专利名称：弯曲管振动流量计中的热应力补偿的制作方法
技术领域：
本发明涉及弯曲管振动流量计，并且更具体地，涉及在弯曲管振动流量计中的热应力补偿。2.要解决的问题
振动管传感器，例如Coriolis质量流量计和振动密度计，通常通过检测包含流动材料的一个或多个振动管的运动来操作。与管内的材料相关联的性质，例如质量流量、密度等，可通过处理从与导管相关联的运动换能器接收的测量信号来确定。振动的填充有材料的系统的振动模式通常受用于包含的导管和包含在其内的材料的组合质量、刚性和阻尼特性影响。典型的Coriolis质量流量计包括一个或多个管，这些管在管线或其它输送系统内被连成直线，并且在该系统内传输材料，例如流体、泥浆、乳液等。每个管可被视为具有一组固有振动模式，包括例如单纯的弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的Coriolis质量流量测量应用中，当材料流过管时，以一个或多个振动模式激励该管，并且在沿着该管间隔开的多个点处测量该管的运动。激励通常由致动器提供，例如电机械设备，譬如音圈型驱动器，该致动器以周期的方式干扰该导管。质量流率可通过测量在多个换能器位置处的运动之间的时间延迟或相差来确定。振动响应的频率可通过单个换能器测量，其中该频率被用于确定该流量计中材料的密度。通常采用两个这样的换能器(或敏感元件传感器)以测量一个或多个流动导管的振动响应，并且这两个换能器通常被定位在致动器的上游和下游的位置。这两个敏感元件传感器被连接到电子仪器。该仪器从这两个敏感元件传感器接收信号并处理这些信号从而得到质量流率测量以及其它的测量。振动流量计，包括Coriolis质量流量计和密度计，因此采用一个或多个流动管，使这些流动管振动以测量流体。振动的计量器可与热或冷的流动材料一起使用。不过，当流量计的一个或多个流动管处于与该流量计组件的其它部分不同的温度时，热应力可被引入到流量计中。例如，当热流体被突然引入到冷的计量器中，流动管试图在长度上膨胀但是却受到了(相对)冷壳体的约束。这种情况被称为热冲击。在更加常见的稳态情况中，流体是热的，而周围环境是冷的，并且因此跨过计量器的一部分地存在温度梯度。在典型的流量计中，热膨胀或收缩可受流量计的设计的约束或阻止。在流量计中的热差因此建立在该流量计的一个或多个流动管上的热应力。例如，管的轴向膨胀或收缩可能受该流量计壳体的约束。授予Van Cleve的美国专利6，327，915公开了直管Coriolis流量计，其包括平衡条和温度传感器SI — S4。单个的温度传感器S4被用于测量壳体的温度。温度传感器的网络提供了温度信息，该温度信息被用于执行热应力补偿，其中温度改变将引起振动管上的压缩力或拉伸力，影响直流动管的谐振频率。直管振动计量器由于其形状不具有弯曲应力，其存在于弯曲管计量器中。直管振动计量器不要求多个壳体温度测量或者在多个具体位置处的壳体温度测量，这些将影响管弯曲应力。已知的是，Coriolis流量计具有双弯曲管，该流量计在流量测量方面具有最高的准确度。它们在密度测量方面也具有高准确度，但是不像一些当前制造的具有单个直管的密度计那样准确。不过，尽管有它们的优点，但直管密度计也具有缺点。笔直的且相对刚性的流动管不可能自由地膨胀或收缩，这是由于壳体和其它部件的约束。所产生的在直管振动密度计上的热压缩或拉伸将改变谐振频率。这种加热或冷却的影响，以及所产生的该流量计的受约束的膨胀或收缩，被称为热应力。单直管密度计实现它们的准确度部分上是通过在工作流管的任一端处都包含波纹管，其中波纹管允许流量计组件的热膨胀和收缩。这些波纹管因此将流动管与热应力隔离，不然该热应力将改变流动管的频率并因此损害该密度计的准确度。波纹管具有若干缺点。第一，它们限制了密度计的流体压力等级。第二，它们损害了密度计被评级为卫生的能力，因为这些波纹管在流动停止后将捕获且保持流动材料。第三，波纹管要求更加昂贵且复杂的构造并因此具有更高的成本。
发明内容
在本发明的一个方面中，弯曲管振动流量计包括:
流动管温度传感器Tt，其被附接到弯曲管振动流量计的一个或多个弯曲流动管，其中流动管温度传感器Tt产生流动管温度信号；
