Измерительная электроника и способы для поверочной диагностики для расходомера

Измерительная электроника и способы для поверочной диагностики для расходомера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к измерительной электронике и способам для поверочной диагностики для расходомера.

Вибрационные трубопроводные датчики, такие как массовые расходомеры Кориолиса или вибрационные трубчатые плотномеры, типично работают, регистрируя перемещение вибрирующего трубопровода, который содержит в себе текучий материал. Свойства, ассоциативно связанные с материалом в трубопроводе, такие как массовый расход, плотность и тому подобное, могут определяться посредством обработки измерительных сигналов, принятых от преобразователей движения, связанных с трубопроводом. Формы колебаний вибрирующей заполненной материалом системы обычно находятся под влиянием объединенной массы, жесткости и характеристик демпфирования вмещающего трубопровода и содержащегося в нем материала.

Трубопровод вибрационного расходомера может включать в себя одну или более расходомерных трубок. Расходомерная трубка принудительно вибрирует на резонансной частоте, причем резонансная частота трубки пропорциональна плотности флюида в расходомерной трубке. Датчики, расположенные на впускной и выпускной секциях трубки, измеряют относительные колебания между концами трубки. Во время течения, вибрирующая трубка и протекающая масса соединяются вместе благодаря силам Кориолиса, вызывая фазовый сдвиг в колебаниях между концами трубки. Этот фазовый сдвиг прямо пропорционален массовому расходу.

Типичный массовый расходомер Кориолиса включает в себя один или более трубопроводов, которые соединены в линию в магистрали или транспортной системе и транспортируют материал, например, флюиды, суспензии и тому подобное, в системе. Каждый трубопровод может рассматриваться в качестве имеющего набор форм свободных колебаний, в том числе, например, формы колебаний простого изгиба, торсионную, радиальную и связанную. В типичном применении кориолисова измерения массового расхода, трубопровод возбуждается на одной или более форм колебаний, в то время как материал протекает через трубопровод, и движение трубопровода измеряется в точках, разнесенных по трубопроводу. Возбуждение типично обеспечивается исполнительным механизмом, например, электромеханическим устройством, таким как возбудитель типа звуковой катушки, который периодически возмущает трубопровод. Удельный массовый расход может определяться измерением запаздывания или разности фаз между движениями в местоположениях преобразователей. Два таких преобразователя (или датчика измерителя) типично применяются для того, чтобы измерять колебательный ответный сигнал проточного трубопровода или трубопроводов, и типично расположены в положениях выше по потоку и ниже по потоку от исполнительного механизма. Два датчика измерителя присоединены к электронной измерительной аппаратуре проводкой. Измерительная аппаратура принимает сигналы от двух датчиков измерителей и обрабатывает сигналы для того, чтобы получать результат измерения удельного массового расхода.

Разность фаз между сигналами двух датчиков является зависящей от удельного массового расхода материала, протекающего через расходомерную трубку или расходомерные трубки. Удельный массовый расход материала пропорционален запаздыванию между сигналами двух датчиков, а потому, удельный массовый расход может определяться умножением запаздывания на коэффициент калибровки расхода (FCF), где запаздывание заключает в себе разность фаз, деленную на частоту. FCF отражает свойства материала и свойства поперечного сечения расходомерной трубки. В предшествующем уровне техники, FCF определяется последовательностью операций калибровки перед установкой расходомера в магистраль или другой трубопровод. В последовательности операций калибровки, флюид пропускается через расходомерную трубку при заданном расходе, и рассчитывается пропорция между разностью фаз и расходом.

Одно из преимуществ расходомера Кориолиса состоит в том, что точность измеренного удельного массового расхода не находится под влиянием износа движущихся деталей в расходомере. Расход определяется перемножением разности фаз между двумя точками расходомерной трубки и коэффициента калибровки расхода. Единственными входными сигналами являются синусоидальные сигналы из датчиков, показывающие колебательное перемещение двух точек на расходомерной трубке. Разность фаз рассчитывается по этим синусоидальным сигналам. В вибрирующей расходомерной трубке нет движущихся деталей. Поэтому, измерение разности фаз и коэффициента калибровки расхода не находится под влиянием износа движущихся деталей в расходомере.

