科里奥利质量流控制器的制作方法

专利名称：科里奥利质量流控制器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及质量流测量和控制，且具体地说，涉及一种基于科里奥 利力效应并具有带相关传感、控制及通信电路的一体的流量控制阀的质量流 测量及控制装置。
背景技术：
，
基于科里奥利力效应的质量流测量以下面方式实现。科里奥利力导致质 量在已确立的方向上流动并然后被迫^(吏改变方向并具有垂直于已确立的流 动方向的矢量分量的效应。这可以通过以下公式解释。
<formula>complex formula see original document page 6</formula>
式中5 (科里奥利力矢量)是i (质量流矢量)和&角速度矢量)
的叉积。
在旋转系统中，角速度矢量沿旋转轴定向。利用"右手原则"，手指确 定旋转方向，而展开的拇指确定角速度矢量方向。在典型科里奥利力流动传 感器情况下，通过其建立流体流动的管被振动。管经常为一个或多个环形的 形状。环形形状为使质量流矢量在环的不同部分指向相反的方向。例如该管
环可以为U形、矩形、三角形或A形或螺旋形。在直管的特定实施例中，质 量流矢量在一单个方向，同时存在两个重合在管的固定点的角速度矢量。
在振动系统中由于转动方向改变，角速度矢量变化。结果为在任何给定 时刻，科里奥利力以相反方向作用在质量流矢量或角速度矢量指向相反方向
的地方D由于角速度矢量由振动系统造成连续变化，科里奥利力也持续变化。
结果为动态扭曲运动施加到管的振荡运动之上。扭曲的大小与对于给定角速 度的质量流成比例。
质量流测量通过测量在传感器管内由流体移过传感器管产生的科里奥 利力造成的扭曲而实现。典型的公知装置利用包括磁铁和线圏对的拾取传感 器，该磁铁和线圈对位于流量管上科里奥利力导致的位移被认为最大的地 方。线圈和磁铁装在相对的结构上，例如，磁铁安装在管上而线圏安装在静 态封装壁上。磁铁将移入或移出线圈，在线圈内感应电流。该电流与磁铁相 对线圈的运动成比例。由于这是速度测量，速度及由此的信号当流量管穿过
其休止位置(过0(zero crossing)时最大。科里奥利力导致的扭曲在速度信 号内产生相移，其通过测量两个速度传感器间过零次数的不同而测得。在应 用中，这给次数测量回路带来很大的精度负担。这可能会限制由这种技术测 得的质量流的最大灵敏度。
此外，基于科里奥利技术的公知装置的流速性能一般限制于高于很多应 用所期望的流速。此外，现有的科里奥利质量流测量装置只保证了带有非一 体流动控制能力的质量流传感。由用户提供用于控制流量的装置。

发明内容
本发明旨在解决与现有技术相关联的这些缺点。
根据本发明一个方面，提供了一种科里奥利质量流传感器，包括流量 传感器管；流量传感器管位于其内的壳体；定位在壳体外侧用于振动流体的 驱动装置；以及至少一个相对流量传感器管定位的拾取传感器，以便测量在 流量传感器管内由科里奥利力造成的扭曲。
优选地，至少一个拾取传感器放置在壳体内。
优选地，还包括连接到流量传感器管上的磁铁，其中，驱动装置包括电 磁线圈。
优逸地，电磁线圏包括能量感应器。 优选地，磁铁包括非稀土磁铁。 优选地，磁铁包括镀镍钐锆磁铁。
根据本发明另一方面，提供了一种质量流测量装置，包括具有第一端 和第二端的壳体；阀体；相对壳体第一端和阀体定位的第一密封件，以便阀 体和第一端以密封形式连接；用户接口组件；以及相对壳体第二端和用户接 口组件定位的第二密封件，以便用户接口组件和第二端以密封形式连接。
优选地，用户接口组件包括第一或第二用户接口组件之一。
优选地，用户接口组件符合IP —65/NEMA4X。
优选地，所迷质量流测量装置还包括位于壳体内的传感器壳体；位于 传感器壳体内的流量传感器管；其中，流量传感器管提供了第一流体密封， 传感器壳体提供了第二流体密封而阀体和第一端以及用户接口組件和第二 端提供了第三流体密封。
根据本发明另一方面，提供了一种科里奥利质量流传感器，包括具有 第一端和第二端的流量传感器管；以及定位在流量传感器管的相应的第一和 第二端上的第一和第二压电块；其中，压电和反压电效应引起流量传感器管 振动，并检测在流量传感器管内由科里奥利力造成的扭曲。
根据本发明另一方面，提供了一种科里奥利质量流控制器，包括流量 传感器管；相对流量传感器管定位的驱动装置，以便引起流量传感器管振动； 相对流量传感器管定位的位置传感装置，以便测量在流量传感器管内由科里 奥利力造成的扭曲；以及适于接收来自流量传感器管的流体的流量控制装 置。
优选地，流量控制装置包括阀，所述阀包括阀座；适于密封住所述阀 座的活塞，所述活塞确定了至少一个穿过其延伸的孔，以便在活塞未落座于 阀座上时，建立通过活塞的流体流动路径。
优选地，流量控制装置包括泵。
优选地，所迷泵包括计量泵。
根据方面另一方面，提供了一种装置，用于从被第一和第二位移计探测 到的第一和第二输入信号间的科里奥利力导致的相移来决定质量流，其包 括第一相位灵敏探测器，被连接以接收第一和第二输入信号，第一相位敏 感探测器可操纵以混合第一和第二输入信号，并提供表示被混合的第一和第 二输入信号的输出；第一移相器，连接以接收第一输入信号，并可操纵以输 出表示第一输入信号相移90。的输出信号；第二相位敏感探测器，被连接以 接收第 一移相器输出及第二输入信号，所迷第二相位敏感探测器可操纵以混 合相移第一输入信号和第二输入信号，并提供表示被混合的信号的输出；以 及连接到第一和第二相位敏感探测器的处理器，以接收混合的信号，并可操 纵以计算混合信号相对彼此的矢量模和相位，其中，矢量相位与质量流成比 例。
优选地，所迷装置还包括连接到第一和第二相位敏感探测器上的第一和
第二低通滤波器，所迷第一和第二低通滤波器可操纵以从混合的信号中除去
高频信号，并输出DC电压。
优选地，所述装置还包括相位与第一输入终端同步的第三输出终端，用 于提供正弦输出信号以驱动流量管共振。
优选地，所迷装置包括同步放大器。
优选地，所述装置还包括第三相位敏感探测器，被连接以在两个输入 端的每一个上接收第一输入信号，第三相位敏感探测器可操纵以将第一输入 信号与其本身混合，并提供表示混合的第一输入信号的输出；第四相位敏感 探测器，被连接以接收第一相移输出和第一输入信号，第四相位敏感探测器 可操纵以将相移的第一输入信号和第一输入信号混合，并提供表示混合后的 信号的输出；第一微分放大器，被连接以接收第一和第三相位敏感探测器的 输出，并提供微分信号给处理器；以及第二微分放大器，被连接以接收第二 和第四相位敏感探测器的输出，并提供微分信号给处理器。
