振动计量仪的标准可追溯验证的制作方法
下面描述的实施方式涉及振动计量仪的验证，并且更具体地，涉及振动计量仪的标准可追溯验证。
背景技术：
通常已知并使用例如诸如科里奥利质量流量计量仪、液体密度计量仪、气体密度计量仪、液体粘度计量仪、气体/液体比重计量仪、气体/液体相对密度计量仪和气体分子量计量仪的振动计量仪用于测量流体的特性。通常，振动计量仪包括传感器组件和电子器件部分。传感器组件内的材料可以是流动的或静止的。每种类型的传感器可以具有独特的特性，计量仪必须考虑这些特性才能达到最佳性能。例如，一些传感器可能需要管装置来以特定的位移水平振动。其他传感器组件类型可能需要特定的补偿算法。
在执行其他功能中，计量仪电子器件通常包括存储的用于被使用的特定传感器的传感器校准值。例如，计量仪电子器件可以包括刚度测量。基线传感器刚度表示与特定传感器组件的传感器几何形状相关的基本测量，如在参考条件下在工厂中测量的。除了其他原因之外，在振动计量仪在客户现场处安装后测量的刚度与基线传感器刚度之间的变化可以表示由于对传感器组件中的导管的涂覆、侵蚀、腐蚀或损坏而导致的传感器组件的物理改变。如果计量仪刚度与基线计量仪刚度相同，则可以做出未发生传感器组件的物理改变的假设。
然而，基线刚度或其他计量仪验证值目前不是标准可追溯的。也就是说，尽管可以使用标准单位来表示这些值，但是刚度值的量不被认为可追溯至测量标准，例如标准质量、力、时间等。标准可追溯验证将允许，例如不同的流量计量仪的计量仪验证之间的比较，并确保在标准可追溯值的情况下进行这样的比较。因此，需要振动计量仪的标准可追溯验证。
技术实现要素：
提供了一种用于振动计量仪的标准可追溯验证的系统。根据一个实施方式，该系统包括：具有振动计量仪的基线计量仪验证值的存储装置；以及与该存储装置通信的处理系统。该处理系统被配置成从存储装置获得基线计量仪验证值，并且确定基线计量仪验证值与振动计量仪的校准值之间的关系，所述校准值可追溯至测量标准。
提供了一种用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法。根据一个实施方式，该方法包括：确定振动计量仪的基线计量仪验证值；以及确定基线计量仪验证值与振动计量仪的校准值之间的关系，所述校准值可追溯至测量标准。
提供了一种用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法。根据一个实施方式，该方法包括：获得基线计量仪验证值与校准值之间的关系；以及基于该关系来确定振动计量仪的物理属性的值。
提供了一种振动计量仪的标准可追溯验证的方法。根据一个实施方式，该方法包括：确定振动计量仪的第一物理属性的第一基线计量仪验证值；确定第一基线计量仪验证值与第一物理属性的校准值之间的关系；基于该关系和第二物理属性的计量仪验证值来确定振动计量仪的第二物理属性的值；以及将第二物理属性的值与第二物理属性的校准值进行比较。
方面
根据一个方面，一种用于振动计量仪(5)的标准可追溯验证的系统(600)包括：具有振动计量仪(5)的基线计量仪验证值的存储装置(610)；以及与存储装置(610)通信的处理系统(620)。该处理系统(620)被配置成从存储装置(610)获得基线计量仪验证值，并且确定基线计量仪验证值与振动计量仪(5)的校准值之间的关系，所述校准值可追溯至测量标准。
优选地，被配置成确定振动计量仪的基线计量仪验证值的处理系统(620)包括被配置成确定与右拾取传感器和左拾取传感器之一相关联的基线计量仪验证值的处理系统(620)。
优选地，被配置成确定振动计量仪的基线计量仪验证值的处理系统(620)包括被配置成确定下式的处理系统(620)：
stiffnesssmv＝stiffnessphysical·g；
其中：
stiffnesssmv是振动计量仪的刚度计量仪验证值，该刚度计量仪验证值是基线计量仪验证值；
stiffnessphysical是振动计量仪的物理刚度值；和
g是与左拾取传感器和右拾取传感器之一相关联的增益。
优选地，被配置成确定基线计量仪验证值与校准值之间的关系的处理系统(620)包括被配置成确定基线计量仪验证值与校准值之间的增益的处理系统(620)。
优选地，增益与右拾取传感器和左拾取传感器之一相关联。
优选地，使用下式之一来确定增益：
其中：
