流量计和检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法

专利名称：流量计和检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法
技术领域：
本发明涉及一种流量计和检测该流量计的电缆线路中的电缆故障 的方法。
背景技术：
振动管道传感器(例如科里奥利质量流量计)通常通过检测包含流 动物质的振动管道的运动来操作。可通过处理从与该管道关联的运动换 能器接收的测量信号来确定与管道中的物质相关的性质，例如质量流量 和密度等。填充物质的振动系统的振动模式一般受到包含物质的管道的 组合质量、刚度和阻尼特性以及包含于该管道中的物质的影响。
一般的科里奥利质量流量计包括一条或多条管道，这些管道串联地 连接在管路或其它运输系统中并且在系统中输送物质，例如流体和泥浆 等。每条管道可视为具有一组固有振动模式，包括例如单纯弯曲、扭转、 径向和耦合模式。在一般的科里奥利质量流量测量应用中，当物质流经 管道时以一种或多种振动模式激励该管道，并且在沿着该管道间隔的点 处测量该管道的运动。通常由以周期方式扰动管道的致动器提供激励， 例如机电装置，如音圏式驱动器。可通过测量在换能器位置处的运动之 间的时间延迟或相位差来确定质量流率。通常采用两个这样的换能器
(或才企出传感器(picko仔sensor))以便测量流动管道的振动响应，并 且所述换能器通常位于致动器的上游和下游位置处。这两个检出传感器 通过电缆线路(例如独立的两对电线)连接到电子仪器。该仪器从所述 两个检出传感器接收信号并处理这些信号以便得出质量流率测量值。
当科里奥利流量计的流动管道清空时，则两个检出信号(pickoff signal)之间的相位差理想地为零。相反，在正常操作期间，由于科里 奥利效应，经过流量计的流量引起这两个检出信号之间的相移。该相移 与经过管道的物质流量成正比。因此，通过对信号差值进行准确测量， 流量计可准确地测量质量流率。
科里奥利流量计通常使用线圏来驱动流动管道并测量由此引起的 流动管道振动。在很多情况中，流量传感器设备(即，流动管道、检出传感器和驱动器)不与发射机电子设备一体地安装。 一般的科里奥利流
量计包括9条捆扎在发射机/仪表电子设备和流量传感器设备之间的电 缆中的电线。电缆线路通常包括3条用于电阻式温度检测器(RTD)传 感器的电线、2条用于第一检出传感器的电线、2条用于第二检出传感 器的电线和2条用于驱动器的电线。
电缆线路通常在现场由用户连接。这可能在电缆线路中导致问题。 各对电线可能被互换。电线可能被弄混。不良的终端连接或失效的线圏 可造成开路。例如，如果第一检出传感器沿第一定向连接，第二检出传 感器沿相反的第二定向连接，那么在调零操作期间测得的相移将会过 大。类似地，当连接到驱动器的电线被互换时，那么将不会观察到预期 的相位特性，并且驱动电路的反馈回路可朝零点驱动响应而不是朝基频 驱动响应。
可能出现的另 一个问题是在部件之间断开或未连接的电线。在元件 开始工作之前可能检测不到断开或未连接的电线。在用户所在地诊断故
障并解决问题是成本高且费时的。另外，用户会受到停工期、费用和挫 折的影响。
理想的是，发射机自动地确定传感器是否被正确地接线，如果不是， 则纠正遇到的问题。另外，需要独立于过程变化来确定是否正确接线。

发明内容
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的仪表电子设备。该仪表电子设备包括第一和第二检出传感器且 该电缆线路连接到所述第一和第二检出传感器。该电缆线路包含一条或 多条第一检出电线(pickoffwire)和一条或多条第二检出电线。该仪表 电子设备还包括连接到电缆线路的信号注入装置。该信号注入装置构造 成产生注入信号并将该注入信号传送到电缆线路中以及传送给第 一和 第二检出传感器。该仪表电子设备还包括连接到电缆线路的信号调节电 路。该信号调节电路构造成响应于注入信号从第一和第二检出传感器的 至少一个接收至少一个响应信号，并且确定电缆线路的一条或多条第一 检出电线和一条或多条第二检出电线之一或两者中的检出电线开路故 障(pickoff open wire fault)和检出连接定向故障(pickoff connection orientation fault)中的一种或多种。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的仪表电子设备。该仪表电子设备包括驱动器、第一和第二检出 传感器，所述电缆线路连接到所述第一和第二检出传感器且连接到所述 驱动器。该仪表电子设备还包括驱动电路，该驱动电路连接到电缆线路 并且构造成产生驱动信号并将该驱动信号传送到电缆线路中以及传送 给所述驱动器。该仪表电子设备还包括连接到电缆线路的信号调节电 路。该信号调节电路构造成响应于驱动信号从第一和第二检出传感器的 至少一个接收至少一个响应信号，并且确定电缆线路的一条或多条驱动 器电线中的驱动器电线开路故障和驱动器连接定向故障中的一种或多 种。
根椐本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电
缆故障的方法。该方法包括将从第一检出传感器和第二检出传感器中 的至少一个接收的响应信号的注入信号分量与预定检出幅度阈值进行 比较，如果该注入信号分量未超过该预定检出幅度阈值，则确定相应的 一条或多条第一检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出 电线开路故障。
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法。该方法包括将第一检出响应信号的第一检出响应相位 和第二检出响应信号的笫二检出响应相位之间的相位差与预定检出相 位差阈值进行比较。经由电缆线路从第一检出传感器和第二检出传感器 接收所述第一检出响应信号和所述第二检出响应信号。该方法还包括 如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定向故障。
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法。该方法包括将跨越驱动电路输出端处的驱动电阻RD 的驱动电阻电压与预定电压阈值进行比较，如果该驱动电阻电压未超过 该预定电压阈值，则确定一条或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障。
