改进的振动流量计量器以及相关方法与流程

下面描述的实施例涉及振动计量器，并且更特别地，涉及利用应变计作为信号敏感元件（pickoff）的改进的振动流量计量器。

背景技术：

振动管道传感器（诸如科里奥利（Coriolis）质量流量计量器和振动密度计）通常通过检测包含流动物质的振动管道的运动而进行操作。可以通过处理从与管道相关联的运动换能器接收到的测量信号来确定与管道中的物质相关联的性质（诸如质量流量、密度等等）。振动的被物质填充的系统的振动模式一般受到管道以及其中所包含的物质的组合质量、刚度以及阻尼特性的影响。

众所周知使用振动流量计量器来测量质量流量以及流经管线的物质的其他性质。例如，在1985年1月1日向J.E. Smith等人颁布的美国专利No.4,491,025以及1983年11月29日向J.E. Smith颁布的Re.31.450中公开了振动科里奥利流量计量器。这些流量计量器具有一个或多个流体管。科里奥利质量流量计量器的每个流体管配置具有一组固有振动模式，其可以是简单弯曲的、扭转的、辐射的、横向的或耦合类型。每个流体管都被驱动以便以这些固有模式之一谐振振荡。振动模式一般受到包含的流体管以及其中所包含的物质的组合质量、刚度以及阻尼特性的影响，因此通常使用公知技术在流量计量器的初始校正期间确定质量、刚度和阻尼。

物质从流量计量器的入口侧上的连接管线流入流量计量器中。然后物质被引导通过一个或多个流体管并且离开流量计量器到达连接在出口侧上的管线。

驱动器（诸如音圈式驱动器）将力施加给一个或多个流体管。该力促使该一个或多个流体管振荡。当不存在流经流量计量器的物质时，沿着流体管的所有点以同相振荡。随着物质开始流经流体管，科里奥利加速度促使沿着流体管的每个点具有关于沿着流体管的其他点的不同相位。流体管的入口侧上的相位滞后于驱动器，同时出口侧上的相位领先于驱动器。传感器被放置在流体管上的两个不同点处以产生代表流体管在两个点处的运动的正弦信号。以时间为单位计算从传感器接收的两个信号的相位差。

两个传感器信号之间的相位差与流经一个或多个流体管的物质的质量流率成比例。通过将相位差乘以流量校准因子来确定物质的质量流率。流量校准因子取决于物质性质以及流体管的横截面性质。影响流量校准因子的流体管的主要性质之一是流体管的刚度。在将流量计量器安装在管线中之前，通过校准过程来确定流量校准因子。在校准过程中，流体以给定流率通过流体管并且计算相位差和流率之间的比例。如本领域中通常已知的那样，还在校准过程期间确定流体管的刚度和阻尼特性。

科里奥利流量计量器的一个优点是所测得的质量流率的准确度很大程度上不会受到流量计量器中的移动部件的磨损的影响，因为在振动流体管中不存在移动部件。通过将流体管上的两个点之间的相位差乘以流量校准因子来确定流率。仅有的输入是来自传感器的指示流体管上两个点的振荡的正弦信号。根据该正弦信号计算相位差。因为流量校准因子与物质成比例并且流体管的横截面性质、相位差测量结果和流量校准因子不会受到流量计量器中的移动部件的磨损的影响。

典型的科里奥利质量流量计量器包括一个或多个换能器（或敏感元件传感器），通常采用它们以便测量一个或多个流量管道的振动响应，并且它们通常位于驱动器的上游和下游位置。敏感元件传感器被连接到电子仪器。该仪器从两个敏感元件传感器接收信号并处理该信号以便除了别的之外还导出质量流率测量结果。

典型的科里奥利流量计量器通过将线圈和磁体用作敏感元件传感器来测量流量和/或密度，以测量计量器的一个/多个振动流管的运动。根据位于计量器的流管入口和出口附近的多个敏感元件信号之间的相位差来确定通过计量器的质量流率。然而，有可能通过使用应变计代替线圈/磁体敏感元件来测量流量。两种传感器类型之间的根本区别是线圈/磁体敏感元件测量流管的速度而应变计测量与该管的位移成比例的流管的应变。照此，每种类型的传感器的放置将不一定在同一位置。

应变计具有优于线圈/磁体敏感元件的许多优点。在产生和实施方面应变计比线圈/磁体敏感元件更便宜。它们还帮助消除可能对系统操作有不利影响的点质量。另外，应变计不需要从那里测量应变的参考点，比如线圈/磁体敏感元件。这允许单流管设计，在具有线圈/磁体敏感元件的情况下该单流管设计是不可能的。

尽管现有技术已尝试为流量计量器提供用于利用应变计代替磁体/线圈敏感元件的装置，但是这些尝试的实际应用相对受限。已知的问题是应变计很难解决相对厚金属流管的应变。特别地，科里奥利力因为由流体流量产生的极其小的张力和压缩而在背景信号上勉强可辨别。因此，该应变计电阻的变化非常小且难以准确地测量。因为这个原因，现有技术设备常常依赖于来自流管的附着投射以测量这些相关联的结构中的应变变化，并且不会依赖于流管自身或在构造中使用更易受应变影响的更软物质。例如，美国专利No.6,748,813公开附接到硅树脂臂的应变计（它们被连接到流量计量器流管）。测量硅树脂中的应变以用于流量计算。通过将杆或突出物添加到流管，这创建可能影响计量器性能的不需要的点质量。另一方面，美国专利No.7,500,404公开用作流管的软管或具有会经历比脊形管更高级别的应变的软区域的刚性管。对于持久的工业应用，软管的使用因为该管内流体的潜在高压、高温和苛刻性质而不切实际。诸如硅树脂之类的软物质具有与不锈钢（例如工业流量计量器流管的优选材料）相比大幅降低的拉伸力。

