Способ и устройство для определения температуры элемента вибрационного датчика вибрационного измерителя

Способ и устройство для определения температуры элемента вибрационного датчика вибрационного измерителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к вибрационным измерителям и, более конкретно, к способу и устройству для определения температуры элемента вибрационного датчика вибрационного измерителя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вибрационные датчики, например, вибрационные денситометры и расходомеры Кориолиса, хорошо известны и используются для измерения массового расхода и получения другой информации о материалах внутри трубопровода. Материал может течь или может быть неподвижным. Примерные расходомеры Кориолиса раскрыты в патенте США 4109524, патенте США 4491025, и Re. 31450, все авторства J.E.Smith и др. Эти расходомеры имеют один или несколько трубопроводов, прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация трубопровода в массовом расходомере Кориолиса имеет набор собственных колебательных мод, которые могут быть простыми, изгибными, крутильными или связанного типа. В каждом трубопроводе могут быть возбуждены колебания с предпочтительной модой.

Материал втекает в расходомер из подсоединенного подающего трубопровода со стороны впускного отверстия расходомера, направляется через трубопровод(-ы) и выходит из расходомера со стороны выпускного отверстия расходомера. Собственные колебательные моды вибрирующей, заполненной материалом системы определяются отчасти объединенной массой трубопроводов и материала, текущего внутри трубопроводов.

Когда поток через расходомер отсутствует, возбуждающая сила, приложенная к трубопроводу(-ам), заставляет все точки вдоль трубопровода(-ов) осциллировать с одинаковой фазой, или с малым "нулевым смещением", которое представляет собой временную задержку, измеренную при нулевом потоке. Как только материал начинает течь через расходомер, силы Кориолиса приводят к тому, что каждая точка вдоль трубопровода(-ов) имеет отличающуюся фазу. Например, фаза на впускном отверстии расходомера отстает от фазы в центрированном положении возбудителя, тогда как фаза на выпускном отверстии опережает фазу в центрированном положении возбудителя. Тензочувствительные датчики на трубопроводе(-ах) производят синусоидальные сигналы, представляющие движение трубопровода(-ов). Выдаваемые тензочувствительными датчиками сигналы обрабатываются для определения временной задержки между тензочувствительными датчиками. Временная задержка между двумя или несколькими тензочувствительными датчиками пропорциональна массовому расходу материала, текущего через трубопровод(-ы).

Электроника измерителя, соединенная с возбудителем, формирует сигнал возбуждения для приведения возбудителя в действие и определяет массовый расход и другие свойства материала по сигналам, принятым от тензочувствительных датчиков. Возбудитель может содержать одну из многих известных конструкций; однако магнит и противостоящая катушка возбуждения получили наибольшее распространение в индустрии вибрационных измерителей. Примеры подходящих конфигураций катушки возбуждения и магнита предоставлены в патенте США 7287438, а также в патенте 7628083, права на которые принадлежат Micro Motion, Inc. и которые, тем самым, включены в настоящий документ посредством ссылки. Переменный ток передается на катушку возбуждения, чтобы заставить вибрировать трубопровод(-ы) с желаемой амплитудой и частотой расходомера. В данной области техники известно, что для тензочувствительных датчиков обеспечивают конструкцию из магнита и катушки, очень похожую на конструкцию возбудителя. Однако в то время когда возбудитель принимает ток, который индуцирует движение, тензочувствительные датчики могут использовать обеспечиваемое возбудителем движение, чтобы индуцировать напряжение. Величина временной задержки, измеряемая тензочувствительными датчиками, очень мала и часто измеряется в наносекундах. Поэтому необходимо иметь очень точный выходной сигнал преобразователя.

На Фиг. 1 показан пример узла 5 вибрационного датчика в виде расходомера Кориолиса, содержащего расходомер 10 и электронику 20 измерителя. Электроника 20 измерителя соединена с расходомером 10 для измерения параметров текущего материала, например плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры и другой информации.

