专利名称：用于力平衡的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及科里奥利(Coriolis)流量计的力平衡。
背景技术：
振动流管传感器(例如科里奥利质量流量计)通常通过检测一个或多个装有材料的振动流管的运动而进行工作。与流管内材料相关的特性(例如质量流量和密度)可以通过处理来自与流管相关的运动传感器的信号来确定。填充有材料的振动系统的振动模式通常受该装载用流管和装在其内的材料的质量、刚度和阻尼特性的综合影响。
典型的科里奥利质量流量计可以包括两个流管，这两个流管与管路或其它传送系统串联连接，并且在该系统中输送例如流体和浆料等材料。每个流管可以看作具有一组固有振动模式，例如包括纯弯曲模式、扭转模式、径向模式及耦合模式。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，两个彼此平行定位的U形流管被激励而绕它们的端结点以第一异相弯曲模式振动。各管的端部处的端结点限定了各管的弯曲轴线。在两个流管之间存在对称面。在最常见的振动方式中，流管的运动相对于所述对称面彼此朝向或远离地周期性弯曲。激励通常是通过致动器(例如机电装置，诸如音圈型驱动器)来提供，其以流管的谐振频率周期性地反相推动该流管。
当材料流过振动流管时，流管的运动由沿着流管间隔设置的运动传感器(通常称作拾取传感器)来测量。质量流率可以通过测量在拾取传感器位置处的运动之间的时延或相差来确定。所测时延的大小非常小；通常按纳秒计量。因此，需要拾取传感器的输出非常精确。
科里奥利质量流量计精度可能被流量计结构的非线性和非对称性所影响，或者由外力引起的不希望运动所影响。例如，带有不平衡部件的科里奥利质量流量计可以导致其壳体和连接管路以流量计的驱动频率产生外部振动。整个流量计的所希望的流管振动和不希望的外部振动之间的耦合意味着流量计外部振动的衰减也会衰减流管振动，并且刚性的流量计支架提高了流管频率，而柔软的流量计支架会降低流管频率。已经用试验的方法观察到具有高外部振幅的流量计随支架刚度的流管频率变化。这是一个问题，因为流体密度是用流管频率来确定的。频率也是流管刚度的指示。由支架刚度引起的流管刚度变化改变了流量计的校准因数。驱动振动和(经外部振动)的局部环境之间的直接耦合还导致不稳定的零信号(当没有流量时出现的流量信号)。
不希望的外部振动以一定量干扰流量计的输出信号，所述干扰量取决于支架刚度和阻尼。因为支架的特性通常是未知的并且可以随时间和温度改变，所以不平衡部件的作用不能得到补偿并且可以显著地影响流量计特性。这些失衡振动和支架变化的作用可通过使用平衡的流量计设计得到减小。
如上所述的平衡振动传统上仅涉及单个振动方向Z方向。Z方向是流管在其反相振动时的位移方向。这通常称作驱动方向。其它方向可以包括沿着管路的X方向和垂直于Z和X方向的Y方向。该参考坐标系是重要的并且将反复涉及。
还存在由流管的几何形状所导致的沿Y方向的不希望振动的次要来源。流管的几何形状通常配置成使得流管质心的运动相对于对称面彼此朝向和远离。因此，流管(和流体)质量的振动动量很大程度上被抵消。为了避免流管质心的Y向运动，每个质心必须位于其各自的包含其弯曲轴线且平行于对称面的平面上。这些平面将被称作平衡面。如果对称面是竖直的，那么质心必须位于弯曲轴线的正上方以确保抵消Y向振动。
还存在由连接到流管振动部分上的驱动器、拾取传感器及其它质量所导致的沿Y方向的次要振动力。为简单起见，这些附加振动部件一起被称为振动部件。如果连接在每个流管上的振动部件的质心偏离了流管的平衡面，就会产生Y方向振动力。这是因为流管的弯曲运动具有旋转分量。如果驱动器质量在Z方向上偏离了平衡面，那么流管运动的旋转分量使得驱动器质量具有沿Y方向的运动分量。通过设想质量的极限偏移可以理解该Y向运动的来源。如果质量(从弯曲轴线起)偏离平衡面45度角，那么该运动的旋转分量使其在振动时沿Y和Z方向等量移动。两个振动流管上相等的偏移质量平衡了沿Z方向的作用力，但不能平衡沿Y方向的作用力。
EP1248084A1公开了一种解决Y向振动问题的解决方案，其通过将偏移质量固定在流管的相反两侧上作为驱动质量，以使合成质心位于流管的平衡面上。