glpo是与左拾取传感器相关联的增益；
grpo是与右拾取传感器相关联的增益；
stiffnesssmvrpo是与右拾取传感器相关联的刚度计量仪验证值；
stiffnesssmvlpo是与左拾取传感器相关联的刚度计量仪验证值；并且
fcf是振动计量仪的流量校准因子并且是以刚度为单位表示的校准值。
优选地，被配置成确定基线计量仪验证值与校准值之间的关系的处理系统(620)包括被配置成使用下式的处理系统(620)：
stiffnessphysical＝fcf；
其中：
stiffnessphysical是振动计量仪的物理刚度值；并且
fcf是振动计量仪的流量校准因子并且是以刚度为单位表示的振动计量仪的校准值。
优选地，确定振动计量仪(5)的基线计量仪验证值与校准值之间的关系包括根据校准值来确定参考物理属性值。
优选地，基线计量仪验证值是振动计量仪的基线质量计量仪验证值和基线刚度计量仪验证值之一。
优选地，校准值是振动计量仪的流量校准因子和管道周期之一。
根据一个方面，一种用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法包括：确定振动计量仪的基线计量仪验证值；以及确定基线计量仪验证值与振动计量仪的校准值之间的关系，所述校准值可追溯至测量标准。
优选地，确定振动计量仪的基线计量仪验证值包括确定与右拾取传感器和左拾取传感器之一相关联的基线计量仪验证值。
优选地，确定振动计量仪的基线计量仪验证值包括使用下式：
stiffnesssmv＝stiffnessphysical·g；
其中：
stiffnesssmv是振动计量仪的刚度计量仪验证值，该刚度计量仪验证值是基线计量仪验证值；
stiffnessphysical是振动计量仪的物理刚度值；并且
g是与左拾取传感器和右拾取传感器之一相关联的增益。
优选地，确定基线计量仪验证值与校准值之间的关系包括确定基线计量仪验证值与校准值之间的增益。
优选地，增益与右拾取传感器和左拾取传感器之一相关联。
优选地，使用下式之一来确定该增益：
其中：
glpo是与左拾取传感器相关联的增益；
grpo是与右拾取传感器相关联的增益；
stiffnesssmvrpo是与右拾取传感器相关联的刚度计量仪验证值；
stiffnesssmvlpo是与左拾取传感器相关联的刚度计量仪验证值；并且
fcf是振动计量仪的流量校准因子并且是以刚度为单位表示的校准值。
优选地，确定基线计量仪验证值与校准值之间的关系包括使用下式：
stiffnessphysical＝fcf；
其中：
stiffnessphysical是振动计量仪的物理刚度值；和
fvf是振动计量仪的流量校准因子，并且是以刚度为单位表示的振动计量仪的校准值。
优选地，确定基线计量仪验证值与校准值之间的关系包括根据校准值来确定参考物理属性值。
优选地，基线计量仪验证值是振动计量仪的基线质量计量仪验证值和基线刚度计量仪验证值之一。
优选地，校准值是振动计量仪的流量校准因子和管道周期之一。
根据一个方面，一种用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法包括：获得基线计量仪验证值与校准值之间的关系；以及基于该关系来确定振动计量仪的物理属性的值。
优选地，基线计量仪验证值是基线刚度计量仪验证值和基线质量计量仪验证值之一，并且校准值是振动计量仪的流量校准因子和管道周期之一。
优选地，获得基线计量仪验证值与校准值之间的关系包括获得使用下式之一确定的增益：
其中：
glpo是与左拾取传感器相关联的增益；
grpo是与右拾取传感器相关联的增益；
stiffnesssmvrpo是与右拾取传感器相关联的刚度值；
stiffnesssmvlpo是与左拾取传感器相关联的刚度值；并且
fcf是振动计量仪的流量校准因子并且是以刚度为单位表示的校准值。
优选地，基于该关系来确定振动计量仪的物理属性的值包括基于振动计量仪的质量计量仪验证值和增益来确定振动计量仪的物理质量值。
优选地，基于振动计量仪的质量计量仪验证值和增益来确定振动计量仪的物理质量值包括确定下式之一：
其中：
masssmvphysicallpo是使用左拾取传感器确定的振动计量仪的物理质量值；
masssmvlpo是与左拾取传感器相关联的振动计量仪的质量计量仪验证值；
