Высокоскоростная оценка частоты и фазы расходомеров

Высокоскоростная оценка частоты и фазы расходомеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электронному измерительному оборудованию и способам обработки одного или более сигналов датчиков в расходомере.

Уровень техники

Массовые расходомеры Кориолиса широко используются для измерения массового расхода плотности и объемного расхода, а также другой информации по веществам, протекающим через трубопровод, как раскрыто в патенте (США) US 4491025 1985 г., и №31450 1982 г. Эти расходомеры имеют одну или более расходомерных трубок различных конфигураций. Каждая конфигурация трубопровода может рассматриваться как имеющая набор мод собственных колебаний, в том числе, но не только, плоский изгиб, крутильную, радиальную и связанную моду. В типичном варианте применения измерения массового расхода методом Кориолиса конфигурация трубопровода возбуждается в одной или более колебательных мод по мере того, как вещество протекает через трубопровод, и движение в трубопроводе измеряется в точках, разнесенных по трубопроводу.

Колебательные моды заполненных веществами систем частично задаются посредством объединенной массы расходомерных трубок и вещества внутри расходомерных трубок. Вещество протекает в расходомер из присоединенного трубопровода на входной стороне расходомера. Затем вещество направляется через расходомерную трубку или расходомерные трубки и выходит из расходомера в трубопровод, соединенный с трубкой на выходной стороне.

Приводной механизм применяет силу к расходомерной трубке. Сила вызывает колебания расходомерной трубки. Когда нет вещества, протекающего через расходомер, все точки вдоль расходомерной трубки колеблются с идентичной фазой. По мере того как вещество начинает протекать через расходомерную трубку, ускорения Кориолиса приводят к тому, что каждая точка вдоль расходомерной трубки имеет различную фазу относительно других точек вдоль расходомерной трубки. Фаза на входной стороне расходомерной трубки запаздывает от приводного механизма, тогда как фаза на выходной стороне опережает приводной механизм. Датчики помещаются в различных точках на расходомерной трубке, чтобы формировать синусоидальные сигналы, представляющие движение расходомерной трубки в различных точках. Разность фаз между двумя сигналами датчика пропорциональна удельному массовому расходу вещества, протекающего через расходомерную трубку или расходомерные трубки. В предшествующем уровне техники используется дискретное преобразование Фурье (DFT) или быстрое преобразование Фурье (FFT), чтобы определять разность фаз между сигналами датчиков. Разность фаз и частотная характеристики колебаний блока расходомерных трубок используются для того, чтобы получить удельный массовый расход.

В одном способе предшествующего уровня техники независимый опорный сигнал используется для того, чтобы определять частоту сигнала датчика, например, посредством использования частоты, отправляемой в систему колебательного приводного механизма. В другом известном способе частотная характеристика колебаний, формируемая посредством чувствительного элемента датчика, может быть определена посредством центрирования до этой частоты в режекторном фильтре, при этом известные расходомеры пытаются поддерживать режекцию режекторного фильтра на частоте чувствительного элемента датчика. Эта методика предшествующего уровня техники работает достаточно хорошо в режиме покоя, где расходуемое вещество в расходомере является однородным и где результирующая частота сигнала датчика достаточно стабильна. Тем не менее, измерение фазы в предшествующем уровне техники является неточным, когда расходуемое вещество является неоднородным, например, в двухфазных потоках, где расходуемое вещество содержит жидкость и твердое вещество или имеются пузырьки воздуха в жидком расходуемом веществе. В этих ситуациях определенная по предшествующему уровню техники частота может быстро изменяться. При режимах быстрых и существенных трансформаций частоты сигналы датчика могут выходить за пределы полосы пропускания фильтра, давая некорректные измерения фазы и частоты. Это также является проблемой при группировании "пустой - полный - пустой", где расходомер управляется многократно в чередующихся режимах "пустой" и "полный". Помимо этого, если частота датчика изменяется быстро, процесс демодуляции не может соответствовать фактической или измеренной частоте, вызывая демодуляцию на некорректной частоте. Следует понимать, что если определенная частота является некорректной или неточной, то извлекаемые в дальнейшем значения плотности, удельного объемного расхода и т.д. также являются некорректными и неточными. Более того, ошибка может возникать в последующих определениях характеристик расхода.

