具有改进的量表零位的科里奥利流量计和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及科里奧利流量计的量表零位项，并且更特定而言，涉及改进的量表零 位项。
【背景技术】
[0002] 振动管道传感器，诸如科里奧利质量流量计和振动密度计/比重计 (densitometer)通常通过检测容纳流动材料的振动管道的运动而操作。与管道中材料相关 联的性质，诸如质量流量、密度和类似参数，可通过处理从与管道相关联的运动换能器所接 收到的测量信号来确定。填充有振动材料的系统的振动模式通常受到容纳管道和其中所容 纳的材料的组合质量、刚度和阻尼特征的影响。
[0003] 典型科里奧利质量流量计包括一个或多个管道，管道在管线或其它运输系统中串 列（inline)连接且在该系统中输送材料，例如流体、浆料、乳剂和类似物。每个管道可被视 作具有一组自然振动模式，包括(例如）简单弯曲、扭转、径向、横向和禪合模式。
[0004] 在典型科里奧利质量流量测量应用中，当材料通过管道流动时，W-个或多个振 动模式激励管道，且在沿着管道间隔开的点处测量管道的运动。激励通常由促动器提供， 例如机电装置，诸如音圈型驱动器，其W周期性的方式扰动管道。两个换能器(或拾取传感 器）通常用于测量一个或多个流管道的振动响应，且通常位于促动器上游和下游的位置处。 质量流率可通过测量在间隔开的换能器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定，其 中时间延迟或相位差由流动材料中的科里奧利力造成。由于管振动造成的移动流体中的方 向变化生成了科里奧利力。该些科里奧利力被施加到传感器管上并且在振动运动中产生扰 动。该些扰动将造成流管的一端超前并且另一端滞后，造成在超前与滞后振动传感器信号 中的相位延迟。
[0005] 拾取传感器连接到量表电子器件(或其它仪表)，量表电子器件从拾取传感器接收 信号并且处理信号W便得出质量流率测量等。为了生成质量流率测量，量表电子器件使用 振动的驱动频率将所测量的相位延迟转变为时间延迟。通过流管的质量流率与该个时间延 迟(Al)成正比，如下式所给出： 质量流率=FCF X At (1) (FC巧项是流量校准因子，其考虑各种量表特征诸如量表刚度、周围温度/环境温度和 量表构造和几何形状。然而，在非流动条件下的实际操作中，时间延迟（AO可包括非零值 并且必须在方程式中被补偿W准确地测量流率。因此，质量流率可W被更好地表示为： 质量流率=FCF X U\t-Ay (2) (Aty.)项是处于非流动条件的时间延迟校正值，也被称作量表零位项。量表零位项 (Aty;)可能由于在驱动器与一个或多个拾取传感器之间的位置、质量和/或阻尼不对称性 而生成非流动振动相移。也可能由于拾取传感器与一个或多个流管的驱动模式的模态相 互作用而存在量表零位项（Atx)。可能由于拾取传感器和驱动器设计而存在量表零位项 (At/.)。可能由于环境温度和温度变化而存在量表零位项（At./.)。
[0006] 在本领域中熟知的是量表零位项（/化,）和量表零位项（At。,）的稳定性在很大 程度上受到W下因素影响；流管和/或总体上流量表组件的几何不对称性，振动模式之间 的禪合，阻尼，和量表安装特征和其它环境条件。
[0007] 该些因素不仅有助于促成量表零位项（Al,)量值，而且也造成量表零位项（.AI,. )随着时间的不稳定性。该继而影响到流量计的准确度，特别是在较高量程（turn down)时。 量表量程包括略高于零流量的低流率带，其中测量信号不能与噪音区分，即，流量太低而不 能被准确地测量。
[000引 由于该些原因，希望保持量表零项（过I,.)尽可能小。较大量表零位项（Ak )在 振动流量计中可能造成问题。较大量值的量表零位项（Atz)可能与较小量值的量表零位项 (Atz)相比更不稳定。较大量值的量表零位项可能需要更频繁的重新调零操作。
[0009] 重新调零操作将需要使振动流量计停止操作。重新调零操作可能需要技术员手动 并且耗时的诊断/调整。例如，当温度变化超过20摄氏度时，流量计的使用者通常需要将 流量计重新调零。
[0010] 尽管在工厂校准过程中补偿了量表零位项(Atz)的温度效果，量表零位项通 常不可调整。量表零位项（Ak)的稳定性不能被调整或补偿。
