Измерительное электронное устройство и способы быстрого определения массовой доли компонентов многофазного флюида по сигналу расходомера кориолиса

Измерительное электронное устройство и способы быстрого определения массовой доли компонентов многофазного флюида по сигналу расходомера кориолиса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к измерительному электронному устройству и способам определения массовой доли компонентов потока в материале, протекающем через расходомер.

Уровень техники

Известно использование массовых расходомеров Кориолиса для измерения массового расхода и другой информации о материалах, протекающих через трубопровод (US 4491025 от 1 января 1985 года и переизданный патент 31450 от 11 февраля 1982 года). Эти расходомеры содержат одну или более расходомерных трубок разных конфигураций. Каждая трубная конфигурация может рассматриваться как имеющая набор форм свободных колебаний, в том числе, например, формы колебаний простого изгиба, торсионную, радиальную и связанную. В типичном кориолисовом измерении массового расхода трубная конфигурация возбуждается в одной или более формах колебаний, в то время как материал протекает через трубу, и движение трубы измеряется в точках, разнесенных по трубе.

Формы колебаний заполненных материалом систем частично определяются объединенной массой расходомерных трубок и материала внутри расходомерных трубок. Материал втекает в расходомер из присоединенного трубопровода на входной стороне расходомера. Затем материал направляется через расходомерную трубку или расходомерные трубки и выходит из расходомера в трубопровод, присоединенный на выходной стороне.

Возбудитель прикладывает силу к расходомерной трубке. Сила заставляет расходомерную трубку вибрировать. Когда нет материала, протекающего через расходомер, все точки вдоль расходомерной трубки вибрируют с одинаковой фазой. Когда материал начинает течь через расходомерную трубку, кориолисовы ускорения заставляют каждую точку вдоль расходомерной трубки иметь разную фазу относительно других точек вдоль расходомерной трубки. Фаза на входной стороне расходомерной трубки запаздывает относительно возбудителя, тогда как фаза на выходной стороне опережает возбудитель. Датчики размещены в разных точках на расходомерной трубке, чтобы вырабатывать синусоидальные сигналы, представляющие движение расходомерной трубки в разных точках. Разность фаз между сигналами двух датчиков пропорциональна удельному массовому расходу материала, протекающего через расходомерную трубку или расходомерные трубки.

Одно из применений вибрационного устройства расходомерной трубки, как описано выше, состоит в измерении удельного массового расхода проточного материала. Однако в некоторых средах измерения параметров потока проточный материал содержит многофазный поток, который включает в себя две или более из флюидной фазы, газовой фазы и твердой фазы. Обычный многофазный проточный материал содержит проточный материал флюида, который включает в себя вовлеченный газ, например, такой как воздух.

Расходомер предшествующего уровня техники не может точно, быстро или удовлетворительно отслеживать или определять частоту тензодатчика во время двухфазного потока проточного материала. Вибрационные расходомеры предшествующего уровня техники предназначены для измерения удельного массового расхода относительно устойчивого и однородного проточного материала. Однако так как измерение параметров потока отражает массу проточного материала, резкие изменения в массе могут вызывать ошибочные измерения или изменения массового расхода даже не отслеживаются расходомером. Например, в тех случаях, когда проточный материал включает в себя вовлеченный воздух, пузырьки воздуха, проходящие через расходомер, могут служить причиной пиков в частотной характеристике расходомера. Эти частотные погрешности могут вызывать затруднение при определении точного удельного массового расхода и могут распространяться по любым последующим расчетам или другим характеристикам потока. Следовательно, определение фазы также является медленным и приводит к погрешности, так как предшествующий уровень техники выводит разность фаз с использованием определенной частоты тензодатчика. Поэтому любая погрешность в определении частоты суммируется при определении фазы. Следствием является повышенная погрешность при определении частоты и при определении фазы, ведущих к повышенной погрешности при определении удельного массового расхода. В дополнение, так как определенное значение частоты используется для определения удельного массового расхода и значения плотности (плотность приблизительно равна единице, деленной на квадрат частоты), погрешность при определении частоты повторяется или суммируется при определении массового расхода и плотности.