glpo是与左拾取传感器相关联的增益；以及
其中：
masssmvphysicalrpo是使用右拾取传感器确定的振动计量仪的物理质量值；
masssmvrpo是与右拾取传感器相关联的振动计量仪的质量计量仪验证值；和
grpo是与右拾取传感器相关联的增益。
优选地，该方法还包括：将振动计量仪的物理属性的值与由振动计量仪的第二校准值确定的参考物理属性值进行比较。
优选地，将振动计量仪的物理属性的值与参考物理属性值进行比较包括使用下式之一来确定与参考物理属性值的偏差：
其中：
masstraceabledeviationlpo是由左拾取传感器测量的物理属性与参考物理属性值的标准可追溯偏差；
masssmvphysicallpo是使用左拾取传感器确定的作为振动计量仪的物理属性的振动计量仪的物理质量值；并且
mreference是作为振动计量仪的参考物理属性值的参考质量值；以及
其中：
masstraceabledeviationrpo是由右拾取传感器测量的物理属性与参考物理属性值的标准可追溯偏差；
masssmvphysicalrpo是由右拾取传感器测量的作为振动计量仪的物理属性的振动计量仪的物理质量；并且
mreference是作为振动计量仪的参考物理属性值的参考质量值。
优选地，参考物理属性值是使用下式确定的参考质量值：
mreference是作为参考物理属性值的参考质量值；
fcf是作为以刚度为单位表示的校准值的流量校准因子；并且
freqreference是由第二校准值确定的参考频率值，该第二校准值是对于空气的管道周期k1。
根据一个方面，一种振动计量仪的标准可追溯验证的方法包括：确定振动计量仪的第一物理属性的第一基线计量仪验证值；确定第一物理属性的第一基线计量仪验证值与校准值之间的关系；基于该关系和振动计量仪的第二物理属性的计量仪验证值来确定第二物理属性的值；以及将第二物理属性的值与第二物理属性的校准值进行比较。
优选地，第一基线计量仪验证值是基线质量计量仪验证值、基线刚度计量仪验证值和基线导管幅度值之一。
优选地，确定第一基线计量仪验证值与第一物理属性的校准值之间的关系包括确定第一基线计量仪验证值与第一物理属性的校准值之间的增益。
优选地，将第二物理属性的值与第二物理属性的校准值进行比较包括将第二物理属性的值与根据校准值确定的参考物理属性值进行比较。
优选地，该方法还包括执行对以下至少之一的频率检查：第一基线计量仪验证值、第一物理属性的校准值、第二物理属性的值以及第二物理属性的值与第二物理属性的校准值的比较。
附图说明
在所有的附图上，相同的附图标记表示相同的元素。应当理解，附图不一定按比例绘制。
图1示出了可以通过标准可追溯验证来验证的振动计量仪5。
图2示出了振动计量仪5的框图，包括计量仪电子器件20的框图表示。
图3示出了用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法300。
图4示出了用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法400。
图5示出了用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法500。
图6示出了用于振动计量仪的标准可追溯验证的系统600。
具体实施方式
图1至图6和以下描述描绘了特定示例，以教导本领域技术人员如何制作和使用振动计量仪的标准可追溯验证的实施方式的最佳模式。为了教导发明原理的目的，已经简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解落入本说明书的范围内的这些示例的变体。本领域技术人员将理解，下面描述的特征可以以各种方式组合以形成振动计量仪的标准可追溯验证的多种变体。因此，下面描述的实施方式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限定。
可以通过确定振动计量仪的基线计量仪验证值并确定基线计量仪验证值与振动计量仪的校准值之间的关系来完成振动计量仪的标准可溯源计量仪验证，其中校准值可追溯至测量标准。确定基线计量仪验证值与校准值之间的关系可以例如包括确定与振动计量仪中的拾取传感器相关联的增益并将校准值乘以该增益。