应变计的另一问题是它们易受到DC漂移的影响，这造成稳定相位计算困难，并且因此产生不准确的流率读取。

下面描述的实施例克服这些和其他问题并且实现了技术上的进步。下面描述的实施例提供一种利用应变计来检测流管的应变的流量计量器。通过将在流量计量器上具有不同放置和定向的应变计的各种组合与桥接电路的各种组合相连接，实现了信号放大和背景消除。利用高通滤波器来减轻DC漂移问题，同时公开放大和滤波电路，其提供一种在没有预先计量器电子器件数字信号处理的情况下以电的方式处理应变信号的设备和方法。通过在输入到计量器电子器件之前利用模拟电路来处理信号，应变计可容易地被适配成在最初为线圈/磁体类型敏感元件设计的流量计量器单元中使用。

技术实现要素：

根据一个实施例提供一种包括传感器组件和计量器电子器件的流量计量器。根据一个实施例，该流量计量器包括一个或多个刚性流管以及耦合到一个或多个刚性流管的驱动器。该驱动器被定向成在一个或多个刚性流管中引起驱动模式振动。两个或更多应变计被耦合到一个或多个刚性流管并被定向成感测一个或多个刚性流管中的张力和压缩中的至少一个。一个或多个桥接电路与两个或更多应变计电通信，其中该一个或多个桥接电路的输出与两个或更多应变计中的至少一个所检测到的应变成比例。

根据一个实施例提供一种包括传感器组件和计量器电子器件的流量计量器。根据一个实施例，该流量计量器包括一个或多个刚性流管。该计量器还包括驱动器，其被耦合到一个或多个刚性流管并被定向成在一个或多个刚性流管中引起应变。该计量器还包括耦合到一个或多个刚性流管的两个或更多应变计，其中两个或更多应变计被配置成输出与通过一个或多个刚性流管的质量流量成比例的信号。另外，电路与两个或更多应变计电通信，其中该电路抵消在两个或更多应变计之间的共模应变效应，并且其中归因于质量流量的两个或更多应变计上的异相应变被放大。

根据一个实施例提供一种用于确定通过流量计量器中的一个或多个刚性流管的流量的方法。根据一个实施例，该方法包括使一个或多个刚性流管中的至少一个以驱动模式振动来振动的步骤。该方法还包括以下步骤：提供至少两个应变计以及从至少两个应变计接收基于对驱动模式振动的振动响应的应变传感器信号。该方法还包括将至少两个应变传感器信号输入到至少一个桥接电路中的步骤，以及计算各应变传感器信号之间的相位差的步骤。根据一个实施例，该方法还包括从至少一个桥接电路生成输出信号的步骤以及根据输出信号确定质量流量的步骤。

一种用于确定通过流量计量器中的一个或多个刚性流管的流量的方法，其包括以下步骤：使一个或多个刚性流管中的至少一个以驱动模式振动来振动；提供至少两个应变计；从至少两个应变计接收基于对驱动模式振动的振动响应的应变传感器信号；将至少两个应变传感器信号输入到桥接电路中；从桥接电路生成输出信号，其中该输出信号包括电压幅度的变化；以及根据输出信号确定质量流量。

方面。

根据一个方面，一种包括传感器组件和计量器电子器件的流量计量器包括：

一个或多个刚性流管；

驱动器，其被耦合到一个或多个刚性流管并且被定向成在一个或多个刚性流管中引起驱动模式振动；

两个或更多应变计，其被耦合到一个或多个刚性流管并被定向成感测一个或多个刚性流管中的张力和压缩中的至少一个；

与两个或更多应变计电通信的一个或多个桥接电路，其中该一个或多个桥接电路的输出与两个或更多应变计中的至少一个所检测到的应变成比例。

优选地，该流量计量器包括用来消除DC偏移的具有计量器电子器件的高通滤波器。

优选地，该一个或多个桥接电路从两个或更多应变计的第二个的振动响应以电学方式减去两个或更多应变计的第一个的振动响应以产生具有幅度A的电压，包括，其中：

α₁是在驱动频率下一个或多个桥接电路中的第一个的第一幅度；

α₂是在驱动频率下一个或多个桥接电路中的第二个的第二幅度；以及

Φ是一个或多个桥接电路中的第一个的输出与一个或多个桥接电路的第二个的输出之间的相位差。

优选地，两个或更多应变计的一个应变计被耦合到一个或多个刚性流管中的一个并且被配置成检测与一个或多个刚性流管中的一个的纵向轴线近似平行的一个或多个刚性流管的应变。

优选地，两个或更多应变计的一个应变计邻近撑杆放置以致两个或更多应变计中的该应变计经受由驱动模式振动所引起的刚性流管的近似最大应变幅度。

优选地，两个或更多应变计的该应变计在流管最顶部分处从撑杆沿着垂直于流管（130、130’）流动方向的向量测得的从撑杆到流管顶部的距离的约0%和15%之间被耦合到一个或多个刚性流管中的一个。

优选地，两个或更多应变计的该应变计在流管最顶部分处从撑杆沿着垂直于流管流动方向的向量测得的从撑杆到流管顶部的距离在约6%和9%之间被耦合到一个或多个刚性流管中的一个。