Подход предшествующего уровня техники к измерению проточного материала неудовлетворительно измеряет отдельные компоненты многофазного потока. Определение частоты является относительно медленным. Определение частоты типично определяет характеристики потока за временной период по меньшей мере в 1-2 секунды, а потому дает среднее значение измерения частоты. Подход удовлетворителен для однофазных потоков и потоков, которые изменяются исключительно медленно и ограниченным образом. Резкие изменения не могут быть измерены. Точное измерение отдельных компонентов потока не может быть достигнуто. Невозможно точно определить массу многофазного потока на момент времени. Нельзя определять массовую долю компонентов потока многофазного потока.

Сущность решения

Технической задачей настоящего изобретения является создание измерительного электронного устройства и способов для определения массовой доли компонентов потока в материале, протекающем через расходомер.

Согласно варианту осуществления изобретения предложено измерительное электронное устройство для определения объемного содержания газа в материале, протекающем через расходомер. Измерительное электронное устройство содержит интерфейс для приема частотной характеристики проточного материала и систему обработки данных, связанных с интерфейсом. Система обработки данных предназначена для приема частотной характеристики от интерфейса и разложения частотной характеристики на по меньшей мере частотную составляющую газа и частотную составляющую флюида. Система обработки данных дополнительно предназначена для определения общей плотности по частотной характеристике и определения плотности газа по частотной составляющей газа. Система обработки данных дополнительно предназначена для определения объемного содержания газа по частотной характеристике и одной или более из частотной составляющей газа и частотной составляющей флюида. Система обработки данных дополнительно предназначена для определения массовой доли по объемному содержанию газа, умноженному на коэффициент плотности газа, деленный на общую плотность.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ для определения массовой доли компонентов потока в проточном материале, протекающем через расходомер. Способ содержит прием частотной характеристики проточного материала, разложение частотной характеристики на по меньшей мере частотную составляющую газа и частотную составляющую флюида, определение общей плотности по частотной характеристике и определение плотности газа по частотной составляющей газа. Способ дополнительно содержит определение объемного содержания газа по частотной характеристике и одной или более из частотной составляющей газа и частотной составляющей флюида. Способ дополнительно содержит определение массовой доли по объемному содержанию газа, умноженному на коэффициент плотности газа, деленный на общую плотность.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ для определения массовой доли компонентов потока в проточном материале, протекающем через расходомер. Способ содержит прием частотной характеристики проточного материала, обработку частотной характеристики узкополосным режекторным фильтром, который по существу отфильтровывает одну из частотной составляющей газа и частотной составляющей флюида, определение общей плотности по частотной характеристике и определение плотности газа по частотной составляющей газа. Способ дополнительно содержит определение объемного содержания газа по частотной характеристике и одной или более из частотной составляющей газа и частотной составляющей флюида. Способ дополнительно содержит определение массовой доли по объемному содержанию газа, умноженному на коэффициент плотности газа, деленный на общую плотность.

Согласно варианту осуществления изобретения предложен способ для определения массовой доли компонентов потока в проточном материале, протекающем через расходомер. Способ содержит прием частотной характеристики проточного материала, фильтрацию частотной характеристики первым фильтром, который по существу отфильтровывает частотную составляющую газа и по существу пропускает частотную составляющую флюида, при этом первый фильтр выдает частотную составляющую флюида, и фильтрацию частотной характеристики вторым фильтром, который по существу отфильтровывает частотную составляющую флюида и по существу пропускает частотную составляющую газа, при этом второй фильтр выдает частотную составляющую газа. Способ дополнительно содержит определение общей плотности по частотной характеристике и определение плотности газа по частотной составляющей газа. Способ дополнительно содержит определение объемного содержания газа по частотной характеристике и одной или более из частотной составляющей газа и частотной составляющей флюида. Способ дополнительно содержит определение массовой доли по объемному содержанию газа, умноженному на коэффициент плотности газа, деленный на общую плотность.

В одном из аспектов измерительного электронного устройства плотность газа содержит обратное значение частоты газа, возведенной в квадрат, а общая плотность содержит обратное значение возведенной в квадрат частоты.