В предшествующем уровне техники сигналы датчика могут быть оцифрованы и обработаны в цифровой форме, чтобы реализовать режекторный фильтр. Режекторный фильтр допускает только узкую полосу частот. Следовательно, когда целевая частота изменяется, режекторный фильтр не может отслеживать целевой сигнал в течение определенного периода времени. Обычно цифровая реализация режекторного фильтра требует 1-2 секунды, чтобы отследить изменяющийся целевой сигнал. Вследствие времени, требуемого для определения частоты, результат заключается не только в том, что при определении частоты и фазы возникают ошибки, но также в том, что погрешность измерения включает временной интервал, который превышает временной интервал, в течение которого фактически возникает ошибка и/или двухфазный поток. Это обусловлено относительно медленным откликом режекторного фильтра.

Результатом является то, что известный расходомер не может точно, быстро или удовлетворительно отслеживать или определять частоту чувствительного элемента датчика в ходе двухфазного потока расходуемого вещества в расходомере. Как следствие, определение фазы также является медленным и подвержено ошибкам, поскольку разность фаза определяется с помощью определенной частоты датчика. Следовательно, любая ошибка в определении частоты накапливается при определении фазы. Результатом является увеличение ошибки при определении частоты и определении фазы, приводящее к увеличению ошибки при определении удельного массового расхода. Кроме этого, поскольку определенное значение частоты используется для того, чтобы определять значение плотности (плотность приблизительно равна частоте, возведенной в квадрат), ошибка при определении частоты повторяется или накапливается при определении плотности. Это также справедливо для определения удельного объемного расхода, где удельный объемный расход равен удельному массовому расходу, поделенному на плотность.

Электронное измерительное оборудование раскрыто в патенте US 5578764. В патенте раскрыт преобразователь 21 Гилберта и вычислитель 31 тригонометрической функции, чтобы принимать сигналы от чувствительных элементов датчиков, расположенных выше по течению и ниже по течению, и использовать оба сигнала для того, чтобы вычислять разность фаз между сигналами. Преобразователь 21 Гилберта сдвигает по фазе оба сигнала чувствительного элемента датчика на 90 градусов и оба сигнала со сдвигом по фазе используются в вычислении разности фаз. Полученная таким образом разность фаз используется для того, чтобы вычислять удельный массовый расход наряду с независимо измеренной внешней частотой. Указанное устройство, таким образом, не позволяет быстро и точно определять частотный компонент, требуемый для того, чтобы точно вычислять удельный массовый расход. Помимо этого, устройство не может быстро формировать удельный массовый расход, поскольку следует дожидаться определения частоты.

Сущность изобретения

Вышеуказанные и другие проблемы решены в заявленном устройстве посредством создания электронного измерительного оборудования и способов обработки сигналов датчиков в расходомере.

Электронное измерительное оборудование для обработки сигналов датчиков в расходомере согласно изобретению содержит интерфейс для приема первого сигнала датчика и второго сигнала датчика и систему обработки, связанную с интерфейсом и сконфигурированную для того, чтобы формировать сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и вычислять разность фаз с помощью указанного сдвига фаз. Электронное измерительное оборудование для обработки сигналов датчиков в расходомере согласно изобретению содержит интерфейс для приема первого сигнала датчика и второго сигнала датчика и систему обработки, связанную с интерфейсом и сконфигурированную для того, чтобы формировать сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и вычислять разность фаз с помощью указанного сдвига фаз.