Расходомер 10 включает в себя пару фланцев 101 и 101', манифольды 102 и 102' и трубопроводы 103A и 103B. Манифольды 102, 102' прикреплены к противоположным концам трубопроводов 103A, 103B. Фланцы 101 и 101' расходомера Кориолиса предшествующего уровня техники прикрепляются к противоположным концам разделителя 106. Разделитель 106 поддерживает определенное расстояние между манифольдами 102 и 102', чтобы предотвратить нежелательные колебания в трубопроводах 103A и 103B. Трубопроводы 103A и 103B продолжаются наружу от манифольд по существу параллельно друг другу. Когда расходомер 10 вставляется в трубопроводную систему (не показана), которая переносит текучий материал, материал входит в расходомер 10 через фланец 101, проходит через впускной манифольд 102, где суммарное количество материала направляется в трубопроводы 103A и 103B, протекает через трубопроводы 103A и 103B и назад в выпускной манифольд 102', где выходит из расходомера 10 через фланец 101'.

Расходомер 10 предшествующего уровня техники включает в себя возбудитель 104. Возбудитель 104 прикреплен к трубопроводам 103A, 103B в положении, где возбудитель 104 может возбудить колебания трубопроводов 103A, 103B в моде возбуждения, например. Более конкретно, возбудитель 104 включает в себя первый элемент возбудителя (не показан), прикрепленный к трубопроводу 103A, и второй элемент возбудителя (не показан), прикрепленный к трубопроводу 103B. Возбудитель 104 может содержать одну из многих известных конфигураций, например катушку, установленную на трубопроводе 103A, и противостоящий магнит, установленный на трубопроводе 103B.

В настоящем примере расходомера Кориолиса предшествующего уровня техники, мода возбуждения представляет собой первую несинфазную изгибную моду и трубопроводы 103A и 103B выбраны и соответственно смонтированы на впускном манифольде 102 и выпускном манифольде 102' так, чтобы обеспечить сбалансированную систему, имеющую по существу то же самое массовое распределение, моменты инерции, и модули упругости относительно изгибных осей W-W и W'-W' соответственно. В настоящем примере, где мода возбуждения представляет собой первую несинфазную изгибную моду, трубопроводы 103A и 103B приводятся в движение возбудителем 104 в противоположных направлениях относительно их соответствующих изгибных осей W-W и W'-W'. Сигнал возбуждения в виде переменного тока может обеспечиваться электроникой 20 измерителя, например, по проводящему пути 110 и пропущен через катушку, чтобы возбудить колебания обоих трубопроводов 103A, 103B. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что в расходомере Кориолиса предшествующего уровня техники могут быть использованы и другие моды возбуждения.

Показанный расходомер 10 включает в себя пару тензочувствительных датчиков 105, 105', которые прикреплены к трубопроводам 103A, 103B. Более конкретно, первый элемент тензочувствительного датчика (не показан) расположен на трубопроводе 103A, и второй элемент тензочувствительного датчика (не показан) расположен на трубопроводе 103B. В показанном примере тензочувствительные датчики 105, 105' могут быть электромагнитными детекторами, например тензочувствительными магнитами и тензочувствительными катушками, которые производят тензочувствительные сигналы, представляющие скорость перемещения и положение трубопроводов 103A, 103B. Например тензочувствительные датчики 105, 105' могут подавать тензочувствительные сигналы в электронику 20 измерителя по проводящим путям 111, 111'. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что перемещение трубопроводов 103A, 103B пропорционально определенным параметрам текущего материала, например массовому расходу и плотности материала, текущего через трубопроводы 103A, 103B.

В показанном на Фиг. 1 примере электроника 20 измерителя принимает тензочувствительные сигналы от тензочувствительных датчиков 105, 105'. Путь 26 обеспечивает средство ввода и вывода, которое позволяет электронике 20 измерителя взаимодействовать с оператором. Электроника 20 измерителя измеряет характеристики текущего материала, например разность фаз, частоту, временную задержку, плотность, массовый расход, объемный расход, суммарный массовый расход, температуру, проверку измерителя и другую информацию. Более конкретно, электроника 20 измерителя принимает один или несколько сигналов, например, от тензочувствительных датчиков 105, 105' и от одного или нескольких температурных датчиков 130.

Вследствие относительно малой фазовой задержки, а также из-за очень точных измерений, обеспечиваемых расходомерами Кориолиса, температура, по меньшей мере, одного из технологических трубопроводов обычно измеряется с использованием устройства измерения температуры, например с помощью резистивного детектора температуры (RTD) 130. Если температура исследуемого материала не изменяется быстро, то температура технологического трубопровода относится к температуре исследуемого материала и пропорциональна тепловому импедансу между флюидом, RTD, и окружающей температурой. Поэтому если температура трубопровода может быть измерена, то температура флюида может быть определена с приемлемой степенью определенности, которая может зависеть от конкретного применения. Поэтому вибрационные измерители предшествующего уровня техники, например расходомер Кориолиса 10 предшествующего уровня техники, используют хорошо известный RTD 130 для измерения температуры технологического трубопровода. В некоторых системах предшествующего уровня техники выполняются многократные измерения с помощью множества RTD, чтобы получить измерения температуры трубопровода, окружающего трубопроводы кожуха, стягивающих скоб и т.д.