优选地，该一个或多个刚性流管包括基本上“U”形和基本上欧米茄形中的至少一个。

优选地，该流量计量器包括布置在一个或多个桥接电路和计量器电子器件之间的滤波器部件。

优选地，该滤波器部件包括：

放大器；

高通滤波器；

低通滤波器；以及

模数转换器。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与一个或多个桥接电路的第二桥接电路（206’）的第一位置（R1’）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与一个或多个桥接电路的第二桥接电路的第一位置（R1’）电通信；两个或更多应变计的第三应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的远端面，其中第三应变计与第一桥接电路的第三位置（R3）电通信；两个或更多应变计的第四应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的远端面，其中第四应变计与第二桥接电路的第三位置（R3’）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与一个或多个桥接电路的第二桥接电路的第一位置（R1’）电通信；两个或更多应变计的第三应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三应变计与第一桥接电路的第四位置（R4）电通信；两个或更多应变计的第四应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四应变计与第二桥接电路的第四位置（R4’）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与一个或多个桥接电路的第二桥接电路的第一位置（R1’）电通信；两个或更多应变计的第三应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三应变计与第一桥接电路的第二位置（R2）电通信；两个或更多应变计的第四应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四应变计与第二桥接电路的第四位置（R4’）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与一个或多个桥接电路的第二桥接电路的第一位置（R1’）电通信；两个或更多应变计的第三应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三应变计与第一桥接电路的第四位置（R4）电通信；两个或更多应变计的第四应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四应变计与第二桥接电路的第二位置（R2’）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与一个或多个桥接电路的第二桥接电路的第一位置（R1’）电通信；两个或更多应变计的第三应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三应变计与第一桥接电路的第二位置（R2）电通信；两个或更多应变计的第四应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四应变计与第二桥接电路的第二位置（R2’）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与一个或多个桥接电路的第二桥接电路的第一位置（R1’）电通信；两个或更多应变计的第三应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三应变计与第一桥接电路的第三位置（R3）电通信；两个或更多应变计的第四应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四应变计与第二桥接电路的第三位置（R3’）电通信；两个或更多应变计的第五应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的近端面，其中第五应变计与第一桥接电路的第二位置（R2）电通信；两个或更多应变计的第六应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的近端面，其中第六应变计与第二桥接电路的第二位置（R2’）电通信；两个或更多应变计的第七应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的远端面，其中第七应变计与第一桥接电路的第四位置（R4）电通信；两个或更多应变计的第八应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的远端面，其中第八应变计与第二桥接电路的第四位置（R4’）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与第一桥接电路的第二位置（R2）电通信；以及第一桥接电路与计量器电子器件电通信。

优选地，该两个或更多应变计的第一应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第二位置（R2）电通信；两个或更多应变计的第二应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中第二应变计与第一桥接电路的第一位置（R1）电通信；两个或更多应变计的第三应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的远端面，其中第三应变计与第一桥接电路的第三位置（R3）电通信；两个或更多应变计的第四应变计被耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的远端面，其中第四应变计与第一桥接电路的第四位置（R4）电通信；以及第一和第二桥接电路与计量器电子器件电通信。

根据一个方面，一种包括传感器组件和计量器电子器件的流量计量器，其包括：一个或多个刚性流管；驱动器，其被耦合到一个或多个刚性流管并被定向成在一个或多个刚性流管中引起应变；耦合到一个或多个刚性流管的两个或更多应变计，其中两个或更多应变计被配置成输出其幅度与通过一个或多个刚性流管的质量流量成比例的信号；与两个或更多应变计电通信的电路，其中该电路抵消在两个或更多应变计之间的共模应变效应，其中归因于质量流量的两个或更多应变计上的异相应变被放大。

优选地，从两个或更多应变计输出的信号是具有与通过一个或多个刚性流管的质量流量成比例的幅度的电阻。

优选地，该电路包括与两个或更多应变计电通信的一个或多个桥接电路，其中该一个或多个桥接电路的输出具有与由两个或更多应变计的至少一个所检测到的应变成比例的幅度。

优选地，该一个或多个桥接电路输出具有与由两个或更多应变计的至少一个所检测到的应变成比例的幅度的电压。

优选地，该电路还包括：基本上阻止信号的DC分量的高通滤波器；模数转换器；以及抗混叠滤波器，其防止具有比模数转换器的采样率更大的频率的信号被输入到模数转换器中。

优选地，该计量器电子器件还包括消除DC偏移的高通滤波器。

优选地，该电路从两个或更多应变计的第二个的振动响应以电学方式减去两个或更多应变计的第一个的振动响应以产生具有幅度A的电压，包括，其中：

α₁是在驱动频率下一个或多个桥接电路中的第一个的第一幅度；

α₂是在驱动频率下一个或多个桥接电路中的第二个的第二幅度；以及

Φ是一个或多个桥接电路中的第一个的输出与一个或多个桥接电路的第二个的输出之间的相位差。

根据一个方面，一种用于确定通过流量计量器中的一个或多个刚性流管的流量的方法，包括以下步骤：

使一个或多个刚性流管中的至少一个以驱动模式振动来振动；

提供至少两个应变计；

从至少两个应变计接收基于对驱动模式振动的振动响应的应变传感器信号；

将至少两个应变传感器信号输入到至少一个桥接电路中；

从至少一个桥接电路生成输出信号；以及

根据输出信号确定质量流量。

优选地，该方法还包括利用高通滤波器对至少一个桥接电路的输出信号进行滤波以消除DC偏移的步骤。

优选地，该方法还包括以下步骤：

将至少两个应变计中的一个耦合到一个或多个刚性流管中的一个；以及

检测与一个或多个刚性流管中的一个的纵向轴线近似平行的一个或多个刚性流管的应变。

优选地，该方法还包括计算各应变传感器信号之间的相位差的步骤。

优选地，将至少两个应变计中的一个耦合到一个或多个刚性流管中的一个的步骤包括在邻近撑杆处耦合至少两个应变计中的一个。

优选地，将至少两个应变计中的一个耦合到一个或多个刚性流管中的一个的步骤包括将至少两个应变计中的一个在流管最顶部分处从撑杆沿着垂直于流管流动方向的向量测得的从撑杆到流管顶部的距离的约0%和15%之间耦合到刚性流管。

优选地，将至少两个应变计中的一个耦合到一个或多个刚性流管中的一个的步骤包括将至少两个应变计中的一个在流管最顶部分处从撑杆沿着垂直于流管流动方向的向量测得的从撑杆到流管顶部的距离的约6%和9%之间耦合到刚性流管。