即使这些质量相等并位于流管的平衡面上时，沿Z方向也可以产生次要的失衡振动力。当固定到流管上的质量绕连接每个各个管的端结点的直线(下文称为弯曲轴线)具有不相等的转动惯量时，产生了这些作用力(它们是本发明的目的)。
发明内容
本发明改进了科里奥利流量计结构的平衡，这通过将振动部件设计成使得每个部件的转动惯量等于另一驱动部件的转动惯量而实现。一个物体的转动惯量的表达式为I=∫rr·∂m=MR2···(4)]]>其中I＝转动惯量m＝质量r＝从部件旋转轴到质量增量m的距离M＝部件总质量R＝部件的回转半径转动惯量受到作为平方项的距离项r的极大影响。对于科里奥利流量计中的驱动器来说，由于流管是弯曲而不是旋转，所以旋转轴线是未知的。幸好，只要流量计几何形状为对称的(在相同位置处具有相同的质量)，旋转轴线的选择无关紧要。平行移轴定理指出，围绕轴线的转动惯量等于围绕通过质心的平行轴线的转动惯量加上所述质量乘以两轴线之间距离的平方。如果我们设定两个驱动部分围绕任意对称轴线的转动惯量相等，那么从所述任意轴线到驱动部件质心的距离就相等，并且质量相等，则平行轴线项就被抵消了。这意味着，为了将驱动部件的转动惯量设定为相等，人们只需将这些质心对称定位，并且使围绕该质心的转动惯量彼此相等。
驱动器和线圈部件(包括它们的支架元件)以分布式来制造，使得磁体及其支架元件的质量等于线圈及其支架元件的质量。另外，将磁体及其各元件和线圈及其各元件配置和安装成使得这些元件在与其各自流管的质心合成时的质心位于流管平衡面上。它们围绕其质心的转动惯量也被制成为相等。使这两个元件(线圈和磁体)具有相同质量并且将合成质心定位在平衡面上有助于减小流量计内部的不希望振动。使这两个部件具有相等的转动惯量有助于进一步减小不希望的振动。
然而，有时候很难将这些部件围绕其质心的转动惯量设定为相等。在这种情况下，可以使用可选的方法。因为质量和转动惯量两者都影响Z方向的流量计平衡，因此用于一个流管的小转动惯量可以通过同一流管上的较大质量而被平衡。该技术实质上使用了平行移轴定理来平衡围绕(假定位置)旋转轴线的转动惯量。
从上面的概述可以看出，体现本发明的驱动器包括磁体部件和线圈部件。还可以进一步看出，包含磁体部件的部件和包含线圈部件的设备以这样的方式制造并安装到它们各自的流管上，即，使得驱动器部件的质量等于线圈部件的质量；线圈和磁体部件使它们(与流管一起)的合成质心位于它们各自的平衡面上；并且磁体部件和线圈部件围绕它们的质心具有相等的转动惯量。将这种驱动线圈部件安装到第一流管底部上，并且将磁体部件安装到第二流管底部上，这提供了一种动平衡结构，该结构使得流管反相振动并且阻止了不希望的内部振动的产生。
进一步根据本发明，拾取传感器以与所述驱动器相同的方法设计、制造并安装在流管上。换句话说，每个拾取传感器具有固定到第一流管上的磁体部件、固定到第二流管上的线圈部件以及提供了动平衡元件的分布式部件，所述动平衡元件不会明显有助于流量计内部不希望振动力的产生。
本发明的各个方面本发明的一个方面包括科里奥利流量计，所述流量计包括第一流管和第二流管，其适合于关于对称面进行反相振动；驱动系统，其适于使每个流管绕连接每个流管的端结点的轴线进行振动；第一振动部件，其包括固定到所述第一流管上的第一振动驱动系统部件；第二振动部件，其包括固定到所述第二流管上的第二振动驱动系统部件；所述第一和第二振动驱动系统部件具有等效的规模和位置，使得所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的转动惯量基本上等于所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的转动惯量。
优选地，所述第一和第二振动驱动系统部件的规模被制成为具有基本相等的质量。
优选地，所述第一流管的端结点和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的合成质心位于与所述对称面平行的第一平衡面上；并且所述第二流管的端结点和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的合成质心位于与所述对称面平行的第二平衡面上。