该关系可以基于在计量仪验证期间测量的物理属性与在校准期间确定的参考物理属性之间的相等性。例如，基线物理刚度值应当与根据诸如流量校准因子的校准因子确定的参考刚度值相同，该校准因子是可溯源至测量标准的校准值。
由于校准值可溯源至测量标准，因此基于计量仪验证值例如在计量仪验证期间确定的物理质量值与校准值例如从管道周期确定的参考质量值的比较也是可追溯的。例如，包括物理质量值与参考质量值之间的差的质量偏差被认为是标准可追溯的。
图1示出了通过标准可追溯验证可验证的振动计量仪5。如图1中所示，振动计量仪5包括传感器组件10和计量仪电子器件20。传感器组件10响应于过程材料的质量流量和密度。计量仪电子器件20经由引线100连接至传感器组件10，以在路径26上提供密度、质量流量和温度信息以及提供其他信息。
传感器组件10包括一对歧管150和150'、具有法兰颈110和110'的法兰103和103'、一对平行导管130和130'、驱动器180、电阻温度检测器(rtd)190和一对拾取传感器170r和170r。导管130和130'具有两个基本上直的入口支管131、131'和出口支管134、134'，入口支管131、131'和出口支管134、134'在导管安装块120和120'处朝向彼此会聚。导管130、130'沿其长度在两个对称位置处弯曲，并且在其整个长度上基本上平行。撑杆140和140'用于限定每个导管130、130’围绕其振荡的轴线w和w'。导管130、130'的支管131、131'和134、134'被固定地附接至导管安装块120和120'，并且这些块又被固定地附接至歧管150和150'。这提供了穿过传感器组件10的连续闭合的材料路径。
当具有孔102和102'的法兰103和103'经由入口端104和出口端104'连接至承载被测量的过程材料的过程管线(未示出)中时，材料通过法兰103中的孔口101进入该计量仪的入口端104，并通过歧管150被引导至具有表面121的导管安装块120。在歧管150内，材料被分配并引导穿过导管130、130'。在离开导管130、130'时，过程材料在具有表面121’的块120’和歧管150'内以单一流重新结合，并且然后被引导至通过具有孔102'的法兰103'连接至过程管线(未示出)的出口端104'。
导管130、130'被选择和适当地安装至导管安装块120、120'，以分别具有基本上相同的质量分布、绕弯曲轴线w-w和w'--w'的惯性矩和杨氏模量。这些弯曲轴线穿过撑杆140、140'。由于导管的杨氏模量随温度而改变，并且该改变影响流量和密度的计算，因此将rtd190安装至导管130'以连续地测量导管130’的温度。导管130’的温度以及因此对于给定的穿过rtd190的电流跨rtd190呈现的电压由穿过导管130’的材料的温度控制。跨rtd190呈现的依赖于温度的电压由计量仪电子器件20以公知的方法使用以补偿由于导管温度的任何改变而引起的导管130、130'的弹性模量的改变。rtd190通过引线195连接至计量仪电子器件20。
两个导管130、130'均由驱动器180围绕它们各自的弯曲轴线w和w'在相反的方向上并且以被称为流量计量仪的第一异相弯曲模式驱动。该驱动器180可以包括许多公知装置中的任何一种，例如被安装至导管130'的磁体以及被安装至导管130并且交流电流穿过的相对的线圈，以用于使两个导管130、130’振动。合适的驱动信号185由计量仪电子器件20经由引线施加至驱动器180。
计量仪电子器件20接收引线195上的rtd温度信号、以及出现在分别承载左传感器信号1651和右传感器信号165r的引线100上的左传感器信号和右传感器信号。计量仪电子器件20产生出现在至驱动器180的引线上和使导管130、130'振动的驱动信号185。计量仪电子器件20处理左传感器信号和右传感器信号以及rtd信号，以计算穿过传感器组件10的材料的质量流量和密度。该信息以及其他信息由计量仪电子器件20作为信号在路径26上施加。
图2示出了振动计量仪5的框图，包括计量仪电子器件20的框图表示。如图2中所示，计量仪电子器件20通信地耦接至传感器组件10。如前述参照图1所述，传感器组件10包括左拾取传感器170l和右拾取传感器170l170r、驱动器180和温度传感器190，它们经由一组引线100通过通信通道112和i/o端口260通信地耦接至计量仪电子器件20。