优选地，该一个或多个刚性流管包括基本上“U”形和基本上欧米茄形中的至少一个。

优选地，该方法还包括从至少两个应变计的第二个的振动响应以电学方式减去至少两个应变计的第一个的振动响应以产生具有幅度A的电压的步骤，包括，其中：

α₁是在驱动频率下一个或多个桥接电路中的第一个的第一幅度；

α₂是在驱动频率下一个或多个桥接电路中的第二个的第二幅度；以及

Φ是一个或多个桥接电路中的第一个的输出与一个或多个桥接电路的第二个的输出之间的相位差。

优选地，该方法还包括以下步骤：

放大输出信号以生成经过放大的信号；

利用高通滤波器对经过放大的信号进行滤波；

利用低通滤波器对经过放大的信号进行滤波；以及

将经过放大的信号转换成数字信号。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供至少两个应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管中的一个的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；提供至少两个应变计的第一应变计；

提供至少两个应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管中的一个的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供至少两个应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管中的一个的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；提供至少两个应变计的第一应变计；

提供至少两个应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管中的一个的出口支柱的近端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供至少两个应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管中的一个的入口支柱的近端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；提供至少两个应变计的第一应变计；

提供至少两个应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管中的一个的出口支柱的近端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的远端面，其中该第三应变计与第一桥接电路的第三位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；以及

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的远端面，其中该第四应变计与第二桥接电路的第三位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中该第三应变计与第一桥接电路的第四位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；以及

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中该第四应变计与第二桥接电路的第四位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中该第三应变计与第一桥接电路的第二位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；以及

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中该第四应变计与第二桥接电路的第四位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中该第三应变计与第一桥接电路的第四位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；以及

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中该第四应变计与第二桥接电路的第二位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中该第三应变计与第一桥接电路的第二位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；以及

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中该第四应变计与第二桥接电路的第二位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与至少一个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与至少一个桥接电路的第二桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中该第三应变计与第一桥接电路的第三位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中该第四应变计与第二桥接电路的第三位置电通信；

提供两个或更多应变计的第五应变计；

将第五应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的近端面，其中该第五应变计与第一桥接电路的第二位置电通信；

提供两个或更多应变计的第六应变计；以及

将第六应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的近端面，其中该第六应变计与第二桥接电路的第二位置电通信；

提供两个或更多应变计的第七应变计；

将第七应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的远端面，其中该第七应变计与第一桥接电路的第四位置电通信；

提供两个或更多应变计的第八应变计；以及

将第八应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的远端面，其中该第八应变计与第二桥接电路的第四位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第一位置电通信；以及

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与第一桥接电路的第二位置电通信。

优选地，该方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与一个或多个桥接电路的第一桥接电路的第二位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与第一桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的远端面，其中该第三应变计与第一桥接电路的第三位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的远端面，其中该第四应变计与第一桥接电路的第四位置电通信。

根据一个实施例，一种用于确定通过流量计量器中的一个或多个刚性流管的流量的方法，其包括以下步骤：使一个或多个刚性流管中的至少一个以驱动模式振动来振动；提供至少两个应变计；从至少两个应变计接收基于对驱动模式振动的振动响应的应变传感器信号；将至少两个应变传感器信号输入到桥接电路中；从桥接电路生成输出信号，其中该输出信号包括电压幅度的变化；以及根据输出信号确定质量流量。

优选地，用于确定通过流量计量器中的一个或多个刚性流管的流量的方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与该桥接电路的第一位置电通信；以及

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与该桥接电路的第二位置电通信。

优选地，用于确定通过流量计量器中的一个或多个刚性流管的流量的方法还包括以下步骤：

提供两个或更多应变计的第一应变计；

将第一应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的入口支柱的远端面，其中该第一应变计与该桥接电路的第二位置电通信；

提供两个或更多应变计的第二应变计；

将第二应变计耦合到一个或多个刚性流管的第一流管的出口支柱的远端面，其中该第二应变计与该桥接电路的第一位置电通信；

提供两个或更多应变计的第三应变计；

将第三应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的入口支柱的远端面，其中该第三应变计与桥接电路的第三位置电通信；

提供两个或更多应变计的第四应变计；以及

将第四应变计耦合到一个或多个刚性流管的第二流管的出口支柱的远端面，其中该第四应变计与桥接电路的第四位置电通信。

附图说明

相同的参考标号表示所有附图上的相同元件。附图不一定是按比例的。

图1图示现有技术的流量计量器；

图2图示流量计量器的一个实施例；

图3是计量器电子器件的图示；

图4图示流量计量器的一个实施例，其中两个应变计被连接到两个桥接电路；

图5图示流量计量器的一个实施例，其中四个应变计被连接到两个桥接电路；

图6图示流量计量器的另一个实施例，其中四个应变计被连接到两个桥接电路；

图7图示流量计量器的又一个实施例，其中四个应变计被连接到两个桥接电路；

图8图示流量计量器的又一个实施例，其中四个应变计被连接到两个桥接电路；

图9图示流量计量器的又一个实施例，其中四个应变计被连接到两个桥接电路；

图10图示指示应变计定向的影响的数据；

图11图示流量计量器的一个实施例，其中八个应变计被连接到两个桥接电路；

图12图示流量计量器的一个实施例，其中两个应变计被连接到单个桥接电路；

图13图示流量计量器的一个实施例，其中四个应变计被连接到单个桥接电路；以及

图14图示流量计量器的一个实施例，其中两个应变计被连接到具有放大部件的单个桥接电路。

具体实施方式

图1至图14以及下面的描述描绘特定示例以讲授本领域技术人员如何制造和使用流量计量器以及相关方法的实施例的最佳模式。为了讲授发明原理的目的，一些常规方面已经被简化或省略。本领域技术人员将领会到落入本发明范围内的来自这些示例的变体。本领域技术人员将领会到下面描述的特征可以以各种方式来组合以形成本发明的多个变体。因此，本发明不限于下面描述的特定示例，而是仅由权利要求及其等同物来限制。