优选地，所迷装置还包括连接到第一和第二徵分放大器上的第一和第二 低通滤波器，所述第一和第二低通滤波器可操纵以从混合后的信号中滤去高 频分量并输出DC电压。
优选地，所述装置还包括第二移相器，其被连接以接收第一输入信号， 并可操纵以将表示第一输入信号相移90。的信号输出给第四相位敏感探测 器。
根据本发明另一方面，提供了一种方法，其从被第一和第二位移计探测 到的第 一 和第二输入信号间的科里奥利力导致的相移确定质量流，所述方法 包括将第一输入信号与第二输入信号混合以产生第一输出信号；相移第一 输入信号90°;将第二输入信号与相移的第 一输入信号混合以产生第二输出 信号；以及计算第一和第二输出信号相对彼此的矢量模和相位，其中，矢量 相4立与质量流成比例。
优选地，所述方法还包括过滤第一和第二输出信号。 优选地，所迷方法还包括将驱动终端的相位同步于第 一输入信号以驱动 流量管共振。
优选地，混合第一和第二输入信号包括输入第一和第二信号到相位敏感 探测器内。
优选地，混合第一和第二输入信号包括将第一和第二输入信号间的差值与第一输入信号混合。
根据本发明另一方面，提供了一种装置，用于从被第一和第二位移计探 测到的第 一和第二输入信号间的科里奥利力导致的相移来决定质量流，其包
括微分放大器，其被连接以接收第一和第二输入信号，所迷微分放大器可 操纵以输出表示第一和第二输入信号之间差值的信号；第一相位灵敏探测
器，被连接以接收微分放大器的输出和第一输入信号，并提供表示被混合的
微分放大器输出和第一输入信号的输出；移相器，连接以接收第一输入信号， 并可操纵以输出表示第一输入信号相移90。的输出信号；第二相位敏感探测 器，被连接以接收移相器输出及微分放大器信号，并提供表示被混合的移相 的第一输入信号和微分放大器信号的输出，并提供表示被混合的信号的输 出；以及连接到第一和第二相位敏感探测器的处理器，以接收混合的信号， 并可操纵以计算混合信号相对彼此的矢量模和相位，其中，矢量相位与质量 流成比例。
优选地，所迷装置还包括连接到第一和第二相位敏感探测器上的第一和 第二低通滤波器，所述第一和第二低通滤波器可操纵以从混合后的信号中滤 去高频分量并输出DC电压。
优选地，所述装置还包括相位同步于第一输入终端的第三输出终端，用 于提供正弦输出信号以驱动流量管共振。
优选地，所述装置包括同步放大器。
根据本发明另一方面，提供了一种电容拾取传感器，其用于包括流量传 感器管和用于振动流量传感器管的驱动装置的质量流测量装置，所述电容拾 取传感器包括至少一个可连接到第一电势上并适于定位在连接到第二电势 的流量传感器管附近的导电板，以便在流量传感器管和导电板之间确定间 隙；以便在导电板和流量传感器管之间的电容在流量传感器管振动时由于导 电板和流量传感器管的相对运动而变化。
优选地，流量传感器管连接到地电势上。
优选地，所述至少一个导电板包括第一和第二板，且第一和第二板处于 与振动的流量传感器管的运动相切的位置。
优选地，第 一和第二板并排定位以便其间确定均匀的间隙。 优选地，第一和第二板位于相同电势，且流量传感器管处于地电势。 优选地，第一和第二板大致是矩形的并且间隙大致平行于流量传感器管延伸。
优选地，第一和第二板大致是三角形的，并且间隙相对流量传感器管对 角延伸。
优选地，第一和第二板大致是锯齿形的，并且间隙确定了大致锯齿形状。 优选地，至少一个导电板嵌于印刷电路板上。
优选地，印刷电路板为包括保护层和可焊接到传感器块上的背层的多层 印刷电路板。
根据本发明另一方面，提供了一种科里奥利质量流传感器，包括流量 传感器管；相对流量传感器管定位以便使流量传感器管振动的驱动装置；以 及至少一个相对流量传感器管定位的电容位移计，以便测量在流量传感器管 内由科里奥利力造成的扭曲。
优选地，驱动装置包括电磁驱动器。
优选地，驱动装置包括静电驱动器。
优选地，驱动装置包括声音驱动器。
优选地，驱动装置包括压电驱动器。
优选地，所速至少一个电容〗立移计包括两个电容位移计。
优选地，电容位移计位于与传感器管对称的位置。
优选地，电容位移计被小型化并且表面安装在传感器封装壁上。
优选地，科里奥利质量流传感器还包括适于测量由科里奥利力产生的相 移的电路。
优选地，所述电路包括同步放大器。
优选地，所述至少一个电容4立移计安装在致动器上，致动器可操纵以相 对流量传感器管动态定位电容位移计。
优选地，致动器包括压电致动器。
优选地，致动器响应流动状况定位所述至少 一 个电容4立移计。
优选地，致动器在三维上定位所述至少一个电容位移计。
优选地，所述至少一个电容位移计包括第一和第二板；所述第一和第二 板位于流量传感器管附近，与流量传感器管^^动时流量传感器管运动相切的 平面内；以及第一和第二板并排定位以便其间确定一均匀的岡隙。
优选地，所述第一和第二板为相同的电势，而流量传感器管处于地电势。
优选地，所述第一和第二板大致为矩形，且所述间隙平行于流量传感器管延伸。
优选地，所迷第一和第二板大致为三角形，并且所迷间隙对角地延伸过 流量传感器管。
优选地，所述第一和第二板大致为锯齿形，且所迷间隙形成锯齿形状。 优选地，科里奥利质量流传感器还包括抽真空的壳体，流量传感器管定 位于抽真空的壳体内。
在本发明的 一方面中，公开了用于质量流测量装置的电容拾取(pick Off)
传感器。质量流测量装置包括流量传感器管和用于振动流量传感器管的驱动 装置。电容拾取传感器包括至少一个可连接到第一电势并适于位于连接到第 二电势的流量传感器管附近的导电板。导电板相对流量传感器管定位，以便 在其间确定一 间隙。导电板和流量传感器管之间的电容由于当流量传感器管 振动时导电板和流量传感器管的相对运动而变化。
在本发明另一方面中，科里奥利质量流传感器包括流量传感器管，相对 流量传感器管定位以产生流量传感器管振动的驱动装置，以及相对流量传感 器管定位以测量流量传感器管内由科里奥利力造成的扭曲的电容位移计。在 特定实施例中，使用电磁、静电、声音、及/或压电驱动器以振动流量传感 器管。在另一实施例中，压电装置用于振动流量传感器管和探测流量传感器 管内的扭曲。
在本发明又一方面中，科里奥利质量流控制器包括流量传感器管、相对 流量传感器管定位以使流量传感器管振动的驱动装置，以及相对流量传感器 管定位以测量在流量传感器内由科里奥利力造成的扭曲的位置传感装置。科 里奥利质量流控制器还包括适于从流量传感器管接收流体的一体的流量控 制装置。这种带有相关传感电路的一体的流量阀提供了更紧凑的封装，其容 易使用并在动态性能上:R供了显著的改进。
