專利名稱：用于流量計中幾何熱補償?shù)膬x表電子和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量計，并且更具體地，涉及用于流量計中用于幾何熱補償?shù)膬x表電子和方法。

背景技術(shù)：
振動管道傳感器，例如Coriolis流量計和振動密度計，一般由檢測包含流動物質(zhì)的振動管道的運動而進行工作。與管道中物質(zhì)有關(guān)的性質(zhì)，例如質(zhì)量流量、密度等，可以通過處理從相關(guān)于管道的運動換能器(motion transducer)中接收的測量信號而確定。振動物質(zhì)填充系統(tǒng)(vibrating material-filled system)的振動模式一般受包含的管道和包含于管道中的物質(zhì)的組合質(zhì)量、抗撓性(stiffness)和阻尼特性的影響。
典型的Coriolis流量計包括在管道內(nèi)或其它傳送系統(tǒng)中串聯(lián)連接的一個或多個流量管道(flow conduit)或流量管(flow tube)和系統(tǒng)中的運送物質(zhì)，例如流體、漿體等。各管道可以視為具有一組自然振動模式，包括(例如)單純彎曲、扭轉(zhuǎn)、徑向(radial)和耦合(coupled)模式。在典型的Coriolis流量測量應(yīng)用中，當物質(zhì)流過管道時，管道被激發(fā)處于一個或多個振動模式中，并且在沿管道間隔的點處測量管道的運動。一般由激勵器提供激發(fā)，例如諸如語音圈型驅(qū)動器之類的機電裝置，以周期的方式擾動管道。質(zhì)量流量率(mass flow rate)可以通過測量換能器位置處運動間的時間延遲或者相位差來確定。一般采用兩個這樣的換能器(或者敏感元件傳感器(pickoff sensor))以測量流量管道的振動響應(yīng)，并且所述換能器一般位于激勵器的上游和下游的位置。兩個敏感元件傳感器通過電纜連接而連接到電子儀器，例如獨立的兩對電線。該儀器接收來自兩個敏感元件傳感器的信號并處理該信號以得到質(zhì)量流量率測量。
對于流量計的一組情形而言，(例如對于特定的溫度、裝配、外荷載等而言)，質(zhì)量流量率與敏感元件傳感器之間的時間延遲(⊿t)線性成比例。該關(guān)系在下面的等式1中給出。
FCF項是比例常數(shù)并且通常指的是流量校準因子。zero值是經(jīng)驗性得到的零流量偏移值。
FCF主要依賴于流量計的流量管道的抗撓性和幾何(geometry)。幾何包括諸如進行兩相或時間測量的位置之類的特性。抗撓性依賴于流量管道的物質(zhì)性質(zhì)以及管道的幾何。對于特殊的流量計而言，通過以兩個已知質(zhì)量流量率并在特定校準溫度處流動的校準流體而執(zhí)行的校準過程來找到FCF值和zero值。
如果流量計的抗撓性或者幾何在操作期間改變(在最初的校準的時間之后)，那么FCF也將改變。例如，工作溫度增加至校準溫度之上的水平可能導(dǎo)致流量計抗撓性的改變。為了確保準確測量質(zhì)量流量，要求FCF值和zero值保持幾乎不變。這可能很難實現(xiàn)。備選地，準確的質(zhì)量流量測量要求采用解決FCF和/或zero值改變的穩(wěn)健的方法。
現(xiàn)有技術(shù)流量計一般以特定的參考溫度(T0)校準。然而，在使用中流量計經(jīng)常在不同于參考溫度的溫度進行操作。
在現(xiàn)有技術(shù)中，流量計以相對簡單的方式來補償溫度的變化。在現(xiàn)有技術(shù)中已知，彈性模量(modulus of elasticity)隨時間而變。結(jié)果在現(xiàn)有技術(shù)中，質(zhì)量流量和密度等式被增強以解決彈性模量的這個影響。
包括彈性模量(E)或楊氏模量的溫度補償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)質(zhì)量流量等式的典型形式在下面的等式2中給出。
楊氏模量項(1-φ·ΔT)定義了FCF相應(yīng)于流量計溫度自參考溫度(T0)的變化而如何改變。
上面函數(shù)的斜率，φ，經(jīng)常被稱為FT，一般是通過特殊的流量計設(shè)計或者流量計家族的實驗而確定的。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常認為FT與彈性模量相對于溫度的斜率大體上相同。
然而，彈性模量在操作流量計的整個溫度范圍上并不總是線性的。為了解決該非線性，已經(jīng)采用更高階多項式以更好地補償該變化，例如下面的等式3。
更高階的多項式(1-φ1·ΔT-φ2·ΔT2...)項定義了FCF如何隨流量計溫度的變化而改變。楊氏模量項表示為TFy。(TFy)項能夠包括第一階線性項或者能夠包括多項式。
