專利名稱：：用于Coriolis流量儀的補償方法和設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于Corioli流量儀的補償方法和設備。
背景技術：
：已知使用Coriolis效果質量流量儀測量管線之中流過的材料的質量流量和其它信息，如在1985年1月1日授權給J.E.Smith等人的專利號為4,491,025的美國專利和1882年2月11日給J.E.Smith的Re.31,450中所公開的。填充在流管(flowtube)中的每種材料被驅動以這些自然模式之一的諧振而振蕩。這種自然振蕩模式部分由所述流管的組合質量和流管中的材料來定義。材料從在進口側連接的管線流入流量儀。該材料隨后經過一個或多個流管并且傳送到在出口側連接的管線。驅動器施加使得流管振蕩的力。當沒有流量通過Coriolis流量儀時，沿著流管的所有點以相同的相位振蕩。當材料開始流動，Coriolis加速度使沿著流管的每個點相對于沿著流管的其它點具有不同相位。在該流管入口側的相位滯后于該驅動器；在出口側的相位領先于該驅動器。在該流管上的拾取(pick-off)傳感器產生表示該流管的運動的正弦曲線信號。在兩個傳感器信號之間的相位差正比于流經該一個或多個流管的材料的質量流速。已知對具有不同流管結構的Coriolis流量儀的使用。這些流管結構有單流管、雙流管、直流管、彎流管和不規(guī)則結構的流管。大部分Coriolis流量儀由金屬構成，比如鋁、鋼、不銹鋼和鈦。玻璃流管也是已知的。在當前技術中，大部分直連續(xù)路徑Coriolis流量儀由金屬構成，特別是由鈦構成。已知隨著操作因素改變，Coriolis流量儀的特性可能受到影響。這些因素可以是內部因素，比如，與Coriolis流量儀的發(fā)送器相關的電子部件的偏差，或者是外部因素，比如，輸送管氣壓、濃度、粘度的波動，或是周圍溫度的變化和Coriolis流量儀的驅動頻率的變化。大部分當前技術關注的是通過更新或修改電路配置或通過調整流量校準因素來補償這些變化。這些方法的例子如Zolock所有的美國專利號5,231,884和VanCleve等所有的美國專利申請?zhí)?9/343,836中所述。Coriolis流量儀可以在受控條件下運行，其中壓力、濃度和粘度維持恒定，以便減小補償這些參數(shù)的波動的復雜性。但是，這并非總是可行的，因為通常難以阻止工藝材料的溫度或Coriolis流量儀所在的操作環(huán)境的溫度的波動。當壓力、濃度和粘度保持恒定的時候，可以通過使用附著在Coriolis流量儀的一個或多個部分的熱傳感器(通常稱為RTD)來實現(xiàn)對該Coriolis流量儀的溫度補償。該RTD測量它所附著的流量儀部分的操作溫度。RTD信息和驅動頻率信息被施加到電子儀，該電子儀產生溫度補償?shù)馁|量流速輸出。流管拾取信號生成未補償?shù)馁|量流量信號，該信號被施加到所述電子儀，該電子儀改變未補償?shù)慕邮盏馁|量流速信號以產生驅動頻率補償?shù)馁|量流量輸出信號。使用RTD熱傳感器來進行溫度補償存在缺點。第一個缺點是該熱傳感器不能附著在該流管的振蕩部分，因為該傳感器的附加重量將會改變該流管的振蕩特性并且降低輸出信號的準確度。因而，該熱傳感器必須附著在該Coriolis流量儀的其它部分，或者是該Coriolis流量儀的輸入或輸出線上。因此，該熱傳感器不能用于直接測量該流管的振蕩部分的工藝材料的溫度。因為精確的溫度補償要求測量該流管的活動部分內的材料的溫度，使用其它安裝位置，比如流管的輸入或輸出線上的位置，得到的溫度不同于期望的溫度。這導致該電子儀產生的該溫度補償?shù)牧魉佥敵鲂盘柌粶蚀_。使用熱傳感器的第二個缺點是，因為它們不是安裝在振蕩的流管的活動部分，在該熱傳感器檢測到熱變化的時間和該流管材料溫度改變的時間之間存在時間差。該時間差進一步導致該流量儀產生的補償?shù)馁|量流速輸出信號中的不準確性。
發(fā)明內容本發(fā)明通過提供一種避免使用熱傳感器來對Coriolis流量儀進行溫度補償?shù)姆椒ê驮O備，解決了上述和其它問題并且實現(xiàn)對當前技術的改進。本發(fā)明的方法和設備監(jiān)控所述流管的驅動頻率以提供溫度補償。該Coriolis流量儀在除了溫度以外對于該流管頻率有影響的所有參數(shù)都被保持恒定的環(huán)境中運行。這些因素包括穩(wěn)定性或校準因素敏感性，它們都可以影響驅動頻率。其它這樣的參數(shù)包括材料濃度、粘度和壓力。在這些受控環(huán)境下，振蕩頻率的改變一定由于溫度的改變，這改變了早期系數(shù)(Youngmodulus)和振蕩的流管穩(wěn)定性。依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例設計的Coriolis流量儀在補償領域具有優(yōu)點。本發(fā)明不僅能補償流量校準，還可以調整當前技術中稱為“零”的額定的時間延遲Δt0。這意味著在一個Coriolis流量儀被安裝到一個過程中之后，不管該流量儀是用于校準還是用于實際的過程使用，在安裝之后只需要被調整歸零一次。相對于在壓力或溫度的微小改變之后可能需要重新歸零的Coriolis流量儀，這是顯著的改善。在儀器校準時在所述流管上的溫度影響通過監(jiān)視該材料流的頻率和溫度變化來表征，并且實際溫度被改變。隨后在所述電子儀中確定和存儲用于補償流量的校準常數(shù)。在運行期間，監(jiān)視該材料流和該流管的振蕩的頻率。來自于所述儀器的得到的溫度變化和頻率信息被施加到該電子儀，該電子儀使用所存儲的校準常數(shù)來計算溫度補償?shù)馁|量流速使用流管頻率來產生溫度補償?shù)馁|量流量，相對于使用熱傳感器是有利的，因為對頻率中的變化加以檢測以便一旦檢測到頻率變化就立刻產生補償?shù)馁|量流速信號中的改變。流管頻率的瞬時變化被施加到所述電子儀，該電子儀產生相對于流管溫度的變化具有增加的準確性的校正的補償?shù)馁|量流速信號。