多个壳体温度传感器T。，其附接到弯曲管振动流量计的壳体的一个或多个壳体位置并且产生壳体温度信号，其中在该一个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该一个或多个壳体位置的热重要性相关的组合壳体电阻；以及
流量计电子器件，其构造成接收流动管温度信号，接收壳体温度信号，并使用流动管温度信号和壳体温度信号来补偿弯曲管振动流量计的热应力。优选地,弯曲管振动流量计包括单弯曲管振动流量计。优选地,弯曲管振动流量计包括双弯曲管振动流量计。优选地，至少一个壳体温度传感器T。包括产生代表性壳体温度信号的多个壳体温度传感器Tc。优选地,一个或多个壳体位置包括两个或多个壳体位置，其中多个壳体温度传感器T。形成与两个或多个壳体位置中的每个壳体位置的热重要性相关的预定壳体电阻比。优选地，流量计电子器件被进一步构造成补偿弯曲管振动流量计的随着温度的变化的弯曲管弯曲应力的变化，其中所述补偿使用了流动管温度传感器信号和壳体温度信号。优选地，弯曲管振动流量计包括歧管并且第一壳体温度传感器T。被定位在基本上位于歧管处的壳体上。优选地,第二壳体温度传感器T。被定位在基本上位于管端部之间的壳体上。在本发明的一个方面中，弯曲管振动流量计包括:
流动管温度传感器Tt，其被附接到弯曲管振动流量计的一个或多个弯曲流动管，其中流动管温度传感器Tt产生流动管温度信号；多个壳体温度传感器T。，其附接到弯曲管振动流量计的壳体的两个或多个壳体位置并且产生壳体温度信号，其中在该两个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该两个或多个壳体位置的热重要性相关的预定壳体电阻；
流量计电子器件，其构造成接收流动管温度信号，接收壳体温度信号，并使用流动管温度信号和壳体温度信号来补偿弯曲管振动流量计的热应力。优选地,弯曲管振动流量计包括单弯曲管振动流量计。优选地,弯曲管振动流量计包括双弯曲管振动流量计。优选地,多个壳体温度传感器T。产生代表性的壳体温度信号。优选地，流量计电子器件被进一步构造成补偿弯曲管振动流量计的随着温度的变化的弯曲管弯曲应力的变化，其中所述补偿使用了流动管温度信号和壳体温度信号。优选地，弯曲管振动流量计包括歧管并且第一壳体温度传感器T。被定位在基本上位于歧管处的壳体上。优选地，第二壳体温度传感器T。被定位在基本上位于管端部之间的壳体上。在本发明的一个方面中，弯曲管振动流量计中的热应力补偿方法，包括:
测量弯曲管振动流量计的弯曲流动管的流动管温度并产生流动管温度信号；
使用附接到弯曲管振动流量计的壳体的一个或多个壳体位置的多个壳体温度传感器
测量壳体温度并且产生壳体温度信号，其中在该一个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该一个或多个壳体位置的热重要性相关的组合壳体电阻；以及使用流动管温度信号和壳体温度信号补偿弯曲管振动流量计的热应力。优选地,弯曲管振动流量计包括单弯曲管振动流量计。优选地,弯曲管振动流量计包括双弯曲管振动流量计。优选地,多个壳体温度传感器产生代表性的壳体温度信号。优选地,一个或多个壳体位置包括两个或多个壳体位置,其中两个或多个壳体温度传感器形成与两个或多个壳体位置中的每个壳体位置的热重要性相关的预定壳体电阻比。优选地，还包括补偿弯曲管振动流量计的随着温度的变化的弯曲应力的变化，其中所述补偿使用了流动管温度信号和壳体温度信号。
图1示出了包括流量计组件和流量计电子器件的Coriolis流量计。图2是热应力引起的管周期平方(Γ2)的误差相对于管温度和组合的壳体温度之间的温度差的曲线图。图3是示出了根据本发明的弯曲管振动流量计的剖开立体图。图4示出了根据本发明另一实施例的弯曲管振动流量计的壳体温度传感器网络。图5说明了包括传感器组件和平衡结构的单弯曲管振动流量计的示例。