Coriolis流量計也能測量在參考的振動結(jié)構(gòu)之內(nèi)的處理流體的密度(ρt)。振動時間段的平方與由振動系統(tǒng)抗撓性所劃分的振動系統(tǒng)的質(zhì)量線性成比例。對于流量管道的具體情形而言，抗撓性和質(zhì)量是常數(shù)而流體密度(ρt)與時間段的平方線性成比例。該關(guān)系在下面的等式4中給出。
ρ∫＝C1·K2-C2(4) C1項是比例常數(shù)而項C2是偏移量。系數(shù)C1和C2依賴于流量管道的抗撓性和流量計內(nèi)流體的質(zhì)量和體積。系數(shù)C1和C2由使用已知密度的兩種流體對流量計進行校準而確定。
在現(xiàn)有技術(shù)中，密度計算也已經(jīng)對溫度進行補償。密度等式的典型形式，包括彈性模量的溫度補償，在下面的等式5中給出。
ρ∫＝C1·K2·(TFy)-C2 (5) 正如之前所討論的，(TFy)項定義了管時段平方如何隨自參考溫度(T0)的溫度變化而改變。
上面函數(shù)的斜率，φ，在該等式中經(jīng)常被稱為DT，一般通過特定流量計設(shè)計(flow meter design)或者流量計家族(flow meter family)的實驗而確定。應(yīng)該注意，正如在質(zhì)量流量率中，更高階函數(shù)可以用于改善(refine)在密度溫度補償過程上溫度的影響。類似于FT，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常認為DT與彈性模量相對于溫度的斜率相同。結(jié)果，在現(xiàn)有技術(shù)中，質(zhì)量流量率和密度是以同樣的方式進行溫度補償?shù)摹?br> 在大約參考(即校準)溫度處，DT和FT溫度補償程序工作地很能令人接受。然而，它們固有的不準確/不完整在極端溫度下變得顯而易見和顯著。為此，額外的補償/校準過程在現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常是必要的。例如，對于指定在高溫處使用的流量計而言，諸如90攝氏度，例如新的校準過程需要在類似的高參考溫度處執(zhí)行。該額外的校準過程可以保證流量計在該新的校準溫度附近的溫度處在所期望的準確度之內(nèi)進行工作。然而，如果外界溫度急劇下降(或上升)，那么流量計的準確度仍會受到不利的影響。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了用于流量計(flow meter)中幾何熱補償(geometric thermal compensation)的儀表電子(meter electronics)。所述儀表電子包括被配置為接收流量計的溫度信號(T)和傳感器信號的接口。儀表電子還包括與該接口耦合的處理系統(tǒng)，并且所述處理系統(tǒng)被配置為接收傳感器信號和溫度信號(T)并且使用溫度信號(T)計算流量計的一個或多個流量管道的幾何熱補償因子(TFe)。幾何熱補償因子(TFe)被用于處理第一和第二傳感器信號。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了用于流量計中幾何熱補償?shù)姆椒?。該方法包括接收流量計的傳感器信號和溫度信?T)并且使用溫度信號(T)來計算流量計的一個或多個流量管道的幾何熱補償因子(TFe)。幾何熱補償因子(TFe)被用于處理第一和第二傳感器信號。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了用于流量計中幾何熱補償?shù)姆椒āＴ摲椒òń邮樟髁坑嫷膫鞲衅餍盘柡蜏囟刃盘?T)并且使用溫度信號(T)來計算流量計的一個或多個流量管道的幾何熱補償因子(TFe)。該方法還包括計算熱補償密度或者熱補償質(zhì)量流量率中的一個或全部。幾何熱補償因子(TFe)被用于處理第一和第二傳感器信號。
在儀表電子的一方面，幾何熱補償因子(TFe)包括線性表達。
在儀表電子的另一方面，幾何熱補償因子(TFe)包括多項式表達。
在儀表電子的又一方面，儀表電子還包括被配置為儲存幾何熱補償因子(TFe)的儲存系統(tǒng)。
在儀表電子的又一方面，儀表電子還包括被配置為儲存密度和質(zhì)量流量率的儲存系統(tǒng)。
在儀表電子的又一方面，處理系統(tǒng)被配置為使用溫度信號(T)來計算一個或多個流量管道的幾何熱補償因子(TFe)。
在儀表電子的又一方面，幾何熱補償因子包括參考溫度(T0)和溫度信號(T)之間的溫度差(ΔT)。
在儀表電子的又一方面，處理系統(tǒng)被配置為由傳感器信號和幾何熱補償因子(TFe)來計算一個或多個流量特性。
在儀表電子的又一方面，處理系統(tǒng)被配置為計算熱補償密度。
在儀表電子的又一方面，處理系統(tǒng)被配置為根據(jù)等式計算熱補償密度，而(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
在儀表電子的又一方面，(TFy)項包括彈性模量熱補償項。
