專利名稱：：濕氣測量的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及流量計。
背景技術：
：流量計提供關于傳送通過管道的物質(zhì)的信息。例如，質(zhì)量流量計直接地示出傳送通過管道的物質(zhì)的質(zhì)量。類似地，密度流量計，或者密度計，示出流過管道的物質(zhì)的密度。質(zhì)量流量計也可示出物質(zhì)的密度。Coriolis式質(zhì)量流量計是以公知的Coriolis效應為基礎的，即，流過轉(zhuǎn)動管道的物質(zhì)變成受到Coriolis力影響并且因此經(jīng)受加速的徑向活動質(zhì)量。許多Coriolis式質(zhì)量流量計通過圍繞垂直于管道長度的樞轉(zhuǎn)軸線以正弦方式振蕩管道而引發(fā)Coriolis力。在這種質(zhì)量流量計中，由活動流體質(zhì)量經(jīng)受的Coriolis反作用力被傳送至管道自身并且展現(xiàn)為該管道在轉(zhuǎn)動平面上沿Coriolis力矢量方向產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)或偏移。能量通過一驅(qū)動機構(gòu)供給至該管道，該機構(gòu)施加周期性的力從而使得該管道產(chǎn)生振蕩。一種類型的驅(qū)動機構(gòu)是電動機械驅(qū)動器，提供與所施加的電壓成比例的力。在振蕩流量計中，所施加的電壓是周期性的，并且大體上是正弦的。輸入電壓的周期選擇成使得管道的活動匹配管道振動的共振模式。這減小了維持振蕩所需的能量。振蕩流量計可使用反饋回路，在該回路中，使用電動機械驅(qū)動器，承載與該管道振蕩相關的瞬時頻率和相位信息的傳感器信號被放大并且反饋至該管道。
發(fā)明內(nèi)容在一個整體方面，一種多相過程流體通過可振動流管。在所述可振動流管中引發(fā)活動。根據(jù)所述可振動流管的活動確定所述多相過程流體的第一表觀屬性，根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間據(jù)所述校正中間值確定所述多相過程流的相的特定于相的屬性。實施方式可包括一個或多個下述特征。所述映射可以是神經(jīng)網(wǎng)絡，用以判定由多相流過程流體的存在而產(chǎn)生的中間值中的誤差。在判定所述校正中間值之前，判定所述表觀中間值處于值的第一限定區(qū)域；在判定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性之前，判定所述校正中間值處于值的第二限定區(qū)域。所述多相過程流可以是濕氣。所述多相過程流體可以包括第一相和第二相，所述第一相可以包括非氣體流體，并且所述第二相可以包括氣體。所述多相過程流體可以包括包括第一非氣體流體的第一相，以及包括第二非氣體流體的第二相，以及包括氣體的第三相。判定所述多相過程流體的第一表觀屬性可以包括判定所述多相過程流體的第二表觀屬性。所述多相過程流體的第一表觀屬性可以是質(zhì)量流率，第二表觀屬性可以是密度?？山邮张c該過程流體的額外屬性相對應的一個或多個測量值。所述多相流的額外屬性可以包括多相流的溫度、與所述多相流相關聯(lián)的壓力以及所述多相流的含水率其中的一個或多個；以及根據(jù)所述第一表觀屬性判定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值可以包括根據(jù)所述第一表觀屬性和所述額外屬性判定所述中間值。根據(jù)所述第一表觀屬性判定與所述多相過程流相關聯(lián)的表觀中間值可以包括判定與所述多相流過程流中的非氣體流體的量相關聯(lián)的體積比以及所述多相流的體積流率。根據(jù)所述第一表觀屬性判定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值可以包括判定與所述多相流的非氣體相相對應的第一Froude數(shù)以及與所述多相流的氣體相相對應的第二Froude數(shù)。根據(jù)所述校正中間值判定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性可以包括判定所述多相流的^夂氣體相的質(zhì)量流率。上述技術的任何一個的實施方式可包括存儲在流量計發(fā)送器的存儲裝置上的指令，方法或過程，系統(tǒng)，流量計。在附圖和隨后的說明書中闡述特定實施方式的細節(jié)。其他特征將從隨后的說明書包括附圖和權利要求書中變得清楚明了。上述技術的任何一個的實施方式可包括存儲在流量計發(fā)送器的存儲裝置上的指令，方法或過程，系統(tǒng)，流量計。在附圖和隨后的說明書中闡述特定實施方式的細節(jié)。其他特征將從隨后的說明書包括附圖和權利要求書中變得清楚明了。圖1是數(shù)字質(zhì)量流量計的方框示意圖。圖2A和2B是質(zhì)量流量計的機械部件的透視圖和側(cè)視圖。圖3A-3C是圖1的流量計的三種活動模式的示意性圖示。圖4是模擬控制和測量電路的方框示意圖。圖5是數(shù)字質(zhì)量流量計的方框示意圖。圖6是示出圖5的流量計的操作的流程圖。圖7A和7B是傳感器數(shù)據(jù)的曲線圖。圖8A和8B是傳感器電壓相對于時間的曲線圖。圖9是曲線擬合步驟的流程圖。圖IO是產(chǎn)生相位差的步驟的流程圖。圖11A-11D、12A-12D和13A-13D示出系統(tǒng)啟動時的驅(qū)動和傳感器電壓。圖14是使用同步調(diào)制技術測量傳感器數(shù)據(jù)的頻率、幅值和相位的步驟的流程圖。圖15A和15B是質(zhì)量流量計的方框示意圖。圖16是由圖15A和15B的流量計實施的步驟的流程圖。圖17示出傳遞函數(shù)的對數(shù)幅值控制。圖18是根軌跡示意圖。圖19A-19D是相對于溫度的模制轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器性能的曲線圖。圖20A-20C是相位測量的曲線圖。圖21A和21B是相位測量的曲線圖。圖22是零點漂移補償過程的流程圖。圖23A-23C、24A和24B是相位測量的曲線圖。圖25是傳感器電壓的曲線圖。圖26是用于補償動態(tài)效應的步驟的流程圖。圖27A-35E是示出圖29的步驟的應用的曲線圖。圖36A-36L是示出相位測量的曲線圖。圖37A是傳感器電壓的曲線圖。圖37B和37C是與圖37A的傳感器電壓對應的相位和頻率測量的曲線圖。圖37D和37E是用于圖37B和37C的相位和頻率測量的校正參數(shù)的曲線圖。圖38A-38H是原始測量的曲線圖。圖39A-39H是校正測量的曲線圖。圖40A-40H是示出對摻氣進行校正的曲線圖。圖41是示出管道中摻氣的影響的方框示意圖。圖42是定點控制步驟的流程圖。圖43A-43C是示出圖41的步驟的應用的曲線圖。圖44是比較數(shù)字流量計與模擬流量計的性能的曲線圖。圖45是示出自驗證流量計的操作的流程圖。圖46是雙線數(shù)字質(zhì)量流量計的方框示意圖。圖47A-47C是示出濕性和空條件下數(shù)字質(zhì)量流量計的響應的曲線圖。圖48A是示出從空試驗批處理的結(jié)果的圖表。圖48B是示出試驗流體裝置的示意圖。圖49是示出相對于表觀密度下降的質(zhì)量流體誤差的曲線圖。圖50是示出在應用校正之后的剩余質(zhì)量流體誤差的曲線圖。圖51是自驗證數(shù)字質(zhì)量流量計對于出現(xiàn)雙相流的在線響應的曲線圖。圖52是實現(xiàn)可用于數(shù)字質(zhì)量流量計的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的數(shù)字控制器的方框示意圖。圖53是示出用于實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡的技術的流程示意圖，從而預測質(zhì)量流體誤差并且形成誤差校正因數(shù)以當檢測到雙相流時校正質(zhì)量流體測量信號。圖54是示出雙相流條件下的緩沖變化的3D圖。圖55是示出試驗流體裝置的流體示意圖。圖56是示出雙相流體條件下的真實質(zhì)量流體誤差的3D圖。圖57是示出雙相流體條件下的校正質(zhì)量流體誤差的3D圖。圖58是比較未校正質(zhì)量流體測量信號與神經(jīng)網(wǎng)絡校正質(zhì)量流體測量信號的曲線圖。圖59是補償多相流條件下的誤差的步驟的流程圖。圖60是實現(xiàn)可用于多相流體流的數(shù)字質(zhì)量流量計的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的數(shù)字控制器的方框圖。圖61是示出用于實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡的技術的流程示意圖，用于預測質(zhì)量流體誤差并且形成誤差校正因數(shù)從而當預期和/或檢測到雙相流時校正質(zhì)量流體測量信號。圖62是根據(jù)各種井壓和氣體速度的實際測試而測試的井頭的測試矩陣的示意圖。圖63是各種液體空穴率百分比的原密度誤差以及各種速度和壓力下的井(well)的示意圖。圖64是各種液體空穴率百分比的原質(zhì)量流體誤差以及各種速度和壓力下的井的示意圖。圖65是各種速度和壓力下的井的原始液體空穴率誤差的示意圖。圖66是各種速度和壓力下的井的原始體積流誤差的示意圖。圖67是各種速度和壓力下的井的校正液體空穴率的示意圖。圖68是各種速度和壓力下的井的校正混合物體積流的示意圖。圖69是各種速度和壓力下的井的校正氣體質(zhì)量流的示意圖。圖70是經(jīng)測試的數(shù)字流量計的校正氣體累積可能性的示意圖。圖71是各種速度和壓力下的井的校正流體質(zhì)量流誤差的示意圖。圖72是經(jīng)測試的數(shù)字流量計的校正氣體累積可能性的示意圖。具體實施例方式提供多種技術以適用于例如數(shù)字流量計中多相流的作用。多相流可以是例如雙相流或三相流。一般地，雙相流是包括兩相或組分的流體。例如，雙相流可以包括具有非氣態(tài)(諸如液體)的相和具有氣體的相。三相流是包括三個相的流體。例如，三相流可以是具有氣相和兩個非氣態(tài)流體的流體。例如，三相流可以包括天然氣、油和水。雙相流可包括例如天然氣和油。雖然數(shù)字流量計在多相流存在的情況下可以持續(xù)操作，但是由數(shù)字流量計確定的任何屬性(例如，多相流的質(zhì)量流率和密度)可能是不精確的，因為使用傳統(tǒng)技術確定這些屬性一般是以流過該流量計的流體是單相這一假設為基礎的。因此，即使液體不是單相流，流量計也可繼續(xù)操作并且產(chǎn)生諸如多相流的質(zhì)量流率和密度的屬性的表觀值。如下文參照圖59-72所述，在一項實施例中，諸如多相流的每個相的質(zhì)量流率和密度可以根據(jù)多相流的表觀質(zhì)量流率和表觀密度而確定。尤其地，如下文更詳細地討論的，在一項實施例中，一個或多個中間值，諸如流體體積比和體積流率或者氣體或非氣體的Froude數(shù)，根據(jù)多相流的表觀質(zhì)量流率和表觀密度而確定，(各)中間值可使用神經(jīng)網(wǎng)絡或者其他映射進行校正，從而適用于在流體中存在多相的情況。多相流的每個相的質(zhì)量流率和密度可根據(jù)(各)校正中間值而確定。使用(各)中間值而非多相流體的質(zhì)量流率和密度有助于改善多相流的每個相的質(zhì)量流率和密度的精確度。在開始參照圖59描述技術方案之前，參照圖l-39討論數(shù)字流量計。從圖40開始討論適用于例如數(shù)字流量計中多相流的影響的各種技術方案。參照圖1,數(shù)字質(zhì)量流量計100包括數(shù)字控制器105、一個或多個活動傳感器110、一個或多個驅(qū)動器115、管道120(也稱為流管)以及溫度傳感器125。數(shù)字控制器105可實現(xiàn)為下述形式的一種或多種，例如，處理器、現(xiàn)場可編程門陣列、ASIC、其他可編程邏輯或者門陣列，或者具有處理器核的可編程邏輯。該數(shù)字控制器至少根據(jù)從活動傳感器IIO接收的信號產(chǎn)生流過管道120的質(zhì)量流的測量值。該數(shù)字控制器也控制驅(qū)動器115從而引發(fā)管道120中的活動。這一活動由活動傳感器IIO檢測到。流過管道120的質(zhì)量流與響應于由驅(qū)動器115提供的驅(qū)動力而在該管道中引發(fā)的活動有關。尤其地，質(zhì)量流與該活動的相位和頻率以及該管道的溫度有關。該數(shù)字質(zhì)量流量計也可提供流過該管道的物質(zhì)的密度的測量值。該密度與活動的頻率和管道的溫度有關。許多這里所描述的技術可應用于密度計，提供密度的測量值，而不是質(zhì)量流的測量值。該管道中的溫度使用溫度傳感器125進行測量，會影響該管道的特定屬性，諸如其剛度和尺寸。該數(shù)字管道補償這些溫度影響。該數(shù)字控制器105的溫度影響例如數(shù)字控制器的操作頻率。一般地，控制器溫度的影響足夠小，以至于可以忽略不計。但是，在一些情況下，數(shù)字控制器可使用固態(tài)裝置測量控制器溫度并且可以補償控制器溫度的影響。A.才幾械設計在一項實施例中，如圖2A和2B所示，該管道120設計成插入一管線中(未示出)，這種管線具有小的橫截面，可移除或保留從而為該管道留出空間。該管道120包括用于連接至該管線的安裝凸緣12，以及支承垂直于該管線導向的兩個平行平面回路18和20的中間總管分路接頭16。電^f茲驅(qū)動器46和傳感器48安裝在回路18和20的每個端部之間。兩個驅(qū)動器46的每個對應于圖1的驅(qū)動器115,而兩個傳感器48的每個對應于圖1的傳感器110?；芈废鄬Χ瞬可系尿?qū)動器46由具有相同幅值但是相反符號的電流(即，相位差180。的電流)供能，從而使得回路18、20的直線區(qū)段26圍繞它們的共面垂直等分線56旋轉(zhuǎn)，該等分線與管道相交于點P(圖2B)。重復地反轉(zhuǎn)(例如，按正弦曲線控制)供給至驅(qū)動器的該供能電流會使得每個直線區(qū)段26產(chǎn)生振蕩活動，該振蕩活動圍繞線56-56即回路的對稱軸線在水平面掃動形成蝴蝶結(jié)的形狀。所述回路在下部圓角轉(zhuǎn)彎38和40處的整個側(cè)向漂移較小，對應于具有一英寸直徑的管的兩英尺長的直線區(qū)段26來說，為大約1英寸的1/16。該振蕩的頻率一般為大約80至90赫茲。B.管道活動回路18和20的直線區(qū)段的活動如圖3A、3B和3C所示處于三個模式。在圖3B所示的驅(qū)動模式中，所述回路被驅(qū)動圍繞它們相應的點P偏移相位差180。，使得兩個回路同步旋轉(zhuǎn)，但是按照相反的方式。因此，諸如A和C的相應端部周期性匯合到一起并且分開。圖3B所示的驅(qū)動活動引發(fā)圖3A所示的Coriolis模式，該活動沿回路之間的相反方向并且使得直線區(qū)段26輕微地彼此活動靠近(或離開)。Coriolis效果直接與mv『有關，其中，w是回路橫截面中物質(zhì)的質(zhì)量，v是質(zhì)量活動時的速度(容積流率)，『是回路的角速度(『=^>'"戰(zhàn))，wv是質(zhì)量流率。當兩個直線區(qū)段按照正弦曲線驅(qū)動并且具有按照正弦曲線變化的角速度時，Coriolis效果是最大的。在這些條件下，Coriolis效果與驅(qū)動信號相差90。的相位。圖3C示出沿相同方向偏轉(zhuǎn)所述回路的不理想的常見模式活動。這種類型的活動可能在圖2A和2B的實例中由該管線中的軸向振動產(chǎn)生，因為所述回路垂直于該管線。圖3B所示的振動類型被稱為非對稱模式，圖3A的Coriolis模式被稱為對稱模式。非對稱模式下的振蕩的自然頻率是腿部的扭轉(zhuǎn)彈力的函數(shù)。通常地，用于圖2A和2B所示的形狀的管道的非對稱模式的共振頻率高于對稱模式的共振頻率。為了減小質(zhì)量流測量的噪音敏感性，需要最大化給定質(zhì)量流率下的Coriolis力。如上所述，所述回路以它們的共振頻率被驅(qū)動，并且Coriolis力直接地與所述回路正在振蕩的頻率(即，所述回路的角速度)有關。因此，所述回路以非對稱模式被驅(qū)動，這趨向于具有更高的共振頻率。其他實施方式可包括不同的管道設計。例如，可采用單獨回路或者直線管區(qū)段作為管道。C.電子i殳計該數(shù)字控制器105通過處理由位于所述回路相對端部處的傳感器48(即，活動傳感器110)產(chǎn)生的信號來確定質(zhì)量流率。由每個傳感器產(chǎn)生的信號包括與所述回路由挨著該傳感器定位的驅(qū)動器驅(qū)動時所處的相對速度相對應的分量和與由于在所述回路中引發(fā)的Coriolis力而造成的所述回路的相對速度相對應的分量。所述回路按照非對稱模式驅(qū)動，使得所述傳感器信號的與驅(qū)動速度對應的分量幅值相同但是符號相反。所得到的Coriolis力處于對稱模式，使得所述傳感器信號的與Coriolis速度對應的分量幅值和符號相同。因此，差分所述信號可取消Coriolis速度分量并且得到與驅(qū)動速度成比例的差值。類似地，取所述信號的和可取消驅(qū)動速度分量并且得到與Coriolis速度成比例的和，這又與Coriolis力成比例。該和然后可用于確定質(zhì)量流率。l.模擬控制系統(tǒng)數(shù)字質(zhì)量流量計100帶來相對于傳統(tǒng)模擬質(zhì)量流量計的明顯優(yōu)勢。為了后文討論時所用，圖4示出傳統(tǒng)質(zhì)量流量計的模擬控制系統(tǒng)400。傳感器48的每個產(chǎn)生電壓信號，信號VAo由傳感器48a產(chǎn)生，信號V即由傳感器48b產(chǎn)生。Vao和VBQ對應于傳感器位置處的彼此相對的回路的速度。在處理之前，信號Va。和VBQ在相應的輸入放大器405和410處被放大從而產(chǎn)生信號Va,和Vb,。為了校正放大器和傳感器中的不平衡，輸入放大器410具有可變的增益，該增益由來自于包括同步解調(diào)器415和積分器420的反饋回路的平衡信號控制。在放大器405的輸出處，信號Va采用下述形式VA1=VDsincot+Vccoscot，在放大器410的輸出處，信號Vb,采用下述形式VB1=-VDsincot+Vccost，其中Vd和Vc分別是驅(qū)動電壓和Coriolis電壓，co是驅(qū)動模式角頻率。電壓VA1和VB1通過操作放大器425差分從而產(chǎn)生vdrv=vai-VBi=2VDsinot,其中VoRv對應于驅(qū)動活動并且用于為驅(qū)動器提供動力。除了為驅(qū)動器提供動力，VDRV被提供給正向零交叉檢測器430(positivegoingzerocrossingdetector)，該檢測器產(chǎn)生具有與VDRV的相對應的頻率(《=2"FDRV)的輸出方波Fdrv。FoRv用作數(shù)字相位鎖定回路435的輸入。FoRv也供給至處理器440。電壓VA1和VB1通過操作放大器445加和從而產(chǎn)生VCOR=va1+VB1=2Vccos<ot,VC0R其中與所引發(fā)的Coriolis活動相關。VcoR被提供至同步解調(diào)器450,該解調(diào)器通過濾去Vcor的不具有與逸通信號Q相同頻率的且與不與選通信號Q同相的分量而產(chǎn)生直接正比于質(zhì)量的輸出電壓VM。該相位鎖定回路435產(chǎn)生正交參考信號Q,該信號具有與Vdrv相同的頻率(co)并且與VoRv相位交錯90。(即，與Vcor同相)。因此，同步解調(diào)器450濾除掉除了co之外的頻率，使得VM對應于Vcor在(o下的幅值。這一幅值直接成比例于管道中的質(zhì)量。VM被供給至電壓轉(zhuǎn)頻率轉(zhuǎn)換器455,該轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生方波信號FM,具有與vm的幅值相對應的頻率。然后，處理器440將Fm除以FoRv來得到質(zhì)量流率的測量值。數(shù)字相位鎖定回路435也產(chǎn)生與VDRV同相的參考信號I并且用于在反饋回路控制放大器410中選通同步解調(diào)器415。當輸入放大器405和410的由對應輸入信號的驅(qū)動分量相乘的增益相同時，操作放大器445處的加和操作產(chǎn)生信號VC0R中的零驅(qū)動分量(即，不存在與VDRV同相的信號)。當輸入放大器405和410的增益不相同時，VcoR中存在驅(qū)動分量。該驅(qū)動分量由同步解調(diào)器415抽取并且由積分器420積分從而產(chǎn)生一誤差電壓以校正輸入放大器410的增益。當增益太高或太低時，同步解調(diào)器415產(chǎn)生輸出電壓，使得積分器改變能夠修正該增益的誤差電壓。當增益達到理想值時，同步調(diào)制器的輸出變?yōu)榱?，該誤差電壓停止改變從而將該增益保持在理想值。2.數(shù)字控制系統(tǒng)圖5提供包括圖2A和2B的管道120、驅(qū)動器46和傳感器48以及數(shù)字控制器505的數(shù)字質(zhì)量流量計100的實施方式500的方框圖。傳感器48的模擬信號通過模擬至數(shù)字("A/D，，)轉(zhuǎn)換器510轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且被提供之控制器505。該A/D轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)為獨立的轉(zhuǎn)換器或者作為單獨轉(zhuǎn)換器的分離通道。數(shù)字至模擬("D/A")轉(zhuǎn)換器515將控制器505的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號從而驅(qū)動該驅(qū)動器46。使用每個驅(qū)動器的分離驅(qū)動信號具有許多優(yōu)勢。例如，該系統(tǒng)可以容易地為了診斷目的而在對稱和非對稱驅(qū)動模式之間切換。在其他實施方式中，由轉(zhuǎn)換器515產(chǎn)生的信號可通過放大器放大，然后供給至驅(qū)動器46。在另一實施方式中，信號D/A轉(zhuǎn)換器可用于產(chǎn)生供給至兩個驅(qū)動器的驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號被反轉(zhuǎn)，然后提供至驅(qū)動器其中之一從而在非對稱模式下驅(qū)動管道120。高精度電阻器520和放大器525用于測量供給至每個驅(qū)動器46的電流。A/D轉(zhuǎn)換器530將測得電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且將該數(shù)字信號提供至控制器505。該控制器505使用測得電聯(lián)來產(chǎn)生驅(qū)動信號。溫度傳感器535和壓力傳感器540分別測量管道的入口545和出口550處的溫度和壓力。A/D轉(zhuǎn)換器555將測得值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且將數(shù)字信號提供至控制器505。該控制器505通過許多方式使用測得值。例如，壓力測量值之間的差值可用于確定管道中的背壓。由于管道的剛性隨著背壓進行改變，所以控制器可根據(jù)所確定的背壓而適用于管道剛性。額外的溫度傳感器560測量由A/D轉(zhuǎn)換器使用的晶體振蕩器565的溫度。A/D轉(zhuǎn)換器570將這一溫度測量值轉(zhuǎn)換為由控制器505使用的數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換器的輸入/輸出關系隨著轉(zhuǎn)換器的操作頻率改變，并且該操作頻率隨著晶體振蕩器的溫度改變。因此，該控制器使用溫度測量值來調(diào)節(jié)由A/D轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)據(jù)，或者系統(tǒng)校正。在圖5的實施方式中，數(shù)字控制器505根據(jù)圖6中所示的步驟600來處理由A/D轉(zhuǎn)換器510產(chǎn)生的數(shù)字化傳感器信號，從而產(chǎn)生供給至驅(qū)動器46的驅(qū)動信號和質(zhì)量流量測量值。初始地，該控制器收集來自于傳感器的數(shù)據(jù)(步驟605)。使用這一數(shù)據(jù)，控制器確定傳感器信號的頻率(步驟610),消除傳感器信號的零點偏移(步驟615)，并且確定傳感器信號的幅值(步驟620)和相位(步驟625)。該控制器使用這些計算得到的值來產(chǎn)生驅(qū)動信號(步驟630)并且產(chǎn)生質(zhì)量流和其他測量值(步驟635)。在產(chǎn)生驅(qū)動信號和測量值之后，控制器收集一組新的信號并且重復這一過程。該過程600的步驟可順序或者并列執(zhí)行，并且可采用不同的順序執(zhí)行。因為頻率、零點漂移、幅值和相位之間的關系，所以可推算一個值來計算另一個值。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)重復的計算從而改善精度。例如，在傳感器信號中確定零點漂移時使用的初始頻率判定可使用偏移消除傳感器信號而進行校對。另外，在適當?shù)那闆r下，一個循環(huán)產(chǎn)生的值可用作隨后的循環(huán)的起始推算值。a.數(shù)據(jù)收集為了方便討論，將使用兩個傳感器的數(shù)字化信號作為信號SV,和SV2,信號SV,來自于傳感器48a，信號SV2來自于傳感器48b。