图1图示现有技术的流量计量器5，其可以是任何振动计量器，诸如科里奥利流量计量器。该流量计量器5包括传感器组件10和计量器电子器件20。该传感器组件10对过程物质（process material）的质量流率和密度做出响应。计量器电子器件20经由引线100连接到传感器组件10以通过路径26提供密度、质量流率和温度信息、以及与本发明无关的其他信息。传感器组件10包括一对歧管（manifold）150和150’、具有法兰颈110和110’的法兰103和103’、一对平行流管130（第一流管）和130’（第二流管）、驱动机构180、温度传感器190（诸如电阻温度检测器（RTD））以及一对敏感元件170L和170R（诸如磁体/线圈敏感元件、应变计、光学传感器或本领域中已知的任何其他敏感元件传感器）。流管130和130’中的每一个都具有入口支柱131和131’以及出口支柱134和134’，它们朝向流管安装块120和120’会聚。流管130和130’沿着它们的长度在至少一个对称位置处弯曲并且在它们的整个长度上基本平行。撑杆140和140’用来限定轴线W和W’，每个流管在轴线W和W’周围振荡。

流管130和130’的侧支柱131、131’和134、134’固定地附接到流管安装块120和120’，并且这些块转而固定附接到歧管150和150’。这提供通过传感器组件10的连续闭合物质路径。

当具有孔102和102’的法兰103和103’经由入口端104和出口端104’连接到载送要被测量的过程物质的过程线（未示出）中时，物质通过法兰103中的孔口101进入该计量器的端部104并且被引导通过歧管150到达具有表面121的流管安装块120。在歧管150内，物质被分开并路由通过流管130和130’。在离开流管130和130’时，在歧管150’内将过程物质重组成单个流，并且之后将该过程物质路由到由具有螺栓孔102’的法兰103’连接的出口端104’以到达过程线（未示出）。

分别地选择流管130和130’并且将它们适当地安装到流管安装块120和120’，以便在弯曲轴线W--W和W’--W’周围具有基本上相同的质量分布、惯性矩和杨氏模量。这些弯曲轴线通过撑杆140和140’。由于流管的杨氏模量随着温度改变，并且该改变影响流量和密度的计算，所以将温度传感器190安装到流管130’以便连续测量流管的温度。通过经过流管的物质的温度来支配流管的温度以及因此对于通过温度传感器190的给定电流而出现在其两端的电压。在公知的方法中计量器电子器件20使用出现在温度传感器190两端的取决于温度的电压以补偿由于流管温度的任何改变而引起的流管130和130’的弹性模量的改变。通过引线195将温度传感器190连接到计量器电子器件20。

由驱动器180在流管130和130’的各自弯曲轴线W和W’周围的相对方向上驱动该流管130和130’二者，这被称为流量计量器的第一异相弯曲模式。该驱动器180可以包括许多公知布置中的任一个，诸如安装到流管130’的磁体以及安装到流管130的反作用（opposing）线圈，交流电通过它们以便使这两个流管振动。由计量器电子器件20经由引线185将适当的驱动信号施加给驱动器180。

计量器电子器件20接收引线195上的温度信号，以及分别出现在引线165L和165R上的左速度信号和右速度信号。计量器电子器件20产生到达驱动器180的出现在引线185上的驱动信号以及使管130和130’振动。计量器电子器件20处理该左速度信号和右速度信号以及温度信号以计算通过传感器组件10的物质的质量流率和密度。该信息连同其他信息通过路径26由计量器电子器件20施加给利用装置。

典型地，以第一异相弯曲模式来驱动科里奥利计量器，其中使用安装在流量计量器的入口和出口支柱上的线圈/磁体敏感元件来感测入口支柱和出口支柱之间的流动引起的相位。这里描述的计量器本身以及用于计算流量的方法与传统方法的不同之处在于在发射器中计算两个单独信号之间的相位。在一个实施例中，来自计量器的入口侧上的一个或多个应变计的组合信号以及来自计量器的出口侧上的一个或多个应变计的组合信号被输入到计量器电子器件中。然后像电流线圈/磁体敏感元件那样处理这些信号，其中从入口和出口信号导出相位测量结果。在这些实施例中可以使用惠斯通桥接电路以便放大信号。在一个实施例中，由连接到至少一个应变计的桥接电路的输出的改变的幅度（在没有流动的情况（即驱动模式是在入口和出口支柱上具有相等应变的正常模式）下其通常为零）来指示流体流量。然而，当流动被引入时，驱动模式变成复杂的，并且在该管的入口和出口的运动之间存在相位延迟。使用如这里描述的桥接电路来利用由应变计检测到的该差。在又一实施例中，来自流量计量器流管的入口和出口部分的应变信号在桥接电路中被组合。在这种情况下，仅存在输入到计量器电子器件的一个信号，其幅度与相位成比例。图2图示流量计量器5的一个实施例。描述了科里奥利流量计量器结构，尽管对本领域技术人员来说显而易见的是，在没有科里奥利质量流量计量器提供的额外测量结果能力的情况下本发明可以被实践为振动管密度计。图1的现有技术设备的共同元件共享相同的参考数字。由驱动器180在流管130和130’的各自弯曲轴线W和W’周围的相对方向上驱动该流管130和130’，并且这被称为流量计量器的第一异相弯曲模式。该驱动器180可以包括许多公知布置中的任一个，诸如安装到流管130’的磁体以及安装到流管130的反作用线圈，并且交流电通过它们以便使这两个流管振动。应该注意，流管130和130’基本上是刚性的（例如由金属制成）以使得它们仅能够进行有限的运动（诸如例如由驱动器引起的振动模式）。由计量器电子器件20经由引线185将适当的驱动信号应用于驱动器180。第一应变计200A位于第一流管130的入口支柱131上，并且第二应变计200B位于第一流管130的出口支柱134上。敏感元件170、170R（图1）以及应变计200A、200B之间的主要差别是线圈/磁体敏感元件测量流管的速度以及应变计测量流管的应变。优选地是这里公开的每一个应变计200A-H被定向成检测由流管的130、130’驱动模式运动引起的应变。在一个实施例中，应变计200A-H被定向成与该应变计所耦合到的流管的纵向轴线基本平行。