具体实施例方式图1-5和下面的描述描绘了具体的示例，以教导本领域技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式。为了教导本发明原理的目的，一些传统的方面被简化或省略。本领域技术人员将意识到落入本发明范围内的对这些示例的变型。本领域技术人员将意识到下面描述的特征可以各种方式被组合以形成本发明的多个变型。所以，本发明不限于下面描述的具体示例，而是仅由权利要求及其等同方式限定。图1示出了包括流量计组件10和流量计电子器件20的Coriolis流量计5。流量计组件10对过程材料的质量流率和密度作出响应。流量计电子器件20被通过引线100连接到流量计组件10以提供路径26上的密度、质量流率和温度信息，以及与本发明不密切相关的其它信息。描述了 Coriolis流量计结构，但是本领域技术人员明了，本发明可被实施为不具有由Coriolis质量流量计提供的额外测量能力的振动管密度计。流量计组件10包括一对歧管150和150’、具有凸缘颈110和110’的凸缘103和103’、一对平行的流动管130和130’、驱动机构180、温度传感器190、和一对速度传感器170L和170R。流动管130和130’具有两个基本上笔直的入口支管131和131’和出口支管134和134’，所述入口支管和出口支管在流动管安装块120和120’处朝向彼此会聚。流动管130和130’沿着它们的长度在两个对称的位置弯曲并且在它们的整个长度上基本上彼此平行。撑条140和140’用于定义每个流动管绕着振荡的轴线W和W’。流动管130和130’的侧部支管131、131’和134、134’被固定地附接到歧管150和150’。这提供了通过Coriolis流量计组件10的连续的闭合材料路径。当具有孔102和102’的凸缘103和103’被连接时，通过通向运输正被测量的过程材料的过程线(未示出)的入口端104和出口端104’，材料通过凸缘103中的孔101进入流量计的端104并被引导通过具有表面121的歧管150。在歧管150内，材料被划分并且被引导通过流动管130和130’。在离开流动管130和130’时，过程材料在歧管150’内被重新组合为单流并且此后被引导以离开由具有螺栓孔102’的凸缘103’连接到过程线(未示出)的端104，。选择流动管130和130’并将其合适地安装到流动管安装块120和120’以使得具有基本上相同的分别围绕弯曲轴线W-W和W’ -W’的质量分布、惯性矩和杨氏模量。这些弯曲轴线延伸穿过撑条140和140’。由于流动管的杨氏模量随着温度变化，并且这种变化影响流量和密度的计算，所以电阻温度检测器(RTD) 190被安装到流动管130’，以连续地测量流动管的温度。流动管的温度并且因此对于流过RTD的给定电流的跨过RTD的电压由穿过流动管的材料的温度控制。随温度而变的跨过RTD的电压以已知的方法被流量计电子器件20使用来补偿流动管130和130’的由流动管温度的任何变化引起的弹性模量的变化。RTD被通过引线195连接到流量计电子器件20。流动管130和130’两者由驱动器180绕它们各自的弯曲轴线W和W’沿相反方向并以被称作流量计的第一异相弯曲模式的模式驱动。该驱动机构180可包括许多熟知的布置中的任何一种，例如安装到流动管130’的磁体和安装到流动管130的相对线圈，并且使交流电流通过该线圈以振动这两个流动管。由流量计电子器件20通过引线185将合适的驱动信号应用到驱动机构180。流量计电子器件20分别接收在引线195上的RTD温度信号，以及出现在引线165L和165R上的左和右速度信号。流量计电子器件20产生出现在引线185上的驱动信号以驱动元件180并振动管130和130’。流量计电子器件20处理左和右速度信号和RTD信号以计算通过流量计组件10的材料的质量流率和密度。这个信息，以及其它的信息，由流量计电子器件20被应用在通信路径26上。通信路径26提供输入和输出装置，这些装置允许流量计电子器件20与操作者或其它的电子系统交互。图1的描述仅作为Coriolis流量计的操作的示例被提供且并非意在限制本发明的教导。在一个实施例中，流动管103A和103B包括基本上delta形状的流动管，如图所示。替换地，在其它实施例中，流动管可包括基本上U形的弯曲流动管。其它的弯曲的流量计形状和/或构造可被使用并且落在说明书和权利要求的范围内。弯曲管流量计不以直管流量计那样的方式受热应力的影响。弯曲流动管，由于它们的形状，可独立于它们的端部地膨胀和收缩。