Электронное измерительное оборудование для обработки сигналов датчиков в расходомере согласно варианту осуществления изобретения содержит интерфейс для приема первого сигнала датчика и второго сигнала датчика и систему обработки, связанную с интерфейсом и сконфигурированную для того, чтобы формировать сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и вычислять частоту с помощью указанного сдвига фаз.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ обработки сигналов датчиков в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают первый сигнал датчика и второй сигнал датчика, формируют сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и вычисляют разность фаз с помощью указанного сдвига фаз.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ обработки сигналов датчиков в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают первый сигнал датчика и второй сигнал датчика, формируют сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и вычисляют частоту с помощью указанного сдвига фаз.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ обработки сигналов датчиков в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают первый сигнал датчика и второй сигнал датчика, формируют сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика, вычисляют разность фаз с помощью указанного сдвига фаз и вычисляют частоту с помощью указанного сдвига фаз.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ обработки сигналов датчиков в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают первый сигнал датчика и второй сигнал датчика, формируют сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика, вычисляют разность фаз с помощью указанного сдвига фаз, вычисляют частоту с помощью указанного сдвига фаз и вычисляют одно или более параметров из группы, состоящей из удельного массового расхода, плотности или удельного объемного расхода.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ обработки сигналов датчиков в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают первый сигнал датчика и второй сигнал датчика, формируют первый сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и формируют второй сдвиг фаз на 90 градусов из второго сигнала датчика и вычисляют частоту с помощью одного из первого девяностоградусного сдвига фаз и второго сдвига фаз.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ обработки сигналов датчиков в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают первый сигнал датчика и второй сигнал датчика, формируют первый сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и формируют второй сдвиг фаз на 90 градусов из второго сигнала датчика, вычисляют частоту с помощью одного из первого сдвига фаз и второго сдвига фаз и вычисляют один или более параметров из группы, состоящей из удельного массового расхода, плотности или удельного объемного расхода.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ обработки сигналов датчиков в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают первый сигнал датчика и второй сигнал датчика, формируют первый сдвиг фаз на 90 градусов из первого сигнала датчика и формируют второй сдвиг фаз на 90 градусов из второго сигнала датчика, вычисляют частоту с помощью одного из первого девяностоградусного сдвига фаз и второго сдвига фаз, вычисляют разность фаз с помощью первого указанного сдвига фаз и второго указанного сдвига фаз и вычисляют один или более параметров из группы, состоящей из удельного массового расхода, плотности или удельного объемного расхода.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает расходомер Кориолиса согласно изобретению;

Фиг.2 - схему электронного измерительного оборудования согласно изобретению;

Фиг.3 - блок-схему последовательности операций способа обработки сигнала датчика в расходомере согласно изобретению;

Фиг.4 - схему электронного измерительного оборудования согласно изобретению;

Фиг.5 - блок-схему последовательности операций способа обработки сигнала первого и второго датчиков в расходомере согласно изобретению;

Фиг.6 - блок-схему части системы обработки согласно изобретению;

Фиг.7 - блок преобразования Гилберта согласно изобретению.

Фиг.8 и 9 - блок-схемы двух независимых веток блока анализа согласно изобретению;

Фиг.10 - диаграмму спектральной плотности мощности сигнала чувствительного элемента датчика расходомера при обычных условиях согласно изобретению;

Фиг.11 - блок преобразования Гилберта с одним сдвигом фаз согласно изобретению;

Фиг.12 - блок анализа с одним сдвигом фаз согласно изобретению;

Фиг.13 - диаграмму обработки в датчике согласно изобретению по сравнению с предшествующим уровнем техники, где сравнивается значение разности времен (Δt) для каждого элемента.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Для описания принципов изобретения некоторые традиционные аспекты упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание отклонения от этих примеров, которые подпадают в область применения изобретения. Признаки, описанные ниже, могут объединяться различными способами, чтобы формировать несколько вариантов изобретения, поэтому изобретение не ограничено конкретными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.

На Фиг.1 представлен расходомер 5 Кориолиса, содержащий блок 10 измерителя и электронное измерительное оборудование 20. Блок 10 измерителя реагирует на удельный массовый расход и плотность технологического вещества. Электронное измерительное оборудование 20 соединено с блоком 10 измерителя посредством провода 100, чтобы предоставлять информацию плотности, удельного массового расхода и температуры по каналу 26, а также другую информацию, незначимую для настоящего изобретения. Структура расходомера Кориолиса описана, хотя специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может быть использовано на практике в качестве вибрационного трубчатого денситометра без дополнительных измерительных возможностей, предоставляемых посредством массового расходомера Кориолиса.