对于线圈/磁体变体的敏感元件170、170R，最大速度幅度邻近通常位于流管130、130’的“U”中心中的驱动器180。然而，线圈/磁体类型的敏感元件170L、170R没有位于该位置中，因为这会把该敏感元件放置地太靠近驱动器180，所以它们宁愿位于提供次佳、还可求解的速度幅度的区域以检测相位信号差。然而最大应变幅度邻近流管130、130’的撑杆140、140’，并且这是这里公开的实施例中应变计200A、200B优选位于的地方，然而可设想其他应变计位置，因为最大相位差位于流管130、130’上的或撑杆140、140’上的其他位置。在上述实施例中，使用两个应变计，但是还可预期额外的应变计，如这里将描述的。

图3图示根据本发明的一个实施例的流量计量器5的计量器电子器件20。该计量器电子器件20可以包括接口201和处理系统203。例如该计量器电子器件20从传感器组件10接收第一和第二传感器信号，诸如应变计200A、200B信号。计量器电子器件20对第一和第二传感器信号进行处理以便获得流经传感器组件10的流动物质的流量特性。例如，计量器电子器件20可以例如从传感器信号确定相位差、频率、时差（Δt）、密度、质量流率、应变和体积流率中的一个或多个。此外，根据本发明可以确定其他流量特性。

接口201经由图2中图示的引线100从应变计200A-H接收传感器信号。该接口201可以执行任何必要或期望的信号调节，诸如任何方式的格式化、放大、缓冲等等。可替代地，可以在处理系统203中执行某一信号调节或所有信号调节。

此外，例如该接口201可以诸如通过通信路径26使计量器电子器件20和外部设备之间能够通信。接口201可以能够进行任何方式的电子、光学或无线通信。

在一个实施例中接口201包括数字化器（未示出），其中传感器信号包括模拟传感器信号。数字化器对模拟传感器信号进行采样并对其数字化，并且产生数字传感器信号。该接口/数字化器还可以执行任何需要的抽取，其中数字传感器信号被抽取以便降低需要处理的信号数量并降低处理时间。

处理系统203进行计量器电子器件20的操作并且处理来自传感器组件10的流量测量结果。处理系统203执行一个或多个处理例程并由此处理流量测量结果以便产生一个或多个流量特性。

处理系统203可以包括通用计算机、微处理系统、逻辑电路或一些其他通用或定制的处理设备。处理系统203可以被分布在多个处理设备之中。处理系统203可以包括任何方式的完整或独立的电子存储介质，诸如存储系统204。

在所示的实施例中，处理系统203根据两个或更多振动/应变响应220、226确定流量特性。处理系统203可以确定两个或更多响应220、226的至少量值、相位差、时差和频率。在一个实施例中，来自与应变计200A-H电通信的至少一个桥接电路206、206’（诸如惠斯通桥接电路）的电压被作为第一和第二应变信号207、207’输入到计量器电子器件中。在其他实施例中，仅存在单个桥接电路206，并且在其他实施例中，存在至少两个桥接电路206、206’。

存储系统204可以存储流量计量器参数和数据、软件例程、恒定值和可变值。在一个实施例中，存储系统204包括由处理系统203执行的例程。在一个实施例中，存储系统204存储相移例程212、相位差例程215、频率例程216、时差（Δt）例程217、以及流量特性例程218。

在一个实施例中，存储系统204存储被用来操作流量计量器5的变量。在一个实施例中存储系统204存储变量，诸如从应变计200A-H接收的两个或更多振动响应220、226。在一些实施例中，存储系统204存储由计量器电子器件20生成的一个或多个值。在一些实施例中，存储系统204存储从流量测量结果获得的一个或多个流量特性。

实施例通过直接测量流管130、130’的出口134、134’（或入口131、131’）侧关于同一流管130、130’的入口131、131’（或出口134、134’）侧的相对运动来感测流量。连接到至少一个桥接电路206、206’的应变计200A-H被配置成在没有流量的情况期间产生零幅度信号（这对应于驱动模式的正常模式形状，即在管的入口和出口之间没有相位）。在流动期间，相同的配置将产生正弦信号输出，其幅度是流率的函数（这对应于归因于流动的模式形状增益复杂性（即入口/出口相位））。在相关实施例中，来自计量器的入口侧上的一个或多个应变计的组合信号以及来自计量器的出口侧上的一个或多个应变计的组合信号被输入到计量器电子器件中。然后像电流线圈/磁体敏感元件那样处理这些信号，其中从入口和出口信号导出相位测量结果。在这些实施例中可以使用桥接电路以便放大信号。然而，在其他实施例中，来自流量计量器流管的入口和出口部分的应变信号被组合到桥接电路中。在这种情况下，仅存在输入到计量器电子器件的一个信号，其幅度与相位成比例。

参考图4-9和11-14，应变计200A-H优选地位于流管130、130’的位于撑杆140、140’的区域处的入口131、131’或出口134、134’侧上，因为最大的正应变（张力）和最高负应变（压缩）出现在流管130、130’以及各自撑杆140、140’之间的接合点处。要被耦合到流管的应变计的优选距离是（在流管最顶部分处沿着垂直于流管方向的向量测得的）撑杆140、140’和流管130、130’顶部之间的直线距离的近似0%和15%之间。甚至更优选的距离在约6%和9%之间。然而，这些距离用作示例，其中还预期在本说明书和权利要求的范围之内的其他距离。应变计200A-H优选地被放置以感测流管130、130’上的垂直应变（即与流管130、130’的纵向轴线平行的应变）。

图4图示具有与两个桥接电路206、206’电通信的两个应变计200A、200B的流量计量器5的一个实施例。桥接电路206、206’将应变计的电阻的小变化转换成电压的相对较大变化。该桥包括电源电压V_s、四个电阻器（R₁一直到R₄）和输出电压V₀。当R₁=R₂且R₃=R₄时，该桥被视为平衡的且输出电压是0V。电阻器中的任一个的变化将使该桥不平衡并且输出电压将不再为零。在等式1中示出电源电压、电阻和输出电压之间的关系：

