專利名稱：用于具有準(zhǔn)確度提高的平衡桿的科氏流量計的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單管科氏(Coriolis)流量計，尤其是涉及一種用于具有一平衡桿的科氏流量計的方法和裝置，該平衡桿具有一個附件，此附件通過增加流動的靈敏度并減小由流動引起的不良儀表振動，可提高流量計的準(zhǔn)確度。
問題單管科氏流量計是需要的，因?yàn)槠淇梢韵p管科氏流量計的分流歧管的花費(fèi)和難題。然而，單管科氏流量計具有流動靈敏度比雙管科氏流量計低的缺陷。單管科氏流量計的另一個缺點(diǎn)是，流量管上的科氏力不平衡并導(dǎo)致儀表振動。該振動能夠造成流量測量的誤差。
流動靈敏度低的原因有兩個其一是，單管流量計必須具有較大直徑的流量管來滿足給定的流率。這使得剛性件彎曲并且對科氏力幾乎沒有響應(yīng)。其二是，質(zhì)量流率是通過測量流量管與平衡桿之間的相對速度來測定的，并且平衡桿不直接經(jīng)受科氏力。
對雙管計如何工作的闡述有助于解釋單管計中平衡桿的意義。在雙管科氏流量計中，流量管是彼此相對異相振動的。雙流量管彼此抗衡，從而創(chuàng)立了動力平衡結(jié)構(gòu)。速度傳感器「傳感件(pick offs)」位于沿流量管的兩個部位處，來感應(yīng)流量管之間的相對速度。這些傳感件通常位于上游和下游離管的中點(diǎn)相等距離處。每個傳感件包括一個緊固在一個流量管上的磁鐵和一個緊固在另一個流量管上的線圈。線圈穿過磁場的相對運(yùn)動產(chǎn)生一個電壓。振動的流量管的正弦運(yùn)動在每個傳感件中產(chǎn)生一個正弦電壓。當(dāng)沒有材料流動時，來自兩個傳感件的電壓彼此同相。而具有材料流動時，移動物質(zhì)的科氏力使振動管偏轉(zhuǎn)，從而在兩個傳感件的電壓信號波之間造成相差。質(zhì)量流率與該相差成比例。重要的是注意，兩個流量管都受到相同的偏轉(zhuǎn)(由于流量的相等分配)并且每個流量管與相應(yīng)部位處的另一個流量管具有相同的相位移。上游傳感件的磁鐵速度與上游的線圈速度具有相同的相位，并且都與由上游的磁鐵-線圈傳感對產(chǎn)生的電壓具有相同的相位。下游的傳感件與上游傳感件的相位不同；但是磁鐵速度、線圈速度以及下游傳感件的輸出電壓的相位卻彼此相同。
在大多數(shù)單管流量計中，振動的流量管被平衡桿而不是被另一個流量管抗衡。在由平衡桿抗衡的流量計中，傳感件的磁鐵(或線圈)安裝在平衡桿上，仿佛它是第二個流量管。然而，由于材料不流過平衡桿，因此不會經(jīng)受任何直接的科氏力或直接科氏力引起的偏轉(zhuǎn)。每個傳感件產(chǎn)生一個電壓信號，該信號是相位移動的流量管速度與相位沒移動的平衡桿的速度的矢量和。于是，單管計的每個傳感件的輸出，有流體流動時的相位移比流量管獨(dú)自或雙管計的相位移要小得多。
平衡桿在不經(jīng)受直接的科氏力的同時，也不經(jīng)受來自科氏力引起的流量管的偏轉(zhuǎn)的一些力。不幸的是，平衡桿的最終同步偏轉(zhuǎn)還是使流量計的靈敏度減小了。在那些具有非常剛性的平衡桿的流量計中，該同步偏轉(zhuǎn)以及隨之引起的靈敏度的降低都非常小。然而，有幾個良性原因，致使平衡桿不是剛性的并且響應(yīng)科氏引起的流量管的偏轉(zhuǎn)而發(fā)生顯著的偏轉(zhuǎn)。這些具有響應(yīng)流量管的科氏偏轉(zhuǎn)的平衡桿的流量計其靈敏度嚴(yán)重下降。本發(fā)明使這些流量計中的某一些的靈敏度的下降減到最小，并且還提供了一種更準(zhǔn)確的流量計。
使用平衡桿來代替第二個流量管產(chǎn)生了另一問題。已經(jīng)討論了平衡桿是如何減小每個傳感件的輸出信號(相位移)的。然而使事情更糟糕的是，流量管與平衡桿振動之間的幅度比隨著流體密度的改變而發(fā)生變化。必需通過改變流體密度而使該幅度比發(fā)生變化，以便保持儀表平衡。但是由于平衡桿的振動幅度增大而流量管的振動幅度減小(正如更濃的流體中所發(fā)生的)，因此儀表的流動靈敏度下降了。該下降的發(fā)生是由于來自傳感件的正弦波(流動信號)的凈相移是相位移動的流量管的速度與相位沒移動(或者是由于同步偏轉(zhuǎn)而發(fā)生負(fù)相移)的平衡桿的速度的矢量和。在減小流量管振動幅度的同時增大平衡桿的振動幅度，可產(chǎn)生較長的零(或負(fù))相移的平衡桿矢量，而該矢量被加到較短的相移流量管矢量中。這個結(jié)果可減小傳感件正弦波的凈相移并且使流量計對較高密度流體的靈敏度較低。
已有技術(shù)的單管科氏流量計還具有一個雙管計所沒有的問題。這個問題是不平衡的科氏力。平衡桿能夠抗衡流量管的驅(qū)動振動，并且通過仔細(xì)設(shè)計能夠在流體密度范圍內(nèi)抗衡該驅(qū)動振動。但是，已有技術(shù)的平衡桿不能抗衡由流量施加到流量管上的科氏力。這個力隨著流率的不同而不同。在零流量時無科氏力，而流量高時該力卻相當(dāng)大。這個不平衡的力造成以驅(qū)動頻率施加到儀表上的擺動力偶或轉(zhuǎn)矩的形式，該不平衡的科氏力能夠使儀表以驅(qū)動頻率發(fā)生振動并使流量測量產(chǎn)生誤差。
由于平衡桿的同步偏轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的流量計靈敏度的下降以及由于(單)流量管的直徑較大而導(dǎo)致的靈敏度下降，一同導(dǎo)致流量計的總體靈敏度降得如此低，以致于減小了單管流量計的準(zhǔn)確度和商業(yè)上的可接受度。由于不平衡的科氏力而導(dǎo)致的流量計的振動進(jìn)一步減小了準(zhǔn)確度。顯然，已有技術(shù)的單管科氏流量計具有一些嚴(yán)重的問題。
解決方案通過本發(fā)明，上述及其它問題得到了解決并且在技術(shù)上取得了進(jìn)步，按照本發(fā)明，提供了一種用于單直管科氏流量計的方法及裝置，其具有一平衡桿，該平衡桿包括一個附加的動力結(jié)構(gòu)，叫作平衡桿共振器。該共振器起到三個作用，從而增大了由流量計產(chǎn)生的輸出信息的準(zhǔn)確度。
第一個作用是，平衡桿共振器產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這些轉(zhuǎn)矩通過平衡桿被施加到流量管上，從而抵銷了由科氏力施加到流量管上的轉(zhuǎn)矩。這減小了由所施加的科氏力引起的流量計的振動。由平衡桿共振器所起的第二個作用是，共振器轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上，減小了由流量管的科氏偏轉(zhuǎn)傳授給平衡桿的科氏樣偏轉(zhuǎn)(同步偏轉(zhuǎn))的幅度。這些流量管的偏轉(zhuǎn)在平衡桿上產(chǎn)生了同相科氏樣偏轉(zhuǎn)，后者反過來又降低了流量計的靈敏度。該平衡桿共振器附著在平衡桿的縱向中心處，從而消除了同相科氏樣偏轉(zhuǎn)。于是，由平衡桿共振器所引起的這些科氏樣偏轉(zhuǎn)幅度的減小增大了流量計的靈敏度。由轉(zhuǎn)矩所起的第三個作用是，在物質(zhì)密度的范圍內(nèi)提供了穩(wěn)定的流量計靈敏度(正如后面所討論的)。
該平衡桿共振器包括一個與平衡桿取向平行并在其旁邊的相對剛性桿。該平衡桿共振桿的重量附著在其端部(如果必需的話)，從而減小了平衡桿共振器工作方式的共振頻率。通過一稱作支柱(strut)的部件，平衡桿共振器在其中心處耦連到平衡桿的中心上。該平衡桿共振器與支柱以其驅(qū)動方式平放在流量管和平衡桿的振動平面上。平衡桿共振器的工作方式是轉(zhuǎn)動的振動方式，其中當(dāng)支柱彎曲時該剛性共振桿在驅(qū)動平面上轉(zhuǎn)動。平衡桿共振器的工作方式具有一個與驅(qū)動頻率分離并比其低的共振頻率。
(沒有流量)的驅(qū)動振動不會引發(fā)平衡桿共振器的工作方式，這是因?yàn)橹е街钠胶鈼U的縱向中心不經(jīng)受轉(zhuǎn)動，而只是位移。帶有平衡桿的支柱位移導(dǎo)致平衡桿共振器位移，但是卻不引發(fā)平衡桿共振器上的轉(zhuǎn)動振動工作方式，這是因?yàn)槠胶鈼U共振桿是剛性的并與支柱同步。它引起平衡桿的科氏樣偏轉(zhuǎn)，從而引發(fā)平衡桿共振器上的振動工作方式。這些偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致平衡桿中心的轉(zhuǎn)動和平衡桿共振器支柱的彎曲。因?yàn)槠胶鈼U共振器工作方式的共振頻率比科氏樣偏轉(zhuǎn)(驅(qū)動頻率)所應(yīng)用的頻率低，所以平衡桿共振器與平衡桿的科氏樣偏轉(zhuǎn)異相而振動。于是，支柱的彎曲將一個轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿的中心上，從而傾向于減小平衡桿中心的轉(zhuǎn)動并減小平衡桿科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度。平衡桿共振器以平衡桿共振器的轉(zhuǎn)動方式，象平衡桿的動力平衡器一樣工作。該平衡桿共振器還如同一個動力平衡器，其中它使平衡桿的科氏樣偏轉(zhuǎn)減小的程度和驅(qū)動頻率與共振器工作方式的振動頻率的分離成反比。非常近的分離導(dǎo)致科氏樣偏轉(zhuǎn)幾乎完全消除，而較大的分離導(dǎo)致消除的程度極小。由于平衡桿的科氏樣偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致儀表對流動的靈敏度下降，因此由平衡桿共振器所導(dǎo)致的偏轉(zhuǎn)的消除增大了儀表的流量靈敏度。
