專利名稱：直管科里奧利流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來在直管科里奧利流量計(jì)中提供質(zhì)量流量和密度補(bǔ)償、以及密度確定的方法和裝置。
問題所有的科里奧利流量計(jì)都需要補(bǔ)償，以便校正引起振動(dòng)測(cè)流管位移的科里奧利力產(chǎn)生的信號(hào)。這些信號(hào)表示間隔開的測(cè)流管拾取裝置之間的相位差，而且反映出通過流量計(jì)的物質(zhì)流量。彎管和直管流量計(jì)都需要對(duì)測(cè)流管的彈性模量隨溫度而產(chǎn)生的變化進(jìn)行補(bǔ)償。隨著測(cè)流管溫度升高，模量減小而流量計(jì)變得更加靈敏。利用測(cè)流管上的溫度傳感器和儀表電子裝置中適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償算法，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)彈性模量變化的補(bǔ)償。
直管流量計(jì)另外存在這樣的問題，即由于流量計(jì)的不同元件的熱膨脹或收縮的量不等，測(cè)流管可能處于拉伸狀態(tài)或壓縮狀態(tài)。測(cè)流管上的張力使其對(duì)科里奧利力更不敏感，而壓力使其更敏感。已經(jīng)嘗試?yán)脙蓚€(gè)溫度傳感器進(jìn)行典型的熱應(yīng)力補(bǔ)償；一只在測(cè)流管上而另一只在外殼或平衡桿上。利用兩個(gè)溫度傳感器的問題在于，至少有三個(gè)主要元件可能對(duì)測(cè)流管的熱應(yīng)力有影響。如果第二個(gè)傳感器在外殼上，則未考慮平衡桿的溫度的影響。同樣地，如果第二個(gè)傳感器在平衡桿上，則未考慮到外殼溫度。
三個(gè)獨(dú)立的溫度傳感器的使用是對(duì)兩個(gè)溫度傳感器的改進(jìn)。但是，三個(gè)獨(dú)立的溫度傳感器會(huì)需要三對(duì)從傳感器到儀表電子裝置的導(dǎo)線。如果儀表電子裝置遠(yuǎn)離傳感器，則添加的導(dǎo)線可能是昂貴的。此外，由于外殼溫度對(duì)流量靈敏度不具有與平衡桿溫度同樣的影響，因此補(bǔ)償算法需要對(duì)不同的溫度加上適當(dāng)?shù)募訖?quán)因子。
授予Flecken等人的美國專利4768384公開了直管科里奧利流量計(jì)，其中利用測(cè)量測(cè)流管溫度和外殼溫度的傳感器來提供熱應(yīng)力補(bǔ)償。校正電路接收拾取信號(hào)，并且產(chǎn)生消除了應(yīng)力與溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響的校正后的輸出信號(hào)。Flecken等人的流量計(jì)能很好地工作而提供對(duì)測(cè)流管的彈性模量變化的補(bǔ)償。因?yàn)?，這種補(bǔ)償需要的只是確定測(cè)流管溫度，以及根據(jù)溫度、彈性模量和儀表靈敏度之間的已知關(guān)系來進(jìn)行適當(dāng)校正。
Flecken流量計(jì)還可確定測(cè)流管與外殼之間的溫度差并且做出應(yīng)力校正。但是，F(xiàn)lecken必須作出關(guān)于平衡桿的溫度的假定。在熱穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，假定流動(dòng)物質(zhì)的溫度和環(huán)境溫度長期以來一直恒定。在此情況下，平衡桿和測(cè)流管基本上達(dá)到與流動(dòng)物質(zhì)同樣的溫度。在熱瞬變情況下，流動(dòng)物質(zhì)的溫度突然變化，比如流動(dòng)最初開始時(shí)。在此情況下，起初，平衡桿與外殼極可能具有與環(huán)境同樣的溫度。測(cè)流管具有與流動(dòng)物質(zhì)同樣的溫度。一般，流量計(jì)要經(jīng)過熱瞬變和穩(wěn)定狀態(tài)兩種情況。平衡桿溫度最初為環(huán)境溫度，然后緩慢變化為流體的溫度。
Flecken流量計(jì)的補(bǔ)償算法必須做出關(guān)于平衡桿溫度的假定，因?yàn)槠鋬蓚€(gè)溫度傳感器在測(cè)流管和外殼上。因此，它不能區(qū)分平衡桿溫度的穩(wěn)定狀態(tài)與瞬變情況。由于兩種情況在測(cè)流管中產(chǎn)生不同的應(yīng)力和不同的流量計(jì)靈敏度，這就產(chǎn)生了問題。在瞬變情況下，其中平衡桿最終變成外殼溫度，外殼和平衡桿都對(duì)測(cè)流管施加了力。在其中平衡桿溫度近似等于測(cè)流管溫度的穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，平衡桿幫助測(cè)流管克服外殼施加的力。因此，測(cè)流管在熱瞬變情況下比在熱穩(wěn)定狀態(tài)情況下受到更大的應(yīng)力。Flecken補(bǔ)償可以做的最好是假定平衡桿溫度在測(cè)流管與外殼溫度之間，而且在或者瞬變或者穩(wěn)定狀態(tài)的極端情況下會(huì)有誤差。
在授予Hussain等人的美國專利5476013中參見嘗試為科里奧利流量計(jì)提供熱應(yīng)力補(bǔ)償?shù)牧硪幌扔屑夹g(shù)。它利用具有同樣膨脹系數(shù)的各部分來提供某些熱應(yīng)力補(bǔ)償。這消除了所有元件都在同一溫度時(shí)的熱應(yīng)力，但是它并不針對(duì)不同元件具有不同溫度的普通情況。授予Van der Pol的美國專利5381697公開了一種提供了熱應(yīng)力補(bǔ)償?shù)目评飱W利流量計(jì)，在第一實(shí)施例中，使用兩個(gè)溫度傳感器來測(cè)量測(cè)流管的溫度。第二實(shí)施例使用測(cè)流管上的溫度傳感器連同測(cè)流管上的長度變化傳感器。這在理論上能夠提供精確的熱應(yīng)力補(bǔ)償。但是，有一個(gè)問題，即測(cè)量測(cè)流管的長度變化的裝置沒有溫度傳感器那么簡單或可靠。
除流量測(cè)量之外，直管流量計(jì)的密度測(cè)量也由于熱應(yīng)力而降低水準(zhǔn)。已知科里奧利流量計(jì)是提供準(zhǔn)確的流體密度測(cè)量的。密度是根據(jù)測(cè)流管振動(dòng)的共振頻率來確定的。在彎管流量計(jì)中，由于管的彈性模量隨溫度而變化，必須校正共振頻率。而且，必須對(duì)共振頻率隨質(zhì)量流率的略微減小進(jìn)行校正，如美國專利5295084所示。直管流量計(jì)另外還需要對(duì)測(cè)流管的熱應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)測(cè)流管被拉伸時(shí)，測(cè)流管共振頻率增大，而當(dāng)其被壓縮時(shí)，共振頻率減小，類似于吉它的弦。如里這些頻率變化未被補(bǔ)償，拉伸狀態(tài)的測(cè)流管會(huì)給出偏低的密度讀數(shù)，而壓縮狀態(tài)的測(cè)流管會(huì)給出偏高的密度讀數(shù)。先有技術(shù)的流量計(jì)在確定測(cè)流管中的熱應(yīng)力上的不足導(dǎo)致密度測(cè)量的不準(zhǔn)確。
單直管流量計(jì)具有雙管流量計(jì)所沒有的密度測(cè)量上的另一個(gè)問題。當(dāng)雙管流量計(jì)中物質(zhì)密度改變時(shí)，各個(gè)測(cè)流管中的流體的質(zhì)量按同樣的量而改變，使得振動(dòng)的質(zhì)量仍然保持平衡，而不會(huì)涉及填充測(cè)流管的物質(zhì)之外的任何質(zhì)量。當(dāng)單直管流量計(jì)中物質(zhì)密度改變時(shí)，測(cè)流管的質(zhì)量改變，而平衡桿的質(zhì)量保持不變。作為這種質(zhì)量不平衡的結(jié)果，振動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置改變。振動(dòng)節(jié)點(diǎn)是測(cè)流管與平衡桿之間的固定區(qū)域(撐板)，它不隨任何部分一起振動(dòng)。當(dāng)物質(zhì)密度減小時(shí)，振動(dòng)節(jié)點(diǎn)向平衡桿移動(dòng)，而當(dāng)物質(zhì)密度增大時(shí)，振動(dòng)節(jié)點(diǎn)向測(cè)流管移動(dòng)，隨著物質(zhì)密度增加，已隨測(cè)流管振動(dòng)過的、節(jié)點(diǎn)區(qū)附近的流量計(jì)元件最終會(huì)與平衡桿一起振動(dòng)。節(jié)點(diǎn)區(qū)向測(cè)流管移動(dòng)把質(zhì)量從重的部分轉(zhuǎn)到輕的部分。這是維持流量計(jì)平衡的有效方式，但是對(duì)密度測(cè)量造成了問題。
在雙管流量計(jì)中，密度校準(zhǔn)是通過測(cè)量管隨空氣和隨水振動(dòng)的振動(dòng)周期(頻率的倒數(shù))來實(shí)現(xiàn)的。管振動(dòng)周期的平方與物質(zhì)密度成比例。因此，管振動(dòng)周期的平方對(duì)密度的曲線為一條直線。該線可以用來對(duì)其他測(cè)量的(關(guān)于溫度和應(yīng)力校正后的)管振動(dòng)周期內(nèi)插或外插，從而確定物質(zhì)的密度。當(dāng)然，直線與內(nèi)插都是在儀表電子裝置中用數(shù)學(xué)方法完成的。
對(duì)于單管流量計(jì)，管振動(dòng)周期的平方對(duì)物質(zhì)密度的曲線不是直線，因?yàn)橘|(zhì)量隨節(jié)點(diǎn)區(qū)移動(dòng)而轉(zhuǎn)移。當(dāng)物質(zhì)密度增加時(shí)，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)把一部分增加的質(zhì)量轉(zhuǎn)移到平衡桿上，使得管振動(dòng)周期不會(huì)增加得象雙管流量計(jì)那么多。同樣，當(dāng)物質(zhì)密度減小時(shí)，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)把一些質(zhì)量從平衡桿轉(zhuǎn)移到測(cè)流管，使得它不會(huì)減小得如同雙管流量計(jì)那么多。這種質(zhì)量轉(zhuǎn)移的結(jié)果是，使用通過空氣和水的密度確定的直線來校準(zhǔn)的方法導(dǎo)致該流量計(jì)的密度輸出的誤差。利用密度為0.8到1.2gm/cc的物質(zhì)的三點(diǎn)密度校準(zhǔn)給出準(zhǔn)確的曲線，根據(jù)該曲線來內(nèi)插密度，但是使用三種不同密度的物質(zhì)的花費(fèi)和困難是相當(dāng)大的。
因此，可以看出，如果對(duì)直管流量計(jì)的補(bǔ)償安排不是基于涉及流量計(jì)的所有主要元件的精確的熱信息，它就不能提供準(zhǔn)確的流量和密度信息。如果它不考慮密度對(duì)管振動(dòng)周期平方的關(guān)系的非線性，它也不能提供準(zhǔn)確的密度信息。
解決方案通過本發(fā)明的方法和裝置解決上述問題并取得本領(lǐng)域的改進(jìn)，本發(fā)明為直管科里奧利流量計(jì)提供熱應(yīng)力補(bǔ)償。本發(fā)明利用如先有技術(shù)的流量計(jì)中一樣、在測(cè)流管上的單個(gè)溫度傳感器和在流量計(jì)的其他部分上的溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)來克服這些問題。測(cè)流管傳感器起兩個(gè)作用。一個(gè)作用是提供用來補(bǔ)償測(cè)流管剛度(彈性模量)隨溫度而產(chǎn)生的變化的溫度。另一個(gè)作用是為計(jì)算熱應(yīng)力提供參考溫度，以便補(bǔ)償熱應(yīng)力對(duì)流量靈敏度和密度的影響。
本發(fā)明的熱應(yīng)力補(bǔ)償與安在流量計(jì)測(cè)流管上的速度傳感器(拾取裝置)相結(jié)合而起作用。測(cè)流管在物質(zhì)流動(dòng)的條件下在其共振頻率下振動(dòng)。這引起測(cè)流管的科氏偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)被拾取裝置檢測(cè)到。兩個(gè)拾取裝置的信號(hào)輸出之間的相位差與物質(zhì)的質(zhì)量流率成比例。共振頻率與物質(zhì)密度的平方根成反比。拾取裝置相位延遲與共振頻率加在儀表電子電路上，后者處理所接收的信號(hào)而產(chǎn)生質(zhì)量流率和密度信息。但是，儀表電子裝置必須補(bǔ)償流量計(jì)關(guān)于流率和密度的比例常數(shù)、從而提供對(duì)流量計(jì)的熱狀態(tài)、物質(zhì)密度以及流率的校正。
本發(fā)明的方法和裝置使科里奧利流量計(jì)的各部分之間的溫度差異導(dǎo)致的問題最小化。本發(fā)明提供對(duì)流量計(jì)的振動(dòng)系統(tǒng)的彈性模量的變化的熱補(bǔ)償。它還提供對(duì)流量計(jì)的各元件之間的溫度差異的熱應(yīng)力補(bǔ)償。這些元件主要包括測(cè)流管、平衡桿以及外殼。
本發(fā)明的方法和裝置通過在流量計(jì)的各部分上設(shè)置多個(gè)傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出數(shù)據(jù)的熱應(yīng)力補(bǔ)償，所述傳感器檢測(cè)測(cè)流管、平衡桿以及流量計(jì)外殼之間在穩(wěn)定狀態(tài)和瞬變時(shí)的溫度差異。本發(fā)明在測(cè)流管上設(shè)置至少一個(gè)溫度傳感器，并且還在外殼上設(shè)置至少一個(gè)傳感器，以及在平衡桿上設(shè)置多個(gè)傳感器。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，其他傳感器可設(shè)置在包括在外殼搭接片和/或在流量計(jì)的外殼端部元件的其他流量計(jì)部分上。