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法。该方法包括将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈 值进行比较。该响应信号相位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间 的差值。从第一检出传感器和第二检出传感器中的至少一个接收该响应信号相位。该方法还包括如果所述响应信号相位差超过所述预定驱动 器相位差阈值，则确定一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法。该方法包括确定振动响应的振动响应幅度，如果该振 动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定一条或多条驱动器电线 中的驱动器连接定向故障。
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法。该方法包括针对检出电线开路故障测试电缆线路的一 条或多条第一检出电线和一条或多条第二检出电线。所述一条或多条第 一检出电线和所述一条或多条第二检出电线包含在电缆线路中并分别 连接到第一检出传感器和第二检出传感器。该方法还包括如果在所述 一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线中确定没有 检出电线开路故障，则针对检出连接定向故障测试所述一条或多条第一 检出电线和所述一条或多条第二检出电线。该方法还包括针对驱动器 电线开路故障测试电缆线路的一条或多条驱动器电线。所述一条或多条 驱动器电线连接到驱动器。该方法还包括如果在所述一条或多条驱动 器电线中确定没有驱动器电线开路故障，则针对驱动器连接定向故障测 试所述一条或多条驱动器电线。
在所述仪表电子设备的一方面，所述信号调节电路构造成将至少一 个响应信号的注入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较，如果该注入 信号分量未超过该预定检出幅度阈值，则确定相应的一条或多条第一检 出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出电线开路故障。
在所述仪表电子设备的另一方面，所述信号调节电路接收第一检出 响应信号和第二检出响应信号，并且所述信号调节电路构造成将第一检 出响应相位和第二^r出响应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值 进行比较，如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定相应 的 一条或多条第 一检出电线或相应的 一条或多条第二检出电线中的检 出连接定向故障。
在所述仪表电子设备的又一方面，所迷信号注入装置包括:数模 (D/A)转换器，该数模转换器构造成接收数字频率指令并输出频率输 入；注入信号发生器，该注入信号发生器从该D/A转换器接收频率输入并输出由该频率输入所规定频率的注入信号；以及，变压器，该变压器 将该注入信号传送到电缆线路中。
在所述仪表电子设备的又一方面，如果确定存在检出连接定向故 障，则所述信号调节电路还构造成使从一个检出传感器接收的响应信号翻转。
在所述仪表电子设备的又一方面，所述信号调节电路构造成将跨越 驱动电路输出端处的驱动电阻rd的驱动电阻电压与预定电压阈值进行 比较，如果该驱动电阻电压未超过该预定电压阈值，则确定所述一条或 多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障。
在所述仪表电子设备的又一方面，所述信号调节电路构造成将响应 信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较，如果该响应信号相位差 超过该预定驱动器相位差阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的 驱动器连接定向故障，该响应信号相位差包括响应信号相位和驱动信号 相位之间的差值，从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器中的至 少一个接收该响应信号相位。
在所述仪表电子设备的又一方面，所述仪表电子设备还构造成确定 振动响应的振动响应幅度，如果该振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号 幅度，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
在所迷仪表电子设备的又一方面，如果确定存在驱动器连接定向故 障，则所述驱动电路还构造成使驱动信号翻转。
在所述方法的一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在检出 电线开路故障，则产生警报。
在所述方法的另一个实施例中，所述比较和确定还包括将来自第 一检出传感器的第一响应信号的第一注入信号分量与预定检出幅度阈 值进行比较，如果该第一注入信号分量未超过该预定检出幅度阈值，则 确定所述一条或多条第 一检出电线中的第 一检出电线开路故障；将来自 第二检出传感器的第二响应信号的第二注入信号分量与预定检出幅度 阈值进行比较，如果该第二注入信号分量未超过该预定检出幅度阈值， 则确定所述一条或多条第二检出电线中的笫二检出电线开路故障。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在检 出连接定向故障，则产生警报。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所迷确定之后，如果确定存在检出连接定向故障，则使从一个检出传感器接收的响应信 号翻转。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在驱 动器电线开路故障，则产生警报。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在驱 动器连接定向故障，则产生警报。