在儀表電子的又一方面，處理系統(tǒng)被配置為計算熱補償質(zhì)量流量率。
在儀表電子的又一方面，處理系統(tǒng)被配置為根據(jù)等式來計算熱補償質(zhì)量流量率，而(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
在儀表電子的又一方面，(TFy)項包括括彈性模量熱補償項。
在本方法的一方面，幾何熱補償因子(TFe)包括線性表達。
在本方法的另一方面，幾何熱補償因子(TFe)包括多項式表達。
在本方法的又一方面，計算還包括使用溫度信號(T)和熱膨脹線性系數(shù)(α)或多項式來計算一個或多個流量管道的幾何熱補償因子(TFe)。
在本方法的又一方面，幾何熱補償因子(TFe)包括參考溫度(T0)和溫度信號(T)之間的溫度差(ΔT)。
在本方法的又一方面，該方法還包括由傳感器信號和幾何熱補償因子(TFe)來計算一個或多個流量特性。
在本方法的又一方面，該方法還包括計算熱補償密度。
在本方法的又一方面，該方法還包括根據(jù)等式計算熱補償密度，而(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
在本方法的又一方面，(TFy)項包括彈性模量熱補償項。
在本方法的又一方面，該方法還包括計算熱補償質(zhì)量流量率。
在本方法的又一方面，該方法還包括根據(jù)等式計算熱補償質(zhì)量流量率，而(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
在本方法的又一方面，(TFy)項包括彈性模量熱補償項。



圖1示例了包括流量計組件和儀表電子的Coriolis流量計。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的流量計的儀表電子。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例對流量計進行操作的方法的流程圖。

具體實施例方式 圖1-3和下面的說明描述了特定的示例以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何進行并使用本發(fā)明的最佳模式。為了教導(dǎo)發(fā)明原理，一些常規(guī)方面已經(jīng)被簡化或忽略。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到落入本發(fā)明范圍的來自這些示例的變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到下面所描述的特性可以以多種方式結(jié)合以形成本發(fā)明的多個變型。因此，本發(fā)明不受限于下面所描述的特定示例，而本發(fā)明只由權(quán)利要求及其等同物所限定。
圖1示例了包括流量計組件10和儀表電子20的Coriolis流量計5。儀表電子20經(jīng)由引線100而被連接到儀表組件10以提供密度、質(zhì)量流量率、體積流率、總質(zhì)量流量、溫度和路徑26上的其它信息。本發(fā)明可以通過任何類型的Coriolis流量計5來使用而與驅(qū)動器、敏感元件傳感器、流量管道的數(shù)量或者振動的操作模式無關(guān)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說應(yīng)當是顯而易見的。描述了Coriolis流量計5結(jié)構(gòu)，盡管對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以作為不具有由Coriolis流量計5所提供的額外測量能力的振動管密度計來實現(xiàn)是顯而易見的。
流量計組件10包括一對輪緣101和101’、歧管150和150、驅(qū)動器(driver)180、敏感元件傳感器170L和170R以及流量管道130和130’。驅(qū)動器180和敏感元件傳感器170L和170R被連接到流量管道130和130’。
當流量計組件10被插入載送被測物質(zhì)的管路系統(tǒng)(未示出)時，物質(zhì)通過輪緣101進入流量計組件10，經(jīng)過進氣歧管150(在進氣歧管中，物質(zhì)的總量被指引進入流量管道130和130’)，流過流量管道130和130’并且返回進入排氣歧管150’(在排氣歧管中，物質(zhì)通過輪緣101’而離開儀表組件10)。
流量管道130和130’被選擇并且被合適地裝配至進氣歧管150和排氣歧管150’以具有分別繞彎曲軸W--W和W’--W’的大體相同的質(zhì)量分布、轉(zhuǎn)動慣量以及彈性模量。
流量管道130和130’由驅(qū)動器180以繞它們各自的彎曲軸W和W’相反的方向驅(qū)動并且以流量計5的所謂第一未彎曲模式驅(qū)動。驅(qū)動器180可以包括許多熟知的設(shè)置中的一個，諸如裝配到流量管道130的磁鐵以及安裝到流量管道130’的反作用線圈。交流電傳輸通過反作用線圈以使管道都振蕩。合適的驅(qū)動信號由儀表電子20經(jīng)由引線186施加至驅(qū)動器180。