直管经历了对它们的频率有较大影响的高轴向应力，而弯曲管经历对它们的频率仅有较小影响的弯曲应力。因此，当前的弯曲管流量计仅使用管温度来补偿流动管的杨氏模量漂移，并且不补偿热应力。不过，一些热应力可保留。为了产生具有非常高准确度的密度测量，需要在弯曲管振动流量计中的热应力补偿。图2是热应力引起的管周期平方(Γ2)的误差相对于管温度和组合的壳体温度之间的温度差的曲线图。测量的振动频率(f)是管周期(Γ )的倒数并且因此管周期的平方(Γ2)正比于密度，其中密度是/>sC(r')。壳体温度测量的位置是关键的，因为它们必须准确地预测管中的、以及不同的热条件下的热应力。图2示出了在在合适的位置取得温度测量时，在温度差(在管温度和组合壳体温度之间的)和管周期/密度测量之间有线性关系。在三个位置中的壳体温度测量被用于产生该曲线图中的数据。用于产生该曲线图中的数据的流量计温度情形包括热冲击以及各种稳态情况。
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如果在温度差和管周期平方(由于热应力)之间有线性关系，那么通过热标定来确定比例常数(K)是简单的事情。此后，能够补偿该流量计的热应力误差。图3是示出了根据本发明的弯曲管振动流量计5的剖开立体图。弯曲管振动流量计5包括一个或多个弯曲流动管131和131’、凸缘101和101’、以及壳体300。壳体300可围封一个或多个弯曲流动管131和131’中的全部或一部分。在一些实施例中，壳体300可被可移除地或永久地附接到凸缘101和101’。流动管温度传感器Ττ190被附接到(或与其热连通)一个或多个弯曲流动管131和131’并且被联接到流量计电子器件20。流动管温度传感器Ττ190产生对应的流动管温度信号。在一些实施例中可采用多个流动管温度传感器。不过，应该理解的是，这些管几乎马上获得流体的温度，所以在流动管上的多个传感器不是必需的。流动管温度传感器的数量和位置可根据预期条件和预期流动材料来选择。一个或多个流动管131和131’的温度将密切地跟踪流动材料的温度。结果，单个流动管温度传感器Ττ190可能就足以表征一个或多个流动管131、131’的温度。不过，由于壳体300和一个或多个弯曲流动管131和131’之间的距离，以及壳体300的围封功能，壳体300的热响应将不同于一个或多个弯曲流动管131和131’的热响应。多个壳体温度传感器Te303被附接到(或与其热连通)壳体300并被联接到流量计电子器件20，例如壳体温度传感器Te303A和壳体温度传感器Te303B，如所示。多个壳体温度传感器Te303产生壳体温度信号给流量计电子器件20。各个壳体温度传感器Te303的数量和位置可根据预期条件和预期的流动材料来选择。各个壳体温度传感器TJ03的数量和位置可根据该位置对管内的热应力的重要性来选择。例如，凸缘的温度对一个或多个流动管的热应力没有影响，并且因此可不需要将温度传感器放置在凸缘上。不过，歧管可能具有的对管内热应力的影响是壳体温度的影响的两倍，因此两个温度传感器可被附接到歧管并且可仅需要单个壳体温度传感器被放置在远离歧管的壳体上。这些三个传感器可被串联连接以产生组合的壳体温度信号。组合的壳体温度可包括在流量计5的壳体、歧管、平衡条或其它非流动管部件上的壳体温度传感器。代表性的壳体温度可使用电路技术例如串联连接或并联连接形成，使得产生了单个组合的温度测量信号。替换地，至少一个壳体温度传感器Te303可包括产生代表性壳体温度的多个壳体温度传感器Te303。多个壳体温度传感器Te303可被附接到一个或多个壳体位置,其中在一个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该一个或多个壳体位置的热重要性相关的组合壳体电阻。替换地，一个或多个壳体位置包括两个或多个壳体位置，其中多个壳体温度传感器TJ03形成与该两个或多个壳体位置中的每个壳体位置的热重要性相关的预定壳体电阻比。在操作中，热将主要通过流动管的端部处的歧管被传输到壳体300中。在壳体300的中心处的温度变化将滞后于在流量计5的端部处的温度变化。优选地，壳体300将由具有良好传热特性的材料形成，使得热将相对快速地通过壳体300散开。