頻率分離所導(dǎo)致的科氏樣偏轉(zhuǎn)消除程度的變化可用來消除儀表隨材料密度而發(fā)生的靈敏度變化。以前已經(jīng)顯示，流量管/平衡桿幅度比的變化是如何使儀表的靈敏度隨著材料密度的增大而減小的。也已經(jīng)顯示，平衡桿共振器是如何將平衡桿的科氏樣偏轉(zhuǎn)減小到這樣一個程度即，該程度和驅(qū)動頻率與工作方式的共振頻率之間的頻率分離成反比。通過利用頻率分離的特性以及材料密度增大時儀表的驅(qū)動頻率減小的事實(shí)，平衡桿共振器可用來使流動的靈敏度不依賴于材料密度。
當(dāng)材料密度增大時，由于振動系統(tǒng)質(zhì)量的增加而使驅(qū)動頻率減小。由于平衡桿共振器工作方式的共振頻率在驅(qū)動頻率之下，并且由于它不依賴于材料密度，因此材料密度的增大導(dǎo)致驅(qū)動頻率與共振器工作方式的共振頻率之間的頻率分離減小。頻率分離的減小導(dǎo)致平衡桿共振器的共振幅度增大以及平衡桿科氏樣偏轉(zhuǎn)的減小。該減小導(dǎo)致儀表隨著材料密度的增大其靈敏度也增大。隨著材料密度的增大而增大的儀表靈敏度被用來恰恰消除由變化的幅度比所導(dǎo)致的隨著材料密度的增大而減小的靈敏度。當(dāng)具有高密度材料的驅(qū)動頻率等于或稍微高于共振器工作方式的振動頻率時，由平衡桿共振器導(dǎo)致的隨著密度的增大而增加的靈敏度最高。由高密度材料所增加的分離導(dǎo)致隨著密度的增大靈敏度增加得較少。于是，由平衡桿共振器所導(dǎo)致的靈敏度的增加可被用來消除由驅(qū)動頻率與共振器的共振頻率之間的適當(dāng)?shù)某跏奸g隔所導(dǎo)致的靈敏度的減小。
以前已經(jīng)說明，有幾個良性原因?qū)е戮哂许憫?yīng)流量管的科氏偏轉(zhuǎn)的平衡桿。在流體密度范圍內(nèi)具有流量靈敏度穩(wěn)定的儀表是其中一個原因。如果平衡桿具有足夠的剛性，從而使同步科氏樣偏轉(zhuǎn)不明顯，則幅度比就會發(fā)生足夠的變化，從而隨密度來改變流量計的流量靈敏度。但是沒有什么可以引發(fā)平衡桿共振器的工作方式，也沒有足夠的平衡桿科氏樣偏轉(zhuǎn)來選擇性消除靈敏度的變化。
正如所討論的，平衡桿共振器將一個轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上，以便使流動的靈敏度最佳。此轉(zhuǎn)矩與由材料流量施加到流量管上的科氏轉(zhuǎn)矩成比例并相反。即使平衡桿共振器的轉(zhuǎn)矩被施加到平衡桿上，而材料轉(zhuǎn)矩被施加到流量管上，二者最終也是被施加到儀表外殼和凸緣上。于是，該平衡桿共振器轉(zhuǎn)矩減小了外殼上的凈轉(zhuǎn)矩，并使儀表振動較小以及由儀表振動而導(dǎo)致的有關(guān)儀表的輸出數(shù)據(jù)誤差較小。
本發(fā)明的一個方面是，提供了一種適于接收材料流并具有以下部件的科氏流量計一流量管(901)以及一個與所述流量管取向基本平行的平衡桿(902)；平衡桿裝置(913)，它將所述平衡桿的端部耦連到所述流量管上；驅(qū)動器(D)，該驅(qū)動器以驅(qū)動的方式振動相位相反的所述流量管和平衡桿，該驅(qū)動方式的頻率基本上等于所述材料充入的流量管和所述平衡桿的共振頻率，所述材料流將周期性科氏力施加到所述振動的流量管上，從而產(chǎn)生所述流量管的周期性科氏偏轉(zhuǎn)，后者的特征在于偏轉(zhuǎn)的區(qū)域以及沒有偏轉(zhuǎn)的交點(diǎn)，所述平衡桿裝置響應(yīng)所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)，從而在所述平衡桿上產(chǎn)生周期性科氏樣偏轉(zhuǎn)，后者的特征在于偏轉(zhuǎn)的區(qū)域以及沒有偏轉(zhuǎn)的交點(diǎn)，所述平衡桿的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)與所述流量管的所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)同相并具有相同的交點(diǎn)數(shù)，所述科氏樣偏轉(zhuǎn)包括所述平衡桿軸心部分的轉(zhuǎn)動；耦連到所述流量管和所述平衡桿上的傳感裝置；計量電子設(shè)備，其從所述傳感裝置接收信號并產(chǎn)生科氏流量計輸出信息；其特征在于，所述科氏流量計還包括耦連到所述平衡桿上的平衡桿共振器裝置(908，911A，911B)；所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)，使所述平衡桿共振器裝置相對于所述平衡桿的所述縱向中心部分的所述轉(zhuǎn)動，以異相的轉(zhuǎn)動方式振動；裝置(909，909A，909B)，借此，所述平衡桿共振器裝置的振動將轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上，從而增大了由所述科氏流量計產(chǎn)生的輸出信息的準(zhǔn)確度；傳感裝置(LPO，RPO)，該裝置耦連到所述流量管上，從而產(chǎn)生準(zhǔn)確度增大的信號(922，924)，這些信號代表所述流量管相對于所述平衡桿振動速度的振動速度；以及計量電子設(shè)備(921)，該設(shè)備響應(yīng)由所述傳感裝置獲得的準(zhǔn)確度增加的所述信號的產(chǎn)生，導(dǎo)出視作所述材料流的信息。
另一方面是，增加所述科氏流量計的所述輸出信息的準(zhǔn)確度的所述裝置包括裝置(909，909A，909B)，包括所述平衡桿共振器裝置，該裝置將來自所述平衡桿共振器裝置的轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上從而減小了所述平衡桿的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度，所述流量管的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)的相對速度與所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)有關(guān)，即響應(yīng)所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述幅度的所述減小而增大，所述科氏流量計的流動靈敏度響應(yīng)所述流量管的科氏偏轉(zhuǎn)的所述相對速度的所述增加而增大，而后者與所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)有關(guān)。
另一方面是，所述科氏力將轉(zhuǎn)矩施加到所述流量管上，從而導(dǎo)致所述科氏流量計的振動；增加所述科氏流量計的所述輸出信息的準(zhǔn)確度的所述裝置包括裝置(909，909A，909B)，該裝置將由所述平衡桿共振器施加的所述轉(zhuǎn)矩伸展到所述平衡桿上，并通過所述撐桿伸展到所述流量管上，從而減小了由所述流量管施加到所述科氏流量計的儀表支架上的轉(zhuǎn)矩，由所述流量管施加到所述儀表支架上的所述轉(zhuǎn)矩的所述減小有效地減小了所述科氏流量計的振動。
另一方面是，當(dāng)所述科氏流量計以所述驅(qū)動方式檢測到所述振動流量管和所述平衡桿的振動頻率的變化(該變化產(chǎn)生于所述流動材料的密度改變)，并以所述驅(qū)動方式造成所述流量管與所述平衡桿的振動幅度比改變時，所述科氏流量計的所述輸出信息的準(zhǔn)確度增加了；所述科氏流量計的材料流靈敏度響應(yīng)振動幅度比中所所述變化而在第一方向上改變所述平衡桿共振器的振動幅度響應(yīng)所述共振頻率中的所述變化而在第二方向上改變所述材料流的靈敏度；在所述第一方向和所述第二方向上的流動靈敏度的所述變化彼此基本上有效地互相抵消了，從而消除了所述科氏流量計的流動靈敏度的任何變化。
另一方面是，誘發(fā)所述平衡桿上的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述裝置包括所述撐桿裝置，該裝置通過所述撐桿裝置將表示所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)的力從所述流量管伸展到所述平衡桿上，從而在所述平衡桿上誘發(fā)所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)。