按照本發(fā)明，測(cè)流管上的溫度傳感器通過一對(duì)導(dǎo)線連接到儀表電子裝置、從而提供測(cè)流管溫度信息。其他傳感器、包括在平衡桿上和在外殼上的那些傳感器連接成網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)還通過一對(duì)導(dǎo)線連接到儀表電子裝置。測(cè)流管上的溫度傳感器以及網(wǎng)絡(luò)中的那些傳感器可以是RTD(電阻式溫度檢測(cè)器)，它們是電阻值隨溫度而增加的電阻器。儀表電子裝置經(jīng)由它的兩根連接到測(cè)流管RTD上的導(dǎo)線之一來加電壓。另一導(dǎo)線起到返回線或地線的作用。同樣，從儀表電子裝置經(jīng)由其兩根導(dǎo)線之一把電壓提供給RTD網(wǎng)絡(luò)；另一條導(dǎo)線是RTD網(wǎng)絡(luò)的返回線或地線。在流量計(jì)中，測(cè)流管溫度傳感器的地線與傳感器網(wǎng)絡(luò)的地線可以合在一起，以便僅需要三條導(dǎo)線把溫度信息發(fā)送給儀表電子裝置。在電子裝置中，利用歐姆定律，根據(jù)各電路中的電流來確定測(cè)流管傳感器的電阻和傳感器網(wǎng)絡(luò)的電阻。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)傳感器裝在測(cè)流管上，與先有技術(shù)一樣。另外，在外殼壁上裝一個(gè)傳感器，在平衡桿的端部裝上另一傳感器，在平衡桿的中間又裝上一個(gè)傳感器。這三個(gè)傳感器(不包括測(cè)流管上的一個(gè))串聯(lián)而形成具有連接到儀表電子裝置的兩條導(dǎo)線輸出端的網(wǎng)絡(luò)。組成此網(wǎng)絡(luò)的這三個(gè)傳感器向儀表電子裝置提供代表流量計(jì)內(nèi)可能導(dǎo)致測(cè)流管上應(yīng)力的溫度條件的信息。因?yàn)樗鼈兪谴?lián)的，所以它們提供了網(wǎng)絡(luò)中的傳感器溫度之和。傳感器的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)不能向儀表電子裝置提供指示傳感器所連接或耦合的元件的具體溫度的信息。相反，傳感器網(wǎng)絡(luò)表示組合的熱信息，后者被儀表電子裝置利用以補(bǔ)償流量和密度輸出信息。因?yàn)槿齻€(gè)傳感器是串聯(lián)的，網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)不代表平衡桿、外殼或任何具體流量計(jì)元件的各自的溫度。
溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的目的是輸出單個(gè)溫度信號(hào)，后者可與測(cè)流管溫度信號(hào)結(jié)合使用，從而精確地預(yù)測(cè)儀表的流量靈敏度的變化。網(wǎng)絡(luò)中溫度傳感器的位置和數(shù)目是關(guān)鍵的。對(duì)測(cè)流管中的熱應(yīng)力有很大影響的流量計(jì)元件、如平衡桿可能具有幾個(gè)傳感器。諸如法蘭之類的元件對(duì)測(cè)流管中的熱應(yīng)力沒有影響，它們沒有溫度傳感器。外殼溫度對(duì)測(cè)流管應(yīng)力有中等影響，它具有中等數(shù)目的傳感器。
流量計(jì)元件對(duì)測(cè)流管應(yīng)力的影響與它可以在測(cè)流管上施加多少力成比例。來自平衡桿的力直接借助剛性撐板加在測(cè)流管的活動(dòng)部分上。來自外殼的力加在測(cè)流管的不活動(dòng)部分上，并且被測(cè)流管的活動(dòng)部分和平衡桿分擔(dān)。因而外殼施加的力比平衡桿施加的力具有較小的影響。為了使傳感器網(wǎng)絡(luò)輸出表示熱應(yīng)力的溫度信號(hào)，必須對(duì)平衡桿的重要性加上比外殼更大的權(quán)。例如，如果平衡桿溫度的影響是外殼溫度的影響的兩倍，則可以在平衡桿上放兩個(gè)傳感器，而在外殼上放一個(gè)。把這些傳感器(RTD)串聯(lián)得出總的溫度(電阻)。把總數(shù)除以三得出加權(quán)平均溫度，其中賦予平衡桿溫度的重要性是外殼的兩倍。在儀表電子裝置中，為了管應(yīng)力補(bǔ)償，則從管溫度中減去加權(quán)平均網(wǎng)絡(luò)溫度。
在上述實(shí)例中，外殼和平衡桿是在同等溫度下還是在不同溫度下是沒有區(qū)別的，因?yàn)榘凑账鼈儗?duì)測(cè)流管應(yīng)力的影響對(duì)其加權(quán)。例如，測(cè)流管、平衡桿以及外殼是否都是70度，或者是否測(cè)流管為70、平衡桿為75而外殼為60，測(cè)流管靈敏度(應(yīng)力)是相同的。原因是，加權(quán)平均(75+75+60)/3等于70。物理意義是，60度外殼的收縮恰好被75度平衡桿的膨脹抵消了，所以測(cè)流管不受到軸向載荷。
利用多個(gè)串聯(lián)的RTD的另一好處是，為了準(zhǔn)確補(bǔ)償，必須用元件的平均溫度來確定總膨脹和施加的力。沒有一個(gè)位置可以給出平均溫度。在流體溫度變化后，接近平衡桿端部的RTD會(huì)快速記錄溫度變化，但是平衡桿中央的溫度可能滯后于端部溫度數(shù)小時(shí)。在平衡桿上串聯(lián)了兩個(gè)RTD，一個(gè)在中央而一個(gè)接近端部，這給出平均溫度、進(jìn)而給出平衡桿膨脹的更準(zhǔn)確表達(dá)。在平衡桿上的四個(gè)RTD和外殼上的兩個(gè)會(huì)給出更加準(zhǔn)確的表達(dá)，而仍然保持二比一的加權(quán)。或者，如果平衡桿溫度對(duì)外殼溫度的相對(duì)重要性是其他的比率，則可以在各個(gè)部件上放置適當(dāng)數(shù)目的RTD。
溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的又一個(gè)好處是，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)加上測(cè)流管傳感器僅需穿過外殼饋入裝置到發(fā)射器的三條導(dǎo)線(使用公共地線)。鑒于導(dǎo)線的成本，這是重要的。本發(fā)明在RTD網(wǎng)絡(luò)中做出適當(dāng)?shù)募訖?quán)和平均而不是把各個(gè)溫度發(fā)送到電子裝置來處理。
本發(fā)明把測(cè)流管溫度和一系列傳感器的綜合溫度與拾取裝置和測(cè)流管共振頻率之間的時(shí)延一起應(yīng)用，從而改進(jìn)物質(zhì)流量和密度公式。這些公式會(huì)比先有技術(shù)的流量計(jì)更精確地計(jì)算流率和密度。
本發(fā)明的各方面是對(duì)科里奧利流量計(jì)的輸出數(shù)據(jù)提供補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置，該流量計(jì)具有調(diào)整得在使用中反相振動(dòng)的測(cè)流管和平衡桿；所述流量計(jì)響應(yīng)通過所述振動(dòng)測(cè)流管的物質(zhì)流而產(chǎn)生所述振動(dòng)測(cè)流管的科氏偏轉(zhuǎn)；所述方法包括以下步驟產(chǎn)生代表所述振動(dòng)測(cè)流管的科氏偏轉(zhuǎn)的第一信號(hào)；產(chǎn)生代表所述測(cè)流管的溫度的第二信號(hào)；產(chǎn)生代表所述流量計(jì)的除所述測(cè)流管以外的多個(gè)元件的熱狀態(tài)的第三信號(hào)；使用所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)以產(chǎn)生關(guān)于所述測(cè)流管和所述多個(gè)流量計(jì)元件的熱狀態(tài)的信息；使用關(guān)于所述熱狀態(tài)的所述信息以補(bǔ)償關(guān)于流經(jīng)所述流量計(jì)的所述物質(zhì)的所述輸出數(shù)據(jù)。
一種方法和裝置，其中產(chǎn)生所述第二信號(hào)的步驟包括從耦合到所述測(cè)流管的傳感器獲得代表所述測(cè)流管的溫度的信號(hào)的步驟；以及其中產(chǎn)生代表所述多個(gè)元件的所述熱狀態(tài)的所述第三信號(hào)的所述步驟包括以下步驟把附加傳感器耦合到所述多個(gè)流量計(jì)元件；把所述附加傳感器的輸出端連接以形成網(wǎng)絡(luò)；從所述網(wǎng)絡(luò)的輸出端獲得代表所述多個(gè)元件的綜合溫度的所述第三信號(hào)；一種方法和裝置，其中所述多個(gè)元件包括所述平衡桿和所述外殼；其中耦合所述附加傳感器的所述步驟包括以下步驟把第一傳感器與所述外殼耦合；把至少一個(gè)傳感器與所述平衡桿耦合；
連接所述第一傳感器和所述至少一個(gè)附加傳感器的輸出端而形成所述網(wǎng)絡(luò)。
一種方法和裝置，其中連接所述附加傳感器的輸出端的所述步驟包括以下步驟以串聯(lián)方式連接所述附加傳感器的各輸出端而形成所述網(wǎng)絡(luò)。
一種方法和裝置，包括把所述網(wǎng)絡(luò)經(jīng)至少兩條導(dǎo)線延伸到儀表電子裝置的步驟。
一種方法和裝置，其中所述補(bǔ)償步驟包括產(chǎn)生關(guān)于所述物質(zhì)的質(zhì)量流率校正后的輸出數(shù)據(jù)的步驟。
一種方法和裝置，其中產(chǎn)生校正后的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟確定未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率；導(dǎo)出模量補(bǔ)償；導(dǎo)出熱應(yīng)力補(bǔ)償；以及利用所述未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率和所述模量補(bǔ)償以及所述熱應(yīng)力補(bǔ)償來導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率。
一種方法和裝置，其特征在于產(chǎn)生所述未補(bǔ)償?shù)牧髀实乃霾襟E包括求出以下表達(dá)式的步驟FCF·(Δtmeas-Δt0)其中FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量的時(shí)延一種方法和裝置，其特征在于，導(dǎo)出所述模量補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括求出表達(dá)式(kft1·Tf)的步驟，其中kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度一種方法和裝置，其特征在于，導(dǎo)出所述熱應(yīng)力補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括求出表達(dá)式[kft2(Tf-Tcom)]的步驟，其中kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度一種方法和裝置，其特征在于，導(dǎo)出密度補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括求出表達(dá)式kft3·(τct-k2)的步驟，其中kft3＝密度對(duì)流量影響的儀表常數(shù)τct＝溫度補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期k2＝在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)一種方法和裝置，其特征在于，產(chǎn)生校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括通過求出以下表達(dá)式導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率的步驟m•=FCF·(Δtmeas-Δt0)·[1+(kft1·Tf)]·[1+kft2(Tf-Tcom)]·[1+kft3·(τct-k2)]]]>其中 FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量的情況下的時(shí)延kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft3＝密度對(duì)流量影響的儀表常數(shù)k2＝在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度τct＝溫度補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期一種方法和裝置，其特征在于，產(chǎn)生校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括通過求出以下表達(dá)式來導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率的步驟m•=m•unc[1+MODcomp]·[1+STRESSCOMP]·[1+DENSITYcomp]]]>其中 m•unc=FCF(Δtmeas-Δt0)]]>MODcomp＝kft1·TfSTRESScomp＝kft2·(Tf-Tcom)DENSITYcomp＝kft3·(τct-k2)一種方法和裝置，其中所述補(bǔ)償步驟包括導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的步驟。
一種方法和裝置，其中獲得關(guān)于密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟配置所述流量計(jì)以輸入來自存儲(chǔ)器的常數(shù)；配置所述流量計(jì)以導(dǎo)出常數(shù)；確定未補(bǔ)償?shù)牧髀?；確定關(guān)于流量校正的補(bǔ)償管周期；確定關(guān)于流量、模量以及應(yīng)力校正的管周期；確定線性密度公式；確定管周期差等于所述補(bǔ)償管周期與在所述流量計(jì)的密度校準(zhǔn)期間確定的流量計(jì)常數(shù)k2之差；把所述線性密度公式乘以1+所述管周期差平方的儀表常數(shù)c3倍+所述管周期差的儀表常數(shù)c4倍之和。