壳体300的温度将具有和一个或多个弯曲流动管131和131’的温度相比不同的对流量计测量的影响。改变一个或多个流动管131、131’的温度(不改变壳体300的温度)将改变管振动频率。振动频率的改变源于弹性模量的改变和热应力的改变。单个流动管温度传感器主要被用于补偿由温度引起的模量变化。由于一个或多个流动管131和131’的弯曲形状，一个或多个流动管131和131’可弯曲并吸收大部分的相对壳体膨胀或收缩，同时几乎不产生管应力或频率变化。这就是为什么弯曲管过去不要求热应力补偿。仅有壳体300中的温度变化将通过改变在一个或多个流动管131和131’上的热应力来改变振动频率。频率变化将相对较小，但是即使是小变化也将不利地影响密度测量。在弯曲管流量计中的热应力补偿将提供更加准确的密度测量。温度测量也可被用于补偿弯曲管振动流量计5的随着温度变化的弯曲管弯曲应力的变化。补偿操作可使用流动管温度信号和壳体温度信号。应该理解的是，温度影响将具有对弯曲管流量计的不同影响。多个壳体温度传感器Te303A和303B可提供对壳体300的热反应的更好描绘。例如，在附图中的壳体300包括基本上位于入流流量计凸缘101、101’处的第一壳体温度传感器Te303A，而第二壳体温度传感器Te303B可被定位成基本位于壳体300的中心，在流量计5的端部之间的位置处。如果需要，多个壳体温度传感器可被包含在流量计端部之间。在示出的实施例中，弯曲管振动流量计5包括歧管150和150’。在本实施例中，第一壳体温度传感器Te303A被基本定位在歧管150和150’之一处，接近流动管131和131’。因此，第一壳体温度传感器Tc303由此被定位成对热冲击快速响应，热冲击例如由入流流动材料中的温度显著变化弓I起。在图示的实施例中，第二壳体温度传感器TC303B被定位在壳体300上，基本上在端部之间的中点。因此，第二壳体温度传感器Te303B被定位成确定壳体300中的基本上稳态的温度条件。壳体温度传感器Tc303的定位可以针对特定的流量计模型而不同。壳体温度传感器TJ03的最优定位将通过计算机模拟和/或凭经验收集的数据找到。如果壳体的温度网络被合适地设计，其中壳体可包括歧管、凸缘、狭义壳体、平衡条、和流量计的任何其它的非管部分，那么由壳体温度网络中的RTD的组合代表的单个壳体温度，以及管温度，将具有基本已知的与流量计的谐振频率的数学关系。因此，最优设计的电阻温度传感器网络的电阻将具有已知的和热影响的数学关系。在管温度和由壳体温度传感器Tc303测量的壳体温度之间的差可被用于补偿流量计，这使用本文中讨论的已知的数学关系。如果标准的电阻温度检测器(RTD)被用作温度传感器，那么温度传感器的数量可被选择为形成一系列 连接的温度传感器网络，其中壳体温度传感器的数量同时被选择从而实现壳体电阻相对于壳体位置的热重要性比。作为示例，在当使用温度测量实现流量计温度补偿时壳体底部温度的重要性是壳体顶部温度的两倍的情况下，那么两倍的温度传感器元件可被附接到壳体底部。因此，在壳体底部的温度变化对传感器电阻的效果将是壳体顶部的温度变化的两倍。串联的三个温度传感器的电阻变化此时被除以三以给出壳体300的加权平均温度。多个温度传感器也可被并联地设置，或者以其它的电网络构造设置，以匹配流量计5的各区域的热重要性。补偿方程可包括:
comp = Kl * T管 + K2 * (T管一T壳体)(I)
其中comp是补偿。第一补偿项(K1*TS)是用于一个或多个流动管的模量补偿。第二补偿项(K2* (Ts-T5^))是用于热应力补偿。通常，如果管131和131’和壳体300是相同材料的(它们通常用于弯曲管)，那么热应力通常只在壳体平均温度和管温度之间存在温度差时发生。图4示出了根据本发明另一实施例的弯曲管振动流量计5的壳体温度传感器网络。在该实施例中，弯曲管振动流量计5包括流动管温度传感器Ττ190、第一壳体温度传感器Te303A和第二壳体温度传感器Te303B。不过，第二壳体温度传感器Te303B在本实施例中不包括标准的RTD电阻值并且代替地该附图示出了形成壳体300的期望热重要性比的定制温度传感器。温度重要性比可通过采用具有预定电阻值的温度传感器实现。