计量仪电子器件20经由引线100提供驱动信号185。更具体地，计量仪电子器件20向传感器组件10中的驱动器180提供驱动信号185。另外，通过传感器组件10来提供传感器信号165。更具体地，在所示的实施方式中，传感器信号165由传感器组件10中的左拾取传感器170l和右拾取传感器170l170r提供。可以理解的是，传感器信号165通过通信通道112分别提供给计量仪电子器件20。
计量仪电子器件20包括通信地耦接至一个或更多个信号处理器220以及一个或更多个存储器230的处理器210。处理器210还通信地耦接至用户接口30。处理器210在路径26上经由通信端口与主机通信地耦接，并且经由电力端口250接收电力。处理器210可以是微处理器，但是可以采用任何合适的处理器。例如，处理器210可以由诸如多核处理器的子处理器、串行通信端口、外围接口(例如，串行外围接口)、片上存储器、i/o端口等构成。在这些和其他实施方式中，处理器210被配置成执行对接收和处理的信号例如数字化信号操作。
处理器210可以从一个或更多个信号处理器220接收数字化传感器信号。处理器210还被配置成提供诸如相位差、传感器组件10中的流体的特性等的信息。处理器210可以通过通信端口将信息提供给主机。处理器210还可以被配置成与一个或更多个存储器230进行通信以将信息接收和/或存储在一个或更多个存储器230中。例如，处理器210可以从一个或更多个存储器230接收校准因子和/或传感器组件零点(例如，当存在零流量时的相位差)。校准因子和/或传感器组件零点中的每个可以分别与流量计量仪5和/或传感器组件10相关联。处理器210可以使用校准因子来处理从一个或更多个信号处理器220接收的数字化传感器信号。
一个或更多个信号处理器220被示出为包括编码器/解码器(codec)222和模数转换器(adc)226。一个或更多个信号处理器220可以调节模拟信号，将调节过的模拟信号数字化和/或提供数字化信号。codec222被配置成从左拾取传感器170l和右拾取传感器170l170r经由放大器224接收传感器信号165。codec222还被配置成经由放大器224向驱动器180提供驱动信号185。在替选实施方式中，可以采用更多或更少的信号处理器。
如所示地，传感器信号165经由信号调节器240提供给codec222。驱动信号185经由信号调节器240提供给驱动器180。尽管信号调节器240被示出为单个块，但是信号调节器240可以包括信号调节部件，例如两个或更多个运算放大器、诸如低通滤波器的滤波器、电压至电流放大器等。例如，传感器信号165可以由第一放大器放大，并且驱动信号185可以由电压至电流放大器放大。放大可以确保传感器信号165的幅值接近codec222的全刻度范围。
在所示的实施方式中，一个或更多个存储器230包括只读存储器(rom)232、随机存取存储器(ram)234和铁电随机存取存储器(fram)236。然而，在替选实施方式中，一个或更多个存储器230可以包括更多或更少的存储器。另外地或替选地，一个或更多个存储器230可以包括不同类型的存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器等)。例如，可以采用例如诸如可擦除可编程只读存储器(eprom)等的不同类型的非易失性存储器来代替fram236。一个或更多个存储器230可以是被配置成存储诸如校准值、计量仪验证值等的数据的存储器。
校准
可以根据下式来生成质量流量测量值
δt项包括操作派生的(即，测量的)时间延迟值，该时间延迟值包括在拾取传感器信号之间存在的时间延迟，例如，在该时间延迟是由于与通过振动流量计量仪5的质量流量相关的科里奥利效应引起的情况。当流材料流经振动流量计量仪5时，测量的δt项最终确定流材料的质量流量。δt0项包括零流量校准常数下的时间延迟/相位差。δt0项通常在工厂处被确定，并且被编程至振动流量计量仪5中。零流量下的时间延迟/相位差δt0项将不会改变，即使在流量条件发生改变的情况下。流量校准因子fcf与流量计量仪的物理刚度成比例。