В еще одном аспекте измерительного электронного устройства система обработки дополнительно предназначена для определения удельного массового расхода проточного материала по частотной характеристике и определения по меньшей мере одной из массы первого компонента потока и массы второго компонента потока с использованием массовой доли и удельного массового расхода.

В еще одном аспекте измерительного электронного устройства частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а система обработки данных дополнительно предназначена для определения по существу мгновенной частоты и определения по существу мгновенной разности фаз, при этом удельный массовый расход определяется с использованием частоты и разности фаз.

В еще одном аспекте измерительного электронного устройства, частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а система обработки данных дополнительно предназначена для определения по существу мгновенной частоты, определения по существу мгновенной разности фаз, деления разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножения временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте измерительного электронного устройства частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а система обработки данных дополнительно предназначена для формирования первого 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, вычисления частоты с использованием первого 90-градусного фазового сдвига и сигнала первого датчика, определения по существу мгновенной разности фаз, деления разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножения временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте измерительного электронного устройства частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а система обработки данных дополнительно предназначена для формирования первого 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, вычисления разности фаз с использованием первого 90-градусного фазового сдвига, сигнала первого датчика и сигнала второго датчика, определения по существу мгновенной разности фаз, деления разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножения временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте измерительного электронного устройства частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а система обработки данных дополнительно предназначена для формирования первого 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, формирования второго 90-радусного фазового сдвига по сигналу второго датчика, вычисления разности фаз с использованием первого 90-градусного фазового сдвига, второго 90-градусного фазового сдвига, сигнала первого датчика и сигнала второго датчика, определения по существу мгновенной разности фаз, деления разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножения временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте измерительного электронного устройства частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а система обработки данных дополнительно предназначена для формирования 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, вычисления частотной характеристики с использованием 90-градусного фазового сдвига и сигнала первого датчика, вычисления разности фаз с использованием по меньшей мере 90-градусного фазового сдвига, сигнала первого датчика и сигнала второго датчика, вычисления временной задержки с использованием частотной характеристики и разности фаз, вычисления удельного массового расхода по временной задержке, определения по существу мгновенной разности фаз, деления разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножения временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В одном из аспектов способа плотность газа содержит обратное значение частоты газа, возведенной в квадрат, а общая плотность содержит обратное значение возведенной в квадрат частоты.

В еще одном аспекте способ дополнительно содержит определение удельного массового расхода проточного материала по частотной характеристике и определение по меньшей мере одной из массы первого компонента потока и массы второго компонента потока с использованием массовой доли и удельного массового расхода.

В еще одном аспекте способа определение удельного массового расхода содержит определение по существу мгновенной частоты и определение по существу мгновенной разности фаз, при этом, удельный массовый расход определяется с использованием частоты и разности фаз.

В еще одном аспекте способа частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а определение удельного массового расхода содержит определение по существу мгновенной частоты, определение по существу мгновенной разности фаз, деление разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножение временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте способа частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а определение удельного массового расхода дополнительно содержит формирование первого 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, вычисление частоты с использованием первого 90-градусного фазового сдвига и сигнала первого датчика, определение по существу мгновенной разности фаз, деление разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножение временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте способа частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а определение удельного массового расхода дополнительно содержит формирование первого 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, вычисление разности фаз с использованием первого 90-градусного фазового сдвига, сигнала первого датчика и сигнала второго датчика, определение по существу мгновенной разности фаз, деление разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножение временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте способа частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а определение удельного массового расхода дополнительно содержит формирование первого 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, формирование второго 90-градусного фазового сдвига по сигналу второго датчика, вычисление разности фаз с использованием первого 90-градусного фазового сдвига, второго 90-градусного фазового сдвига, сигнала первого датчика и сигнала второго датчика, определение по существу мгновенной разности фаз, деление разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножение временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

В еще одном аспекте способа частотная характеристика содержит сигнал первого датчика и сигнал второго датчика, а определение удельного массового расхода дополнительно содержит формирование 90-градусного фазового сдвига по сигналу первого датчика, вычисление частотной характеристики с использованием 90-градусного фазового сдвига и сигнала первого датчика, вычисление разности фаз с использованием по меньшей мере 90-градусного фазового сдвига, сигнала первого датчика и сигнала второго датчика, вычисление временной задержки с использованием частотной характеристики и разности фаз, вычисление удельного массового расхода по временной задержке, определение по существу мгновенной разности фаз, деление разности фаз на частоту, для получения временной задержки, и умножение временной задержки на константу, для получения удельного массового расхода.