优选地，所述第一振动驱动系统部件包括固定到所述第一流管上的驱动器线圈部件；并且所述第二振动驱动系统部件包括固定到所述第二流管上并且与所述线圈部件同轴对准的所述驱动器的磁体部件。
优选地，所述第一振动部件还包括第一传感器部件，并且所述第二振动部件包括第二传感器部件。
优选地，所述第一传感器部件固定至所述第一流管；并且所述第二传感器部件固定至所述第二流管。
优选地，所述第一和第二振动驱动系统部件的规模被制成为具有基本相等的质量。
优选地，所述第一流管的端结点和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的合成质心位于与所述对称面平行的第一平衡面上；并且所述第二流管的端结点和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的合成质心位于与所述对称面平行的第二平衡面上。
本发明的另一个方面包括一种操作科里奥利流量计的方法，包括第一流管和第二流管，其适合于关于对称面进行反相振动；驱动系统，其适于使每个流管绕连接每个流管的端结点的轴线进行振动；所述方法包括步骤将包括第一振动驱动系统部件的第一振动部件固定到所述第一流管上；将包括第二振动驱动系统部件的第二振动部件固定到所述第二流管上；将所述第一和第二振动驱动系统部件制造和定位成具有等效的规模和位置，使得所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的转动惯量基本上等于所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的转动惯量。
优选地，所述方法还包括步骤将所述第一和第二振动驱动系统部件的规模制成具有基本相等的质量。
优选地，所述方法还包括步骤将所述第一流管的端结点和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第一平衡面上；以及将所述第二流管的端结点和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第二平衡面上。
优选地，所述方法还包括步骤将所述第一振动驱动系统部件固定到所述第一流管上，所述第一振动驱动系统部件包括驱动器的线圈部件；以及将所述第二振动驱动系统部件固定到所述第二流管上并与所述线圈部件同轴地对准，所述第二振动驱动系统部件包括所述驱动器的磁体部件。
优选地，所述方法还包括所述第一振动驱动系统部件还包括第一传感器部件，所述第二振动驱动系统部件还包括第二传感器部件。所述方法还包括步骤将第一传感器部件固定到所述第一流管；以及将第二传感器部件固定到所述第二流管。
优选地，所述方法还包括将所述第一和第二传感器部件的规模制成为具有基本上相等的质量。
优选地，所述方法还包括将所述第一流管的端结点和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第一平衡面上；以及将所述第二流管的端结点和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第二平衡面上。
通过结合附图阅读下列详细说明可以更好地理解本发明的上述及其它优点和方法，其中
图1显示了传统的现有技术中的科里奥利流量计；图2显示了用于现有技术中科里奥利流量计的典型驱动器；图3显示了实现本发明的科里奥利流量计的透视图；图4显示了除去一部分外壳的图3中的科里奥利流量计；图5显示了图3中科里奥利流量计的流管和支撑杆；图6显示了图3中科里奥利流量计的驱动器D的透视图；图7显示了图4中流管的竖直剖视图，所述流管固定到实现本发明的驱动元件上；图8显示了固定到第一和第二流管上的驱动器D的细节；和图9显示了拾取传感器的细节和它们固定到流管上的方式。
具体实施例方式