雖然不斷地產(chǎn)生新數(shù)據(jù)，但是假定計算的基礎是與兩個傳感器的一個完整循環(huán)相對應的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)緩沖足夠的情況下，這一條件是真實的，只要處理數(shù)據(jù)的平均時間小于收集數(shù)據(jù)的時間。一個循環(huán)中將要執(zhí)行的任務包括確定該循環(huán)已經(jīng)完成，計算該循環(huán)的頻率(或者SV,和SV2的頻率)，計算SV,和SV2的幅值并且計算SV,和SV2之間的相位差。在一些實施方式中，這些計算對于每個循環(huán)都是重復的，使用前一循環(huán)的結(jié)束點作為下一循環(huán)的起點。在其他實施方式中，各個循環(huán)重疊180?；蛘咂渌?例如，90°),使得在之前和之后的循環(huán)中包含一循環(huán)。圖7A和7B示出信號SV,和SV2的采樣數(shù)據(jù)的兩個矢量，分別命名為svl—in和sv2—in。每個矢量的第一采樣點公知，并且對應于由該矢量表示的正弦波的零點交叉。對于svljn，第一采樣點是從負值到正值的零點交叉，對于sv2—in，第一采樣點是從正值到負值的零點交叉。一個循環(huán)的實際起始點(即，實際的零點交叉)很少與采樣點精確地符合一致。為此原因，初始采樣點(start—sample_SVI和start—sample—SV2)是正好在該循環(huán)開始之前產(chǎn)生的采樣點。為了適用于第一采樣點與循環(huán)實際開始之間的差值，該方案也使用起始樣本和循環(huán)實際開始的下一樣本之間的位置(start—offset—SV1或start—offset—SV2)。由于在信號SV,和SV2之間存在相位偏移，所以svl—in和sv2—in可以在不同的采樣點處開始。如果采樣率和相位差都高，那么在svljn的起始與sv2一in的起始之間的若干樣本之間可能存在差值。這一差值提供對相位偏移的粗略推算，并且可用作對于計算所得的相位偏移的檢查，這將在下文進行說明。例如，當以55kHz進行采樣時，一個樣本對應于大概0.5度的相位偏移，一個循環(huán)對應于大約800個采樣點。當控制器采用諸如加法(A+B)和減法(A-B)的函數(shù)時，并且B經(jīng)加權后具有與A相同的幅值，其他變量(start—sample—sum和start—offset—sum)跟蹤每個函數(shù)的開始階段。加法和減法函數(shù)具有SV,和SV2之間一半的相位偏移。在一項實施方式中，存儲來自于傳感器的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是每個傳感器的環(huán)形列表，容量是一個循環(huán)中的最大樣本數(shù)量的至少兩倍。采用該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可對當前循環(huán)的數(shù)據(jù)進行處理，同時使用中斷或者其他技術來將用于隨后循環(huán)的數(shù)據(jù)加入至該列表。當采用基于正弦波的方案時，在與完整循環(huán)相對應的數(shù)據(jù)上執(zhí)行處理從而避免誤差。因此，在匯總一個循環(huán)的數(shù)據(jù)中的第一個任務是確定循環(huán)開始與結(jié)束的地方。當采用未重疊的循環(huán)時，該循環(huán)的開始可以標識為前一循環(huán)的結(jié)束。當采用重疊的循環(huán)時并且各循環(huán)重疊180。時，該循環(huán)的開始可以標識為前一循環(huán)的中點，或者作為在前一循環(huán)之前的那個循環(huán)的結(jié)束點。該循環(huán)的結(jié)束可以根據(jù)前一循環(huán)的參數(shù)首先進行推算，并且基于下述假設這些參數(shù)不會在不同循環(huán)之間改變超過預定量。例如，可使用5%作為上一循環(huán)值的最大允許改變，這是有道理的，因為，在55kHz的采樣率下，在連續(xù)循環(huán)上的幅值或頻率重復地增加或減小百分之五將導致在一秒中變化接近百分之5,000。通過將百分之五指定為幅值和頻率的最大允許增加值并且允許在連續(xù)循環(huán)中產(chǎn)生5。的最大相位改變，可將信號SV,的循環(huán)結(jié)束上的上限的保守推算值確定為end—sample—SV1Sstart—sample—SV1+365*sample—rate360est—freq*0.95其中，start—sample—SV1是svl—in的第一樣本，sample—rae是采樣率，est—freq是前一循環(huán)的頻率。信號SV2(end—sample—SV2)的循環(huán)結(jié)束時的上限可以類似地確定。在標識一個循環(huán)的結(jié)束之后，可以進行簡單的檢查從而確定這一循環(huán)是否值得處理。在例如管道已經(jīng)停止或者傳感器波形被嚴重扭曲時，可能不值得處理這一循環(huán)。只處理適當?shù)难h(huán)使得計算量明顯降低。確定循環(huán)適當性的一種方式是檢查循環(huán)的特定點從而確定所期望的特性。如上所述，上一循環(huán)的幅值和頻率給出了當前循環(huán)的對應值的有用的起始推算。使用這些值，與該循環(huán)30。、150。、210°和330。相對應的點可以被斗企查。如果該幅值和頻率要去精確匹配前一循環(huán)的幅值和頻率，那么這些點應當具有分別與est—amp/2，est—amp/2,-est—amp/2和-est—amp/2相對應的值，其中est一amp是信號的推算幅值(即，前一循環(huán)的幅值)。允許在幅值和頻率中具有百分之五的變化，對于每個四分之一循環(huán)會產(chǎn)生不等式。對于30。點，該不等式是svlinstartsampleSV1+!*,ple-rate,*estampSV一360est—freq*1.05」_其他點的不等式具有相同的形式，角度偏移項(x/360)和est一amp—SV1項的符號具有適當?shù)闹?。這些不等式可用于檢查管道已經(jīng)采用合理的方式振動。對矢量svl—in(start:end)和sv2—in(start:end)進行測量處理，其中start=min(start—sample一SVl,start一sample一SV2)，end=max(end—sample—SVI，end—sample—SV2).相應于信號的開始和結(jié)束點之間的差表現(xiàn)出該信號的頻率。b.頻率判定過檢測正或負零交叉)并且對每個時間段中的樣本數(shù)進行計數(shù)而計算。使用這一方法，對例如55kHz下的82.2Hz正弦波進行采樣將提供對頻率的推算，最大誤差為0.15%?？梢酝ㄟ^Y吏用例如start—offset—SVI和start—offset—SV2推算樣本的實際出現(xiàn)零交叉的小數(shù)部分而獲得更大的精度。隨機噪音和零點偏移可能降低這一方法的精度。如圖8A和8B所示，一種改善的頻率判定的方法使用正弦波的平方的二次插值法。采用這種方法，計算正弦波的平方，二次函數(shù)被擬合從而匹配平方正弦波的最小點，并且使用二次函數(shù)的零點來判定頻率。如果其中svt是時刻t時的傳感器電壓，A是震蕩的幅值，Xt是時刻t時的弧度角(即，x產(chǎn)2兀ft)，5是零點偏移，St是具有分布N(0,1)的隨機變量，cj是噪音的方差，那么經(jīng)平方的方程如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>當xt接近2丌時，sinxt和sin2xt可分別近似為x0t=x廣27t和x0t2,。因此，對于xt的接近2兀的值at可近似為afA2x02t+2A("cret)x0,+25ot,+52+a"2et2(A2;c02t+2A&0t+52)+crft(2Ax0t+2"oyt)這是純二次(具有非零最小值，假定5=0)以上的噪音，該噪音的幅值取決于o和5。也可以使用線性插值。與這一曲線擬合技術相關聯(lián)的誤差源是隨機噪音，零點漂移，以及從真正二次項的偏移。曲線擬合高度敏感于隨機噪音的水平。傳感器電壓的零點漂移增加了正弦平方函數(shù)中的噪音幅值，并且示出零點漂移消除(如下文所述)的重要性。從最小值移開，甚至純正弦波的平方也不是完全二次項化的。最明顯的附加項是四次的。通過比較，用于線性插值的最明顯的附加項是三次的。與這一曲線擬合技術相關聯(lián)的自由度與使用多少數(shù)據(jù)點以及哪些數(shù)據(jù)點有關。最小值是三個，但是通過使用最小平方擬合也可使用更多的值(付出更大的計算代價)。這種擬合不太易于受到隨機噪音的影響。圖8A示出對于離開最小點大概20。來說，二次項近似是適當?shù)摹Ｊ褂眠M一步離開最小值的數(shù)據(jù)點將減小隨機噪音的影響，但是將增加正弦平方函數(shù)中由于非二次項(即，四次的或更高的)造成的誤差。圖9示出用于執(zhí)行曲線擬合技術的步驟900。作為第一步驟，控制器初始化變量(步驟卯5)。這些變量包括endjx)int,零交叉點的最佳推算值；ep—int，最接近的end_point的整數(shù)值；s，所有樣本點組；z[k]，最接近end_point的樣本點的平方；z[O...n-l]，用于計算end_point的平方樣本點組；n,用于計算end_point的樣本點數(shù)(n=2k+l);st印—length,z中的連續(xù)值之間的s中的樣本數(shù)；以及iteration—count,控制器已經(jīng)執(zhí)行的迭代數(shù)量。該控制器然后產(chǎn)生encLpoint的第一推算值(步驟910)。該控制器通過根據(jù)前一循環(huán)的推算頻率計算推算的零交叉點并且查詢所推算的交叉點(向前和向后)以發(fā)現(xiàn)最接近的真正交叉點(即，產(chǎn)生具有不同符號的連續(xù)樣本)，從而產(chǎn)生這一推算值。該控制器然后將end_point設定為等于具有圍繞真正交叉點的較小幅值樣本的樣本點。接下來，該控制器設定n,用于曲線擬合的點數(shù)(步驟915)。該控制器對于llkHz的采樣率來說，將n設定為等于5，對于44kHz的采樣率來說，將n設定為等于21。該控制器然后將iteration_count設定為0(步驟920)并且增力。iteration—count(步驟925)從而開始該步驟的迭代部分。作為該步驟的迭代部分中的第一個步驟，該控制器根據(jù)iteration—count的值選擇stepjength(步驟930)。該控制器根據(jù)iteration—count是否分別等于1、2或3來將step—length設定為6、3或1。接下來，該控制器判定ep—int為end_point和0.5的和的整數(shù)部分(步驟935)并且填充z陣列(步驟940)。例如，當n等于5時，z=s[ep一int-2*step—length]2，z[l]=s〖ep一int-step—length]2，z[2〗=s[ep—int]2，z[3]=s[ep一int+step一length]2,以及2[4]=s[ep_int+2*step—length]2.接下來，該控制器使用濾波算法，諸如Savitzky-Golay濾波算法，來計算z[k-l],z[k]和z[k+l]的平滑值(步驟945)。Savitzky-Golay平滑濾波算法由Press等在NumericalRecipesinC中的第650-655頁中進行討論(第二版，CambridgeUniversityPress,1995),其內(nèi)容引用結(jié)合于此。該控制器然后將二次項擬合為z[k-l]，z[k]和z[k+l](步驟950),并且計算二次項(z*)和對應位置(x"的最小值(步驟955)。如杲Z處于與k-1和k+1對應的點之間(步驟960),那么該控制器將end_point設定為等于x*(步驟965)。之后，如果iteration—count小于3(步驟970),那么該控制器增加iteration—count(步驟9")并且重復該步驟的迭代部分。如果Z不處于與k-1和k+1對應的點之間(步驟960)，或者如果iteration—count等于3(步驟970),那么該控制器退出該步驟的迭代部分。該控制器然后根據(jù)該循環(huán)的end_jx)int與起始點之間的差計算頻率，這是公知的(步驟975)。本質(zhì)上，步驟900使得該控制器三次嘗試到達encLpoint,使用每個嘗試中的更小step-length。如果任何嘗試的最終最小值落入用于擬合該曲線的多個點的外部(即，已經(jīng)存在外推法而非內(nèi)插法)，這表示前一或新的推算較差，并且步驟尺寸的減小是不適當?shù)?。步驟900可應用于由各傳感器產(chǎn)生的至少三種不同的正弦波。它們包括信號SV,和SV2以及二者的加權和。而且，假定零點漂移被消除，相應于這些信號而產(chǎn)生的頻率推算值是獨立的。對于信號SV,和SV2來說，這是非常清楚的，因為每個上的誤差是獨立的。但是，對于加權和來說，也是這樣，只要信號SV和SV2之間的質(zhì)量流和對應相位差足夠大，從而可以根據(jù)每種情況中的不同樣本對頻率進行計算。當這樣時，頻率推算值中的隨機誤差也應當是獨立的。頻率的三個獨立推算值可組合從而提供改善的推算值。這一組合的推算值完全是三個頻率推算值的平均值。C.零點漂移補償Coriolis發(fā)送器中的重要誤差源是每個傳感器電壓中的零點漂移。零點漂移通過模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器和預放大電路的漂移而被引入傳感器電壓信號。該零點漂移作用可能會通過由于差分電路的使用造成的正電壓和負電壓的預放大增益中的微小差而變得更壞。每個誤差源在發(fā)送器之間都發(fā)生變化，并且會隨著發(fā)送器溫度而發(fā)生變化，更一般地隨著時間和部件的磨損而發(fā)生變化。下面將詳細說明由控制器采用的零點漂移補償技術的實例。一般地，該控制器使用頻率推算和積分技術來判定每個傳感器信號中的零點漂移。該控制器然后從那些信號中消除零點漂移。在從信號SV!和SV"肖除零點漂移之后，該控制器可重新計算那些信號的頻率從而提供所述頻率的改善推算。d.幅值判定振蕩幅值具有多種潛在用途。這些用途包括經(jīng)由反饋調(diào)節(jié)管道振蕩，當合成驅(qū)動器波形時平衡傳感器電壓的載荷，計算相位測量的和以及差，并且計算用于測量校正目的的幅值變化率。在一項實施方式中，該控制器使用信號SV,和SV2的推算幅值從而計算信號SV,和SV2的和以及差，以及和與差的積。在判定和與差之前，該控制器補償信號其中之一，從而適用于兩個傳感器的增益之間的差。例如，該控制器可根據(jù)信號SV,的幅值與信號SV2的幅值的比率補償用于信號SV2的數(shù)據(jù)，使得兩個信號具有相同的幅值。該控制器可根據(jù)計算所得的和得到該頻率的額外推算值。這一推算值可以與前一頻率推算值相平均從而得到所述信號的頻率的精確推算值，或者可以代替前一推算值。該控制器可根據(jù)基于Fourier的技術計算幅值從而消除更高諧波的影響。時間段T內(nèi)的傳感器電壓x(t)(使用零交叉技術標識)可通過諧波項的偏差和序列標識為x(t)=a。/2+a'cos(cot)+a2cos(2rot)+a3cos(3cot)+…+bisin(。t)+b2sin(2cot)+...采用這一方程，非零漂移ao將導致非零余弦項an。雖然所關心的幅值是基礎分量的幅值(即，頻率co下的幅值)，監(jiān)視更高諧波分量的幅值(即，在頻率kC0下，其中k大于1)可以是用于診斷目的的值。％和bn的值可以計算為以及每個諧波的幅值A。由下式給出jn=^/a，+《.使用Simpson方法和二次校正(如下所述)計算所述積分。該方法的主要計算代價是計算純正弦和余弦函數(shù)。e.相位確定該控制器可使用許多方法計算信號SV,和SV2之間的相位差。例如，該控制器可將每個諧波相對于t=0時的起始時間的相位偏差確定為+-lCncp=tan-6"該相位偏差在單一波形的情況下被解析為循環(huán)開始(即，零交叉點)與SV(t)的頻率co的分量的零相位點之間的差。由于該相位偏差是整個波形上的平均值，所以其可用作離開該循環(huán)的中點的相位偏移。理想情況下，在沒有零點偏移并且振蕩的幅值不變的情況下，該相位偏差應當在每個循環(huán)都為該相位差。該幅值和相位可以使用消除更高諧波作用的Fourier方法而產(chǎn)生。這一方法的優(yōu)勢在于其不假定管道的兩端都在相同頻率下振蕩。作為該方法中的第一步，使用零點交叉產(chǎn)生頻率推算值從而測量該循環(huán)的起始與結(jié)束之間的時間。如果假定頻率中出現(xiàn)的線性變化，那么這一推算值等于該時間段上的平均時間的頻率。使用推算值，以及假定的時間變量，循環(huán)的頻率co,該控制器計算I,SV(t)sin(一dt，:丄p"SV(t)cos(—dt其中SV(t)是傳感器電壓波形(即，SV,(t)或SV2(t))。該控制器然后確定幅值和相位的推算值爿wp二力f+1^,i^ose=tan-1i~i,該控制器然后計算相位差，假定每個傳感器信號的平均相位和頻率是整個波形的代表值。由于這些頻率對于SV,和SV2都是不同的，所以對應的相位被調(diào)整以適應平均頻率。另外，所述相位被切換至相同的起始點(即，sv,上的循環(huán)的中點)。在調(diào)整之后，減去它們從而提供相位差scaled_phase—SV,二phase一SV,av-&eqscaedshiftSV,=freq_SV,midpoint—SV2-midpoint一SV,)hfreq_SV2scaled_phase—SV2=(phase—SV2+scale—shift—SV2)av一freq,一一一一freq_SV2其中，h是樣本長度，所述中點由樣本限定mid—t—SVX=(s—nt—SV、+end—t—SVX)一般地，不在兩個傳感器的相同時間框架上計算相位和幅值。當流率是零時，兩個循環(huán)中點是重合的。但是，它們以高流率分散，使得所述計算的基礎為時間上不重合的樣本組。這導致在改變質(zhì)量流的條件下增加相位噪音。在完全流率下，相位偏移4。(360。以外)表示SV,和SV2數(shù)據(jù)組中的樣本的僅僅99%是一致的。更大的相位偏移可以在摻氣(aerated)條件下觀察到，這會導致更低的重疊率。圖10示出處理這一問題的改進方法1000。首先，該控制器發(fā)現(xiàn)SV,和SV2數(shù)據(jù)組(d,，d2)的頻率(f,,f2)和中點(m)，m2)(步驟1005)。假定從上一循環(huán)的頻率中出現(xiàn)線性偏移，該控制器計算SV,(f2ml)的中點處的sv2的頻率和SV2(flm2)的中點處的SV,的頻率(步驟IOIO)。該控制器然后分別計算具有中點m2和的新數(shù)據(jù)組的起始和結(jié)束點(cUd2ml)，并且假定f^2和f^,的頻率(步驟1015)。這些端部點并不是必須地與零點交叉點重合。但是，這并不是基于Fourier的計算的必要條23件。該控制器然后執(zhí)行組d，和d2ml的相位和幅值的Fourier計算，以及上述相位差計算(步驟1020)。由于d,和d2m,的中點相同，所以scale-shift—SV2總是零，并且可忽略不計。該控制器重復數(shù)據(jù)組d2和山m2的這些計算(步驟1025)。該控制器然后產(chǎn)生用于生成測量的相位差和計算幅值的平均數(shù)(步驟1030)。當中點m,與m2之間充分地分離開時，該控制器也可使用兩組結(jié)果從而提供對相位和幅值的變化率的局部推算。該控制器也可使用差值-幅值方法，該方法需要計算SV,和SV2之間的差，求得所計算的差的平方，并且積分該結(jié)果。根據(jù)另一方法，該控制器合成一正弦波，將該正弦波乘以信號SV,和SV2之間的差，并且積分該結(jié)果。該控制器也可積分信號SV,和SV2的積，其為具有頻率2f的正弦波(其中，f是信號SV,和SV2的平均頻率)，或者可以對該積平方并且積分該結(jié)果。該乘積正弦波，從而產(chǎn)生該控制器然后積分的頻率4f的正弦波。該控制器也可使用這些方法中的多種從而產(chǎn)生分離的相位測量，然后可計算分離測量值的平均值，作為最終的相位測量。差-幅值方法以下式開始(0=^sin〔2兀/f+*〕。"rf5T2(f)=J2sin〔2兀/C-，〕，其中，cp是傳感器之間的相位差。基本的三角學等式可用于將所述信號之間的和(Sum)和差(Diff)確定為Swm=W)+AW)=24cos里'sin2兀/f,力22￡)!#sSK)(f)-AS，=24sin2.cos2祈A2這些函數(shù)分別具有幅值，AKX)S((p"和ZA"in(cp2)。該控制器根據(jù)用于SV,和SV2的數(shù)據(jù)計算用于Sum和Diff的數(shù)據(jù)組，然后使用上述方法其中的一個或多個計算由那些數(shù)據(jù)組表示的信號的幅值。該控制器然后使用算得的幅值計算相位差，cp。作為備選，該相位差可使用函數(shù)Prod進行計算，該函數(shù)限定為iVod三SMmxDzj^=4,《2cos|sin*cos2兀ft■sin2兀ft=/^incpsin4兀ft,該函數(shù)具有幅值A&iKp和頻率2f。Prod可按照不同的樣本而產(chǎn)生，可根據(jù)所得到的正弦波的幅值計算cp。相位的計算尤其取決于前一計算的精確度(即，SVi和SV2的頻率和幅值的計算)。該控制器可使用多種方法對相位提供分離的(如果不是完全獨立的)推算，其可組合從而給出改善的推算值。f.驅(qū)動信號產(chǎn)生該控制器通過對信號SVt和SV2之間的差應用一增益來產(chǎn)生該驅(qū)動信號。該控制器可應用正增益(得到正反饋)或負增益(得到負反饋)。一般地，管道的Q足夠高，使得管道進在特定分離頻率下共振。例如，一些管道的最低共振頻率處于65Hz與95Hz之間，取決于過程流體的密度，而與驅(qū)動頻率無關。如此，可理想地驅(qū)動該管道。圖12A-12D示出在若千循環(huán)上加入方形波會可靠地快速啟動振蕩。具有2英寸直徑的管道的振蕩可以在大概兩秒內(nèi)形成。管道振蕩的形成由驅(qū)動信號的幅值的減小示出，如圖12A和12B所示。圖13A-13D示出一英寸管道的振蕩可以大概半秒而形成。在操作期間也可使用方波來校正管道振蕩問題。例如，在一些情況下，流量計管道已經(jīng)公知開始以管道共振頻率的諧波進行振蕩，諸如大約1.5kHz的頻率。當檢測到這種高頻率振蕩時，具有比較理想頻率的方波可用于將管道振蕩返回至共振頻率。g.測量生成該控制器釆用與由模擬控制器使用的方法類似方式數(shù)字地生成質(zhì)量流的測量。該控制器也可生成其他測量，諸如密度。在一項實施方式中，該控制器根據(jù)兩個傳感器信號之間度數(shù)的相位差(phase—diff)、管道的振蕩頻率(freq)以及過程溫度(temp)計算質(zhì)量流量Tz=temp-TC5noneu一mf=tan(兀*phase一di形180),以及咖ssflow==16(MF，Tz2+MF2*TZ+MF3)*noneu—m微eq，其中，Tc是校正溫度，細3是在校正步驟期間計算的校正常數(shù)，iKmeu;f是采用非工程單位的質(zhì)量流。該控制器根據(jù)管道的振蕩頻率和過程溫度計算密度Tz=temp-TC525G2-freq，以及density=(D^T+D2*TZ+D3)/c2十D4*TZ2,其中，Di-"是校正步驟期間生成的校正常數(shù)。D.積分才支術可以使用很多的積分技術，不同的技術需要不同程度的計算量并且提供不同程度的精度。在所述的實施方式中，使用Simpson方法的變量。該基本技術可以表示為廣V,魯(yH+4;v,+h+2),其中，tk是樣本k時的時間，yk是對應的函數(shù)值，h是步長。這一規(guī)則可重復地應用于具有奇數(shù)數(shù)據(jù)點(即，三個或更多的點)的任何數(shù)據(jù)矢量，并且相當于將三次活動曲線擬合并積分入所述數(shù)據(jù)點。如果數(shù)據(jù)點的數(shù)量恰好是偶數(shù)，那么所謂的第3/8規(guī)則可應用于該間隔的一端廣3-孕(y+3y+1+3少+2+;/+3),如前文所述，每個循環(huán)的開始和結(jié)束處與采樣點都有一些偏移(例如，start—offset—SV1)。該積分技術的精確度可以通過考慮這些偏移而明顯地改善。例如，在半循環(huán)正弦波的積分中，與部分樣本對應的區(qū)域必須包括在計算中從而避免結(jié)果中始終存在的低估。兩種類型的函數(shù)集成在所述的計算中正弦或者正弦平方函數(shù)。這兩個函數(shù)容易近似為接近零，即端點出現(xiàn)的地方。在端點處，正弦波大概是線性的正弦平方函數(shù)大概是二次的。在這兩種類型的函數(shù)的情況下，已經(jīng)評價了三種不同的積分方法。這些是不具有端點校正的Simpson方法，具有線性端點校正的Simpson方法，以及具有二次校正的Simpson方法。該積分方法通過生成并采樣純正弦和正弦平方函數(shù)而被測試，不模擬任何模擬至數(shù)字的截斷誤差。積分被計算并且結(jié)果被比較于所述信號的真正幅值。這些計算中的唯一誤差源是由于積分技術。所獲得的結(jié)果如表A和B所示。其中，A是該信號的正弦波部分的幅值，co。是名義頻率(例如，88Hz)，Aca是名義頻率的偏差，h是采樣間隔，(D是相位偏移，s(&)對應于所添加的噪音和諧波。為了生成這一測量，該控制器合成以名義頻率振蕩的兩個信號(步驟1410)。所述信號以0和7t/2進行相位偏移并且具有統(tǒng)一的幅值。