一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟配置所述流量計(jì)以輸入來自所述儀表電子裝置的存儲(chǔ)器的常數(shù)a1、a2、c3、c4和Fd。
一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟校準(zhǔn)所述流量計(jì)以確定常數(shù)c1、c2、t0、k2和Δt0。
一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度校正后的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟確定m•unc=FCF(Δtmeas-Δt0)]]>其中FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零流量下的時(shí)延一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)的密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟計(jì)算τfd=τm-m•2·Fd]]>其中τfd＝對(duì)質(zhì)量流量影響補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期 Fd＝密度流量影響常數(shù)一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度校正后的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟計(jì)算表達(dá)式τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中τcp＝關(guān)于模量、應(yīng)力和流量補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τfd＝對(duì)質(zhì)量流量影響進(jìn)行補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期a1和a2＝管振動(dòng)周期關(guān)于模量和應(yīng)力的溫度校正常數(shù) τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期 Fd＝密度流量影響常數(shù)一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度校正后的輸出數(shù)據(jù)的步驟包括計(jì)算與下列線性密度公式確定的物質(zhì)密度的偏差的步驟ρm＝(c1·τcp2-c2)其中c1和c2是常數(shù)，而τcp2是補(bǔ)償后的管周期平方一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟修正表達(dá)式ρm＝(c1·τcp2-c2)將其與非線性分量[1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2)]結(jié)合其中τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期τcp＝關(guān)于模量、應(yīng)力和流量補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期ρm＝確定的物質(zhì)密度k2＝在物質(zhì)密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)c1、c2、c3、c4＝單管物質(zhì)密度校正常數(shù)一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟從以下表達(dá)式計(jì)算所述物質(zhì)的密度ρm＝(c1·τcp2-c2)[1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2)]其中ρm＝確定的物質(zhì)密度k2＝在物質(zhì)密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)c3和c4＝單管物質(zhì)密度校正常數(shù)一種方法和裝置，其中通過求出以下表達(dá)式來確定值τcpτcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中a1·Tf＝模量對(duì)密度的影響a2(Tf-Tcom)＝熱應(yīng)力對(duì)密度的影響a1和a2＝是關(guān)于模量和熱應(yīng)力對(duì)密度的影響的流量計(jì)常數(shù)一種方法和裝置，其中導(dǎo)出關(guān)于密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括求出以下表達(dá)式的步驟ρm＝(Densitylinear)[1+c3·(ΔPeriodcomp)2+c4·(ΔPeriodcomp)]其中Densitylinear＝通過線性密度公式確定的密度。
術(shù)語(ΔPeriodcomp)是(關(guān)于溫度、應(yīng)力和流量)補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τcp與在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)期間確定的管振動(dòng)周期常數(shù)k2之差。
一種操作科里奧利流量計(jì)(cfm)、確定所述科里奧利流量計(jì)中物質(zhì)流的密度的方法和裝置所述方法包括以下步驟配置所述科里奧利流量計(jì)，以便確定儀表參數(shù)a1、a2、c3和c4；用兩點(diǎn)線性校準(zhǔn)法、就所述流動(dòng)物質(zhì)的密度來校準(zhǔn)所述科里奧利流量計(jì)確定校準(zhǔn)系數(shù)c1和c2；通過把[1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2)]與所述線性校準(zhǔn)曲線結(jié)合、獲得用于所述科里奧利流量計(jì)的非線性校準(zhǔn)曲線而消除所述科里奧利流量計(jì)校準(zhǔn)與線性之間的偏差；測(cè)量實(shí)際管周期；用a1、a2、Tf和Tcomp確定補(bǔ)償?shù)墓苤芷?；以及用所述非線性校準(zhǔn)曲線確定所述物質(zhì)的密度。
圖2說明本發(fā)明的第一個(gè)示例性的實(shí)施例的電路；圖3說明本發(fā)明的第二種可能的示例性的實(shí)施例的電路；圖4是管振動(dòng)周期平方對(duì)密度的曲線圖；圖5是密度誤差對(duì)密度的曲線圖；圖6是表示密度誤差對(duì)管振動(dòng)周期變化的曲線圖；圖7說明關(guān)于本發(fā)明的確定物質(zhì)質(zhì)量流率的方法的流程圖；圖8說明關(guān)于本發(fā)明的確定物質(zhì)密度的方法的流程圖。
詳細(xì)說明

圖1公開了科里奧利流量計(jì)100和儀表電子元件130。流量計(jì)100具有密封測(cè)流管101和周圍的圓筒形平衡桿102的圓筒形外殼103。測(cè)流管101具有左端部101L和右端部101R。測(cè)流管101及其端部把流量計(jì)的整個(gè)長度從測(cè)流管101的輸入端107延伸到輸出端108。平衡桿102通過圓形撐板114將其末端105連接到測(cè)流管101。圓形撐板114具有具有用于容納測(cè)流管101的中心開口。平衡桿102的各個(gè)端部也通過在105的接合處連接到外殼搭接片110的內(nèi)端，搭接片是一些薄片。外殼搭接片的外端連接到外殼103的內(nèi)壁112。各外殼搭接片110包含突出的彎頭111。
外殼103具有端部128，端部128從焊接部位121處開始并且具有從那兒沿軸向外延伸到焊接部位122的頸124，焊接部位122又連接到法蘭106的頸125。錐體連接件123是圓的并且位于外殼端部128的圓形頸部124的內(nèi)部內(nèi)。錐體連接件123具有用于可密封地容納測(cè)流管101的部分101L和101R的中心開口。外殼搭接片110和錐體連接件123通過防止所不希望的平衡桿102以及測(cè)流管101相對(duì)于外殼壁103移位來使這些元件固定。
法蘭106具有沿軸向向外的表面138和包括唇緣件127的內(nèi)部開口，它可密封地把測(cè)流管端部101L和101R連接到法蘭106。表面113是法蘭106的外部環(huán)狀面。元件109是法蘭106的軸向內(nèi)表面。元件122和121是焊接部位。元件125是法蘭106的頸部。元件105是在平衡桿102的端部的接合處以及外殼搭接片110與平衡桿102的內(nèi)部徑向腳的接合處。
在眾所周知的傳統(tǒng)方式中，激勵(lì)器D和左拾取裝置LPO和右拾取裝置RPO都與測(cè)流管101和平衡桿102耦合。激勵(lì)器D通過通道D(未示出)從儀表電子裝置130接收信號(hào)，從而使激勵(lì)器D以物質(zhì)填充測(cè)流管101的諧振頻率反相地振動(dòng)測(cè)流管101和平衡桿102。振動(dòng)的測(cè)流管101連同其中的物質(zhì)流的振動(dòng)以眾所周知的方式引起測(cè)流管中的科氏偏轉(zhuǎn)。這些科氏偏轉(zhuǎn)由拾取裝置LPO和RPO檢測(cè)，而這些拾取裝置的輸出通過導(dǎo)線LPO和RPO(未示出)發(fā)送到儀表電子裝置130。在眾所周知的方式下，這些拾取裝置的輸出信號(hào)之間的相位差表示有關(guān)測(cè)流管101內(nèi)的物質(zhì)流的信息。儀表電子裝置130處理這些信號(hào)而產(chǎn)生加在導(dǎo)線137上表示物質(zhì)流的各種參數(shù)的輸出信息。這些參數(shù)可包括密度、質(zhì)量流率和其他物質(zhì)流信息。
本發(fā)明的熱應(yīng)力補(bǔ)償方法和裝置是通過傳感器S1、S2、S3和S4來控制的。傳感器S1連接到測(cè)流管101并且經(jīng)導(dǎo)線134和133輸出測(cè)流管溫度信息到儀表電子裝置130。傳感器S2、S3和S4串聯(lián)以形成具有輸出導(dǎo)線132和134的網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)向儀表電子裝置發(fā)送關(guān)于測(cè)流管101受到的熱應(yīng)力的信息。導(dǎo)線134是測(cè)流管傳感器S1和網(wǎng)絡(luò)外殼傳感器S4兩者的公共地線。因此，測(cè)流管傳感器S1和傳感器S2、S3、S4的兩條導(dǎo)線的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)都共用導(dǎo)線134。這使必須通過饋通131延伸到儀表電子裝置130的導(dǎo)線數(shù)目減至最小。儀表電子裝置有時(shí)可能放置在離流量計(jì)100很遠(yuǎn)的地方。最好把必須從流量計(jì)100通過饋通131延伸到位于遠(yuǎn)處的儀表電子裝置元件的導(dǎo)線數(shù)目減至最小。
圖2的描述傳感器S1、S2、S3和S4的電路示于圖2。測(cè)流管傳感器S1連接在導(dǎo)線133與公共導(dǎo)線134之間。傳感器S2、S3和S4以串聯(lián)方式連接在導(dǎo)線132與公共導(dǎo)線134之間。端子201是導(dǎo)線134與傳感器S4和傳感器S1的連接點(diǎn)。傳感器S1、S2、S3和S4最好是在0℃的標(biāo)稱溫度下具有100歐姆的標(biāo)稱電阻的RTD。各個(gè)RTD的電阻隨著溫度變化、按照0.39歐姆對(duì)應(yīng)每1℃的溫度變化的因子而改變。
RTD S1裝在測(cè)流管101上并且隨測(cè)流管溫度變化而改變其電阻。這種電阻信息經(jīng)導(dǎo)線133和134通過饋通131加在儀表電子裝置130上。儀表電子裝置130處理這種信息，并且利用儀表電子裝置130的存儲(chǔ)器中被編成程序的信息將其轉(zhuǎn)化為測(cè)流管溫度。傳感器S2和S3安裝在平衡桿102上，傳感器S3放置得接近平衡桿的端部，而傳感器S2放置得接近平衡桿的中部。傳感器S4連接到外殼103的內(nèi)壁112。測(cè)流管101受到的應(yīng)力主要是由測(cè)流管與平衡桿之間的溫差決定的。在較小的程度上，測(cè)流管應(yīng)力還受到外殼溫度的影響。由于平衡桿溫度在確定測(cè)流管應(yīng)力上較為重要，本發(fā)明在平衡桿上使用兩個(gè)傳感器而在外殼壁上使用一個(gè)傳感器。由于這三個(gè)傳感器串聯(lián)并且由于這三個(gè)傳感器中有兩個(gè)在平衡桿上，所以對(duì)導(dǎo)線132和133上的網(wǎng)絡(luò)輸出的加權(quán)偏向于平衡桿102。
流量計(jì)可能會(huì)遇到這樣的情況，即外殼與測(cè)流管之間的溫差長期存在。流量計(jì)還可能會(huì)經(jīng)受這樣的溫度條件，即當(dāng)不同溫度的物質(zhì)穿過測(cè)流管時(shí)，測(cè)流管溫度突然改變。傳感器S1......S4在所有這些條件發(fā)生期間起作用，把信息經(jīng)通道132、133和134送至處理這種信息的儀表電子裝置130，后者轉(zhuǎn)換成測(cè)流管應(yīng)力信息并且處理它，從而補(bǔ)償和校正流量計(jì)的輸出數(shù)據(jù)。
圖3的描述圖3是溫度網(wǎng)絡(luò)的電路圖，其中，所述傳感器中兩個(gè)以互相并聯(lián)的方式電連接，并且與網(wǎng)絡(luò)中其他的傳感器串聯(lián)。如果這些并聯(lián)的傳感器是RTD，它們的電阻會(huì)近似相等，并且它們的純電阻會(huì)接近正常RTD電阻的一半。因此，可以在對(duì)測(cè)流管應(yīng)力有非常小影響的位置、如外殼端部或者外殼搭接片上使用并聯(lián)的傳感器。圖3的網(wǎng)絡(luò)的“平均”溫度是通過把網(wǎng)絡(luò)的總電阻除以2.5而得到的。