图1-图9及其后面的说明书描述了具体示例以教导本领域的技术人员如何制造和使用本发明的最佳方式。出于教导发明原理的目的，一些常规的方面已经简化或省略。本领域的技术人员将会意识到那些对这些示例所做的落入本发明范围之内的变形。本领域的技术人员将认识到，下文所述的特征可以按照不同的方式进行组合以形成本发明的多个变形。因此，本发明不局限于下文所述的具体示例，而应该由权利要求及其等同物所限定。
图1的说明图1显示了科里奥利流量计5，其包括流量计组件10和流量计电子设备20。流量计电子设备20经导线100连接到流量计组件10，以在通路126上提供密度、质量流率、体积流率、累计质量流量、温度及其它信息。对本领域技术人员显而易见的是，本发明可以被任意类型的科里奥利流量计所使用，而与驱动器、拾取传感器、流管的数量或振动工作模式无关。
流量计组件10包括一双法兰101和101′、歧管102和102′、驱动器104、拾取传感器105和105′和流管103A和103B。驱动器D与拾取传感器105和105′连接到流管103A和103B。
法兰101和101′固定到歧管102和102′。歧管102和102′固定到隔离物106的相反两端上。隔离物106保持了歧管102和102′之间的间隔，以防止在流管103A和103B中出现不希望的振动。当将流量计组件10插入到运送被测材料的管路系统(未显示)中时，材料通过法兰101进入流量计组件10，穿过进口歧管102；在该进口歧管处，全部材料被引导进入流管103A和103B，流经流管103A和103B并返回出口歧管102′；在该出口歧管102′处，该材料通过法兰101′离开流量计组件10。
选择流管103A和103B并将它们适当地安装至进口歧管102和出口歧管102′，使得它们具有基本相同的质量分布、转动惯量以及分别绕弯曲轴线W-W和W′-W′的弹性模量。这些轴线包含了用于各流管的管端结点(驻点)。这些流管以基本上平行的方式从歧管向外延伸。
驱动器D对流管103A和103B绕它们各自的弯曲轴线W和W′进行反向驱动，并且该驱动是以称作流量计的第一外弯(out of bending)模式进行的。驱动器D可以包括许多公知的装置之一，例如安装到流管103A上的磁体和安装到流管103B上的相对线圈。交变电流流过该相对线圈，以使两个流管反相振动。由流量计电子设备120将适当的驱动信号经导线110施加给驱动器D。图1的说明仅作为科里奥利流量计的工作示例，而不用于限制本发明的教导。
流量计电子设备120分别在导线111和111′上传输传感器信号。流量计电子设备120在导线110上产生驱动信号，该驱动信号导致驱动器使流管103A和103B反相振动。流量计电子设备120处理来自拾取传感器105、105′的左右速度信号，以计算质量流率。通路126提供了输入和输出装置，其允许流量计电子设备120与操作者之间具有接口。
图2的说明图2显示了用于科里奥利流量计5的优选实施例的驱动系统104。在一个优选示例性实施例中，驱动器D为线圈和磁体组件。本领域的普通技术人员将注意到，可以使用其它类型的驱动系统，诸如压电体。
驱动器D具有磁体组件210和线圈组件220。支架211从磁体组件210和线圈组件220沿相反的方向向外延伸。支架211为翼状物，其从扁平基座向外延伸并且在底侧上具有大体上弯曲的边缘290，该边缘290被制成为可接纳流管103A或103B。然后将支架211的弯曲边缘290焊接或以其它方式固定至流管103A和103B，以将驱动器104连接到科里奥利流量计5。
磁体组件210具有作为底座的磁体保持件202。支架211从磁体保持件202的第一侧伸出。壁213和214从磁体保持件202第二侧的外缘向外伸出。壁213和214控制磁体203的磁场方向，使其垂直于线圈204的绕组。
磁体203为大体上圆柱形的磁体，其带有第一和第二端部。磁体203装配在磁体套筒(未显示)中。磁体套筒和磁体203固定至磁体保持件202的第二表面，以将磁体203固定在磁体组件210中。磁体203典型地具有固定到其第二侧上的磁极(未显示)。该磁极(未显示)为盖，其装配到磁体203的第二端部上，以将磁场导入线圈204中。