該控制器將這些信號的每個乘以原始信號從而得到信號yi和y2(步驟1415):力="[A]sin(to。狄)-脊cos[(2co。+Aco)狄+。]+普cos(Aco狄+<1>)，其中，y！和y2的第一項是具有高頻(例如，176Hz)分量，第二項是低頻(例如，0Hz)分量。該控制器然后使用低通濾波器消除高頻分量(步驟1420):其中，"[k]和sz[k]表示從原始信號濾除的噪音。該控制器組合這些信號從而產(chǎn)生uM(步驟1425):u[k]=(y;[k]+jy加)(y;[k-1]+jy;[k-1])="i[k]+>2[k]^(2=—cos(AcaA)+—sin(AwA)，44其承載關于頻率偏差的關鍵:信息。如所示出的，ui[k]表示u化]的實分量，化M表示虛分量。該控制器使用u[k]的實和虛分量來計算頻率偏差，Af(步驟1430):該控制器然后將頻率偏差加入名義頻率(步驟1435)從而給出實際頻率f=Af+f0.該控制器也使用u[k]的實和虛分量從而判定初始信號的幅值。尤其地，該控制器確定該幅值為(步驟1440):乂2"^[k]+"22〖k].接下來，該控制器確定兩個傳感器信號之間的相位差(步驟1445)。假定應用下述低通濾波器之后剩余的任何噪音(:si[k]和&[k])將是可忽略的，yi'M和yM(:y,M和y[k])的無噪音版本可以表述為yi[k〗=了sin(A①kh+O)，和y2[k〗="jcos(厶0)狄將這些信號乘積到一起給出…j2r1v=_y》)=—lsin(2<|))+sin(2Aco狄)l827通過具有OHz附近的切斷頻率的低通濾波器濾除這一信號可移除不想要的分量并且留下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage28</formula>由此，可將相位差計算為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage28</formula>這一步驟依賴于初始推算操作頻率時的精度，因為該步驟進測量偏離于這一頻率的偏差。如果給出良好的推算，那么可使用非常窄的濾波器，使得該步驟非常精確。對于典型的流量計，操作頻率為大約95Hz(空)和82Hz(滿)。使用一半范圍(88Hz)的第一近似，允許13Hz的低通濾波器切斷。必須注意選擇切斷頻率，因為非常小的切斷頻率會削弱該正弦波的幅值。測量的精確度也取決于所采用的濾除特性。在不工作區(qū)中的濾波器的削弱可確定諧波衰減量，更小的切斷頻率改善噪音衰減。F.采用PI控制的計量器圖15A和15B示出具有使用另一技術生成供給至所述驅(qū)動器的信號的控制器1505的計量器1500。模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器1510使得來自于傳感器48的信號數(shù)字化并且提供已數(shù)字化的信號至控制器1505。該控制器1505使用數(shù)字化的信號計算每個驅(qū)動器的增益，所述增益適于生成管道中所需的振蕩。所述增益可以是正的或者負的。該控制器1505然后供給所述增益來放大數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器1515。在其他實施方式中，兩個或多個串聯(lián)布置的放大數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器可用于實現(xiàn)單獨一個的更敏感的放大數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器。該控制器1505也使用數(shù)字化傳感器信號生成驅(qū)動信號。該控制器1505將這些驅(qū)動信號提供至數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器1520,該轉(zhuǎn)換器將所述信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，供給至放大數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器1515。該放大數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器1515將模擬信號乘以控制器1505的增益從而產(chǎn)生用于驅(qū)動該管道的信號。放大器1525然后放大這些信號并且將這些信號提供至驅(qū)動器46。類似的結(jié)果可通過使得控制器1505執(zhí)行由放大數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的乘法而獲得，在這一點，放大數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器可由標準數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器代替。圖15b更詳細地示出控制方法。在該控制器1505中，數(shù)字化的傳感器信號被提供至幅值檢測器1550,該檢測器使用例如上述技術確定該管道的活動幅值的測量值a(t)。加法器1555然后使用幅值a(t)和理想幅值a。計算誤差e(t):e(t)=a0-a(t).誤差e(t)由比例-積分("PI")控制塊1560使用從而生成增益Ko(t)。這一增益與傳感器信號的差相乘從而產(chǎn)生驅(qū)動信號。該PI控制塊允許對正在改變的條件做出高速響應。幅值檢測器1550、加法器1555以及PI控制塊1560可實現(xiàn)為由控制器1505處理的軟件，或者分離的電路。1.控制步驟計量器500根據(jù)圖16所示的步驟1600進行操作。初始地，該控制器接收傳感器的數(shù)字化信號(步驟1605)。之后，該步驟1600包括三個平行的分支測量分支1610、驅(qū)動信號生成分支1615以及增益生成分支1620。在測量分支1610中，數(shù)字化傳感器數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生幅值、頻率和相位的測量值，如上所述(步驟1625)。這些測量值然后用于計算質(zhì)量流率(步驟1630)和其他過程變量。一般地，該控制器1505實現(xiàn)測量分支1610。在驅(qū)動信號生成分支1615中，兩個傳感器的數(shù)字化信號經(jīng)差分以產(chǎn)生由增益放大的信號(步驟1635)從而得到驅(qū)動信號。如上所述，該差分操作由控制器1505執(zhí)行。一般地，差分操作產(chǎn)生加權差，適用于傳感器信號之間的幅值差。在增益生成分支1620中，使用比例-積分控制塊計算該增益。如上所述，該管道的活動的幅值a(t)被確定(步驟1640)并且從理想幅值ao減去(步驟1645)來計算誤差e(t)。雖然示出為分離的步驟，但是幅值a(t)的生成可對應于測量生成步驟1625中幅值的生成。最后，PI控制塊使用誤差e(t)來計算該增益(步驟1650)。所計算的增益與差分信號相乘從而產(chǎn)生供給至驅(qū)動器的驅(qū)動信號(步驟1655)。如上所述，這一乘法操作通過放大D/A轉(zhuǎn)換器執(zhí)行或者可通過該控制器執(zhí)行。2.PI控制塊PI控制塊的目的是在管道中維持具有幅值ao的純正弦振蕩。該管道的行為可模型化為簡單的質(zhì)量-彈性系統(tǒng)，并可表述為i+2;cc^i:+co，x=0，其中，X是時間和質(zhì)量離開平衡的位移的函數(shù)，O)n是自然頻率，(是緩沖因數(shù)，假定為比較小(例如，0.001)。作為輸出y(t)和輸入i(t)的函數(shù)的這一力平衡的解類似于電子網(wǎng)絡，其中，供給電流i(s)與傳感輸出電壓y(s)之間的傳遞函數(shù)是為了實現(xiàn)管道中的所需振蕩，具有增益Ko(t)的正反饋回路由"慢，，外回路自動調(diào)節(jié)，從而給出該系統(tǒng)假定具有"雙時間刻度，，特性，這意味著Ko(t)中的變化足夠緩慢，使得對于上述提供的x的方程的解2可以通過假定不變的衰減而獲得。給出零穩(wěn)定狀態(tài)誤差的雙項PI控制塊可以表述為K。(Oe(0+A:,」。'eW成其中，誤差e(t)(i'e.，^a(t))是PI控制塊的輸入，&和&是常數(shù)。在一項實施方式中，在ao-10的情況下，Kp-0加和KH).OOOS控制器常數(shù)提供振蕩快速累積的響應。但是，這一PI控制塊是非線性的，這會導致設計和操作的困難。振蕩幅值的特性的線性模型可以通過假定X(t)等于A—而獲得，這會得到將這些表達式代入用于回路振蕩的表達式，并且分為實項和虛項，給出:ja>{2A+(20n-kK。)A)-0和>>(力一foA(t)也可表述為:這一方程的解為logA(t)--t.通過限定a(t)等于!。gA(t)來變換所迷變量，A(t)的方程可寫為:其中，Ko目前明確地取決于時間。采用Laplace變換可得到30a(s)=-Ccon-kK0(S)/2s其可采用圖17中的傳遞函數(shù)理解。圖17對于控制器的設計來說尤其有意義，因為其對于所有的Ko和a都是線性的，唯一的假設是雙時間刻度(two-time-scale)特性。閉環(huán)的性能相對于這一假設來說具有魯棒性，使得能夠容易地設計可實際獲得的快速響應。從圖17可知，項^n是需要由控制器消除的"載荷擾動，，(即，對于a(t)是常數(shù)來說，kKW—定等于Cfi)0。對于零穩(wěn)定狀態(tài)誤差，這意味著外回路控制器一定具有積分器(或者非常大的增益)。如此，適當?shù)腜I控制器C(s)可以假定為KpG+仏Ti),其中Ti是常數(shù)。比例項需要穩(wěn)定性。但是，項"不會影響穩(wěn)定性或控制器設計，其基于開環(huán)傳遞函數(shù)c歸)=氛議pd+《)=化"2(s"M)用于改變Kp的根軌跡如圖18所示。對于小Kp來說，具有慢的弱阻尼根。隨著Kp增加，所述根在點P處變?yōu)閷?，對此，控制器增益?amp;=8/(^)。尤其注意的是，該理論并沒有對Ti的選4奪設置任何限制。因此，該響應在原則上可通過適當?shù)剡x沖奪Kp和Ti被臨界地緩沖并且盡可能地快。雖然極點在點P是純實的，但是這并不意味著在閉環(huán)階躍響應中不出現(xiàn)超調(diào)。這可以最容易地通過檢查所需值ao與誤差e之間的傳遞函數(shù)而看出fl。0)—+o.5A^o+i/7;)_p2o)，其中P2是二次多項式。在階躍輸入的情況下，^(s)-0^,該響應可寫估文鄰'(t),其中p(t)是^P《s)的逆變換并且等于a,exp(-、t)+azexp(-^t)。該信號p(t)增加，然后衰減至零，使得與p，成比例的e(t)必須改變符號，表示在a(t)中出現(xiàn)超調(diào)。設定點ao可被預濾波從而給出偽設定點C:a:(s)=7~^r"000，其中Ti是公知的控制器參數(shù)。采用這一預濾波，控制器實極點應當給出無超調(diào)的階躍響應。這一特征是有用的，因為對于超調(diào)可能存在物理約束(例如，多個部件的機械干涉或者應力超限)。圖18的根軌跡假定僅有的動態(tài)特性來自于內(nèi)環(huán)的增益/對數(shù)幅值傳遞函數(shù)(圖16)和外環(huán)的PI控制器C(s)(即，對數(shù)幅值a=logA瞬時被測量)。但是，A是可能增加或衰減的振蕩的幅值，因此在不考慮基礎正弦的情況下一般無法被測量。除了上述方法之外，還存在用于測量A的多種可能的方法。還具有更適用于準穩(wěn)定的情況的方法。例如，可采用相位鎖定環(huán)，其中正弦信號s①-sin(^t+①o)鎖定至經(jīng)測量的波形y(t^A(t)sin(QU+^)。因此，幅值a-logA的測量值通過區(qū)分這些信號而給出(具有適當?shù)谋Ｗo和濾波)。這一方法可能在穩(wěn)定狀態(tài)附近是令人滿意的，但是對于鎖定之前的啟動狀態(tài)來說不是令人滿意的。另一種方法使用峰值跟隨器，包括零點交叉檢測器以及實現(xiàn)在該控制器中的峰值跟隨算法。但是，零點交叉方法易于受到噪音的影響。另外，來自于峰值跟隨器的結(jié)果僅在每半個循環(huán)中存在并且由此示出用于控制器更新的采樣間隔。最后，可釆用AM檢測器。給定正弦波y(t)-Asin^、A的推算值可從Ao'S7rF妙s(y))獲得，其中F(》是具有統(tǒng)一DC增益的適當?shù)牡屯V波器。AM檢測器是最簡單的方法。而且，其不假定存在任何特定頻率的振蕩，并且因此可在啟動條件下使用。其受到下述劣勢的影響，即將諧波滲入內(nèi)環(huán)，這將影響最終振蕩的光譜。另外，該濾波器將額外的動態(tài)特性加入外環(huán)，使得需要在響應速度和光譜純度之間進行協(xié)調(diào)。尤其地，該濾波器的作用是約束最佳Ti的選擇。用于abs(y)的Fourier級lt^知為2AAabs(sin<ont)=.7t2221+—cos2nt--cos4cont+—cos6nt+.3n15n35n如此，該輸出必須通過兀/2來調(diào)整從而給出正確的DC輸出A,(偶數(shù))諧波項akcos&(0nt必須被濾除。由于濾波器所有需要實現(xiàn)的是使DC分量通過并且減小所有其他的頻率，所以具有小于2C0n的切斷作用的"磚墻，，濾波器是足夠的。但是，該濾波器的動態(tài)特性將影響閉環(huán)的特性。通常選擇的濾波器采用油罐清洗(Butterworth)形式。例如，具有設計斷點頻率(Ob的三次低通濾波器是F(s)=1l+2s/cob+2s2/fflJ+s3/fflS在設計頻率下，響應是3dB以下；在2c0b，響應是-18dB(0.12)，在4b，響應是-36dB(0.015)以下。更高次的油罐清洗濾波器具有較陡的衰減，但是它們的極點中的大部分是復數(shù)(complex)并且會不利地影響到控制回路的根軌跡。32G.零點漂移補償如上所述，零點漂移可通過預放大電路中的漂移以及模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器而引入傳感器電壓信號。由于使用差分電路在正和負電壓的預放大增益中的微小差會使得零點漂移效果變差。所述誤差在發(fā)送器之間變化，并且隨著發(fā)送器溫度和部件磨損而變化。聲音質(zhì)量(即，相對低成本)模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器可由于經(jīng)濟原因而被采用。這些裝置并不將DC漂移和幅值穩(wěn)定性設計作為高優(yōu)先級。圖19A-19D示出對于一個這樣的轉(zhuǎn)換器(AD1879轉(zhuǎn)換器)漂移和正負增益如何隨著芯片操作溫度進行變化。所示出的趨勢的可重復性較差，甚至允許基于所述趨勢進行溫度補償，剩余的零點漂移和正/負增益不匹配仍然存在。如果使用兩個傳感器電壓上的零交叉點之間的時間差計算相位，那么DC漂移可導致相位誤差。這一效杲由圖20A-20C示出。每個圖示出當相位漂移為零(即，處于零流)時由數(shù)字發(fā)送器測量的算得相位偏移。圖20A示出以正零點交叉開始的基于整個循環(huán)而計算的相位。該平均值是0.00627度。圖20B示出以負零點交叉開始而計算的相位。該平均值是0.0109度。圖20C示出每個半循環(huán)計算的相位。圖20C使得來自于圖20A和20B的數(shù)據(jù)交錯。平均相位(-0.00234)比圖20A和20B更接近零，但是該信號的標準差大約六倍高。更高級的相位測量技術，諸如基于Fourier方法的技術，不受DC偏移的影響。但是，理想情況下需要即使在使用那些技術的情況下消除零點漂移，因為數(shù)據(jù)在由零交叉點限定的整個循環(huán)數(shù)組包中級西寧處理。這允許對例如表觀相位和頻率進行幅值調(diào)制的效果進行更簡單的分析。另外，正和負電壓之間的增益不匹配將引發(fā)任何測量技術中的誤差。相位檢測的零點交叉技術可用于表示零點漂移和增益不匹配誤差的影響，以及它們的由此帶來的移除。圖21A和21B示出在零流體情況下的長項漂移相位。每個點表示一分鐘現(xiàn)場數(shù)據(jù)上的平均值。圖21A示出平均相位，圖21B示出相位中的標準差。在若干小時內(nèi)，該偏移是明顯的。因此，即使計數(shù)器每天都調(diào)零，在許多應用情況下這都會被認為是過度的維護要求，也將仍然存在明顯的相位偏移。l.補償技術用于處理電壓偏差和增益不匹配的技術使用數(shù)字發(fā)送器的計算能力并且不需要零流動條件。該技術每個循環(huán)使用一組計算，當在合理時間段進行平均時(例如，IO，OOO個循環(huán))，并且排除主變化區(qū)域(例如，設定點變化，開始摻氣)，匯聚在所需的零點漂移和增益不匹配補償上。假定存在具有三個更高的諧波，用于傳感器電壓SV(t)的理想波形采用下述形式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage34</formula>其中，A!表示基本頻率分量的幅值，A2-A4表示三個諧波分量的幅值。但是，實際上，實際的波形摻有零點漂移Zo(具有接近于零的值)并且在負增益Gn和正增益Gp之間不匹配。在不損失任何普遍性的情況下，可假定Gp等于1并且Gn由下式給出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage34</formula>其中Sg表示増益不匹配。該技術假定幅值Ai和頻率S是不變的。這證明是正確的，因為對Zo和sg進行的推算的基礎上許多循環(huán)是采用的平均值(例如，在大約l分鐘操作內(nèi)出現(xiàn)的10，000個交叉循環(huán))。當實現(xiàn)該4支術時，該控制器測試頻率和幅值中存在的明顯變化來確保分析的有效性。存在更高的諧波導致使用Fourier技術來提取用于特定諧波的相位和幅值信息。這需要積分SV(t)并且乘以一調(diào)制正弦或余弦函數(shù)。該零點漂移影響積分邊界，以及函數(shù)形式。因為存在零點漂移，所以用于計算幅值和相位的開始點將不會處于周期波形SV(t)的零相位點。對于零點漂移Zo,對應的相位漂移大概是，卞o)V乂對于小相位，、'Ai，對應的時間延遲tz。-:。積分被調(diào)整使得限制值(即，隨著Zo和G)g接近零)等于相關諧波的幅值。有關的第一二積分是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage34</formula>和<formula>formulaseeoriginaldocumentpage35</formula>這些積分表示在傳感器電壓數(shù)據(jù)的標準Fourier分析期間實際上所進行的計算。下標l表示第一諧波，N和P分別表示正或負半循環(huán)，s和c分別表示是否已經(jīng)使用正弦或余弦調(diào)制函數(shù)。嚴格地講，中間零交叉點，因此，對應的積分邊界，應該由^^-tzo給出，而非7T/0)+tzo'。但是，使用精確的中點而非精確的零交叉點會導致更容易的分析，以及更好的數(shù)字特性(主要由于零交叉點位置中的誤差)。通過使用精確的中點而引入的唯一誤差是每個上述積分的一小部分與錯誤的增益相乘(1代替1+￡g，反之亦然)。但是，這些誤差是次數(shù)z。、并且被認為是可忽略的。使用計算機代數(shù)學并且假定小的Zo和O)g,對于積分的第一次推算可獲得為IPs咖一"1斗兀1++34154Il旭65t(l+sG)4」Z07t和，2乂24J41+—~^+.434154有用的相關函數(shù)包括多個積分的加、減和比值并且可確定它們的推算值。所述積分的和可表述為Sum,,=(/IA+/服)，推算值的和等于Sum15—e5/兀34154類似地，所迷積分的差可表述為Diffls二/!丹一/!w"推算值的差為順sest3A,15A1—最后，所述積分的比值為:Ratio'IsL，推算值的比值為35<formula>formulaseeoriginaldocumentpage36</formula>對應的余弦積分限定為A尸c=2{fZ。,)+Z0)COS[(D(HZ0)]dt,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage36</formula>推算值:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage36</formula>第二諧波積分是2co<formula>formulaseeoriginaldocumentpage36</formula>推算值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage36</formula>并且力口禾口<formula>formulaseeoriginaldocumentpage36</formula>所述積分可以在每個循環(huán)中以數(shù)字方式計算。如下所述，在各種幅值和零點漂移以及增益值方面推算所述積分的值的方程重新布置從而根據(jù)所計算的積分給出零點漂移和增益項的推算值。2.實例該推算方程的精確度可通過實例示出。對于每個基本積分，提供三個值積分的"真實"值(使用Romberg積分法在Mathcad中計算)，使用推算方程的值，以及通過以模擬模式操作的數(shù)字發(fā)送器計算的值，使用具有端點校正的Simpson方法。因此，例如，用于^Ps的值根據(jù)下式計算0兀r(SV(t)+Z0)sin[(0(t-tZo)]dt是0.101353，而推算值(Iw—改)計算為i一力+47|"1+24(-JC1_3415^是(U01358。使用數(shù)字發(fā)送器在模擬模式下計算的值是0.101340。這些計算使用表C所示的參數(shù)值。表C<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>使用這些參數(shù)值得到的精確、推算和模擬結(jié)果如表D所示。表D<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>因此，至少對于所選定的特定值，由第一次方程給出的推算值是極端精確的。隨著Zo和Sg接近零，推算值和模擬值二者中的誤差接近零。3.實施用于所述積分的第一次推算在諧波幅值、零點漂移和增益不匹配方面限定一系列非線性方程。由于所述方程為非線性的，所以精確的解是不容易得到的。但是，隨后具有校正迭代的近似在有限計算開支的情況下實現(xiàn)合理的收斂。特定于管道的比率可以相對于A！-A4而假定。如此，不需計算所有的幅值ArA4。代替地，只使用上述限定的積分方程計算Ai和A2。根據(jù)相對幅值的經(jīng)驗，A3可以近似為AV2,A4可以近似為A2/10。零點漂移補償技術可以根據(jù)圖22所示的步驟220而實現(xiàn)。在每個循環(huán)期間，i亥4空制器i十算積分工lPs，IlNs，IlPc,IlN"!2Ps,12Ns,才目關的函凄tsunns，ratio!s，suimc和sum25(步驟2205)。這需要最小量的額外計算，超過用于確定頻率、幅值和相位的傳統(tǒng)Fourier計算。每個10,000循環(huán)，該控制器使用傳統(tǒng)變化率推算技術檢查傳感器電壓幅值A,的斜度(步驟2210)。如果該幅值是不變的(步驟2215)，那么該控制器繼續(xù)進行用于零點漂移和增益不匹配的計算。這一檢查可以被擴展為測試頻率穩(wěn)定性。為了執(zhí)行該計算，該控制器在上一10,000循環(huán)中產(chǎn)生用于所述函數(shù)(例如，smrns)的平均值。該控制器然后進行零點偏移和增益不匹配的第一次推算(步驟2225):Zo=-Sumic/2和Sg—l/Ratiois-1使用這些值，該控制器計算倒置增益因數(shù)(k)以及幅值因數(shù)(:amp_factor)(步驟2230):k=1.0/(1.0+0.5*Sg)和amp_factor=1+50/75*SunWSumis該控制器使用倒置增益因數(shù)和幅值因數(shù)來進行幅值的第一次推算(步驟2235):A=k*[Sumis/2+2/tt*Z0*sG*amp一factor]和A2=*[Sum2s/2-4/(3*ti)*Z。*sg該控制器然后通過下述計算來改善推算值，按照需要進行迭代(步驟2240):xi=Z0,eG=[1+8/t:*xi/Ai*amp—factor]/Ratiois-1.0，Z0=墨Sumic/2+x2*(xi+2.773/tc*A2)/2,A!=k*[Sumls/2+2/n*Xi*X2*amp—factor],A2=k*[Sum2s/2-4/(15*tt)*Xi*x2*(5-4.5*A2)].該控制器使用標準技術來測試Zo和COc5的值的收斂。在實踐中，在第一迭代之后校正值較小，并且經(jīng)驗表明三次迭代是足夠的。最后，該控制器調(diào)整原始數(shù)據(jù)從而消除Z。和o)g(步驟2245)。該控制器然后重復該步驟。一旦已經(jīng)從原始數(shù)據(jù)中消除零點漂移和增益不匹配，則產(chǎn)生用于ZG和cog的隨后值所使用的函數(shù)(即，sumis)的基礎在于被校正的數(shù)據(jù)。因此，這些用于Zo和o)g的隨后值反應剩余的零點偏移和增益不匹配，并且與先前產(chǎn)生值相加從而產(chǎn)生實際的零點漂移和增益不匹配。在調(diào)整原始數(shù)據(jù)的一種方法中，該控制器產(chǎn)生調(diào)整參數(shù)(例如，Sl一off和S2—off),用于將來自于傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。圖23A-23C、24A和24B示出使用步驟2200獲得的結(jié)果。圖23A-23C示出短項特性。