另一方面包括裝置(909，909A，909B)，該裝置將所述平衡桿共振器裝置耦連到所述平衡桿的所述縱向中心部分。
另一方面是，所述平衡桿共振器裝置包括一加長桿(911，911A，911B)，該加長桿基本上平行于所述科氏流量計在不工作狀態(tài)時的所述平衡桿(902)；將所述加長桿耦連到所述平衡桿縱向中心部分上的一個短截線(909，909A，909B)；與所述平衡桿的所述縱向中心部分相關(guān)聯(lián)的所述平衡桿共振器裝置的振動將轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上。
另一方面是，來自所述平衡桿共振器(908)的所述被施加的轉(zhuǎn)矩減小了所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度，從而增大了所述科氏流量計的流動靈敏度。
另一方面是，所述平衡桿共振器(908)的所述被施加的轉(zhuǎn)矩通過撐桿(913)從所述平衡桿伸展到所述流量管(901)，從而減小了所述科氏流量計的振動。
另一方面是，所是共振桿包括一質(zhì)量件(M)。
另一方面是，所述質(zhì)量件(M)附著到所述共振桿的端部。
另一方面是，所述平衡桿共振器裝置包括所述短截線(909，909A，909B)，后者將所述加長桿耦連到所述加長桿底表面上的所述加長桿的所述縱向中心上。
另一方面是，所述平衡桿共振器裝置包括第一和第二平衡桿共振器，每個共振器包括短截線(909A，909B)和加長桿(911A，911B)；所述第一平衡桿共振器的所述短截線被耦連到所述平衡桿第一側(cè)面上的所述平衡桿的所述縱向中心上，而所述第二平衡桿共振器的所述短截線被耦連到所述平衡桿第二側(cè)面上的所述平衡桿的所述縱向中心上。
另一方面是，所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)響應(yīng)所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)彎曲撐桿裝置的第一端部，而彎曲所述流量管的端部；以及所述撐桿的第二端部響應(yīng)所述第一端部的所述彎曲而被彎曲，從而在所述平衡桿上誘發(fā)所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)。
另一方面包括一種操作科氏流量計的方法，該流量計適于接收材料流，并具有一個流量管以及與所述流量管取向基本平行的平衡桿；所述科氏流量計具有將所述平衡桿耦連到所述流量管上的撐桿；所述方法包括以下步驟使材料流過所述流量管；以驅(qū)動方式同相相反地振動所述流量管和平衡桿，其中振動頻率基本上等于所述充有材料的流量管和所述平衡桿的共振頻率；所述流動的材料將周期性科氏力施加到所述振動的流量管上，從而產(chǎn)生所述流量管的周期性科氏偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)的特征在于偏轉(zhuǎn)區(qū)域以及無偏轉(zhuǎn)的交點(diǎn)；響應(yīng)所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)，以所述驅(qū)動頻率在所述平衡桿上誘發(fā)同相科氏樣偏轉(zhuǎn)；所述科氏樣偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致所述平衡桿的所述縱向中心部分發(fā)生轉(zhuǎn)動；
所述科氏樣偏轉(zhuǎn)與所述流量管的所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)同相并具有相同的交點(diǎn)數(shù)；附著到所述流量管和所述平衡桿上的傳感裝置產(chǎn)生代表所述流量管的振動速度的輸出信號，而該速度與所述平衡桿的振動速度有關(guān)；計量電子設(shè)備響應(yīng)由所述傳感裝置造成的所述信號的產(chǎn)生，而導(dǎo)出與所述材料流有關(guān)的信息；其特征在于，所述科氏流量計還具有一個與所述平衡桿的縱向中心部分耦連的平衡桿共振器；所述方法還包括以下步驟所述平衡桿的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動方式使所述平衡桿共振器裝置反相振動，該振動與所述平衡桿的縱向中心部分的所述轉(zhuǎn)動有關(guān)；所述平衡桿共振器裝置的這個轉(zhuǎn)動式振動將轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上，從而增加了由所述科氏流量計產(chǎn)生的輸出信息的準(zhǔn)確度；所述傳感裝置產(chǎn)生準(zhǔn)確度增加了的、表示所述流量管的振動速度的信號，該速度與所述平衡桿的振動速度有關(guān)；以及所述儀表電子設(shè)備響應(yīng)準(zhǔn)確度增加了的所述信號的所述產(chǎn)生，而導(dǎo)出與所述材料流有關(guān)的準(zhǔn)確度增加了的信息。
另一方面是，增加所述科氏流量計的所述輸出信息的所述準(zhǔn)確度的所述步驟包括將來自所述共振器裝置的轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上，從而減小了所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度；響應(yīng)所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述幅度的所述減小，而增加與所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)有關(guān)的所述流量管的科氏偏轉(zhuǎn)的相對速度；以及響應(yīng)與所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)有關(guān)的所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述減小，而增加所述科氏流量計的所述流動靈敏度。
另一方面是，所述科氏力將轉(zhuǎn)矩施加到所述流量管上，從而導(dǎo)致所述科氏流量計的振動；并且其中增加所述科氏流量計的所述輸出信息的所述準(zhǔn)確度的所述步驟包括將由所述平衡桿共振器裝置施加的所述轉(zhuǎn)矩從所述平衡桿伸展到所述流量管，從而減小了由所述流量管施加到所述科氏流量計的儀表支架上的轉(zhuǎn)矩；
被施加到所述儀表支架上的所述轉(zhuǎn)矩的所述減小有效地減小了所述科氏流量計的振動。
另一方面是，增加所述科氏流量計的所述輸出信息的所述準(zhǔn)確度的所述步驟包括以所述驅(qū)動方式檢測所述振動流量管和所述平衡桿的振動頻率中的變化，該變化產(chǎn)生于所述流動材料的密度的改變；響應(yīng)材料密度的所述變化的所述檢測，而以所述驅(qū)動方式改變所述流量管和所述平衡桿的振動幅度比；響應(yīng)振動幅度比中的變化，而在第一方向上改變所述科氏流量計的材料流動靈敏度；響應(yīng)材料密度所述變化中的所述變化，而改變所述平衡桿共振器的振動幅度，從而在第二方向上改變所述材料流的靈敏度；流動靈敏度在所述第一方向和所述第二方向上的所述變化有效地獲得了所述科氏流量計的穩(wěn)定流動靈敏度。
另一方面是，誘發(fā)所述平衡桿上的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述步驟包括通過所述撐桿裝置，將表示所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)的力從所述流量管伸展到所述平衡桿，從而誘發(fā)了所述平衡桿上的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)。
另一方面包括將所述平衡桿共振器裝置耦連到所述平衡桿底表面上的所述平衡桿縱向中心部分上的步驟。
另一方面是，所述平衡桿共振器裝置包括一對部件，每個部件具有一個加長桿和一個短截線，并且其中所述方法包括將每個部件的短截線耦連到所述平衡桿相反側(cè)面上的所述平衡桿縱向中心部分上的步驟。
另一方面是，施加到所述平衡桿上的轉(zhuǎn)矩減小了所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度，從而增加了所述科氏流量計的流動靈敏度。
另一方面包括這樣一個步驟即，使施加到所述平衡桿上的轉(zhuǎn)矩通過撐桿從所述平衡桿向所述流量管伸展，從而減小了所述科氏流量計的振動。
另一方面是，振動所述平衡桿的所述步驟包括響應(yīng)所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)彎曲一個撐桿裝置的第一端部，而彎曲所述流量管的端部；以及響應(yīng)所述第一端部的所述彎曲，而彎曲所述撐桿的第二端部，從而在所述平衡桿上誘發(fā)所述科氏樣偏轉(zhuǎn)。