当导管130、130’包含诸如空气或水的已知材料时，校准还可以确定导管130、130’的谐振或驱动频率。例如，当导管130、130’包含空气时，对于空气的管道周期k1是的导管130、130’的谐振频率。当导管130、130’包含水时，对于水的管道周期k2可以是导管130、130’的谐振频率。可以将在校准时确定的流量校准因子fcf值、对于空气的管道周期k1值和对于水的管道周期k2值作为初始工厂校准数据存储在例如服务中心处以用于后续检索，但是可以采用任何合适的存储位置或方式。初始校准工厂数据可以被认为是标准可追溯的。例如，流量校准因子fcf、对于空气的管道周期k1和对于水的管道周期k2可以被认为可追溯至在如下认可标准下的标准单位：例如诸如国际标准组织(iso)17025标准或美国国家标准协会/国家标准会议实验室(ansi/ncsl)z540-1-1994；第1部分，或者其他标准例如国际或国家标准。校准工厂数据可以追溯至例如iso31、国际电工委员会(iec)60027或其他国际或国家标准中定义的测量标准。测量标准可以处于国际或国家标准中定义的基本单位或派生单位，以及/或者可以是标准之外定义的单位，但是与国际或国家标准中定义的基本单位和/或派生单位相关。
问题在于导管130、130’可能随时间而改变，使得当导管130、130’被腐蚀、侵蚀或以其他方式改变时，流量校准因子fcf值、对于空气的管道周期k1值和对于水的管道周期k2值可能相对于初始工厂校准数据随着时间而改变。因此，导管130、130’的刚度可能在振动计量仪5的整个使用寿命中相对于基线刚度值改变。计量仪验证可以检测导管130、130’刚度的这种改变，如将在下文中更详细地描述的。
计量仪验证
如先前所讨论地，流量校准因子fcf反映了流量管的材料特性和截面特性以及流量管的几何形状。通过将测量的时间延迟(或相位差/频率)乘以流量校准因子fcf来确定流经流量计量仪的流材料的质量流量。流量校准因子fcf可以与传感器组件的刚度特性相关。如果传感器组件的刚度特性改变，则流量校准因子fcf也将改变。因此，流量计量仪的物理刚度的改变将影响由流量计量仪生成的流量测量的准确度。
刚度改变可以是通过将计量仪刚度与基线计量仪刚度进行比较而确定的值。例如，刚度变化可以是计量仪刚度与基线计量仪刚度之间的差。在该示例中，负数可以指示导管130、130’的刚度由于在现场安装而降低。正数可以指示导管130、130’的物理刚度由于基线计量仪刚度被确定而增加。
如果计量仪刚度基本上与基线计量仪刚度相同，则可以确定振动流量计量仪5，或更具体地，导管130、130’可以与自其制造、校准时或者在最后对振动流量计量仪5进行重新校准/验证时相对不变。替选地，在计量仪刚度明显不同于基线计量仪刚度的情况下，则可以确定导管130、130’已经劣化并且可能无法准确且可靠地工作，例如在导管130、130’由于侵蚀、腐蚀、损坏(例如冻结、过压等)、涂覆或其他状况而已经改变的情况下。
左拾取传感器170l和右拾取传感器170r可以各自具有它们自己的相关联的刚度值。更具体地，如上所讨论地，驱动器180将力施加至导管130、130’，并且拾取传感器170l、170r测量所产生的偏转(deflection)。在拾取传感器170l、170r的位置处的导管130、130’的偏转量(例如，幅度)与驱动器180与拾取传感器170l、170r之间的导管130、130’的刚度成比例。因此，与左拾取传感器170l或右拾取传感器170r相关联的质量、刚度或其他计量仪验证值可以被用于检测每个拾取传感器170l、170r与驱动器180之间的导管130、130’的改变。也就是说，质量、刚度或其他计量仪验证参数可以用于每个拾取传感器-驱动器对。
参考图2中所示的振动计量仪5，可能存在与左拾取传感器170l和右拾取传感器170r以及计量仪电子器件20中的部件例如codec222和信号调节器240以及dsp缩放相关联的增益。因此，与左拾取传感器170l相关联的增益是左拾取传感器170l-驱动器180对的增益，并且与右拾取传感器170r相关联的增益是右拾取传感器170r-驱动器180对的增益。与左拾取传感器170l和右拾取传感器170r相关联的增益可以被称为总增益的“传感器项”或“传感器增益”，并且与计量仪电子器件20中的部件相关联的增益可以被称为总增益的“电子器件项”或“电子器件增益”。