這示出在啟動之后五分鐘獲得的連續(xù)相位推算值，從而允許用于該步驟的時間，以開始影響輸出。所示的相位是基于正零點交叉、負零點交叉以及二者共同的。正和負平均值之間的差已經(jīng)以因數(shù)20減小，在交叉數(shù)據(jù)組的平均零點漂移中具有對應減小。該對應的標準差已經(jīng)通過大概6的因數(shù)而減小。圖24A和24B示出較長項的特性。初始大零點漂移被快速地校正，然后該相位偏差在許多小時內(nèi)^皮保持接近零。該平均相位偏差，排除前幾個值，是6.146—6，這非常明顯的說明該步驟可以非常成功地補償電壓偏差和增益不平衡中的變化。用于數(shù)字Coriolis流量計的Zo和cocj的典型值，對于信號SVi來說，是2。=-7.9236.4和eG=-1.754e-5，對于信號SV2來說，2。=-8.03864和sG=+6.93e4。H.動態(tài)特性分析一般，用于Coriolis計量器的傳統(tǒng)測量計算假定管道每側(cè)上的振蕩的頻率和幅值是不變的，并且管道每側(cè)上的頻率是相同的并且等于所謂的共振頻率。相位一般并不是相對于管道的每側(cè)分離地進行測量，兩側(cè)之間的相位差假定為對于測量過程的持續(xù)期間是不變的。使用數(shù)字計量器精確地測量每半個循的頻率、相位和幅值展現(xiàn)出這些假設僅僅當參數(shù)值在以秒計算的時間段上取平均值時是有效的。以100Hz或更高頻率觀看，這些參數(shù)示出明顯的不同。例如，在正常操作期間，SV!的頻率和幅值可展現(xiàn)出與對應SV2值的強負性關聯(lián)。因此，傳統(tǒng)測量算法受到可歸因于這些動態(tài)變化的噪音的影響。該噪音隨著測量計算比率的增加而變得更加明顯。其他噪音項可通過物理因素引入，諸如流管動態(tài)特性，動態(tài)非線性(例如，隨著幅值變化的流管剛性)，或者傳感器電壓的動態(tài)特性結(jié)果，提供速度數(shù)據(jù)，而不是絕對位置數(shù)據(jù)。所描述的技術采用高精度的數(shù)字計量器來監(jiān)視并補償動態(tài)管道特性從而減小噪音，由此提供對過程變量諸如質(zhì)量流和密度的更精確的測量。這是通過監(jiān)視和補償諸如頻率變化率、相位和幅值、流管動態(tài)特性和動態(tài)物理非理想性的效果而實現(xiàn)的。沒有假定在每側(cè)上都具有相同頻率的相位差計算已經(jīng)在上文進行說明。下面將說明其他補償技術。監(jiān)視和補償動態(tài)特性效果可以在單獨傳感器層次進行從而提供相位、頻率、幅值或其他參數(shù)的校正推算值。其他補償也可在管道層次出現(xiàn)，其中來自于兩個傳感器的數(shù)據(jù)被組合，例如在相位差和平均頻率的計算中。這兩個層次可共同用于提供全面的補償。因此，流量計的瞬時質(zhì)量流量和密度測試可通過建模并考慮流量計操作的動態(tài)效果而得以改善。一般地，Coriolis流量計中的相位噪音的80%或更多可歸因于流管動態(tài)特性(有時稱為"阻尼振蕩(ringing)"),而不是被測量的過程條件。應用動態(tài)模型可以4至10的因數(shù)減小相位噪音，導致明顯地改善流體測量性能。單一模型對于所有流率和振蕩幅值都是有效的。一般地，計算需求是可忽略的。動態(tài)特性分析可在每個傳感器信號上并且信號之間彼此隔離地執(zhí)行。這可避免或者至少延遲對管道兩側(cè)之間的動態(tài)交互進行的建沖莫，這可能比每個傳感器的動態(tài)特性更復雜。同樣，分析單獨的傳感器信號更可能在下述情況下成功，諸如批啟動和摻氣，其中，管道的兩側(cè)都經(jīng)受來自于過程流體的不同的力。一般地，動態(tài)特性分析考慮隨著時間變化的幅值、頻率和相位對相應于這些參數(shù)的計算值的影響。雖然頻率和幅值對于單獨的傳感器電壓來說是容易限定的，但是相位傳統(tǒng)上在傳感器電壓之間的差的方面進行限定。但是，當使用Fourier分析時，相應于單獨傳感器的相位可在循環(huán)中點與平均180。相位點之間的差的方面進行限定。三種類型的動態(tài)效果是測量誤差和所謂的"反饋"和"速度"作用。由于用于計算幅值和相位的算法假定頻率、幅值和相位在相關時間間隔上是不變的，所以導致測量誤差。測量算法的性能可通過校正這些函數(shù)中的變化而改善。反饋效果來自于將能量供給至管道從而補償管道的能量損失，由此保持不變的幅值的震蕩。將能量加入管道的需要僅僅在振蕩的幅值開始偏離于理想設定點之后被分辨出。因此，用于振蕩管道的活動的方程中的緩沖項并不是零，反而是持續(xù)地在零附近浮動。雖然該管道的自然頻率不會變化，但是其受到與幅值的這些小變化相關聯(lián)的零點交叉(即，相位變化)的偏移而變得模糊。因為傳感器電壓可監(jiān)視管道速度并且分析作為管道位置的代表值，所以會得到速度效果。這樣的結(jié)果是幅值的變化率對表觀頻率和相位具有影響，即使這些參數(shù)的真實值是不變的。1.對于幅值調(diào)制的傳感器級補償一種用于校正動態(tài)特性效果的方法是監(jiān)視傳感器信號的幅值并且根據(jù)幅值中的變化進行調(diào)整。為了分析動態(tài)特性效果的目的，假定可在每個循環(huán)期間相對于每個傳感器電壓確定相位、頻率和幅值的推算值。如圖25所示，計算的基礎是完整但是重疊的循環(huán)。每個循環(huán)開始于零交叉點，在前一循環(huán)中的一半。正循環(huán)在初始零點交叉之后立即以正電壓開始，負循環(huán)以負電壓開始。因此，循環(huán)n是正的，而循環(huán)n-l和n+l是負的。假定，零點偏移校正已經(jīng)執(zhí)行使得零點偏移可忽略不計。也假定存在更高的諧波。假定幅值、頻率和相位中具有線性變化。在這種假設下，一個循環(huán)期間的每個參數(shù)的平均值相當于循環(huán)中點處的參數(shù)的瞬時值。由于循環(huán)以180度相重疊，所以一個循環(huán)的平均值等于下一循環(huán)的開始值。例如，循環(huán)n是從時間0至2兀/。幅值、頻率和相位的平均值等于中點處的瞬時值，兀/co，也是循環(huán)n+l的起始點，該循環(huán)從時間7i/o)至3兀/co。當然，這些時間的設定是大概的，因為co也隨著時間變化。a.動態(tài)特性效果補償步驟41該控制器適用于4艮據(jù)圖26所示的步驟2600的動態(tài)特性效果。首先，該控制器通過使用零點交叉來測量循環(huán)的起始和結(jié)束之間的時間從而產(chǎn)生頻率推算值(步驟2605)，如上所述。假定頻率線性地變化，這一推算值等于該時間_歐上的平均時間頻率。該控制器然后使用推算的頻率使用上述Fourier方法產(chǎn)生幅值和相位的第一推算值(步驟2610)。如上所述，該方法消除更高諧波的影響。在單一波形的情況下，相位被解釋為循環(huán)起始(即，零交叉點)與SV(t)的頻率co的分量的零相位點之間的差，表示為相位偏差。由于相位偏差是整個波形上的平均值，所以其可用作開始于該循環(huán)的中點的相位偏差。理想情況下，在不具有零點偏移并且振蕩幅值不變的情況下，相位偏移在每個循環(huán)中都應當是零。但是，實際上，其具有高度變化性并且提供優(yōu)異的基礎來校正質(zhì)量流從而適用于幅值中的動態(tài)特性變化。該控制器然后計算相位差(步驟2615)。雖然對相位差進行許多定義都是可以的，但是該分析假定每個傳感器信號的平均相位和頻率代表整個波形。由于這些頻率對于SVi和SV2來說都是不同的，所以對應的相位祐j周整為平均頻率。另外，所述相位被偏移至相同的起始點(即，SVi上的循環(huán)的中點)。在調(diào)整之后，它們被減去從而產(chǎn)生相位差。該控制器然后確定循環(huán)n的幅值的變化率(步驟2620):amp(endofcycle)-amp(startofcycle)roc—ampn~￡1J:-^~~^-^-^~^—periodofcycle"amPn+,-amp")freqD.這一計算假定當計算循環(huán)n的變化率時，從循環(huán)n+1起的幅值是可用的。如果在已經(jīng)進行原始幅值計算之后一個循環(huán)進行該校正，那么這是可以的。對變化率進行精確的推算并由此進行良好的測量校正帶來的優(yōu)勢優(yōu)于提供校正的測量時的延遲，在一項實施方式中，其為大約5毫秒。最近產(chǎn)生的信息總是用于管道的控制(即，產(chǎn)生驅(qū)動信號)。如果需要的話，可以在已經(jīng)應用幅值校正之后計算變化率的修正推算值(如下所述)。這形成迭代從而收斂得到幅值和變化率的最佳值。b.用于反饋和速度效果的頻率補償如上所述，由于圍繞設定點的幅值中的小偏差，所以該反饋回路的動態(tài)特性方面在相位中引入隨著時間變化的偏移。這帶來測量的頻率，其基礎是零點交叉，不同于管道的自然頻率。如果使用速度傳感器，那么在相位中產(chǎn)生額外偏移。這一額外偏移也與管道的位置幅值中的變化相關聯(lián)。動態(tài)特性分析可監(jiān)視并補償這些效果。因此，該控制器使用算得幅值變化率來校正頻率推算值(步驟2625)。用于將管道振蕩幅值保持為不變的反饋回路中的振蕩管道的位置可表述為其中，e(t)是由反饋作用導致的相位延遲。振蕩管道的機械Q—般大約為iooo，說明在幅值和相位中存在小偏差。在這些情況下，e(t)由下式給出,一復2co。雄)由于每個傳感器測量速度SV(t)=文(t)=人(t)sin[w。t-0fV]+[y。—6(t)JA(t)cos[o;0t—^(t)j=ft^A(t)，01--+必nA(t)0A(t).、2cos(;Kt)),其中，r(t)是由速度作用導致的相位延遲:乂乂由于管道的機械Q—般為大約1000,因此幅值和相位的變化較小，以可以合理地布支定—《1ad~《1.這意味著SV(t)的表達式可以簡化為6T《)《①o雄)cos((V-9《)-柳，由于相同的原因，用于速度偏移相位延遲的表達式可以簡化為4)所憎將反饋和速度效果相位延遲相加可得出總的相位延遲:9(0=(,)+y("-2(0。,+w。竭-2co。雄)，用于SV(t)的下述表達式卿《Wo鄉(xiāng)cos[(V-柳].43由此，振蕩的實際頻率可與振蕩的自然頻率區(qū)分開。雖然觀察前者，但是后者可用于密度計算。在任何合理的時間長度上并且假定適當?shù)姆瓤刂?，這兩個頻率的平均值是相同的(因為幅值的平均變化率必須為零)。但是，對于改善的瞬時密度測量，理想地為動態(tài)特性效果補償實際振蕩頻率從而獲得自然頻率。這在處理摻氣流體時尤其有用，在摻氣流體的情況下，瞬時密度可以隨著時間快速地變化。相應于循環(huán)n觀察的表觀頻率由出現(xiàn)在循環(huán)n-l和n+l的中點處的零點交叉示出。由于速度變化帶來的相位延遲將對循環(huán)的表觀起始和結(jié)束造成影響obs—freqn=obs—freqn=obs—freqntrue—freqn27ttrue—freqn.(<pn+11")=obs—freqn—'+~~^2丌丄4兀true—freqn々、4兀true—freqnj4〃y、4+7々，，根據(jù)這一分析，可使用積分誤差項來應用校正:OTor—sum=error—sunin一！丄d《和est—freqn=obs—freqn—error—sumn，其中，啟動時的error—sum值(即，循環(huán)零時的值)是:error—sum0=—8Ao—+Ai雖然這些方程包括具有1/8冗2的值的常數(shù)項，但是實際數(shù)據(jù)已經(jīng)示出的常數(shù)項是更加合適的。這一誤差可能是由于未建模的動態(tài)特性造成的，可通過進一步的分析得以解決。上述計算假定振蕩的真實幅值A是可用的。但是，實際上，僅觀察到傳感器電壓SV。這一傳感器電壓可表述為SV(t)①。i,os(ov-柳)這一表達式的幅值amp—SV(t)是amp—SV(t)ro。姻這一幅值的變化率是roc—amp—SV(t)co。i^從而可使用下述推算入②~roc一amp一SV(t)3i^amp一SV(t)—C.應用反饋和速度效果頻率補償圖27A-32B示出應用步驟2600是如何改善自然頻率的推算值的，并由此改善過程速度的推算值，對于來自于具有一英寸直徑的管道的實際數(shù)據(jù)。每個圖示出IO，OOO個樣本，僅在1分鐘內(nèi)收集到。圖27A和27B示出來自于SVt的幅值和頻率數(shù)據(jù)，當已經(jīng)對幅值設定點進行隨機變化時得到上述數(shù)據(jù)。由于管道充滿水并且沒有流動，所以自然頻率是不變的。但是，所觀察到的頻率明顯地響應于幅值的變化而改變。平均頻率值是81.41Hz，標準差為0.057Hz。圖28A和28B分別示出頻率中偏離平均值的變化，使用步驟2600產(chǎn)生校正項?？偲钍菢O好地匹配的。但是，在頻率中還存在額外的變化，不是由于幅值變化造成的。圖28B所示的另一重要特征是由于誤差項的正確初始化，所以平均值接近零，如上所述。圖29A和92B比較原始頻率數(shù)據(jù)(圖29A)與應用校正函數(shù)的結(jié)果(圖29B)。在平均頻率中存在可忽略的漂移，而標準差已經(jīng)以因數(shù)4.4減小。從圖29B明顯可知，在校正頻率數(shù)據(jù)中存在剩余的結(jié)構(gòu)?？梢云谕?，根據(jù)循環(huán)中的相位變化以及其對所觀察頻率的影響，進一步的分析將產(chǎn)生進一步的噪音降低。圖30A和30B示出平均頻率上的對應效果，其為瞬時傳感器電壓頻率的平均值。由于平均頻率用于計算過程流體的密度，所以噪音減小(這里以因數(shù)5.2)將傳播至對于密度的計算。圖31A和31B示出經(jīng)受隨機幅值設定點的2"直徑管道的原始和校正平均頻率。對于原始和校正的數(shù)據(jù)來說，該2"流管比l"的具有更小的頻率變化。該噪音減小因數(shù)是4.0。圖32A和32B示出對于一英寸流管的實際流動凝3居的更典型的結(jié)果。隨^L設定點算法已經(jīng)被標準不變設定點代替。因此，與前一實例相比，具有更少的幅值變化，導致更小的噪音減小因數(shù)1.5。d.為幅值調(diào)制補償相位測量再次參照圖26，假定上述提供的相位計算，該控制器接下來補償相位測量從而適于幅值調(diào)制(步驟2630)。上述相位的Fourier計算假定振蕩的幅值在整個數(shù)據(jù)循環(huán)中是不變的，在其上進行計算。這一部分描述一校正，假定在數(shù)據(jù)循環(huán)上幅值出現(xiàn)線性變化。忽視更高的諧波，并且假定任何零點漂移都已經(jīng)被消除，傳感器電壓的表達式為S柳《4(1+入力sin(—其中人a是與幅值隨著時間的相對變化相對應的常數(shù)。如上所述，積分Ij和12可表述為/p一,sin械<17tJo和/2=^f孓S印)cos〔c0"fifc冗"評價這些積分可得到《、)Vco」禾:口'2co將這些表達式代入用于幅值的計算并且擴展為入a的級數(shù)可得到Amp=4廣7T1、、①8co'乂假定Xa校d、并且忽略第一次項之后的所有項，其可以筒化為Amp=4,71、l+—、V(0乂這等于循環(huán)中點時(t-兀/①)SV(t)的幅值。因此，幅值計算提供無校正的所需結(jié)果。對于相位計算，假定真正的相位差和頻率是不變的，并且不存在電壓偏差，這意味著相位值應當為零。但是，由于幅值調(diào)制，所以待施加至原始相位數(shù)據(jù)從而補償幅值調(diào)制的校正是Phase=tan一1,、、假定括號中的表達式較小，倒數(shù)正切函數(shù)可以忽略。比較細致的分析考慮更高諧波的作用。假定傳感器電壓可表述為SV(t)=(1+、t)[A!sin(oot)+A2sin(2cot)+A3sin(tot)+A4sin(4cot)]使得所有的諧波幅值在循環(huán)上以相同的相對率增加，那么得到的積分可表述為46tc、/,"i+—、、0);并且，對于正循環(huán)來說丄入力(304+8(M2+45j3+32^4)60co以及，對于負循環(huán)來說/21、(304-8。4+454-3244)60。對于幅值，將這些表達式代入所述計算可實現(xiàn)，幅值計算^f叉在二次項和更高項受到影響，使得不需要對幅值的第一次近似進行校正。對于相位來說，該才交正項變成對于正循環(huán)來說人60"。0Ai+80A2+45A3+32A4、以及對于負循環(huán)來說Zl久("30A!-80A2+45A3-32A460乂Aj(兀入a+(D),這些校正項假定更高諧波的幅值的可用性。雖然這些項可以使用通用的Fourier技術進行計算，但是也可以使用諧波之間的〗叚定比率對它們中的一些或者所有進行近似。例如，對于一英寸直徑管道的一項實施方式，典型的幅值比是=1,0,A2-0.01，A3=0.005,以及A4=0.001。e.將幅值調(diào)制補償應用于相位已經(jīng)使用數(shù)字發(fā)送器進行模擬，包括模擬更高的諧波和幅值調(diào)制。一項實例使用f=80Hz，A(闊=0.3,A2=0，A3=0,A4=0,人a=le-5*48KHz(采樣率)=0.47622，，其對應于更高的幅值變化率，但是不具有更高的諧波。理論表明相位偏移-0.02706度。在1000個以上循環(huán)的模擬中，平均偏移是-0.02714度，標準差只有2.1^6。模擬與理論之間的差異(大概0.3%的模擬誤差)歸因于每個循環(huán)的幅值中的線性變化的模型假設，而該模擬在幅值中產(chǎn)生指數(shù)變化。第二實例包括第二諧波并且具有參數(shù)f=80Hz,A,(，O)=O.3,A2(t=0)=O.O(B，A3=0,A4=0,^=-^-6*48皿2:(采樣率)=-0.047622。對于該實例，理論預測相位偏差為對于正或負循環(huán)來說為+2.706^,+/-2.66%。在模擬中，結(jié)果是2.714^+/-2.66%,其再次良好地匹配。圖33A-34B給出這一校正如何改善真實流量計數(shù)據(jù)的實例。圖33A示出來自于SV!的原始相位數(shù)據(jù)，從l"直徑管道收集到，低速流假定為合理的常數(shù)。圖33B示出使用上述公式計算的校正因數(shù)，而圖33C示出所得到的校正相位。最表面的特征是該校正已經(jīng)增加了相位信號的變化，同時仍然以因數(shù)L26產(chǎn)生相位差(即，SV2-SVO標準差的整體減小，如圖34A和34B所示。得到改善的性能是因為這一校正改善了兩個相位之間的關聯(lián)，導致相位差之間的變化減小。該技術在其他流動條件下以及其他管道尺寸上都可以同樣良好地工作。f.為速度效果補償相位測量該相位測量計算也受到速度作用的影響。高效且簡單的校正因數(shù)，以孤度，采用下述形式其中ASV(tk)是幅值的相對變化率并且可表述為其中，tk是循環(huán)的完成時間，其中確定ASV(liO，tkw是下一循環(huán)的完成時間，tk-i是前一循環(huán)的完成時間。ASV是SV的變化率的推算值，通過其絕對值進行調(diào)整，并且也指代為SV的比例變化率。圖35A-35E示出這一技術。圖35A示出來自于單一傳感器的原始相位數(shù)據(jù)(SV!)，之前已經(jīng)使用上述幅值調(diào)制校正。圖35B以度的形式示出使用上述方程計算的校正因數(shù)，圖35C示出所得到的校正相位。應當指出的是，校正相位的標準差已經(jīng)實際上相對于原始數(shù)據(jù)有所增加。但是，當對應計算出現(xiàn)在其他傳感器上時(SV2),存在兩個信號上的相位之間的負關聯(lián)的增加(從-0.8至-0.9)。因此，基于原始相位測量的相位差計算(圖35D)比校正的相位測量具有明顯更多的噪音(圖35E)。圖35D與圖35E之間的比較示出這一噪音減少技術的益處。從圖35的可禍^r查可以立即清楚地得到，過程變量正在減小，測量中具有大量的循環(huán)，所述循環(huán)可能歸因于狀態(tài)較差的泵。這無法從圖35D的未校正相位差數(shù)據(jù)辨別。g.傳感器級噪音減小的應用上述相位噪音減小技術的組合會使得在各種流動條件下明顯地改善瞬時相位差測量，如圖36A-36L所示。每個圖示出三個相位差測量，由在一英寸管道上操作的數(shù)字Coriolis發(fā)送器同時地實時計算。中間帶3600示出使用簡單時間差技術計算的相位數(shù)據(jù)。最外帶3605示出使用基于上述Fourier技術計算的相位數(shù)據(jù)?？赡芰钊梭@訝的是，F(xiàn)ourier技術，使用更多的數(shù)據(jù)，更復雜的分析以及更多的計算量，卻得到噪音更多的計算。這可以歸因于Fourier技術對于上述動態(tài)特性作用的敏感性。最內(nèi)帶數(shù)據(jù)3610示出應用傳感器級噪音減小技術之后的相同的Fourier數(shù)據(jù)。由此可見，在每種情況下會產(chǎn)生明顯的噪音減小，由每個圖上的標準差值示出。圖36A示出無流體、完整管道以及無泵噪音時的測量。圖36B示出無流體、完整管道以及泵開啟時的測量。圖36C示出空的濕管道情況下的測量。圖36D示出低流率下的測量。圖36E示出高流率下的測量。圖36F示出高流率并且振蕩幅值為0.03V時的測量。圖36G示出低流率并且低摻氣時的測量。圖36H示出低流率并且高摻氣下的測量。圖36I示出高流率并且低摻氣下的測量。圖36J示出高流率并且高摻氣下的測量。圖36K示出從空至高流率轉(zhuǎn)變情況下的測量。圖36L示出從高流率至空轉(zhuǎn)變情況下的測量。2.流管級的動態(tài)特性建模動態(tài)特性模型可結(jié)合入兩個基本階段。在第一階段，使用系統(tǒng)識別技術創(chuàng)建模型。該流管"被激勵，，以展現(xiàn)其動態(tài)特性，而真正的質(zhì)量流和密度值保持不變。流管的響應被測量并且用于產(chǎn)生動態(tài)特性模型。在第二階段，該模型應用至正常流體數(shù)據(jù)。對于相位和頻率進行流管動態(tài)特性的效果的預測。然后，將預測值從觀察數(shù)據(jù)減去從而留下剩余的相位和頻率，這應當是單獨由于該過程。每個階段都將在下文進行更詳細地說明。a.系統(tǒng)識別系統(tǒng)識別起始于流管充滿水但是不流動的狀態(tài)。振蕩的幅值，一般保持不變，被允許通過在0.05V與0.3V之間分配隨機設定點而改變，其中0.3V是常用值。所得到的傳感器電壓如圖37A所示，圖37B和37C分別示出對應的計算相位和頻率值。這些值在每個循環(huán)計算一次。相位和頻率二者示出高程度的"結(jié)構(gòu)"。由于與質(zhì)量流相對應的相位和頻率是不變的，所以這一結(jié)構(gòu)可能與流管動態(tài)特性相關。當真實相位和頻率并不公知為常數(shù)時將預測這一結(jié)構(gòu)的可觀察變量可以如下所述進行表述。49首先，如上所述，ASV(tk)可表述為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage50</formula>這一表達式可用于確定ASV!和ASV2.。流管的相位關聯(lián)于A,其限定為ASV,-ASV2，，而頻率關聯(lián)于A+,其限定為ASW+ASV2。這些參數(shù)如圖37D和37E所示。比較37B與圖37D以及圖37C與圖37E示出^與相位之間以及A+與頻率之間的顯著的關系。用于流管動態(tài)特性的一些校正可通過從相位和/或頻率減去多個適當?shù)念A測函數(shù)而獲得?？赏ㄟ^使用下迷形式的模型獲得改善的結(jié)果<formula>formulaseeoriginaldocumentpage50</formula>其中，y(k)是輸出(即，相位或頻率)，u是預測函數(shù)(即，A'或A+)。系統(tǒng)識別技術提示次數(shù)n和m的值，以及系數(shù)ai和bj，，其為有效的時間多項式(ineffectpolynomialsintime)。y(k)的值可在每個循環(huán)被計算并且從觀察相位或頻率減去從而得到剩余過程值。重要的是理解，即使不使用動態(tài)校正，數(shù)字流量計也可在很長的時間段內(nèi)提供非常良好的精確度。例如，當總計一批為200kg時，該裝置容易獲得小于0.03%的可重復度。動態(tài)建模的目的是為了改善動態(tài)精度。因此，原始和補償值應當具有類似的平均值，但是在"變量"或"標準差"中產(chǎn)生減小。圖38A和39A示出原始和校正頻率值。平均值是類似的，但是標準差已經(jīng)以因數(shù)3.25被減小。雖然頻率的總偏差已經(jīng)被消除，但是明顯的"結(jié)構(gòu)，，仍然處于剩余的噪音中。這一結(jié)構(gòu)看起來與A+函數(shù)無關。所使用的模型是簡單的一次模型，其中m-n二l。圖38B和39B示出對應的相位校正。該平均值受到最小的影響，標準差以因數(shù)7.9減小。該模型次數(shù)是11=2，m=10。某些結(jié)構(gòu)看起來仍然存在于剩余噪音中?？深A期的是，這一結(jié)構(gòu)是由于設定點變化的相位動態(tài)特性的不充分激勵。更有效的相位識別已經(jīng)由數(shù)據(jù)收集期間連續(xù)地撞擊流管而通過流管動態(tài)特性的進一步模擬來實現(xiàn)(設定點變化仍然執(zhí)行)。圖38C和39C示出在這些條件下的校正作用。如圖所示，標準差以因數(shù)31減小。這一更有效的模型用于隨后的討論中。b.應用于流體數(shù)據(jù)所識別模型的實際測試是其對新數(shù)據(jù)的改善。在開始時，注意許多觀察是有用的。首先，在例如十秒或更長的期間平均獲得的平均相位已經(jīng)相當精確。在所示的實例中，相位值以82Hz或者附近值進行繪制。