在本发明另一方面中，科里奥利质量流传感器包括流量传感器管、流量 传感器管位于其内的壳体、定位在壳体外側用于振动流量传感器管的驱动装 置，以及至少一个相对流量传感器管定位以测量在流量传感器管内由科里奥 利力造成的扭曲的拾取传感器。在示例性实施例中，拾取传感器位于壳体内。 在另一实施例中，磁铁连接到流量传感器管，且驱动装置包括电磁线圈。磁 铁可以是非稀土磁铁，且更具体地说，为镀镍钐锆磁铁。电磁线圈可以包括 一能量感应器。
根据本发明的另一方面，质量流测量装置包括具有第一和第二端部的壳
体，阀体(flowbody)、以及相对壳体第一端和阀体定位以便使阀体和第一 端以密封方式连接的第一密封件，用户接口组件以及第二密封件相对壳体第 二端定位以便使用户接口组件和第二端以密封形式连接。密封件允许多种类 型的用户接口组件间互换，包括符合IP—65/NEMA4X的用户接口组件，并 提供了附加的流体密封。


本发明的其他目的和优点将在阅读以下的详细描述及参照附图时显而 易见，其中
图1是概念性示出根据本发明各方面的科里奥利质量流传感器的方块
量流传感器；
图3A和3B示出采用根据本发明的实施例的静电驱动器的科里奥利质 量流传感器；
图4A和4B示出采用根据本发明的实施例的声音驱动器的科里奥利质 量流传感器；
图5A、 5B和5C示出采用根据本发明的实施例的压电驱动器的科里奥 利质量流传感器；
图6是根据本发明的用于测量科里奥利力导致的相移的同步放大器的 示意图7是根据本发明的用于测量科里奥利力导致的相移的双通道同步放 大器的示意图8是示出了利用根据本发明的信号处理方法的来自各传感器管位置
传感器的输入信号的振幅间关系曲线。
图9是根据本发明的用于测量科里奥利力导致的相移的双同步放大器 的示意图io是根据本发明的包括用于测量科里奥利力导致的相移的基准频率 调整装置双同步放大器的示意图n示出根据本发明的电容位移探针的第一实施例；
图12示出根据本发明的电容位移探针的第二实施例；
图13示出根据本发明的电容位移探针的第三实施例；
图14是根据本发明实施例的科里奥利质量流控制器的透视图15是图U所示的科里奥利质量流控制器的剖視图16是图15所示的科里奥利质量流控制器的分解视图17A和17B分别示出现有技术的螺纹阀连接和根据本发明的密封的 螺纹阀连接的各方面；以及
图18是根据本发明另外方面的科里奥利质量流控制器的实施例的透视图。
具体实施例方式
在本发明可以有各种修改和变动形式，其特定实施例在附图中示例性示 出并在此加以详细描述。然而应理解，特定实施例在此的描述不用于将本发 明限定为所公开的特定形式，而相反本发明要涵盖落于如所附权利要求限定 的本发明的精髓和范围内的所用修改、等价物及变动。
以下将描述本发明说明性的实施例。为了清晰起见，在本说明书中未描 述实际装置的所有特征。当然应明白，在任意的这种装置开发过程中，必须 作出各种装置特征的决定以获得开发者的特定目的，例如符合与系统有关的 及与商业有关的约束，后者将从一个装置到另一装置而有所变化。此外，将 意识到这种开发努力将是复杂并耗时的，但尽管如此，对于利用本公开文本 的本领域技术人员将是常规的任务。
图1是概念性地示出根据本发明各方面的科里奥利质量流传感器。科里 奥利质量流传感器l包括一流量传感器管2，与其相对定位的驱动装置3以 便振动该管2。位移计4相对管2定位以便测量在管2内由于科里奥利力产 生的扭曲。
用于传感器管2的典型材料为316L不锈钢。使用316L不锈钢的原因包 括其能抵抗来自很多物质的化学侵蚀，其抵抗由正常工艺压力带来的破裂， 其一般为无污染的并可轻易地形成为流量传感器管2的理想形状。然而，316L 不锈钢并不适于所有的应用中。因此，可用于实现316L不锈钢不适于的应 用的其他管材料是必须的。公知的装置利用硅作为316L不锈钢的替代物。 硅替代316L不锈钢的优点在于传感器管可以制成比由316L不锈钢形成的小的形状。
对于传感器管2的材料选择的另 一考虑是对腐蚀导致或增大的应力的
^^抗能力。应力在管安装处的弯曲臂的底部产生。在多晶体材料中，应力将 在材料中产生晶格掺杂，以在各微晶颗粒区域之间的晶界处弥散并聚积。在 很多情况下这将减弱微晶晶粒间的键合，使材料更易受到化学侵蚀。象硅或 蓝宝石的单晶体材料不易于被这种方式影响。
象316L不锈钢 一样的金属 一般为多晶体的，并因此在不同程度上更易 于受这种形式的化学侵蚀。象石英玻璃及多种塑料一样的非晶体材料也对化 学侵蚀导致的应力抵抗性较好，是由于他们没有象多晶材料的晶格结构。易 受化学侵蚀的管材料可以以某种方式使其表面改良或涂附以减小腐蚀或侵 蚀，如果基体材料的使用在其他方面是适用的话。
表面改良可以通过离子注入、热扩散、以及化学或电化学反应来实现。 在此目的是移去、重新分配或引入在表面留下一化学抵抗层的元素或分子种 类。表面涂附可以通过从在高温下紧密接触表面的蒸汽、液体或粉末中热致 沉淀而完成。如果化学反应物质也被等离子体或如来自激光的强光子通量激 励或离子化，可以使用较低温度。抵抗化学侵蚀的其他材料可以通过不起反 应的物理蒸汽蒸镀来沉积，如由热或电子束发射或离子溅射所完成的。如果 利用高能量离子束实现溅射以便所溅射的物质被化学激励或离子化，那么也 完成了与表面的化学反应，这对于某些沉积材料是适宜的。同样在表面的化 学反应可以通过加速化学物质来完成，以便动能可以用于触发或增强化学反 应。
用于在本发明特定实施例中的科里奥利流量传感器管2的管材为奥氏 体及马氏体不锈钢、高镍合金、钛和锆及其他们的合金、尤其是钛一钒一铝 合金以及锆锡合金(由于他们的较高的强度和低的杨氏模量)，硅、蓝宝石、 金刚砂、石英玻璃以及塑料。根据本发明所采用的管涂附材料包括金刚砂、 镍、铬、金刚石、耐火>5炭化物、耐火金属氮化物以及耐火金属氧化物。
图2A和2B示出根据本发明特定实施例的科里奥利质量流传感器1。科 里奥利质量流传感器l采用包括由信号源(未示出)驱动的电磁铁12的电 磁驱动器IO,该信号源在所述的实施例中包括一正弦波信号源。电磁铁12 位于安装在传感器管16上的小永久磁铁14附近。传感器管16连接到包括 第一和第二开口 19的基体18，以便形成从一个口 19通过流量管16到另一