儀表電子20分別接收在引線165L和165R上的傳感器信號。儀表電子20在引線185上產(chǎn)生使驅(qū)動器180振蕩流量管道130和130的驅(qū)動信號。儀表電子20接收來自包括外界溫度測量的電阻溫度裝置(RTD)190的溫度信號。在引線195上，從RTD190處接收溫度信號。儀表電子20處理來自敏感元件傳感器170L和170R的左和右速度信號以計算質(zhì)量流量率。路徑26提供使儀表電子20接口操作者的輸入和輸出器件。僅作為流量計5的操作示例來提供圖1的說明并且該說明不意限制本發(fā)明的教導(dǎo)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的流量計5的儀表電子20。儀表電子20包括接口23和處理系統(tǒng)24并且還可以包括儲存系統(tǒng)25。
接口23被配置為接收來自流量計組件10的信號并且將它們傳遞給處理系統(tǒng)24。接口23被配置為接收例如來自第一和第二敏感元件傳感器170L和170R的第一和第二傳感器信號。接口23還被配置為接收并且儲存來自RTD190的溫度信號32。溫度信號32包括流量管道130和130’的外界溫度的測量。
處理系統(tǒng)24接收并且儲存第一和第二傳感器信號31和溫度信號32。處理系統(tǒng)24還包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)33。熱膨脹的線性系數(shù)(α)33表示由于溫度或者更合適地由于溫度變化的幾何尺寸的變化。因此，熱膨脹的線性系數(shù)(α)33可以包括溫度的線性函數(shù)或者可以包括溫度的多項式函數(shù)。對本發(fā)明而言，溫度的變化可以是溫度(T)自參考或校準溫度(T0)的變化，即值T-T0。
熱膨脹的線性系數(shù)(α)33包括流量管比值(specific value)。熱膨脹的線性系數(shù)(α)33是根據(jù)至少流量計組件10的流量管130和130’的物質(zhì)來選擇的。另外，熱膨脹的線性系數(shù)(α)33可以根據(jù)流量計組件10的其它性質(zhì)(例如管幾何、壁厚等)來選擇。
熱膨脹的線性系數(shù)(α)33包括幾何熱補償因子(TFe)45的分量。幾何熱補償因子(TFe)45被用于執(zhí)行由于流量計組件10的熱膨脹/熱收縮而引起的幾何補償。幾何熱補償因子(TFe)45因此可以根據(jù)流量計組件10的物質(zhì)和性質(zhì)而形成。幾何熱補償因子(TFe)45在下文更詳細地討論。
處理系統(tǒng)24被配置為計算來自傳感器信號31的一個或多個流量特性和一個或多個流量測量。流量測量可以包括質(zhì)量流量率35、密度34等中的一個或多個。流量特性可以包括被用于生成流量測量的頻率(f)、相位差(Δθ)、時間延遲(Δt)等中的一個或多個。
在一個實施例中，處理系統(tǒng)24被配置為使用溫度信號來計算流量計5的一個或多個流量管道130和130’中的幾何熱補償因子(TFe)45。幾何熱補償因子(TFe)45被用于處理傳感器信號31。
在一些實施例中，幾何熱補償因子(TFe)45能夠包括例如表示為(1+α·ΔT)項的線性補償因子。(TFe)的線性表示可以包括幾何熱膨脹的線性近似。在一些實施例中，線性補償因子(TFe)可以提供充分的準確度。然而，幾何熱膨脹或者收縮不是嚴格地線性并且在一些實施例中線性近似可能沒有達到所期望的準確度。因此，在一些實施例中，幾何熱補償因子(TFe)45可以包括多項式，正如對楊氏模量(E)而言可以實現(xiàn)一樣(見等式(3))。例如，多項式補償因子可以表達為(1+α1·ΔT+α2·ΔT2+α3·ΔT3)項。
在一個實施例中，處理系統(tǒng)24被配置為使用溫度信號來計算在一個或多個流量管道130和130’中的幾何熱補償因子(TFe)45，并且使用幾何熱補償因子(TFe)45來計算熱補償密度。在一個實施例中，處理系統(tǒng)24被配置為使用溫度信號來計算一個或多個流量管道中的幾何熱補償因子(TFe)45，并且使用幾何熱補償因子(TFe)來計算熱補償質(zhì)量流量率。其它的流量特性也可以用幾何熱補償因子(TFe)45來補償。
儲存系統(tǒng)25能夠儲存所接收的信號和數(shù)據(jù)。例如，儲存系統(tǒng)25能夠儲存所接收的傳感器信號31和所接收的溫度信號32。儲存系統(tǒng)25能夠儲存在計算中使用的常數(shù)。例如，儲存系統(tǒng)25能夠儲存參考溫度(T0)36，抗撓性值(K)38、第一常數(shù)C139、第二常數(shù)C240以及FCF值37。儲存系統(tǒng)25能夠儲存所計算的值，包括密度34、質(zhì)量流量率35以及幾何熱補償因子(TFe)45。另外所計算的值正如所期望的那樣可以儲存在儲存系統(tǒng)25中。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，除了彈性模量的補償之外，熱膨脹和或熱收縮的項也被包括在流量計的密度和質(zhì)量流量等式中。下面的等式6到14示出了包括幾何熱補償因子(TFe)45的幾何熱補償?shù)耐茖?dǎo)。等式15和19示出了項是如何被包括在處理流量計5的傳感器信號中的。