本發(fā)明的一個方面包括用于為具有至少一個流管的Coriolis流量儀提供熱補償?shù)姆椒?；所述方法包括以下步驟生成表示所述流管的Coriolis偏差的第一信號；生成表示所述流量儀的特性的第二信號，其中所述特性包括所述Coriolis流量儀的驅動頻率F和導致的時間延遲Δt；特征在于提供使用所述第一和第二信號的電子儀，該電子儀用于提供對所述Coriolis流量儀的所述輸出信號的熱補償。優(yōu)選的，該方法所包括的提供熱補償?shù)牟襟E包括以下步驟從主Coriolis流量儀接收校準的質量流速，和使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償。優(yōu)選的，該方法包括的提供熱補償?shù)乃霾襟E包括以下步驟使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來導出所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)；和使用所述校準常數(shù)來為所述Coriolis流量儀提供熱補償。優(yōu)選的，該方法還包括另一個步驟，即響應于所述生成所述第一和第二信號和為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償，來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉?。?yōu)選的，該方法還包括如下步驟接收表示所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)的第三信號；和使用所述第一和所述第二和所述第三信號和所述校準常數(shù)來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉佟?yōu)選的，該方法還包括以下步驟根據(jù)所述第二信號確定驅動頻率F；導出用于零的線性頻率校準常數(shù)αF；和使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性頻率校準常數(shù)αF來導出所述熱補償?shù)牧魉佟?yōu)選的，該方法還包括補償?shù)馁|量流速，包括以下附加步驟導出流量的系數(shù)；使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性頻率常數(shù)αF和所述流量的常數(shù)來導出所述熱補償?shù)牧魉?。?yōu)選的，該方法還包括以下步驟導出流量的線性頻率(臨時)常數(shù)和使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性頻率常數(shù)αF和所述流量的常數(shù)和所述流量的線性頻率(臨時)常數(shù)來導出所述熱補償?shù)馁|量流速。優(yōu)選的，該方法還包括導出所述校準常數(shù)的步驟，該步驟包括從主Coriolis流量儀接收質量流速使用所述接收的質量流速和所述第二信號來導出所述Coriolis流量儀的所述校準常數(shù)。優(yōu)選的，該方法包括產生所述校準常數(shù)的步驟，該步驟包括接收所述第二信號，以便導出流導致的時間延遲Δt和所述Coriolis流量儀的所述驅動頻率F；和使用所述第一信號和所述流導致的時間延遲Δt和所述驅動頻率F，來導出所述Coriolis流量儀的所述校準常數(shù)。優(yōu)選的，該方法包括的產生所述校準常數(shù)的步驟包括以下步驟導出額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF；使用所述驅動頻率F和所述額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF來導出所述校準常數(shù)。優(yōu)選的，該方法還包括如下校準常數(shù)Δt0，αF，優(yōu)選的，該方法還包括導出所述校準常數(shù)的步驟，其包括求解下式的步驟Δt0αFαm.αm.F=pinv([1(F-F0)m.m.(F-F0)])Δt---1.10]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率F0驅動頻率-額定零流量αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的系數(shù)線性頻率(臨時)常數(shù)優(yōu)選的，該方法還包括確定所述熱補償?shù)馁|量流速的步驟，其包括求解下式的步驟m.=Δt-Δt0-(F-F0)αF[αm.+(F-F0)αm.F]---1.5]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率F0零驅動頻率αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的常數(shù)線性FCF頻率(臨時)常數(shù)本發(fā)明的另一個方面包括用于為具有至少一個流管的Coriolis流量儀提供熱補償?shù)脑O備；所述設備包括生成表示所述流管的Coriolis偏差的第一信號的裝置；生成表示所述流量儀的特性的第二信號的裝置，其中所述特性包括所述Coriolis流量儀的驅動頻率F和導致的時間延遲Δt；特征在于提供使用所述第一和第二信號的電子儀，該電子儀用于提供對所述Coriolis流量儀的所述輸出信號的熱補償。優(yōu)選的，所述提供熱補償?shù)难b置包括從主Coriolis流量儀接收校準的質量流速的裝置，和使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償?shù)难b置。