口 19的流动路径。在此处公开的实施例中示出的示例性传感器管16大致为 U形，虽然如A形、矩形、螺旋或直的其他形状的管也可以使用。
图3A和3B示出与图2中示出的相似的实施例，其利用静电驱动。静 电驱动器20包括定位于安装在传感器管16上的小介电板24附近的充电板 22。如果管16由介电材料制成，那么充电板22定位在管16附近且可以除 去介电板24。同样，充电板被诸如正弦信号源的信号源(未示出)驱动。
施
介电板24上产生表面电荷。随着电压极性在充电板22上快速变化，在充电 板22和介电板24之间的产生的电场将交替地吸引或排斥，导玫流量管16
振动o
图4A和4B示出采用新型声波驱动的科里奥利质量流传感器1的另一 实施例。声波驱动器30包括放置在管16附近的小扬声器32。由扬声器32 产生的压力波导致管16振动。
在图5A、 5B和5C中，示出了科里奥利质量流传感器l的又一个实施 例。图5A、 5B和5C的科里奥利质量流传感器采用压电驱动器40，其中 两个压电块42定位在流量管16的每个腿部的相对侧，作用为在每个腿部16 上产生双压电晶片，如图5所示。压电及反压电效应将用于驱动及/或探测 管16的偏移。
质量流的测量通过测量在传感器管16内由流体移动过传感器管16产生 的科里奥利力造成的扭曲。例如，包括磁铁和线圈对的拾取传感器一般位于 流量管16上被认为科里奥利力导致的位移最大的地方。线團和磁铁被安装 在相对的结构上，例如，磁铁安装在管16上而线團安装在静态封装壁上。 磁^l夫将移入或移出线團，在线圈内感应电流。这个电流与磁体相对线圈的速 度成正比。由于这是一个速度测量，速度及由此的信号当流量管16穿过其 休止点(过0)时最大。科里奥利力导致的扭曲在速度信号上产生相移，这 是通过测量两个速度传感器之间过O次数的不同而探测出。在使用中，这给 次数测量电路造成很大的精度负担。这将限制由该技术测量的质量流的最高 灵敏度。
本发明的各方面提供了 一种为较低流量能力而设置的流量测量技术，其 更直接并在电路中需要比典型的基于时间的信号调节技术更小的精度。参照 图2 — 4所示的实施例，振动的传感器管的位移利用电容拾取传感器测得，两个电容位移计(capacitive pick off sensor)50定位在管16附近相对管16的形 状对称的位置处，以便测量由流体流过传感器管16产生的科里奥利力所造 成的传感器管6内的扭曲。在本发明特定实施例中，电容位移计50被小型 化并表面安装在传感器封装壁上或安装在插入传感器管的环形内侧的传感 器块上。由科里奥利力导致的传感器管16内的扭曲导致来自各电容位移计 50的两个信号间相移。由于这是位移传感器，信号与位移成正比。管每一侧 的相对位移被测量为相移。仪表驱动器和信号调节电路将相对管16的位移 转化成高电平信号，其作为可用于测量通过管16的流量建立时的科里奥利 效应的相移的函数。
第 一信号处理技术利用带有被一个位移计50提供的基准信号的同步 (lockin)放大器，以及由另一位移计50提供的输入信号。每个位移计50都可 提供基准或输入信号。从同步放大器输出的相位与流量成比例。图6是同步 放大器52的功能示意图，用他可以实现用于测量根据本发明的科里奥利力 导致的扭曲的方法。信号从左向右移动，如图6所示。左输入100和右输入 102的信号分別来自左和右位移计50。例如，左输入IOO可以用作基准信号。 正弦输出103为相位同步于左输入100信号的驱动信号。这将驱动流量传感 器管16共振。右输入102信号与左/基准输入100信号和其的90。相移信号 104在两个相位灵敏探测系统(PSDs) 106内混合。功能上，PSDsl06将两 个信号相乘，产生高频分量和DC分量。低通滤波器108滤去高频分量，在 X和Y输出llO、 112上产生DC电压。X输出110被称为同相分量，而Y 输出112被称为相对基准信号的矢量信号的90。(quadrature)分量。这些分量 的每一个都是对相位变化灵敏的；然而，矢量模和相位分量可以通过以下关 系分离
方程l: i = V义2 + " 模
方程2: 0-taiT、y/义) 相位角
从同步放大器52的输出和来自位移计50的输入之间的关系推导如下
认为两个信号为具有任意振幅和任意相位差的正弦波。每个信号可以如 以下表示
^妙,=J5sin(奴+ ^)
在下部PSD106，发生以下操作
<formula>complex formula see original document page 18</formula>
该信号在二倍频率处具有DC电压分量和AC分量，低通滤波器(LPF) 108滤去AC分量而留下
在上部PSD106发生以下操作 F =爿cos加* [fi sin+ -)]
由于cos":sin(" + 90')，我们具有一余弦乘法器。 y'=—会JJ sin - +会屈sin(2纽+-)
我们得到带AC和DC分量的信号，其在通过LPF108后产生以下 7=-i她一
从方程l和2计算模R和相位角e，我们得到 2
和
这些计算可以通过任何适宜的数字或模拟处理装置120执行。矢量相位 与质量流成比例。
根据本发明实施例的另 一方法需要具有基准信号和由一个位移计50提 供的一输入信号及由另一位移计50提供的第二输入信号的双通道同步放大 器。两个输入信号之间的差值然后相对基准信号测量。从同步放大器产生的 相位输出与流量成比例。图7是双通道同步放大器54的功能示意图。信号 以与图6相同的方式移动并与其相同地定义。左输入100也用作基准信号。 如前面的，正弦输出103为相位与左输入100信号同步的驱动信号。在这种 情况下，左输入信号100从右输入102信号中被减掉并与左/基准输入100 信号以及其的90。相移信号104在两个相位灵敏探测系统(PSDs) 106内混 合。内部功能与图6的同步放大器52相同。
以下的推导可以用于确定从同步放大器54的输出与来自位移计52的输 入之间关系。任意适当的数字或模拟处理装置120可以用于进行这些计算。
将两个信号认为是具有任意振幅和任意相位差的正弦波。每个信号可以
表示如下
<formula>complex formula see original document page 19</formula>
在这种情况下低噪微分放大器114的输出将为- P^A/:
在下部PSD106发生以下操作
<formula>complex formula see original document page 19</formula>