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述确定之后， 如果确定存在驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动信号翻 转。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在驱 动器连接定向故障，则产生警报。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述确定之后， 如果确定存在驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动信号翻转。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定在所述 一条或多条第一检出电线中、在所述一条或多条第二检出电线中、或在 所述一条或多条驱动器电线中存在电线开路故障，则产生警报。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定在所述 一条或多条第一检出电线中、在所迷一条或多条第二检出电线中、或在 所述一条或多条驱动器电线中存在连接定向故障，则产生警报。
在所述方法的又一个实施例中，所述针对检出电线开路故障测试一 个或多个检出传感器包括将从第一检出传感器和第二检出传感器中的 至少一个接收的响应信号的注入信号分量与预定检出幅度阈值进行比 较，如果该注入信号分量未超过该预定检出幅度阈值，则确定相应的一 条或多条第 一检出电线或相应的 一条或多条第二检出电线中的检出电 线开路故障。
在所迷方法的又一个实施例中，所述针对检出连接定向故障测试所 述一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线包括将第 一检出响应信号的第一检出响应相位和第二检出响应信号的第二检出 响应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较，经由电缆线路 从第一检出传感器和第二检出传感器接收所述第一检出响应信号和所 述第二检出响应信号，如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定向故障。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述针对检出 连接定向故障测试之后，如果确定存在检出连接定向故障，则使来自一 个检出传感器的响应信号翻转。
在所述方法的又一个实施例中，针对电线开路测试所述驱动器包 括将跨越驱动电路输出端处的驱动电阻RD的驱动电阻电压与预定电 压阈值进行比较，如果该驱动电阻电压未超过该预定电压阈值，则确定 所述一条或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障。
在所述方法的又一个实施例中，所述针对驱动器连接定向故障测试 所述一条或多条驱动器电线包括将响应信号相位差与预定驱动器相位 差阈值进行比较，该响应信号相位差包括响应信号相位和驱动信号相位 之间的差值，从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器中的至少一 个接收该响应信号相位，如果该响应信号相位差超过该预定驱动器相位 差阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
在所述方法的又一个实施例中，所述针对驱动器连接定向故障测试 所述一条或多条驱动器电线包括确定振动响应的振动响应幅度，如果 该振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定所述一条或多条驱 动器电线中的驱动器连接定向故障。
在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述针对驱动 器连接定向故障测试所述一条或多条驱动器电线之后，如果确定存在驱 动器连接定向故障，则使来自所述驱动器的驱动信号翻转。


图1示出包括流量计组件和仪表电子设备的科里奥利流量计。
图2是根据本发明的一个实施例的流量计的一部分的图示。
图3是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的
电缆故障的方法的流程图。
图4是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的
电缆故障的方法的流程图。
图5是根据本发明的 一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的
电缆故障的方法的流程图。
图6是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法的流程图。
图7是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的 电缆故障的方法的流程图。
图8示出根据本发明的一个实施例的流量计。
具体实施例方式
图卜8和以下说明描述了教导本领域技术人员如何实现和运用本发明 的最佳方式的具体示例。为了示教发明原理的目的， 一些常规方面已被简 化或省略。本领域技术人员可从落入本发明的范围内的这些示例想到变 型。本领域技术人员可想到能以各种方式结合下文所述的特征以形成本发 明的多种变型。因此，本发明不限于下文所述的具体示例，而是仅由权利 要求及其等同权利要求所限定。
图1示出包括流量计组件10和仪表电子设备20的科里奥利流量计5。 仪表电子设备20经由导线100连接到仪表组件10,从而在通路26上提供 密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度及其它信息。对本领域技 术人员应当显而易见的是，本发明可供任何类型的科里奥利流量计使用而 不用考虑驱动器、检出传感器、流动管道的数量或振动的操作模式。虽然 对本领域技术人员显而易见的是本发明可实施为振动管密度计而不需要 由科里奥利流量计提供的附加测量能力，但是仍然描述科里奥利流量计的 结构。
流量计组件10包括一对法兰101和101，、歧管102和102，、驱动器 104、；险出传感器105-105，、以及流动管道103A和103B。驱动器104和 检出传感器105和105，连接到流动管道103A和103B。