。

电阻器的数目与图4中示出的电阻器位置相对应。可以用应变计来替换桥接电路中的电阻器的任一个或所有。在该实施例中，两个应变计200A、200B存在于同一流管130上，一个在流量计量器5的入口支柱131上并且一个在流量计量器5的出口支柱134上，并且使桥206、206’用于每个应变计。每个应变计200A、200B可以被添加到桥接电路206、206’中的任何位置，但是图4中所图示的是占用每个桥接电路206、206’上的第一位置R₁、R₁’。应该注意，剩余的电阻器R2、R3、R4和R2’、R3’、R4’是固定值电阻器。另外，对于该实施例而言，重要的是应变计200A、200B位于流管130的同一相对表面。图4图示应变计200A被定向在入口支柱131的远端面131A上，而应变计200B被定向在出口支柱134的远端面134A上。

图4中得到的测量结果是从流量计量器5的两个流管130、130’的仅一个流管130取得的。这假设通过两个管130、130’的流量是相同的。另外的应变计可以被添加到另一流管130’以测量两个流管130、130’的应变，这增加每个桥接电路206、206’的信号输出，并且抵消某些共模效应，如下文进一步描述的。

通过使用等式2的关系操作等式1来更好地理解添加额外应变计的效果：

其中ΔR是应变计的电阻的变化，R是应变计的没有应变的电阻，GF是应变计的应变计因子，并且ε是应变计上的应变。应变计的应变计因子GF使该应变计上的应变与该应变计的电阻中的对应变化相关。当在生产期间校准时，应变计被指定特定的应变计因子。使用上述关系，并且假设ΔR比R小很多，等式2可以被重新写为等式3：

。

转向图5，为了测量来自两个第一和第二流管130、130’的平均流量，额外的应变计200G被放置在第二流管130’的入口支柱131’A的远端区上并且额外的应变计200H被放置在第二流管130’的出口支柱134’A的远端区上。这些额外的应变计200G、200H的在桥接电路206、206’的位置分别在位置R3和R3’处。

如果来自额外应变计200G的信号被添加到桥接电路206中的位置R2或R4，并且额外应变计200H被添加到桥接电路206’的位置R2或R4，根据等式2应变值将抵消，并且该桥的输出电压将为零。作为替代，额外的应变计200G、200H被连接到它们各自桥接电路206、206’中的位置R3、R3’。在该配置中，来自第一和第二流管130、130’的运动的应变被加到一起，与图4中图示的单个每桥应变计的实施例相比使桥接电路206、206’的输出电压有效地翻倍。

对图4中图示的配置的一个限制是除了来自驱动模式的应变（它是入口或出口侧上的各应变计之间的同相或共用的）还添加任何应变。例如，如果在流管和应变计的扩展的热系数之间出现不平衡，则温度上的任何波动将促使所有应变计之间的应变的共同增加或降低。来自该桥中的每个应变计的该共同应变的影响将被加起来。在实践中，这样的变化将在桥接电路的输出信号中导致DC偏移。利用数字信号处理，桥接电路的输出信号中的DC偏移将对所计算的相位和频率没有影响。通过在数字信号处理中使用希尔伯特滤波器或任何线性相位高通滤波器来使得这变成可能。在过去，使用模拟信号处理，并且使用零交叉来计算相位（这将遭受归因于DC偏移的大误差）。甚至在使用希尔伯特滤波器的情况下，在模数转换器（A/D转换器）处DC电压偏移可能仍是问题。A/D转换器具有电压限制。如果DC偏移足够大以使得离开桥接电路的电压超过A/D电压限制，则信号将被剪除并且招致信息的损失。在一个实施例中，可以使用具有较大电压限制的A/D转换器；然而，这将导致分辨率的降低。在一个实施例中，利用模拟高通滤波器来抵消DC偏移。因为添加到信号的大的相移，模拟高通滤波器也可以是有问题的。如果在入口和出口信号上使用的模拟高通滤波器的相位影响是不同的，则将存在添加到入口和出口信号之间的所产生的相位，其被显示为流量误差。

利用该配置还将增强归因于压力或噪声的各应变计之间的任何共面应变。这些共模应变影响不一定是低频的并且如果它们在驱动频率附近则它们对流量测量结果有负面影响。在其他实施例中，以如图6-9图示的这种方式（它克服在低频（DC偏移）和高频二者的各应变计之间的共模影响的限制）来将额外的应变计安装在计量器上。

图6图示存在于同一流管130上的两个应变计200A、200B，流量计量器5的入口支柱131和出口支柱134中的每一个具有对于每个应变计200A、200B的桥接电路206、206’。第一应变计200A占用第一桥接电路206上的第一位置R₁。第二应变计200B占用第二桥接电路206’上的第一位置R₁’。应变计200A和200B分别位于流管130的远端面131A和134A上。额外的应变计200C和200D被分别安装在流管130’的入口支柱131’和出口支柱134’的近端区上。归因于流量计量器5的驱动运动，应变计200A和200C之间的或200B和200D之间的应变近似异相180°。当这些应变计对中的一个应变计处于压缩状态时，另一应变计处于张力状态。在该定向中，来自第二应变计200C或200D的信号被输入到它们各自的桥接电路206、206’的位置R₂或位置R₄中，以便不会抵消来自每个应变计的应变。在该定向中，入口应变计200A、220C或出口应变计200B、200D之间的任何同相或共模应变将被消除。应变计上的任何异相应变（诸如归因于计量器驱动的异相应变）将被加在一起。特别地，图6图示分别在桥接电路206、206’的R₄和R₄’位置中的邻近定位的应变计200C、200D。图7图示在其中邻近定位的应变计200C在第一桥接电路206的R₂位置中并且邻近定位的应变计200D在第二桥接电路206’的R₄’位置中的一个实施例。图8图示在其中邻近定位的应变计200C在第一桥接电路206的R₄位置中并且邻近定位的应变计200D在第二桥接电路206’的R₂’位置中的一个实施例。最后，图9图示在其中邻近定位的应变计200C、200D分别在桥接电路206、206’的R₂和R₂’位置中的一个实施例。