在二倍频率处该信号具有DC电压分量和AC分量。低通滤波器(LPF) 108滤去AC分量而留下
<formula>complex formula see original document page 19</formula>
在上部PSD106发生以下操作
<formula>complex formula see original document page 19</formula>
由于cos纽=sin(纽+ 90。)，我们得到余弦乘法器。
<formula>complex formula see original document page 19</formula>
同样，我们得到带AC和DC分量的信号，其在通过LPF后产生以下结
果:
从方程1和2计算出模R和相位角e，得到
<formula>complex formula see original document page 19</formula>
e不再是相位角，而是反正切，相位角与左和右输入信号的振幅函数。
分析这个方程得出e是())的强度函数(strongfunction)。实际上，输入信号的 相对振幅可以控制这个方程的强度。这可以从图8所示的曲线中说明，其中 A和B分别是左和右信号的振幅。由于振幅非常接近于匹配，对于同步放大
器输出e的灵敏度很高。即使对于在2%内匹配的振幅，e对小的灵敏度几乎
为标准同步放大器结构的100倍。
图9是双同步放大器56的功能示意图，用他实现根据本发明的用于测 量科里奥利力导致的相移的方法。信号以与上述相同的方式移动并且定义相 同。左输入100也用作基准信号。如前面，正弦输出103也是与左输入100 信号相位同步的驱动信号。在这种情况下，左输入100信号与本身和在两个 相位灵敏探测系统(PSDs) 106的90。相移信号在上部同步放大器58内混合。 在下部同步放大器60内，右输入102信号与左输入100信号以及其的90。相 移信号在两个相位灵敏探测系统(PSDs) 106内混合。成对的来自非相移 PSDsl06和相移PSDsl06的输出在两个低噪微分放大器114内被差分。信号 的DC分量被低通滤波器108滤过以给出普通的同步放大器输出。可以由任 何适宜的数字或模拟处理这种120执行的算法，与在上面联系图7的描述的 方法中的相同，虽然操作发生的顺序不同。在图7的双通道同步技术中，两 个带有非常小差别的高电平信号被去掉。低电平信号然后与高电平信号相 乘，这可能在模拟电路中导致噪声或在数字电路中产生修整误差。在图9的 双通道同步技术中，高电平信号首先被放大，而所产生的振幅接近的信号然 后被去掉，而产生具有低噪声的输出。
同步放大器的使用对于测量掩埋在非常高振幅的噪声中的低电平信号 非常显著。同步放大器通过作用为一板窄带通滤波器而实现这个作用。信号 和噪声被基准正弦和佘弦波倍增，并然后通过低通滤波器以去除基准频率。 倍增/滤波操作的结果为表示一复向量(x+iy〉的DC信号。基准频率和所关 注的信号之间的相位差可以由atan(y/x)确定。
在测量科里奥利力方面，关注的是相同频率的两个信号间的相位差。这 可以利用每个由相同的基准频率驱动的双同步放大器来实现，如图io所示。 在图10所示的功能图中，左和右输入信号100、 102被由基准频率发生器144 提供的基准正弦和佘弦波倍增。输入信号IOO、 102在PSDsl06内与正弦和 余弦信号混合，然后通过第五阶贝塞尔IIR低通滤波器M8,如参照图6、图 7和图9所述的。上述的倍增/滤波过程在带有相对基准频率的每个信号的合 成相位差输出X、 Y的左和右输入信号IOO、 102上进行。两个输出信号X、 Y之间的差值代表两个输入信号IOO、 102的相位差。在科里奥利质量流情 况下，这个相位差代表质量流152的指标。
当利用同步放大器测量与科里奥利质量流相关联的极小相位差时，必须 调整基准频率以匹配关注的信号。如果基准信号不是非常接近于所关注的信
号，很低频的AC信号将产生在低通滤波器148的输出处。科里奥利传感器 的频率随质量流、温度、密度和压力变化，进一步使测量过程复杂。
基准频率可以通过处理来自输入信号100、 102之一的输出矢量而精确 调整。首先，计算输出矢量的导数。这可以通过计算两个连续的输出矢量的 复数差来完成。然后，初始的输出矢量被旋转90。并且计算这个矢量与导数 的点积，产生提供到基准频率发生器144上的误差信号150。如果基准频率 需要向下、向上调整或不改变的话，误差信号150分别为正值、负值或零。
基准频率的调整量取决于相位测量的精度，但一般地，调整越精细，精 度越好，如通过在多个输出样本上计算标准误差所确定的那样。然而，如果 在信号频率上有阶跃变化的话，基准频率的微调(小步长变化)将是不利的， 由于基准频率发生器144将耗费很长时间才能达到所要的频率。如果信号频 率历经频率阶跃变化，PID或适应算法可以用于以更灵敏的方式调整基准频 率。
在可替代的实施例中，电容位移探针50可以安装在将首先在三维上定 位电容位移探针50的压电致动器上。此外，当与在此公开的双通道同步放 大器或双同步放大器方法一同使用时，压电致动器可以动态调节流量传感器 的灵敏度，从而提供了拓宽的工作范围。
这种动态定位提供了对于制造可变性的补偿，尤其是流量传感器管相对 电容位移探针的定位。动态定位也提供了对于由各种元件的相对热膨胀导致 的尺寸漂移的补偿。与双通道同步放大器或双同步放大器组合应用，动态定 位使两个位移信号紧密匹配以提供对于流量的可调整的灵敏度。对于大流量 情况将使用低灵敏度，而对于宽的低流量情况将使用高灵敏度，从而增大了 流量测量的动态范围。
本发明的实施例另外提供了电容测量技术，尤其是，电容位移探针的新 型几何外形。通常地，目标的位移作为垂直于电容位移探针的距离来测量， 该位移也可以作为与电容位移探针相切的距离而测量。参照图11,这可以通 过并排且两个板130间具有均匀的同隙132地放置两个板130，并在与运动(如 箭头136所示)相切的平面内放置在传感器管34附近，如图1]所示。在一 实施例中，板130将处于相同的电势并且传感器管134处于地电势。传感器 管134直接定位在两个板130间的间隙132上，预期的运动136垂直于间隙， 以便传感器管134的循环运动将使管]34对于一板]30更靠近另 一个板130。在每个板130与传感器管134之间的相对电容被测量。随着传感器管134移 过一个板130或另一个，对电容产生影响的面积量将变化，并从而测得相对 电容。