Блок 10 измерителя содержит пару трубопроводов 150 и 150', фланцы 103 и 103', имеющие шейки 110 и 110' фланцев, пару параллельных расходомерных трубок 130 и 130', приводной механизм 180, датчик 190 температуры и пару датчиков 170L и 170R скорости. Трубки 130 и 130' имеют две практически прямые входные ножки 131 и 131' и выходные ножки 134 и 134', которые сходятся в направлении друг к другу в монтажных стойках 120 и 120' расходомерных трубок. Трубки 130 и 130' изгибаются в двух симметричных позициях вдоль своей длины и являются практически параллельными по длине. Соединительные брусы 140 и 140' служат для задания оси W и W', выше которой колеблется каждая трубка.

Боковые опоры 131, 131' и 134, 134' трубок 130 и 130' крепятся к монтажным стойкам 120 и 120' расходомерных трубок, а стойки, в свою очередь, крепятся к трубопроводам 150 и 150'. Это обеспечивает непрерывный закрытый канал для вещества через блок 10 измерителя Кориолиса.

Когда фланцы 103 и 103', имеющие отверстия 102 и 102', соединяются посредством входного конца 104 и выходного конца 104' с технологической линией (не показана), которая переносит технологическое вещество, которое изменяется, вещество входит с конца 104 измерителя через проход 101 во фланце 103, проводится через трубопровод 150 в монтажную стойку 120 расходомерной трубки, имеющую поверхность 121. В трубопроводе 150 вещество разделяется и направляется через трубки 130 и 130'. После выхода из трубок 130 и 130' технологическое вещество объединяется в один поток в трубопроводе 150' и далее направляется в выходной конец 104', соединенный посредством фланца 103', имеющего болтовые отверстия 102', с технологической линией (не показана).

Трубки 130 и 130' выбираются и соответствующим образом устанавливаются на монтажные опоры 120 и 120' расходомерных трубок, так чтобы иметь практически одинаковое распределение масс, моменты инерции и модуль Юнга вокруг осей изгиба W--W и W'--W' соответственно. Оси изгиба проходят через соединительные брусы 140 и 140'. Ввиду того, что модуль Юнга расходомерных трубок изменяется с температурой и это изменение влияет на вычисление расхода и плотности, термодетектор сопротивления (RTD) 190 крепится к трубке 130', чтобы постоянно измерять температуру расходомерной трубки. Температура расходомерной трубки, а следовательно, и напряжение, возникающее в RTD для данного тока, проходящего через него, определяется температурой вещества, проходящего через расходомерную трубку. Зависимое от температуры напряжение, возникающее в RTD, используется в электронном измерительном оборудовании 20, чтобы корректировать изменение модуля упругости трубок 130 и 130' вследствие любых изменений температуры расходомерной трубки. RTD соединен с электронным измерительным оборудованием 20 посредством провода 195.

Обе трубки 130 и 130' активируется посредством приводного механизма 180 в противоположных направлениях вокруг своих осей изгиба W и W', что обозначается как первый сдвиг по фазе изгибной моды расходомера. Приводной механизм 180 может иметь любую из множества известных компоновок, например магнит, установленный на трубке 130', и размещенная напротив катушка, установленная на трубке 130, через которую проходит переменный ток, для колебания обоих расходомерных трубок. Надлежащий приводящий сигнал подается электронным измерительным оборудованием 20 посредством провода 185 к приводному механизму 180.

Электронное измерительное оборудование 20 принимает сигнал температуры RTD по проводу 195, а также левые и правые сигналы скорости, появляющиеся в проводах 165L и 165R соответственно. Электронное измерительное оборудование 20 формирует активирующий сигнал, возникающий в проводе 185, чтобы активировать элемент 180 и вызывать колебания трубок 130 и 130'. Электронное измерительное оборудование 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости и RTD-сигнал, чтобы вычислить удельный массовый расход и плотность вещества, проходящего через блок 10 измерителя. Эта информация наряду с другой информацией подается посредством электронного измерительного оборудования 20 по каналу 26 к средству 29 использования.