FCF может зависеть от характеристики жесткости измерительной сборки. Если характеристика жесткости измерительной сборки изменяется, то FCF также будет изменяться. Поэтому, изменения будут наносить вред точности измерений параметров потока, сформированных расходомером. Изменения в свойствах материала или поперечного сечения расходомерной трубки, например, могут вызываться эрозией или коррозией. Следовательно, крайне желательно иметь возможность регистрировать и/или количественно определять любые изменения в отношении жесткости измерительной сборки, для того чтобы поддерживать высокий уровень точности в расходомере.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предложена измерительная электроника для расходомера согласно варианту осуществления изобретения. Измерительная электроника содержит интерфейс для приема колебательного ответного сигнала от расходомера и систему обработки данных, связанную с интерфейсом. Колебательный ответный сигнал заключает в себе ответный сигнал на вибрацию расходомера на по существу резонансной частоте. Система обработки данных сконфигурирована для приема колебательного ответного сигнала от интерфейса, определения частоты (ω₀) колебательного ответного сигнала, определения напряжения (V) ответного сигнала и тока (I) возбуждения колебательного ответного сигнала, измерения характеристики (ζ) затухания расходомера и определения параметра (K) жесткости по частоте (ω₀), напряжению (V) ответного сигнала, току (I) возбуждения и характеристике (ζ) затухания.

Согласно варианту осуществления изобретения, предложен способ определения параметра (K) жесткости расходомера. Способ содержит этап, на котором принимают колебательный ответный сигнала от расходомера. Колебательный ответный сигнал включает в себя ответный сигнал на вибрацию расходомера по существу на резонансной частоте. Способ дополнительно содержит этапы, на которых определяют частоту (ω₀) колебательного ответного сигнала, определяют напряжение (V) ответного сигнала и тока (I) возбуждения колебательного ответного сигнала, и измеряют характеристики (ζ) затухания расходомера. Способ дополнительно содержит этап, на котором определяют параметр (K) жесткости по частоте (ω₀), напряжению (V) ответного сигнала, току (I) возбуждения и характеристике (ζ) затухания.

Согласно варианту осуществления изобретения, предложен способ определения изменения (ΔK) жесткости в расходомере. Способ содержит этапы, на которых принимают колебательный ответный сигнал от расходомера. Колебательный ответный сигнал включает в себя ответный сигнал на вибрацию расходомера на по существу резонансной частоте. Способ дополнительно содержит этапы, на которых определяют частоту (ω₀) колебательного ответного сигнала, определяют напряжение (V) ответного сигнала и тока (I) возбуждения колебательного ответного сигнала, и измеряют характеристики (ζ) затухания расходомера. Способ дополнительно содержит определение параметра (K) жесткости по частоте (ω₀), напряжению (V) ответного сигнала, току (I) возбуждения и характеристике (ζ) затухания. Способ дополнительно содержит этапы, на которых принимают второй колебательный ответный сигнал от расходомера во второй момент t₂ времени, генерируют вторую характеристику (K₂) жесткости по второму колебательному ответному сигналу, сравнивают вторую характеристику (K₂) жесткости с параметром (K) жесткости и регистрируют изменение (ΔK) жесткости, если вторая характеристика (K₂) жесткости отличается от параметра (K) жесткости более чем на предопределенный допуск.

Предложена измерительная электроника для расходомера согласно варианту осуществления изобретения. Измерительная электроника содержит интерфейс для приема трех или более колебательных ответных сигналов из расходомера. Три или более колебательных ответных сигналов включают в себя колебательный ответный сигнал по существу основной частоты и два или более колебательных ответных сигнала неосновных частот. Измерительная электроника дополнительно содержит систему обработки данных, связанную с интерфейсом и сконфигурированную для приема трех или более колебательных ответных сигналов от интерфейса, формирования амплитудно-частотной характеристики с вычетом в полюсе по трем или более колебательным ответным сигналам, и определения, по меньшей мере, параметра (K) жесткости по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

Согласно варианту осуществления изобретения, предложен способ определения параметра (K) жесткости расходомера. Способ содержит этап, на котором принимают три или более колебательных ответных сигнала. Три или более колебательных ответных сигнала включают в себя колебательный ответный сигнал по существу основной частоты и два или более колебательных ответных сигнала неосновных частот. Способ дополнительно содержит этап, на котором генерируют амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе из трех или более колебательных ответных сигналов и определяют, по меньшей мере, параметр (K) жесткости по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