RTD широко используются для обеспечения точного измерения температуры. RTD работает посредством подачи электрической энергии на RTD и вычисления сопротивления RTD. Это обычно делается посредством пропускания известного тока через RTD и измерения результирующего напряжения для вычисления сопротивления. Сопротивление RTD прямо пропорционально температуре. Например, многие RTD делаются из платины, которая имеет относительно линейный температурный коэффициент сопротивления, составляющий приблизительно 0,0039/°C. Поэтому RTD может быть откалиброван для обеспечения температуры на основании определенного сопротивления RTD. RTD имеют преимущество благодаря их точности, стабильности, достаточной линейности и имеют широкий температурный диапазон. Вместе с тем один из главных недостатков использования RTD заключается в увеличении стоимости, связанной с применением RTD. Увеличение стоимости возникает из-за стоимости самого RTD, а также из-за необходимости обработки сигналов с низкими уровнями сигнала, типичных для RTD. Хотя увеличение стоимости, связанное с RTD, и может быть обоснованным в некоторых ситуациях, в иных ситуациях не требуется непрерывное измерение температуры или высокая точность, обеспечиваемая RTD. В частности, это ситуации, где температура технологического флюида остается относительно стабильной. В этой ситуации RTD может не требоваться, поскольку ожидаемый диапазон изменения температуры относительно ограничен и температурные воздействия снижены по сравнению с измерениями объема или плотности.

Поэтому в данной области техники имеется потребность в предоставлении возможности измерения температуры, по меньшей мере, одного из трубопроводов вибрационного измерителя, используя существующий элемент датчика. А именно, имеется потребность в предоставлении возможности измерения температуры, не требующей дополнительного элемента, такого как RTD 130 расходомера Кориолиса 10 предшествующего уровня техники. Настоящее изобретение решает эти и другие проблемы и обеспечивает достижение усовершенствования в данной области техники.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с вариантом осуществления изобретения обеспечивается способ для определения температуры элемента вибрационного датчика, подсоединенного к трубопроводу вибрационного измерителя. Способ содержит этапы подачи сигнала определения температуры на элемент вибрационного датчика и измерения результирующего сигнала. В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ дополнительно содержит этап определения температуры элемента датчика на основании сигнала определения температуры и результирующего сигнала.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения обеспечивается способ для формирования величины корреляции между отношением напряжение-ток и температурой элемента датчика, подсоединенного к трубопроводу вибрационного датчика. Способ содержит этап подачи тестового сигнала на элемент датчика. Способ дополнительно содержит этапы измерения первого результирующего сигнала и определения первого отношения напряжение-ток на основании тестового сигнала и результирующего сигнала. В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ дополнительно содержит этапы измерения первой температуры элемента датчика и сохранения первого определенного отношения напряжение-ток с первой измеренной температурой.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения обеспечивается электроника измерителя для вибрационного измерителя, включающего в себя один или несколько трубопроводов и один или несколько элементов датчика, подсоединенных к одному или нескольким трубопроводам. Электроника измерителя включает в себя систему обработки, сконфигурированную для подачи сигнала определения температуры на элемент датчика из числа одного или нескольких элементов датчика. Система обработки дополнительно сконфигурирована для измерения результирующего сигнала. В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ дополнительно сконфигурирован для определения температуры элемента датчика на основании сигнала определения температуры и результирующего сигнала.

АСПЕКТЫ

В соответствии с аспектом изобретения способ для определения температуры элемента вибрационного датчика, подсоединенной к трубопроводу вибрационного измерителя, содержит этапы:

подачи сигнала определения температуры на элемент вибрационного датчика;

измерения результирующего сигнала; и

определения температуры элемента датчика на основании сигнала определения температуры и результирующего сигнала.