優(yōu)選的，所述提供熱補償?shù)难b置還包括使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來導出所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)的裝置；和使用所述校準常數(shù)和所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來為所述Coriolis流量儀提供熱補償?shù)难b置。優(yōu)選的，該設備還包括響應于所述生成所述第一和第二信號和為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償，來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉俚难b置。優(yōu)選的，該設備包括接收表示所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)的第三信號的裝置；和使用所述第一和所述第二和所述第三信號和所述校準常數(shù)來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉俚难b置。優(yōu)選的，該設備還包括根據(jù)所述第二信號確定驅動頻率F的裝置；導出用于零的線性頻率校準常數(shù)αF的裝置；和導出流量的系數(shù)的裝置；導出流量的線性頻率(臨時)常數(shù)的裝置；使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性頻率常數(shù)αF和所述流量的常數(shù)和所述流量的線性頻率(臨時)常數(shù)來導出所述熱補償?shù)馁|量流速的裝置。優(yōu)選的，所述導出所述校準常數(shù)的裝置包括從主Coriolis流量儀接收質量流速的裝置；接收所述第二信號以便導出流導致的時間延遲Δt和所述Coriolis流量儀的所述驅動頻率F的裝置；和導出額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF的裝置；使用所述驅動頻率F和所述額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF和所述質量流速來導出所述校準常數(shù)的裝置。優(yōu)選的，所述校準常數(shù)是優(yōu)選的，所述導出所述校準常數(shù)的裝置包括求解下式的裝置Δt0αFαm.αm.F=pinv([1(F-F0)m.m.(F-F0)])Δt---1.10]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率F0驅動頻率-額定零流量αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的系數(shù)線性頻率(臨時)常數(shù)優(yōu)選的，所述導出所述熱補償?shù)馁|量流速的裝置求解下式m.=Δt-Δt0-(F-F0)αF[αm.+(F-F0)αm.F]---1.5]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率F0零驅動頻率αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的常數(shù)線性FCF頻率(臨時)常數(shù)參考以下結合附圖對本發(fā)明的詳細說明，能夠更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點，其中圖1示出了實現(xiàn)了本發(fā)明的第一示例性Coriolis流量儀的透視圖；圖2是圖1的實施例的頂視圖。圖3是圖1的實施例的前視圖。圖4是沿著圖2的線4-4的截面圖。圖5是示出驅動頻率和流管溫度之間的關系的曲線圖。圖6是示出驅動頻率和材料濃度之間的關系的曲線圖。圖7-9是示出在校準期間的數(shù)據(jù)收集的視圖。圖10-11是用于校準Coriolis流量儀和確定質量流速的方法的流程圖。圖12示出了校準常數(shù)的推導。圖13和14示出了使用頻率變化來提供熱補償和使用RTD提供熱補償之間的可比精確性。圖15示出了圖1的電子儀121的其它細節(jié)。具體實施例方式術語FCF當前技術流量校準因素α當前技術FCF溫度系數(shù)Δt流導致時間延遲Δt0零流量的額定時間延遲質量流速F操作驅動頻率F0制造商選擇的額定驅動頻率(在一般熱條件下)ZERO(F)描述沒有額定時間延遲的效果頻率，Δt0等于Δt0+(F-F0)αFαF用于零的線性頻率常數(shù)將Δt與質量流量相關聯(lián)的比例系數(shù)。與當前技術中的FCF類似。的線性頻率(臨時)系數(shù)。與當前技術中的α類似。FMUT被測試的流量儀。圖1的描述圖1是實現(xiàn)了本發(fā)明的Coriolis流量儀的第一可能示范實施例的透視圖。該圖示出了流量儀100，其具有通過基板101的引腳117、118插入的流管102。拾取器LP0和RP0和驅動器D耦合到流管102。流量儀100接收來自供應管104的工藝材料，并且通過工藝連接件108將流動延伸到流管102。流管102被驅動器D驅動，以與材料流共振的頻率來振蕩。得到的Coriolis偏差由拾取器LP0和RP0來檢測，該拾取器通過導體112和114將信號提供給Coriolis電子流量儀121。Coriolis電子流量儀121接收拾取器信號，確定兩個拾取器信號之間的相位差，確定振蕩的頻率并且將關于該材料流的信息通過輸出路徑122提供給利用電路，該利用電路在圖中未示出。電子儀121在圖15中詳細描繪。該材料流從流管102流向管106，管106引導該材料流通過返回管103，然后該材料流通過工藝連接件107到達出口管105，出口管105將該材料流傳送給用戶應用。工藝連接件107、108、109和110將管104、105和106連接到流管102和返回管的端部。該工藝連接件具有固定部分111，該部分包括螺紋124。