所才艮告的標準差是當平均至10Hz時所示的值的大概1/3,當平均至1Hz時的1/9。作為參考，在一寸流管上，一度的相位差對應于大約lkg/s流率。該技術的預期益處在于對于真正的過程改變提供更好的動態(tài)響應，而不是改變平均精確度。因此，在隨后的實例中，在流動是非零時，小流體階躍改變在每十秒左右被引入，具有下述期望校正相位將更清楚地示出階躍改變。圖38D和39D示出應用于具有零流動的完整流管的校正，就在啟動之后。啟動的衰減(ring-down)效果特性清楚地體現(xiàn)在原始數(shù)據(jù)中(圖38D),但是這被該校正消除(圖39D),導致在整個數(shù)據(jù)集上以因數(shù)23的標準差減小。需要指出的是，經(jīng)校正的測量非常類似于白噪音，說明大多數(shù)的流管特性已經(jīng)被收集。圖38E和39E示出用于"排盡，，流管的所得校正。噪音以6.5左右的因數(shù)減小。但是，需要指出的是，似乎在噪音中存在某些剩余結(jié)構(gòu)。該技術在低(圖38F和39F)、中(圖38G和39G)和高(圖38H和39H)流率上的影響也示出，每個都在每十秒的流動中具有階躍變化。在每種情況下，形式是相同的經(jīng)校正的平均流(圖39F-39H)相同于原始平均流(圖38F-38H)，但是動態(tài)噪音被明顯地減小。在圖39H中，這導致階躍變化的出現(xiàn)，其先前已經(jīng)存在于噪音中(圖38H)。3.動態(tài)監(jiān)視和補償技術的擴展先前的部分已經(jīng)描述用于監(jiān)視和補償動態(tài)行為的不同方面(由幅值調(diào)制導致的頻率和相位噪音，速度效果，傳感器和流管級的流管動態(tài)特性)的多種技術(物理建模，系統(tǒng)識別，試探法)。通過自然擴展，公知于控制和/或器械操作的執(zhí)行者的類似技術，包括人工智能，神經(jīng)網(wǎng)絡，模糊邏輯和遺傳算法，以及經(jīng)典建模和識別方法，可用于流量計的動態(tài)性能的這些和其他方面。具體地說，這些可能包括監(jiān)視和補償頻率，幅值和/或，傳感器級的相位差，以及流管級的平均頻率和相位差，因為這些變化在每個測量間隔中以及測量間隔之間的時間內(nèi)出現(xiàn)(測量間隔不會重疊)。這一技術在對過程測量變化提供減小的噪音和改善的動態(tài)特性響應方51面是不尋常的。如此，該技術應當會在流體測量的情況下具有很高的價值。Ij參氣(雙相位流)數(shù)字流量計在管道中存在摻氣(也公知為雙相流)的情況下提供改善的性能。摻氣使得管道中出現(xiàn)能量損失，這樣會對由質(zhì)量流量計產(chǎn)生的測量產(chǎn)生實質(zhì)性的負面影響并且會導致管道的停頓。實驗已經(jīng)表明，相對于傳統(tǒng)的模擬流量計來說，數(shù)字流量計已經(jīng)明顯地改善存在摻氣時的性能。這一性能改善源自于流量計的下述功能提供很寬的增益范圍，采用負反饋，以非常低的幅值水平精確地計算測量值，補償動態(tài)效果，諸如幅值變化率和流管動態(tài)特性。該性能改善也源自于流量計對精確的數(shù)字幅值控制算法的使用。當所需的驅(qū)動器增益隨著表觀流體密度的下降而同時上升時，數(shù)字流量計檢測到摻氣的開始。該數(shù)字流量計然后可直接地響應于檢測到的摻氣。一般地，該流量計通過比較流過管道的物質(zhì)的觀察密度(即，通過普通測量技術獲得的密度測量值)與物質(zhì)的已知非摻氣密度來監(jiān)視摻氣的存在。該控制器根據(jù)所觀察到的密度與實際密度之間的任何差值來確定摻氣的程度。該控制器然后據(jù)此校正質(zhì)量流的測量值。該控制器通過監(jiān)視摻氣不存在的時間段上(即，密度具有穩(wěn)定值的時間段)的密度來確定物質(zhì)的無摻氣密度。可選擇地，該控制器所連接的控制系統(tǒng)可提供非摻氣密度作為初始化參數(shù)。在一項實施方式中，該控制器使用三種校正來處理摻氣的影響氣泡作用校正、緩沖作用校正以及傳感器不平衡校正。圖40A-40H示出校正步驟的作用。圖40A示出對于不同的質(zhì)量流率，隨著測得密度減小(即，隨著摻氣增加)，相位測量中出現(xiàn)的誤差，不使用摻氣校正。如圖所示，相位誤差是負的并且具有隨著增加摻氣而增加的幅值。圖40B示出所得到的質(zhì)量流誤差也是負的。明顯需要指出的是，數(shù)字流量計在高摻氣水平下操作。通過比較，由垂直桿4000示出，傳統(tǒng)模擬流量計往往在存在低摻氣水平的情況下停滯。當流量計不能提供足夠大的驅(qū)動器增益來允許低振蕩幅值下的高驅(qū)動電流時，出現(xiàn)停滯。如果緩沖水平需要的驅(qū)動增益高于該流管可以提供的驅(qū)動增益從而將根據(jù)保持為特定幅值，那么將不充足的驅(qū)動能量供給至該管道。這導致振蕩幅值的下降，這又導致由于最大增益限制而供給的更少的驅(qū)動能量。惡性崩潰由此形成，并且流管振蕩是不可能的，直到緩沖減小至對應驅(qū)動增益要求可由流量計供給的程度。氣泡作用校正的基礎是假設隨著摻氣程度增加也稱為空穴率增加，質(zhì)量流減小。在不嘗試預測空穴率與氣泡作用之間的實際關系的情況下，這一校正假定，采用良好的理論證明，對所觀察的質(zhì)量流的作用將與所觀察的密度上的作用相同。由于真實的流體密度已知，所以氣泡作用^f交正通過相同的比率校正質(zhì)量流率。這一校正是線性調(diào)整，對于所有流率都是相同的。圖40C和40D分別示出校正氣泡作用之后的剩余相位和質(zhì)量流誤差。如圖所示，剩余的誤差目前是正的并且幅值基本上比原始的誤差小。緩沖因數(shù)校正適用于由于摻氣的管道活動的緩沖。一般地，緩沖因數(shù)校正基于觀察相位9。bs,與實際相位(Ptrue之間的下述關系式l+_ia2cp/r其中，人是緩沖系數(shù)，k是常數(shù)。圖40E示出用于不同質(zhì)量流率和不同摻氣水平的緩沖校正。圖40F示出緩沖校正之后的剩余相位誤差。如圖所示，相位誤差基本上相對于氣泡作用校正之后仍然存在的相位誤差而減小。傳感器平衡校正的基礎是管道不同端部之間的密度差。如圖41所示，管道入口與出口之間的壓降會導致從入口到出口增加氣泡尺寸。由于物質(zhì)序列地流過管道的兩個回路，所以所述管道入口側(cè)的氣泡(即，相鄰于第一傳感器/驅(qū)動器對的那側(cè))將小于該管道出口側(cè)處的氣泡(即，相鄰于第二傳感器/驅(qū)動器對的那側(cè))。氣泡尺寸的這一差值導致管道兩端之間的質(zhì)量和密度的差。這一差異反應在傳感器信號(SV,和SV2)中。因此，傳感器平衡校正是基于兩個傳感器信號的比率的。圖40G示出用于不同質(zhì)量流率與不同摻氣程度的傳感器平衡校正。圖40H示出應用傳感器平衡校正之后的剩余相位誤差。在低流率和低摻氣水平下，相位誤差相對于緩沖校正之后仍然存在的相位誤差來說得以改善。也可使用其他校正因數(shù)。例如，每個傳感器信號的相位角都可以被監(jiān)視。一般地，相應于一個信號的平均相位角應當為零。但是，平均相位角趨向于隨著增加的摻氣而增加。因此，校正因數(shù)可根據(jù)平均相位角的值而產(chǎn)生。另一校正因數(shù)可以基于管道的溫度。一般地，應用校正因數(shù)趨向于將質(zhì)量流誤差保持在百分之一或更少。而且，這些校正因數(shù)似乎可以在流動和摻氣水平的很大范圍上應用。J.設定點調(diào)整該數(shù)字流量計提供對于管道振蕩的幅值的設定點的控制的改善。在模擬計量器中，反饋控制用于將管道振蕩幅值保持在與理想峰值傳感器電壓對應的固定水平(例如，0.3V)。穩(wěn)定的振蕩幅值導致頻率和相位測量的變化減小。一般地，需要大幅值的振蕩，因為這種大幅值提供大的Coriolis信號以實現(xiàn)測量目的。大的振蕩幅值也導致將更高程度的能量存儲在管道中，這樣對外部的振動提供更大的強健性?？赡軙a(chǎn)生下述情況，即，由于可供給至驅(qū)動器的電流中的限制而不可能保持大的震蕩幅值。例如，在模擬發(fā)送器的一項實施方式中，該電流為了安全的目的被限制為100mA。這一般是保持震蕩的理想幅值所需的電流的5-10倍。但是，如果過程流體提供明顯的額外緩沖(例如，經(jīng)由雙相流)，那么優(yōu)化幅值可能不可再持續(xù)。.類似地，低能量流量計，諸如下述的雙線流量計，可具有更小的可用能量來驅(qū)動管道。另外，當該管道被電容放電器驅(qū)動時，能量值可能改變。參照圖42，如果給定最大可用電流值，由數(shù)字流量計的控制器實現(xiàn)的控制步驟4200可用于選擇最高的可持續(xù)設定點。一般地，該步驟在每次選擇理想的驅(qū)動電流輸出時執(zhí)行，其一般為每個循環(huán)一次，或者如果使用交叉循環(huán)的情況下，每半個循環(huán)一次。該控制器的開始為通過將設定點設定為默認值(例如，0.3V)并且初始化傳感器電壓的濾波表達式(filtered—SV)和驅(qū)動電流(filtered—DC)的濾波表達式(步驟4205)。每次執(zhí)行該步驟時，該控制器根據(jù)傳感器電壓(SV)和驅(qū)動電流(DC)的當前值更新濾除值(步驟4210)。例如，該控制器可生成用于filtered—SV的新值作為99%的filtered—SV和1%的SV的和。接下來，該控制器確定該步驟是否已經(jīng)被暫停來提供時間使得在先設定點調(diào)整生效(步驟4215)。該步驟的暫停由具有大于零的值的暫停循環(huán)計數(shù)示出。如果該步驟被暫停，那么該控制器不執(zhí)行進一步的用于循環(huán)的動作并且減小暫停循環(huán)計數(shù)(步驟4220)。如果該步驟還沒有被暫停，那么該控制器判定濾波驅(qū)動電流是否超過閾值水平(步驟4225)。在一項實施方式中，該閾值是最大可用電流的95%。如果電流超過閾值，那么該控制器減小設定點(步驟4230)。為了在設定點變化之后允許計量器具有充分的時間設定，該控制器然后通過將暫停循環(huán)計凄"殳定為等于適當值(例如，100)而實現(xiàn)該步驟的暫停(步驟4235)。如果該步驟尚未被暫停，那么該控制器判定已濾波的驅(qū)動電流是否小于閾值(步驟4240)并且設定點是否小于最大允許設定點(步驟4245)。在一項實施方式中，該閾值水平等于最大可用電流的70%。如果滿足兩個條件，那么該控制器確定可能的新設定點(步驟4250)。在一項實施方式中，該控制器判定該新的設定點為與filtered—SV與filtered—DC的比值相乘的最大可用電流的80%。為了避免設定點中出現(xiàn)小的變化(即，振動)，該控制器然后判定可能的新設定點是否超過當前設定點一個足夠的量(步驟4255)。在一項實施方式中，可能的新設定點必須超過當前設定點0.02V以及10%。如果可能的新設定點足夠大，那么該控制器判定其是否大于最大的許用設定點(步驟4260)。如果是這樣，那么該控制器將設定點設定為等于最大許用設定點(步驟4270)。否則，該控制器將該設定點設定為等于可能的新設定點(步驟4265)。該控制器然后通過將暫停循環(huán)計數(shù)設定為等于適當值來實現(xiàn)該步驟的暫停(步驟4235)。圖43A-43C示出設定點調(diào)整步驟的操作。如圖43C所示，該系統(tǒng)以0.3V的設定點啟動。在大約八秒的操作中，摻氣會導致管道中的物質(zhì)的表觀密度下降(圖43A)。伴隨有摻氣的增加的緩沖導致驅(qū)動電流的增加(圖43B)以及傳感器電壓中的噪音增加(圖43C)。此時不需要進行任何改變，因為計量器能夠保持所需的設定點。在操作的大約15秒，摻氣增加并且表觀密度進一步下降(圖43A)。在這一摻氣水平下，驅(qū)動器電流(圖43B)達到不足以保持0.3V設定點的最大值。因此，傳感器電壓下降至(X26V(圖43C)，最大驅(qū)動器電流能夠保持的電壓水平。響應于這一條件，該控制器調(diào)整設定點(在操作的大約28秒)為不需要產(chǎn)生最大驅(qū)動器電流的水平(0.23V)。在操作的大約38秒，摻氣的水平下降并且表觀密度增加(圖43A)。這導致驅(qū)動電流的下降(圖43B)。在操作的40秒，該控制器通過增加設定點而響應于這一狀態(tài)(圖43C)。在操作的大約48秒，摻氣水平下降并且表觀密度再次增加，并且該控制器通過將設定點增加至0.3V而進行響應。K.性能結(jié)果該數(shù)字流量計已經(jīng)示出相對于傳統(tǒng)模擬流量計的顯著性能改善。在一項55實驗中，檢查兩種類型流量計精確地測量一批物質(zhì)的能力。在每種情況下，該批物質(zhì)通過適當?shù)牧髁坑嬸佀筒⑶疫M入箱中，其中對該批物質(zhì)進行稱量。對于1200和2400磅的物質(zhì)批，該模擬流量計提供500磅的平均偏差，可重復性為200磅。通過比較，該數(shù)字流量計提供40磅的平均偏差，可重復性為2磅，這明顯是實質(zhì)性的改善。在每種情況下，該管道和周圍的管道件在批處理開始時是空的。在許多批處理應用時，這是重要的，因為在管道充滿時啟動批處理是不實際的。該批處理在流管充滿時結(jié)束。因為在稱重箱開始被填充之前該流量計正在測量填充管道所需的物質(zhì)，所以期望特定的正偏差。啟動中的延遲，或者由摻氣流或低幅值振蕩導致的偏差可能引入負偏差。對于實際的批處理應用，最重要的問題是測量的可重復性。結(jié)果表明，在模擬流量計的情況下，存在大的負偏差以及只有200磅的可重復性。這歸因于在開始流動之后啟動所需的時間的長度(在這期間沒有測量流體)，獲得直到完整幅值振蕩的測量誤差。通過比較，該數(shù)字流量計實現(xiàn)正偏差，這可歸因于對空管道進行填充，以及2磅的可重復性。另一實驗比較兩種類型流量計的大體測量精確度。圖44示出由兩種類型的流量計以不同百分比的流量計最大推薦流率產(chǎn)生的測量的精確度和對應不確定性。在高流率下(即，最大流率的25%或更多)，該模擬流量計產(chǎn)生對應于實際值的測量，與數(shù)字流量計的0.005°/?；蚋傧啾龋?.15%或更少內(nèi)。在較低的流率下，該模擬流量計的偏差大約為1.5%,相比于數(shù)字流量計的0.25%。L.自-驗i正流量計該數(shù)字流量計可用于包括自驗證傳感器的控制系統(tǒng)中。為此目的，該數(shù)字流量計可實現(xiàn)為自驗證流量計。自驗證流量計和其他傳感器記載在名稱為"自驗證傳感器"的美國專利No.5,570,300中，其完整內(nèi)容引用結(jié)合于此。一般地，根據(jù)提供至流量計的所有信息，自驗證傳感器提供對于所監(jiān)視的參數(shù)值(例如，質(zhì)量流量)的最佳推算值。因為該最佳推算值部分地基于非測量數(shù)據(jù)，所以最佳推算值不總是符合由當前、可能是錯誤的測量數(shù)據(jù)示出的值。自驗證流量計也提供關于最佳推算值的不確定性和可靠性的信息，以及關于傳感器的操作狀態(tài)的信息。不確定性信息從公知不確定性分析中獲取并且即使在不存在錯誤的情況下被提供。56一般地，自驗證流量計提供四個基本參數(shù)驗正測量值(VMV)，驗正不確定性(VU),生成該測量值的狀態(tài)表示(MV狀態(tài))，以及裝置狀態(tài)。該VMV是測量參數(shù)的值的流量計最佳推算值。VU和MV狀態(tài)與VMV相關聯(lián)。該流量計產(chǎn)生相應于每個測量的VMV、VU和MV狀態(tài)。該裝置狀態(tài)示出流量計的操作狀態(tài)。該流量計也可提供其他信息。例如，在控制系統(tǒng)的請求下，該流量計可提供關于流量計狀態(tài)的詳細診斷信息。同樣，當測量值已經(jīng)超過或者將要超過預定極限時，該流量計可將警報信號發(fā)送至控制系統(tǒng)。不同的警報程度可用于表示測量已經(jīng)偏離預定值的嚴重性。VMV和VU是數(shù)字值。例如，VMV可以是200度的溫度測量值，VU,VMV的不確定性可以是9度。在這種情況下，很可能(一般為95%)正被測量的實際溫度落入VMV周圍的并且由VU指定的范圍內(nèi)(即，從191度至209度)。該控制器根據(jù)傳感器的底層數(shù)據(jù)產(chǎn)生VMV。首先，該控制器獲取基于傳感器的信號的原始測量值(RMV)。一般地，當該控制器沒有檢測到異常時，該控制器在RMV中具有名義置信度并且將VMV設定為等于RMV。當該控制器檢測到傳感器中的異常時，該控制器不會將VMV設定為等于RMV。代替地，該控制器將VMV設定為等于控制器認為是比實際參數(shù)的RMV更好的推算的值。該控制器根據(jù)原始不確定性信號(RU)產(chǎn)生VU，該信號為RMV的動態(tài)不確定性分析的結(jié)果。該控制器在每個采樣期間執(zhí)行這一不確定性分析。不石角定'l"生分斗斤，原、士臺i己載在"DescribingUncertaintiesinSingleSampleExperiments,"S丄Kline&F.A.McClintock,Mech.Eng.,75，3-8(1953),已經(jīng)#皮廣j:乏;也應用并且已經(jīng)實現(xiàn)用于驗正的國際標準的狀態(tài)。主要地，不確定性分析示出測量的"質(zhì)量"。每個測量具有相關聯(lián)的誤差，當然是未知的。但是，該誤差上的合理限制可通常被單一不確定性數(shù)表述(ANSI/ASMEPTC19.1-1985Part，MeasurementUncertainty:InstrumentsandApparatus)。如幻ine&McClintock所述，對于任何觀察的測量值M,M中的不確定性，wm，可如下所述限定其中M是具有一定置信度的真實(MJ(—般為95%)。這一不確定性以相對的形式容易地表述為測量的比值(即，W^/Af)。一般地，VU即使在理想條件下也具有非零值(即，以受控的實驗室環(huán)境操作的無錯誤傳感器)。這是因為由傳感器產(chǎn)生的測量值是不會完全確定的并且總是可能存在某些誤差。對于采用VMV,當該控制器沒有檢測到異常時，該控制器將VU設定為等于RU。當該控制器檢測到只局部地影響RMV的可靠性的誤差時，該控制器一般地執(zhí)行新的不確定性分析，適于該錯誤的作用并且將VU設定為等于這一分析的結(jié)果。當該控制器判定RMV與實際測量值不具有關系時，該控制器根據(jù)過去的性能將VU設定為一值。為了確保該控制系統(tǒng)正確地使用VMV和VU,MV狀態(tài)提供關于如何對其進行計算的信息。該控制器在所有條件下產(chǎn)生VMV和VU_—即使當傳感器不操作時。該控制系統(tǒng)需要知道VMV和VU是否基于"現(xiàn)場"或歷史數(shù)據(jù)。例如，如果該控制系統(tǒng)使用反饋控制中的VMV和VU并且傳感器沒有進行操作，那么該控制系統(tǒng)將需要知道VMV和VU是基于過去的性能。MV狀態(tài)基于任何異常條件的預期持續(xù)性以及控制器在RMV中的置信度。MV狀態(tài)的四個主要狀態(tài)根據(jù)表1生成。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage58</column></row><table>CLEARMV狀態(tài)出現(xiàn)在RMV處于給定過程條件的正常范圍內(nèi)。DAZZLEDMV狀態(tài)示出RMV是相當?shù)漠惓?，但是異常的情況預計持續(xù)較短的時間段。一般地，當在傳感器其中之一的信號中存在突然的變化時，該控制器將MV狀態(tài)設定為DAZZLED,并且該控制器不能夠清楚地判斷這一變化是否由于未被診斷的傳感器誤差或者正被測量的變量中的突然變化。例如，當RMV是噪音信號時，該控制器可將MV狀態(tài)設定為BLURRED。BLINDMV狀態(tài)示出RMV是完全不理想的并且誤差預期會持續(xù)。MV狀態(tài)的兩個額外狀態(tài)是UNVAILIDATED和SECURE。當該控制器沒有執(zhí)行VMV的驗證時，MV狀態(tài)是UNVALIDATED。當VMV從該控制器具有名義置信度的冗余測量中產(chǎn)生時，MV狀態(tài)是SECURE。該裝置的狀態(tài)是對流量計的健康狀態(tài)進行總結(jié)的普遍的離散值。其主要由該控制系統(tǒng)的誤差檢測和維護程序使用。一般地，該裝置狀態(tài)32是六個狀態(tài)其中之一，每個狀態(tài)示出用于流量計的不同操作狀態(tài)。這些狀態(tài)是GOOD，TESTING,SUSPECT,IMPAIRED,BAD,orCRITICAL。GOOD裝置狀態(tài)的意思是該流量計處于名義狀態(tài)。TESTING裝置狀態(tài)的意思是該流量計正在執(zhí)行自檢查，并且該自檢查會造成測量質(zhì)量的任何臨時減小。SUSPECT裝置狀態(tài)的意思是該流量計已經(jīng)產(chǎn)生異常響應，但是該控制器不具有詳細的誤差診斷。IMPAIRED裝置狀態(tài)的意思是該流量計受到診斷誤差的影響，對性能產(chǎn)生小的影響。BAD裝置狀態(tài)的意思是該流量計具有嚴重的故障并且需要維修。最后，CRITICAL裝置狀態(tài)的意思是該流量計已經(jīng)故障到該流量計可能造成(或者已經(jīng)造成)危險諸如泄漏、火災或者爆炸的程度。圖45示出步驟4500,通過該步驟，自驗證流量計的控制器處理數(shù)字化傳感器信號從而產(chǎn)生驅(qū)動信號和經(jīng)驗證的質(zhì)量流測量值，同時具有并發(fā)的不確定性和測量狀態(tài)。初始地，該控制器從傳感器中收集數(shù)據(jù)(步驟4505)。使用這一數(shù)據(jù)，該控制器判定傳感器信號的頻率(步驟4510)。如果該頻率落入預期范圍內(nèi)(步驟4515)，那么該控制器從傳感器信號消除零點漂移，并且確定該傳感器信號的幅值(步驟4525)和相位(步驟4530)。該控制器使用這些算得值產(chǎn)生驅(qū)動信號(步驟4535)并且產(chǎn)生原始的質(zhì)量流測量值和其他測量值(步驟4540)。如果該頻率沒有落入預期范圍內(nèi)(步驟4515)，那么該控制器實施停滯步驟(步驟4545)從而判定該管道是否已經(jīng)停滯并且據(jù)此進行響應。在停滯步驟中，該控制器最大化驅(qū)動器增益并且執(zhí)行更寬泛的零點交叉搜索，從而判定該管道是否一直進行振蕩。如果該管道沒有正確地振蕩(即，如果其沒有振蕩，或者如果其以不可接受的高頻進行振蕩(例如，共振頻率的高諧波))(步驟4550),那么該控制器嘗試重新開始該管道的正常振蕩(步驟4555)，通過例如在驅(qū)動器處引入方波。在嘗試重新開始振蕩之后，該控制器將MV狀態(tài)設定為DAZZLED(步驟4560)并且產(chǎn)生空的原始測量值(步驟4565)。如果該管道正確地振蕩(步驟4550),那么該控制器消除零點漂移(步驟4520)并且如上所述前進。在產(chǎn)生原始測量值(步驟4540或4565)之后，該控制器執(zhí)行診斷(步驟4570)從而判定流量計是否正確地操作(步驟4575)。(需要指出的是，該控制器沒有必要在每個循環(huán)中都執(zhí)行這些診斷)。接下來，該控制器執(zhí)行不確定性分析(步驟4580)從而產(chǎn)生原始的不確定值。使用該原始測量值，診斷的結(jié)果，以及其他信息，該控制器產(chǎn)生VMV、VU、MV狀態(tài)，以及裝置狀態(tài)(步驟4585)。之后，該控制器收集新的數(shù)據(jù)集并且重復該步驟。該步驟4500的各個步驟可序列地或者并列地執(zhí)行，并且可釆用不同的順序執(zhí)行。在另一實例中，當^r測到摻氣時，該質(zhì)量流;歐正如上所述施加，MV狀態(tài)變得模糊，并且不確定性增加從而反應該校正技術的可能性誤差。例如，對于以50%流率操作的流管，在正常操作狀態(tài)下，該不確定性可能是流率的大約0.1-0.2%。如果摻氣產(chǎn)生并且被校正以使用上述技術，該不確定性可能增加至讀數(shù)的大概2%。不確定性值應當隨著對摻氣效果的理解的改善以及補償摻氣的能力變好而減小。在批處理情況下，流率不確定性是可變的(例如，如果從空開始批處理或者批處理至空那么在開始/結(jié)束為高，或者在摻氣或空穴的臨時事件期間)，批總數(shù)的不確定性將反應高不確定性的期間相對于具有名義低不確定性的其他批的權重意義。在財務或其他計量應用中這是非常有用的質(zhì)量度量。M.雙線流量計如圖46所示，上述技術可用于實現(xiàn)"雙線"Coriolis流量計4600，在一對線4605上執(zhí)行雙方向通信。電源電路4610接收動力從而操作數(shù)字控制器4615并且用于為(各)驅(qū)動器4620提供動力以對使管道4625產(chǎn)生振動。例如，電源電路可包括不變輸出的電路4630，為控制器提供操作動力，以及使用過度動力充電的驅(qū)動電容器4635。該電源電路可從線4635或者第二對線接收動力。該數(shù)字控制器從一個或多個出4640接收信號。當驅(qū)動電容器被適當?shù)爻潆姇r，該控制器4615使電容器4635放電從而驅(qū)動管道4625。例如，該控制器可在每IO個循環(huán)期間驅(qū)動管道一次。該控制器4615接收并且分析傳感器4640的信號從而產(chǎn)生該控制器然后在線4605上傳送的質(zhì)量流測量值。N.從空狀態(tài)開始的批處理該數(shù)字質(zhì)量流量計IOO提供改善的性能來處理挑戰(zhàn)性的應用條件，即從空狀態(tài)開始的批處理。存在許多過程，尤其在食品和石油化工行業(yè)，由Coriolis技術提供的高精確度和直接質(zhì)量流測量對于計量物質(zhì)的批數(shù)來說是有益的。但是，在許多情況下，確保流量計從該批次的開始到結(jié)束保持充滿流體是不切實際的，并且是非常低效的。