在示出的示例中，第一壳体温度传感器TC303A被选择为具有等于一个标准的RTD的电阻，而第二壳体温度传感器TC303B被选择为具有等于四个标准的RTD的电阻。可以选择其它的电阻值并且可以构造其它的电阻比。将这两个壳体温度传感器串联连接将产生一个网络，在该网络中总壳体电阻是一个标准的RTD电阻值的五倍。壳体温度传感器形成电阻(或热重要性)比，其中第一壳体温度传感器TC303A仅是壳体温度传感器网络的总电阻的五分之一。因此，在第一壳体温度传感器Te303A处的温度变化将具有对整体壳体温度测量的非常小的影响。在一些实施例中，第一壳体温度传感器Te303A可被定位在或接近壳体300的顶部并且第二壳体温度传感器Te303B可被定位在或接近底部。因此，对于给定的壳体温度变化，对于给定温度变化的壳体底部电阻变化将是壳体顶部电阻变化的约四倍。这将代表一种情况，其中壳体底部的温度对组合温度的影响是壳体顶部的温度的四倍。
这种构造说明了直管流量计和弯曲管流量计之间的热补偿的差别之一。在直管流量计中，壳体是大致圆柱形的并且因此这个圆柱形壳体的一侧(或区域)不比另一侧具有更多的热重要性。在弯曲管流量计中，相比之下，缺少关于管轴线的完全对称可使得多个温度传感器成为必要，这是因为例如壳体的顶部可具有与壳体的底部不同的温度。而且，缺少对称可使得壳体的一部分比壳体的另一部分对流动管施加更多的热应力。图5示出了单弯曲管振动流量计5的示例，该流量计包括传感器组件206和平衡结构208。流量计电子器件20通过引线165L、165R、185和195被连接到传感器组件206。传感器组件206包括单个弯曲流动管131，其定义了用于接收流动物质的流动路径。当传感器组件206被插入到输运所述流动物质的管线系统或组件时，该物质通过入口凸缘进入传感器组件206并且流动通过弯曲流动管131，其中该流动物质的特征被测量。传感器组件206包括驱动器180。驱动器180包括连接到平衡结构208的被驱动构件250的第一部分和连接到弯曲流动管131的第二部分。例如，第一和第二部分可对应于驱动线圈和驱动磁体。在当前的实施例中，驱动器180优选地围绕弯曲轴线X反相位地驱动被驱动构件250和弯曲流动管131，弯曲轴线X部分地由连接器270、271定义。根据本发明的实施例，弯曲轴线X对应于入口 -出口管轴线。被驱动构件250从基部260弯曲并因此不具有静止的弯曲轴线。驱动器180可包括许多熟知的布置之一，例如包括但不限于压电元件或电磁线圈/磁体布置。传感器组件206包括至少一个敏感元件并且在本实施例中被示出为设置有一对敏感元件170LU70R。根据本实施例的一个方面，敏感元件170LU70R测量弯曲流动管131的运动。在本实施例中，敏感元件170LU70R包括定位在相应的敏感元件臂280、281上的第一部分和定位在弯曲流动管131上的第二部分。敏感元件可包括许多熟知布置中的其中一个，包括例如但不限于压电元件、电容元件、或者电磁线圈/磁体布置。因此，和驱动器180一样，敏感元件的第一部分可包括敏感元件线圈而敏感元件的第二部分可包括敏感元件磁体。本领域技术人员将意识到弯曲流动管131的运动与流动物质的某些特征相关，例如，通过弯曲流动管131的流动物质的质量流率或者密度。本领域技术人员将意识到一个或多个流量计电子器件20从敏感元件170LU70R接收敏感元件信号，并且提供驱动信号给驱动器180。一个或多个电子器件20能够测量流体物质的特征，例如，密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度、和其它信息。一个或多个电子器件20还可接收来自例如一个或多个温度传感器190和一个或多个压力传感器(未示出)的一个或多个其它信号，并使用这些信息来测量流动物质的特征。本领域技术人员将意识到传感器的数量和类型将取决于特定的被测量的特征。根据本实施例的一个方面，平衡结构208被构造成至少部分地平衡弯曲流动管131的振动。根据本实施例的一个方面，平衡结构208被构造成至少部分地平衡弯曲流动管131的动量。平衡结构208包括连接到被驱动构件250的基部260。如所示，被驱动构件250优选地是从基部260基本上正交地延伸的悬臂。