鎖孔130容納固定螺絲411以便將部件111與基板101穩(wěn)固連接，如圖4所示。工藝連接件107的可移動部分通過110旋到陽螺紋124上，以便將它們各自的管連接到該工藝連接件的固定體上，六角螺母部分111是該固定體的一部分。這些工藝連接件以與已知的銅管擴張(coppertubingflared)工藝連接件類似的方式工作，將管104、105和106連接到流管102和返回管103的端部。關于該工藝連接件的細節(jié)在圖4中進一步描述。圖2的描述圖2是圖1的流量儀100的頂視圖。拾取器LPO和RPO和驅動器D各自包括線圈C。這些元件每一個還包括附著在流管102的底部的磁體，如圖3所示。這些元件每一個都包括基底，比如驅動器D的143，以及材料薄片，比如驅動器的133。該材料薄片可以包括印刷線路板，線圈C和其繞組端固定到該印刷線路板。拾取器IPO和RP0也具有相應的基底部件和固定到該基底部件頂部的薄片。該結構有助于安裝驅動器或拾取器，通過以下步驟來完成，將磁體M粘貼到流管的下側，將線圈C粘貼到印刷線路板133(對于驅動器D來說)，將線圈C的開口放置得圍繞磁體M，向上移動線圈C以使得磁體M完全進入線圈C，然后將基底部件143置于印刷線路板133下方，并且將這些部件粘合在一起，使得基底143的底部通過粘合固定到大基板116的表面。圖2示出了工藝連接件107-110的陽螺紋124。這些元件每一個的內部細節(jié)在圖4中示出。開口132容納導體112、113和114。為了簡化起見，圖2中沒有示出圖1的Coriolis電子流量儀121。但是，應該理解導體112、113和114延伸通過開口132，并且進一步在圖1的路徑123上延伸，到達圖1的Coriolis電子流量儀。圖3和圖4的描述圖3示出了拾取器LPO和RPO和驅動器D，它們包括附著在流管102底部的磁體M，和附著在拾取器LP0和RP0和驅動器D每一個的基底的線圈C。圖4是沿著圖2的線4-4的剖面。圖4公開了圖3的所有元件，還有工藝連接件108和109的細節(jié)，以及O-rings430。O-rings430將流管102耦合到基板401。圖4還公開了基板101上的開口402、403和404。這些開口的每一個的頂部延伸到拾取器LP0和RPO和驅動器D的基底的下表面。線圈C和磁體M如圖4所示彼此關聯(lián)。圖1的Coriolis電子流量儀121在圖3和圖4中沒有示出，以便簡化附圖。工藝連接件108的元件405在流管102的入口；工藝連接件109的元件406在流管102的出口。工藝連接件108的固定部分111包括陽螺紋409，該固定部分旋入基板401上的容納孔420內的配合螺紋之中，以便將固定部分111附加到基板101的401部。右邊的工藝連接件109的固定部分類似的通過螺紋409安裝和附加到位于基板101的401部內的容納孔420之中。工藝連接件108的固定部分111還包括帶螺紋的部分124，其螺紋容納工藝連接件108的可移動部分415。工藝連接件109類似裝配。工藝連接件108的固定部分111在其左端還包括圓錐形的短柱413，其與可移動部分415一起作為適合將輸入管104的右端壓在固定部分111的圓錐形的短柱(stub)413上的端部接頭(flarefitting)。這產生了將供應管104的擴張開口(flaredopening)緊密固定到該工藝連接件的固定部分111的圓錐形的短柱413的壓縮接頭。流管102的入口位于工藝連接件的固定部分111中，并且與短柱413的面425齊平。通過該裝置，供應管104傳送的工藝材料由流管102的入口405接收。該工藝材料通過流管102流向右側，到達工藝連接件109的固定部分111，其中流管102的出口與短柱413的面425平齊。這將流管102的出口緊密固定到了連接器109。圖1的其它工藝連接件107和110與圖4中對工藝連接件108和109的細節(jié)所述的相同。圖5-12的一般討論本發(fā)明通過使用驅動頻率作為流管溫度改變的指示符來對Coriolis流量儀的質量流量輸出實現(xiàn)溫度補償。Coriolis流量儀通過計算在該Coriolis流量儀的振蕩流管的活動部分的入口和出口端之間的時間延遲(Δt)來直接測量質量流量。測量在零流量的偏移時間延遲(Δt0)，并且從在有流量期間計算的時間延遲中減去該偏移時間延遲，以產生通過比例常數(shù)與質量流量直接成比例的值，在當前技術中稱為校準因素(FCF)。液體濃度也影響該流管的驅動頻率。為了理解頻率對于溫度和濃度的敏感性，可以表征濃度影響并且將之與溫度影響做比較。本發(fā)明的Coriolis流量儀可以用于其特定比重相當有限的稀漿。當使用頻率來進行溫度補償?shù)臅r候，必須估計和確定液體濃度變化的影響以確定質量流量。流管材料響應溫度的變化。為了準確計算質量流速，必須考慮這些變化。傳統(tǒng)上，使用熱傳感器RTD來直接測量溫度。它們設置在Coriolis管的非活動部分。這通常是在撐桿(bracebar)之外進行的。所公開的Coriolis流量儀具有單個直流管。對此不存在可以通過在該流管上設置熱傳感器在其上進行代表流管的溫度測量而不影響輸出準確率的非活動位置。本發(fā)明通過監(jiān)視驅動頻率來檢測流管溫度的變化。依照本發(fā)明使用驅動頻率來確定溫度變化和對流輸出進行補償引起以下問題。當前技術使用安裝在流管的次要或非活動部分上的RTD熱傳感器測量溫度和推斷該Coriolis流管的溫度。本發(fā)明的方法和設備提高了溫度確定的準確度，也改善了檢測溫度變化的儀器響應時間。當使用頻率作為檢測和補償溫度變化的方式，Δt上的泰勒級數(shù)展開(taylorseriesexpansion)將Δt上的頻率影響和質量流量隔離開。該展開用于視為流量方程，并且產生了最小平方偽逆問題。假定拾取延遲Δt是質量流量和驅動頻率的函數(shù)。Δt=f(m.,F)---1.1]]>其可以利用泰勒級數(shù)關于一個操作點展開Δt=f(m.0,F0)+(m.