一可替代的结构具有对角穿过传感器管134延伸的间隙132,如图12 所示。这允许传感器管134在板130平面上的较不精确的位移。与平行间隙 相比，传感器管134未对准将引起信号内较小的不匹配。
另 一 实施例具有如图13所示的锯齿图形的间隙132 。这是在对角间隙 132在传感器管134相对间隙132角度未对准方面上的改进，不论平行的或 对角的，将在两个板130间的电容变化率上产生偏差。这将在两个信号间的 相位上导致不期望的变化。锯齿图形将使传感器管134的角度未对准中和， 提供更好的对称信号。
图14、 15和图16示出根据本发明实施例的示例性的低流量科里奥利质 量流控制器200。科里奥利质量流控制器200包括流量传感器部分IOI和流 量控制部分104。质量流控制器200的内部或外部的处理器接收设定点或理 想质量流的指标。设定点的值与如流量传感器部分202所指示的实际质量流 相比较以产生误差值。流量控制部分204包括被操纵以调节流速并使误差最 小的值。对于掌握本公开文本优点的本领域技术人员，完成该特定控制系统 将是曰常任务，并由此，这种实现方式的细节将不在此详细描迷。
被壳体205包围的流量传感器部分202包括弯成环形的传感器管、驱动 装置208和定位在传感器管相对侧面、测量传感器管206的各侧面的位移的 两个拾取传感器210。
在现存的科里奥利装置中，传感器一般封闭在一焊接的金属壳体内。在 壳体内的传感器管也用通过馈入装置连接到壳体外倒的电路上的导线连接 到其位移或速度传感器上。在这种装置内的传感器管相对大，并具有大约为 100kHz的共振频率。对于较小的传感器管，如本发明实施例中的那样，共 振频率较高，在200Hz或更高的数量级上。随着频率增加，由传感器壳体内 侧的大气状况导致的粘性阻尼效应将增大。通过将壳体抽真空或在壳体内侧 利用真空适应材料，可以减小或甚至消除粘性阻尼。从而，在所示的示例性 实施例中，传感器管206位于真空传感器壳体207内。
传感器管206被设计以允许与连接管的各环形腿部的线相正交的弹性 弯曲。环形足够宽以允许绕环形的中心线弹性扭曲。为了测量低流量的科里奥利力，需要使传感器管206的质量最小。由于管需要为较小，而仍要能够 将流体保持在持续的压力下，管的尺寸是关键的。也优选地是，拾取传感器 210是非接触的，是由于任何与管的接触或加栽在管上的质量将抑制科里奥利力。
拾取传感器技术可以包括电容的、磁性的、压阻的以及光学的。压阻应 力计位移传感器确实接触管，但是在环形底部位移最小且应力最大的地方。 这对管的振动具有最小的影响。光学技术包括各种激光和白光干涉测量位移 技术、三角测量技术、多重内反射及光束遮掩技术。磁位移技术包括霍尔效 应、涡流电流、可变阻抗及磁阻技术。
电容拾取传感器技术因为它具有测量管位移所需的灵敏度而用于本实 施例中，其为非接触的，并不会被磁性驱动装置影响。每个电容拾取传感器 210包括至少一个连接到给定电势并位于流量传感器管20(5附近以便在其间 形成间隙的寻电板300。流量传感器管206连接到不同于导电板300的电势 上。导电板300和流量传感器管206之间的电容由于当流量传感器管206振 动时导电板300和流量传感器管206之间的相对运动而变化。
在所示的实施例中，导电板如上面参照图11 — 13所述的包括第一和第 二板。在所示的特定实施例中，采用如图13所示的锯齿形板。电容拾取传 感器208組装成大小能配装在传感器壳体207内的一体的传感器块301，尺 寸上通过压销302定位于壳体207的后壁。电容拾取传感器210的寻电板300 制造在多层印刷电路板上，以便提供一保护层以减小派生电容，并提供一用 于焊接到传感器块301上的背面接触层。由于电容拾取传感器210需要在真 空中工作，低漏气的材料用于所示实施例中。标准玻璃纤维材料不是真空相 适应的。理想的材料特性包括其为真空相适应的、可焊接、用低漏气的祐结 可粘结到多层上，并且其具有用于简羊保护层结构的低介电常数。在特定实 施例中，使用了商业上通用的DRUOID。
包舍电容拾取传感器208的传感器块301可以被调整以优化相对传感器 管206的空间。这是利用电子放电加工的铰接板实现的。锥形安放的螺松实 现电容拾取传感器的线性和角位移。此外，电容拾取传感器的导电板300包 括使导线能焊接或粘结到使电容拾取传感器210与气密封电接头互连的传感 器块前面的印刷电路板303上的焊盘，该接头与传感器壳体207外侧的电容 位移电路接合。驱动装置208驱动管206成为弯曲模式振动，使其振动。在所示的实施 例中，驱动装置208由焊接到传感器管206上的小磁铁和交替地推或拉磁铁 304的小的电磁线圈306构成。在图16所示的实施例中，非稀土磁铁，且更 具体地说，使用镀镍的钐钴磁铁。衫钴磁铁具有良好的磁性强度对重量比。 在这个实施例中，磁铁重量大约为20mg。磁铁304定位在传感器管206的 顶部、中部，以便磁极平行于管的优选位移方向指向。
线圈306位于传感器壳体207的外側，与电路板209相连。传感器壳体 207为非磁性的并从而对于磁场透明。线圈306为一与环形线圏相对的开口 线圈型式。在这个实施例中线圈306为商业上通用的额定至少为lmH的能 量感应器。线團306的中心轴被定向于垂直磁体304的表面。传感器管206 利用通过锁相回路功能反馈到线圈驱动电路的来自 一个电容拾取传感器的 信号而驱动共振。该功能可以由电路或在软件中实现。
传感器管206安装到形成流入口 214和流出口 216的底部212,以便提 供一从入口、经过流量传感器管、经过流量控制部分、并经过传感器流出口 216的流动通道。流量控制部分202包括具有位于其内的阀门线團228和线 圈盖230的仪表主体222。阀杆232和活塞234位于阀门线圉228之内，而 阀门体236与仪表主体222相连，他们之间有密封件238。阀门座240、弹簧 242以及孔口 244位于阀门体236之内。端部块224、 225位于流量控制部分 204的每端，密封件226设置在在仪表主体222和端部块224之间以及阀门 体236和端部块225之间。在一实施例中，密封件226包括电铸的镍密封件。
