，其對容器壁振蕩的影響被最小化，由此允許對容器壁和附著到容器內(nèi)壁的物質(zhì)的部 分的組合振蕩的無干擾監(jiān)控。
[0081] 根據(jù)在圖10中例示的另一示例，反作用力被導(dǎo)向管道壁。反作用力是由移動擊打 器然后迅速停止移動擊打器的慣性力引起的。在擊打器不與容器壁進行動態(tài)接觸的情況 下，反作用力被用來引發(fā)容器體中的振蕩。
[0082] 在圖11和12中示出的另一示例中，容器構(gòu)造的振動構(gòu)件強迫容器體振動，所述振 動構(gòu)件諸如是馬達、栗、壓縮機或在物質(zhì)內(nèi)引起渦流的容器內(nèi)的局部阻力。在該示例中，盡 管設(shè)備的擊打器是不移動的，但是設(shè)備的傳感器獲取容器體的振動。
[0083] 在針對測量移動通過管道的物質(zhì)的質(zhì)量流率的設(shè)備的應(yīng)用中，所述設(shè)備裝備有體 積流量測量單元，該體積流量測量單元通過將測量的物質(zhì)密度乘以測量的體積流量來測量 管道內(nèi)容的質(zhì)量流量。在具有漩渦型體積流量的示例中，設(shè)備具有不移動的（或移除的） 擊打器。該設(shè)備利用位于設(shè)備外的源引發(fā)的管道體的振動。特別地，當物質(zhì)流動遇到來自 如圖13的功能框圖中示出的渦流流量計排出構(gòu)件時，由此生成的湍流引發(fā)振動。
[0084] 在另一示例中，如圖14所示，支撐板50被修改為容納熱傳感器，所述熱傳感器的 位置高度接近支撐板的外壁，從而允許監(jiān)控外界空氣溫度變化。如下進一步所描述的，來自 該熱傳感器的信號被用于創(chuàng)建到設(shè)備的輸出的關(guān)聯(lián)，該設(shè)備的輸出在寬泛變化的外界空氣 溫度下提供高穩(wěn)定性的測量。
[0085] 在另一示例中，來自位于支撐板50內(nèi)的第一溫度傳感器的輸出被連接到微處理 器。位于接近振動感測機構(gòu)的第二溫度傳感器的輸出也被連接到微處理器。第二溫度傳感 器測量振動感測裝置電子器件周圍的溫度。如下進一步所描述的，同時使用兩個熱傳感器 提供了在設(shè)備內(nèi)建立高度有效的熱穩(wěn)定性關(guān)聯(lián)。此外，第一熱傳感器的輸出可被用于計算 管道或容器內(nèi)的處理溫度的值。
[0086] 在另一設(shè)備中，如圖15所示，至少一個熱傳感器被并入到設(shè)備的安裝支架中，所 述安裝支架用于使設(shè)備附著到管道或容器。當需要在不同于瞬時處理溫度的設(shè)置過的溫度 處測量內(nèi)容物質(zhì)物理性質(zhì)時，該傳感器的輸出用于對在上述情況下要求的處理溫度的準確 計算。
[0087] 測量討稈
[0088] 本文公開的示例性方法基于監(jiān)控容器的區(qū)段的振蕩運動，所述容器的區(qū)段由將容 器固定到相對于容器基本上不移動的剛性平面的機械構(gòu)件來定義。這樣的運動可能是由向 著壁施加的瞬時機械載荷引發(fā)的。這樣的運動可能是由諸如工作栗、馬達、壓縮機和類似物 體的外部振動源引發(fā)的。在這方面，零階近似機械系統(tǒng)（本方法利用其性質(zhì)）可以歸類為 具有均衡分布的質(zhì)量的梁和附著到所述梁的集中質(zhì)量。在這個模型或近似模型中，空管道 區(qū)段的質(zhì)量和物質(zhì)質(zhì)量一起構(gòu)成了填滿該物質(zhì)的管道的質(zhì)量，所述填滿該物質(zhì)的管道的質(zhì) 量被用在容器的近似梁模型中。所述梁的振蕩被用來獲得用于確定填充管道區(qū)段的物質(zhì)的 幾個物理性質(zhì)的信息，包括該物質(zhì)的密度等等。測量方法能夠應(yīng)用到至少以下的兩種基本 類型的非氣態(tài)自由流動容器內(nèi)容：均質(zhì)的和非均質(zhì)的液體物質(zhì)；松散固體，包括粉末和其 它粒狀物質(zhì)。由于梁模型的本質(zhì)，該方法提供對這些物質(zhì)的堆積密度的測量。
[0089] 整體而言，如圖4所示，一個示例處理1300是下列動作序列。該方法的流程圖是 由描繪兩個子方法的兩個分支組成。子方法的選擇取決于給容器