线圈组件220包括线圈204和线圈架205。线圈架205固定至支架211。线圈架205具有从第一表面伸出的卷轴，线圈204围绕该卷轴缠绕。线圈204安装在线圈架205上并与磁体203相对。线圈204连接至导线110，该导线向线圈204施加交变电流。所述交变电流使线圈204和磁体203彼此吸引和排斥，这又使流管103A和103B彼此相反地振动。
图3的说明图3公开了实现本发明的科里奥利流量计300。该流量计300包括隔离物303和和歧管307，该隔离物303包围了流管301、302下部，流管的左侧端部经由缩颈308而内接到该法兰304，并且流管的右侧端部经由缩颈320而连接到法兰305。图3还显示了法兰305的出口306、左传感器LPO、右传感器RPO和驱动器D。右传感器RPO被较为详细地显示并且包括磁体结构315和线圈结构316。位于歧管隔离物303底部上的元件314是一开口，该开口用于接收来自流量计电子设备20的导线100，该导线100在内部延伸到驱动器D和传感器LPO及RPO。流量计300适于在使用时经由法兰304和305连接至管路等。
图4的说明图4是流量计300的剖视图。该视图去除了歧管隔离物303的前部，使得可以显示出歧管隔离物内部的部件。这些在图4中显示出而未在图3中显示出的部件包括外端支撑杆401和404，内支撑杆402和403，右端流管出口405和412，流管301和302，弯曲流管部分414、415、416和417。在使用中，流管301和302绕它们的弯曲轴线W和W′振动。外端支撑杆401和404以及内支撑杆402和403有助于确定弯曲轴线W和W′的位置。元件406是用于将导线连接到驱动器D和传感器LPO及RPO的安装夹具，为了简单起见，在图4中没有显示出这些导线。表面411为流量计入口；表面306是流量计出口。
元件405和412是流管301和302的右端部的内表面。弯曲轴线W和W′显示为在流量计300的整个长度上延伸。
图5的说明图5构成了流管301和302的端视图，所述流管显示为在驱动器D(在图5中未显示)作用下相对于彼此向外偏转。图5还显示了内支撑杆402和403、外支撑杆401和404以及出口405和412。对流管301、302向外偏转的描绘被夸张地显示，以便于对其工作的理解。在使用中，驱动器D对流管的偏转幅度很小，以致于不能通过人眼察觉。还显示了流管301和302的弯曲轴线W和W′。
图6的说明图6公开了驱动器D，其具有线圈部分C和磁体部分M。线圈部分C显示为带有螺栓(未显示)的端部601，该螺栓轴向延伸穿过整个线圈部分C。表面604是线圈部分C的轴向外端。元件602是围绕线圈部分C的线圈隔离物。表面603是一隔离物。元件604支撑那些连接到线圈部分C的线圈绕组端部的导线(未显示)。元件605是线圈架的外表面。元件606是一表面，线圈部分C的导线围绕该表面进行缠绕。元件608是线圈部分C的导线。
右侧磁体部分包括保持件609、围绕内部磁体的圆柱形磁体支架610、过渡表面612、配重和磁性支架613、以及位于所述磁性支架左端的表面611。
在使用中，来自流量计电子设备120的正弦信号经由导线110来激励线圈608。由受激励线圈608所产生的场与磁体端部处的磁场相互作用，从而使线圈元件C和磁体元件M在来自流量计电子设备120的激励信号的作用下沿轴向反相移动。在这种情况下，图6中线圈元件C的右端部(包括线圈608和表面607)沿轴向进出该磁性保持件609。如图8所示，线圈隔离物602的上表面固定到流管301的下表面。以类似的方式，磁体支架610的上表面固定到流管302的下表面。驱动器D的线圈部件及磁体部件的振动运动使得流管301和302进行类似的振动运动，从而使得使得流管301和302在通路110上的驱动信号作用下反相振动。
图7的说明图7是沿流管301和302的纵轴中部提取的它们的横截面视图以及驱动器D的线圈部件C和磁体部件M的横截面视图。线圈602的顶表面固定到流管301下表面。磁体隔离物610的项表面固定到流管302的下表面。元件602和610可以利用钎焊和/或点焊而固定到流管上。具有端部601的螺栓701容纳在线圈隔离物602中并且向内延伸穿过隔离物303并终止于元件606。元件606固定至元件704；所述元件704包括一表面，图6中的线圈608围绕该表面进行缠绕。