例如，在填滿或倒空油箱時，夾帶空氣是難以避免的。在食品處理中，衛(wèi)生條例可能要求在各批次之間清掃管道。在傳統(tǒng)的Coriolis流量計中，從空狀態(tài)開始批處理可能導致大的誤差。例如，液壓沖擊和高的增益要求可能會由于流體出現(xiàn)在空流管中而被導致，從而產(chǎn)生大的測量誤差和停滯。數(shù)字質(zhì)量流量計100對于從空狀態(tài)開始的批處理時所經(jīng)歷的條件是穩(wěn)健的。更具體地說，幅值控制器具有快速的響應；高增益范圍防止流管停滯；測量數(shù)據(jù)可計算下降至正常振蕩幅值的0.1%;并且對于幅值的變化率具有補償。如圖47A-47C示出這些特征，這些附圖示出在充滿流體開始的第一秒期間驅(qū)動濕且空的25mm流管的數(shù)字質(zhì)量流量計100的響應。如圖47A所示，在流體開始之前(在大約4.0秒)驅(qū)動濕且空流管所需的驅(qū)動增益具有大概0.1的值，該值大于充滿流管所需的大概0.034的值。流體的開始的特征在于增益的實質(zhì)性增加以及振蕩幅值的對應下降。參照圖47B，在初始化之后的大約1.0秒，選擇減小的設定點有助于在建立充滿流體狀態(tài)時保持幅值穩(wěn)定。在大約2.75秒之后，最后一點吸入的空氣被清除掉，傳統(tǒng)的設定點被恢復，驅(qū)動增益假定0.034的名義值。該原始和校正相位差特性如圖47C所示。如圖47A-47C所示，在整個過渡期間，相位數(shù)據(jù)連續(xù)地給出。在類似的情況下，模擬控制系統(tǒng)停滯，并且不能夠給出測量數(shù)據(jù)，直到所需的驅(qū)動增益返回至接近名義值，并且冗長的啟動過程完成。同樣如圖所示，用于幅值變化率的校正當然是有益的，尤其在1.0秒之后。幅值的振蕩導致基于Fourier和基于時間的相位計算的明顯擺動，但是這些擺動在校正的相位測量中被明顯減小。即使在過渡的最困難部分中，從0.4-1.0秒，該校正提供某些的噪音減小。當然，在該間隔中仍然存在錯誤數(shù)據(jù)。例如，產(chǎn)生超過大約5度的相位差的流體在物理上是不可能的。但是，從自驗證傳感器的角度來看，如上所述，這一相位測量仍然包括可被校正的原始數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，更高61程度的驗證過程可識別來自于0.4-1.0秒的數(shù)據(jù)，作為真實過程值的非代表性值(基于增益、幅值和其他內(nèi)部參數(shù))，并且可產(chǎn)生DAZZLED質(zhì)量流來抑制極端的測量值。參照圖48A,數(shù)字質(zhì)量流量計IOO對于流動開始的響應導致改善的精度和可重復度。示例性流體設備4800如圖48B所示。當產(chǎn)生圖48A所示的結(jié)果時，如產(chǎn)生圖44所示的結(jié)果那樣，流體#1泵送通過^茲性流量計4810和Coriolis流量計4820進入稱重箱4830，Coriolis流量計采用tt字流量計或者傳統(tǒng)的^t擬流量計。閥4840和4860用于確保^磁性流量計4810總是滿的，Coriolis流量計4820的流管在每批都為空狀態(tài)時開始。在該批次開始時，磁性流量計4810和Coriolis流量計4820中的加法器重新設定并且開始具有充入流體。在該批的結(jié)束時，關閉閥4850被關閉，總數(shù)被固定(因此，Coriolis流量計4820在該批的結(jié)束時是滿的)。三個總數(shù)被記錄，一個來自于磁性流量計4810，一個來自于Coriolis流量計4820，一個來自于與稱重箱4830相關聯(lián)的稱量刻度。這些總數(shù)并不預期是一致的，因為在Coriolis流量計4820之前存在有限的時間延遲，隨后最后的稱重箱4830觀察到流體流。因此，可預期磁性流量計4810將記錄最高總數(shù)的流，Coriolis流量計4820將記錄第二高的總數(shù)，稱重箱4830將記錄最低的總數(shù)。圖48A示出使用圖48B的流體設備4800從一系列實驗獲得的結(jié)果，每個實驗傳輸大約550kg的物質(zhì)通過流體設備。所示的監(jiān)視值是在稱重刻度和》茲性流量計4810或Coriolis流量計4820之間的觀察到的偏差。如上所述，從兩個儀器預期具有正偏差。磁性流量計4810(總是滿的)輸送持續(xù)的正偏差，可重復性(這里限定為對于相同實驗的報告值中的最大差)為4.0kg。與磁性流量計4810相關聯(lián)的該模擬控制系統(tǒng)產(chǎn)生大的負偏差，平均值為-164.2kg并且可重復性為87.7kg。這一較差的性能可歸因于模擬控制系統(tǒng)不能夠處理流動的開始和重啟流管所需的變化時間。通過比較，數(shù)字Coriolis質(zhì)量流量計4820示出平均25.6kg的正偏差和0.6kg的可重復性。在初始為空的狀態(tài)下，難于評價流過流管的真正質(zhì)量流。所^1告的總質(zhì)量落入磁性流量計4810與稱量刻度之間，如預期的那樣。在工業(yè)應用中，可重復性的問題通常是很重要的，因為分批的方法通常適于適應誤差。當然，填充過程的可重復性是Coriolis流量計總數(shù)的可重復性的下限。類似的可重復性可在任意的行業(yè)批處理過程中實現(xiàn)。而且，如圖所示，數(shù)字質(zhì)量流量計62IOO在相同的條件下在其模擬等同物(磁性流量計4810)上提供顯著的性能改善。再次，所得到的結(jié)論是在這些條件下的數(shù)字質(zhì)量流量計IOO不是測量誤差的明顯來源。O.雙相流如上文參照圖40A所示，可能由于摻氣而導致的雙相流是另一種流動狀態(tài)，代表模擬控制系統(tǒng)和模擬質(zhì)量流量計的困難。雙相流可以是偶爾發(fā)生的或者連續(xù)的并且在流量計中的物質(zhì)包括流過流管的氣體成分和液體成分時得到。基礎機制與從空狀態(tài)開始的批處理的情況是非常類似的，因為雙相氣液流的動態(tài)特性導致高緩沖。為了保持振蕩，需要高的驅(qū)動增益。但是，在雙相物質(zhì)中氣體比例程度較低時，一般達到模擬控制系統(tǒng)的最大驅(qū)動增益，因此，流管停滯。該數(shù)字質(zhì)量流量計IOO能夠在存在雙相流的情況下保持振蕩。總之，當由數(shù)字控制器105控制時，目前執(zhí)行的實驗室試驗已經(jīng)不能在任何程度的氣相的情況下使得任何尺寸的流管停滯。比較來講，一般的模擬控制系統(tǒng)以大約2%的氣相的情況下停滯。保持振蕩僅僅是從流量計獲得令人滿意測量性能的第一步。如上所述，簡單的模型，稱為"氣泡"模型，已經(jīng)發(fā)展為一項預測質(zhì)量流誤差的技術。在"氣泡"或"有效質(zhì)量"的模型中，低密度氣體的球體或氣泡由更高密度的流體包圍。如果二者經(jīng)受加速(例如，在振蕩流管中)，那么氣泡在流體中活動，導致整個系統(tǒng)中所觀察到的慣性的下降。將空穴率oc限定為氣體的體積比，那么有效的質(zhì)量以比例R下降，關系式為當應用于Coriolis流量計時，該模型預測表觀質(zhì)量流將以因數(shù)R小于真實質(zhì)量流，延伸地，如觀察密度那樣。圖49示出對于不同流率來講的一系列運行的觀察質(zhì)量流誤差，所有都使用25mm流管水平對齊，以環(huán)境溫度的水和空氣混合物。該x軸示出密度的表觀下降，而不是空穴率。在實驗室中可計算空穴率，例如通過在與液體混合之前測量氣體壓力和流率，以及雙相混合物的壓力。但是，在工廠中，只存在密度的表觀下降，不存在真實的空穴率。需要指出的是，采用模擬流量計，具有超過5%的密度下降值的空氣/水混合物使得流管停滯，導致無法收集到數(shù)據(jù)。虛線4910示出由氣泡模型預測出的質(zhì)量流誤差與密度下降之間的關系。該實驗數(shù)據(jù)遵循類似的曲線組，雖然該模型幾乎總數(shù)預測負值更大的質(zhì)量流誤差。如上文參照圖40A所示進行的討論，可根據(jù)表觀密度以及若干其他內(nèi)部觀察變量諸如驅(qū)動增益和傳感器電壓比率來研究以實驗為根據(jù)的對質(zhì)量流率的校正?？珊侠淼丶僭O純流體的密度是公知的或者是可得到的。例如，在許多情況下，流體密度是相對不變的(尤其地，如果溫度系數(shù)在控制器軟件內(nèi)進行調(diào)整)。圖50示出校正的質(zhì)量流測量值。該校正的基礎是若干內(nèi)部變量的最小平方擬合，以及氣泡模型本身。該校正過程只具有有限的可應用性，并且對于低流率來講是不太精確的(最大的誤差是1.5-1.6kg/second)。在水平取向上，氣相和液相開始由于更低的流率分離開，并且可觀察到更大的質(zhì)量流誤差。在這些情況下，氣泡模型的假設不再是有效的。但是，該校正對于更高的流率來講是合理的。在線實驗期間，類似的校正算法已經(jīng)將質(zhì)量流誤差限制為質(zhì)量流讀數(shù)的大約2.5%內(nèi)。圖51示出在報告質(zhì)量流率時自驗證數(shù)字質(zhì)量流量計100如何響應于雙相流的啟動。下波形5110示出在雙相流條件下的未校正質(zhì)量流測量值，上波形5120示出在相同的雙相流條件下的校正質(zhì)量流測量和不確定性界限。采用單相流(達到t=7秒)，該質(zhì)量流測量是CLEAR并且具有小的不確定性，質(zhì)量流讀數(shù)的大約0.2%。當雙相流啟動時，許多過程變得活動起來。首先，才艮據(jù)內(nèi)部觀察參數(shù)的特性檢測雙相流。其次，應用測量^f交正過程，測量狀態(tài)輸出以及校正測量被設定為BLURRED。再次，質(zhì)量流的不確定性隨著空穴率的程度而最大增加至質(zhì)量流讀數(shù)的大約2.3%。作為比較，未校正的質(zhì)量流測量5110直接位于校正質(zhì)量流測量5120以下。因此，用戶可以選擇以校正質(zhì)量流率的減小質(zhì)量繼續(xù)進行操作，在可用的情況下切換至備選測量，或者關閉該過程。R應用神經(jīng)網(wǎng)絡在雙相流條件下改善質(zhì)量流測量精度的另一技術是通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡預測質(zhì)量流誤差以及產(chǎn)生誤差校正因數(shù)來校正由雙相流作用造成的質(zhì)量流測量中的任何誤差。該校正因數(shù)使用內(nèi)部觀察的參數(shù)產(chǎn)生，作為數(shù)字信號處理器和神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入，并且被觀察為將誤差保持為2%以內(nèi)。該內(nèi)部觀察參數(shù)可包括溫度、壓力、增益、密度下降以及表觀流率。圖52示出數(shù)字控制器5200,可代替圖1和5的數(shù)字質(zhì)量流量計100、500的數(shù)字控制器105或505。在數(shù)字控制器5200的這一實施方式中，連接至流管的過程傳感器5204產(chǎn)生包括一個或多個傳感器信號、溫度信號和一個或多個壓力信號的過程信號(如上所述)。該模擬過程信號通過A/D轉(zhuǎn)換器5206轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號數(shù)據(jù)并且存儲在傳感器和驅(qū)動信號數(shù)據(jù)存儲緩存5208中，以由數(shù)字控制器5200使用。連接至該流管的該驅(qū)動器5245產(chǎn)生驅(qū)動電流信號并且可將這一信號通信至A/D轉(zhuǎn)換器5206。該驅(qū)動電流信號然后轉(zhuǎn)換至數(shù)字數(shù)據(jù)并且存儲在傳感器和驅(qū)動器信號數(shù)據(jù)內(nèi)存緩存5208中?？蛇x擇地，數(shù)字驅(qū)動增益信號和數(shù)字驅(qū)動電流信號可由幅值控制模塊5235產(chǎn)生并且通信至傳感器和驅(qū)動信號數(shù)據(jù)內(nèi)存緩存5208從而由數(shù)字控制器5200存儲和使用。該數(shù)字過程傳感器和驅(qū)動信號數(shù)據(jù)被傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊5210進一步分析并且處理，該模塊產(chǎn)生物理參數(shù)，包括頻率、相位、電流、緩沖和振蕩幅值。原始質(zhì)量流測量計算模塊5212使用上述參照流量計500所述的技術產(chǎn)生原始質(zhì)量流測量信號。流動條件狀態(tài)機器5215接收傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊5210的物理參數(shù)，原始質(zhì)量流測量信號和如上所述計算的密度測量值5214作為輸入。該流動條件狀態(tài)機器5215然后檢測流過數(shù)字質(zhì)量流量計100的物質(zhì)的流動條件。尤其地，流動條件狀態(tài)機器5215確定該物質(zhì)是否處于單相流動條件或者雙相流動條件。該流動條件狀態(tài)機器5215也將原始質(zhì)量流測量信號輸入至質(zhì)量流測量輸出塊5230。當單相流動狀態(tài)^皮檢測到時，輸出塊5230驗證原始質(zhì)量流測量信號并且可執(zhí)行不確定性分析來產(chǎn)生與驗正質(zhì)量流測量相關聯(lián)的不確定性參數(shù)。尤其地，當狀態(tài)^L器5215;險測存在單相流動條件時，不對原始質(zhì)量流測量應用校正因數(shù)，并且輸出塊5230驗證該質(zhì)量流測量。如果控制器5200沒有檢測到產(chǎn)生該測量值時的誤差，那么輸出塊5230可將與無誤差測量相關聯(lián)的傳統(tǒng)不確定性參數(shù)分配至該測量，并且可將與該測量相關聯(lián)的狀態(tài)標記設定為CLEAR。如果通過控制器5200在產(chǎn)生該測量值時檢測到誤差，那么輸出塊5230可將不確定性參數(shù)修正至更大的不確定性值，并且可將該狀態(tài)標記i殳定為另一值，諸如BLURRED。當流動條件狀態(tài)機器5215纟全測到存在雙相流狀態(tài)時，雙相流誤差校正65模塊5220接收原始質(zhì)量流測量信號。該雙相流誤差校正模塊5220包括用于預測質(zhì)量流誤差并且計算誤差校正因數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器。該神經(jīng)網(wǎng)絡處理器可實現(xiàn)為軟件程序，或者可選擇地可實現(xiàn)為分離的編程硬件處理器。神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的操作在下文進行更詳細地說明。神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)和訓練模塊5225存儲由神經(jīng)網(wǎng)絡處理器使用的預定組神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)。該神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)和訓練模塊5225也可使用訓練數(shù)據(jù)執(zhí)行在線訓練功能，使得更新的系數(shù)組可被計算由神經(jīng)網(wǎng)絡使用。當預定的神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)組根據(jù)已知的雙相質(zhì)量流率通過擴展的實驗室測量和實驗產(chǎn)生時，由模塊5225執(zhí)行的在線訓練功能可產(chǎn)生在流量計的初始開動階段，或者可在每次初始化該流量計時進行。由誤差校正模塊5220產(chǎn)生的誤差校正因數(shù)被輸入至質(zhì)量流測量輸出塊5230。使用原始質(zhì)量流測量和誤差校正因數(shù)(如果由誤差校正模塊5220接收，表示雙相流)，該質(zhì)量流測量輸出塊5230將誤差校正因數(shù)施加至原始質(zhì)量流測量從而產(chǎn)生已校正的質(zhì)量流測量。該測量輸出塊5230然后驗證該校正質(zhì)量流測量，并且可執(zhí)行不確定性分析從而產(chǎn)生與驗證質(zhì)量流測量相關聯(lián)的不確定性參數(shù)。該測量輸出塊5230因此產(chǎn)生經(jīng)驗證的質(zhì)量流測量信號，該信號可包括與每個經(jīng)驗證質(zhì)量流測量相關聯(lián)的不確定性和狀態(tài)，以及裝置狀態(tài)。該傳感器參數(shù)處理模塊5210也將緩沖參數(shù)和振蕩幅值的參數(shù)(先前已說明)輸入至幅值控制模塊5235。該幅值控制模塊5235還處理緩沖參數(shù)和振蕩幅值參數(shù)并且產(chǎn)生數(shù)字驅(qū)動信號。該數(shù)字驅(qū)動信號通過D/A轉(zhuǎn)換器5240轉(zhuǎn)換為模擬驅(qū)動信號，從而操作連接至數(shù)字流量計的流管的驅(qū)動器5245。在備選實施方式中，該幅值控制模塊5235可處理緩沖參數(shù)和振蕩幅值參數(shù)并且產(chǎn)生模擬驅(qū)動信號來直接地操作該驅(qū)動器5245。圖53示出由數(shù)字控制器5200執(zhí)行的步驟5250。在處理開始之后(步驟5251),由過程傳感器5204和驅(qū)動器5245產(chǎn)生的測量信號通過模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換過程量化(如上所述)，并且內(nèi)存緩沖5208被填充數(shù)字傳感器和驅(qū)動器數(shù)據(jù)(步驟5252)。對于每個新的處理循環(huán)來說，該傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊5210從緩沖5208獲取傳感器和驅(qū)動器信號并且根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)計算傳感器和驅(qū)動器變量(步驟5254)。尤其地，該傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊5210計算傳感器電壓、傳感器頻率、驅(qū)動電流和驅(qū)動增益。該傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊5210然后執(zhí)行診斷—流體—條件處理程序(步驟5256)來計算統(tǒng)計值，包括平均數(shù)，標準差和每個傳感器和驅(qū)動器變量的斜度。根據(jù)每個傳感器和驅(qū)動器變量計算的統(tǒng)計數(shù)字，該流體條件狀態(tài)機器5215檢測三個有效流體條件狀態(tài)其中之一之間的過渡FLOW—CONDITION—SHOCK,FLOW—CONDITION—HOMOGENEOUS,ANDFLOW—CONDITION—MIXED。如果狀態(tài)FLOW-CONDITION-SHOCK被檢測到(步驟5258)，那么質(zhì)量流測量分析過程由于不規(guī)則的傳感器輸入而沒有被執(zhí)行。脫離這一條件時，該處理程序開始一個新的循環(huán)(步驟5251)。該處理程序然后查詢新的正弦信號以在傳感器信號數(shù)據(jù)中跟蹤并且重新進行處理。作為這一跟蹤過程的一部分，該處理程序必須使用上述零點交叉技術找到正弦波的開始和結(jié)束。如果狀態(tài)FLOW—CONDITION—SHOCK沒有被檢測到，那么該處理程序計算流過流量計100的物質(zhì)的原始質(zhì)量流測量(步驟5260)。如果沒有檢測到雙相流(即，檢測到FLOW—CONDITIONJTOMOGENOUS狀態(tài))(步驟5270),那么流過流量計100的物質(zhì)4艮定為單相物質(zhì)。如果是這樣，那么經(jīng)驗證的質(zhì)量流率通過質(zhì)量流測量輸出塊5230從原始質(zhì)量流測量產(chǎn)生(步驟5272)。在這一點，該經(jīng)驗證質(zhì)量流率以及其不確定性參數(shù)和狀態(tài)標記可被傳送至另一處理控制器。然后該處理開始新的循環(huán)(步驟5251)。如果檢測到雙相流(即，檢測到狀態(tài)FLOW—CONDITION—MIXED)(步驟5270)，那么流過流量計100的物質(zhì)^f叚定為雙相物質(zhì)。在這種情況下，該雙相流體誤差校正模塊5220使用神經(jīng)網(wǎng)絡處理器預測該質(zhì)量流誤差并且產(chǎn)生誤差校正因數(shù)(步驟5274)。該校正質(zhì)量流率由質(zhì)量流參量輸出塊5230使用誤差校正因數(shù)產(chǎn)生(步驟5276)。然后，經(jīng)驗證的質(zhì)量流率可從校正的質(zhì)量流率產(chǎn)生。在這一點，經(jīng)驗證的質(zhì)量流率以及不確定性參數(shù)和狀態(tài)標記可被傳送至另一過程控制器。然后，處理開始一個新的循環(huán)(步驟5251)。再次參照圖52,形成雙相流體誤差校正模塊5220的部分的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器是前饋神經(jīng)網(wǎng)絡，提供無參數(shù)框架來表示輸入和輸出空間之間的非線性功能性映射。該神經(jīng)網(wǎng)絡應用為預測數(shù)字質(zhì)量流量計中雙相流條件期間的質(zhì)量流誤差。一旦該誤差由神經(jīng)網(wǎng)絡預測到，那么誤差校正因數(shù)應用至雙相質(zhì)量流測量從而校正該誤差。因此，該系統(tǒng)允許該誤差借助神經(jīng)網(wǎng)絡只使用由傳感器信號獲取的內(nèi)部可觀察參數(shù)、傳感器變量和傳感器統(tǒng)計數(shù)字而進行在線預測。在可用的各種神經(jīng)網(wǎng)絡模型中，多層感知器(MLP)和徑向基礎函數(shù)(RBF)網(wǎng)絡已經(jīng)用于實現(xiàn)數(shù)字流量計。具有一個隱藏層的MLP(每個單元具有S形曲線激活函數(shù))可任意地非常好地近似任何連續(xù)的映射。因此，這種類型的神經(jīng)網(wǎng)絡適于對雙相流下的流量計的質(zhì)量流誤差與一些流量計內(nèi)'部參數(shù)之間的非線性關系建立模型。實現(xiàn)所需的映射的網(wǎng)絡權重在訓練或優(yōu)化過程期間被確定。在監(jiān)控訓練期間，該神經(jīng)網(wǎng)絡重復地具有訓練集(輸入實例Xi和它們對應的所需輸出di的集)，更新該權重，使得誤差函數(shù)被最小化。對于與當前技術相關聯(lián)的插值問題，適當?shù)恼`差函數(shù)是平方和誤差，其對于具有一個輸出的MLP來i兌可以表述為其中，di是與輸入Xi相對應的目標；yi是輸出至Xi的實際神經(jīng)網(wǎng)絡輸出；以及P是訓練集中的實例數(shù)。已經(jīng)使用的備選神經(jīng)網(wǎng)絡框架是RBF網(wǎng)絡。該RBF方法的來源在于在多維空間中執(zhí)行一組數(shù)據(jù)點的精確插值的技術。RBF網(wǎng)絡一^:地具有兩層權重的筒單架構(gòu)，其中，第一層包含基礎函數(shù)的參數(shù)，第二層形成基礎函數(shù)的激活的線性組合從而產(chǎn)生輸出。這是通過將網(wǎng)絡的輸出表示為基礎函數(shù)的線性疊加而實現(xiàn)的，一個用于訓練集中的每個數(shù)據(jù)點。采用這種形式，訓練比MLP網(wǎng)絡快。所關心的內(nèi)部傳感器參數(shù)包括觀察密度、緩沖、表觀流率和溫度。這些參數(shù)的每個將在下文進行討論。l.所觀察到的密度雙相流的最廣泛使用的量度是限定為氣體的體積比率的空穴(或氣體)率。該方程是及；！1—or該方程對該空穴率下的質(zhì)量流誤差建^^。對于Coriolis質(zhì)量流量計，所報告的過程流體密度提供對空穴率的直接測量，假定"真實，，流體密度是已知的。這一報告過程密度受到誤差的影響，該誤差類似于雙相流存在時質(zhì)量流測量中的誤差。這些誤差是高度可重復的，密度的下降是空穴率的適當單調(diào)但是非線性的指標，可在流量計中在線監(jiān)視。應當指出的是，在實驗室環(huán)68境的外部，真實的空穴率不能被單獨地評價，而是必須如上所述建模。"真實"單相流體密度的情況可在在線獲得或者可由用戶定制(可能包括溫度系數(shù))。兩種方法已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)并且令人滿意。為了說明的目的，密度的下降將被用作圖標中的X軸參數(shù)，示出雙相流特性。應當指出的是，在圖54和56-57的3D曲線圖中，該圖收集從134個在線實驗得到的結(jié)果，完整范圍的密度下降點由于流體系統(tǒng)設備中的氣壓限制而不可能處于高流率。同樣，溫度的作用雖然沒有在附圖中示出，但是已經(jīng)通過實驗的方式確定。2.緩沖大多數(shù)的Coriolis流量計使用正反饋來保持流管的振蕩。該傳感器信號提供流管振蕩的頻率和相位，并且與給定增益KG相乘從而得到供給至驅(qū)動器的電流5245:7—drivesignalout(Amps)_IDsensorsignalin(Volts)VA一般地，該驅(qū)動增益被修正從而確保不變的振蕩幅值，并且大概與流管的緩沖因數(shù)成比例。雙相流的最重要特性特征其中之一是緩沖中的快速增加。