Предпочтительно этап определения температуры элемента датчика содержит:

определение отношения напряжение-ток из сигнала определения температуры и измеренного результирующего сигнала; и

определение температуры датчика на основании корреляции между определенным отношением напряжение-ток и температурой.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток на частоте, по существу равной резонансной частоте трубопровода вибрационного измерителя, включающего в себя технологический флюид, и причем способ дополнительно содержит этапы:

удаления сигнала определения температуры на заданный промежуток времени;

измерения напряжения;

определения противоэлектродвижущей силы; и

компенсации противоэлектродвижущей силы в отношении напряжение-ток.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток на частоте, отличной от резонансной частоты трубопровода вибрационного измерителя, включающего в себя технологический флюид.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток на частоте, по существу равной резонансной частоте трубопровода вибрационного измерителя, включающего в себя технологический флюид.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток, а результирующий сигнал содержит напряжение.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит фиксированное напряжение, а результирующий сигнал содержит ток.

Предпочтительно элемент датчика содержит катушку возбуждения.

Предпочтительно элемент датчика содержит катушку тензочувствительного датчика.

В соответствии с другим аспектом изобретения способ для формирования величины корреляции между отношением напряжение-ток и температурой элемента датчика, подсоединенного к трубопроводу вибрационного датчика, содержит этапы:

подачи тестового сигнала на элемент датчика;

измерения первого результирующего сигнала;

определения первого отношения напряжение-ток на основании тестового сигнала и результирующего сигнала;

измерения первой температуры элемента датчика; и

сохранение первого определенного отношения напряжение-ток с первой измеренной температурой.

Предпочтительно способ дополнительно содержит этапы:

измерения второй температуры элемента датчика; и

если вторая температура элемента датчика изменилась больше чем на пороговую величину относительно первой температуры, то измерения второго результирующего сигнала для определения, по меньшей мере, второго отношения напряжение-ток; и

сохранения второго отношения напряжение-ток со второй температурой.

Предпочтительно элемент датчика содержит катушку возбуждения.

Предпочтительно элемент датчика содержит катушку тензочувствительного датчика.

Предпочтительно тестовый сигнал содержит переменный ток, а результирующий сигнал содержит результирующее напряжение.

Предпочтительно тестовый сигнал содержит фиксированное напряжение, а результирующий сигнал содержит результирующий ток.

В соответствии с другим аспектом изобретения электроника измерителя для вибрационного измерителя, включающего в себя один или несколько трубопроводов и один или несколько элементов датчика, подсоединенных к одному или нескольким трубопроводам, включает в себя систему обработки, сконфигурированную для:

подачи сигнала определения температуры на элемент датчика из числа одного или нескольких элементов датчика;

измерения результирующего сигнала; и

определения температуры элемента датчика на основании сигнала определения температуры и результирующего сигнала.

Предпочтительно система обработки дополнительно сконфигурирована для:

определения отношения напряжение-ток на основании сигнала определения температуры и результирующего сигнала; и

определения температуры элемента датчика на основании корреляции между определенным отношением напряжение-ток и температурой.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток на частоте, по существу равной резонансной частоте трубопровода вибрационного измерителя, включающего в себя технологический флюид, и система обработки дополнительно сконфигурирована для:

удаления сигнала определения температуры на заданный промежуток времени;

измерения напряжения;

определения противоэлектродвижущей силы; и

компенсации противоэлектродвижущей силы в отношении напряжение-ток.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток на частоте, отличной от резонансной частоты трубопровода вибрационного измерителя, включающего в себя технологический флюид.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток на частоте, по существу равной резонансной частоте трубопровода вибрационного измерителя, включающего в себя технологический флюид.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит переменный ток, и результирующий сигнал содержит напряжение.

Предпочтительно сигнал определения температуры содержит фиксированное напряжение, а результирующий сигнал содержит ток.

Предпочтительно элемент датчика содержит катушку возбуждения.

Предпочтительно элемент датчика содержит катушку тензочувствительного датчика.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 изображает узел датчика Кориолиса предшествующего уровня техники.

Фиг. 2 - вибрационный измеритель в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3 - электроника измерителя в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 4 - процедура определения температуры в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 5 - график корреляции между сопротивлением и температурой для катушки возбуждения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 6 - процедура температурного сигнала возбуждения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 7 - процедура корреляции температуры в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 2-7 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант изобретения. С целью пояснения принципов изобретения некоторые известные аспекты были упрощены или исключены. Специалисты в данной области техники увидят возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема изобретения. Специалисты в данной области техники увидят, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.