Согласно варианту осуществления изобретения, предложен способ определения параметра (K) жесткости расходомера. Способ содержит этапы, на которых принимают три или более колебательных ответных сигнала. Три или более колебательных ответных сигнала включают в себя колебательный ответный сигнал по существу основной частоты и два или более колебательных ответных сигнала неосновных частот. Способ дополнительно содержит этап, на котором генерируют амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе из трех или более колебательных ответных сигналов и определяют, по меньшей мере, параметр (K) жесткости по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе. Способ дополнительно содержит этапы, на которых принимают второй набор из трех или более колебательных ответных сигналов от расходомера во второй момент t₂ времени, генерируют вторую характеристику (K₂) жесткости по второму набору из трех или более колебательных ответных сигналов, сравнивают вторую характеристику (K₂) жесткости с параметром (K) жесткости и регистрируют изменения (ΔK) жесткости, если вторая характеристика (K₂) жесткости отличается от параметра (K) жесткости более чем на предопределенный допуск.

АСПЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из аспектов измерительной электроники, измерение характеристики (ζ) затухания дополнительно содержит предоставление колебательному ответному сигналу расходомера возможности затухать вплоть до предопределенной базы отсчета колебаний.

В еще одном аспекте измерительной электроники, система обработки данных дополнительно сконфигурирована для измерения характеристики (ζ) затухания снятием возбуждения расходомера и предоставлением колебательному ответному сигналу расходомера возможности затухать вплоть до предопределенной базы отсчета колебаний наряду с измерением характеристики затухания.

В еще одном аспекте измерительной электроники, параметр (K) жесткости является K=(I·BL_PO·BL_DR·ω₀)/2ζV.

В одном из аспектов способа, измерение характеристики (ζ) затухания дополнительно содержит предоставление колебательному ответному сигналу расходомера возможности затухать вплоть до предопределенной базы отсчета колебаний.

В еще одном аспекте способа, измерение характеристики (ζ) затухания дополнительно содержит снятие возбуждения расходомера и предоставление колебательному ответному сигналу расходомера возможности затухать вплоть до предопределенной базы отсчета колебаний наряду с измерением характеристики затухания.

В еще одном аспекте способа, параметр (K) жесткости является K=(I·BL_PO·BL_DR·ω₀)/2ζV.

В еще одном аспекте способа, генерирование второй характеристики (K₂) жесткости по второму колебательному ответному сигналу содержит генерирование второй характеристики (K₂) жесткости по второй частоте, второму напряжению ответного сигнала, второму току возбуждения и второй характеристике демпфирования.

В еще одном аспекте способа, способ дополнительно содержит регистрирование изменения (ΔK) жесткости, если вторая характеристика (K₂) жесткости отличается от параметра (K) жесткости более чем на предопределенный допуск по жесткости.

В еще одном аспекте способа, способ дополнительно содержит количественное определение изменения (ΔK) жесткости из сравнения K и K₂.

В одном из вариантов осуществления измерительной электроники, система обработки данных дополнительно сконфигурирована для определения параметра (C) демпфирования по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, система обработки данных дополнительно сконфигурирована для определения параметра (M) массы по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, система обработки данных дополнительно сконфигурирована для вычисления полюса (λ), левого вычета (R_L) и правого вычета (R_R) по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, три или более колебательных ответных сигнала содержат по меньшей мере один тон выше ответного сигнала основной часты и по меньшей мере один тон ниже ответного сигнала основной частоты.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, три или более колебательных ответных сигнала содержат по меньшей мере два тона выше ответного сигнала основной частоты и, по меньшей мере, два тона ниже ответного сигнала основной частоты.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе первого порядка.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе первого порядка, которая является

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе первого порядка, которая является и при этом, параметр (K) жесткости, параметр (C) демпфирования и параметр (M) массы определяются согласно уравнениям M=1/2jRω_d, K=(ω_n)²M и C=2ζω_nM.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе второго порядка.