例如，正常操作的25mm流管具有Va-0.3V,1^10mA,因此，Ko=0.033。釆用雙相流，數(shù)值可以形成極端值V^0.(BV,ID=100mA,以及&=3.3,增加一百倍。圖54示出緩沖如何隨著雙相流變化。3.表觀流率和溫度如圖49所示，質(zhì)量流誤差隨著真實流率變化。溫度變化也已經(jīng)被觀察到。但是，當流量計經(jīng)受雙相流時，真實質(zhì)量流率在發(fā)送器(或數(shù)字控制器)本身是不存在的。但是，所觀察的(誤差)流率，以及溫度，可作為神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的備選的輸入?yún)?shù)。O.質(zhì)量流誤差的網(wǎng)絡訓練和在線校正實現(xiàn)用于質(zhì)量流誤差預測的神經(jīng)網(wǎng)絡分析包括將神經(jīng)網(wǎng)絡處理器訓練成識別訓練實驗數(shù)據(jù)中的質(zhì)量流誤差形式，測試新的實驗數(shù)據(jù)集上的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的性能，以及在線實現(xiàn)的用于測量誤差預測和校正的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器。神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的預測質(zhì)量取決于訓練數(shù)據(jù)是否豐富。為了收集神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，使用圖55所示的實驗流設備5500執(zhí)行一系列雙相空氣/水實驗。該流動回路包括主流量計5510、自驗證SEVA⑧Coriolis流量計100以及轉(zhuǎn)向器5520來將物質(zhì)從流管傳送至重量計量器5530。Coriolis流量計100具有可由外部信號觸發(fā)的累加功能。該流量設備控制被設置成使得流體轉(zhuǎn)向器5520(供給重量計量器)和Coriolis累加在實驗開始時由主流量計5510觸發(fā)，在主流量計5510已經(jīng)觀察到100kg流體之后再次被觸發(fā)。該重量計量累加值用作參考，來通過比較數(shù)字流量計100的累加流而計算質(zhì)量流誤差，主流量計5510作為額外檢驗。實驗設備的不確定性在100kg的一般批量上推測為大約0.1%。對于單相實驗，數(shù)字流量計100輸送重量計量總數(shù)的0.2%以內(nèi)的質(zhì)量流總數(shù)。對于雙相流實驗，在主流量計5510之后以及Coriolis流量計100之前，空氣被注入流體中。在低流率下，獲得高達30%的密度下降。在更高的流率下，獲得至少15%的密度下降。在每批結(jié)束時，Coriolis流量計100報告下述參數(shù)的每個的批平均數(shù)溫度、緩沖、密度、流率以及總體(未校正)流。這些參數(shù)因此可用作神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的輸入數(shù)據(jù)。神經(jīng)網(wǎng)絡的輸出或目標是以百分比形式的質(zhì)量流誤差n,coriolis-weighscale，aamass—erroi%=-^-x100—weighscale圖56示出質(zhì)量流誤差如何隨著流率和密度下降變化。雖然通用趨勢遵循氣泡模型，但是存在相關的其他特征。例如，對于高流率和低密度下降，質(zhì)量流誤差稍微變成正值(大概1%)，氣泡模型只預測負誤差。從圖56清楚地看出，在實驗空間的這一區(qū)域中，對于這一流管設計，出現(xiàn)特定的其他物理過程來克服雙相流的短缺質(zhì)量效果。最佳的結(jié)果只使用神經(jīng)網(wǎng)絡的四個輸入?yún)?shù)而獲得溫度、緩沖、密度下降以及表觀流率。不太令人滿意的可能是下述結(jié)果，即，最佳擬合使用神經(jīng)網(wǎng)絡其本身而獲得，而不是作為氣泡模型或簡化曲線擬合的校正。作為實施方式的一部分，MLP神經(jīng)網(wǎng)絡用于在線實施。RBF和MLP網(wǎng)絡與相同數(shù)據(jù)集和輸入之間的比較已經(jīng)示出測試集上的大范圍類似的性能。因此，可以合理地假設輸出最佳RBF設計的輸入集將輸出良好的(如果不是最好的)MLP設計。該MLP神經(jīng)網(wǎng)絡使用調(diào)整的共軛梯度算法。MATLAB軟件包的NeuralNetworkToolbox的工具用于神經(jīng)網(wǎng)絡訓練。在探索進一步的設計選擇時，最佳性能來自于4-9-1MLP,采用溫度、緩沖、密度下降以及流率作為輸入，質(zhì)量流誤差作為輸出。相對于驗證集，最佳神經(jīng)網(wǎng)絡將質(zhì)量流率預測設置在真實值的2%內(nèi)。用于檢測和校正雙相流的程序已經(jīng)被編碼并且結(jié)合入數(shù)字Coriolis發(fā)送器。圖57示出當在134個新實驗上在線校正時的剩余質(zhì)量流誤差。所有的誤差都處于2%,大多數(shù)明顯地較少。隨機分散度主要是由于神經(jīng)網(wǎng)絡校正算法中的剩余誤差(如前文所述，流體設備的不確定性為0.1%)。數(shù)據(jù)中的任何明顯趨勢將表示進一步校正的范圍。這些誤差當然是用于平均校正質(zhì)量流率(即，在一批上)。圖58示出雙相流的在線4全測和校正是如何反應在為了質(zhì)量流測量而生成的自驗證界面中的。在圖中，下方的連續(xù)線5810是原始質(zhì)量流率。上線5820是由不確定性帶環(huán)繞的測量值，并且表示經(jīng)校正或者驗證的質(zhì)量流率。該虛線5830是來自于主流量計的質(zhì)量流率，其定位在空氣注入點之前(圖55)。在單相流(高達5秒)的情況下，質(zhì)量流測量具有CLEAR的測量值狀態(tài)以及大約0.2%讀數(shù)的小不確定性。一旦檢測到雙相流，那么神經(jīng)網(wǎng)絡校正在每個交叉循環(huán)中應用(即，以180Hz)，其基礎是在上一秒中取平均(使用活動窗口)的內(nèi)部參數(shù)的值。在雙相流期間，測量值狀態(tài)設定為BLURRED,不確定性增加從而反應校正測量的精確度的降低。未校正的測量(下暗線)示出大約30%的大偏移誤差。該主流量計讀數(shù)與校正質(zhì)量流測量的第一次近似一致。響應于雙相流的進入的表觀延遲可歸因于設備控制系統(tǒng)中的通信延遲，其方波狀響應是由于每秒一次的控制系統(tǒng)更新率。數(shù)字發(fā)送器的原始和校正測量二者比單相流示出更高的變化度。該主流量計讀數(shù)給出對進入雙相區(qū)域的水相的有用的測量，在主流量計讀數(shù)與"平均，，校正讀數(shù)之間具有清楚的類似性。但是，流管的復雜3D幾何結(jié)構(gòu)中的活塞式流動和空氣壓縮性不僅可導致流率的變化，而且會導致瞬時進入該系統(tǒng)的質(zhì)量流不同于離開該系統(tǒng)的質(zhì)量流。使用自驗證傳感器處理方法，該測量不是僅僅被傳感器標記為良好或惡劣。而是，如果出現(xiàn)誤差，那么盡可能地進行校正，并且通過BLURRED狀態(tài)和增加的不確定性示出所得測量的質(zhì)量。用戶因此評價特定于應用情況的要求和選項從而確定是否以減小質(zhì)量的校正質(zhì)量流率繼續(xù)操作，如果可能的話切換至備選測量，或者關閉該過程。如果雙相流只在一部分批次中存在(例71如，在開始或結(jié)束時)，那么對于該批的總質(zhì)量的不確定性將具有相稱的權重。多相流圖59示出用于確定包括在多相流過程流體中的相的專門于相的屬性的實例過程5900。例如，該過程5900可用于確定多相過程流體的每個相的質(zhì)量流率和密度。如下所述，表觀中間值根據(jù)例如由Coriolis流量計確定的多相過程流體的例如質(zhì)量流率和密度(也分別稱為大體積質(zhì)量流率和大體積密度)進行確定。雖然Coriolis流量計繼續(xù)在存在多相過程液體的情況下操作，但是多相流體的存在會影響作為Coriolis流量計的一部分的流管(或管道)的活動。因此，由流量計確定的輸出可能是不精確的，因為該流量計操作所基于的假設是過程流體包括單相。這些輸出可稱為多相流體的表觀屬性或原始屬性。因此，在一項實施方式中，表觀中間值基于多相流體的表觀或原始屬性確定。其他實施方式可根據(jù)(各)表觀屬性的校正形式確定中間值。為了校正不精確度，表觀中間值被輸入例如神經(jīng)網(wǎng)絡從而產(chǎn)生校正的中間值，以適于使用多相過程流體的效果。所校正的中間值用于確定多相過程流體的每個相位的質(zhì)量流率和密度。使用中間值而不是多相過程流體的表觀質(zhì)量流率和密度可幫助改善多相過程流體的每個相的質(zhì)量流率和密度的確定精度。多相過程流體通過可振動流管(5905)。在可振動流管中引發(fā)活動(5910)。該可振動流管可以是例如上所述參照圖1所述的管道120。該多相過程流體也可稱為多相流。該多相流可以是雙相流、三相流或者包括超過三相的流體。一般地，多相流體的每個相可以被認為是多相流體的組成物或成分。例如，雙相流體可包括非氣相和氣相。非氣相可以是流體，諸如油，氣相可以是氣體，諸如空氣。三相流體可包括兩個非氣相和一個氣相或者一個非氣相和兩個氣相。例如，三相流體可包括氣體和兩個液體，諸如水和油。在另一實例中，三相流體可包括氣體、液體和固體(諸如沙)。額外地，該多相流體可以是濕氣體。雖然該濕氣體可以是上述多相流體中的任何，但是濕氣體一4殳地由體積比超過95%的氣相組成。該過程5900可應用至任何多相流體。多相流的第一屬性可以根據(jù)可振動流管的活動進行確定(5915)。該多相流體的第一屬性可以是流過可振動流管的流體的表觀質(zhì)量流率和/或表觀密度。因此，在實例過程5900中，第一屬性可以是多相流體的質(zhì)量流率或密度。相比于多相流體的真正(或者至少是被校正的)屬性，從多相流體確定的屬性可稱為表觀或原始屬性。由于多相流對于流管活動的作用，所以該多相流體的表觀質(zhì)量流率和密度通常不與多相流的各個相的每個的質(zhì)量流率和密度一致。例如，如果多相流具有相對低的氣體體積比(例如，多相流體包括的流體多于氣體)，從流管獲得的該多相流的表觀密度和表觀質(zhì)量流率往往低于非氣相的實際密度和質(zhì)量流率。雖然該第一屬性大體是表觀屬性，但是在一些情況下，該第一屬性可以是校正的或?qū)嶋H屬性。該校正或?qū)嶋H屬性可以來自于例如模型或映射。如上參照圖l所述，該質(zhì)量流率關聯(lián)于該可振動流管中引發(fā)的活動。尤其地，該質(zhì)量流率關聯(lián)于該流管的活動的相位和頻率特性以及該流管的溫度。另外，該流體的密度相關于流管的活動頻率和溫度。因此，因為流過該流管的流體包括多于一個相，所以可振動流管提供該多相流的質(zhì)量流率和密度，而不是多相流的每個相的質(zhì)量流率和密度。下文將詳細進行說明，過程5900可用于確定該多相流的每個相的屬性。一般地，為了確定多相流中的各個相的屬性，額外的信息(例如，各個相位中的物質(zhì)的已知密度)或者額外測量值(例如，多相流的壓力或者多相流的含水率)可能總是需要。但是，由于相比于單相流的多相流對流管的作用，所以由該流量計測量的多相流的屬性一般通過改進或校正至傳統(tǒng)單相測量技術來確定。因此，在一些實施方式中，除了根據(jù)管道活動所確定的屬性，諸如上述第一屬性，該多相流的額外或"外部"屬性諸如溫度、壓力和含水率可在過程5900中測量和使用，例如額外地輸入至映射或者幫助確定該多相流的單獨成分的流率。所述額外的屬性可通過除了流量計之外的裝置測量。例如，該多相流的含水率，即表示多相流中的水的比例，可通過含水率計量器確定。額外的屬性也可包括與流管相關聯(lián)的壓力。與該流管相關聯(lián)的壓力可以是例如流管入口處的多相過程流體的壓力和/或整個流管的壓差。與該多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值根據(jù)第一屬性確定(5920)。在一些實施方式中，該多相流體的第二屬性也可4艮據(jù)管道的活動進行確定。例如，在這種實施方式中，該多相流體的表觀質(zhì)量流率和多相流體的表觀密度可根據(jù)管道的活動確定，這兩個表觀屬性可用于確定一個或多個表觀中間值(諸如流體體積比和體積流率或者氣體Froude數(shù)以及非氣體Froude數(shù)，如下所述)。在一些實施方式中，該表觀中間值可以是基于一個或多個校正或?qū)嶋H屬性的中間值。一般地，該表觀中間值(或多個值)是與多相流相關的值，反應由將一個或多個相包括在多相流體里中造成的不精確。該表觀中間值可以是例如多相過程流體的體積比。該體積比可以是流體體積比，示出作為多相流體的非氣體部分。該體積比也可以是氣體體積比，示出作為多相流的氣體部分。一般地，體積比是無量綱的量，可以表述為百分比。該氣體體積比也可稱為空穴率。如果多相流體包括流體和氣體，那么流體和氣體體積比增加至100%。在其他實施方式中，該表觀中間值可以是多相流的體積流率。在另一實施方式中，表觀中間值可包括非氣體Froude數(shù)和氣體Froude數(shù)。Froude數(shù)是無量綱的量，可表示物體活動通過流體的阻力并且可用于表示多相流體的特征。在該實施方式中，表觀中間值可以是非氣體Froude數(shù)和/或氣體Froude數(shù)。該表觀氣體Froude數(shù)可以使用下述方程計算，其中《是表觀氣體質(zhì)量流率，^是基于理想氣體定律的氣相的密度的推算值，^是在多相流的非氣體相中的流體的密度的推算值，^是流管的橫截面積，Z)是流管的直徑，g是由于重力產(chǎn)生的加速度—附g一I_^_一y.yu.I_^_其中，Vg⑦，表觀氣體速度s類似地，非氣體Froude數(shù)(可以是液體Froude數(shù))可使用下述方程計算，其中^是表觀流體質(zhì)量流率如下文更詳細地說明，該表觀中間值被輸入限定表觀中間值與校正中間值之間的關系的映射中。該映射可以是例如神經(jīng)網(wǎng)絡、多項式、函數(shù)或者任何其他類型的映射。在將表觀中間值輸入至該映射之前，該表觀中間值可以被過濾或者調(diào)整從而減小測量和過程噪音。例如，線性過濾可應用至表觀中間值從而減小測量噪音。該線性過濾的時間常數(shù)可設定為反應測量儀器的響應時間的值(例如，l秒)，使得該過濾仍然對流過該流管的流體中的實際變化敏感(諸如非氣態(tài)流體的液滴)，其也能夠減小測量噪音。74用于校正或改善多相測量的映射的研制需要在實驗條件下收集數(shù)據(jù)，其中通過額外的校正儀器提供真實或參考測量。一般地，執(zhí)行覆蓋所有可想到的多相條件的實驗是不切實際的，這是由于測試裝置的限制和/或與執(zhí)行可能的千次實驗所需要的成本和時間。另外，幾乎不可能在任何延長的時間內(nèi)將多相流條件保持為精確的不變值，這是由于出現(xiàn)在多相流狀態(tài)中的內(nèi)在的不穩(wěn)定流動條件。因此，通常有必要計算所有相關參數(shù)的平均值，包括表觀和真正或參考參數(shù)值，在每個實驗的時間段內(nèi)，可以是大概30秒至120秒的持續(xù)時間。因此，可通過實驗數(shù)據(jù)構(gòu)造該映射，其中，每個數(shù)據(jù)點從例如30秒至120秒持續(xù)時間的數(shù)據(jù)的平均值獲得。當在多相流期間實時地將所得映射應用到計量器中時可能產(chǎn)生困難，由此，在該計量器中觀察到的特定參數(shù)值不包括在從先前收集的實驗數(shù)據(jù)提供的映射中。存在兩種主要的方式使得其產(chǎn)生。在第一種情況下，雖然由計量器經(jīng)歷的狀態(tài)，在大約15至120秒的時標上的取平均值，確實響應于由該映射覆蓋的條件，該瞬時參數(shù)值可能落入該區(qū)域之外，由于測量噪音和/或由于多相流中內(nèi)在的不穩(wěn)定性造成的實際條件的瞬時變化。如上所述，這一作用可以一定程度上通過對用作映射函數(shù)的輸入的參數(shù)取時間平均值或過濾而減小，但是在這種過濾的噪音減小作用與計量器對多相流中的條件的實際變化的響應性之間需要進行折中選擇?？蛇x擇地，平均參數(shù)值可能落入映射之外，因為例如在實驗階段期間覆蓋所有可能的多相條件在經(jīng)濟上是不可行的。將映射函數(shù)(不論是神經(jīng)網(wǎng)絡、多項式或者其他函數(shù))應用至落入想要進行映射的區(qū)域之外的數(shù)據(jù)是沒有好處的。將映射應用至這種數(shù)據(jù)會導致產(chǎn)生質(zhì)量較差的測量。因此，包圍(jacketing)步驟可應用來確保該映射步驟的特性適用于該映射區(qū)域之外的參數(shù)值，而不考慮落入映射區(qū)域之外的參數(shù)的原因。包括在該區(qū)域中的數(shù)據(jù)可稱為適當?shù)臄?shù)據(jù)。因此，該表觀中間值可在將表觀中間值輸入該映射之前而被"包圍"。對于包括該映射的一個輸入的實施方式，適當凝:據(jù)的區(qū)域可通過一個或多個極限、范圍或閾值而限定。在其他實施方式中，對于該映射可能存在多于一個的輸入。在這些實施方式中，適當數(shù)據(jù)的區(qū)域可通過一系列線、曲線或表面進行限定。因此，隨著進入該映射的輸入的數(shù)量增加，限定適當數(shù)據(jù)的區(qū)域變得更加復雜。因此，可理想地將更少的輸入用于該映射。上述氣體和液體Froude數(shù)是可輸入至該映射的表觀中間值的實例，而不具有其他輸入。因此，使用氣體和非氣體Froude數(shù)可有助于減小進入該映射的輸入的數(shù)量，這也有助于減小包圍過程的復雜度。另外，使用進入映射的更少的輸入可能導致更簡單的映射，這可有助于減小由該映射使用的計算源并且?guī)椭黾踊谠撚成浯_定校正中間值的速度。具有位于限定區(qū)域外部的值的表觀中間值可以確定為不適于輸入至該映射。一般地，限定規(guī)則從而校正被確定位于所限定區(qū)域外部的表觀中間值。例如，處于限定區(qū)域外部的表觀中間值可能會被該映射忽視(例如，該表觀中間值沒有被該映射校正)，該表觀中間值一點也不可被輸入映射，可將固定校正應用至表觀中間值而不是由該映射確定的校正，或者可應用與將應用至最接近表觀中間值的值的校正相對應的校正。用于校正位與限定區(qū)域外部的表觀中間值的其他規(guī)則也可使用。一般地，包圍步驟專用于特定的映射并且相對于每個映射進行限定。映射可以是神經(jīng)網(wǎng)絡、統(tǒng)計模型、多項式、函數(shù)或者任何其他類型的映射。該神經(jīng)網(wǎng)絡或者其他映射可以采用從多相流獲得的數(shù)據(jù)進行訓練，其中，組成相的值是公知的。類"似于相對于(5920)如上所述的包圍方法，校正的表觀值可被包圍，或者采用其他方式檢查，之后才能將其用于進一步處理。多相過程流體的特定于相的屬性可根據(jù)所校正的中間值進行確定(5930)。使用上述表觀中間值中的一個或多個而不是直接從流管得到的值(例如，多相流的質(zhì)量流率)可改善過程的精度5900。該特定于相的屬性可以是例如非氣體的質(zhì)量流率和/或密度，以及多相流的氣相。參照圖59所述的實例可在軟件或硬件中實現(xiàn)。圖60和61描述一項實例實施方式。參照圖60和61,可選的部件由虛線示出。具體地說，圖60和61示出將數(shù)字流量計應用至具有多相的流體，其預期被頻繁地碰到(諸如上述批處理)或者具有非均勻的混合物組分的流體流(一個或多個氣體成分和/或一個或多個流體成分)。圖60示出可代替圖1和5的數(shù)字質(zhì)量流量計100、500的數(shù)字控制器105或505的數(shù)字控制器6200。釆用這種實施方式的數(shù)字控制器6200，連接至流管的過程傳感器6204產(chǎn)生過程信號，包括一個或多個傳感器信號、溫度信號以及一個或多個壓力信號(如上所述)。該模擬過程信號通過A/D轉(zhuǎn)換器6206轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)據(jù)并且存儲在傳感器和驅(qū)動器信號數(shù)據(jù)存儲緩存6208中以由數(shù)字控制器6200使用。連接至流管的驅(qū)動器6245產(chǎn)生驅(qū)動電流信號并且可將該信號通信至A/D轉(zhuǎn)換器6206。該驅(qū)動電流信號然后被轉(zhuǎn)化為數(shù)字數(shù)據(jù)并且存儲在1專感器和驅(qū)動信號數(shù)據(jù)存儲緩存中6208?？蛇x擇地，可通過幅值控制模塊6235產(chǎn)生數(shù)字驅(qū)動增益信號和數(shù)字驅(qū)動電流信號并且將上述信號通信至傳感器和驅(qū)動器信號數(shù)據(jù)內(nèi)存緩存6208以進行存儲并且由數(shù)字控制器6200使用。該數(shù)字過程傳感器和驅(qū)動器信號數(shù)據(jù)被傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊6210分析和處理，產(chǎn)生物理參數(shù)，包括振蕩的頻率、相、電流、緩沖和幅值。原始的質(zhì)量流測量計算模塊6212使用上述參照流量計500討論的技術產(chǎn)生原始質(zhì)量流測量信號。除了包括專用的流體條件狀態(tài)機，諸如參照流量計5200所述的5215,具有一個或多個神經(jīng)網(wǎng)絡的多相流誤差校正模塊接收傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊6210的物理參數(shù)，原始質(zhì)量流測量信號以及如上所述計算的密度測量值6214,作為輸入。例如，如果該過程流體包括已知的雙相(例如，氣體和液體成分)，三相(例如，氣體和雙流體成分)，或者其他多相流(例如，一個或多個氣體和一個或多個流體成分)，對流體條件狀態(tài)的確定可能不是必須的。在該實例中，該過程流體可以是已經(jīng)公知的包括氣體體積比(gvf)和流體體積比(lvf)的濕氣。該濕氣可包括例如天然氣，液體石油產(chǎn)品和水。因此，下述質(zhì)量流測量值可自動地確定多相過程流體的每個相的質(zhì)量流測量值。用于每個多相流體條件的專用神經(jīng)網(wǎng)絡可用作多相流誤差校正模塊6220中?？蛇x擇地，或者另外，可使用單獨神經(jīng)網(wǎng)絡，根據(jù)實際的多相流條件識別雙相和/或三相(或多成分相)流體條件并且應用校正因數(shù)。在多相流條件期間，多相流誤差校正模塊6220接收原始(或表觀)質(zhì)量流測量信號以及原始密度信號。該表觀質(zhì)量流測量和密度信號反應多相過程流體的質(zhì)量流和密度，而不是包括在多相過程流中的每個相的質(zhì)量流和密度。該多相流誤差校正模塊6220包括神經(jīng)網(wǎng)絡處理器，用于預測由于多相過程流體的存在而產(chǎn)生的質(zhì)量流誤差。該神經(jīng)網(wǎng)絡處理器可實現(xiàn)為軟件程序，或者可選擇地，可實現(xiàn)為分離的編程硬件處理器。下文將更詳細地描述神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的操作。神經(jīng)網(wǎng)絡處理器的輸入可以是根據(jù)原始質(zhì)量流測量信號和密度測量確定的表觀中間值。在該實施方式中，多相流誤差校正模式6220根據(jù)多相過程流體的原始(或表觀)質(zhì)量流率和密度確定表觀中間值，諸如上述參照圖59所述的表觀中間值。該表觀中間值被輸入至神經(jīng)網(wǎng)絡處理器并且被校正。該校正表觀中間值輸出至質(zhì)量流測量輸出塊6230。在其他實施方式中，可將表觀(或原始)質(zhì)量流測量和密度輸入至神經(jīng)網(wǎng)絡。神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)和訓練模塊6225存儲由神經(jīng)網(wǎng)絡處理器相應于每個多相流條件使用的預定組或多組神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)。該神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)和訓練模塊6225也可使用訓練數(shù)據(jù)執(zhí)行在線功能，使得更新系數(shù)組可被計算而由神經(jīng)網(wǎng)絡使用。雖然通過大量的實驗室測試和實驗根據(jù)公知的雙相、三相或更高相質(zhì)量流率產(chǎn)生預定的神經(jīng)網(wǎng)絡系數(shù)組，但是由模塊6225執(zhí)行的在線訓練功能可產(chǎn)生在流量計的初始起動階段，或者可在每次初始化該流管時進行。來自于神經(jīng)網(wǎng)絡的校正中間值輸入至質(zhì)量流測量輸出塊6230。使用該校正中間值，該質(zhì)量流測量輸出塊6230確定多相過程流體的每個相的質(zhì)量流率。在一些實施方式中，該測量輸出塊6230驗證用于相的質(zhì)量流測量并且該傳感器參數(shù)處理模塊6210也將緩沖參數(shù)和振蕩幅值的參數(shù)(如前所述)輸入幅值控制模塊6235。該幅值控制模塊6235還處理緩沖參數(shù)和振蕩幅值的參數(shù)并且產(chǎn)生數(shù)字驅(qū)動信號。該數(shù)字驅(qū)動信號通過A/D轉(zhuǎn)換器6240轉(zhuǎn)換至模擬驅(qū)動信號從而操作連接至數(shù)字流量計的流管的驅(qū)動器6245。