Coriolis流量計的物理性狀由束理論(beam theory)可以很好地近似。Euler-Bernoulli束(beam)的固有頻率在下面的等式6中給出。
(E)項是束的彈性模量，(I)項是束的慣性面積矩，(M/1)項是每單位長度束(管)和它包含的任何流體的質(zhì)量，(1)項是束的長度，而(βnl)2項是依賴于束的邊界條件的常數(shù)。
每單位長度的質(zhì)量(M/1)，以密度(ρ)和截面面積(A)來表示，在下面的等式7中給出。
M/l＝(ρt·At+ρf·A∫)(7) 下標指出流量管道或流量管(t)以及流體(f)。
彈性模量(E)可以隨溫度變化。下面的等式8是彈性模量作為溫度函數(shù)的表達式。雖然示出是線性的，但是可以由更高階多項式表示。
E(T)＝E0·(TFy) (8) (E0)項是在參考溫度(T0)處的彈性模量。正如之前所討論的，(TFy)項是楊氏模量，可以作為線性近似(1-φ·(T-T0))或者作為多項式(1-φ·ΔT-φs·ΔT2-φ3·ΔT3-φ4·ΔT4)來表示。
管的尺寸由于熱膨脹可以隨溫度而變。下面的等式9是管長度(1)作為溫度的函數(shù)的表達式。雖然示出是線性的，但類似于彈性模量，它也可以由更高階多項式表示。
l(T)＝l0·(TFe)(9) 10項是在參考溫度T0處的長度而(TFe)項是幾何熱膨脹因子。此外，(TFe)項包含包括(T-T0或者ΔT)項和(α)項的幾何熱膨脹因子。α項可以包含根據(jù)本發(fā)明而引入的熱膨脹的線性系數(shù)。α項被引入以提供幾何膨脹/收縮的熱補償。
該關(guān)系可以應(yīng)用于其它尺寸，例如內(nèi)徑和外徑。內(nèi)徑和外徑被用于計算管截面面積At(T)、流體截面面積Af(T)以及慣性面積矩I(T)，在下面的等式10-12中示出。
d0項是管的外徑而di項是內(nèi)徑。
管的質(zhì)量不隨溫度而變化，因此它的密度必然隨任何體膨脹而減少。作為溫度的函數(shù)的管密度(ρt)在下面的等式13中給出。
ρt0項是在參考溫度(T0)處流量管道的密度。
管時段(K)反比于固有頻率(ωn)，正如在下面等式14中給出一樣。
使用等式6-14，流體密度(ρt)可以根據(jù)管時段(K)、溫度(T)、模量隨溫度的變化(φ)以及幾何熱補償因子(TFe)來表示，如下面的等式15中給出的一樣。
C1和C2項是獨立于溫度并且與在參考溫度處流量管的幾何以及物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。(TFy)和(TFe)項包括包含溫度(T)與參考溫度(T0)之間差別的(ΔT)項。此外，(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
由于Coriolis力而產(chǎn)生的在流體運送束(fluid conveying beam)上兩點之間的相角差(Δθ)以下面等式16給定的形式出現(xiàn)。
x項表示沿束的長度的位置并且可以以長度(1)給出，(

)項是質(zhì)量流量率，而其它變量正如之前定義的一樣。
時間延遲(Δt)正如下面等式17給出的一樣，與相差(Δθ)有關(guān)。
從等式6和16，時間延遲(Δt)可以用質(zhì)量流量率

和常數(shù)(C)來表示，正如下面等式18給出的一樣。
C項是基于測量時間延遲(Δt)的兩個點的常數(shù)。
質(zhì)量流量率(

)可以用時間延遲(Δt)、溫度(T)、模量隨溫度的變化(φ)以及幾何熱補償因子(TFe)來表示，正如下面等式19給出的一樣。
FCF項包括與溫度無關(guān)并且與在參考溫度(T0)處流量管的幾何以及物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的基本恒定的值。(ΔT)值是溫度(T)和參考溫度(T0)之間的差。
假如所有其它變量被適當?shù)乇碚鞑⑶覝囟葴y量是準確的，那么由于沒有適當?shù)乜紤]幾何熱膨脹/收縮而引入的質(zhì)量流量誤差不會很大。然而，與此相反，如果不考慮幾何熱變化，那么密度誤差則會是可感知的。當外界溫度移動遠離參考溫度時，質(zhì)量流量率和密度的不準確會變得更明顯。
計算質(zhì)量流量和密度的新方法通過考慮熱膨脹/熱收縮而改進了Coriolis流量計和振動密度計的準確度。當流量流體的密度與水的密度不同并且溫度不在校準溫度(T0)附近時，密度測量準確的益處是很重要的。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的對流量計5進行操作的方法的流程圖300。在步驟301中，接收傳感器信號31。在一些實施例中，第一和第二傳感器信號31從流量計中接收。