-m.0)∂f∂m.+(F-F0)∂f∂F+12(m.-m.0)(F-F0)∂2f∂m.∂F+...---1.2]]>公式1.2是完全展開，并且可以取出有限數(shù)目的高階項?？梢酝ㄟ^獲取導致零流量和與溫度呈線性關系的FCF的項，和導致零流量和與溫度呈二次關系的FCF的項，來實現(xiàn)最佳擬合。但是，在本發(fā)明的傳感器的操作溫度(18-28C)上，行為是線性的就足夠了，能僅僅使用頻率項來線性影響FCF和Δt。這樣做并且重新標識偏導數(shù)，則得到現(xiàn)在，通過將與零流量相關的項和與流量相關的項分組來重新排列所述項Δt≅[Δt0+(F-F0)αF]+(m.-m.0)[αm.+(F-F0)αm.F]---1.4]]>為方便起見，選擇額定m.0=0,]]>則公式1.4可以看作一個流量方程m.=Δt-Δt0-(F-F0)αF[αm.+(F-F0)αm.F]---1.5]]>當前技術方程是m.=FCF(1-αT)(Δt-Δt0)---1.6]]>在公式1.5和1.6之間進行類比，可以看出公式1.5中與“零”相關的部分是如下的頻率函數(shù)ZERO(F)＝{Δt0+(F-F0)αF]1.7并且公式1.5的與“流量校準因素”相關的部分是如下頻率函數(shù)FCF(F)=1[αm.+(F-F0)αm.F]---1.8]]>以向量方程的形式重寫方程1.4，產生最小平方偽逆問題Δt=[1(F-F0)m.m.(F-F0)]Δt0αFαm.αm.F---1.9]]>假定當我們記錄來自與主Coriolis流量儀相連的序列的質量流量時，我們可以記錄來自該Coriolis流量儀的Δt和驅動頻率，則我們可以通過在兩邊乘以行向量的偽逆，來求解方程1.4中的列向量Δt0αFαm.αm.F=pinv([1(F-F0)m.m.(F-F0)])Δt---1.10]]>方程1.10是本發(fā)明用來最優(yōu)化表征傳感器的溫度依賴性需要使用的方程。如前所述，驅動頻率具有對溫度的線性依賴性。因此，使用驅動頻率來補償流的溫度影響是有利的。圖5的描述圖5在線501和502上示出了兩個流管傳感器的驅動頻率和溫度之間的關系。該流管傳感器被置于一個恒溫器中，其溫度在15到35C之間循環(huán)。線性趨勢線與線501和502各自的數(shù)據(jù)集擬合，并且傳感器的特定操作范圍在虛線503和504之間顯示。使用每個趨勢線501和502的范圍，我們可以估計驅動頻率的敏感性為整個溫度擺幅(swing)對應14Hz。圖6的描述圖6在趨勢線601和602上示出了對于兩個相同傳感器驅動頻率和液體特定比重之間的關系。該傳感器用于測量稀漿的流速，該稀漿的液體濃度在1.0到1.3SG之間，如趨勢線603和604所示。使用了三種液體來跨越傳感器的濃度操作范圍。每個傳感器取三個數(shù)據(jù)點，并且趨勢線與該數(shù)據(jù)擬合。使用每個趨勢線的范圍，我們可以估計驅動頻率的敏感性為每個SF濃度擺幅4Hz。這看起來很重要，但是應該注意到，每個Coriolis流量儀安裝在一個使用該范圍內的特定液體的特定工藝之中。另外，一旦安裝之后，用戶通常將它們的工藝校準到實際流輸出，消除由于該設備中的新的工藝液體所造成的誤差。圖7-12的描述圖7-12描述了使用本發(fā)明的校準過程導出流量方程1.5的校準常數(shù)Δt0，αF，這些校準參數(shù)使用方程1.10來求出。一旦導出這些參數(shù)，將它們與驅動頻率F的測量值和Δt(流導致的時間延遲)用在流量公式1.5之中，來確定測量的流速這在下段中詳細描述。使用如下所述的四級過程導出該校準參數(shù)Δt0，αF，主Coriolis流量儀與要測量的Coriolis流量儀串聯(lián)，對其施加測試流。所述對應于下表1的運行(Run)1-4的流數(shù)據(jù)用于校準。用于標識該主測量儀的質量流量和對Δt的溫度/質量貢獻的測試矩陣如表1所示。來自該主Coriolis流量儀和串聯(lián)的要測試的Coriolis流量儀的測量到的質量流量如圖7所示。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="619">運行質量流量(g/min)液體溫度C13502825028335018</table></tables>使用表1的四個測試run測量到的來自該主Coriolis流量儀和串聯(lián)的要測試的Coriolis流量儀的質量流量，在圖7中進行描述。在圖7中，該四個run一起示出，并且使用對應的溫度值、驅動頻率和主Coriolis流量儀的線703表示主Coriolis流量儀的流速。圖8示出了從圖7的四個測試run獲得的數(shù)據(jù)。這是用來導出校準常數(shù)Δt0，αF，的值的數(shù)據(jù)曲線圖，如隨后為方程1.1所描述的。線803表示主Coriolis流量儀的流速。圖9示出使用頻率補償和溫度(RTD)補償用于穩(wěn)定流速狀態(tài)的結果。兩個方法都給出了在穩(wěn)定狀態(tài)流情況下，對Coriolis流量儀的校準的良好數(shù)據(jù)擬合。圖9在線901上示出了驅動頻率，在線902上示出了溫度，在線903上示出了每個run的流速和在線905上示出了誤差率。兩個補償方法的結果由線905來表示，因為它們都與穩(wěn)定狀態(tài)流一致。兩種方法的由零誤差表示的準確性跨越線905的所有四個測試run。圖1和15所示的電子儀121，執(zhí)行實現(xiàn)圖7-9所示的操作所需的數(shù)據(jù)處理函數(shù)。圖10和11的描述圖10是描述本發(fā)明的用于導出校準常數(shù)的方法和設備的方框圖1000。圖10示出了多個處理或程序步驟，每個步驟表示在Coriolis電子流量儀121的存儲器1502中存儲的一個或多個程序指令。該指令由Coriolis電子流量儀121的處理器1502執(zhí)行，結果存儲在該電子流量儀的存儲器1501中，或者輸出到用戶路徑122。