基部260在本实施例中与被驱动构件250相比优选是相对大质量的且不移动的。例如，但不限于，基部260可设置有的质量比被驱动构件250的质量大至少5倍。例如但不限于，基部260可设置有的质量比弯曲流动管131的质量大至少5倍。在一些实施例中，这些数字可更大，例如分别比被驱动构件250和弯曲流动管131大14倍和8倍。平衡结构208在本实施例中被联接到弯曲流动管131。如所示，基部260包括一对连接器270、271，这可以是示出的板的形式或者可被设置为任何其它的形状。根据本实施例的一个方面，弯曲流动管131、被驱动构件250、和基部260被构造成提供平衡的系统。应当意识到的是该系统可以不是绝对平衡的。在本实施例中，弯曲流动管131和被驱动构件250作为两个单独的振动系统，它们可被绕着轴线X反相位地以相等的谐振频率驱动。传感器组件206也可包括壳体300和壳体连接部290、291。壳体连接部290、291可包括支撑连接器270、271之间的导管的仅有的结构。流量计5在本实施例中可包括多个壳体温度传感器TJ03例如定位在从端部(或者壳体连接部)向内约百分之二十五处的第一壳体温度传感器Τα、定位在被驱动构件250的基部处的第二壳体温度传感器Te2、和定位在被驱动构件250上方约一半处的第三壳体温度传感器Τα。替换地，具有两倍正常电阻的第二温度传感器Te2’可替换第二壳体温度传感器Te2和第三壳体温度传感器Te3。第二温度传感器T。/例如可被定位在被驱动构件250上方约百分之二十五处。应该理解的是，上面给出的壳体温度传感器和位置仅仅是示例并且没有限定性。传感器值和传感器位置可根据需要改变并且仍在本说明书和权利要求的范围内。虽然已经在电阻温度传感器方面描述了本发明，但是本领域技术人员会认识到任何类型的电阻传感器可用来替换温度传感器。例如，可使用以可变电阻的形式指示应变的应变计代替本文描述的温差传感器中的一个或多个。可使用通过改变其电阻来指示状况的任何传感器来实现本发明。本发明的精髓同等地适用于任何这种构造。如果期望，可根据这些实施例中的任一个采用根据本发明的弯曲管振动流量计以提供若干优点。根据本发明的流量计提供了热应力补偿的弯曲管流量计。对上面实施例的具体描述不是对落入本发明范围内的本发明人所想到的全部实施例的详尽描述。事实上，本领域技术人员将认识到，上述实施例的某些元件可以不同方式被组合或省略以建立其它的实施例，并且这些其它的实施例也落入本发明的范围和教导。本领域技术人员还明了的是，上述实施例可被整体地或部分地组合以建立本发明范围和教导内的额外的实施例。因此，本发明的范围应该根据下面的权利要求确定。
权利要求
1.一种弯曲管振动流量计(5)，包括: 流动管温度传感器Tt (190)，其被附接到弯曲管振动流量计(5)的一个或多个弯曲流动管(131、131’)，其中流动管温度传感器1\ (190)产生流动管温度信号； 多个壳体温度传感器T。(303)，其附接到弯曲管振动流量计(5)的壳体(300)的一个或多个壳体位置并且产生壳体温度信号，其中在该一个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该一个或多个壳体位置的热重要性相关的组合壳体电阻；以及 流量计电子器件(20)，其构造成接收流动管温度信号，接收壳体温度信号，并使用流动管温度信号和壳体温度信号来补偿弯曲管振动流量计(5)的热应力。
2.如权利要求1所述的弯曲管振动流量计(5)，还包括单弯曲管振动流量计(5)。
3.如权利要求1所述的弯曲管振动流量计(5)，还包括双弯曲管振动流量计(5)。
4.如权利要求1所述的弯曲管振动流量计(5)，其中所述多个壳体温度传感器TJ303)产生代表性的壳体温度信号。
5.如权利要求1所述的弯曲管振动流量计(5)，一个或多个壳体位置包括两个或多个壳体位置，其中多个壳体温度传感器T。(303)形成与该两个或多个壳体位置中的每个壳体位置的热重要性相关的预定壳体电阻比。
6.如权利要求1所述的弯曲管振动流量计(5)，其中流量计电子器件(20)被进一步构造成补偿弯曲管振动流量计(5)的随温度变化的弯曲管弯曲应力的变化，所述补偿使用流动管温度信号和壳体温度信号。