附圖描述通過閱讀結(jié)合附圖對本發(fā)明所作的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點(diǎn)和特性可以得到更好的理解。


圖1示出了一個轉(zhuǎn)動的流量管。
圖2示出了一個振動的流量管。
圖3示出了有流動的振動管上的科氏力。
圖4示出了有流動的振動管的科氏偏轉(zhuǎn)。
圖5示出了有流動的理想化儀表的科氏偏轉(zhuǎn)。
圖6示出了圖5儀表的傳感件的輸出信號的矢量圖。
圖7示出了已有技術(shù)的單直管流量計的科氏偏轉(zhuǎn)。
圖8示出了圖7儀表的傳感件的輸出信號的矢量圖。
圖9示出了一種實(shí)施本發(fā)明的直管科氏流量計。
圖10示出了平衡桿共振器的第一個可能的示范例的剖視圖。
圖11示出了平衡桿共振器的第二個可能的示范例的剖視圖。
圖12示出了測量低密度材料的已有技術(shù)儀表的傳感件信號的矢量圖。
圖13示出了測量高密度材料的已有技術(shù)儀表的傳感件信號的矢量圖。
圖14示出了測量低密度材料的本發(fā)明傳感件信號的矢量圖。
圖15示出了測量高密度材料的本發(fā)明傳感件信號的矢量圖。
圖16是基于給定流率的平衡桿共振器的振動幅度和驅(qū)動頻率與平衡桿共振器共振頻率之比所作的附圖。
圖17是基于平衡桿共振器振動與平衡桿振動之間的相差和頻率比所作的附圖。
詳細(xì)描述通過在平衡桿上采取能提高流量計靈敏度并減小儀表振動的結(jié)構(gòu)措施，本發(fā)明的方法和裝置解決了單管流量計中流動靈敏度低和儀表振動的問題。為了了解這是如何實(shí)現(xiàn)的，就必需了解流量管上的科氏力性質(zhì)、在流量管中產(chǎn)生的畸變，以及畸變是如何沿流量管產(chǎn)生同相位移的。
對圖1、圖2及圖3的描述圖1示出了材料流過的管102，這時管102繞其端部101逆時針轉(zhuǎn)動。可以通過科氏加速度Ac的等式及牛頓定律得出每單位長度的管102上的科氏力。
科氏加速度可以如下表示 ω＝角速度v＝材料的速度科氏力可以如下表示 M＝材料質(zhì)量因?yàn)椴牧螹＝pAtl p＝材料密度At＝流量管面積l＝管長度 但是＝質(zhì)量流率 科氏力Fc沿管102的長度是均勻的，這是因?yàn)楣?00的每一部分都以相同的速度轉(zhuǎn)動并且質(zhì)量流率在整個管中都是一樣的。
圖2示出了直流量管200，該管不繞端部201和202樞軸轉(zhuǎn)動，而是可位移地定位在端部201和202處。流量管200借助驅(qū)動器D(例如一根吉它線)以第一彎曲方式以其振動頻率圍繞軸203振動，同時材料流過流量管200。當(dāng)流量管向下穿過其垂直軸203(零位移)時，它的左半部順時針轉(zhuǎn)動，而右半部逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)接近管的中心時該轉(zhuǎn)動減小了。管的中心并不轉(zhuǎn)動而只是位移。當(dāng)科氏力穿過零位移軸203時，該科氏力在流量管200上的空間分布如圖3所示?？剖狭υ趦蓚€流量管的二等分處的方向是相反的，這是因?yàn)楣艿霓D(zhuǎn)動方向是相反的。該科氏力在中心處減小到零，這是因?yàn)榱髁抗艿霓D(zhuǎn)動在中心處減小到零。
圖2的振動流量管200與圖1的轉(zhuǎn)動管102之間的另一主要區(qū)別是，振動管200不連續(xù)轉(zhuǎn)動，而是停止并轉(zhuǎn)向。當(dāng)振動方向反轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動為零并且整個流量管上的科氏力為零。其結(jié)果是，由于流量管的振動穿過零幅度和最大速度(如圖3所示)，因此圖3的科氏力幅度隨著出現(xiàn)最大值的時間呈正弦變化。由于流量管以第一彎曲(驅(qū)動)方式到達(dá)其最大振動幅度和零速度處，因此零科氏力出現(xiàn)在整個流量管上?？剖狭α髁抗艿恼沂┘宇l率與由驅(qū)動器D振動時的頻率[即流量管的第一彎曲(驅(qū)動)方式振動頻率]相同。
對圖3的描述圖3示出了科氏力如何將未平衡轉(zhuǎn)矩施加到流量管上。如果無限制，圖3的流量管以管循環(huán)中所標(biāo)出的瞬間順時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)管的振動方向改變時，轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)動方向也變化。圖7的已有技術(shù)的平衡桿未作任何措施來抗衡未平衡的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩通過外殼連線和流量管的非活動部分被傳送到外殼和凸緣。這導(dǎo)致整個流量管以驅(qū)動頻率轉(zhuǎn)動，而流量管的端部以驅(qū)動頻率和與流速成比例的幅度彼此異相振動。
對圖4的描述流量管200響應(yīng)所施加的周期性科氏力而發(fā)生變形(如圖4所示)。其中實(shí)線表示流量管以驅(qū)動方式向下穿過零位移軸203時，流量管響應(yīng)科氏力而改變的形狀(非?？浯蟮?。虛線表示流量管以驅(qū)動方式向上穿過零位移時，流量管所改變的形狀。注意，實(shí)際上瞬間穿過零的流量管上的唯一點(diǎn)是管的中點(diǎn)。圖4的形狀類似于第二彎曲方式形狀。然而，這只是一種重合。流量管的第二彎曲方式的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于施加圖3的科氏力的頻率(第一彎曲方式的驅(qū)動頻率)。由于科氏力以小于其第二彎曲振動頻率的頻率正作用于流量管上，因此圖4中的科氏導(dǎo)致的變形與圖3中的科氏力是彼此同相出現(xiàn)的。因此當(dāng)流量管200以其驅(qū)動振動(第一彎曲)方式穿過零位移軸203時，該管假定為圖4的形狀。
對圖5的描述材料流將圖4的科氏誘發(fā)的振動疊加在圖2的驅(qū)動振動上。這如圖5所示。這兩個振動都以第一彎曲方式驅(qū)動頻率出現(xiàn)；但是它們以90°彼此位移。當(dāng)?shù)谝粡澢绞皆谘剌S203的零位移處時，科施誘發(fā)的位移最大值(實(shí)線)出現(xiàn)了。當(dāng)?shù)谝粡澢绞皆谧畲笪灰铺?虛線)時，科氏位移變?yōu)榱?。圖5類似于圖3，其中就科氏變形與流量管200穿過零軸203時的時間有關(guān)而言，圖5代表流量管的狀態(tài)。此時，并且只有在這時，科氏力和科氏誘發(fā)的變形才在最大幅度處。正如圖3已經(jīng)描述過的，當(dāng)流量管200以驅(qū)動方式的變形無論在向上的方向還是在向下的方向上都達(dá)到最大值時，科氏力減小并最終變?yōu)榱?。此時，流量管的速度為零并因此而對應(yīng)所施加的科氏力和所造成的科氏變形。于是，當(dāng)流量管200在其最大正負(fù)變形之間以第一彎曲方式正弦振動時，圖4所示的正弦科氏響應(yīng)以驅(qū)動頻率在幅度上發(fā)生正弦變化。為了清晰起見，圖4和圖5所示的科氏位移幅度被大大地夸張了。實(shí)際上該幅度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于流量管200的第一彎曲(驅(qū)動)方式的幅度，這是因?yàn)榈谝粡澢Ｊ皆诹髁抗艿闹C振頻率處被驅(qū)動而科氏模式則不是。從而，在所有圖中所示的科氏失真被極大地夸大。
與在現(xiàn)有技術(shù)的流量計有關(guān)的相位延遲是流量管的第一彎曲(驅(qū)動)模式和科氏偏差的重疊的結(jié)果。在圖4中，可以看到右傳感器SR穿過左傳感器SL之前的零位移。可以說，左傳感器和其示出電壓標(biāo)示了右傳感器SR及其輸出電壓的相位。相反地，還可以說，右傳感器導(dǎo)出左傳感器的相位。相位差(或時延)與科氏引入位移的幅度成正比，而該位移又與質(zhì)量流動速率成正比。
在理想的單直管科氏流量計中，平衡桿只在第一彎曲模式中振動并對于在流量管上的的科氏力缺乏任何明顯的響應(yīng)。圖5示出了單直管科氏流量計500，該流量計具有流量管200和平衡桿502，這兩個部件在平衡桿502的端部由撐桿503和504相連。圖5的實(shí)線表示以第一彎曲(驅(qū)動)方式與材料流一起穿過零位移軸203時的流量管200和平衡桿502。在圖5的平衡桿502上沒有出現(xiàn)科氏變形。虛線表示以第一彎曲(驅(qū)動)方式的振動向外延伸時的流量管和平衡桿。