圖10的過程導出校準常數(shù)Δt0，αF，導出的校準常數(shù)被輸入到圖13，在那里它們被用于推導出溫度補償?shù)馁|量流速在圖10中，元件1002接收來自圖1的LPO和RPO的輸入拾取信號，并且將它們施加到元件1004，該元件1004使用接收到信息來導出所測試的流量儀的檢測到的Δt和驅動頻率F。元件1006從元件1003接收表示串聯(lián)的參考流量儀的測量到的流速的信號。元件1006從元件1004和1003接收上述的信息，并且使用它們通過解方程1.10來導出校準常數(shù)Δt0，αF，導出的校準常數(shù)從元件1006提供給圖11的元件1106。元件1102從圖1的拾取器LPO和RPO接收輸入拾取信號用于所測試的流量儀。該信息被提供給元件1104，在元件1104導出所測試的流量儀的Δt和驅動頻率F，并且將它們提供給元件1106。元件1106接收元件1104和1006的輸出，并且通過使用元件1106表示的方程1.5來導出測試的流量儀的溫度補償?shù)馁|量流速。元件1006導出項Δt和Δt0。方程1.5的分子和分母中的式子F-F0由元件1106從元件1104獲取。項αF由元件1004獲取。項和從元件1104獲取。元件1106將所述的所有項應用到方程1.5的右邊，以便從電子流量儀121提供溫度補償?shù)馁|量流速輸出給圖1的用戶輸出122。圖12的描述圖12示出了本發(fā)明用來使用方程1.10導出校準參數(shù)Δt0，αF的方法。導出測試的流量儀(FMUT)的校準參數(shù)Δt0，αF，需要-來自與測試的Coriolis流量儀串聯(lián)的串聯(lián)參考流量儀的實際流量測量值。-來自FMUT的溫度測量值。-來自FMUT的驅動頻率測量值。當FMUT面臨表1所示的處理條件時，這些測量值如下所示。表1由于FMUT基于其校準的流量的可控性的限制，實際的參考質量流量和液體溫度與理想的參考質量流量和液體溫度可能不同。對于表1的每個run，進行對于實際質量流量、FMUT溫度和FMUT驅動頻率的多個測量。令M＝Run1期間三個前述數(shù)量的測量值的#。N＝Run2期間三個前述數(shù)量的測量值的#。O＝Run3期間三個前述數(shù)量的測量值的#。P＝Run4期間三個前述數(shù)量的測量值的#。在圖8的校準Run期間，參考質量流量FMUT溫度和FMUT驅動頻率各自被測量M+N+O+P次。要求M+N+O+P至少等于使用方程1.10解出的參數(shù)的數(shù)值。但是，推薦M+N+O+P的和遠遠大于解出的參數(shù)的數(shù)值。這是我們試圖解決的最小平方問題的定義。為了減少模糊，假定M＝N＝O＝P，這樣參考質量流量、FMUT溫度和FMUT驅動頻率的總的測量次數(shù)是M的4倍。在尺寸上，圖12還示出了方程1.10中所示、表1規(guī)定的、并且圖8描繪的校準問題。一旦獲取了圖8的數(shù)據(jù)并且解出了方程1.10，就獲得了四個值，即Δt0，αF，這些是期望的校準常數(shù)。項Δt0是FMUT的零偏移。該值來自于在傳統(tǒng)方式下將該儀器歸零(即按下零按鈕)。項αF是線性頻率(因而溫度)對FMUT的零偏移的效果。項是FMUT的流量校準因素(FCF)。項是線性頻率(因而溫度)對FMUT的FCF的效果?，F(xiàn)在這些校準參數(shù)可以在方程1.5中使用，以計算頻率(因而溫度)的FMUT質量流量補償效果。圖1和15所示的電子流量儀121，執(zhí)行要實現(xiàn)圖12所示的操作所需的數(shù)據(jù)處理。圖13的描述圖13示出了使用頻率確定來實現(xiàn)熱補償和使用RTD熱傳感器來監(jiān)視流管頻率和提供熱補償?shù)谋容^結果。圖13清楚示出了基于頻率的溫度補償與使用RTD的補償相比的優(yōu)點。線1303表示主Coriolis流量儀所提供的質量流量。實線1308描繪了使用RTD傳感器獲得的結果。虛線1309示出了使用依照本發(fā)明的頻率監(jiān)視。線1303描繪了驅動頻率。線1302描繪了溫度。線1301描繪了得到的質量流速。在線1303的直線部分，主儀器的結果、使用RTD和頻率的結果與另一個結果重合，只在表示質量流速的突然變化的部分1305、1306和1307所表示的部分出現(xiàn)偏離。元素1305包含線1303、1308和1309。線1303表示主儀器的質量流速。線1308表示RTD的響應。線1309表示使用頻率監(jiān)視的響應。可以看出，在元素1305所表示的轉變期間，線1303和1309的響應基本相同?？梢钥闯?，元素1305的表示RTD的響應的響應1308與主儀器的響應明顯偏離。可以相對于元素1306和1307進行同樣的觀察，其中由線1309描繪的使用頻率補償獲得的結果比使用線1308描繪的表示使用RTD熱補償獲得的結果，與由1303描繪的主儀器的響應更接近。圖13的質量流速對應于圖7、8和9相應指定的元素。從圖13的分析得出的結論是，當在質量流速的轉變條件期間要求準確性時，使用頻率監(jiān)視提供熱補償比使用RTD優(yōu)越。圖1和15所示的電子儀121，執(zhí)行要實現(xiàn)圖13所示的操作所需的數(shù)據(jù)處理。圖14的描述圖14示出了使用頻率監(jiān)視和使用RTD的響應準確性的比較。線1401描繪了驅動頻率，線1402描繪溫度，線1403描繪質量流速。線1404表示使用頻率監(jiān)視與使用RTD相比較的補償誤差?？梢钥闯?，當質量流速基本恒定時，使用RTD與使用頻率監(jiān)視相比產生可比較的結果。但是，元素1405、1406和1407表示質量流速發(fā)生轉變的情況。如元素1405所示，使用頻率監(jiān)視的響應1415比RTD的響應1405與主儀器的質量流速1414更接近。圖1和15所示的電子儀121執(zhí)行實現(xiàn)圖14所示的操作所需的數(shù)據(jù)處理。