驱动器D的磁体部件M包括位于其右侧外端上的元件702。磁体M的左端为元件703；磁体M的中部为元件710。右侧部分702容纳在配重613中。当驱动器D的线圈部件C被激励时，线圈部件C的右侧部分和磁体部件M的左侧部分703相对于彼此沿轴向向内和向外振动，并且在这种情况下，导致流管301和302类似的向内和向外振动。
当驱动器D使流管301和302振动时，流管301绕弯曲轴线W′振动，而流管302绕弯曲轴线W振动。图4和图5对此进行了更清楚的显示。竖直线716处于流管301的平衡面中。平衡面716包含弯曲轴线W′并且平行于对称面708。竖直线717处于流管302的平衡面中。平衡面717包含弯曲轴线W并且也平行于对称面708，所述对称面位于平衡面716和717的中间位置。
流管301和302类似于音叉而绕它们各自的弯曲轴线W′和W振动。然而，这两个流管本身不是精确动平衡的结构，因此可以假设在科里奥利流量计内产生低水平的不希望的振动，所述流管为科里奥利流量计的一部分。
图7显示了弯曲轴线W′和W，其相对于流管301和302的中心线706和707略微向内地定位。这些弯曲轴线W′和W通常位于流管中心线706和707上。然而，在如图7所示的本发明中，由于流管所连接结构的质量和刚度的原因，弯曲轴线W′和W显示为偏离流管中心线706和707。流管质心712和715(忽略所连接部件)位于流管中心线706和707上。当流管向内弯曲时，它们的质心715和712遵循围绕弯曲轴线W′和W的圆周路径。因此可以看出，当质心接近它们各自的平衡面716和717时，它们还要略微向上移动。同样，当流管的质心715和712远离它们各自的平衡面716和717时，它们向下移动。除非达到平衡，否则流管质心715和712的竖直运动将使流量计沿Y方向振动。
典型流量计的驱动器的质量在所述驱动器固定到典型的科里奥利流量计的流管上时会造成动失衡。图2中显示了这种驱动器，并且可以看出包括固定到第一流管上的第一结构220和固定到第二流管上的第二结构210。这种驱动器在流管的振动结构上增加了显著的质量。而且该驱动器以这样的方式增加质量，即使得大部分的质量定位在两个流管之间的空间内。该质量包括图2中驱动器的元件204、203、205、213和214。
如果图2中的驱动器结构被加到流管301、302上，以取代本发明的驱动器D，那么流量计将很可能保持失衡，这是因为图2中驱动器部件的质心位于流管301和302的径向中心706和707之间。这些质心将远离平衡面716和717的内侧。由于该位置，驱动器部件的质心在流管彼此相向移动时向下运动，并且在流管彼此远离移动时向上运动。这将抵消来自裸流管的Y方向失衡，但是不幸的是，利用现有技术中的驱动器，驱动部件偏移的作用完全压倒了流管质心从平衡面偏移的作用。该动失衡又在这种流量计中产生大量的不希望振动。
本发明的驱动器D包括线圈部件C和磁体部件M，所述线圈部件和磁体部件以这样的方式固定到各自流管301和302的底部上，即，使得流管以最小量的不希望振动进行工作。根据本发明，这通过设计、制造和配置线圈部件C和磁体部件M来实现，使得它们每个都构成为具有相等和相同惯性特征的动平衡结构。这些元件独立固定到流管301和302的底部上。它们布置为沿轴向彼此对准，使得线圈和磁体的轴向中心具有共同的中心轴线，使得这两个元件能够沿它们的公共轴线反相振动。将具有质心718的驱动元件C固定到具有质心715的流管301上从而产生了位于平衡面716上的合成质心727。同样，将具有质心713的驱动元件M固定到具有质心712的流管302上从而产生了位于平衡面717上的合成质心714。将这些合成质心定位在平衡面716和717上确保了所加的部件不会干扰流量计的振动平衡，因此不会在Y方向上产生任何不希望的振动。