在示例性的实施例中，科里奥利质量流控制器200按以下方式组装。仪 表主体222和传感器壳体207以及底板310、中央支柱312及传感器管206 通过空间上将传感器管206定位到传感器壳体207的壁上的定位器组装并固 定到位。所剩零件由压销(press pin) 330定位。这些零件然后钎焊成一个单 元。磁铁304焊接到传感器管206上。这些传感器块301利用压销302组装 并安装到传感器壳体207之内。该压销302穿过传感器壳体207的背面约 0.5mm。 一气密接头320压在传感器壳体207的背面开口 322内。传感器块 压销302和气密密封的接头320被激光焊接以提供防漏气的密封。盖324真 空环境中放置在传感器壳体207的前侧上并电子束焊接到位，提供真空密封 环境。
所剩阀门元件及端部块224、 225然后与仪表主体222组装。可以使用
电铸镍密封件226,或为标定目的使用弹性O形團，然后用镍密封替代。电 路组装并安装在完成的组件中。O形團332安装在底板310上，且壳体205 压在0形圈密封件332上。在底板310上的凸轮锁旋转以锁住壳体205。 0 形圈334安装在电路遮盖盖板336上。电路盖板336定位在用户接口连接器 338上。电路盖板336在壳体205上压入位以作用在O形圈密封件上。然后 测试并标定被組装的质量流控制器200。
示例性的科里奥利质量流控制器200具有模块化结构，这提供了诸多益 处。如上所迷，电路封装被设计成作用在流量控制器主体上的O形密封圏 (在壳体205的下端和底板310之间)并在顶部作用用户接口盖板(在壳体 205的上端和电路盖板336之间)。电路盖板336连接到科里奥利质量流控制 器200内部的用户接口板340,其也连接到传感和控制电路。电路盖板336 和用户接口板340 —同形成了用户电路接口。这为根据用户需求构造接口提 供了灵活性，而无需对于每个用户结构设计不同的传感和控制电路和壳体。
例如，用户接口盖板的变型将具有密封件和电导管，以提供符合IP — 65/NEMA4X的装置。这种装置的示例示于图18中。相比较，图14一6所 示的装置包括连接到用户接口板340上的接头342。如图18所示，电路盖板 337被延伸以提供用于特定应用所需的附加元件的空间。
0形密封壳体205的另一其特征在于其提供了三级流体密封，传感器管 206为初级流体密封而传感器壳体207为次级密封。
在被控制的流体中存在气泡的情况下，围绕在传统阀内的活塞的环形开 口限制了气泡通过而到达阀的出口 。气泡将收集在环形开口的进口处以致液 体流动受到限制且流量控制失效的程度。如果环形开口被扩大，活塞距阀线 图增大的空间将减小磁路内的场强，并从而减小了为了开启或关闭阀而抵抗 由流体产生的液力所要达到的力。从而，在所示的科里奥利质量流控制器 200中，通过活塞234设置一环形孔246。环形孔246与气泡的形状和大小相 适应，允许气泡更自由地穿过阀。这就减小了由气泡造成的阻碍流动的可能 性。穿过活塞234中心的孔246减小了对磁路的影响，因此保持了抵抗液力 开启和关闭阀的力。
对于普通的现存阀，阀活塞具有一由可变形材料制成的捕捉座(captive seat),当压抵孔的接触面时，该捕捉座将形成一密封件阻止水流。电磁型阀 门在正常关闭情况下，可以由弹簧产生抵抗该座的力并被平衡以便电磁作用
从孔的接触面提升该座。电磁型阀门在正常开启的情况下，抵抗该座的力由 电磁作用产生，并且被平衡以便当移去磁场时弹簧从孔提升该座。该座的材 料可以是弹性体的、塑料的或一可延展金属。
一般优选地是由弹性变形取代塑性变形，以便密封件是可恢复的。另外， 硬材料可以用于该座和接触面，但他们要被制造成包括座和接触面间高度配 合表面的非常紧的公差。这是高成本的方法。座和接触面之间的空间对阀的 工作非常关键，是因为在活塞上的磁力与位移不是线性的。在正常开启阀门 情况下，活塞的正常位置以及座相对于接触面的偉置需要被优化，以便当座 抵靠接触面运动时提供最大的力，并同时在开启位置允许水流最大。在正常 关闭阀情况下，座抵靠接触面的力由弹簧产生。弹簧力需要足够大以抵抗液 力而关闭，此外还要最小化以允许磁力从接触面提升座足够的距离以使水流 最大。
现有设备可以利用多种装置调整座和接触面之间的空间，包括在接触面
或座之下放置垫片，或在孔口元件内具有一螺紋调整螺栓。然而，如图17A 所示，在孔口内的典型的螺纹调整件在孔口体250和阀体252之间未密封， 在各螺纹件256之间留下一泄漏路径254。这种螺紋调节件需要密封住流体 泄漏的螺纹件256 。诸如O形圏或垫圏的单独的密封件提供了这种密封。
根据本发明的各方面，孔口 244和/或接触面由塑料材料制成，如 VESPEL ,其可以加工成具有精确孔口的螺纹元件。如图1TB说明的示例性 实施例中所示，螺纹256过尺寸加工以便在孔口体250和阀体252之间存在 一干涉配合258，从而密封，并消除了单独密封件(O形圈或垫圈)的需要。 现在孔口接触面为可变形元件，简化了闳座240和活塞234的设计和加工。
然而，本发明不必局限于任何特定的阀门活塞结构。在可替代的实施例 中， 一泵用在阀的位置，例如一计量泵可用于流体控制的目的。尤其是，可 以采用包括多个压电管部分的压电泵。压电管部分以使不同压电管部分收缩 或膨胀的方式加以控制，从而^f吏水流按需要的被控制。
上述特定实施例只为说明目的，是由于对于掌握了本发明的益处的本领 域技术人员，可以对本发明进行修改并应用于不同型式。此外，除了权利要 求所述的之外，不对在此所示的结构或设计加以限制。因此，上述公开的特 定实施例可以进行修改，且所有这种变动被认为是处于本发明的精髓和范围 内。于是，在此要求的保护如权利要求中所迷。
权利要求
1.一种科里奥利质量流传感器，包括具有第一端和第二端的流量传感器管；以及定位在流量传感器管的相应的第一和第二端上的第一和第二压电块；其中，压电和反压电效应引起流量传感器管振动，并检测在流量传感器管内由科里奥利力造成的扭曲。
2. —种科里奥利质量流传感器，包括 流量传感器管；相对流量传感器管定位的驱动装置，以便引起流量传感器管振动； 相对流量传感器管定位的位置传感装置，以便测量在流量传感器管内由 科里奥利力造成的扭曲；以及适于接收来自流量传感器管的流体的流量控制装置。
3. 如权利要求2所述的科里奥利质量流控制器，其特征在于，流量控 制装置包括阀，所述阔包括阀座；适于密封住所述阀座的活塞，所述活塞确定了至少一个穿过其延伸的 孔，以便在活塞未落座手阀座上时，建立通过活塞的流体流动路径。
4. 如权利要求2所述的科里奥利质量流控制器，其特征在于，流量控 制装置包括泵。
5. 如权利要求4所述的科里奥利质量流控制器，其特征在于，所述泵 包括计量泵。