На Фиг.2 представлена схема электронного измерительного оборудования 20 согласно варианту осуществления изобретения. Электронное измерительное оборудование 20 может включать в себя интерфейс 201 и систему 203 обработки. Электронное измерительное оборудование 20 принимает сигналы первого и второго датчиков от блока 10 измерителя, такие как сигналы скорости. Электронное измерительное оборудование 20 может работать как массовый расходомер или может работать как денситометр, включая и работу в качестве массового расходомера Кориолиса. Электронное измерительное оборудование 20 обрабатывает сигналы первого и второго датчиков, чтобы получить характеристики расхода расходуемого вещества, протекающего через блок 10 измерителя. Например, электронное измерительное оборудование 20 может определять один параметр или более из группы, состоящей из разности фаз, частоты, разности времен (Δt), плотности, удельного массового расхода и удельного объемного расхода из сигналов датчиков. Кроме того, могут быть определены другие характеристики расхода согласно изобретению.

Определение разности фаз и определение частоты выполняется гораздо быстрее, точнее и надежнее, чем в предшествующем уровне техники. В одном варианте определение разности фаз и определение частоты непосредственно осуществляется из сдвига фаз только одного сигнала датчика без необходимости опорного сигнала частоты. Это выгодно уменьшает время обработки, требуемое для того, чтобы вычислять характеристики расхода. В другом варианте осуществления разность фаз определяется из сдвигов фаз сигналов обоих датчиков, тогда как частота определяется только из одного сигнала сдвига фаз. Это повышает точность обеих характеристик расхода и они обе могут быть определены быстрее, чем в предшествующем уровне техники.

Способы определения частоты предшествующего уровня техники обычно требуют для выполнения 1-2 с. В отличие от этого определение частоты согласно изобретению может выполняться самое малое за 50 миллисекунд (мс). Предполагается даже более быстрое определение частоты в зависимости от типа и конфигурации системы обработки, частоты дискретизации колебательной характеристики, размеров фильтров, частот прореживания и т.д. При скорости определения частоты в 50 мс электронное измерительное оборудование 20 согласно изобретению может быть примерно в 40 раз быстрее, чем в предшествующем уровне техники.

Интерфейс 201 принимает сигнал от одного из датчиков 170L и 170R скорости посредством проводов 100 (фиг.1). Интерфейс 201 может выполнять все необходимое или требуемое формирование сигнала, например, любой способ форматирования, усиления, буферизации и т.д. Альтернативно, часть или все формирование сигнала может выполняться в системе 203 обработки.

Кроме этого, интерфейс 201 может обеспечивать связь между электронным измерительным оборудованием 20 и внешними устройствами. Интерфейс 201 может допускать любой способ электронной, оптической или беспроводной связи.

Интерфейс 201 в одном варианте осуществления соединен с цифровым преобразователем 202, в котором сигнал датчика содержит аналоговый сигнал датчика. Цифровой преобразователь 202 дискретизирует и оцифровывает аналоговый сигнал датчика и формирует цифровой сигнал датчика. Цифровой преобразователь 202 также может выполнять все требуемое прореживание, при котором цифровой сигнал датчика прореживается, чтобы уменьшить объем требуемой обработки сигнала и снизить время обработки. Прореживание подробнее описывается ниже.

Система 203 обработки осуществляет операции электронного измерительного оборудования 20 и обрабатывает измерения расхода из блока 10 расходомера. Система 203 обработки приводит в исполнение одну или более процедур обработки и тем самым обрабатывает измерения расхода, чтобы формировать одну или более характеристик расхода.

Система 203 обработки может содержать вычислительную машину общего назначения, микропроцессорную систему, логическую схему или какое-либо другое универсальное или специализированное устройство обработки. Система 203 обработки может распределяться по нескольким устройствам обработки. Система 203 обработки может включать в себя любой способ интегрированного или независимого электронного носителя хранения, такого как система 204 хранения.