對圖6的描述圖6是由圖5的理想化單直管科氏流量計所產(chǎn)生的振動速度的矢量圖。矢量Vtube603和Vbal bar606的長度代表流量管和平衡桿的峰速度，而矢量Vnet605代表平衡桿矢量606和流量管矢量603的速度矢量和。這些矢量繞原點(diǎn)轉(zhuǎn)動，而原點(diǎn)的一圈旋轉(zhuǎn)代表以驅(qū)動方式進(jìn)行的流量管的一個循環(huán)。矢量在X軸上的投影代表真實(shí)速度(或者凈矢量時的電壓)。矢量與X軸所成的角度代表它們的相位。圖6代表在圖5的實(shí)線所表示的時間處的圖5儀表的右傳感件。流量管200在右傳感器SR的響應(yīng)是矢量603，該矢量具有一個超前相位，φ管，由矢量603與真實(shí)軸602之間的角度表示。因?yàn)閭鞲屑盆FSR在驅(qū)動器D穿過零位時已經(jīng)穿過流量管的零位移處，所以該相位是正的。平衡桿502的振動速度沒有從軸602同相位移，這是由于流量管上所產(chǎn)生的科氏力沒有明顯影響平衡桿并且整個平衡桿502瞬間穿過零位移處。平衡桿矢量(606)沿真實(shí)軸602表示并稱作Vbal bar。流量管與平衡桿速度的矢量和是矢量Vnet605。矢量605具有相角φnet，該相角代表組合的矢量速度以及流量管和平衡桿的相位。該凈相角是測定質(zhì)量流的方式。注意，來自右傳感件SR的凈相角小于只用于流量管的相角。這個減小的同相角(以及靈敏度)是由于圖5的理想化單管儀中的平衡桿缺乏明顯的相位移而導(dǎo)致的。
對圖7的描述圖5的已有技術(shù)的平衡桿502是一個理想化狀態(tài)，這是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的平衡桿被科氏力間接地變形了。雖然該科氏力不直接作用在平衡桿上，但是它通過撐桿503將轉(zhuǎn)矩施加在平衡桿的每一端上。如圖7所示的平衡桿502的變形其形狀與流量管501的科氏變形相似并且同相；只是變形小一些。然而平衡桿的同相科氏樣變形導(dǎo)致產(chǎn)生平衡桿的速度矢量(806)，而后者實(shí)際上與流量管的速度矢量(803)的相位相反。產(chǎn)生這種表面反論的原因是，流量管501和平衡桿502以驅(qū)動的方式反向移動(如圖7中的速度矢量803和806所示)。這些矢量代表驅(qū)動器的流量管和平衡桿速度。由于流量管和平衡桿以相反方向振動，而同一方向上的變形(同相變形)加入到其中一個相位中，同時又從另一相位中減去。這樣，在左手傳感器(在平衡桿上)的線圈已經(jīng)穿過表示平衡桿零位移的虛線的同時，左手傳感器SL(在流量管上)的磁鐵還沒有穿過表示流量管零位移的虛線。于是，據(jù)說流量管的磁鐵具有負(fù)(或者落后)相位，而該線圈具有正(或者領(lǐng)先)相位。同樣的邏輯可用于解釋右手傳感件SR；只是相位的表示符號反向了。流量管上的磁鐵已經(jīng)穿過零位移線并且具有正相位，而平衡桿上的線圈還沒有穿過零位移線并且具有負(fù)相位。這種同相平衡桿的變形是不希望有的，因?yàn)樗鼫p小了傳感信號之間的相延遲，此外還作用于圖5中的理想化儀表上。
對圖8的描述圖8是具有流動的典型已有技術(shù)儀表的右傳感SR輸出信號的矢量圖(如圖7所示)。在圖8中，平衡桿速度矢量806具有加入到流量管矢量803中的負(fù)相位(其還沒有穿過零)，而矢量803具有正相位(其已經(jīng)穿過零)。其結(jié)果是，凈矢量805(或輸出電壓)具有比圖5和6的理想化儀表還低的相角。這個減小的相角導(dǎo)致儀表的靈敏度較差，并因此而比圖5的理想化儀表的輸出信號小。
對圖9和10的描述本發(fā)明的一個可能性示范實(shí)施例，如圖9所示，公開了一種直單管科氏流量計900，該流量計具有圍繞流量管901的外殼903；環(huán)繞流量管901和撐桿913中部的圓柱形平衡桿902，而撐桿913將平衡桿902的端部連接到流量管901上。流量管901從其輸出端907穿過整個流量計900延伸到其進(jìn)入端917。外殼903包括左右的端部904。外科903在外殼頸件914處包括楔部905。連接肋906位于頸件914內(nèi)部的環(huán)形開口915內(nèi)。連接肋906密封地將流量管901的端部嚙合到外殼903的端部904上。流量計900還有外殼連線930，后者在內(nèi)端932處被連接到平衡桿902上，而在外端933處被連接到外殼903的內(nèi)壁912上。該外殼連線930還具有平面彎頭931的外觀。
驅(qū)動器D使流量管901振動，并且驅(qū)動器D耦連到流量管901和平衡桿902上。流量管901還耦連到左傳感件LPO和右傳感件RPO上，這兩個傳感件定位在驅(qū)動器D的相對兩側(cè)上。儀表電子設(shè)備921將路徑923上的信號施加到驅(qū)動器D上，以便同相相反地驅(qū)動流量管901和平衡桿902。流量管及材料流的振動將科氏力施加到使之崎變的流量管901上。這種管崎變可由傳感件LPO和RPO檢測。傳感件的輸出信號在路徑922和924上傳送給儀表電子設(shè)備921，而該電子設(shè)備擁有信號，可測定信號之間的相差并將代表路徑925上的材料流的信息輸出給終端使用者。
材料流及流量管901振動的科氏力包括該流量管中的科氏變形，該變形改變了振動流量管的形狀。這種變形(如圖4中所夸大地示出的)沿流量管造成不同的定位，從而導(dǎo)致以稍稍不同的相位進(jìn)行振動。沿振動流量管道的每個點(diǎn)在材料流中都具有科氏正弦運(yùn)動，但是這些點(diǎn)卻不同時到達(dá)它們的最大位移或零位移位置。振動流量管的中心具有材料流時也沒有變化，而流量管的內(nèi)部經(jīng)歷相落后，流量管的外端經(jīng)歷領(lǐng)先的相位。
流量管901上的兩個部位之間的相差是儀表電子設(shè)備921測定流率的方式。速度(或位移或加速)傳感件LPO和RPO定位于沿流量管901的兩個位置上。傳感件輸出之間的時間延遲(由驅(qū)動頻率所除的相差)與通過振動流量管901的質(zhì)量流率成正比。
在常規(guī)的已有技術(shù)直管流量計中，平衡桿902主要用于抗衡流量管振動質(zhì)量的平衡。該被平衡的振動結(jié)構(gòu)包括流量管901、撐桿913和平衡桿902。在使用時，驅(qū)動器D以這些結(jié)構(gòu)(包括充有材料的流量管901)的共振頻率同相相反地振動平衡桿902和流量管901。作為材料流穿過振動流量管的結(jié)果，在流量管901內(nèi)誘發(fā)了正弦科氏變形。這些科氏變形以充有材料的振動流量管901的驅(qū)動頻率出現(xiàn)。由于平衡桿902沒有材料流通過(象通過流量管901那樣)，因此其不經(jīng)受直接的科氏力。然而，撐桿913從流量管到平衡桿902配有一條用于連通振動的路徑。其結(jié)果是，科氏力誘發(fā)的流量管901的變形通過撐桿913將轉(zhuǎn)矩傳送給平衡桿902。在常規(guī)已有技術(shù)的儀表中，這些轉(zhuǎn)矩小幅度的科氏樣變形(同步變形)出現(xiàn)在平衡桿902上(如圖7所示)。這些小科氏樣變形減小了傳感件的凈相差。這個由傳感件LPO和RPO產(chǎn)生的減小的科氏信號通過路徑922和924被施加到儀表電子設(shè)備921上，該電子設(shè)備由傳感器LPO和RPO的輸出信號之間的相差可測定材料流信息。
本發(fā)明包括平衡桿共振器908。這是一個其縱向軸平行于流量管的縱向軸的桿件911。該平衡桿共振桿具有相對的剛性并且沿其長度具有質(zhì)量，而在其端部具有額外的質(zhì)量m。平衡桿共振桿911在其中點(diǎn)處由短截線909固定到平衡桿902的中點(diǎn)上。該短截線的尺寸使其可稍稍低于驅(qū)動頻率來定位平衡桿共振器(圖10中的點(diǎn)劃線)轉(zhuǎn)動方式的共振頻率?？剖险T發(fā)的流量管901的變形借助于撐桿913使平衡桿902稍微變形(如圖7所示)。平衡桿在圖7的科氏樣變形中的偏轉(zhuǎn)激發(fā)了平衡桿共振器的轉(zhuǎn)動方式(如圖10所示)。因?yàn)槠胶鈼U共振器的共振頻率低于激發(fā)(驅(qū)動)頻率，所以平衡桿共振器的運(yùn)動與平衡桿科氏樣變形呈180度的反相。平衡桿共振器在轉(zhuǎn)動方式中的偏轉(zhuǎn)通過平衡桿共振器短截線909將轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上。該轉(zhuǎn)矩減小了平衡桿的科氏樣變形，并因此將流量計的流動靈敏度增加到接近于圖5的理想化單管流量計的靈敏度。
圖10示出了圖9的流量計，該流量計具有外殼903，但是其端部去掉了。而且未示出儀表的電子設(shè)備及其連線，儀表使圖的復(fù)雜程度減到最小。在操作中，流量管901承受科氏力，從而導(dǎo)致流量管呈現(xiàn)正弦S形偏轉(zhuǎn)。該狀態(tài)如圖7所示。流量管901的這些科氏變形通過圖9的撐桿913將轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿的每一端上，從而導(dǎo)致平衡桿902呈現(xiàn)科氏樣變形，該變形與流量管901上的同相，但是幅度較小(如圖7所示)。如前所述，平衡桿的這個同相科氏樣變形是不需要的，因?yàn)樗鼫p小了來自傳感件LPO和RPO每一位的有效相延遲。