法兰101和IOI，固定到歧管102和102，。歧管102和102，固定到间隔 器106的相对端部。间隔器106维持歧管102和102，之间的间距，从而避 免流动管道103A和103B中不希望的振动。当流量计组件IO插入运送所 测量的物质的管路系统(未示出)中时，所述物质通过法兰101进入流量 计组件IO,经过进口歧管102 (在该处，物质的总量被引导进入流动管道 103A和103B),流过流动管道103A和103B并返回到出口歧管102，(在 该处，所述物质通过法兰IOI，离开流量计组件10)中。
选取流动管道103A和103B并将所述流动管道适当地安装到进口歧 管102和出口歧管102，，使得所述流动管道分别绕弯曲轴线W-W和W，-W，基本上具有相同的质量分布、惯性矩和弹性模数。所述流动管道以基本平 行的方式从所述歧管向外延伸。
流动管道103A-B由驱动器104关于所述流动管道的相应弯曲轴线W 和W，沿相反方向以所谓的流量计弯曲模式的第一输出(first out)来驱动。 驱动器104可包括很多种公知装置之一，例如安装到流动管道103A的磁 体和安装到流动管道103B的反作用线圏。交流电经过该反作用线圏以促 使这两个管道振荡。由仪表电子设备20经由导线110向驱动器104提供 合适的驱动信号。
仪表电子设备20分别接收导线111和lll，上的传感器信号。仪表电 子设备20在导线110上产生驱动信号，该驱动信号促使驱动器104使流 动管道103A和103B振荡。仪表电子设备20处理来自检出传感器105和 105，的左速度信号和右速度信号以便计算质量流率。通路26提供允许仪表 电子设备20与操作者进行交互的输入和输出装置。对图1的说明仅仅提 供作为流量计的运转的示例，而不是用来限制本发明的教导。
图2是根据本发明的一个实施例的流量计5的一部分的图示。流量计 5包括第一检出传感器201a、第二检出传感器201b、驱动器204和仪表电 子设备20。仪表电子设备20可操作为质量流量计或者可操作为密度计， 包括操作为科里奥利流量计。除了其它部件以外，仪表电子设备20可包 括驱动电路220、信号注入装置203和信号调节电路202。仪表电子设备 20由电缆线路205连接到检出传感器201和驱动器204。电缆线路205将 第一检出传感器201a和第二检出传感器201b连接到信号调节电路202和 信号注入装置203。电缆线路205将驱动器204连接到驱动电路220。在 一个实施例中，信号调节电路202和信号注入装置203通过线路210相互 连接。
电缆线路205可包括将第一和第二检出传感器201a和201b电连接到 信号调节电路202的任何形式的电线、电缆、光纤等。在一个实施例中， 电缆线路205包括图1的导线100的至少一部分。
一般的流量计包括9条捆扎在发射机/仪表电子设备20和流量计组件 10之间的电缆线路205中的电线。电缆线路205通常包括3条用于电阻式 温度检测器(RTD)传感器的电线、2条用于第一检出传感器的电线、2 条用于第二检出传感器的电线和2条用于驱动器的电线。
在一个实施例中，仪表电子设备20可对该仪表电子设备20和片企出传感器201a、 201b之间的电缆线路205进行电缆故障确定。在一个实施例
路205进行电缆故障确定。
驱动电路220产生驱动信号并将该驱动信号传送给驱动器204。驱动 器204根据该驱动信号使流动管道103A和103B振动。驱动信号因此包括 幅度特性和频率特性。在仪表电子设备20实施闭环驱动时，驱动信号和 响应信号之间的差值用作修正该驱动信号的反馈。例如，该驱动信号和响 应信号之间的相位差可包括该反馈。理想地，在无流动条件下，如果流量 计被准确地校准，那么该相位差将基本为零。
驱动电路220可产生驱动信号。在一个实施例中，该驱动信号包括由 该驱动电路220产生的操作驱动信号，其中该信号使流动管道103振动。 在信号调节电路202中可接收由此产生的该驱动信号的响应信号。或者，
根据本发明可特别针对故障测试来产生该驱动信号。
信号注入装置203可产生注入信号并且可经由电缆线路205将该注入 信号传送给第一检出传感器201a和第二检出传感器201b之一或两者。信 号注入装置203可根据注入信号指令产生注入信号，可通过线路210从信 号调节电路202接收该注入信号指令。该注入信号可包括任何期望频率。 该注入信号可包含高于、低于或等于驱动信号的频率。
信号调节电路202从检出传感器20la和201b均接收响应信号。该信 号调节电路202可检测和/或处理所述响应信号。该信号调节电路202可处 理所迷响应信号以便产生适当的流量测量。另外，根据本发明的实施例， 该信号调节电路202可处理所述响应信号以便检测电缆线路205中的故 障。
可由检出传感器201根据流量计5的正常操作来产生响应信号。或者， 可由检出传感器201响应于流动管道103的任何形式的测试振动来产生所 述响应信号。在另一种替代方案中，可由检出传感器201响应于来自信号 注入装置203的注入信号来产生所述响应信号。
信号调节电路202可为每个检出传感器确定响应信号幅度。信号调节 电路202可确定从第一检出传感器201a和第二检出传感器201b接收的响 应信号之间的相位差。所迷幅度和相位差可用来确定电缆线路205中的连
接定向故障。
在一个实施例中，仪表电子设备20可包括处理器(未示出)和电缆故障诊断软件程序。该处理器可以为电缆线路205执行电缆故障诊断软件 程序并且可以启动并监控电线开路和连接定向故障的测定。该电缆故障诊 断软件程序可启动进入检出传感器201a和201b中的信号。所述处理器和 程序可从电线开路和连接定向故障测试接收测量值/数据，并且可以进行适 当的故障确定。如果检测到问题，则所述处理器和程序可产生警报。另夕卜， 所述处理器和程序可实施补偿技术，包括使信号或信号响应翻转以便补偿 不适当的接线定向。或者，信号调节电路202、信号注入装置203、驱动
图3是根据Zi明的二个实施例:^V检测流量计的电缆线:中的电 缆故障的方法的流程图300。在该方法中，进行检出电线开路故障确定。 检出电线开路故障测试可检测电线开路故障，例如电缆线路205的相应检 出电线中的断线或未连接的电线。
在步骤301中，注入信号被传送到电缆线路205的一条或多条检出电 线中。因此，该注入信号被传送给第一检出传感器201a和第二检出传感 器201b的至少一个。例如，该注入信号可由信号注入装置203产生。当 注入信号由信号注入装置203产生时，信号调节电路202应当基本上同时 从检出传感器201a和201b接收响应信号。