6. —种装置，用于从被第一和第二位移计探测到的第一和第二输入信 号间的科里奥利力导致的相移来决定质量流，其包括第一相位灵敏探测器，被连接以接收笫一和第二输入信号，第一相位敏 感探测器可操纵以混合第一和第二输入信号，并提供表示被混合的第一和第 二输入信号的输出；笫一移相器，连接以接收第一输入信号，并可操纵以输出表示第一输入 信号相移90。的输出信号，第二相位敏感探测器，被连接以接收第 一移相器输出及笫二输入信号，所述第二相位敏感探测器可操纵以混合相移笫 一输入信号和第二输入信号，并提供表示被混合的信号的输出；以及连接到第一和第二相位敏感探测器的处理器，以接收混合的信号，并可 操纵以计算混合信号相对彼此的矢量模和相位，其中，矢量相位与质量流成 比例。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括连接到第一和第二 相位敏感探测器上的笫一和第二低通滤波器，所述第一和第二低通滤波器可 操纵以从混合的信号中除去高频信号，并输出DC电压。
8. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括相位与第一输入终 端同步的第三输出终端，用于提供正弦输出信号以驱动流量管共振。
9. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置包括同步放大器。
10. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括第三相位敏感探测器，被连接以在两个输入端的每一个上接收第 一输入 信号，第三相位敏感探测器可操纵以将第一输入信号与其本身混合，并提供 表示混合的第一输入信号的输出；笫四相位敏感探测器，被连接以接收第一相移输出和笫一输入信号，第 四相位敏感探测器可操纵以将相移的第一输入信号和第一输入信号混合，并 提供表示混合后的信号的输出；第一微分放大器，被连接以接收第一和第三相位敏感探测器的输出，并 提供微分信号给处理器；以及笫二微分放大器，被连接以接收第二和第四相位敏感探测器的输出，并 提供微分信号给处理器。
11. 如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括连接到第一和第 二孩i分放大器上的第一和第二低通滤波器，所述第一和第二低通滤波器可操 纵以从混合后的信号中滤去高频分量并输出DC电压。
12. 如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括第二移相器，其 被连接以接收第一输入信号，并可操纵以将表示第一输入信号相移90°的信 号输出给第四相位敏感探测器。
13. —种方法，其从被第一和第二位移计探测到的第一和第二输入信号 间的科里奥利力导致的相移确定质量流，所述方法包括将第 一输入信号与第二输入信号混合以产生第 一输出信号； 相移第一输入信号90。；将第二输入信号与相移的第 一输入信号混合以产生第二输出信号；以及 计算第一和第二输出信号相对彼此的矢量才莫和相位，其中，矢量相位与 质量流成比例。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括过滤第一和第二 输出信号。
15. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括将驱动终端的相 位同步于第 一输入信号以驱动流量管共振。
16. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，混合第一和第二输入信 号包括输入第一和第二信号到相位敏感探测器内。
17. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，混合第一和第二输入信 号包括将第 一和第二输入信号间的差值与第 一输入信号混合。
18. —种装置，用于从被第一和第二位移计探测到的第一和第二输入信 号间的科里奥利力导致的相移来决定质量流，其包括孩1分放大器，其被连接以接收第一和第二输入信号，所述微分放大器可 操纵以输出表示第 一和第二输入信号之间差值的信号；第一相位灵敏探测器，被连接以接收微分放大器的输出和第一输入信 号，并提供表示被混合的眷i分放大器输出和第一输入信号的输出；移相器，连接以接收第一输入信号，并可操纵以输出表示第一输入信号 相移90°的输出信号；第二相位敏感探测器，被连接以接收移相器输出及孩i分放大器信号，并 提供表示被混合的移相的第一输入信号和微分放大器信号的输出，并提供表 示被混合的信号的输出；以及连接到第一和第二相位敏感探测器的处理器，以接收混合的信号，并可 操纵以计算混合信号相对彼此的矢量模和相位，其中，矢量相位与质量流成 比例。
19. 如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括连接到第一和第 二相位敏感探测器上的第一和第二低通滤波器，所述第一和第二低通滤波器 可操纵以从混合后的信号中滤去高频分量并输出DC电压。
20. 如权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括相位同步于第一 專t入终端的第三输出终端，用于提供正弦输出信号以驱动流量管共振。
21. 如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述装置包括同步放大
全文摘要
一种科里奥利质量流控制器包括流量传感器管、相对流量传感器管定位以使流量传感器管振动的驱动装置，以及相对流量传感器管定位以测量在流量传感器内由科里奥利力造成的扭曲的位置拾取装置。公开了一种电容拾取传感器，其包括至少一个可连接到第一电势并适于位于连接到第二电势的流量传感器管附近的导电板。导电板相对流量传感器管定位，以便在其间确定一间隙。导电板和流量传感器管之间的电容由于当流量传感器管振动时导电板和流量传感器管的相对运动而变化。电磁、静电、声音和/或压电驱动器可以用来振动流量传感器管。科里奥利质量流控制器还可以包括适于接收来自流量传感器管的流体并提供流量控制的整体流量控制装置。
文档编号G01F1/84GK101196416SQ20071016827
公开日2008年6月11日 申请日期1999年12月7日 优先权日1998年12月8日
发明者杰弗里·L·怀特利, 约瑟夫·C·迪尔, 蒂莫西·W·斯科特, 迈克尔·J·巴杰 申请人:埃莫森电器公司