На Фиг. 2 показан вибрационный измеритель 200, выполненный в форме измерителя, содержащего узел 210 датчика и один или несколько электронных компонентов 220 измерителя. Вибрационный измеритель 200 может содержать расходомер Кориолиса, объемный расходомер, вибрационный денситометр, и т.д. Поэтому настоящее изобретение не должно быть ограничено расходомерами Кориолиса. Электроника 220 измерителя соединена с узлом 210 датчика с помощью соединительных кабелей 215 для измерения одного или нескольких параметров вещества, например плотности флюида, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры, и другой информации по пути 226. Элементы, общие с расходомером 5 предшествующего уровня техники, имеют подобные цифровые обозначения, которые, однако, начинаются с "2", а не с "1". Например, трубопроводы предшествующего уровня техники обозначались как 103A и 103B, тогда как трубопроводы настоящего изобретения обозначаются как 203A и 203B.

Кроме того, возбудитель 204 показан как содержащий первую часть 204A и вторую часть 204B. В одном примерном варианте осуществления первая часть 204A содержит катушку, тогда как вторая часть 204B содержит магнит. Первая и вторая части 204A, 204B подсоединены к трубопроводам 203A, 203B соответственно в соответствии с известными методиками, например пайкой твердым припоем, склейкой, сваркой, соединением связующим веществом, механическим крепежом, и т.д. Следует отметить, что первая и вторая части 204A, 204B не ограничены комбинацией катушка-магнит, а могут содержать другие известные системы возбуждения, которые принимают электрический сигнал возбуждения, и испытывают электрическое сопротивление, которое может коррелироваться с температурой, как описано ниже. Другой пример может содержать пьезоэлектрическую систему возбуждения. Поэтому хотя в описании рассматриваются возбудитель и тензочувствительные катушки 204A, 205A, 205Ά, следует отметить, что могут быть использованы и другие типы элементов датчика. В дополнение к возбудителю 204, показанному как содержащий два отдельных элемента, тензочувствительные датчики 205, 205' показаны как содержащие первую и вторую части 205A, 205B, 205'А, и 205'B. Подобно возбудителю 204 тензочувствительные датчики 205, 205' могут содержать комбинации магнит-катушка, в которых катушка содержится в первых частях 205A, 205'A, а магнит содержится во вторых частях 205B, 205'B.

Хотя вибрационный измеритель 200 показан как содержащий два трубопровода 203A, 203B, следует отметить, что вибрационный измеритель 200 может содержать больше или меньше двух трубопроводов. Например, если вибрационный измеритель 200 представляет собой систему с единственным трубопроводом, первые части возбудителя и тензочувствительных датчиков 204A, 205A, 205'В могут быть подсоединены к трубопроводу, тогда как их вторые части 204B, 205B, и 205'B могут быть подсоединены к стационарному объекту, например. Поэтому участок возбудителя 204 и тензочувствительные датчики 205, 205', которые связаны с электроникой 220 измерителя с помощью соединительных кабелей 210, 211, 211', могут быть подсоединены к единственному трубопроводу. Кроме того, хотя трубопроводы 203A, 203B показаны как содержащие изогнутые трубопроводы, вибрационный измеритель 200 может содержать трубопроводы прямой конфигурации.

Вибрационный измеритель 200 работает во многом так же, как и расходомер 5 предшествующего уровня техники, за исключением получения измерения температуры одного или нескольких трубопроводов 203A, 203B. Как рассмотрено выше, вибрационные измерители предшествующего уровня техники определяют температуру посредством подсоединения RTD к трубопроводу, подачи тока на RTD и измерения результирующего напряжения. Результирующее напряжение наряду с подаваемым током используется для определения сопротивление RTD. Сопротивление RTD затем сопоставляется (определяется корреляция) с определенной температурой. Как можно видеть, вибрационный измеритель 200 настоящего изобретения не включает в себя RTD. Преимуществом является, что связанные с RTD повышение стоимости, проводные соединения и соответствующая схемотехника устраняются. Вместе с тем для вибрационного измерителя 200 настоящего изобретения также может быть желательным измерение температуры, которое в соответствии с вариантом осуществления изобретения может быть получено посредством определения температуры одного или нескольких элементов датчика, как описано более подробно ниже. В данной заявке "элементы датчика" представляют собой преобразователи, используемые для приложения вибрации на или приема вибрации от одного или нескольких вибрационных трубопроводов 203A, 203B. Примерами элементов датчика являются катушки возбуждения, например катушка 204 возбуждения, тензочувствительные катушки, например тензочувствительные 205A, 205Ά катушки, фотодиодные тензочувствительные датчики, пьезоэлектрические возбудители, и т.д. Температура, по меньшей мере, одной из элементов 204A, 205A, 205Ά вибрационного датчика может быть определена в соответствии с одной или несколькими рабочими процедурами, обеспечиваемыми электроникой 220 измерителя. Из температуры элемента датчика может быть определена температура трубопровода 203A, 203B, а также и температура технологического флюида внутри трубопроводов 203A, 203B.