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе второго порядка, которая является

В еще одном варианте осуществления измерительной электроники, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе второго порядка, которая является и при этом, параметр (K) жесткости определяется согласно параметр (M) массы определяется согласно M=K/(ω_n)², и параметр (C) демпфирования определяется согласно

В одном из вариантов осуществления способа, этап определения дополнительно содержит определение параметра (C) демпфирования по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

В еще одном варианте осуществления способа, этап определения дополнительно содержит этап, на котором определяют параметр (M) массы по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

В еще одном варианте осуществления способа, этап определения дополнительно содержит этап, на котором вычисляют полюса (λ), левого вычета (R_L) и правого вычета (R_R) по амплитудно-частотной характеристике с вычетом в полюсе.

В еще одном варианте осуществления способа, три или более колебательных ответных сигнала содержат, по меньшей мере, один тон выше ответного сигнала основной частоты и по меньшей мере один тон ниже ответного сигнала основной частоты.

В еще одном варианте осуществления способа, три или более колебательных ответных сигналов содержат, по меньшей мере, два тона выше ответного сигнала основной частоты и по меньшей мере два тона ниже ответного сигнала основной частоты.

В еще одном варианте осуществления способа, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе первого порядка.

В еще одном варианте осуществления способа, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе первого порядка, являющуюся

В еще одном варианте осуществления способа, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе первого порядка, являющуюся и при этом, параметр (K) жесткости, параметр (C) демпфирования и параметр (M) массы определяются согласно уравнениям M=1/2jRω_d, K=(ω_n)²M и C=2ζω_nM.

В еще одном варианте осуществления способа, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе второго порядка.

В еще одном варианте осуществления способа, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе второго порядка, являющуюся

В еще одном варианте осуществления способа, амплитудно-частотная характеристика с вычетом в полюсе содержит амплитудно-частотную характеристику с вычетом в полюсе второго порядка, которая является и при этом, параметр (K) жесткости определяется согласно параметр (M) массы определяется согласно M=K/(ω_n)², и параметр (C) демпфирования определяется согласно

В еще одном варианте осуществления способа, способ дополнительно содержит регистрирование изменения (ΔK) жесткости, если вторая характеристика (K₂) жесткости отличается от параметра (K) жесткости более чем на предопределенный допуск по жесткости.

В еще одном варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором определяют количественное изменение (ΔK) жесткости из сравнения K и K₂.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Один и тот же номер позиции на чертежах представляет идентичный элемент на всех чертежах.

На Фиг.1 показан расходомер, содержащий измерительную сборку и измерительную электронику.

На Фиг.2 показана измерительная электроника согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.3 - блок-схема последовательности операций способа для определения параметра (K) жесткости расходомера согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций способа для определения изменения (ΔK) жесткости в расходомере согласно варианту осуществления изобретения.

На Фиг.5 показана измерительная электроника согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа для определения параметра (K) жесткости расходомера согласно варианту осуществления изобретения.

На Фиг.7 показана реализация решения полюса (λ) и вычета (R) согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.8 - структурная схема, показывающая расчет параметров системы M, C и K согласно варианту осуществления изобретения.

На Фиг.9 показана полная основанная на АЧХ система оценки жесткости согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.10 - блок-схема последовательности операций способа для определения параметра (K) жесткости расходомера согласно варианту осуществления изобретения.

На Фиг.11 показана реализация решений M, C и K для характеристики с вычетом в полюсе второго порядка по уравнениям (29) согласно варианту осуществления изобретения.

На Фиг.12 показана полная система, основанная на АЧХ оценки жесткости согласно варианту осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1-12 и в последующем описании изображены отдельные примеры для обучения специалистов в данной области техники, каким образом реализовать и использовать наилучший вариант осуществления изобретения. Для цели изучения принципов изобретения, некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание варианты из этих примеров, которые подпадают под объем изобретения. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что признаки, описанные ниже, могут комбинироваться различными способами для формирования многочисленных вариантов изобретения. Как результат, изобретение не ограничено отдельными примерами, описанными ниже, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.