在步骤302中，响应信号与预定检出幅度阈值进行比较。只有当检出 电线未开路时，发送到检出传感器201的注入信号才会为信号调节电路202 产生两个不同的返回信号。第一信号(注入信号分量)是注入信号的反射 并且基本上与注入信号处于相同的频率。如果检出电线未开路，那么该注 入信号分量在幅度上应当类似于注入信号并因此可与阈值进行比较。由于 流动管道103的振动效应且由于流动通道103的流动物质的影响，第二信 号是响应信号分量并且在频率上不同于原始注入信号。然而，该响应信号 分量可在幅度上变化并且在一些情况中可能是不可检测的。因此，在一个 实施例中，响应信号的注入信号分量用来进行比较。
在步骤303中，如果注入信号分量不超过预定检出幅度阈值，那么所 述方法进行至步骤304。在步骤304,确定响应信号未被接收并且确定相 应检出传感器的电线是断开的或是未连接的。否则，如果注入信号分量超 过预定检出幅度阈值，那么所述方法转移绕过步骤304。因此，确定响应
°在步骤304中，因为';l入信号分量未超过预定i出幅度阈值，所以相应的检出电线被确定具有电线开路故障。随后，仪表电子设备20可执行 其它作用，包括产生指示电线开路故障的警报。
在单个检出传感器和单个响应信号幅度的情形下讨论了上述步骤。然 而，应当理解，可对来自检出传感器201a和201b的响应信号均实施步骤 302-304。
图4是根据本发明的 一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法的流程图400。在该方法中，进行检出传感器连接定向故障 确定》
在步骤401中，响应于驱动器204施加的驱动信号经由电缆线路205 从一个或两个检出传感器接收响应信号。
在流量计5中无流动条件下，左和右(或第一和第二)检出信号之间 的相位差将基本为零。在流动条件下，根据经过流量计5的流动物质的质 量流率，第一检出信号的相位将与第二检出信号的相位相差相对小的量。 然而，如果这两个检出信号之间的相位差过大，那么就存在连接定向故障。
在步骤402中，相位差与预定检出相位差阈值进行比较。该相位差包 括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值。
在步骤403中，如果该相位差超过预定检出相位差阈值，那么所述方 法进行至步骤404。如果该相位差不超过预定检出相位差阈值，那么所述 方法转移绕过步骤404。
在步骤404中，因为相位差超过预定检出相位差阈值，所以确定相应 的检出电线中存在连接定向故障。例如，所述两个响应信号可具有大约180 度的相位差，加上或减去对流动管道103中的流动物质的响应所引起的相 对小的相位差部分。如前所述，如果确定存在连接定向故障，则可产生警 报条件。另外，仪表电子设备20可使从受影响的检出传感器接收的所有 后续响应信号翻转。这样，可以纠正不适当的连接定向。
在单个检出传感器和单个相位差的情形下讨论了上述步骤。然而，应 当理解，可对来自检出传感器201a和201b的响应信号均实施步骤 402-顿。
图5是根椐本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路205中 的电缆故障的方法的流程图500。在该方法中，进行驱动器电线开路故障 确定。驱动器电线开路故障测试可检测电线开路故障，例如断线或未连接 的电线。在步骤501中，驱动信号被传送到电缆线路205的一条或多条驱动器 电线中并传送给驱动器204。该驱动信号可由驱动电路220产生，如前所 迷。驱动信号可包括正常操作驱动信号或者可包括适于电线开路故障测试
所产生的任何信号。
返回参考图2，驱动电路220在输出端中包含驱动电阻RD。运算放大 器221跨接驱动电阻Ro。在一个实施例中，运算放大器221放大跨越驱动 电阻RD的电压并且输出驱动电阻电压。该驱动电阻电压可包括可与预定 电压阈值进行比较的模拟电压信号。
再次参考图5，在步骤502中，跨越驱动电阻Ro的驱动电阻电压与预 定电压阈值进行比较。如果在运算放大器221的输出端处的驱动电阻电压 超过预定电压阈值，那么预期电平的电流就通过电缆线路205流向驱动器 204。
在步骤503中，如果驱动电阻电压不超过预定电压阈值，那么所述方 法进行至步骤504。否则，如果驱动电阻电压超过预定电压阈值，那么可 以确定不存在电线开路状况，因此所述方法转移绕过步骤504。
在步骤504中，因为驱动电阻电压不超过预定电压阈值，所以可以确
可包括产生警报条件，如前所述。
或者，运算放大器221可包括比较器装置，该比较器装置将驱动电阻 Ro的电缆线路一側的电压与某一电压(即，预定电压阈值)进行比较并产 生真或假数字输出。因此，如果驱动电阻电压超过预定电压，则该数字输 出包括第一数字输出电平，如果驱动电阻电压不超过预定电压，则该数字 输出包括第二数字输出电平。步骤502的比较因此可包括比较器装置的内 部比较，其中，预定电压阈值包括对比较器装置的电压输入。
图6是根据本发明的 一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法的流程图600。在该方法冲，进行驱动器连接定向故障确定。
在步骤601中，驱动电路220产生驱动信号并经由电缆线路205将该 驱动信号传送给驱动器204，如前所迷。因此，驱动器204使用该驱动信 号在流动管道103A和103B中产生物理激励。从而，信号调节电路202 响应于由驱动器204引起的流动管道的振动经由电缆线路205从第一和第 二检出传感器201a和201b接收第一和第二响应信号。
在步骤602中，响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较。
状况。该步骤该响应信号相位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值。该驱动
信号相位是提供给驱动电路220的相位特性，即，该驱动信号相位是驱动 电路220和驱动器204所要达到的驱动相位。响应的实际相位应当接近该 相位，并且一般在流动管道103中的流动物质的质量流率方面有所不同。
在步骤603中，如果响应信号相位差超过预定驱动器相位差阈值，则 确定在驱动器电线中有驱动器连接定向故障，并且所述方法进行至步骤 604。否则，如果响应信号相位差不超过预定驱动器相位差阈值，则确定 驱动器连接定向是正确的，并且所述方法转移绕过步骤604。