Краткое описание чертежей

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

фиг.1 изображает расходомер Кориолиса согласно изобретению;

фиг.2 - измерительное электронное устройство согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.3 - блок-схему последовательности операций способа обработки сигнала датчика в расходомере Кориолиса согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.4 - измерительное электронное устройство согласно изобретению;

фиг.5 - блок-схему последовательности операций способа обработки сигналов первого и второго датчиков в расходомере Кориолиса согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.6 - структурную схему части системы обработки данных, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.7 - блок преобразования Гильберта согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.8 и 9 - структурные схемы двух независимых ветвей блока анализа согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.10 - диаграмму спектральной плотности мощности сигнала тензодатчика расходомера при нормальных условиях согласно изобретению;

фиг.11 - блок преобразования Гильберта согласно варианту осуществления с одиночным фазным сдвигом согласно изобретению;

фиг.12 - блок анализа для варианта осуществления с одиночным фазовым сдвигом согласно изобретению;

фиг.13 - обработку данных датчика в сравнении с предшествующим уровнем техники, при этом сравнивается значение разновременности (Δt) каждого согласно изобретению;

фиг.14 - измерительное электронное устройство согласно еще одному варианту осуществления изобретения;

фиг.15 - диаграмму частотных характеристик расходомера для воздуха, для флюида и для комбинированной смеси воздуха/флюида (то есть для флюида, включающего в себя вовлеченный воздух) согласно изобретению;

фиг.16 - блок-схему последовательности операций способа для определения массовой доли компонентов потока в проточном материале, протекающем через расходомер, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.17 - блок-схему последовательности операций способа для определения массовой доли компонентов потока в проточном материале, протекающем через расходомер, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.18 - диаграмму частоты, показывающую характеристики фильтров нижних частот и верхних частот, которые могут использоваться для выделения частотной составляющей флюида и частотной составляющей газа, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.19 - блок-схему последовательности операций способа для определения массовой доли компонентов потока в проточном материале, протекающем через расходомер, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.20 - график частотной характеристики узкополосного режекторного фильтра.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг.1-20 и в описании раскрыты примеры для специалистов в данной области техники, каким образом реализовать и использовать наилучший вариант осуществления изобретения. Некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники будут принимать во внимание отклонения от примеров, которые находятся в пределах объема изобретения, а признаки, описанные ниже, могут комбинироваться различными способами для формирования многочисленных вариантов изобретения. Как результат, изобретение не ограничено характерными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.

На фиг.1 изображен расходомер 5 Кориолиса, содержащий измерительную сборку 10 и измерительное электронное устройство 20. Измерительная сборка 10 реагирует на удельный массовый расход и плотность технологического материала. Измерительное электронное устройство 20 присоединено к измерительной сборке 10 через провода 100 для предоставления информации о плотности, удельном массовом расходе и температуре через тракт 26, а также другой информации, не относящейся к настоящему изобретению. Описана конструкция расходомера Кориолиса, хотя специалистам в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение могло бы осуществляться на практике в качестве вибрационного трубчатого ареометра без дополнительной возможности измерения, предусмотренной массовым расходомером Кориолиса.

Измерительная сборка 10 включает в себя пару патрубков 150 и 150', фланцы 103 и 103', имеющие горловины 110 и 110' фланцев, пару параллельных расходомерных трубок 130 и 130', механизм 180 возбуждения, датчик 190 температуры и пару датчиков 170L и 170R скорости. Расходомерные трубки 130 и 130' содержат два по существу прямых впускных колена 131 и 131' и выпускных колена 134 и 134', которые сходятся по направлению друг к другу на блоках 120 и 120' монтажа расходомерной трубки. Расходомерные трубки 130 и 130' согнуты на двух симметричных участках по своей длине и по существу параллельны по всей своей длине. Планки 140 и 140' ребер жесткости служат для определения осей W и W', около которых вибрирует каждая расходомерная трубка.