Система 203 обработки обрабатывает сигнал 210 датчика, чтобы определить одну или более характеристик расхода от сигнала 210 датчика. Одна или более характеристик расхода может включать в себя разность фаз, частоту, разность времен (Δt), удельный массовый расход и/или плотность расходуемого вещества, к примеру.

В описываемом варианте осуществления система 203 обработки определяет характеристики расхода из двух сигналов 210 и 211 датчиков и сдвига 213 фаз одного сигнала датчика. Система 203 обработки может определять, по меньшей мере, разность фаз и частоту из двух сигналов 210 и 211 датчиков и одного сдвига 213 фаз. Как результат первый или второй сдвинутый по фазе сигнал датчика (такой как один из сигналов датчиков, расположенных выше по потоку и ниже по потоку) может быть обработан посредством системы 203 обработки согласно изобретению, чтобы определить разность фаз, частоту, разность времен (Δt) и/или удельный массовый расход для расходуемого вещества.

Система 204 хранения может сохранять параметры и данные расходомера, программные процедуры, постоянные значения и переменные значения. В одном варианте осуществления система 204 хранения включает в себя процедуры, которые приводятся в исполнение посредством системы 203 обработки. В одном варианте осуществления система 204 хранения сохраняет процедуру 212 сдвига фаз, процедуру 215 разности фаз, процедуру 216 частоты, процедуру 217 разности времен (Δt) и процедуру 218 характеристик расхода.

В одном варианте осуществления система 204 хранения сохраняет переменные, используемые для того, чтобы управлять расходомером 5 Кориолиса. Система 204 хранения в одном варианте осуществления сохраняет переменные, такие как первый сигнал 210 датчика и второй сигнал 211 датчика, которые принимаются от чувствительных элементов 170L и 170R датчиков скорости. Помимо этого система 204 хранения может сохранять сдвиг 213 фаз на 90 градусов, который формируется для того, чтобы определять характеристики расхода.

В одном варианте осуществления система 204 хранения сохраняет одну или более характеристик потока, полученные из измерений потока. Система 204 хранения в одном варианте осуществления сохраняет характеристики потока, такие как разность 220 фаз, частоту 221, разность 222 времен (Δt), удельный массовый расход 223, плотность 224 и удельный объемный расход 225, все из которых определяются из сигнала 210 датчика.

Процедура 212 сдвига фаз выполняет сдвиг фаз на 90 градусов для входного сигнала, т.е. сигнала 210 датчика. Процедура 212 сдвига фаз в одном варианте осуществления реализует преобразование Гилберта (описано ниже).

Процедура 215 разности фаз определяет разность фаз с помощью одного сдвига 213 фаз на 90 градусов. Дополнительная информация также может быть использована для того, чтобы вычислять разность фаз. Разность фаз в одном варианте осуществления вычисляется из сигнала 210 первого датчика, сигнала 211 второго датчика и сдвига 213 фаз на 90 градусов. Определенная разность фаз может быть сохранена в разности 220 фаз системы 204 хранения. Разность фаз, когда определена из сдвига 213 фаз на 90 градусов, может быть вычислена и получена гораздо быстрее, чем в предшествующем уровне техники. Это позволяет обеспечить критичную разность в вариантах применения расходомеров, имеющих высокий удельный расход, или где возникают многофазные потоки. Кроме этого, разность фаз может быть определена независимо от частоты любого сигнала 210 или 211 датчика. Более того, поскольку разность фаз определяется независимо от частоты, компонент ошибки в разности фаз не включает в себя компонент ошибки определения частоты, т.е. нет накапливающейся ошибки при измерении разности фаз. Следовательно, ошибка разности фаз уменьшается по сравнению с разностью фаз в предшествующем уровне техники.

Процедура 216 определения частоты определяет частоту (например, представленную сигналом 210 первого датчика или сигналом 211 второго датчика) из сдвига 213 фаз на 90 градусов. Определенная частота может быть сохранена в частоте 221 системы 204 хранения. Частота, когда определена из одного сдвига 213 фаз, может быть вычислена и получена гораздо быстрее, чем в предшествующем уровне техники. Это позволяет обеспечить критичную разность в вариантах применения расходомеров, имеющих высокий удельный расход, или где возникают многофазные потоки.