На Фиг. 3 показана электроника 220 измерителя в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Электроника 220 измерителя может включать в себя интерфейс 301 и систему 303 обработки. Система 303 обработки может включать в себя систему 304 хранения. Система 304 хранения может содержать внутреннюю память, как это показано, или альтернативно может содержать внешнюю память. Электроника 220 измерителя может формировать сигнал 311 возбуждения и подавать сигнал 311 возбуждения на возбудитель 204 и, более конкретно, на катушку 204 возбуждения через соединительный провод 210, показанный на Фиг. 2. Электроника 220 измерителя может также формировать сигнал 313 определения температуры и подавать сигнал 313 определения температуры на катушку 204A возбуждения. Кроме того, электроника 220 измерителя может принимать сигналы 310 датчика от расходомера 210, например от тензочувствительных датчиков 205, 205', через соединительные провода 211, 211′, показанные на Фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления сигналы 310 датчика могут приниматься от возбудителя 204. Такая конфигурация известна из патента США 6230104, который принадлежит Micro Motion, Inc. и, тем самым, включен в настоящий документ посредством ссылки. Электроника 220 измерителя может работать как денситометр или может работать как массовый расходомер, включая и работу в качестве массового расходомера Кориолиса. Следует отметить, что электроника 220 измерителя может также работать в качестве узла вибрационного датчика некоторого другого типа и предоставленные конкретные примеры не должны ограничивать объем притязаний настоящего изобретения. Электроника 220 измерителя может обрабатывать сигналы 310 датчика для получения одного или нескольких параметров потока материала, текущего через трубопроводы 203A, 203B. В некоторых вариантах осуществления электроника 220 измерителя может также обрабатывать сигналы 310 датчика для определения отношения напряжение-ток (V/I) для определения температуры одного или более из возбудителя 204 или тензочувствительных датчиков 205, 205', как рассматривается подробнее ниже.

Интерфейс 301 может принимать сигналы 310 датчика от возбудителя 204 или тензочувствительных датчиков 205, 205' через соединительные провода 210, 211, 211'. Интерфейс 301 может осуществить любую необходимую или желаемую обработку сигналов, например любого рода форматирование, усиление, буферизацию, и т.д. Альтернативно некоторые или все из операций обработки сигналов могут выполняться в системе 303 обработки. Кроме того, интерфейс 301 может обеспечивать взаимодействие между электроникой 220 измерителя и внешними устройствами. Интерфейс 301 может быть пригоден для любого рода электронной, оптической, или беспроводной связи.

Интерфейс 301 в одном варианте осуществления может включать в себя цифровой преобразователь (не показан), если сигналы 310 датчика содержат аналоговые сигналы датчика. Цифровой преобразователь может дискретизировать и оцифровывать аналоговые сигналы датчика и формировать цифровые сигналы датчика. Цифровой преобразователь может также выполнять любое необходимое прореживание сигнала, при котором цифровой сигнал датчика прореживается для уменьшения объема необходимой обработки сигналов и для сокращения времени обработки.

Система 303 обработки может выполнять операции электроники 220 измерителя и обработать измерения расхода, получаемые от расходомера 210. Система 303 обработки может выполнять обработку данных, требуемую для осуществления одной или нескольких процедур обработки, например процедуры 313 определения температуры, процедуры 318 температурного сигнала возбуждения и процедуры 320 корреляции температуры, а также обрабатывать измерения расхода, чтобы получить один или несколько параметров расхода, которые скомпенсированы относительно температуры.

Система 303 обработки может содержать универсальный компьютер, микропроцессорную систему, логическую схему или некоторое другое универсальное или специальное устройство обработки. Система 303 обработки может быть распределена по множеству устройств обработки. Система 303 обработки может включать в себя любого рода интегральный или независимый электронный носитель данных, например систему 304 хранения.