質(zhì)量流量補(bǔ)償?shù)拿枋鲭p彎管流量計(jì)，由于其幾何結(jié)構(gòu)的原因，所以不受熱應(yīng)力作用和變化的流體比重的影響。它們的流量靈敏度僅隨溫度對(duì)測(cè)流管的彈性模量的影響而改變。用于雙彎管科里奧利流量計(jì)的基本質(zhì)量流量公式是m•=FCF·(Δtmeas-Δt0)·(1+kft1Tf)]]>公式1其中FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)(常數(shù))Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零流量下的時(shí)延kft1＝基于流量靈敏度隨測(cè)流管模量而改變的常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度對(duì)于單直管流量計(jì)，由于外殼/平衡桿與測(cè)流管之間的溫度梯度以及由于變化的流體比重，質(zhì)量流量校準(zhǔn)系數(shù)也可能改變。為了測(cè)量直管科里奧利流量計(jì)的元件之間的溫度梯度，本發(fā)明在流量計(jì)上串聯(lián)設(shè)置了三個(gè)RTD(兩個(gè)在平衡桿上而一個(gè)在外殼上)，從而獲得綜合的系統(tǒng)溫度。本發(fā)明則在質(zhì)量流量公式中使用這種綜合的系統(tǒng)溫度以用于熱應(yīng)力補(bǔ)償。本發(fā)明把附加的溫度項(xiàng)加在公式1上而得到公式2m•=FCF·(Δtmeas-Δt0)·[1+(kft1·Tf)]·[1+kft2·(Tf-Tcom)]]]>其中kft2＝根據(jù)流量靈敏度隨熱應(yīng)力變化的常數(shù)Tcom＝Tseries/3，其中Tseries是串聯(lián)的3個(gè)RTD之和。
本發(fā)明的方法和裝置還把又一項(xiàng)加在公式2上而導(dǎo)出對(duì)于直管科里奧利流量計(jì)校正和補(bǔ)償后的輸出數(shù)據(jù)。增加的項(xiàng)補(bǔ)償流體密度對(duì)流量計(jì)的流量靈敏度的影響。該項(xiàng)所需的說明如下。
單管流量計(jì)具有測(cè)量測(cè)流管與平衡桿之間的速度差異的拾取裝置。測(cè)流管上的各拾取裝置位置伴隨流動(dòng)而受到科里奧利力和在它們的正弦速度之間的時(shí)延。平衡桿不受到直接的科里奧利力，因此，在平衡桿的各拾取位置的速度之間的時(shí)延最小。由于每個(gè)拾取裝置輸出信號(hào)與測(cè)流管和平衡桿在拾取位置的速度之間的差異成比例，所以每個(gè)拾取信號(hào)變成相移的管速度與最小相移的平衡桿速度的向量和。當(dāng)流體密度改變時(shí)，測(cè)流管與平衡桿之間的振動(dòng)幅度之比改變、以便保存動(dòng)量。這導(dǎo)致測(cè)流管與平衡桿的速度向量改變了長度以及其向量和(拾取裝置的輸出信號(hào))改變了相位或時(shí)延。密度補(bǔ)償項(xiàng)針對(duì)的正是隨物質(zhì)密度變化而產(chǎn)生的這種輸出信號(hào)相位的變化。
得出的質(zhì)量流量公式為公式3m•=FCF·(Δtmeas-Δt0)·[1+(kft1·Tf)]·[1+kft2·(Tf-Tcom)]·[1+kft3·(τct-k2)]]]>其中 FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零流量下的時(shí)延kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度變化的常數(shù)kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度變化的常數(shù)kft3＝關(guān)于密度對(duì)流量靈敏度的影響的常數(shù)k2＝在密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度τct＝如公式5中所討論的溫度補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期。
通過以下組合會(huì)更好地理解公式3中的各項(xiàng)。公式4m•=m•unc(1+MODcomp)(1+STRESScomp)(1+DENSITYcomp)]]>其中MODcomp＝kft1·T1m•unc=FCF(Δtmeas-Δt0)]]>STRESScomp＝kft2·(Tf-Tcom)DENSITYcomp＝kft3·(τct-k2)在公式4中，通過三個(gè)補(bǔ)償項(xiàng)來修正未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率。前兩項(xiàng)是針對(duì)溫度的補(bǔ)償。第一項(xiàng)代表對(duì)測(cè)流管模量kft1隨管溫度變化而產(chǎn)生的變化的補(bǔ)償。第二項(xiàng)是熱應(yīng)力項(xiàng)。熱應(yīng)力項(xiàng)與測(cè)流管溫度和溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的綜合溫度之差成比例。公式4中的第三個(gè)補(bǔ)償項(xiàng)是關(guān)于密度對(duì)流量靈敏度的影響的補(bǔ)償。
流量的密度補(bǔ)償?shù)拿枋鰧?duì)于密度對(duì)流量的影響的補(bǔ)償，正如熱應(yīng)力補(bǔ)償一樣，是利用本發(fā)明的裝置和方法提供的綜合溫度確定、在先有技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。密度補(bǔ)償項(xiàng)、如質(zhì)量流量公式4的DENSITYcomp項(xiàng)所示，包括兩個(gè)常數(shù)kft3和k2以及溫度補(bǔ)償?shù)臏y(cè)流管振動(dòng)周期τct。在本發(fā)明中，測(cè)流管振動(dòng)周期被用作質(zhì)量流率補(bǔ)償中的物質(zhì)密度的間接測(cè)量值。必須同時(shí)針對(duì)測(cè)流管彈性模量和測(cè)流管熱應(yīng)力的變化來補(bǔ)償所測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期，從而給出物質(zhì)密度補(bǔ)償效果的足夠準(zhǔn)確的指示。流率還對(duì)測(cè)流管振動(dòng)周期有小影響，因此在確定物質(zhì)密度時(shí)，必須把流量作用(質(zhì)量流率)考慮進(jìn)去。但是，目前，僅確定測(cè)流管振動(dòng)周期以補(bǔ)償密度對(duì)質(zhì)量流率的影響，而且流率對(duì)管振動(dòng)周期的影響小，因此可以忽略。溫度補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期的公式為公式5τct=τm·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中τct＝用于質(zhì)量流量補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τm＝所測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期a1和a2＝密度溫度校正常數(shù)應(yīng)當(dāng)指出，公式5包括根號(hào)下的a1·Tf項(xiàng)和a2·(Tf-Tcom)項(xiàng)，前者針對(duì)管的模量隨溫度而產(chǎn)生的變化，而后者針對(duì)由熱應(yīng)力引起的剛度的變化。熱應(yīng)力項(xiàng)還是由測(cè)流管溫度與綜合溫度之差來決定。這個(gè)公式表明，通過利用流量計(jì)的綜合溫度、確定溫度補(bǔ)償后的測(cè)流管振動(dòng)周期，這在先有技術(shù)流量計(jì)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了。
因此質(zhì)量流量公式(公式3)中三個(gè)補(bǔ)償項(xiàng)利用流量計(jì)的綜合溫度提高了準(zhǔn)確度。直接改進(jìn)了熱模量和應(yīng)力項(xiàng)，同時(shí)密度影響項(xiàng)(第三個(gè)補(bǔ)償項(xiàng))通過更準(zhǔn)確地確定校正的測(cè)流管振動(dòng)周期而提高了準(zhǔn)確度。針對(duì)密度影響的質(zhì)量流量補(bǔ)償、質(zhì)量流量公式3中的第三補(bǔ)償項(xiàng)僅需要校正的管振動(dòng)周期，而不需要流動(dòng)物質(zhì)的密度。
補(bǔ)償?shù)南嗷ビ绊懙挠懻摾靡韵录俣▉順?gòu)造公式2、3和4就溫度、應(yīng)力和流體密度所作的補(bǔ)償具有相互影響。這些相互影響是補(bǔ)償上的補(bǔ)償，如密度補(bǔ)償上的模量補(bǔ)償。在公式4中，加在各補(bǔ)償上的首先是相互影響項(xiàng)的源。僅僅在一個(gè)或一個(gè)以上的補(bǔ)償項(xiàng)與未補(bǔ)償?shù)牧髀氏啾染哂写蟮闹档臅r(shí)候，這些相互影響是明顯的。例如，如果流體密度極高(如汞)，未補(bǔ)償?shù)牧髀蕰?huì)大大低于實(shí)際流率，而密度補(bǔ)償項(xiàng)會(huì)很大。如果模量和應(yīng)力補(bǔ)償僅加在未補(bǔ)償?shù)牧髁可?，它們?huì)相當(dāng)小?？紤]到相互作用，模量和應(yīng)力補(bǔ)償還要加在通過密度補(bǔ)償所確定的流量上。
一般來講，單直管流量計(jì)對(duì)允許的工作溫度和允許的流體密度范圍有限制。這些限制使公式4的相互影響不明顯，并且可以采用不包含相互影響的公式5.1。
公式5.1m•=m•unc+m•unc[MODcomp+STRESSCOMP+DENSITYcomp]]]>一般而言，不需要較復(fù)雜的公式4，因?yàn)闇囟?、?yīng)力和密度的極端情況一般在流量計(jì)所允許的限度之外。
密度確定的描述按照本發(fā)明用于確定物質(zhì)密度的公式與雙彎管流量計(jì)的公式不同。用于雙彎管流量計(jì)的密度確定公式為公式6ρm＝((c1·τm2)·(1+(a1·Tf)))-c2其中c1=ρw-ρaτw2-τa2]]>ρw＝水的密度ρa(bǔ)＝空氣的密度τw＝流體為水時(shí)，管的振動(dòng)周期τa＝流體為空氣時(shí)，管的振動(dòng)周期τm＝工作期間管的振動(dòng)周期c2=τa2·(ρw-ρa)τw2-τa2-ρa]]>a1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度密度公式6用于雙彎測(cè)流管。第一項(xiàng)是根據(jù)振動(dòng)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振頻率公式導(dǎo)出的。公式6具有兩個(gè)相加的項(xiàng)，圓括號(hào)中的第二項(xiàng)是慣用的與測(cè)流管彈性模量隨溫度而產(chǎn)生的變化相關(guān)的項(xiàng)。最后添加的項(xiàng)是常數(shù)c2，該項(xiàng)是需要的，因?yàn)楫?dāng)密度變?yōu)榱銜r(shí)(當(dāng)測(cè)流管是空的)、測(cè)流管振動(dòng)周期不會(huì)變成零。振動(dòng)周期不會(huì)變?yōu)榱闶且驗(yàn)闇y(cè)流管即使是空的也有質(zhì)量。通過就空氣和水的密度對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)來確定常數(shù)c1和c2。利用已知的空氣和水的密度以及所測(cè)量的管振動(dòng)周期，為上述公式計(jì)算出常數(shù)c1和c2。
公式6表明彎管流量計(jì)具有關(guān)于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的偏移的項(xiàng)，但沒有關(guān)于熱應(yīng)力的項(xiàng)。彎管幾何結(jié)構(gòu)使熱應(yīng)力不明顯。公式6還表明，密度直接與測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期的平方成比例，同時(shí)由于空測(cè)流管也有質(zhì)量的事實(shí)，所以有偏移量c2。
在單直管流量計(jì)中確定流體密度比上述公式6中描述的雙彎管流量計(jì)更為復(fù)雜。對(duì)于單直管流量計(jì)，必須考慮到幾點(diǎn)不同。首先，除模量隨溫度產(chǎn)生的變化之外，必須關(guān)于熱應(yīng)力來補(bǔ)償測(cè)流管的振動(dòng)周期。熱應(yīng)力補(bǔ)償是需要的，因?yàn)闇y(cè)流管的拉伸或收縮可能減小或增大管振動(dòng)周期而與密度無關(guān)。因?yàn)槊芏扰c管振動(dòng)周期平方成比例，關(guān)于應(yīng)力和模量變化的慣用的補(bǔ)償?shù)钠椒礁挥脕硌a(bǔ)償管振動(dòng)周期。
其次，必須針對(duì)質(zhì)量流量影響來補(bǔ)償測(cè)流管振動(dòng)周期。美國專利5295804說明了振動(dòng)測(cè)流管的周期隨高的流率而略有增加。必須對(duì)質(zhì)量流量的影響作出補(bǔ)償，否則在高流率時(shí)的密度讀數(shù)會(huì)偏高。還可以用這種補(bǔ)償來提高雙彎管流量計(jì)的精度。改進(jìn)后的、本發(fā)明的確定補(bǔ)償?shù)臏y(cè)流管振動(dòng)周期的公式為公式7τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中τcp＝關(guān)于模量、應(yīng)力和流量進(jìn)行補(bǔ)償后的測(cè)流管振動(dòng)周期τfd＝關(guān)于質(zhì)量流量影響進(jìn)行補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期a1和a2＝管振動(dòng)周期關(guān)于模量和應(yīng)力的溫度校正常數(shù) τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期 Fd＝密度流量影響常數(shù)密度校準(zhǔn)通常是在流量校準(zhǔn)之前完成的，因?yàn)槊芏刃?zhǔn)可以在無流量的情況下進(jìn)行，這種情況導(dǎo)致公式7中的流量補(bǔ)償項(xiàng)τfd等于原始測(cè)量的管振動(dòng)周期。常數(shù)a1和a2以及Fd是儀表常數(shù)，對(duì)于給定規(guī)格的所有儀表，這些常數(shù)是相同的。通過大量的測(cè)試來確定它們，并且在配置儀表時(shí)把它們輸入儀表電子裝置。