Процедура 217 определения разности времен (Δt) определяет разность времен (Δt) между сигналом 210 первого датчика и сигналом 211 второго датчика. Разность времен (Δt) может быть сохранена в разности времен (Δt) 222 системы 204 хранения. Разность времен (Δt) содержит практически определенную фазу, поделенную на определенную частоту, и, следовательно, используется для того, чтобы определять удельный массовый расход.

Процедура 218 определения характеристик расхода может определять одну или более характеристик расхода. Процедура 218 определения характеристик расхода может использовать определенную разность 220 фаз и определенную частоту 221, например, чтобы определять эти дополнительные характеристики расхода. Следует понимать, что дополнительная информация может потребоваться для этих определений, например удельный массовый расход или плотность. Процедура 218 вычисления характеристик расхода может определять удельный массовый расход из разности времен (Δt) 222 и, следовательно, из разности 220 фаз и частоты 221. Формула для определения удельного массового расхода известна и приводится в патенте US 5027662. Удельный массовый расход связан с массовым расходом расходуемого вещества в блоке 10 измерителя. Аналогично процедура 218 характеристик расхода также может определять плотность 224 и/или удельный объемный расход 225. Определенный удельный массовый расход, плотность и удельный объемный расход могут быть сохранены в удельном массовом расходе 223, плотности 224 и объеме 225 системы 204 хранения соответственно. Характеристики расхода могут передаваться во внешние устройства посредством электронного измерительного оборудования 20.

На Фиг.3 представлена блок-схема 300 последовательности операций способа обработки сигналов датчиков в расходомере согласно варианту осуществления изобретения. На этапе 301 принимают первый и второй сигналы датчиков. Первый сигнал датчика может содержать сигнал чувствительного элемента датчика, расположенного либо выше либо ниже по потоку.

На этапе 302 сигналы датчиков могут быть сформированы. В одном варианте осуществления формирование может включать в себя фильтрацию, чтобы удалить шум и избыточные сигналы. Фильтрация может содержать полосовую фильтрацию, центрированную вокруг ожидаемой собственной частоты расходомера. Кроме этого, могут осуществляться другие операции формирования, такие как усиление, буферизация и т.д. Если сигналы датчиков содержат аналоговые сигналы, этап дополнительно может содержать любой способ дискретизации, оцифровывания и прореживания, который выполняется для того, чтобы сформировать цифровые сигналы датчиков.

На этапе 303 формируется один сдвиг фаз на 90 градусов. Указанный сдвиг фаз содержит сдвиг фаз на 90 градусов сигнала датчика. Сдвиг фаз может выполняться посредством любого механизма или работы сдвига фаз. В одном варианте осуществления сдвиг фаз на 90 градусов выполняют с помощью преобразования Гилберта для цифровых сигналов датчиков.

На этапе 304 вычисляют разность фаз с помощью одного сдвига фаз на 90 градусов. Дополнительная информация также может быть использована для того, чтобы вычислять разность фаз. В одном варианте осуществления разность фаз определяют из первого сигнала датчика, второго сигнала датчика и одного сдвига фаз на 90 градусов. Разность фаз содержит разность фаз в ответном сигнале, т.е. в чувствительном элементе датчика, которая видна благодаря эффекту Кориолиса в колеблющемся блоке 10 измерителя.

Результирующую разность фаз определяют без необходимости значения частоты в вычислениях. Результирующая разность фаз может быть получена гораздо быстрее, чем разность фаз, вычисленная с помощью частоты. Результирующая разность фаз имеет большую точность, чем разность фаз, вычисленная с помощью частоты.

На этапе 305 вычисляют частоту. Частоту согласно изобретению преимущественно вычисляют из сдвига фаз на 90 градусов. Частота в одном варианте осуществления использует сдвиг фаз на 90 градусов и соответствующий сигнал датчика, из которого получается сдвиг фаз на 90 градусов. Частота - это частотная характеристика колебаний одного из первого сигнала датчика и второго сигнала датчика (частоты двух сигналов датчиков практически одинаковы при работе). Частота содержит частотную характеристику колебаний расходомерной трубки или расходомерных трубок для колебаний, формируемых посредством приводного механизма 180.