圖15的描述如圖15所示，電子儀121包括處理器1501和存儲器1502。處理器1501可以包括常規(guī)CPU?；蛘撸梢园ㄌ厥饣驅Ｓ锰幚砥骰駾SP。存儲器1502可以包括任何類型的存儲系統(tǒng)，諸如閃存或常規(guī)的ROM和RAM，用于長期或短期地存儲信息。電子儀121通過路徑123接收輸入信息，并且將其輸出信息通過路徑122提供給用戶。電子儀121通過路徑123從拾取器LPO和RPO接收輸入信息。這些拾取器信號在圖10中在元件1002中示出。這些拾取器信號從元件1002提供給元件1004，元件1004執(zhí)行指定的功能并且將信息輸出到元件1006。元件1002和元件1004與圖11中的元件1102和1104是復本。圖10的元件1006接收元件1004和1003的輸出，并且導出指定的校準常數(shù)。圖15的存儲器1502和處理器1501用于該功能。圖11的元件1106接收元件1006和1104的輸出，并且通過解方程1.5導出指定的質量流速。這些功能由圖15的存儲器1502和處理器1501來執(zhí)行。電子儀121的存儲器1502和處理器1501還用來執(zhí)行圖5、6、7、8、9、12、13和14所示的各種計算和功能。應該理解本發(fā)明不局限于對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，而是包括在本發(fā)明的范圍和精神之內的其它修改和變更。盡管結合本發(fā)明描述了特定關系和方程，應該理解本發(fā)明包括對所公開的方程和關系的修改并且可以利用這種修改來實現(xiàn)。雖然結合Coriolis流量儀示出了本發(fā)明的方法和設備，但是應該理解本發(fā)明的方法和設備可以使用其它類型的Coriolis流量儀，包括具有金屬、塑料或玻璃流管的Coriolis流量儀。權利要求1.一種為具有至少一個流管的Coriolis流量儀提供熱補償?shù)姆椒?，所述方法包括以下步驟生成表示所述流管的Coriolis偏差的第一信號；生成表示所述流量儀的特性的第二信號，其中所述特性包括所述Coriolis流量儀的驅動頻率F和導致的時間延遲Δt；特征在于提供使用所述第一和第二信號的電子儀，該電子儀用于提供對所述Coriolis流量儀的所述輸出信號的熱補償。2.權利要求1所述的方法，其中所述提供熱補償?shù)牟襟E包括從主Coriolis流量儀接收校準的質量流速，和使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償。3.權利要求2所述的方法，其中所述提供熱補償?shù)牟襟E包括使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來導出所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)；和使用所述校準常數(shù)來為所述Coriolis流量儀提供熱補償。4.權利要求1-3中任何一個權利要求所述的方法，還包括響應于所述生成所述第一和第二信號和為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償，來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉俚牟襟E。5.權利要求1所述的方法，還包括如下步驟接收表示所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)的第三信號；和使用所述第一和所述第二和所述第三信號和所述校準常數(shù)來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉佟?.權利要求4所述的方法，還包括以下步驟根據(jù)所述第二信號確定驅動頻率F；導出用于零的線性頻率校準常數(shù)αF；和使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性頻率校準常數(shù)αF來導出所述熱補償?shù)牧魉佟?.權利要求6所述的補償質量流速的方法，還包括以下步驟導出流量的系數(shù)使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性驅動頻率常數(shù)αF和所述流量的常數(shù)來導出所述熱補償?shù)牧魉佟?.權利要求7所述的方法，還包括以下步驟導出流量的線性頻率(臨時)常數(shù)和使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性驅動頻率常數(shù)αF和所述流量的常數(shù)和所述流量的線性頻率(臨時)常數(shù)來導出所述熱補償?shù)馁|量流速。9.權利要求3所述的方法，其中所述導出所述校準常數(shù)的步驟包括以下步驟從主Coriolis流量儀接收質量流速使用所述接收的質量流速和所述第二信號來導出所述Coriolis流量儀的所述校準常數(shù)。10.權利要求9所述的方法，其中所述生成所述校準常數(shù)的步驟還包括以下步驟接收所述第二信號，以便導出流導致的時間延遲Δt和所述Coriolis流量儀的所述驅動頻率F；和使用所述第一信號和所述流導致的時間延遲Δt和所述驅動頻率F，來導出所述Coriolis流量儀的所述校準常數(shù)。11.權利要求10所述的方法，其中所述生成所述校準常數(shù)的步驟還包括以下步驟導出額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF；使用所述驅動頻率F和所述額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF來導出所述校準常數(shù)。12.權利要求9-11中任何一個權利要求所述的方法，其中所述校準常數(shù)是Δt0，αF，13.權利要求3-11中任何一個權利要求所述的方法，其中所述導出所述校準常數(shù)的步驟包括求解下式的步驟Δt0αFαm.