图10图示指示代表图6-9中示出的那些的应变计定向的影响的数据。根据在一分钟时段之内的应变计敏感元件来测量单个流管的入口和出口支柱的各应变计之间的相位差（被标记为应变（dt）300）。该曲线图表示以零流率310或每分钟950磅的流率320执行的测试。应该注意，零流量情况的相位归因于机械和电零点。为每个流率计算相位测量结果的标准偏差。当以增强共模应变效应的定向（诸如图5中图示的配置）安装应变计时，相位测量结果的标准偏差330会随着流率显著增加（见图10，上面的曲线图）。然而，当以消除共模应变效应的定向（诸如使一个应变计在第一流管的远端部分上且一个在第二流管的近端部分上的图6-9的实施例）安装应变计时，随着流率的标准偏差伴随的增加要小得多（见图10，下面的曲线图）。

转向图11，它图示对于连接到两个桥接电路206、206’的总共八个应变计200A-H的一个实施例，其中四个应变计200A、200C、200E、200G被定位在流量计量器5的入口支柱131、131’上且四个应变计200B、200D、200F、200H被定位在出口支柱134、134’上。如图11中所图示的，在每个桥中定向应变计信号以使得它们加上而不是减去电压输出，使得该桥的幅度是（每侧）单个应变计实施例的幅度的四倍。因为来自管的远端和近端区域的应变计在每个桥接电路206、206’中被组合到一起，所以该实施例展示与每个支柱具有两个应变计（当安装两个应变计，其中一个应变计在流管的近端区域上且一个应变计在流管的远端区域上）相同的每个支柱具有四个应变计的共模应变消除效应。

现在转向图12，在又一实施例中，两个应变计200A、200B被分别附接到第一流管130的入口支柱131和第一流管130的出口支柱134，并且被连接到单个桥接电路206。当不存在通过流量计量器5的流量且流量计量器5以驱动模式振动时，由两个应变计200A、200B感测到的正弦应变理论上是同相的并且所有时间都将抵消，导致从该桥输出的零电压。实践中，没有流量时可能存在某一相位（通常被称为机械零点），这导致低幅度正弦曲线，其幅度可被测量并被作为偏移移除。一旦流量计量器5中存在流量，出口支柱134将开始引导入口支柱131，导致两个应变测量结果之间的时间延迟（相移）。两个相移信号的以电学方式相减结果是正弦输出（在驱动频率下），其幅度与相移直接相关。随着流量增加，相移增加并且桥接电路206之外的电压的幅度会增加。在同一频率下两个正弦信号的减法产生在相同频率下的另一正弦信号，其幅度是单独幅度和原始信号之间的相位的函数，如由等式4所描述的：

。

通过使用桥式电路206以电学方式执行此减法，根据等式5，结果是具有幅度A电路输出：

(5)

最初参考图13，两个额外的应变计200G、200H被添加到图12中图示的实施例上。两个应变计200A、200B被分别附接到第一流管130的入口支柱131和第一流管130的出口支柱134，并且被连接到单个桥接电路206，同时两个应变计200G、200H被分别附接到第二流管130’的入口支柱131’和第二流管130’的出口支柱134’，并且被连接到同一单个桥接电路206。在该配置中，来自第一和第二流管130、130’的运动的应变被加到一起，与图11中图示的实施例相比使桥接电路206的输出电压有效地翻倍。等式6描述应变计200A、200B、200G、200H和桥接电路206的该配置：

。

在没有流量的条件下存在零输出，但是R₃和R₄之间的减法与R₁和R₂之间的减法基本相同，因此使幅度翻倍。

图14图示图12的实施例，其除了桥接电路206之外额外包括滤波器部件400。尽管用两个应变计200A、200B以及单个桥接电路206作为一个示例来图示，但是在没有限制的情况下如本领域技术人员将会显而易见的，滤波器部件400可以被适配成与任何数目的应变计和桥接电路组合一起使用（诸如例如图4-13中的那些）。来自桥接电路206的输出410被连接到放大器420。在一个实施例中，放大器420具有大约800的增益，但是预期基于特定应变计、有区别的流量校准因子、不同电子器件以及具体流量计量器5所特定的其他变量有不同增益。放大器420是与高通滤波器430耦合的AC。在一个实施例中，高通滤波器430包括电容器。该电容耦合基本上阻止信号的DC分量。在一个相关实施例中，利用低通滤波器440来使来自高通滤波器430的输出抗混叠以防止具有比特定模数转换器的采样率更大的频率的信号被该模数转换器（ADC）450看到。ADC 450可以从低通滤波器440接收信号，该信号然后被发送到计量电子器件20。

对于这里的实施例，桥接电路206、206’的电压输出被输入到计量电子器件20。因为应变计测量结果所固有的DC漂移，数字电子器件的使用有助于得到各信号之间的准确相位测量结果。当来自应变计200A-H的信号横穿过零电压时，通常利用模拟电子器件，每个循环计算（诸如来自应变计200A-H的）两个正弦信号之间的相位一次。因为应变计存在某一DC漂移，所以信号不总是以零电压为中心，使得稳定相位计算是困难的。一个实施例利用高通滤波器来连续计算两个敏感元件信号之间的相位。利用该方法，信号中的DC偏移不会影响相位计算。然而，应该注意，电压超过模数转换器的限制是可允许的。

上述实施例的详细描述不是本发明人预期在本发明的范围内的所有实施例的详尽描述。的确，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地组合或消除以便创建其他实施例，并且这样的其他实施例落入本发明的范围和讲授内。对本领域普通技术人员将同样显而易见的是，上述实施例可以整体或部分地组合以便创建在本发明的范围和讲授内的附加实施例。

因此，尽管为了说明性目的在这里描述本发明的特定实施例以及本发明的示例，但是如相关领域中的技术人员将认识到的，在本发明的范围之内各种等同修改是可能的。这里提供的讲授可以被应用于其他设备和方法，并且不仅仅应用于上文所描述且在附图中示出的实施例。相应地，应该根据后面的权利要求来确定本发明的范围。