Таким образом, частоту получают без необходимости какого-либо независимого частотного опорного сигнала. Частоту получают из одного сдвига фаз на 90 градусов в ходе операций, которые выполняются гораздо быстрее, чем в предшествующем уровне техники. Результирующая частота имеет большую точность, чем частота, вычисленная в предшествующем уровне техники.

На этапе 306 вычисляют удельный массовый расход расходуемого вещества. Удельный массовый расход вычисляют из результирующей разности фаз и результирующей частоты, вычисленной на этапах 304 и 305. Кроме этого, вычисление удельного массового расхода позволяет вычислять разность времен (Δt) из разности фаз и частоты, причем разность времен (Δt) в конечном счете используют для того, чтобы вычислять удельный массовый расход.

На этапе 307 необязательно может быть определена плотность. Плотность может быть определена как одна из характеристик расхода и может быть определена, например, из частоты.

На этапе 308 может быть определен удельный объемный расход. Удельный объемный расход может быть определен как одна из характеристик расхода и может быть определен, например, из удельного массового расхода и плотности.

На Фиг.4 показана схема электронного измерительного оборудования 20 согласно варианту осуществления изобретения.

Электронное измерительное оборудование 20 в этом варианте осуществления получает первый сигнал 210 датчика и второй сигнал 211 датчика. Система 203 обработки обрабатывает первый и второй (цифровые) сигналы 210 и 211 датчиков, чтобы определить одну или более характеристик расхода. Как описано выше, одна или более характеристик расхода может включать в себя разность фаз, частоту, разность времен (Δt), удельный массовый расход, плотность и/или удельный объемный расход для расходуемого вещества.

В описываемом варианте осуществления система 203 обработки определяет характеристики расхода только из двух сигналов 210 и 211 датчиков без необходимости какого-либо внешнего измерения частоты и без необходимости внешнего частотного опорного сигнала. Система 203 обработки может определять, по меньшей мере, разность фаз и частоту из двух сигналов 210 и 211 датчиков.

Как описано выше, система 204 хранения сохраняет процедуру 212 вычисления сдвига фаз, процедуру 215 вычисления разности фаз, процедуру 216 вычисления частоты, процедуру 217 вычисления разности времен (Δt) и процедуру 218 вычисления характеристик потока. Система 204 хранения сохраняет первый сигнал 210 датчика и второй сигнал 211 датчика. Система 204 хранения также сохраняет первый девяностоградусный сдвиг 213 фаз и второй девяностоградусный сдвиг, которые формируются из сигналов датчиков, чтобы определять характеристики потока. Как описано выше, система 204 хранения сохраняет разность 220 фаз, частоту, разность (Δt) 222 времен, удельный массовый расход 223, плотность 224 и удельный объемный расход 225.

Процедура 212 сдвига фаз выполняет сдвиг фаз на 90 градусов для входного сигнала, в том числе первого сигнала 210 датчика и второго сигнала 211 датчика. Процедура 212 сдвига фаз в одном варианте осуществления реализует преобразование Гилберта (описано ниже). Процедура 215 разности фаз определяет разность фаз с помощью первого сдвига 213 фаз на 90 градусов и второго сдвига 214 фаз на 90 градусов. Дополнительная информация также может быть использована для того, чтобы вычислять разность фаз. Разность фаз в одном варианте осуществления вычисляется из первого сигнала 210 датчика, второго сигнала 211 датчика, первого сдвига 212 фаз и второго сдвига 213 фаз. Определенная разность фаз может быть сохранена в разности 220 фаз системы 204 хранения, как описано выше. Разность фаз, когда определена с помощью первого и второго сдвига фаз, может быть вычислена и получена гораздо быстрее, чем в предшествующем уровне техники. Это позволяет обеспечить критичную разность в вариантах применения расходомеров, имеющих высокий удельный расход, или где возникают многофазные потоки. Кроме этого, разность фаз может быть