Боковые колена 131, 131' и 134, 134' расходомерных трубок 130 и 130' зафиксированы на блоках 120 и 120' монтажа расходомерных трубок, а эти блоки, в свою очередь, зафиксированы на патрубках 150 и 150'. Это обеспечивает непрерывный замкнутый тракт материала через измерительную сборку 10 Кориолиса.

Когда фланцы 103 и 103', имеющие отверстия 102 и 102', присоединены через впускной конец 104 и выпускной конец 104' к технологической линии (не показана), которая переносит технологический материал, который подвергается измерению, материал, который входит в конец 104 измерителя через отверстие 101 во фланце 103, проводится через патрубок 150 в блок 120 монтажа расходомерной трубки, имеющий поверхность 121. В пределах патрубка 150 материал разделяется и направляется через расходомерные трубки 130 и 130'. После выхода из расходомерных трубок 130 и 130' технологический материал повторно объединяется в единый поток в патрубке 150', а после этого направляется к выходному концу 104', присоединенному фланцем 103', имеющим болтовые отверстия 102', к технологической линии (не показана).

Расходомерные трубки 130 и 130' выбираются и надлежащим образом устанавливаются на блоки 120 и 120' монтажа расходомерных трубок, с тем чтобы иметь по существу одинаковое распределение масс, моменты инерции и модуль Юнга вокруг осей W-W и W'-W' изгиба соответственно. Эти оси изгиба проходят через планки 140 и 140' ребер жесткости. Поскольку модуль Юнга расходомерных трубок меняется в зависимости от температуры и это изменение затрудняет расчет расхода и плотности, резистивный термодатчик (RTD) 190 установлен на расходомерную трубку 130', чтобы непрерывно измерять температуру расходомерной трубки. Температура расходомерной трубки, а следовательно, напряжение, появляющееся на концах RTD для заданного тока, проходящего через него, обусловлены температурой материала, проходящего через расходомерную трубку. Зависимое от температуры напряжение, появляющееся на концах RTD, используется, широко известным способом, измерительным электронным средством 20 для компенсации изменения модуля упругости расходомерных трубок 130 и 130', обусловленного любыми изменениями температуры расходомерной трубки. RTD присоединен к измерительному электронному устройству 20 проводом 195.

Обе расходомерные трубки 130 и 130' приводятся в движение возбудителем 180 в противоположных направлениях около своих соответственных осей W и W' изгиба и, что показано, при первой несинфазной форме колебаний изгиба расходомера. Этот механизм 180 возбуждения может содержать любой из многочисленных широко известных компоновок, таких как магнит, установленный на расходомерную трубку 130', и противостоящая катушка, установленная на расходомерную трубку 130 и через которую пропускается переменный ток для вибрации обеих расходомерных трубок. Подходящий сигнал возбуждения подается измерительным электронным устройством 20 через провод 185, чтобы приводить в действие механизм 180.

Измерительное электронное устройство 20 принимает сигнал температуры RTD по проводнику 195, а также левый и правый сигналы скорости, появляющиеся на проводах 165L и 165R соответственно. Измерительное электронное устройство 20 вырабатывает сигнал возбуждения, появляющийся на проводе 185, чтобы приводить в действие элемент 180 и заставлять колебаться трубки 130 и 130'. Измерительное электронное устройство 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости и сигнал RTD, чтобы вычислять удельный массовый расход и плотность материала, протекающего через измерительную сборку 10. Эта информация, наряду с другой информацией, подается измерительным электронным устройством 20 через тракт 26 на средство 29 использования.

На фиг.2 показано измерительное электронное устройство 20 согласно варианту осуществления изобретения. Измерительное электронное устройство 20 может включать в себя интерфейс 201 и систему 203 обработки данных. Измерительное электронное устройство 20 принимает сигналы первого и второго датчиков из измерительной сборки 10, такие как сигналы тензодатчика/датчика скорости. Измерительное электронное устройство 20 обрабатывает сигналы первого и второго датчиков для того, чтобы получать характеристики потока материала, протекающего через измерительную сборку 10. Например, измерительное электронное устройство 20 может определять, например, одно или более из разности фаз, частоты, разновременности (Δt), плотности, удельного массового расхода и объемного расхода по сигналам датчиков. В дополнение, другие характеристики потока могут определяться согласно изобретению. Эти определения обсуждены ниже.