平衡桿共振器908通過用作動力平衡桿而減小了平衡桿902的科氏樣變形。因此，當(dāng)平衡桿的中部作為流量管科氏變形的作用結(jié)果而逆時針轉(zhuǎn)動時，每一端具有質(zhì)量M的共振桿911以順時針的方向轉(zhuǎn)動，并且抵抗平衡桿902的逆時針轉(zhuǎn)動。這樣由于通過撐桿913而從流量管901所接收的振動力，就減小了平衡桿902所償試的逆時針運(yùn)動。同樣，當(dāng)平衡桿902的中心償試順時針轉(zhuǎn)動時，平衡桿共振器908就逆時針轉(zhuǎn)動并減小了平衡桿的順時針轉(zhuǎn)動。平衡桿共振器908的轉(zhuǎn)動振蕩有效地消除了平衡桿902的轉(zhuǎn)動振蕩。于是，平衡桿共振器908有效地用作動力平衡器，并且由于流量管901和撐桿913將科氏力施加到平衡桿902上，而使平衡桿902的任何轉(zhuǎn)動消除或最小化。
對圖11的描述圖11類似于圖10，只是其示出了一對平衡桿共振器908A和908B。平衡桿共振器908B附著于平衡桿902軸中心部的一側(cè)上，同時平衡桿共振器908A附著于平衡桿902的相反側(cè)。這不同于圖10所示出的，在圖10中平衡桿共振器908附著于平衡桿902的底部。圖11實(shí)施例的操作原理與圖10相同。即，平衡桿共振器908A和908B一起用作動力平衡器，該平衡器由于科氏振動通過撐桿913從流量管901作用于平衡桿902(如圖9所示)，而使平衡桿902的轉(zhuǎn)動有效地減到最小。
在圖11中，將平衡桿共振桿連接到平衡桿上的短截線909A和909B扭轉(zhuǎn)變形，而不是象圖9和圖10的短截線909那樣彎曲。這個雙平衡桿共振器類似于圖9和圖10的單平衡桿共振器，將轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上，二者的結(jié)果是一樣的。
對圖12和13的描述該平衡桿共振器還用于使流動靈敏度不依賴于材料密度。圖12和13示出了在圖7已有技術(shù)儀表的輸出信號相上材料密度的變化效果。對兩個不同密度材料的儀表相圖所作的比較是沒有意義的，這是因?yàn)槊芏炔顚?dǎo)致驅(qū)動頻率以及管相的位移。因此，這些圖的相角對于圖來說已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的。這意味著，相角已經(jīng)被驅(qū)動頻率所除。該標(biāo)準(zhǔn)化相角實(shí)際上是時間的延遲。由于科氏力和由此而形成的相角都與管頻率成比例，因此用于同一質(zhì)量流率和不同密度的標(biāo)準(zhǔn)化流量管相角，對于具有穩(wěn)定流動靈敏度的流量計來說應(yīng)該是相等的。
圖12是已有技術(shù)的儀表在給定的低密度材料流率時的傳感輸出信號的標(biāo)準(zhǔn)化矢量圖。該矢量的長度與速度成比例，而當(dāng)管的中點(diǎn)穿過零位移位置時，與X軸所成的角度表示分量的相角。該低密度材料導(dǎo)致較高的流量管幅度和較低的平衡桿幅度(保存動力并保持儀表平衡)。流量管矢量1203和平衡桿矢量1202的矢量和Vnet1205導(dǎo)致相對高的凈相角φnet(標(biāo)準(zhǔn)化)。圖13是相同儀表在相同的質(zhì)量流率時的標(biāo)準(zhǔn)化矢量圖，只是材料的密度高得多。該流量管的標(biāo)準(zhǔn)化相角φtube與圖12中的是一樣的，并且平衡桿相角φbalaoce bar也與圖12中一樣。然而，流量管的幅度已經(jīng)減小，而平衡桿的幅度已經(jīng)增大，從而導(dǎo)致矢量和1305的標(biāo)準(zhǔn)化相角φnet減小。標(biāo)準(zhǔn)化凈相角隨材料密度的這種變化導(dǎo)致儀表的流動靈敏度隨材料密度的增大而減小。
對圖16和17的描述實(shí)施平衡桿共振器的本發(fā)明解決了由于改變材料密度而導(dǎo)致流動靈敏度改變的問題。它通過利用隨著驅(qū)動頻率與平衡桿共振器共振頻率之間的頻率分離的變化而導(dǎo)致的平衡桿共振器的幅度變化，消除了密度對流動靈敏度的作用效果。圖16是典型的頻率響應(yīng)曲線。它示出了作為驅(qū)動頻率與平衡桿共振器工作方式的共振頻率之比的函數(shù)的平衡桿共振器的振蕩幅度?？梢钥吹剑?dāng)頻率比非常接近于1.0時，平衡桿共振器幅度就變得非常大。圖17示出平衡桿的科氏樣變形與其工作方式中的平衡桿共振器變形之間的相位關(guān)系。它表示，對于驅(qū)動頻率高于平衡桿共振器工作方式的共振頻率的情形，相角是180度。
驅(qū)動頻率對于低密度材料來說是增大的，而對于高密度材料來說是減小的，而同時平衡桿共振器的共振頻率固定在高密度材料的驅(qū)動頻率之下的一個頻率處。這意味著，用于高密度材料的頻率分離要比用于低密度材料的小，其結(jié)果是，用于給定質(zhì)量流率的平衡桿共振器的振蕩幅度要比用于高密度材料的高。該較高的平衡桿共振器幅度導(dǎo)致較低的科氏樣平衡桿變形和平衡桿傳感矢量，而該矢量比低度材料的傳感矢量負(fù)性少對圖14和15的描述圖14和15示出了如何消除密度效應(yīng)。圖14是用于第密度材料的傳感輸出信號的標(biāo)準(zhǔn)化矢量圖。流量管的振蕩幅度高，從而導(dǎo)致較高的流量管速度和較長的速度矢量1403。由于低密度材料還導(dǎo)致驅(qū)動頻率高。這個較高的驅(qū)動頻率導(dǎo)致驅(qū)動頻率與平衡桿共振器的較低固定共振頻率之間的頻率分離較大。這個較大的頻率分離意味著，平衡桿共振器的幅度較小并且流量管的科氏變形通過若干撐桿而導(dǎo)致平衡桿變形。其結(jié)果是，平衡桿速度矢量1406具有比較大的負(fù)相角。
圖15是與圖14相同儀表和相同質(zhì)量流率的標(biāo)準(zhǔn)化矢量圖；只是它用于高密度材料。當(dāng)平衡桿的幅度與圖14的矢量1406比較是增大了時，流量管的幅度是減小的。這導(dǎo)致在圖15中流量管矢量1403在長度上減小而平衡桿矢量1406在長度上增加。而且高密度材料還減小了驅(qū)動頻率，而后者導(dǎo)致驅(qū)動頻率與平衡桿共振器的共振頻率之間的相分離較小。這個減小的頻率分離導(dǎo)致較大的平衡桿共振器幅度(如圖16所示)和減小的平衡桿科氏樣變形。這意味著，平衡桿矢量1406具有較小的負(fù)相角。該平衡桿負(fù)相角的減小使得圖15的凈矢量1405具有與圖14的凈矢量1405相同的相角和幅度。由于凈矢量1405具有相同的相角和幅度，因此儀表的流動靈敏度對于兩種不同密度的材料來說是相同的。這樣就解決了已有技術(shù)儀表的密度靈敏度問題。
圖9、10和11的平衡桿共振器除了增加流量計的靈敏度以及使儀表的靈敏度不依賴于材料密度以外，還具有其它的優(yōu)點(diǎn)。在圖3中可以看到，科氏力將未平衡的轉(zhuǎn)矩施加到流量管上。如果不限制，圖3的流量管以管循環(huán)中所標(biāo)出的瞬間順時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)管的振動方向改變時，轉(zhuǎn)矩方向和振動方向也改變。圖7的已有技術(shù)的平衡桿不采取任何措施來抗衡未平衡的轉(zhuǎn)矩，而該轉(zhuǎn)矩通過外殼連線和流量管的非活動部分被傳給外殼和凸緣。這導(dǎo)致整個流量計以驅(qū)動頻率振動，而流量計的端部以驅(qū)動頻率和與流率成比例的幅度彼此異相振動。
整個流量計的振動是不需要的，這是因?yàn)樗尤氲讲牧系目剖霞铀僦谢驈闹袦p去。該額外的加速雖然與流率成比例，但是由于它取決于儀表安裝的剛性，因此一般是未知的。儀表的剛性安裝減小了偽加速(振動)，而軟性安裝使其增大。這個未知的偽加速因此而導(dǎo)致儀表誤差。
本發(fā)明減小了由于借助于平衡桿共振器的未平衡科氏力而減小了儀表振動問題的嚴(yán)重程度。該平衡其共振器象動力平衡桿一樣起作用，其中它增大了振動的幅度，直到將足夠的轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上從而將激發(fā)位移減小到接近于零為止。平衡桿共振器的這種激發(fā)是由于兩個原因。它可以是由于平衡桿的科氏樣變形，也可以是由于整個儀表的科氏誘發(fā)的振動。這兩個原因的任一個都激發(fā)了平衡桿共振器并增大了其轉(zhuǎn)動方式的幅度。圖10示出了平衡桿共振器908的彎曲。短截線將一個轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上，而平衡桿又將一個轉(zhuǎn)矩施加到流量管上，后一個轉(zhuǎn)矩與由材料的科氏變形施加到流量管上的轉(zhuǎn)矩相反。該轉(zhuǎn)矩既可減小平衡桿的變形，又可借助于外殼連線和非活動管區(qū)域來間接減小外殼的振動。
平衡桿共振器使平衡桿的科氏樣變形及科氏力誘發(fā)的整個儀表振動減小的程度是驅(qū)動頻率與平衡桿共振器轉(zhuǎn)動方式的共振頻率之間的函數(shù)。這可由圖16的典型頻率響應(yīng)曲線明顯示出。如果兩個頻率是相等的，則平衡桿共振器幾乎完全消除了平衡桿科氏樣變形和科氏誘發(fā)的儀表振動。當(dāng)頻率分離增大時，平衡桿共振器的效果減小了。而且，重要的是，平衡桿共振器的共振頻率在驅(qū)動頻率之下。圖17表示，如果平衡桿共振器的共振頻率在驅(qū)動頻率之上，則平衡桿共振器與平衡桿的變形同相偏移，并且增大了變形幅度和儀表振動。因?yàn)轵?qū)動頻率與材料密度成反比，所以最好使平衡桿共振器的共振頻率充分位于驅(qū)動頻率之下，以便所允許的最高材料密度不會導(dǎo)致驅(qū)動頻率在平衡桿共振器的共振頻率之下。