在步骤604中，因为响应信号相位差超过预定驱动器相位差阈值，所 以确定在驱动器电线中存在驱动器连接定向故障。例如，该相位差可具有 大约180度的相位差，加上或减去对流动管道103中的流动物质的响应所 引起的相对小的相位差部分。如前所述，如果确定存在连接定向故障，则 可产生警报条件。另外，仪表电子设备20可使驱动信号翻转。例如，驱 动信号可在其发送到驱动器204之前被翻转。这样，可以纠正不适当的驱 动器连接定向。
应当理解，图6或图7中的任一方法可用于进行驱动器连接定向故障确定。
图7是根椐本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电 缆故障的方法的流程图700。在该方法中，进行驱动器连接定向故障确定。
在步骤701中，确定振动响应幅度。该振动响应幅度可包括来自任一 传感器的响应信号的幅度。
在步骤702中，该振动响应幅度与驱动信号幅度进行比较。所述比轻^ 可以是在一个或多个瞬时时间点处的两个幅度的比较。或者，所述比较可 进行平均值或过滤值等的比较。
在步骤703中，如果振动响应幅度基本上跟踪驱动信号幅度，则所述 方法退出。如果振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则所述方法进 行至步骤704。
在步骤704中，因为振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，所以 确定在驱动器电线中存在驱动器连接定向故障。如前所述，如果确定存在 驱动器连接定向故障，则可产生警报条件。另外，仪表电子设备20可使 驱动信号翻转。例如，驱动信号可在其发送到驱动器204之前被翻转。这 样，可以纠正不适当的驱动器连接定向。图8示出才艮据本发明的一个实施例的流量计5。与图2相同的部件具 有相同的附图标记。在该实施例中，信号注入装置203包括数模(D/A) 转换器808、注入信号发生器806和变压器807。 D/A 808连接到信号调节 电路202且连接到注入信号发生器806。注入信号发生器806还连接到变 压器807。
D/A 808从信号调节电路202接收数字频率指令。D/A 808将该数字 频率指令转换为进入注入信号发生器806中的频率输入，其中，该频率输 入规定所要产生的(单个)注入信号的频率。注入信号发生器806产生注 入信号并将该注入信号传输给变压器807的初级绕组810。
变压器807通过利用分离的变压器次级来产生第一和第二注入信号， 其中变压器807的次级绕组8U包括基本相等的次级绕组对。这样，在变 压器807的初级绕组810处的注入信号转换为在次级绕组811处的第一和 第二注入信号。这两个次级绕组811连接到电缆线路205且连接到第一和 第二检出传感器201a和201b,其中，信号可注入到所述检出传感器中。 如前所述，信号调节电路202接收因注入第一和第二注入信号而产生的第 一和第二响应信号。
权利要求
1. 一种用于检测流量计(5)的电缆线路(205)中的电缆故障的仪表电子设备(20)，所述仪表电子设备(20)包括第一和第二检出传感器(201a和201b)，所述电缆线路(205)连接到所述第一和第二检出传感器(201a和201b)且包含一条或多条第一检出电线和一条或多条第二检出电线，所述仪表电子设备(20)的特征在于连接到所述电缆线路(205)的信号注入装置(203)，所述信号注入装置(203)构造成产生注入信号并将所述注入信号传送到所述电缆线路(205)中以及传送给所述第一和第二检出传感器(201a和201b)；和连接到所述电缆线路(205)的信号调节电路(202)，所述信号调节电路(202)构造成响应于所述注入信号从所述第一和第二检出传感器(201a和201b)的至少一个接收至少一个响应信号，并且确定所述电缆线路(205)的一条或多条第一检出电线和一条或多条第二检出电线之一或两者中的检出电线开路故障和检出连接定向故障中的一种或多种。
2. 根据权利要求1所迷的仪表电子设备(20)，其特征在于，所 述信号调节电路(202 )构造成将所述至少一个响应信号的注入信号分 量与预定检出幅度阈值进行比较，如果所述注入信号分量未超过所迷预 定检出幅度阈值，则确定相应的一条或多条第 一检出电线或相应的一条 或多条第二检出电线中的检出电线开路故障。
3. 根据权利要求1所迷的仪表电子设备(20),其特征在于，所 述信号调节电路(202 )接收第一检出响应信号和第二检出响应信号， 并且所述信号调节电路(202 )构造成将第一检出响应相位和第二检出 响应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较，如果所述相位 差超过所述预定检出相位差阈值，则确定相应的一条或多条第一检出电 线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出连接定向故障。
4. 根据权利要求1所述的仪表电子设备(20)，其特征在于，所 述信号注入装置(203 )包括构造成接收数字频率指令并输出频率输入的数模(D/A)转换器 (708) 5注入信号发生器(706),所述注入信号发生器(706)从所述D/A转换器(708 )接收所述频率输入并输出由所述频率输入所规定频率的 注入信号；和变压器(707),所述变压器(707)将所述注入信号传送到所述电 缆线路(205 )中。
5. 根椐权利要求1所迷的仪表电子设备(20)，其特征在于，如 果确定存在检出连接定向故障，则所述信号调节电路(202)还构造成 使从一个检出传感器(201)接收的响应信号翻转。
6. —种用于检测流量计(5)的电缆线路(205 )中的电缆故障的 仪表电子设备(20)，所述仪表电子设备(20)包括驱动器(204)、 第一和第二检出传感器(201a、 201b)，所述电缆线路(205 )连接到 所述第 一和第二检出传感器(201 a、 201b)且连接到所迷驱动器(204 ), 所述仪表电子设备(20)的特征在于驱动电路(220 ),所述驱动电路(220 )连接到所述电缆线路(205 ) 并且构造成产生驱动信号并将所述驱动信号传送到所述电缆线路(205 ) 中以及传送给所述驱动器(204);和连接到所述电缆线路(205 )的信号调节电路(202 )，所述信号调 节电路(202 )构造成响应于所述驱动信号从所述第一和第二检出传感 器(201a、 201b)的至少一个接收至少一个响应信号，并且确定所述电 缆线路(205 )的一条或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障和驱 动器连接定向故障中的一种或多种。