驱动器D的线圈部件C和磁体部件M设计、制造并配置为具有下面描述的振动特性。首先，驱动器D的线圈部件C的质量制成为与磁体部分M的质量相等。线圈的质心718和磁体的质心713制成为与弯曲轴线W和W′具有相等的距离。接下来，线圈部件C和磁体部件M的转动惯量配置成使得每个部件的转动惯量基本相等。各个元件的转动惯量可以表示为I＝∫r2·m其中I＝部件的转动惯量m＝每个增量元件的质量r＝从各增量元件到部件质心的距离最后，各驱动部件的质心布置成使得各驱动部件及其各自流管的合成质心位于平衡面716和717上。按照这些规则设计驱动器就确保了动平衡结构，其使流管能够反相振动，同时避免了不希望振动的产生。
图8的说明图8公开了图6和7中驱动器D在固定到流管301和302底部上时的细节。图8显示了延伸穿过线圈C的螺栓的端部601。它还显示了线圈部分的端面614、线圈隔离物盖602、线圈表面603、电线端子604和线圈元件609。图8还显示了磁体部件M的元件609、610、612和613。图8显示了从支架802延伸至线圈端子604的导线806和807。导线806和807通过导线110(未显示)连接，以将来自流量计电子设备120的激励信号110施加到线圈部分C上。支架801、802、803、804和805为安装支架以支撑导线806和807。线圈隔离物元件602固定到流管301底部上，磁体隔离物610以相同的方式固定到流管302的底部上。
图9的说明图9显示了固定到流管301和302顶部上的图3中传感器RPO和LPO的更多细节。每个传感器与驱动器D的方式相同地具有线圈部件C和磁体部件M。线圈部件C具有固定到流管301顶部上的隔离物315；磁体部件M具有固定到流管302顶部上的隔离物316。传感器RPO具有导线907，其利用在图9中未详细显示的装置连接到图1的导线线路111和111′上。这些导线被支架906支撑。线圈部件C具有元件902和904以支撑线圈导线，并且还具有轴向内端面903。磁体部件M具有与图6中的磁体部件M的元件609相对应的内端部905。
传感器RPO和LPO以与驱动器相同的方式设计、配置并制造，使得每个部件具有相等的质量、位于平衡面上的质心、以及相等的转动惯量。这确保了传感器各部件构成为可以如图所示那样固定到的流管上的动平衡结构，从而使流管能够以不产生不希望振动的方式工作。
应当清楚地理解，所要求保护的发明不局限于这里对优选实施例的说明，而应该包括落入本发明构思的范围和精神内的其它改进和变形。
权利要求
1.一种科里奥利流量计，包括第一流管(301)和第二流管(302)，其适合于关于对称面(708)进行反相振动；驱动系统(D)，其适于使每个流管绕连接每个流管的端结点的轴线进行振动；第一振动部件(D，LPO，RPO)，其包括固定到所述第一流管上的第一振动驱动系统部件(C)；第二振动部件，其包括固定到所述第二流管上的第二振动驱动系统部件(M)；其特征在于，所述第一和第二振动驱动系统部件具有等效的规模和位置，使得所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的转动惯量基本上等于所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的转动惯量。
2.如权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于所述第一和第二振动驱动系统部件的规模被制成为具有基本相等的质量。
3.权利要求1或2所述的科里奥利流量计，其特征在于所述第一流管的端结点(W′)和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件(C)的合成质心(727)位于与所述对称面(708)平行的第一平衡面(716)上；并且所述第二流管的端结点(W)和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件(M)的合成质心(714)位于与所述对称面(708)平行的第二平衡面(717)上。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的科里奥利流量计，其特征在于所述第一振动驱动系统部件包括固定到所述第一流管上的驱动器线圈部件(C)；并且所述第二振动驱动系统部件包括固定到所述第二流管上并且与所述线圈部件同轴对准的所述驱动器的磁体部件(M)。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的科里奥利流量计，其特征在于所述第一振动部件还包括第一传感器部件(602)，并且所述第二振动部件包括第二传感器部件(610)。