【发明内容】
[0011] 在本发明的一方面，一种科里奧利流量计包括： 流量计组件，其包括一个或多个流管； 驱动器，其禪合/联接到流量计组件并且被配置成使流量计组件振动； 两个或更多个拾取传感器，其禪合/联接到流量计组件并且被配置成从流量计组件生 成两个或更多个振动信号；W及 量表电子器件，其禪合/联接到驱动器和两个或更多个拾取传感器，其中量表电子器 件被配置成向驱动器提供驱动信号并且从两个或更多个拾取传感器接收所生成的两个或 更多个振动信号； 其中两个或更多个拾取传感器固结于使科里奧利流量计的科里奧利振动模式最大化 的两个或更多个相对应的拾取传感器位置处。
[0012] 优选地，两个或更多个拾取传感器位置增加了非流动条件下的量表零位稳定性。
[0013] 优选地，两个或更多个拾取传感器位置受到科里奧利流量计的安装条件的最小影 响。
[0014] 优选地，确定两个或更多个拾取传感器位置包括根据模态分析确定生成基本上最 大科里奧利振动模式响应的两个或更多个拾取传感器位置。
[0015] 优选地，模态分析包括；确定每种振动模式的节点位置；W及确定由每种振动模 式对科里奧利振动模式的振动贡献。
[0016] 优选地，科里奧利流量计包括低流量科里奧利流量计。
[0017] 在本发明的一方面，一种形成科里奧利流量计的方法包括： 对科里奧利流量计的流量计组件执行模态分析； 确定使科里奧利流量计在两个或更多个振动信号情况下的科里奧利振动模式最大的 两个或更多个拾取传感器位置；W及 将两个或更多个相对应的拾取传感器固结于两个或更多个拾取传感器位置处。
[0018] 优选地，两个或更多个拾取传感器位置增加了非流动条件下的量表零位稳定性。
[0019] 优选地，两个或更多个拾取传感器位置受到科里奧利流量计的安装条件的最小影 响。
[0020] 优选地，确定两个或更多个拾取传感器位置包括根据模态分析确定生成基本上最 大科里奧利振动模式响应的两个或更多个拾取传感器位置。
[0021] 优选地，模态分析包括；确定每种振动模式的节点位置；W及确定由每种振动模 式对所述科里奧利振动模式的振动贡献。
[0022] 优选地，科里奧利流量计包括低流量科里奧利流量计。
【附图说明】
[0023] 在所有附图上，相同附图标记表示相同元件。附图未必按照比例绘制。
[0024] 图1示出了根据本发明的单弯管科里奧利流量计。
[0025] 图2示出了根据本发明的一实施例的驱动器和两个或更多个拾取传感器的相对 定位。
[0026] 图3至图6示出了在科里奧利流量计中的各种流管振动或正常模式的示例。
[0027] 图7为根据本发明的实施例形成科里奧利流量计的方法的流程图。
[0028] 图8为具有基本上矩形管形状的单管科里奧利流量计的表示，其中一系列可能的 拾取器位置被示出在图的左侧上。
[0029] 图9为相对于图8的拾取器位置，归一化At贡献的曲线图。
【具体实施方式】
[0030] 图1至图9和下文的描述描绘了用W教导本领域技术人员如何做出和使用本发明 最佳模式的具体示例。出于教导本发明的原理的目的，已简化或省略了某些常规方面。本 领域技术人员将意识到属于本发明范围内的该些示例的变化。本领域技术人员将意识到下 文所述的特征可W用各种方式组合W形成本发明的多种变型。因此，本发明并不限于下文 所描述的具体示例，而是本发明仅受权利要求和它们的等效物限制。
[0031] 图1示出了根据本发明的科里奧利流量计205。根据本发明的实施例中的任何实 施例的科里奧利流量计205具有改进的量表零位项。根据本发明的实施例中任一实施例的 科里奧利流量计205具有改进的量表零位项，其中量表零位具有改进的稳定性。
[0032] 在图示实施例中的科里奧利流量计205可能包括一种包含有单个弯曲流管210、 平衡结构208、和量表电子器件20的流量计组件206。量表电子器件20经由引线110U11 和111'联接到流量计组件206 W测量流动物质的特征，诸如，密度、质量流率、体积流率、总 质量流量、温度，和其它信息。量表电子器件20可W将信息通过通信路径26传送到使用者 或其它处理器。通信路径26提供输入和输出器件，输入和输出器件允许量表电子器件20 与操作者或者与其它电子系统形成接口连接。图1的描述仅仅作为科里奧利流量计的操作 的示例而提供并且并不