在一些實施方式中，幅值控制模塊6235可處理緩沖參數(shù)和振蕩幅值的參數(shù)并且產(chǎn)生模擬驅(qū)動信號來直接地操作該驅(qū)動器6245。圖61示出由數(shù)字控制器6200執(zhí)行的步驟6250。在處理開始之后(6251),由過程傳感器6204和驅(qū)動器6245產(chǎn)生的測量信號通過沖莫擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換過程量化(如上所述)，該內(nèi)存緩存6208填充數(shù)字傳感器和驅(qū)動器數(shù)據(jù)(6252)。對于每個新的處理循環(huán)，該傳感器和驅(qū)動參數(shù)處理模塊6210從緩沖6208中獲取傳感器和驅(qū)動器數(shù),并且根據(jù)該傳感器數(shù)據(jù)計算傳感器和驅(qū)動器變量(6254)。尤其地，該傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊6210計算傳感器電壓、傳感器頻率、驅(qū)動電流和驅(qū)動增益。該傳感器和驅(qū)動器參數(shù)處理模塊6210執(zhí)行可選的診斷—流體—條件處理程序(6256)從而計算統(tǒng)計值，包括平均、標準差以及傳感器和驅(qū)動器變量的每個的斜度。該可選的診斷—流體_條件處理程序(6256)可用于例如識別78雙相流條件和/或確定雙相流條件的液體成分是否包括分離的流體成分，諸如油和水。根據(jù)相應于傳感器和驅(qū)動器變量的每個計算的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可選的流體條件狀態(tài)機(6258)可用于檢測三個有效流體條件狀態(tài)其中之一之間的轉(zhuǎn)換FLOW—CONDITION—SHOCK,FLOW—CONDITION—HOMOGENEOUS,以及FLOW—CONDITION—MIXED。但是，如果過程流體已知已經(jīng)包括不均勻混合物，那么該過程可自動地從步驟6254前進以對原始質(zhì)量流測量進行計算6260。如果狀態(tài)FLOW—CONDITION-SHOCK被檢測到(6258),那么質(zhì)量流測量分析過程由于不規(guī)則的傳感器輸入而沒有被執(zhí)行。當脫離該條件時，該處理程序開始新的循環(huán)(6251)。該處理程序然后搜索新的正弦信號從而在傳感器信號數(shù)據(jù)中進行跟蹤并且重新開始處理。作為該跟蹤過程的一部分，該處理程序必須使用上述零點交叉技術尋找該正弦波的開始和結(jié)束。如果沒有檢測到狀態(tài)FLOW—CONDmON-SHOCK，那么該處理程序計算流過該流管100的物質(zhì)的原始質(zhì)量流測量(6260)。如果多相流已經(jīng)已知為離開被監(jiān)視的過程，那么流過流量計100的物質(zhì)^底定為例如雙相物質(zhì)或三相物質(zhì)。例如，流過該流量計100的物質(zhì)可以是多相過程流體，諸如濕氣。在這種情況下，多相流誤差校正模塊6220確定表觀中間值并且使用(各)神經(jīng)網(wǎng)絡處理器，使用(6274)校正該表觀中間值。多相流的每個相的特定于相的屬性使用校正中間值由質(zhì)量流測量輸出塊6230確定(6276)。處理然后開始新的循環(huán)(6251)。再次參照圖60,形成雙相流誤差校正模塊6220的一部分的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器可以是前饋神經(jīng)網(wǎng)絡，提供非參數(shù)化框架來示出輸入和輸出空間之間的非線性功能映射。在可使用的多個神經(jīng)網(wǎng)絡模型中，多層感知(MLP)和徑向基礎函數(shù)(RBF)網(wǎng)絡已經(jīng)用于數(shù)字流量計的實施方式。具有一個隱藏層的MLP(每個單元具有S形曲線激活函數(shù))可以非常良好地近似任何連續(xù)映射。在一項實例中，數(shù)字流量計6200可處理公知為三相流的流體。例如，該三相流可以主要是天然氣，具有包括油和水的混合物的流體成分。在其他實例中，相同的或類似的過程可應用至雙相流或者在流體混合物中包含三個成分的流體。具體地說，流管操作保持在三相流。傳感器幅值，驅(qū)動增益，頻率和相的基本測量從傳感器信號和所需的電流中獲得。該基本測量與任何可用的外部輸入和過程或者特定于應用的知識共同使用從而產(chǎn)生總體流和多成分質(zhì)量和體積流率的推算值。例如，整體流體和多成分質(zhì)量和體積流率的推算值可如下產(chǎn)生。頻率，相和/或幅值的推算可使用各值之間的已知關聯(lián)進行改進，諸如幅值校正的變化率?；旌腺|(zhì)量流和密度的原始推算可根據(jù)頻率、相、流管溫度和校正常數(shù)的最佳推算值而產(chǎn)生。簡單的線性校正應用至用于觀察流體壓力的密度測量。在一些實施方式中，所觀察的流體壓力可從外部輸入獲得。因為壓力膨脹并且加強該流管，這可使得原始密度產(chǎn)生誤差，如果在可重復的過程或流體混合物中產(chǎn)生氣體密度，簡單的可變偏差可以運行得非常好，如果流體和/或氣體成分濃度的變化預期出現(xiàn)在該過程中，那么更復雜的校正可包括可變流體密度的額外項。發(fā)送器可包括構(gòu)造參數(shù)，限定預期的流體密度(具有溫度補償)以及氣體參考密度。在三相流體混合物中，固定的含水率(wc)可假定或者可測量。該含水率是混合物中水的部分。該流體溫度被測量為根據(jù)含水率和純油密度(D油)和水密度(DJ計算真正流體密度(D》的推算值。真正流體密度的推算值適于具有流體溫度和流體壓力的D^和D7K的已知變化。D1=WC%/100*D水+(l匿WC%/100)*D油用于具有觀察流體壓力和流體溫度的氣體密度(Dg)的變化的(根據(jù)例如理想氣體模型)模型可通過外部輸入而獲得，該模型被假定，并且根據(jù)原始混合物密度(raw_Dm)的原始流體體積比(raw一LVF)使用下述計算raw一LVF=100沐(raw一Dm-Dg)/(Dl-Dg)原始混合物的原始體積混合物流率使用下式計算raw一mvf=raw—mmf/raw—Dm.采用實驗數(shù)據(jù)訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡用于產(chǎn)生原始流體體積比和原始體積流率的校正推算值，如下所示。在下述方程中，變量"nnfimction"表示神經(jīng)網(wǎng)絡。corrected_LVF=nnftmction(raw一LW,raw一mvf,fluid_pressure,flowtube一DP)corrected一mvf=皿fimction(raw一LW，raw—mvf,fluid_pressure,flowtube一DP)該原始流體體積比(rawLVF)等于100-氣體體積比(GVF)。另外，原始流體體積比緊密地關聯(lián)于密度下降。該原始體積流可調(diào)整為例如速度，而不對方法進行變化，神經(jīng)網(wǎng)絡可組合，但是可使用不同的輸入。使用下述關系計算流體和氣體流率:corr—liqvf=corr—LVF/雨*corr—mvfcorr—gasvf=(1-corr—LW/100)*corr—mvfcorr—liqmf=corr—liqvf*DlcoTr一gasmf=corr—gasvf*Dg含水率計量表可用于提供測量值，作為(各)神經(jīng)網(wǎng)絡的額外輸入，并且?guī)椭_地將流體流分為組成部分。為了幫助精確地分離流體流，可使用下述關系con—Watervf=WC%/100*corr—liqvfcorr—Oilvf=(l-WC%/100)*corr—liqvf可選擇地或者另外，表觀氣體和非氣體Froude數(shù)可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡確定和校正，然后用于確定多相流的組成成分的質(zhì)量流率。例如，該氣體Froude數(shù)可根據(jù)下述方程確定，其中《是表觀氣體質(zhì)量流率，Pg是基于理想氣體定律的多相流的氣相的密度的推算值，A是在多相流的非氣體相中的流體的密度的推算值，爿是流管的橫截面積，D是流管的直徑，g是由于重力產(chǎn)生的加速度。該表觀氣體質(zhì)量流率是組成流體在多相流中的已知或假定密度，多相流的表觀密度(表觀體積密度)，以及多相流的表觀質(zhì)量流率(表觀體積質(zhì)量流率)的函數(shù)。其中，Vr",表觀氣體速度sA;類似地，表觀非氣體Froude數(shù)(可以是液體Froude數(shù))可使用下述方程計算，其中^是表觀流體質(zhì)量流率，K是上述參照氣體Froude數(shù)限定的常數(shù)，^是類似于上述表觀氣體速度確定的表觀流體速度該表觀氣體和非氣體Froude數(shù)然后使用神經(jīng)網(wǎng)絡校正校正—氣體Froude數(shù)二nnflmction(表觀氣體Froude數(shù)，表觀非氣體Froude數(shù))才交正—非氣體Froudelt=nnflmction(表觀氣體Froudel史，表》見非氣體corrWatermf=corrWatervf*DwatercorrOilmf=corrOilvf*DoilFroude數(shù))一旦確定校正的氣體和非氣體Froude數(shù)，那么用于多相流的氣體和非氣體成分的質(zhì)量流率可被確定。尤其，一旦獲傳氣體和非氣體Froude數(shù)的校正值，那么可得知除了質(zhì)量流率的多相流的非氣體和氣體成分的所有參數(shù)值。因此，多相流體的非氣體和氣體成分的校正質(zhì)量流率可根據(jù)用于確定表觀Froude數(shù)的上述方程確定。另外，隨著使用流體體積比和體積流作為神經(jīng)網(wǎng)絡輸入的實施方式，含水率計量表可用于幫助將多相流分為多個組成部分。例如，含水率計量表可提供多相流的含水率(WC),表示多相流中水的部分，該WC可用于幫助使用下述方程將多相流分為多個組成部分corr—Watervf=WC%/100*corr—liqvfcorr—Oilvf=(1-WC%/100)*corr—liqvfcorr—Watermf=corr一Watervf*Dwatercorr一Oilmf=corr一Oilvf*Doil.如上參照圖59所述，在特定情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡可產(chǎn)生比其他表觀中間值更精確的表觀氣體和非氣體Froude數(shù)的校正值。因此，使用表觀氣體和非氣體Froude數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入可導致更精確地確定組成多相流的組成流體的屬性。上述說明總體地示出了各種數(shù)字Coriolis質(zhì)量流量計，描述其背景，實施方式和操作實例，并且比較先前的模擬控制器和發(fā)送器。已經(jīng)實現(xiàn)模擬控制器性能的多個改善，包括高度精確地控制流管操作，即使以非常低的幅值操作；即使在高度緩沖的條件下也可維護流管的操作；高度精確和高速測量；補償幅值的動態(tài)變化；補償雙相流；以及4比處理為零狀態(tài)或>^人零狀態(tài)開始批處理。這些有益效果的組合說明，數(shù)字質(zhì)量流量計代表明顯的階躍性前進，不僅僅是從模擬技術的逐漸改進。處理雙相流和外部振動的能力意味著數(shù)字質(zhì)量流量計100能夠改善傳統(tǒng)Coriolis應用的性能，同時將應用的范圍擴展至可應用流體技術的情況。該數(shù)字平臺也是有用和靈活的交通工具，對Coriolis計量進行研究，其提供高精確度，高計算能力以及數(shù)據(jù)率。結(jié)合圖62-72描述并示出將數(shù)字流量計6200額外地應用至三相流，例如具有氣體(曱烷)和液體成分(油和水)的濕氣。圖62是才艮據(jù)各種井壓和氣體速度時的實際測試而測試的井頭的測試矩陣的示意圖。圖63是各種液體空穴率百分比的原密度誤差以及各種速度和壓力下的井的示意圖。圖64是各種液體空穴率百分比的原質(zhì)量流體誤差以及各種速度和壓力下的井的示意圖。圖65是各種速度和壓力下的井的原始液體空穴率誤差的示意圖。圖66是各種速度和壓力下的井的原體積誤差的示意圖。圖67是各種速度和壓力下的井的校正液體空穴率的示意圖。圖68是各種速度和壓力下的井的校正混合物體積流的示意圖。圖69是各種速度和壓力下的井的校正氣體質(zhì)量流的示意圖。圖70是經(jīng)測試的數(shù)字流量計的校正氣體累積可能性的示意圖。圖71是各種速度和壓力下的井的驕傲正流體質(zhì)量流誤差的示意圖。圖72是經(jīng)測試的數(shù)字流量計的校正氣體累積可能性的示意圖。參照圖62-72,對包含水和空氣的濕氣進行測試覆蓋了在計量器的大范圍內(nèi)的測試良好的參數(shù)。所覆蓋的流體體積流率比(LVF=100y。-GVF)的點，包括0.0，0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.5,2.0,3.0,4.0，5.0%.參照所檢測到的質(zhì)量流和密度誤差假定不存在流體滯留，控制現(xiàn)場中的穩(wěn)定流型的靜態(tài)混合器，以及由于計量器中的液體滯留造成的正密度誤差。由于流體滯留在計量器中的正密度誤差在低流速和低氣體密度下是最高的。負質(zhì)量流誤差類似于Coriolis計量器雙相響應。可應用的建模策略使用表觀質(zhì)量流和表觀密度來將所收集數(shù)據(jù)的校正因數(shù)或曲線擬合應用于產(chǎn)生實際測量，注入實時密度測量。但是，很大范圍的氣體密度，諸如175-900psi也有助于額外的方法。例如，已經(jīng)識別備選的參數(shù)，包括模型參數(shù)，用于誤差的兩個主要參數(shù)。具體地說，混合物體積流(假定相之間不存在滑移)-基于質(zhì)量/密度比和流體體積比(LVF)即100%-GVF。提供對于每個的校正，使用它們的原始值和額外壓力數(shù)據(jù)(僅有的)。給定LVF和體積流的校正值，氣體和流體成分的質(zhì)量流率可如下所述進行計算ml=pl.LVF/100%.Volflowmg=pg.(1-LVF/100%).Volflow所得的誤差如圖69-72所示。該模型覆蓋很大范圍的條件，包括各種壓力和流率。更限制組的條件可產(chǎn)生改善的結(jié)果，諸如，更高的誤差產(chǎn)生更小的原始誤差，用f計量器的"自然，，操作范圍，在高LVF和速度下的非常高的壓降，和/或需要檢查使用濕氣的計量器尺寸。83該模型可擴展或修改，使得基礎壓力"校正值"，其可包括通過曲線擬合的擬合原始數(shù)據(jù)從而直接地輸出實際測量，例如，不具有真實校正因數(shù)，并且在我們應用神經(jīng)網(wǎng)絡之前應用至密度。當前的輸入是特定于流體的，例如體積流，取決于實際流體密度。該輸入可形成為無量綱的，例如，通過將體積流轉(zhuǎn)換為速度，然后將該速度表述為可由管道調(diào)整的最大速度的百分比，之后標準化該數(shù)據(jù)從而確定成分。操作壓力可包括60bar的流體壓力，2-3bar的差，并且支持在150psi-1000psi范圍的更高的操作壓力。參照圖62-72的詳細模型計算實驗利用范圍為大概375psi的來自于井頭的天然氣。該流管尺寸也可根據(jù)壓降進行確定。R.源代碼列表下述源代碼在這里rf合入這一應用，該源代碼用于4艮據(jù)流量計的一項實施方式實現(xiàn)質(zhì)量流率處理程序。應當理解，可^f吏用不同的計算機代碼實現(xiàn)質(zhì)量流率處理程序，同時不脫離所述技術的范圍。因此，前述說明以及下述源代碼列表都不用于限制所描述的技術。源代碼列表voidcalculate—massflow(meas一data—仁ype*p,meas—data—type*op,intvalidating)doubleTz,2l,22,z3,z4,z5,z6,z7,t,x,dd,m,g,flow—error'-doublenoneu—mass—flow,phase—bias—uric,phase_p:rec—unc,this—density,-intreset,freeze,'/*calculatenon-engineeringunitsmassflow*/if(amp—svi<norxeu—mass—flow-O,O'.elsenoxieu—tnassflow-tan(my—pi*p->phasejiiff/180),'/*converttoengineeringunitsVTz=p->tempe;ratvi:re—value-20,'p->massflow—value-flowjactor*16.0*(FC1*Tz+FC3*Tz*T2+FC2)*iioraeu—mass—flow/p->v—fireg,-applytwo-phaseflowcorrectionifnecessary*/(validating&&do—two_phase—correction}{callneuralnetforcalculationofmassflowcorrection*/tVMV—temp—stats-mean/3RMV—densstats,mean;//meanVMVtemperature//meanRMV"density-(TX_true—density-x)/TX_true—density*IOO，O'-RMV—mass—stats.mean,gain—stats.mean//meanRMVmassflow;//meangain,-gnn—predict(t,dd,m,g,&flow—erxor)p"massflow—value-100,0*m/(100-0+flow—error);s.版權說明本專利文檔的公開內(nèi)容的一部分包含受版權保護的材料。版權所有者對通過專利文檔或?qū)＠_其中任何一個進行傳真復制不持異議，其出現(xiàn)在專利和商標局的專利文件或記錄中，但是對于其他方法保留所有的著作權權利。其他實施方式都在隨后權利要求書的范圍內(nèi)。權利要求1、一種方法，包括使得多相過程流體通過可振動流管；在所述可振動流管中引發(fā)活動；根據(jù)所述可振動流管的活動確定所述多相過程流體的第一表觀屬性；根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值；根據(jù)所述表觀中間值與校正中間值之間的映射確定所述校正中間值；以及根據(jù)所述校正中間值確定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性。2、根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述映射是神經(jīng)網(wǎng)絡。3、根據(jù)權利要求2所述的方法，還包括在確定所述校正中間值之前，確定所述表觀中間值處于值的第一限定區(qū)域；在確定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性之前，確定所述校正中間值處于值的第二限定區(qū)域。4、根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述多相過程流體是濕氣。5、根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述多相過程流體包括第一相和第二相，所述第一相包括非氣體流體，并且所述第二相包括氣體。6、根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述多相過程流體包括包括第一非氣體流體的第一相，以及包括第二非氣體流體的第二相，以及包括氣體的第三相。7、根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，確定所述多相過程流體的第一表觀屬性包括確定所述多相過程流體的第二表觀屬性。8、根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述多相過程流體的第一表觀屬性是質(zhì)量流率，所述第二表觀屬性是密度。9、根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括接收與所述過程流體的額外屬性相對應的一個或多個測量值。10、根據(jù)權利要求9的方法，其中，所述多相流的額外屬性包括多相流的溫度、與所述多相流相關聯(lián)的壓力以及所述多相流的含水率其中的一個或多個；以及根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值包括根據(jù)所述第一表觀屬性和所述額外屬性確定所述中間值。11、根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值包括確定與所述多相流過程流體中的非氣體流體的量相關聯(lián)的體積比以及所述多相流的體積流率。12、根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值包括確定與所述多相流的非氣體相相對應的第一Froude數(shù)以及與所述多相流的氣體相相對應的第二Froude數(shù)。13、根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，根據(jù)所述校正中間值確定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性包括確定所述多相流的非氣體相的質(zhì)量流率。14、一種流量計，包括可振動流管，所述流管包含多相流；驅(qū)動器，所述驅(qū)動器連接至所述流管并且用以使所述流管產(chǎn)生活動，使得所述流管振動；傳感器，所述傳感器連接至所述流管并且用以檢測所述流管的活動以及產(chǎn)生傳感器信號；以及控制器，所述控制器用以接收所述傳感器信號并且用以根據(jù)所述可振動流管的活動確定所述多相過程流體的第一表觀屬性；根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值；、日b、日、、，.、'a值；以及根據(jù)所述校正中間值確定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性。15、根據(jù)權利要求14所述的流量計，其中，所述映射是神經(jīng)網(wǎng)絡，用以確定由于所述多相流過程流體的存在而導致的中間值中的誤差。16、根據(jù)權利要求14所述的流量計，其中，所述控制器還用以在確定所述校正中間值之前，確定所述表觀中間值處于值的第一限定區(qū)域中；以及在確定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性之前，確定所述校正中間值處于值的第二限定區(qū)域中。17、根據(jù)權利要求14所述的流量計，其中，所述多相過程流體是濕氣。18、根據(jù)權利要求14所述的流量計，其中，確定所述多相過程流體的第一表觀屬性包括確定所迷多相過程流體的第二表觀屬性。19、根據(jù)權利要求14所述的流量計，其中，所述多相過程流體的第一表觀屬性是質(zhì)量流率，所述第二表觀屬性是密度。20、根據(jù)權利要求14所述的流量計，其中，所述控制器還用以接收與所述過程流體的第二表觀屬性相對應的一個或多個測量值。21、根據(jù)權利要求14所述的流量計，其中，根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值包括確定與所述多相流體的非氣體相相對應的第一Froude數(shù)和與所述多相流的氣相相對應的第二Froude數(shù)。22、一種流量計發(fā)送器，包括至少一個處理裝置；以及存儲裝置，所述存儲裝置存儲使得所述至少一個處理裝置執(zhí)行下述操作的指令根據(jù)所述可振動流管的活動確定所述多相過程流體的第一表觀屬性；根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值；值；以及根據(jù)所述校正中間值確定所述多相過程流體的相的特定于相的屬性。23、根據(jù)權利要求22所述的發(fā)送器，其中，所述多相過程流體是濕氣。24、根據(jù)權利要求22所述的發(fā)送器，其中，所述存儲裝置還存儲指令,使得所述至少一個處理裝置接收與所述過程流體的第二表觀屬性相對應的一個或多個測量值。25、根據(jù)權利要求22所述的發(fā)送器，其中，根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值包括確定與所述多相流體的一一氣體相相對應的第一Froude數(shù)和與所述多相流的氣相相對應的第二Froude數(shù)。全文摘要一種多相過程流體通過可振動流管。在所述可振動流管中引發(fā)活動。根據(jù)所述可振動流管的活動確定所述多相過程流體的第一表觀屬性，根據(jù)所述第一表觀屬性確定與所述多相過程流體相關聯(lián)的表觀中間值。根據(jù)所述表觀中間值與校正中間值之間的映射確定所述校正中間值。根據(jù)所述校正中間值確定所述多相過程流的相的特定于相的屬性。文檔編號G01F1/84GK101578503SQ200780040273公開日2009年11月11日申請日期2007年8月28日優(yōu)先權日2006年8月28日發(fā)明者邁克爾·S·圖姆斯,馬努斯·P·亨利申請人:因萬西斯系統(tǒng)股份有限公司