密度公式需要用到公式7的補(bǔ)償?shù)墓苷駝?dòng)周期τcp。單管流量計(jì)與雙管流量計(jì)的密度確定的不同之處在于，對(duì)于單管流量計(jì)，密度不是正好與補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期的平方成比例。因?yàn)樽兓牧黧w密度導(dǎo)致定義測(cè)流管和平衡桿的端部的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，所以對(duì)于單管流量計(jì)，密度不與管振動(dòng)周期的平方成比例。這些節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)導(dǎo)致測(cè)流管與平衡桿之間的有效質(zhì)量轉(zhuǎn)移。質(zhì)量轉(zhuǎn)移使流體密度對(duì)管振動(dòng)周期平方的曲線為一條與雙管流量計(jì)的直線不同的曲線。
因此，用于確定流體密度的公式必須有(公式6的那些項(xiàng)之外的)附加項(xiàng)。補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期與物質(zhì)密度之間的關(guān)系由下式表示公式8ρm＝(c1·τcp2-c2)·(1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2))其中ρm＝流體密度c1和c2＝由兩點(diǎn)密度校準(zhǔn)確定的常數(shù)k2＝在密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)c3和c4＝直管密度校正常數(shù)公式8中圓括號(hào)內(nèi)的第一項(xiàng)是公式6的線性密度項(xiàng)。常數(shù)c1和c2是通過關(guān)于公式6的空氣和水校準(zhǔn)而確定的。公式8中添加的各項(xiàng)提供了關(guān)于模量、應(yīng)力和流量變化的密度補(bǔ)償。添加項(xiàng)還提供了測(cè)流管與平衡桿隨密度變化而產(chǎn)生的有效質(zhì)量轉(zhuǎn)移。這些項(xiàng)中所用的常數(shù)c3和c4確定了與雙管流量計(jì)的線性關(guān)系之間的偏差。它們是關(guān)于給定的儀表規(guī)格的常數(shù)，并且通過大量的測(cè)試來確定。c3和c4不需要對(duì)每個(gè)儀表進(jìn)行校準(zhǔn)。
圖4的描述圖4是關(guān)于單直管儀表和雙彎管儀表的管振動(dòng)周期平方對(duì)物質(zhì)密度的曲線圖。代表雙管流量計(jì)的線是直的。這種線性關(guān)系使得能針對(duì)兩種物質(zhì)、空氣和水的密度來校準(zhǔn)雙管流量計(jì)，因?yàn)閮牲c(diǎn)確定一條直線。代表單直管流量計(jì)的曲線偏離了該直線。它偏離是因?yàn)橐陨纤懻摰墓?jié)點(diǎn)區(qū)的位置變化。對(duì)于單直管流量計(jì)，采用如對(duì)雙管流量計(jì)所做的、通過空氣和水校準(zhǔn)得到的直線，會(huì)低估重于水的物質(zhì)的密度而高估輕于水的物質(zhì)的密度。圖4中代表單直管流量計(jì)的非線性校準(zhǔn)曲線可通過利用兩種以上不同密度的物質(zhì)執(zhí)行校準(zhǔn)來確定。
但是，使用除空氣和水之外的物質(zhì)上的校準(zhǔn)點(diǎn)來用于流量計(jì)校準(zhǔn)將會(huì)耗時(shí)并且花費(fèi)高。
圖5的描述圖5表示在單管流量計(jì)上使用圖4的標(biāo)準(zhǔn)(雙管)線性密度公式產(chǎn)生的密度誤差的曲線圖?？梢钥闯?，在空氣密度“0”點(diǎn)和水密度“1”點(diǎn)，密度誤差都為零。對(duì)于較低密度的物質(zhì)，密度誤差是正的，而對(duì)于較高密度的物質(zhì)，密度誤差是負(fù)的。此曲線還可以看作是單直管流量計(jì)的密度輸出曲線與利用兩點(diǎn)校準(zhǔn)得出的直線間的偏差。
圖6的描述圖6是表示圖5的密度誤差(偏差)數(shù)據(jù)的另一種方式。圖6的這條曲線表示密度誤差(或與線性校準(zhǔn)線之間的偏差)對(duì)(均關(guān)于流量和溫度校正過的)測(cè)量的管振動(dòng)周期與水填充的管振動(dòng)周期之間的差異。密度偏差是實(shí)際的物質(zhì)密度與利用由圖4的空氣-水密度校準(zhǔn)產(chǎn)生的直線預(yù)測(cè)的密度之差。表示偏差數(shù)據(jù)的這種方法把曲線原點(diǎn)(0，0)放在水密度校準(zhǔn)點(diǎn)上。它還允許數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲線的相對(duì)簡單的公式。以單直管流量計(jì)來利用線性兩點(diǎn)校準(zhǔn)產(chǎn)生的密度偏差的公式示于圖6。
本發(fā)明包括用于在單直管流量計(jì)中確定密度的新校準(zhǔn)方法，它具有三點(diǎn)校準(zhǔn)的精確度，而僅利用空氣和水密度校準(zhǔn)。利用這種新方法，進(jìn)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)而得出通常的直線。這種線對(duì)于各個(gè)儀表有所不同，即使對(duì)于同樣規(guī)格的儀表也是如此。該線的斜率和充有水時(shí)的管振動(dòng)周期都不同。但是，本發(fā)明的方法利用給定規(guī)格的所有儀表與兩點(diǎn)校準(zhǔn)線之間具有同樣偏差的(類似圖6中所示)這個(gè)事實(shí)。該曲線包含實(shí)際密度點(diǎn)與直線間的偏差。偏差曲線上的0，0點(diǎn)位于兩點(diǎn)校準(zhǔn)的直線上的水校準(zhǔn)點(diǎn)處。
在本發(fā)明中，空氣-水斜率和關(guān)于水的管振動(dòng)周期是通過空氣水校準(zhǔn)(c1和c2)來確定的。對(duì)于每種流量計(jì)規(guī)格，與此直線間的偏差的公式存儲(chǔ)在儀表電子裝置的存儲(chǔ)器中。與此線間的偏差的公式常數(shù)為密度公式8中的c3和c4。它們是通過大量測(cè)試來確定的。對(duì)于每種流量計(jì)規(guī)格，c3和c4的值不同。儀表電子裝置知道正在使用的是什么規(guī)格的儀表，因?yàn)樵趦x表的初始化設(shè)置期間就已輸入這些規(guī)格。儀表電子裝置通過從兩點(diǎn)校準(zhǔn)的直線中減去偏差來確定真實(shí)的物質(zhì)密度。減去的偏差是由存儲(chǔ)在儀表電子裝置的存儲(chǔ)器中的偏差公式來確定的。
因此，在本發(fā)明中，儀表電子裝置通過以下方法來確定密度就模量隨溫度產(chǎn)生的變化進(jìn)行校正；利用確定綜合溫度的改進(jìn)方法來就熱應(yīng)力進(jìn)行校正；就質(zhì)量流率進(jìn)行校正；以及利用改進(jìn)的補(bǔ)償方法，其中就密度對(duì)管振動(dòng)周期平方的曲線的非線性進(jìn)行補(bǔ)償。
圖7的描述圖7是描述本發(fā)明執(zhí)行其質(zhì)量流率的補(bǔ)償功能的方式的框圖。圖7以及圖8的框圖公開了多個(gè)處理或程序步驟，每一個(gè)均代表存儲(chǔ)在儀表電子裝置130的存儲(chǔ)器中的一條或多條程序指令。這些指令是由儀表電子裝置的CPU來執(zhí)行的，其結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中或者經(jīng)通道137輸出給用戶。
在步驟701中配置并校準(zhǔn)流量計(jì)，步驟701包括兩個(gè)步驟701A和701B。步驟701A輸入來自儀表電子裝置130的存儲(chǔ)器的常數(shù)kft1、kft2、kft3、a1、a2和Fd。步驟701B校準(zhǔn)流量計(jì)并確定FCF、k2和Δt0各項(xiàng)。步驟701A和701B的輸出信息經(jīng)通道702加至步驟706。步驟703表示儀表的正弦拾取信號(hào)。它們經(jīng)通道704發(fā)送到步驟706。步驟706求出流動(dòng)產(chǎn)生的時(shí)延Δtmeas和測(cè)流管的振動(dòng)周期τm。步驟708表示測(cè)流管RTD和RTD網(wǎng)絡(luò)的電阻值。把電阻值經(jīng)通道709發(fā)送到儀表電子裝置的步驟711，在該步驟中將它們轉(zhuǎn)換成管溫度和綜合溫度。
來自步驟706的測(cè)流管原始振動(dòng)周期和來自步驟711的溫度通過通道714和712發(fā)送到步驟715，后者計(jì)算關(guān)于溫度校正的測(cè)流管振動(dòng)周期τm。校正的管振動(dòng)周期τct經(jīng)通道716發(fā)送到步驟717。步驟717還從步驟706經(jīng)通道707接收在零流量下的時(shí)延Δt0和流動(dòng)產(chǎn)生的時(shí)延Δtmeas，以及從步驟711經(jīng)通道713接收測(cè)流管溫度和綜合溫度。
在步驟717中，補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流量公式作為來自步驟706、715和711的輸入來應(yīng)用。補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率 則經(jīng)通道718輸出到用戶應(yīng)用裝置(未示出)中。同樣未在圖7中示出的是從存儲(chǔ)常數(shù)的儀表電子裝置(步驟701)的存儲(chǔ)器到使用所述常數(shù)的步驟之間的通道。
圖8的描述圖8是描述本發(fā)明的程序指令執(zhí)行其物質(zhì)密度輸出的補(bǔ)償功能的方式的框圖。在步驟801中配置和校準(zhǔn)儀表，步驟801包括801A和801B。在步驟801A中，從儀表電子裝置130的存儲(chǔ)器輸入常數(shù)c3、c4、a1、a2和Fd。步驟801B通過儀表校準(zhǔn)產(chǎn)生符號(hào)c1、c2、Δt0和k2。步驟801的輸出經(jīng)通道802加至步驟806。步驟803表示正弦拾取信號(hào)。這些拾取信號(hào)經(jīng)通道804輸入到步驟806的儀表電子裝置。在步驟806中，確定由流動(dòng)導(dǎo)致的時(shí)延Δtmeas和測(cè)流管的原始振動(dòng)周期τm。同時(shí)，經(jīng)通道817發(fā)送步驟816的RTD信號(hào)到步驟818，在該步驟中將它們轉(zhuǎn)換成溫度。步驟808從步驟801接收在零流量下的時(shí)延Δt0(未示出通道)、流動(dòng)導(dǎo)致的時(shí)延Δtmeas、以及經(jīng)通道807從步驟806接收原始測(cè)流管振動(dòng)周期τm。步驟808還從步驟818經(jīng)通道819接收物質(zhì)溫度和綜合溫度Tcom。在步驟808中，按照?qǐng)D7中所描述的來計(jì)算質(zhì)量流率 把質(zhì)量流率 經(jīng)通道809加至步驟811，在步驟811中，用質(zhì)量流率 連同原始管振動(dòng)周期來計(jì)算關(guān)于質(zhì)量流率補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τfd。然后經(jīng)通道812將其加至步驟813，在步驟813中，使用管振動(dòng)周期τfd以及經(jīng)通道820從步驟818發(fā)來的溫度，計(jì)算關(guān)于模量連同溫度及熱應(yīng)力進(jìn)一步補(bǔ)償?shù)墓苷駝?dòng)周期τcp?，F(xiàn)在，對(duì)于解出步驟813中所示的線性密度公式，所有參數(shù)都是已知的。
然后，把全面補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τcp經(jīng)通道814發(fā)送到步驟821。這修改了來自步驟806的線性補(bǔ)償公式c1·τcp2-c2，將其與非線性補(bǔ)償項(xiàng)(1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2))合并。該非線性項(xiàng)與步驟806的線性公式結(jié)合而形成完整的密度公式，將該公式經(jīng)通道822發(fā)送到步驟823。步驟823接收此信息，并且計(jì)算物質(zhì)密度ρm。物質(zhì)密度ρm經(jīng)通道822發(fā)送到輸出應(yīng)用裝置(未示出)。圖8中還未示出的有從存儲(chǔ)常數(shù)的存儲(chǔ)器(步驟801)到使用這些常數(shù)的步驟的通道。
顯然應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不限于最佳實(shí)施例的描述，而是包含本發(fā)明原理的范圍和精神之內(nèi)的其他修改和變型。例如，盡管已公開本發(fā)明包括單直管科里奧利流量計(jì)的一部分，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不受此限制，而是可以供其他類型的科里奧利流量計(jì)、包括不規(guī)則或彎曲結(jié)構(gòu)的單管流量計(jì)以及具有多個(gè)測(cè)流管的科里奧利流量計(jì)使用。