在步驟302中，儀表電子從流量計組件10中接收溫度信號。溫度包括基本(substantially)外界的溫度。
在步驟303中，正如之前所討論的，儀表電子計算幾何熱補償因子(TFe)。幾何熱補償因子能夠補償流量管道幾何中的熱膨脹或者收縮的流量特性。熱膨脹或收縮能夠包括(例如)截面尺寸的變化和/或流量管道的長度的變化。
在步驟304中，使用幾何熱補償因子(TFe)來計算一個或多個流量特性。正如之前所討論的，可以計算流量流體的補償密度值。正如之前所討論的，可以計算流量流體的補償質(zhì)量流量率值。
熱補償提供增加的準確度。熱補償基本上在流量計的所有工作溫度范圍上提供改進的準確度。
熱補償提供質(zhì)量流量測量的更準確的補償。熱補償提供更準確的密度補償。當溫度在測試之間變化時，熱補償改進了測試結(jié)果的分析。
權(quán)利要求
1.一種用于流量計(5)中幾何熱補償?shù)膬x表電子(20)，所述儀表電子(20)包括接口(23)，所述接口(23)被配置為接收所述流量計(5)的傳感器信號和溫度信號(T)，而所述儀表電子(20)的特征在于
處理系統(tǒng)(24)，所述處理系統(tǒng)(24)與所述接口(23)耦合且被配置為接收所述傳感器信號和所述溫度信號，并且使用所述溫度信號(T)來計算所述流量計(5)的一個或多個流量管道(130，130’)的幾何熱補償因子(TFe)，其中，所述幾何熱補償因子(TFe)被用于處理第一和第二傳感器信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，幾何熱補償因子(TFe)包括線性表達。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，幾何熱補償因子(TFe)包括多項式表達。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述儀表電子(20)還包括被配置為儲存所述幾何熱補償因子(TFe)的儲存系統(tǒng)(25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述儀表電子(20)還包括被配置為儲存密度和質(zhì)量流量率的儲存系統(tǒng)(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述處理系統(tǒng)(24)被配置為使用所述溫度信號(T)和熱膨脹的線性系數(shù)(α)來計算所述一個或多個流量管道(130，130’)的所述幾何熱補償因子(TFe)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述幾何熱補償因子(TFe)包括參考溫度(T0)和所述溫度信號(T)之間的溫度差(ΔT)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述處理系統(tǒng)(24)被配置為從所述傳感器信號和所述幾何熱補償因子(TFe)來計算一個或多個流量特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述處理系統(tǒng)(24)被配置為計算熱補償密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述處理系統(tǒng)(24)被配置為根據(jù)等式來計算熱補償密度，而所述(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的儀表電子(20)，其中，所述(TFy)項包括彈性模量熱補償項。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述處理系統(tǒng)(24)被配置為計算熱補償質(zhì)量流量率。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表電子(20)，其中，所述處理系統(tǒng)(24)被配置為根據(jù)等式來計算熱補償質(zhì)量流量率，而所述(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的儀表電子(20)，其中，所述(TFy)項包括彈性模量熱補償項。
15.一種用于流量計中幾何熱補償?shù)姆椒ǎ龇椒òń邮账隽髁坑嫷膫鞲衅餍盘柡蜏囟刃盘?T)，所述方法的特征在于