Следует понимать, что электроника 220 измерителя может включать в себя различные другие элементы и функции, которые являются общеизвестными в данной области техники. Эти дополнительные признаки для краткости исключены из описания и чертежей. Поэтому настоящее изобретение не следует ограничивать конкретными рассмотренными и показанными вариантами осуществления.

Когда система 303 обработки формирует различные параметры потока, например массовый расход или объемный расход, то может возникать ошибка определяемого параметра вследствие изменения температуры технологического флюида, изменения температуры трубопроводов 203A, 203B или и того и другого. Например, изменение температуры трубопроводов может влиять на калибровочный коэффициент (FCF) расходомера, который используется для получения массового расхода в соответствии с уравнением (1), например.

m ˙ = F C F ( Δ t m e a s u r e d − Δ t 0 ) (1),

Где m ˙ - массовый расход;

FCF - калибровка расхода;

Δ t m e a s u r e d - измеренная задержка по времени между тензочувствительными датчиками 205, 205'; и

Δ t 0 - начальная задержка по времени между тензочувствительными датчиками при нулевом потоке.

На калибровочный коэффициент расхода влияет модуль упругости трубопроводов 203A, 203B среди прочего. Модуль упругости трубопроводов 203A, 203B изменяется с температурой. Поэтому если температура трубопроводов 203A, 203B не учитывается, калибровочный коэффициент расхода может оказаться неточным, приводя к неточным измерениям расхода.

Как рассмотрено выше в связи с Фиг. 1, при работе вибрационного измерителя 200 сигнал 311 возбуждения, обычно в виде переменного тока, может обеспечиваться электроникой 220 измерителя для возбуждения катушки возбудителя 204 через проводящий путь 210. Поскольку сопротивление катушки 204A, используемой для возбудителя 204, изменяется с температурой аналогично RTD, то если сопротивление (или импеданс, при использовании переменного тока) катушки, которая подсоединена к одному из трубопроводов 203A, 203B, может быть определено, то и температура катушки также может быть определена на основании предварительно рассчитанной корреляции, например. Как только система достигает установившегося состояния, температура катушки становится по существу равной температуре трубопровода 203A, 203B. Установившееся состояние может быть достигнуто быстро, когда трубопроводы хорошо изолированы кожухом измерителя (не показан), например. Как только достигается установившееся состояние с температурой технологического флюида, температура трубопроводов 203A, 203B может быть по существу равной температуре технологического флюида.

В соответствии с одним вариантом осуществления возбудитель 204 и соединительный провод 210 могут быть описаны как схема, которая возбуждается переменным током, подаваемым в виде сигнала 311 возбуждения и/или сигнала 313 определения температуры. В соответствии с законом Ома, когда переменный ток подается на схему, результирующее напряжение зависит от импеданса схемы, в данном случае импеданса катушки 204A возбуждения. Это можно видеть из уравнения (2).

V=(R+j2πfL)I (2)

Где V - напряжение;

R - сопротивление;

j - квадратный корень из -1;

f - частота переменного тока;

L - индуктивность катушки 204A; и

I - ток.

Уравнение (2) может быть преобразовано для решения относительно импеданса (R+j2πfL).

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения катушка может возбуждаться постоянным током, а не переменным током. Как можно заметить, если используется постоянный ток, уравнение (2) переходит в уравнение (3), поскольку сигнал постоянного тока не чувствителен к какой-либо индуктивности.

V=RI (3)

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, чтобы упростить вычисление в случае приложения к катушке 204A возбуждения переменного тока, членом индуктивного сопротивления (j2πfL) можно пренебречь. Это может быть допустимо тогда, когда частота переменного тока относительно мала и активное сопротивление является существенно большим. Например, типичный сигнал 311 возбуждения может иметь частоту приблизительно 250 Гц, но если частота сигнала, обеспечиваемого катушке для определения температуры, снижена приблизительно до 100 Гц, слагаемым индуктивного сопротивления можно пренебречь. Следовательно, поскольку импеданс часто может быть упрощен до активного сопротивления, последующее описание относится к отношению напряжение-ток (V/I) в предположении активного "сопротивления", даже если обеспечивается АС сигнал, если иное не оговорено специально. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что для желаемой большей точности индуктивность катушки 204A может быть учтена путем использования известной индуктивности L для подаваемого сигнала, или вычислением слагаемого индуктивного сопротивления (j2πfL) на основании частоты АС сигнала и индук