7. 根据权利要求6所述的仪表电子设备(20),其特征在于，所 述信号调节电路(202 )构造成将跨越所述驱动电路输出端处的驱动电 阻Rd的驱动电阻电压与预定电压阈值进行比较，如果所述驱动电阻电 压未超过所述预定电压阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱 动器电线开路故障。
8. 根据权利要求6所述的仪表电子设备(20),其特征在于，所 述信号调节电路(202 )构造成将响应信号相位差与预定驱动器相位差 阈值进行比较，如果所述响应信号相位差超过所述预定驱动器相位差阈 值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障，所述 响应信号相位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值，从所述 第一检出传感器和所述第二检出传感器(201a、 201b)的至少一个接收 所述响应信号相位。
9. 根据权利要求6所述的仪表电子设备(20),其特征在于，所 述仪表电子设备(20)还构造成确定振动响应的振动响应幅度，如果所 述振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定所述一条或多条驱 动器电线中的驱动器连接定向故障。
10. 根据权利要求6所述的仪表电子设备(20),其特征在于，如 果确定存在驱动器连接定向故障，则所述驱动电路(220)还构造成使 驱动信号翻转。
11. 一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方 法的特征在于将从第一检出传感器和第二检出传感器中的至少一个接收的响应 信号的注入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较；以及如果所述注入信号分量未超过所述预定检出幅度阈值，则确定相应 的一条或多条第一检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检 出电线开路故障。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于还包括如果确定 存在检出电线开路故障，则产生警报。
13. 根据权利要求11所迷的方法，其特征在于，所述比较和确定 还包括将来自所述第一检出传感器的第一响应信号的第一注入信号分量 与预定检出幅度阈值进行比较；如果所述第一注入信号分量未超过所述预定检出幅度阈值，则确定 所述一条或多条第 一检出电线中的第 一检出电线开路故障；将来自所迷第二检出传感器的第二响应信号的第二注入信号分量 与预定检出幅度阈值进行比较；以及如果所述第二注入信号分量未超过所述预定检出幅度阈值，则确定 所述一条或多条第二检出电线中的第二检出电线开路故障。
14. 一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方 法的特征在于将第一检出响应信号的第一检出响应相位和笫二检出响应信号的 第二检出响应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较，经由 所述电缆线路从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器接收所述 第一检出响应信号和所述第二检出响应信号；以及如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定 向故障。
15. 根椐权利要求14所述的方法，其特征在于还包括如果确定 存在检出连接定向故障，则产生警报。
16. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于还包括在所述确 定之后，如果确定存在检出连接定向故障，则使从一个检出传感器接收 的响应信号翻转。
17. —种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方 法的特征在于将跨越所述驱动电路输出端处的驱动电阻RD的驱动电阻电压与预 定电压阈值进^f亍比较；以及如果所述驱动电阻电压未超过所述预定电压阈值，则确定所述一条 或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障。
18. 根据权利要求17所迷的方法，其特征在于还包括如果确定 存在驱动器电线开路故障，则产生警报。
19. 一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方 法的特征在于将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较，所述响应信 号相位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值，从第一检出传 感器和第二检出传感器中的至少一个接收所述响应信号相位；以及如果所述响应信号相位差超过所述预定驱动器相位差阈值，则确定 一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包括如果确定 存在驱动器连接定向故障，则产生警报。
21. 根椐权利要求19所述的方法，其特征在于还包括在所述确 定之后，如果确定存在驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动 信号翻转。
22. —种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方 法的特征在于确定振动响应的振动响应幅度；以及如果所述振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定一条或 多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于还包括如果确定 存在驱动器连接定向故障，则产生警报。
24. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于还包括在所述确 定之后，如果确定存在驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动 信号翻转。
25. —种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方 法的特征在于针对检出电线开路故障测试所迷电缆线路的一条或多条第一检出 电线和一条或多条第二检出电线，所述一条或多条第一检出电线和所述 一条或多条第二检出电线包含在所述电缆线路中并分别连接到第一检 出传感器和第二检出传感器；如果在所述一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出 电线中确定没有检出电线开路故障，则针对检出连接定向故障测试所述 一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线；针对驱动器电线开路故障测试所述电缆线路的一条或多条驱动器 电线；以及如果在所述一条或多条驱动器电线中确定没有驱动器电线开路故 障，则针对驱动器连接定向故障测试所述一条或多条驱动器电线。
26. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于还包括如果确定 在所述一条或多条第一检出电线中、在所述一条或多条第二检出电线 中、或在所述一条或多条驱动器电线中存在电线开路故障，则产生警报。
27. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于还包括如果确定 在所述一条或多条第一检出电线中、在所述一条或多条第二检出电线 中、或在所述一条或多条驱动器电线中存在连接定向故障，则产生警报。
28. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述针对检出电 线开路故障测试一个或多个检出传感器包括将从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器中的至少一个接 收的响应信号的注入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较；以及 如果所述注入信号分量未超过所述预定检出幅度阈值，则确定相应的 一条或多条第 一检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检 出电线开路故障。
29. 根据权利要求25所迷的方法，其特征在于，所述针对检出连接定向故障测试所述一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线包括将第一检出响应信号的第一检出响应相位和第二检出响应信号的 第二检出响应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较，经由 所述电缆线路从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器接收所述 第一检出响应信号和所述第二检出响应信号；以及如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定 向故障。
30. 根椐权利要求25所述的方法，其特征在于还包括在所述针 对检出连接定向故障测试之后，如果确定存在检出连接定向故障，则使 来自 一个检出传感器的响应信号翻转。
31. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，针对电线开路测 试所述驱动器包括将跨越所迷驱动电路输出端处的驱动电阻RD的驱动电阻电压与预 定电压阈值进行比较；以及如果所述驱动电阻电压未超过所述预定电压阈值，则确定所述一条 或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障。
32. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述针对驱动器 连接定向故障测试所述一条或多条驱动器电线包括将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较，所述响应信 号相位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值，从所述第一检 出传感器和所述第二检出传感器中的至少一个接收所述响应信号相位； 以及如果所述响应信号相位差超过所述预定驱动器相位差阈值，则确定 一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
33. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述针对驱动器 连接定向故障测试所述 一 条或多条驱动器电线包括确定振动响应的纟展动响应幅度；以及如果所述振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定一条或 多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
34. 根椐权利要求25所述的方法，其特征在于还包括在所述针 对驱动器连接定向故障测试所述一条或多条驱动器电线之后，如果确定存在驱动器连接定向故障，则使来自所述驱动器的驱动信号翻转。
全文摘要
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。该方法包括针对检出电线开路故障测试电缆线路的一条或多条第一检出电线和一条或多条第二检出电线。该方法还包括如果在所述第一检出电线和所述第二检出电线中确定没有检出电线开路故障，则针对检出连接定向故障测试所述第一检出电线和所述第二检出电线。该方法还包括针对驱动器电线开路故障测试电缆线路的一条或多条驱动器电线。该方法还包括如果在所述驱动器电线中确定没有驱动器电线开路故障，则针对驱动器连接定向故障测试所述驱动器电线。
文档编号G01F1/84GK101421593SQ200680053469
公开日2009年4月29日 申请日期2006年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者C·B·麦卡纳利, P·J·海斯 申请人:微动公司