使用所述溫度信號(T)來計算所述流量計的一個或多個流量管道的幾何熱補償因子(TFe)，其中所述幾何熱補償因子(TFe)被用于處理第一和第二傳感器信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，幾何熱補償因子(TFe)包括線性表達。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，幾何熱補償因子(TFe)包括多項式表達。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述計算還包括使用所述溫度信號(T)和熱膨脹的線性系數(shù)(α)來計算所述一個或多個流量管道的所述幾何熱補償因子(TFe)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述幾何熱補償因子(TFe)包括參考溫度(T0)和所述溫度信號(T)之間的溫度差(ΔT)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括從所述傳感器信號和所述幾何熱補償因子(TFe)來計算一個或多個流量特性。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括計算熱補償密度。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括根據(jù)等式來計算熱補償密度，而所述(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述(TFy)項包括彈性模量熱補償項。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括計算熱補償質(zhì)量流量率。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括根據(jù)等式來計算熱補償質(zhì)量流量率，而所述(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述(TFy)包括彈性模量熱補償項。
27.一種用于流量計中幾何熱補償?shù)姆椒?，所述方法包括接收所述流量計的傳感器信號和溫度信?T)，所述方法的特征在于
使用所述溫度信號(T)來計算所述流量計的一個或多個流量管道的幾何熱補償因子(TFe)；以及
計算熱補償密度或熱補償質(zhì)量流量率中的一個或全部，其中所述幾何熱補償因子(TFe)被用于處理第一和第二傳感器信號。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，幾何熱補償因子(TFe)包括線性表達。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，幾何熱補償因子(TFe)包括多項式表達。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述計算還包括使用所述溫度信號(T)和熱膨脹的線性系數(shù)(α)來計算所述一個或多個流量管道的所述幾何熱補償因子(TFe)。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述幾何熱補償因子(TFe)包括參考溫度(T0)和所述溫度信號(T)之間的溫度差(ΔT)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，計算所述熱補償密度還包括根據(jù)等式來計算所述熱補償密度，而所述(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述(TFy)項包括彈性模量熱補償項。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，計算所述熱補償質(zhì)量流量率還包括根據(jù)等式來計算所述熱補償質(zhì)量流量率，而所述(TFe)項包括熱膨脹的線性系數(shù)(α)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述(TFy)項包括彈性模量熱補償項。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明提供了用于流量計(5)中幾何熱補償?shù)膬x表電子(20)。儀表電子(20)包括被配置為接收流量計(5)的傳感器信號和溫度信號(T)的接口(23)。儀表電子(20)還包括與接口(23)耦合的處理系統(tǒng)(24)，所述處理系統(tǒng)還被配置為接收傳感器信號和溫度信號(T)并且使用溫度信號(T)來計算流量計(5)的一個或多個流量管道(130，130’)的幾何熱補償因子(TFe)。幾何熱補償因子(TFe)用于處理第一和第二傳感器信號。
文檔編號G01F15/02GK101523165SQ200680055940
公開日2009年9月2日 申請日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者A·R·普呂森, J·A·S·馬滕斯迪克, R·B·加內(nèi)特 申請人:微動公司