На Фиг.1 показан расходомер 5, содержащий измерительную сборку 10 и измерительную электронику 20. Измерительная сборка 10 реагирует на удельный массовый расход и плотность технологического материала. Измерительная электроника 20 присоединена к измерительной сборке 10 посредством провода 100 для предоставления информации о плотности, удельном массовом расходе и температуре через цепь 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 быть осуществлено на практике в качестве вибрационного трубчатого плотномера 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 трубке 130', чтобы непрерывно измерять температуру расходомерной трубки. Температура расходомерной трубки, а следовательно, напряжение, появляющееся на выводах RTD для заданного тока, проходящего через него, обусловлены температурой материала, проходящего через расходомерную трубку. Зависимое от температуры напряжение, появляющееся на выводах RTD, используется широко известным способом измерительной электроникой 20 для компенсации изменения модуля упругости расходомерных трубок 130 и 130', обусловленного любыми изменениями температуры расходомерной трубки. RTD присоединен к измерительной электронике 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 измерительной электроникой 20, через провод 185, в механизм 180 возбуждения.

Измерительная электроника 20 принимает сигнал температуры RTD по проводу 195, а также левый и правый сигналы скорости, появляющиеся на проводах 165L и 165R, соответственно. Измерительная электроника 20 вырабатывает сигнал возбуждения, появляющийся на проводе 185, чтобы приводить в действие элемент 180 и заставлять колебаться трубки 130 и 130'. Измерительная электроника 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости и сигнал RTD, чтобы вычислять удельный массовый расход и плотность материала, проходящего через измерительную сборку 10. Эта информация, наряду с другой информацией, подается измерительной электроникой 20 через цепь 26 на средство 29 использования.

На Фиг.2 показана измерительная электроника 20 согласно варианту осуществления изобретения. Измерительная электроника 20 может включать в себя интерфейс 201 и систему 203 обработки данных. Измерительная электроника 20 принимает колебательный ответный сигнал 210, например, такой как из измерительной сборки 10. Измерительная электроника 20 обрабатывает колебательный ответный сигнал 210, чтобы получать характеристики потока материала, протекающего через измерительную сборку 10. В дополнение, в измерительной электронике 20 согласно изобретению, колебательный ответный сигнал 210 также обрабатывается для того, чтобы определять параметр (K) жесткости измерительной сборки 10. Более того, измерительная электроника 29 может обрабатывать два или более таких колебательных ответных сигналов, по прошествии времени, для того чтобы выявлять изменение (ΔK) жесткости в измерительной сборке 10. Определение жесткости может производиться при наличии потока или в его отсутствие. Преимущество определения без потока может обеспечивать сниженный уровень шумов в результирующем колебательном ответном сигнале.

Как обсуждено ранее, коэффициент калибровки расхода (FCF) отражает свойства материала и свойства поперечного сечения расходомерной трубки. Удельный массовый расход материала, протекающего через расходомер, определяется умножением измеренного запаздывания (или разности фаз/частоты) на FCF. FCF может зависеть от характеристики жесткости измерительной сборки. Если характеристика жесткости измерительной сборки изменяется, то FCF также будет изменяться. Изменения в жесткости расходомера, поэтому, будет влиять на точность измерений параметров потока, сформированных расходомером.

Изобретение является значимым, так как оно позволяет измерительной электронике 20 выполнять определение жесткости на месте, без выполнения калибровочных испытаний на реальном потоке. Это позволяет определять параметр жесткости без стенда калибровочных испытаний или другого специального оборудования, или специальных флюидов. Это желательно, так как выполнение калибровки потока на месте является дорогостоящим, затруднительным и отнимающим много времени. Однако, лучшая и более легкая проверка калибровки желательна, так как, во время использования, жесткость измерительной сборки 10 может изменяться со временем. Такие изменения, например, могут быть обусловлены факторами, например, такими как эрозия расходомерной трубки, коррозия расходомерной трубки и повреждение измерительной сборки 10.

Изобретение может быть проиллюстрировано математической моделью. Колебательный ответный сигнал расходомера может быть представлен моделью возбуждения второго порядка с разомкнутым контуром, являющейся:

где f - сила, прикладываемая к системе, M - масса системы, C - характеристика демпфирования и K - характеристика жесткости системы. Член K заключает в себе K=M(ω₀)², а член C является C=M2ζω₀, где ζ является характеристикой затухания,

а ω₀=2πf₀, где f₀ - собственная/резонансная частота измерительной сборки 10 в герцах. В дополнение, x - расстояние физического смещения колебания, - скорость смещения расходомерной трубки, а - ускорение. Это обычно указывается ссылкой как модель MCK. Эта формула может быть перегруппирована в форму:

(2)

Уравнение (2) дополнительно может быть преобразовано в форму передаточной функции. В форме передаточной функции используется член смещения на силу, являющейся:

(3)

Широко известные магнитные уравнения могут использоваться для упрощения Уравнения (3). Двумя применимыми уравнениями являются:

(4)

и

(5)

Напряжение V_EMF датчика по Уравнению (4) (на датчике 170L или 170R измерения) равно коэффициенту BL_PO чувствительности датчика измерения, умноженному на скорость движения датчика измерения. Коэффициент BL_PO чувствительности датчика измерения обычно известен или измеряется для каждого датчика измерения. Сила (f), сформированная возбудителем 180, по уравнению (5) равна коэффициенту BL_DR, умноженному на ток (I) возбуждения, подаваемый на возбудитель 180.

Коэффициент BL_DR чувствительности возбудителя 180 обычно известен или измеряется. Коэффициенты BL_PO и BL_DR оба являются функцией температуры и могут быть скорректированы измерением температуры.

При подстановке магнитных уравнений (4) и (5) в передаточную функцию по Уравнению (3), результатом является:

(6)

Если измерительная сборка 10 является возбуждаемым разомкнутым контуром в резонансе, то есть, на резонансной/собственной частоте ω₀ (где ω₀=2πf₀), то Уравнение (6) может быть переписано в виде:

(7)

Подстановкой жесткости уравнение (7) упрощается в:

(8)

Здесь, параметр (K) жесткости может быть выделен, для того чтобы получить:

(9)

Как следствие, измерением/количественным определением характеристики (ζ) затухания, наряду с напряжением (V) возбуждения и током (I) возбуждения, может быть определен параметр (K) жесткости. Напряжение (V) ответного сигнала с датчиков перемещений могут определяться по колебательному ответному сигналу, наряду с током (I) возбуждения. Последовательность операций определения параметра (K) жесткости более подробно пояснена ниже, относительно к Фиг.3.

При использовании параметр (K) жесткости может отслеживаться со временем. Например, статистические методы могут использоваться для определения любых изменений во времени (то есть, изменения (ΔK) жесткости). Статистическое изменение в параметре (K) жесткости может указывать, что FCF для конкретного расходомера изменился.

Изобретение предусматривает параметр (K) жесткости, который не полагается на хранимые или подвергаемые выборке калибровочные значения плотности. В отличие от предшествующего уровня техники, где известный проточный материал используется в операции заводской калибровки для получения нормы плотности, которая может использоваться для всех будущих операций калибровки. Изобретение предусматривает параметр (K) жесткости, который получен исключительно по колебательным ответным сигналам расходомера. Изобретение предусматривает последовательность операций регистрации/калибровки жесткости без необходимости в последовательности операций заводской калибровки.

Интерфейс 201 принимает колебательный ответный сигнал 210 от одного из датчиков 170L и 170R скорости через провода 100 по Фиг.1. Интерфейс 201 может выполнять любое необходимое или желательное приведение сигналов в нужное состояние, такое как любой способ форматирования, усиления, буферизации и т.п. В качестве альтернативы, некоторые или все из приведений сигналов в нужное состояние могут выполняться в системе 203 обработки данных. В дополнение, интерфейс 201 может обеспечивать связь между измерительной электроникой 20 и внешними устройствами. Интерфейс 201 может допускать любой способ электронной, оптической или беспроводной связи.

Интерфейс 201, в одном из вариантов осуществления, связан с дискретизатором (не показан), при этом, сигнал датчика содержит аналоговый сигнал датчика. Дискретизатор осуществляет выборку и оцифровывает аналоговый колебательный ответный сигнал и выдает цифровой колебательный ответный сигнал 210.

Система 203 обработки данных управляет операциями измерительной электроники 20 и обрабатывает измерения параметров потока от сборки 10 расходомера. Система 203 обработки данных выполняет одну или более процедур обработки и, тем самым, обрабатывает измерения параметров потока, для того чтобы выводить одну или более характеристик потока.

Система 203 обработки данных может содержать компьютер общего применения, микропроцессорную систему, логическую схему, или некоторое другое устройство обработки общего применения 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 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, та