因此，術(shù)語“物質(zhì)”的使用應(yīng)當(dāng)理解成包括流體、氣體、等離子體以及任何所有能流經(jīng)用于確定和測(cè)量關(guān)于所述物質(zhì)的信息的流量計(jì)的物質(zhì)。而且，盡管已經(jīng)聯(lián)系本發(fā)明描述了具體的關(guān)系和公式，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明包括所公開的公式和關(guān)系的修改形式并且可能采用這些修改形式來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)科里奧利流量計(jì)的輸出數(shù)據(jù)提供補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述流量?jì)具有調(diào)整得在使用中反相振動(dòng)的測(cè)流管(101)和平衡桿(102)；所述流量計(jì)響應(yīng)通過所述振動(dòng)測(cè)流管的物質(zhì)流而產(chǎn)生所述振動(dòng)測(cè)流管的科氏偏轉(zhuǎn)；所述方法包括以下步驟產(chǎn)生代表所述振動(dòng)測(cè)流管的科氏偏轉(zhuǎn)的第一信號(hào)(LPO、RPO)；產(chǎn)生代表所述測(cè)流管溫度的第二信號(hào)(S1)；所述方法還包括產(chǎn)生代表所述流量計(jì)的除所述測(cè)流管以外的多個(gè)元件(102、103)的熱狀態(tài)的第三信號(hào)(S2、S3、S4)；使用所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)來產(chǎn)生關(guān)于所述測(cè)流管和所述多個(gè)流量計(jì)元件的熱狀態(tài)的信息；使用關(guān)于所述熱狀態(tài)的所述信息來補(bǔ)償關(guān)于流經(jīng)所述流量計(jì)的所述物質(zhì)的所述輸出數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述第二信號(hào)的步驟包括從耦合到所述測(cè)流管的傳感器(S1)獲得代表所述測(cè)流管的溫度的信號(hào)的步驟；以及產(chǎn)生代表所述多個(gè)元件的所述熱狀態(tài)的所述第三信號(hào)的所述步驟包括以下步驟把附加傳感器(S2、S3、S4)耦合到所述多個(gè)流量計(jì)元件；連接所述附加傳感器的輸出端(132、133)而構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)；響應(yīng)所述網(wǎng)絡(luò)對(duì)所述附加傳感器所提供的所述信號(hào)的接收，從所述網(wǎng)絡(luò)的輸出端獲得代表所述多個(gè)元件的綜合溫度的所述第三信號(hào)；
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)元件包括所述平衡桿和所述外殼；以及耦合所述附加傳感器的所述步驟包括以下步驟把第一傳感器(S4)與所述外殼耦合；把至少一個(gè)傳感器(S2、S3)與所述平衡桿耦合；連接所述第一傳感器和所述至少一個(gè)附加傳感器的各個(gè)輸出端而形成所述網(wǎng)絡(luò)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，連接所述附加傳感器的輸出端的所述步驟包括以下步驟把所述附加傳感器的輸出端以串聯(lián)方式連接而形成所述網(wǎng)絡(luò)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于包括把所述網(wǎng)絡(luò)經(jīng)至少兩條導(dǎo)線(132、134)延伸到儀表電子裝置的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償步驟包括產(chǎn)生關(guān)于所述物質(zhì)的質(zhì)量流率校正后的輸出數(shù)據(jù)的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于產(chǎn)生校正后的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟確定未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率；導(dǎo)出模量補(bǔ)償；導(dǎo)出熱應(yīng)力補(bǔ)償；以及利用所述未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率和所述模量補(bǔ)償以及所述熱應(yīng)力補(bǔ)償來導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述校正后的質(zhì)量流率是通過把所述未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率乘以1加上1+所述熱應(yīng)力補(bǔ)償和1+所述模量補(bǔ)償?shù)牟襟E獲得的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟還包括以下步驟導(dǎo)出密度補(bǔ)償；把所述未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率乘以1加所述應(yīng)力補(bǔ)償和1+所述模量補(bǔ)償和1+所述密度補(bǔ)償從而得到校正后的質(zhì)量流率。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述未校正的流率的所述步驟包括求出表達(dá)式FCF·(Δtmeas-Δt0)的步驟，其中FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量的情況下的時(shí)延
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出所述模量補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括求出表達(dá)式(kft1·Tf)的步驟，其中kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出所述熱應(yīng)力補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括求出表達(dá)式(kft2(Tf-Tcom))的步驟，其中kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出所述密度補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括求出表達(dá)式kft3·(τct-k2)的步驟，其中kft3＝關(guān)于密度對(duì)流量影響的儀表常數(shù)τct＝經(jīng)溫度補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期k2＝在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)。
14.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括通過求出以下表達(dá)式導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率的步驟m•=FCF·(Δtmeas-Δt0)·[1+(tft1·Tf)]·[1+kft2(Tf-Tcom)]·[1+kft3·(τct-k2)]]]>其中 FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量下的時(shí)延kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft3＝關(guān)于密度對(duì)流量影響的儀表常數(shù)k2＝在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度τct＝溫度補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期。
15.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括通過求出以下表達(dá)式來導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率的步驟m•=m•unc[1+MODcomp]·[1+STRESSCOMP]·[1+DENSITYcomp]]]>其中 FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量下的時(shí)延kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)m•unc=FCF(Δtmeas-Δt0)]]>MODcomp＝kft1·Tfkft3＝關(guān)于密度對(duì)流量影響的儀表常數(shù)k2＝在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度τct＝溫度補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期STRESScomp＝kft2·(Tf-Tcom)DENSITYcomp＝kft3·(τct-k2)。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償步驟包括導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，獲得關(guān)于密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟配置所述流量計(jì)而輸入來自存儲(chǔ)器的常數(shù)；校準(zhǔn)所述流量計(jì)而導(dǎo)出常數(shù)；確定未補(bǔ)償?shù)牧髀?；確定關(guān)于流量校正的補(bǔ)償?shù)墓苤芷冢淮_定關(guān)于流量、模量以及應(yīng)力校正的管周期；確定線性密度公式；確定等于所述補(bǔ)償?shù)墓苤芷谂c在所述流量計(jì)的密度校準(zhǔn)期間確定的流量計(jì)常數(shù)k2之差的管周期差；把所述線性密度公式乘以1+所述管周期差的平方的儀表常數(shù)c3倍+所述管周期差的儀表常數(shù)c4倍之和。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度校正后的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟配置所述流量計(jì)而輸入來自所述儀表電子裝置的存儲(chǔ)器的常數(shù)a1、a2、c3、c4和Fd。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟校準(zhǔn)所述流量計(jì)以確定常數(shù)c1、c2、k2和Δt0。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)的密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟確定m•unc=FCF(Δtmeas-Δt0)]]>其中FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零流量下的時(shí)延。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)的密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟計(jì)算τfd=τm-m•2·Fd]]>其中τfd＝關(guān)于質(zhì)量流量的影響補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期 Fd＝密度流量影響常數(shù)。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)的密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟計(jì)算表達(dá)式τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中τcp＝關(guān)于模量、應(yīng)力和流量補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τfd＝對(duì)質(zhì)量流量影響補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期a1和a2＝管振動(dòng)周期關(guān)于模量和應(yīng)力的溫度校正常數(shù) τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期 Fd＝密度流量影響常數(shù)。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)的密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的步驟包括計(jì)算與通過下列線性密度公式確定的物質(zhì)密度的偏差的步驟ρm＝(c1·τcp2-c2)其中c1和c2是常數(shù)，而τcp2是補(bǔ)償后的管周期平方。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟修正表達(dá)式ρm＝(c1·τcp2-c2)從而加上非線性分量(1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2))其中τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期τcp＝關(guān)于模量、應(yīng)力和流量補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期ρm＝確定的物質(zhì)密度k2＝在物質(zhì)密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)c1、c2、c3、c4＝單管物質(zhì)密度校正常數(shù)。