6.如权利要求5所述的科里奥利流量计，其特征在于所述第一传感器部件(602)固定至所述第一流管(301)；和所述第二传感器部件(610)固定至所述第二流管(302)。
7.如权利要求6所述的科里奥利流量计，其特征在于所述第一和第二振动驱动系统部件的规模被制成为具有基本相等的质量。
8.如权利要求4所述的科里奥利流量计，其特征在于所述第一流管(301)的端结点(W′)和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件(C)的合成质心(727)位于与所述对称面(708)平行的第一平衡面(716)上；并且所述第二流管(302)的端结点(W)和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件(M)的合成质心(714)位于与所述对称面平行的第二平衡面(717)上。
9.一种操作科里奥利流量计的方法，包括步骤第一流管和第二流管，其适合于关于对称面进行反相振动；驱动系统，其适于使每个流管绕连接每个流管的端结点的轴线进行振动；所述方法包括步骤将包括第一振动驱动系统部件的第一振动部件固定到所述第一流管上；将包括第二振动驱动系统部件的第二振动部件固定到所述第二流管上；其特征在于，所述方法还包括步骤将所述第一和第二振动驱动系统部件制造和定位成具有等效的规模和位置，使得所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的转动惯量基本上等于所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的转动惯量。
10.如权利要求9所述的方法，还包括步骤将所述第一和第二振动驱动系统部件的规模制成具有基本相等的质量。
11.如权利要求9或10中任意一项所述的方法，还包括步骤将所述第一流管的端结点和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第一平衡面上；以及将所述第二流管的端结点和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第二平衡面上。
12.如权利要求9-11中任意一项所述的方法，还包括步骤将所述第一振动驱动系统部件固定到所述第一流管上，所述第一振动驱动系统部件包括驱动器的线圈部件；以及将所述第二振动驱动系统部件固定到所述第二流管上并与所述线圈部件同轴地对准，所述第二振动驱动系统部件包括所述驱动器的磁体部件。
13.如权利要求9-12中任意一项所述的方法，其特征在于所述第一振动驱动系统部件还包括第一传感器部件，所述第二振动驱动系统部件还包括第二传感器部件；所述方法还包括步骤将第一传感器部件固定到所述第一流管；以及将第二传感器部件固定到所述第二流管。
14.如权利要求13所述的方法，还包括步骤将所述第一和第二传感器部件的规模制成为具有基本上相等的质量。
15.如权利要求9-14中任意一项所述的方法，还包括步骤将所述第一流管的端结点和所述第一流管加上所述第一振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第一平衡面上；以及将所述第二流管的端结点和所述第二流管加上所述第二振动驱动系统部件的合成质心定位在与所述对称面平行的第二平衡面上。
全文摘要
科里奥利流量计包括一对流管(301，302)、包括线圈部件(C)和磁体部件(M)的驱动系统(D)，所述线圈部件和磁体部件被制造且定位成使得线圈部件的动量等于并相反于磁体部件的动量。
文档编号G01F1/84GK1942742SQ200480042751
公开日2007年4月4日 申请日期2004年4月16日 优先权日2004年4月16日
发明者G·T·兰哈姆, R·B·加内特, A·W·潘克拉茨, R·S·洛文 申请人:微动公司