Определение разности фаз и определение частоты гораздо быстрее, точнее и достовернее, чем такие же определения по предшествующему уровню техники. В одном из вариантов осуществления определение разности фаз и определение частоты выводятся непосредственно из фазового сдвига сигнала только одного датчика, без необходимости в каком бы то ни было опорном частотном сигнале. Это преимущественно сокращает время обработки, требуемое для того, чтобы вычислять характеристики потока. В еще одном варианте осуществления разность фаз выводится из фазовых сдвигов сигналов обоих датчиков, тогда как частота выводится только из одного сигнала фазового сдвига. Это повышает точность обеих характеристик потока, и обе могут определяться гораздо быстрее, чем в предыдущем уровне техники.

Способы определения частоты предшествующего уровня техники типично отнимают на выполнение 1−2 секунды. В противоположность, определение частоты согласно изобретению может выполняться за не более чем 50 миллисекунд (мс). Предполагается даже более быстрое определение частоты в зависимости от типа и конфигурации системы обработки данных, частоты выборки частотной характеристики колебаний, размерностей фильтра, коэффициентов прореживания и т.п. При темпе определения частоты в 50 мс измерительное электронное устройство 20 согласно изобретению может быть приблизительно в 40 раз быстрее, чем в предшествующем уровне техники.

Интерфейс 201 принимает сигнал датчика с одного из датчиков 170L и 170R скорости через провода 100 по фиг.1. Интерфейс 201 может выполнять любое необходимое или желательное преобразование сигналов, такое как любой способ форматирования, усиления, буферизации и т.п. В качестве альтернативы, некоторые или все из преобразований сигналов могут выполняться в системе 203 обработки данных.

В дополнение, интерфейс 201 может давать возможность связи между измерительным электронным устройством 20 и внешними устройствами. Интерфейс 201 может быть допускающим любой способ электронной, оптической или беспроводной связи.

Интерфейс 201 в одном из вариантов осуществления связан с дискретизатором 202, при этом сигнал датчика содержит аналоговый сигнал датчика. Дискретизатор 202 производит выборку и оцифровывает аналоговый сигнал датчика и вырабатывает цифровой сигнал датчика. Дискретизатор 202 также может выполнять любое требуемое прореживание, при этом цифровой сигнал датчика прореживается для того, чтобы сократить объем требуемой сигнальной обработки и уменьшить время обработки. Прореживание более подробно будет описано ниже.

Система 203 обработки данных управляет операциями измерительного электронного устройства 20 и обрабатывает измерения параметров потока из сборки 10 расходомера. Система 203 обработки данных выполняет одну или более процедур обработки и, в силу этого, обрабатывает измерения параметров потока, для того чтобы выводить одну или более характеристик потока.

Система 203 обработки данных может содержать компьютер общего назначения, микропроцессорную систему, логическую схему или несколько другое устройство обработки общего назначения или изготовленное по специальным требованиям заказчика. Система 203 обработки данных может быть распределена между многочисленными устройствами обработки. Система 203 обработки данных может включать в себя любой вид интегрального или независимого электронного запоминающего носителя, такого как система 204 хранения.

Система 203 обработки данных обрабатывает сигнал 210 датчика, для того чтобы определять одну или более характеристик потока по сигналу 210 датчика. Одна или более характеристик потока могут включать в себя, например, разность фаз, частоту, разновременность (Δt), удельный массовый расход и/или плотность для проточного материала.