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟從以下表達(dá)式計(jì)算所述物質(zhì)的密度ρm＝(c1·τcp2-c2)(1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2))其中ρm＝確定的物質(zhì)密度k2＝在物質(zhì)密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)c3和c4＝單管物質(zhì)密度校正常數(shù)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，τcp值是通過求出以下表達(dá)式來確定的τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中a1·Tf＝模量對(duì)密度的影響a2(Tf-Tcom)＝熱應(yīng)力對(duì)密度的影響a1和a2是關(guān)于模量和熱應(yīng)力對(duì)密度的影響的流量計(jì)常數(shù)。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括求出以下表達(dá)式的步驟ρm＝(Densitylinear)[1+c3·(ΔPeriodcomp)2+c4·(ΔPeriodcomp)]其中術(shù)語(ΔPeriodcomp)是(關(guān)于溫度、應(yīng)力以及流量)補(bǔ)償?shù)墓苷駝?dòng)周期τcp與在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)期間確定的管振動(dòng)周期常數(shù)k2之差。
28.一種對(duì)科里奧利流量計(jì)的輸出數(shù)據(jù)提供熱應(yīng)力補(bǔ)償?shù)难b置，所述流量計(jì)具有調(diào)整得在使用時(shí)在激勵(lì)面內(nèi)反相振動(dòng)的測(cè)流管和平衡桿；所述流量計(jì)響應(yīng)通過所述振動(dòng)測(cè)流管的物質(zhì)流而產(chǎn)生所述振動(dòng)測(cè)流管的科氏偏轉(zhuǎn)；所述裝置包括產(chǎn)生代表所述振動(dòng)測(cè)流管的科氏偏轉(zhuǎn)的第一信號(hào)的裝置；產(chǎn)生代表所述測(cè)流管溫度的第二信號(hào)的裝置；產(chǎn)生代表所述流量計(jì)的除所述測(cè)流管以外的多個(gè)元件的熱狀態(tài)的第三信號(hào)的裝置；接收所述第二和第三信號(hào)并且產(chǎn)生關(guān)于所述多個(gè)流量計(jì)元件的熱狀態(tài)的信息的儀表電子裝置；以及所述儀表電子裝置使用所述熱狀態(tài)信息來補(bǔ)償所述流量計(jì)關(guān)于所述流動(dòng)物質(zhì)的輸出數(shù)據(jù)。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，產(chǎn)生所述第二信號(hào)的所述裝置包括耦合到所述測(cè)流管的第一傳感器；從所述第一傳感器把指示所述測(cè)流管的溫度的信號(hào)送至所述儀表電子裝置的電路；以及產(chǎn)生所述第三信號(hào)的所述裝置包括耦合到除所述測(cè)流管以外的所述多個(gè)流量計(jì)元件的附加傳感器；把來自所述附加傳感器的輸出端、表示所述流量計(jì)的所述多個(gè)元件的綜合溫度的信號(hào)送達(dá)所述儀表電子裝置的網(wǎng)絡(luò)；以及所述儀表電子裝置確定所述測(cè)流管溫度與所述綜合溫度之差，從而確定所述多個(gè)元件加在所述測(cè)流管上的熱應(yīng)力。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)元件包括所述平衡桿和所述外殼，并且所述附加傳感器中第一個(gè)耦合至所述外殼，而所述附加傳感器中至少一個(gè)耦合至所述平衡桿。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于還包括用于把所述附加傳感器串聯(lián)以形成所述網(wǎng)絡(luò)的電路。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于還包括把所述網(wǎng)絡(luò)的輸出端經(jīng)至少兩條導(dǎo)線連接到所述儀表電子裝置的電路。
33.如權(quán)利要求32所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，所述附加傳感器還包括分別耦合至所述平衡桿的不同位置的第二附加傳感器和第三附加傳感器；耦合至所述外殼的第四附加傳感器；包括所述第二和第三和第四附加傳感器的信號(hào)輸出端的串聯(lián)連接的第一電路；所述網(wǎng)絡(luò)把所述第二和第三和第四附加傳感器的輸出端的所述串聯(lián)連接延伸到所述儀表電子裝置，從而提供關(guān)于所述第二和第三和第四附加傳感器所耦合的所述外殼和所述平衡桿的部分的所述綜合溫度的信息。
34.如權(quán)利要求33所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，所述第二附加傳感器接近所述平衡桿的端部。
35.如權(quán)利要求34所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，所述第三附加傳感器耦合到所述平衡桿的、相對(duì)于所述第二附加傳感器所耦合的所述平衡桿的所述部分沿軸向向里的部分。
36.如權(quán)利要求35所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于所述第四附加傳感器連接到所述外殼的內(nèi)壁。
37.如權(quán)利要求33所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于所述附加傳感器中均具有第一和第二輸出端；所述第二和第三和第四附加傳感器的所述輸出端的所述串聯(lián)連接把所述第二和第三和第四附加傳感器的所述第一和第二輸出端以串聯(lián)方式連接到所述第一電路，使得加到所述網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)代表所述第二和第三和第四附加傳感器的信號(hào)輸出的綜合值。
38.如權(quán)利要求37所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)包括第一電路，后者包括延伸在所述第二和第三和第四附加傳感器的所述輸出端的所述串聯(lián)連接與所述儀表電子裝置之間的兩條導(dǎo)線。
39.如權(quán)利要求38所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)還包括第二電路，后者包括從耦合到所述測(cè)流管的所述第一傳感器延伸至所述儀表電子裝置的兩條導(dǎo)線。
40.如權(quán)利要求41所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，連接所述第一傳感器的所述信號(hào)輸出端與所述信號(hào)處理裝置的所述第二電路包括兩條導(dǎo)線，其中一條導(dǎo)線是所述第一電路的所述兩條導(dǎo)線之一，而另一條導(dǎo)線是所述第二電路特有的。
41.如權(quán)利要求40所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，每一個(gè)所述電路都具有接地端，它們被共同連接到所述電路的彼此的接地端以及單個(gè)導(dǎo)線把每個(gè)所述傳感器的公共接地端與所述儀表電子裝置連接。
42.如權(quán)利要求41所述的科里奧利流量計(jì)，其特征在于，三條導(dǎo)線把所述電路的所述輸出端與所述儀表電子裝置連接；所述三條導(dǎo)線中第一條是所述第一電路特有的；所述三條導(dǎo)線中第二條是所述第二電路特有的；所述三條導(dǎo)線中第三條是所述第一電路和所述第二電路共用的。
43.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述儀表電子裝置還導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)流量的校正的輸出數(shù)據(jù)。
44.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述儀表電子裝置被編寫了用來指示所述儀表電子裝置中的處理器通過以下方法產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)妮敵鰯?shù)據(jù)的指令確定未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率；導(dǎo)出模量補(bǔ)償；導(dǎo)出熱應(yīng)力補(bǔ)償；以及利用所述未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率、所述模量補(bǔ)償和所述熱應(yīng)力補(bǔ)償來導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率；所述儀表電子裝置具有所述處理器可讀的存儲(chǔ)所述指令的存儲(chǔ)器。
45.如權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于所述校正的質(zhì)量流率是通過把所述未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率乘以1加上所述熱應(yīng)力補(bǔ)償和1+所述模量補(bǔ)償?shù)乃鲋噶瞰@得的。
46.如權(quán)利要求45所述的裝置，其特征在于，所述校正的質(zhì)量流率是進(jìn)一步通過所述這些指令而得到的導(dǎo)出密度補(bǔ)償；把所述未補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流率乘以1加所述應(yīng)力補(bǔ)償和1+所述模量補(bǔ)償和1+所述密度補(bǔ)償從而得到校正的質(zhì)量流率。
47.如權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于，所述指令通過求出表達(dá)式FCF·(Δtmeas-Δt0)而產(chǎn)生所述未補(bǔ)償?shù)牧髀剩渲蠪CF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量的情況下的時(shí)延
48.如權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)出所述模量補(bǔ)償?shù)乃鲋噶钋蟪霰磉_(dá)式(kft1·Tf)，其中kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度
49.如權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)出所述熱應(yīng)力補(bǔ)償?shù)乃鲋噶钋蟪霰磉_(dá)式(kft2(Tf-Tcom))，其中kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的綜合溫度。
50.如權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)出所述密度補(bǔ)償?shù)乃鲋噶钋蟪霰磉_(dá)式kft3·(τct-k2)，其中kft3＝關(guān)于密度對(duì)物質(zhì)流量影響的儀表常數(shù)τct＝經(jīng)溫度和應(yīng)力補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期k2＝在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)。
51.如權(quán)利要求44所述的裝置，其特征在于，產(chǎn)生校正的輸出數(shù)據(jù)的所述指令通過求出以下表達(dá)式導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率m•=FCF·(Δtmeas-Δt0)·[1+(kft1·Tf)]·[1+kft2(Tf-Tcom)]·[1+kft3·(τct-k2)]]]>其中 FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量下的時(shí)延kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft3＝關(guān)于密度對(duì)物質(zhì)流量影響的儀表常數(shù)k2＝在流量計(jì)的密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度τct＝溫度和應(yīng)力補(bǔ)償后的測(cè)流管振動(dòng)周期。