αm.F=pinv([1(F-F0)m.m.(F-F0)])Δt---1.10]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率F0驅動頻率一額定零流量αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的系數(shù)線性頻率(臨時)常數(shù)14.權利要求4-8中任何一個所述的方法，其中所述確定所述熱補償?shù)馁|量流速的步驟包括求解下式的步驟m.=Δt-Δt0-(F-F0)αF[αm.+(F-F0)αm.F]---1.5]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率F0零驅動頻率αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的常數(shù)線性FCF頻率(臨時)常數(shù)15.一種為具有至少一個流管的Coriolis流量儀提供熱補償?shù)脑O備；所述設備包括生成表示所述流管的Coriolis偏差的第一信號的裝置(1002)；生成表示所述流量儀的特性的第二信號的裝置(1004)，其中所述特性包括所述Coriolis流量儀的驅動頻率F和導致的時間延遲Δt；特征在于提供使用所述第一和第二信號的電子儀(121)，該電子儀用于提供對所述Coriolis流量儀的所述輸出信號的熱補償。16.權利要求15所述的設備，其中所述提供熱補償?shù)难b置包括從主Coriolis流量儀接收校準的質量流速的裝置(1003)，和使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償?shù)难b置(1006，1106)。17.權利要求16所述的設備，其中所述提供熱補償?shù)难b置還包括使用所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來導出所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)的裝置(1006)；和使用所述校準常數(shù)和所述第一和所述第二信號和所述校準的質量流速來為所述Coriolis流量儀提供熱補償?shù)难b置(1106)。18.權利要求15-17所述的設備，包括響應于所述生成所述第一和第二信號和為所述Coriolis流量儀提供所述熱補償，來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉俚难b置(1106)。19.權利要求15所述的設備，還包括接收表示所述Coriolis流量儀的校準常數(shù)的第三信號的裝置(1106)；和使用所述第一和所述第二和所述第三信號和所述校準常數(shù)來確定所述Coriolis流量儀的熱補償?shù)牧魉俚难b置。20.權利要求15所述的設備，還包括根據(jù)所述第二信號確定驅動頻率F的裝置(1004)；導出用于零的線性頻率校準常數(shù)αF的裝置(1006)；導出流量的系數(shù)的裝置(1006)；導出流量的線性頻率(臨時)常數(shù)的裝置(1006)；使用所述驅動頻率F和所述用于零的線性頻率常數(shù)αF和所述流量的常數(shù)和所述流量的線性頻率(臨時)常數(shù)來導出所述熱補償?shù)馁|量流速的裝置(1106)。21.權利要求17所述的設備，其中所述導出所述校準常數(shù)的裝置(1006)包括從主Coriolis流量儀接收質量流速的裝置(1006)；接收所述第二信號以便導出流導致的時間延遲Δt和所述Coriolis流量儀的所述驅動頻率F的裝置(1006)；導出額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF的裝置(1006)；使用所述驅動頻率F和所述額定時間延遲Δt0的線性驅動頻率常數(shù)αF和所述質量流速來導出所述校準常數(shù)的裝置(1006)。22.權利要求17、19和21所述的設備，其中所述校準常數(shù)包括Δt0，αF，23.權利要求19和21中任何一個權利要求所述的設備，其中所述導出所述校準常數(shù)的裝置(1006)包括求解下式的裝置Δt0αFαm.αm.F=pinv([1(F-F0)m.m.(F-F0)])Δt---1.10]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率F0驅動頻率-額定零流量αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的系數(shù)線性頻率(臨時)常數(shù)24.權利要求18和20中任何一個所述的設備，其中所述導出所述熱補償?shù)馁|量流速的裝置(1106)求解下式m.=Δt-Δt0-(F-F0)αF[αm.+(F-F0)αm.F]---1.5]]>其中Δt流導致時間延遲Δt0額定時間延遲質量流速F驅動頻率αF用于零的線性頻率常數(shù)與FCF相關的常數(shù)線性FCF頻率(臨時)常數(shù)全文摘要本發(fā)明公開了一種用于為Coriolis流量儀提供溫度流速補償?shù)姆椒ê驮O備(121)。所描述的補償補償流量振蕩因素和當前技術中稱給“零”的額定時間延遲。在一個Coriolis流量儀被安裝到一個過程中之后，不管該流量儀是用于校準還是用于實際的過程使用，在安裝之后它在整個生命周期中只需要被歸零一次。相對于在壓力或溫度的微小改變或安裝之后可能需要重新歸零的當前技術Coriolis流量儀，這是顯著的改善。文檔編號G01F25/00GK101027538SQ200480044022公開日2007年8月29日申請日期2004年9月17日優(yōu)先權日2004年9月17日發(fā)明者M·A·施洛澤,J·C·迪爾,J·L·懷特利申請人:艾默生電氣公司