在顯示變形模式形狀的這些圖中，已經(jīng)采用了在流量管邊上具有平衡桿的儀表。該幾何形狀由于其更有利于理解得清楚而業(yè)已用于這些圖中。與本發(fā)明有關(guān)的原理同樣也可用于圖9、10和11的并列幾何形狀和同心管幾何形狀中。同樣，所有圖都使用了單直管，而該原理同樣也可用于單彎管儀表中。
應(yīng)該明白地理解，有請求權(quán)項(xiàng)的發(fā)明并不局限于對優(yōu)選實(shí)施例的描述，而是將其它變型和改變都包括在本發(fā)明概念的范圍和精髓內(nèi)。例如，雖然本發(fā)明已經(jīng)作為單直管科氏流量計的一部分而被公開，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明并不局限于此，它還可用于包括不規(guī)則和曲線結(jié)構(gòu)的單直管流量計的其它類型的科氏流量計以及具有多個流量管的科氏流量計。應(yīng)該理解，術(shù)語“材料”包括泥漿、果汁、任何密度的液體、氣體以及血漿。
權(quán)利要求
1.流的科氏流量計，包括流量管(901)以及與所述流量管取向基本平行的平衡桿(902)；平衡桿裝置(913)，它將所述平衡桿的端部耦連到所述流量管上；驅(qū)動器(D)，該驅(qū)動器以驅(qū)動的方式同相相反地振動所述流量管和平衡桿，該驅(qū)動方式的頻率基本上等于所述材料充入的流量管和所述平衡桿的共振頻率，所述材料流將周期性科氏力施加到所述振動的流量管上，從而產(chǎn)生所述流量管的周期性科氏偏轉(zhuǎn)，后者的特征在于偏轉(zhuǎn)的區(qū)域以及沒有偏轉(zhuǎn)的交點(diǎn)，所述平衡桿裝置響應(yīng)所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)，從而在所述平衡桿上產(chǎn)生周期性科氏樣偏轉(zhuǎn)，后者的特征在于偏轉(zhuǎn)的區(qū)域以及沒有偏轉(zhuǎn)的交點(diǎn)，所述平衡桿的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)與所述流量管的所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)同相并具有相同的交點(diǎn)數(shù)，所述科氏樣偏轉(zhuǎn)包括所述平衡桿軸心部分的轉(zhuǎn)動；耦連到所述流量管和所述平衡桿上的傳感裝置；計量電子設(shè)備，其從所述傳感裝置接收信號并產(chǎn)生科氏流量計輸出信息；其特征在于，所述科氏流量計還包括耦連到所述平衡桿上的平衡桿共振器裝置(908，911A，911B)；所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)，使所述平衡桿共振器裝置相對于所述平衡桿的所述縱向中心部分的所述轉(zhuǎn)動，以異相的轉(zhuǎn)動方式振動；裝置(909，909A，909B)，借此，所述平衡桿共振器裝置以所述轉(zhuǎn)動方式的振動將轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上，從而增大了由所述科氏流量計產(chǎn)生的輸出信息的準(zhǔn)確度；傳感裝置(LPO，RPO)，該裝置耦連到所述流量管上，從而產(chǎn)生準(zhǔn)確度增大的信號(922，924)，這些信號代表所述流量管相對于所述平衡桿振動速度的振動速度；以及計量電子設(shè)備(921)，該設(shè)備響應(yīng)由所述傳感裝置獲得的準(zhǔn)確度增加的所述信號的所述產(chǎn)生，導(dǎo)出視作所述材料流的信息。
2.權(quán)利要求1的科氏流量計，其特征在于增加所述科氏流量計的所述輸出信息準(zhǔn)確度的所述裝置包括裝置(909，909A，909B)，包括所述平衡桿共振器裝置，該裝置將來自所述平衡桿共振器裝置的轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上，從而減小了所述平衡桿的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度，所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)的相對速度與所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)有關(guān)，即響應(yīng)所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述幅度的所述減小而增大，所述科氏流量計的流動靈敏度響應(yīng)所述流量管的科氏偏轉(zhuǎn)的所述相對速度的所述增加而增大，而后者與所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)有關(guān)。
3.權(quán)利要求1的科氏流量計，其特征在于所述科氏力將轉(zhuǎn)矩施加到所述流量管上，從而導(dǎo)致所述科氏流量計的振動；增加所述科氏流量計的所述輸出信息準(zhǔn)確度的所述裝置包括裝置(909，909A，909B)，該裝置將由所述平衡桿共振器施加的所述轉(zhuǎn)矩伸展到所述平衡桿上，并通過所述撐桿伸展到所述流量管上，從而減小了由所述流量管施加到所述科氏流量計的儀表支架上的轉(zhuǎn)矩，由所述流量管施加到所述儀表支架上的所述轉(zhuǎn)矩的所述減小有效地減小了所述科氏流量計的振動。
4.權(quán)利要求1的科氏流量計，其特征在于當(dāng)所述科氏流量計以所述驅(qū)動方式檢測到所述振動流量管和所述平衡桿的振動頻率的變化，(該變化產(chǎn)生于所述流動材料的密度改變)，并以所述驅(qū)動方式造成所述流量管與所述平衡桿的振動幅度比改變時，所述科氏流量計的所述輸出信息的準(zhǔn)確度增加了；所述科氏流量計的材料流靈敏度響應(yīng)振動幅度比中的所述變化而在第一方向上改變所述平衡桿共振器的振動幅度響應(yīng)所述共振頻率中的所述變化而在第二方向上改變所述材料流的靈敏度；在所述第一方向和所述第二方向上的流動靈敏度的所述變化彼此基本上有效地互相抵消了，從而消除了所述科氏流量計的流動靈敏度的任何變化。
5.權(quán)利要求1的科氏流量計，其特征在于誘發(fā)所述平衡桿上的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述裝置包括所述撐桿裝置，該裝置通過所述撐桿裝置將表示所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)的力從所述流量管伸展到所述平衡桿上，從而在所述平衡桿上誘發(fā)所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)。
6.權(quán)利要求1的科氏流量計，其特征在于還包括裝置(909，909A，909B)，該裝置將所述平衡桿共振器裝置耦連到所述平衡桿的所述縱向中心部分。
7.權(quán)利要求1的科氏流量計，其特征在于所述平衡桿共振器裝置包括一加長桿(911，911A，911B)，該加長桿基本上平行于所述科氏流量計在不工作狀態(tài)時的所述平衡桿(902)；將所述加長桿耦連到所述平衡桿縱向中心部分上的一個短截線(909，909A，909B)；與所述平衡桿的所述縱向中心部分相關(guān)聯(lián)的所述平衡桿共振器裝置的振動將轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上。
8.權(quán)利要求7的科氏流量計，其特征在于來自所述平衡桿共振器(908)的所述被施加的轉(zhuǎn)矩減小了所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度，從而增大了所述科氏流量計的流動靈敏度。
9.權(quán)利要求8的科氏流量計，其特征在于所述平衡桿共振器(908)的所述被施加的轉(zhuǎn)矩通過撐桿(913)從所述平衡桿伸展到所述流量管(901)，從而減小了所述科氏流量計的振動。
10.權(quán)利要求7的科氏流量計，其特征在于所述共振桿包括質(zhì)量件(M)。
11.權(quán)利要求10的科氏流量計，其特征在于所述質(zhì)量件(M)附著到所述共振桿的端部。
12.權(quán)利要求7的科氏流量計，其特征在于所述平衡桿共振器裝置包括所述短截線(909，909A，909B)，后者將所述加長桿耦連到所述平衡桿底表面上的所述平衡桿的所述縱向中心上。
13.權(quán)利要求7的科氏流量計，其特征在于所述平衡桿共振器裝置包括第一和第二平衡桿共振器，每個共振器包括短截線(909A，909B)和加長桿(911A，911B)；所述第一平衡桿共振器的所述短截線被耦連到所述平衡桿第一側(cè)面上的所述平衡桿的所述縱向中心上，而所述第二平衡桿共振器的所述短截線被耦連到所述平衡桿第二側(cè)面上的所述平衡桿的所述縱向中心上。