52.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生校正的輸出數(shù)據(jù)的所述指令通過求出以下表達(dá)式來導(dǎo)出校正的質(zhì)量流率m•=m•unc[1+MODcomp]·[1+STRESSCOMP]·[1+DENSITYcomp]]]>其中m•unc=FCF(Δtmeas-Δt0)]]>MODcomp＝kft1·TfSTRESScomp＝kft2·(Tf-Tcom)DENSITYcomp＝kft3·(τct-k2)其中 FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零物質(zhì)流量下的時(shí)延kft1＝基于測(cè)流管模量隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)kft2＝基于熱應(yīng)力隨溫度而產(chǎn)生的變化的儀表常數(shù)Tf＝測(cè)流管溫度Tcom＝網(wǎng)絡(luò)傳感器的溫度τct＝溫度和應(yīng)力補(bǔ)償后的測(cè)流管振動(dòng)周期。
53.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述儀表電子裝置被用指令編程，所述指令用于指示所述儀表電子裝置中的處理器產(chǎn)生關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)；所述儀表電子裝置具有所述處理器可讀的用于存儲(chǔ)所述指令的存儲(chǔ)器。
54.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過如下處理獲得關(guān)于密度校正的輸出數(shù)據(jù)配置所述流量計(jì)而輸入來自存儲(chǔ)器的常數(shù)；校準(zhǔn)所述流量計(jì)而導(dǎo)出常數(shù)；確定未補(bǔ)償?shù)牧髀剩淮_定關(guān)于流量校正的補(bǔ)償后的管周期；確定關(guān)于流量、模量以及應(yīng)力校正的管周期；確定線性密度公式；確定等于所述補(bǔ)償管周期與在所述流量計(jì)的密度校準(zhǔn)期間確定的流量計(jì)常數(shù)k2之差的管周期差；把所述線性密度公式乘以1+所述管周期差的平方的儀表常數(shù)c3倍+所述管周期差的儀表常數(shù)c4倍之和。
55.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過以下處理導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)配置所述流量計(jì)而輸入來自所述儀表電子裝置的存儲(chǔ)器的常數(shù)a1、a2、c3、c4和Fd。
56.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過以下處理導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)校準(zhǔn)所述流量計(jì)以確定常數(shù)c1、c2、t0、k2和Δt0。
57.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過執(zhí)行以下步驟導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)測(cè)量Δtmeas、Δt0和τm其中Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零流量下的時(shí)延τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期。
58.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過求出以下公式而導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度校正后的輸出數(shù)據(jù)m•unc=FCF(Δtmeas-Δt0)]]>其中FCF＝流量校準(zhǔn)系數(shù)Δtmeas＝拾取信號(hào)的時(shí)延Δt0＝在零流量下的時(shí)延。
59.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過計(jì)算 導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度校正后的輸出數(shù)據(jù)，其中τfd＝關(guān)于質(zhì)量流量的影響補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期 Fd＝密度流量影響常數(shù)。
60.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)是通過計(jì)算表達(dá)式τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcomp)]]>其中τcp＝關(guān)于模量、應(yīng)力和流量補(bǔ)償后的測(cè)流管振動(dòng)周期τfd＝對(duì)質(zhì)量流量影響補(bǔ)償后的管振動(dòng)周期a1和a2＝管振動(dòng)周期關(guān)于模量和應(yīng)力的溫度校正常數(shù) τm＝原始測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期 Fd＝密度流量影響常數(shù)。
61.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過計(jì)算與通過線性密度公式ρm＝(c1·τcp2-c2)確定的物質(zhì)密度值之間的偏差來導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度校正后的輸出數(shù)據(jù)，其中c1和c2是常數(shù)，而τcp2是補(bǔ)償后的周期平方。
62.如權(quán)利要求61所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述步驟包括以下步驟把代表線性分量的表達(dá)式ρm＝(c1·τcp2-c2)乘以代表非線性分量的表達(dá)式(1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2))，其中ρm＝所確定的物質(zhì)密度k2＝在物質(zhì)密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)c3和c4＝單管物質(zhì)密度校正常數(shù)。
63.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過根據(jù)以下表達(dá)式計(jì)算所述物質(zhì)密度來導(dǎo)出關(guān)于所述物質(zhì)密度的校正的輸出數(shù)據(jù)ρm＝(c1·τcp2-c2)·(1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2))其中ρm＝確定的物質(zhì)密度k2＝在物質(zhì)密度校準(zhǔn)時(shí)確定的管振動(dòng)周期常數(shù)c3和c4＝單管物質(zhì)密度校正常數(shù)。
64.如權(quán)利要求62所述的裝置，其特征在于，所述指令是通過求出以下表達(dá)式來確定τcp值的τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中a1·Tf＝模量對(duì)密度影響的影響a2·(Tf-Tcom)＝熱應(yīng)力對(duì)密度的影響a1和a2＝是關(guān)于密度的流量計(jì)常數(shù)。
65.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，所述指令通過求出以下表達(dá)式來產(chǎn)生關(guān)于所述密度校正后的輸出數(shù)據(jù)ρm＝(Densitylinear)[1+c3·(ΔPeriodcomp)2+c4·(ΔPeriodcomp)]其中Densitylinear＝ρm＝c1·τcp2-C2術(shù)語(ΔPeriodcomp)是(關(guān)于溫度、應(yīng)力以及流量)補(bǔ)償?shù)墓苤芷讦觕p與密度校準(zhǔn)期間確定的管周期常數(shù)k2之差。
66.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，獲得關(guān)于密度的校正的輸出數(shù)據(jù)的所述指令包括用于以下處理的指令確定補(bǔ)償?shù)墓苤芷?；確定線性密度公式；確定等于所述補(bǔ)償?shù)墓苤芷谂c在所述流量計(jì)的密度校準(zhǔn)期間確定的流量計(jì)常數(shù)k2之差的管周期差；把所述線性密度公式乘以1+所述管周期差的平方的儀表常數(shù)c3倍+所述管周期差的儀表常數(shù)c4倍之和。
67.如權(quán)利要求66所述的裝置，其特征在于，所述指令通過求出以下表達(dá)式來確定τcp值τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>其中a1·Tf＝模量熱密度影響Tf-Tcom＝熱應(yīng)力對(duì)密度的影響a1和a2＝是關(guān)于密度的流量計(jì)常數(shù)。
68.一種操作科里奧利流量計(jì)、確定所述科里奧利流量計(jì)中物質(zhì)流的密度的方法所述方法包括以下步驟根據(jù)存儲(chǔ)在所述科里奧利流量計(jì)的存儲(chǔ)器中的信息來配置所述科里奧利流量計(jì)，從而確定配置的儀表參數(shù)；采用兩種不同密度的不同物質(zhì)、用兩點(diǎn)線性校準(zhǔn)法、就所述流動(dòng)物質(zhì)的密度來校準(zhǔn)所述科里奧利流量計(jì)、從而導(dǎo)出關(guān)于線性密度公式的校準(zhǔn)參數(shù)；根據(jù)與所述科里奧利流量計(jì)的所述測(cè)流管耦合的拾取傳感器接收的信號(hào)確定測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期；測(cè)量所述科里奧利流量計(jì)的工作參數(shù)；利用所述測(cè)量的測(cè)流管振動(dòng)周期和所述工作參數(shù)以及所述配置的儀表參數(shù)來確定補(bǔ)償?shù)臏y(cè)流管振動(dòng)周期；利用所述補(bǔ)償?shù)臏y(cè)流管振動(dòng)周期和所述配置的儀表參數(shù)和所述校準(zhǔn)參數(shù)確定非線性分量；通過把所述線性密度公式與所述非線性分量結(jié)合而得出單測(cè)流管密度公式來獲得所述科里奧利流量計(jì)的非線性密度公式，該公式指明所述科里奧利校準(zhǔn)與線性之間的偏差；以及用所述單測(cè)流管密度公式和所述補(bǔ)償?shù)墓苤芷诖_定所述物質(zhì)的密度。
69.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于配置所述科里奧利流量計(jì)的所述步驟包括確定參數(shù)a1、a2、c3、c4和Fd的步驟。
70.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于所述校準(zhǔn)步驟包括使用包括空氣和水的兩種流動(dòng)物質(zhì)的步驟。
71.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于所述校準(zhǔn)步驟包括導(dǎo)出線性密度公式ρm＝(c1·τm2-c2)的步驟。
72.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于所述測(cè)量步驟包括測(cè)量測(cè)流管振動(dòng)周期、在零流量的情況下的時(shí)延、有流體的情況下的時(shí)延、測(cè)流管溫度以及流量計(jì)的綜合溫度的步驟，而所述科里奧利流量計(jì)包括未知密度的所述流動(dòng)物質(zhì)。
73.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，確定關(guān)于質(zhì)量流量補(bǔ)償后的測(cè)流管振動(dòng)周期的所述步驟包括求出以下公式的步驟τfd=τm-m•2·Fd]]>
74.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，確定補(bǔ)償?shù)臏y(cè)流管振動(dòng)周期的所述步驟包括用以下公式確定關(guān)于流量、模量和應(yīng)力補(bǔ)償后的所述測(cè)流管振動(dòng)周期的步驟τcp=τfd·1+a1·Tf+a2·(Tf-Tcom)]]>
75.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，確定非線性分量的步驟包括估算表達(dá)式(1+c3·(τcp-k2)2+c4·(τcp-k2))的步驟。
全文摘要
為單直測(cè)流管科里奧利流量計(jì)的測(cè)流管提供質(zhì)量流率和密度補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置。熱應(yīng)力補(bǔ)償是利用在流量計(jì)的不同部分上的多個(gè)傳感器來提供的。第一傳感器與測(cè)流管耦合并且提供關(guān)于測(cè)流管溫度的信息。多個(gè)附加傳感器相連而構(gòu)成具有兩個(gè)輸出導(dǎo)線的網(wǎng)絡(luò)。附加傳感器把綜合信號(hào)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩條輸出導(dǎo)線加至儀表電子裝置。網(wǎng)絡(luò)信號(hào)代表當(dāng)測(cè)流管與一些流量計(jì)元件的溫度之間存在溫差時(shí)、可能導(dǎo)致測(cè)流管上的熱應(yīng)力的這些多個(gè)元件的綜合溫度。附加元件包括平衡桿和流量計(jì)外殼。利用新的算法來提供敏感性補(bǔ)償。在用不同密度的兩種材料校準(zhǔn)的單管流量計(jì)中,利用具有代表儀表校準(zhǔn)與線性之間偏差的非線性分量的密度公式來測(cè)量密度。
文檔編號(hào)G01N9/00GK1371470SQ00811983
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者C·B·范克萊維, C·P·斯塔克, G·T·蘭哈姆 申請(qǐng)人:微動(dòng)公司