В показанном варианте осуществления система 203 обработки данных определяет характеристики потока по двум сигналам 210 и 211 датчиков и одиночному фазовому сдвигу 213 сигнала датчика. Система 203 обработки данных может определять по меньшей мере разность фаз и частоту по двум сигналам 210 и 211 датчиков и одиночному фазовому сдвигу 213. Как результат, первый либо второй сдвинутый по фазе сигнал датчика (такой как один из сигналов тензодатчиков ниже по потоку или выше по потоку) может обрабатываться системой 203 обработки данных, согласно изобретению, для того чтобы определять разность фаз, частоту, разновременность (Δt) и/или удельный массовый расход для проточного материала.

Система 204 хранения может хранить параметры расходомера и данные, процедуры программного обеспечения, постоянные значения и переменные значения. В одном из вариантов осуществления система 204 хранения включает в себя процедуры, которые выполняются системой 203 обработки данных. В одном из вариантов осуществления система 204 хранения хранит процедуру 212 фазового сдвига, процедуру 215 разности фаз, процедуру 216 частоты, процедуру 217 разновременности (Δt) и процедуру 218 характеристик потока.

В одном из вариантов осуществления система 204 хранения хранит переменные, используемые для управления расходомером 5 Кориолиса. Система 204 хранения в одном из вариантов осуществления хранит переменные, такие как сигнал 210 первого датчика и сигнал 211 второго датчика, которые принимаются с датчиков 170L и 170R скорости/тензодатчиков. Дополнительно система 204 хранения может хранить 90-градусный фазовый сдвиг 213, который формируется для того, чтобы определять характеристики потока.

В одном из вариантов осуществления система 204 хранения хранит одну или более характеристик потока, полученных из измерений параметров потока. Система 204 хранения в одном из вариантов осуществления хранит характеристики потока, такие как разность 220 фаз, частота 221, разновременность (Δt) 222, удельный массовый расход 223, плотность 224 и объемный расход 225, все из которых получены из сигнала 210 датчика.

Процедура 212 фазового сдвига выполняет 90-градусный фазовый сдвиг над входным сигналом, то есть над сигналом 210 датчика. Процедура 212 фазового сдвига в одном из вариантов осуществления реализует преобразование Гильберта (описано ниже).

Процедура 215 разности фаз определяет разность фаз с использованием одиночного 90-градусного фазового сдвига 213. Дополнительная информация также может использоваться для того, чтобы вычислять разность фаз. Разность фаз в одном из вариантов осуществления вычисляется по сигналу 210 первого датчика, сигналу 211 второго датчика и 90-градусному фазовому сдвигу 213. Определенная разность фаз может сохраняться в разности 220 фаз системы 204 хранения. Разность фаз, когда определена по 90-градусному фазовому сдвигу 213, может рассчитываться и получаться гораздо быстрее, чем в предшествующем уровне техники. Это может давать критическую разницу в применениях расходомеров, подвергающихся высоким скоростям потока или где имеют место многофазные потоки. В дополнение, разность фаз может быть получена независимой от частоты сигнала 210 или 211 датчика. Более того, так как разность фаз определяется независимо от частоты, составляющая погрешности в разности фаз не включает в себя составляющую погрешности определения частоты, то есть отсутствует суммирование погрешности при измерении разности фаз. Следовательно, погрешность разности фаз уменьшается по сравнению с разностью фаз предшествующего уровня техники.

Процедура 216 частоты определяет частоту (например, которая демонстрируется сигналом 210 первого датчика либо сигналом 211 второго датчика) по 90-градусному фазовому сдвигу 213. Определенная частота может быть сохранена в частоте 221 системы 204 хранения. Частота, когда определяется по одиночному 90-градусному фазовому сдвигу 213, может рассчитываться и получаться гораздо быстрее, чем в предшествующем уровне техники. Это может давать критическую разницу в применениях расходомеров, подвергающихся высоким скоростям потока, или где имеют место многофазные потоки.

Процедура 217 разновременности (Δt) определяет разновременность (Δt) между сигналом 210 первого датчика и сигналом 211 второго датчика. Разновременность (Δt) может быть сохранена в разновременности (Δt) 222 системы 204 хранения. Разновременность (Δt), по существу, содержит выявленную фазу, деленную на определенную частоту, а потому используется для определения удельного массового расхода.

Процедура 218 характеристик потока может определять одну или более характеристик потока. Процедура 218 характеристик потока может использовать определенную разность 220 фаз и определенную частот