14.權(quán)利要求1的科氏流量計，其特征在于所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)響應(yīng)所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)彎曲撐桿裝置的第一端部，而彎曲所述流量管的端部；以及所述撐桿的第二端部響應(yīng)所述第一端部的所述彎曲而被彎曲，從而在所述平衡桿上誘發(fā)所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)。
15.一種操作科氏流量計的方法，該流量計適于接收材料流，并具有一個流量管以及與所述流量管取向基本平行的平衡桿；所述科氏流量計具有將所述平衡桿耦連到所述流量管上的撐桿裝置；所述方法包括以下步驟使材料流過所述流量管；以驅(qū)動方式同相相反地振動所述流量管和平衡桿，其中振動頻率基本上等于所述充有材料的流量管和所述平衡桿的共振頻率；所述流動的材料將周期性科氏力施加到所述振動的流量管上，從而產(chǎn)生所述流量管的周期性科氏偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)的特征在于偏轉(zhuǎn)區(qū)域以及無偏轉(zhuǎn)的交點(diǎn)；響應(yīng)所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)，以所述驅(qū)動頻率在所述平衡桿上誘發(fā)同相科氏樣偏轉(zhuǎn)；所述科氏樣偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致所述平衡桿的所述縱向中心部分發(fā)生轉(zhuǎn)動；所述科氏樣偏轉(zhuǎn)與所述流量管的所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)同相并具有相同的交點(diǎn)數(shù)；附著到所述流量管和所述平衡桿上的傳感裝置產(chǎn)生代表所述流量管的振動速度的輸出信號，而該速度與所述平衡桿的振動速度有關(guān)；儀表電子設(shè)備響應(yīng)由所述傳感裝置造成的所述信號的所述產(chǎn)生，而導(dǎo)出與所述材料流有關(guān)的信息；其特征在于，所述科氏流量計還具有一個與所述平衡桿的縱向中心部分耦連的平衡桿共振器；所述方法還包括以下步驟所述平衡桿的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動方式使所述平衡桿共振器裝置反相振動，該振動與所述平衡桿的縱向中心部分的所述轉(zhuǎn)動有關(guān)；所述平衡桿共振器裝置的這個轉(zhuǎn)動式振動將轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上，從而增加了由所述科氏流量計產(chǎn)生的輸出信息的準(zhǔn)確度；所述傳感裝置產(chǎn)生準(zhǔn)確度增加了的、表示所述流量管的振動速度的信號，該速度與所述平衡桿的振動速度有關(guān)；以及所述儀表電子設(shè)備響應(yīng)準(zhǔn)確度增加了的所述信號的所述產(chǎn)生，而導(dǎo)出與所述材料流有關(guān)的準(zhǔn)確度增加了的信息。
16.權(quán)利要求15的方法，其特征在于增加所述科氏流量計的所述輸出信息的所述準(zhǔn)確度的所述步驟包括將來自所述共振器裝置的轉(zhuǎn)矩施加到所述平衡桿上，從而減小了所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度；響應(yīng)所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述幅度的所述減小，而增加與所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)有關(guān)的所述流量管的科氏偏轉(zhuǎn)的相對速度；以及響應(yīng)與所述流量管的所述科氏偏轉(zhuǎn)有關(guān)的所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述減小，而增加所述科氏流量計的所述流動靈敏度。
17.權(quán)利要求15的方法，其特征在于所述科氏力將轉(zhuǎn)矩施加到所述流量管上，從而導(dǎo)致所述科氏流量計的振動；并且其中增加所述科氏流量計的所述輸出信息的所述準(zhǔn)確度的所述步驟包括將由所述平衡桿共振器裝置施加的所述轉(zhuǎn)矩從所述平衡桿伸展到所述流量管，從而減小了由所述流量管施加到所述科氏流量計的儀表支架上的轉(zhuǎn)矩；被施加到所述儀表支架上的所述轉(zhuǎn)矩的所述減小有效地減小了所述科氏流量計的振動。
18.權(quán)利要求15的方法，其特征在于增加所述科氏流量計的所述輸出信息的所述準(zhǔn)確度的所述步驟包括以所述驅(qū)動方式檢測所述振動流量管和所述平衡桿的振動頻率中的變化，該變化產(chǎn)生于所述流動材料的密度的改變；響應(yīng)材料密度的所述變化的所述檢測，而以所述驅(qū)動方式改變所述流量管和所述平衡桿的振動幅度比；響應(yīng)振動幅度比中的所述變化，而在第一方向上改變所述科氏流量計的材料流動靈敏度；響應(yīng)材料密度所述變化中的所述變化，而改變所述平衡桿共振器的振動幅度，從而在第二方向上改變所述材料流的靈敏度；流動靈敏度在所述第一方向和所述第二方向上的所述變化有效地獲得了所述科氏流量計的穩(wěn)定流動靈敏度。
19.權(quán)利要求15的方法，其特征在于誘發(fā)所述平衡桿上的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)的所述步驟包括通過所述撐桿裝置，將表示所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)的力從所述流量管伸展到所述平衡桿，從而誘發(fā)了所述平衡桿上的所述科氏樣偏轉(zhuǎn)。
20.權(quán)利要求15的方法，其特征在于包括將所述平衡桿共振器裝置耦連到所述平衡桿底表面上的所述平衡桿縱向中心部分上的步驟。
21.權(quán)利要求15的方法，其特征在于所述平衡桿共振器裝置包括一對部件，每個部件具有一個加長桿和一個短截線，并且其中所述方法包括將每個部件的短截線耦連到所述平衡桿相反側(cè)面上的所述平衡桿縱向中心部分上的步驟。
22.權(quán)利要求15的方法，其特征在于施加到所述平衡桿上的轉(zhuǎn)矩減小了所述平衡桿的所述同相科氏樣偏轉(zhuǎn)的幅度，從而增加了所述科氏流量計的流動靈敏度。
23.權(quán)利要求15的方法，其特征在于包括這樣一個步驟即，使施加到所述平衡桿上的所述轉(zhuǎn)矩通過撐桿從所述平衡桿向所述流量管伸展，從而減小了所述科氏流量計的振動。
24.權(quán)利要求15的方法，其特征在于振動所述平衡桿的所述步驟包括響應(yīng)所述周期性科氏偏轉(zhuǎn)彎曲一個撐桿裝置的第一端部，而彎曲所述流量管的端部；以及響應(yīng)所述第一端部的所述彎曲，而彎曲所述撐桿的第二端部，從而在所述平衡桿上誘發(fā)所述科氏樣偏轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有同相相反振動的流量管(901)和平衡桿(902)的單管科氏流量計。通過該振動的流量管的材料流在流量管中誘發(fā)科氏偏轉(zhuǎn),后者通過撐桿(913)在平衡桿上誘發(fā)同相科氏樣偏轉(zhuǎn)。耦連到平衡桿上的平衡桿共振器(908)被激發(fā),從而相對于平衡桿以轉(zhuǎn)動的方式進(jìn)行異相振動。平衡桿共振器的振動通過以下方式增加了流量計輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度:1)通過將轉(zhuǎn)矩施加到平衡桿上來減小其同相科氏樣偏轉(zhuǎn)而增大了儀表的流動靈敏度;2)通過平衡桿將轉(zhuǎn)矩施加到流量管上,從而減小了流量計的振動;以及3)通過提供以下裝置而使流量計具有與材料密度的變化有關(guān)的平坦校正因子:裝置(913),該裝置響應(yīng)材料密度變化的述檢測而改變流量管和平衡桿的振動幅度比;裝置(909,913),該裝置響應(yīng)振動幅度比的變化而改變科氏流量計在第一方向上的材料流靈敏度;裝置(909),該裝置響應(yīng)共振頻率的變化而改變平衡桿的共振頻率,從而改變第二方向上的材料流靈敏度;第一方向和第二方向上的流動靈敏度的變化有效地獲得了科氏流量計的流動校正因子。
文檔編號G01F1/84GK1370270SQ00811775
公開日2002年9月18日 申請日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月13日
發(fā)明者C·B·范克萊維 申請人:微動公司