7.如权利要求1所述的弯曲管振动流量计(5)，其中弯曲管振动流量计(5)包括歧管(150或150’)并且第一壳体温度传感器T。(303)被定位在基本上位于歧管(150或150’)的壳体(300)上。
8.如权利要求1所述的弯曲管振动流量计(5)，其中第二壳体温度传感器T。(303B)被基本上定位在管端部之间的壳体(300)上。
9.一种弯曲管振动流量计(5)，包括: 流动管温度传感器Tt (190)，其被附接到弯曲管振动流量计(5)的一个或多个弯曲流动管(131、131’)，其中流动管温度传感器1\ (190)产生流动管温度信号； 多个壳体温度传感器T。(303)，其附接到弯曲管振动流量计(5)的壳体(300)的两个或多个壳体位置并且产生壳体温度信号，其中在该两个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该两个或多个壳体位置的热重要性相关的预定壳体电阻； 流量计电子器件(20)，其构造成接收流动管温度信号，接收壳体温度信号，并使用流动管温度信号和壳体温度信号来补偿弯曲管振动流量计(5)的热应力。
10.如权利要求9所述的弯曲管振动流量计(5)，还包括单弯曲管振动流量计(5)。
11.如权利要求9所述的弯曲管振动流量计(5)，还包括双弯曲管振动流量计(5)。
12.如权利要求9所述的弯曲管振动流量计(5)，其中所述多个壳体温度传感器T。(303)产生代表性的壳体温度信号。
13.如权利要求9所述的弯曲管振动流量计(5)，其中流量计电子器件(20)被进一步构造成补偿弯曲管振动流量计(5)的随温度变化的弯曲管弯曲应力的变化，所述补偿使用流动管温度信号和壳体温度信号。
14.如权利要求9所述的弯曲管振动流量计(5)，其中弯曲管振动流量计(5)包括歧管(150或150’)并且第一壳体温度传感器T。(303)被定位在基本上位于歧管(150或150’)的壳体(300)上。
15.如权利要求9所述的弯曲管振动流量计(5)，其中第二壳体温度传感器T。(303B)被基本上定位在管端部之间的壳体(300)上。
16.—种弯曲管振动流量计中的热应力补偿方法，所述方法包括: 测量弯曲管振动流量计的弯曲流动管的流动管温度并产生流动管温度信号； 使用附接到弯曲管振动流量计的壳体的一个或多个壳体位置的多个壳体温度传感器测量壳体温度并且产生壳体温度信号，其中在该一个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该一个或多个壳体位置的热重要性相关的组合壳体电阻；以及 使用流动管温度信号和壳体温度信号补偿弯曲管振动流量计的热应力。
17.如权利要求16所述的方法，弯曲管振动流量计包括单弯曲管振动流量计。
18.如权利要求16所述的方法，弯曲管振动流量计包括双弯曲管振动流量计。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述多个壳体温度传感器产生代表性的壳体温度信号。
20.如权利要求16所述的方法,一个或多个壳体位置包括两个或多个壳体位置,其中两个或多个壳体温度传感器形成与该两个或多个壳体位置中的每个壳体位置的热重要性相关的预定壳体电阻比。
21.如权利要求16所述的方法，还包括补偿弯曲管振动流量计的随温度变化的弯曲应力的变化，其中所述补偿 使用了流动管温度信号和壳体温度信号。
全文摘要
弯曲管振动流量计(5)包括流动管温度传感器TT(190)和附接到弯曲管振动流量计(5)的壳体(300)的一个或多个壳体位置的多个壳体温度传感器TC(303)。多个壳体温度传感器TC(303)产生壳体温度信号，其中在一个或多个壳体位置处的多个壳体温度传感器电阻形成与该一个或多个壳体位置的热重要性相关的组合壳体电阻。流量计电子器件(20)，其接收流动管温度信号，接收壳体温度信号，并使用流动管温度信号和壳体温度信号来补偿弯曲管振动流量计(5)的热应力。
文档编号G01F15/02GK103109164SQ201080069040
公开日2013年5月15日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年9月9日
发明者C.B.范克利夫 申请人:微动公司