如在下文中更详细解释的，可以通过将基线计量仪刚度值例如基线左拾取刚度值或右拾取刚度值与标准可追溯流量校准因子fcf值、对于空气的管道周期k1值和/或对于水的管道周期k2值相关来实现标准可追溯验证。以下的方法说明了基线计量仪刚度值可以如何与标准可追溯流量校准因子fcf、空气的管道周期k1和/或水的管道周期k2相关。
标准可追溯性
图3示出了用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法300。如图3中所示，方法300首先确定振动计量仪的基线计量仪验证值。振动计量仪可以是图1中所示的振动计量仪5，但是可以采用任何合适的振动计量仪。在步骤320中，方法300确定基线计量仪验证值与振动计量仪的校准值之间的关系。校准值可追溯至测量标准。
在步骤310中确定的振动计量仪的基线计量仪验证值可以是任何合适的值，例如基线计量仪刚度值。例如，基线计量仪验证值可以是左拾取刚度值、右拾取刚度值、左拾取质量值、右拾取质量值等。这些以及其他基线计量仪验证值可以与振动计量仪的物理属性例如物理质量、物理刚度等有关系。
基线计量仪验证值与物理属性之间的关系可以是任何合适的值，并且可以例如对应于以上参照图2讨论的传感器和/或电子器件增益。例如，基线计量仪验证值可以是使用左拾取刚度值170l和右拾取传感器170r、驱动器180以及包括codec222和信号调节器240的计量仪电子器件20确定的基线刚度值。因此，例如，基线右拾取刚度值与和右拾取传感器170r相关联的导管130、130’的物理刚度之间的关系可以是右拾取传感器170r的传感器增益以及codec222和信号调节器240的电子器件增益。
在示例中，可以基于乘以增益的物理属性诸如物理质量或物理刚度来确定基线计量仪验证值。通过说明的方式，可以采用下式来使用拾取增益和电子器件增益来确定基线刚度值：
stiffnesssmv＝stiffnessphysical·g；[2]
其中：
stiffnesssmv是振动计量仪的基线刚度值，该基线刚度值是示例性基线计量仪验证值；
stiffnessphysical是振动计量仪的物理刚度值；并且
g是与用于测量振动计量仪的物理刚度stiffnessphysical以确定基线刚度值stiffnesssmv的左拾取传感器或右拾取传感器之一相关联的增益。
可以通过使用与左拾取传感器和右拾取传感器相关联的基线计量仪验证刚度值以及流量校准因子来确定在以上示例中使用的增益g。例如，可以使用下式：
其中：
glpo是与左拾取传感器相关联的增益；
grpo是与右拾取传感器相关联的增益；
stiffnesssmvrpo是与右拾取传感器相关联的刚度值；
stiffnesssmvlpo是与左拾取传感器相关联的刚度值；并且
fcf是振动计量仪的流量校准因子，该流量校准因子是以刚度为单位表示的示例性校准值。
式[3]和[4]可以用于确定增益glpo和grpo，原因是流量校准因子fcf和基线刚度值两者都是使用相同的左传感器和右传感器例如图1中所示的左拾取传感器170l和右拾取传感器170r以及相同的电子器件例如图1中所示的具有codec222和信号调节器240的计量仪电子器件20来确定。因此，可以根据基线刚度值与流量校准因子fcf的比来确定与左拾取传感器170l和右拾取传感器170r相关联的增益glpo、grpo。
在步骤320中，确定基线计量仪验证值与振动计量仪的校准值之间的关系可以包括使由拾取传感器测量的振动计量仪的物理属性与校准值相等。校准值可以是例如校准因子、振动计量仪的管道周期等。校准因子可以是乘以两个传感器之间的时间延迟以确定质量流量的流量校准因子fcf，但是可以采用任何合适的校准因子。例如，校准因子可以是与振动计量仪中的左和右传感器之间的相位差相乘的值。
校准值与计量仪验证之间的比较可以基于振动计量仪的校准因子和物理刚度的相等性。因此，振动计量仪的物理属性和校准值之间的关系可以包括下式：
stiffnessphysical＝fcf；[5]
其中：
stiffnessphysical是振动计量仪的物理刚度，该物理刚度是振动计量仪的物理属性；并且
fcf是振动计量仪的流量校准因子，并且是以刚度为单位表示的振动计量仪的校准值。
振动计量仪的物理刚度与fcf之间的这种关系可以基于流量校准因子fcf值至刚度值的转换，如下文所示。
流量校准因子fcf的单位可以为
通过说明的方式，示例性流量校准因子fcf值被示出如下：
如上所述，可以通过使用以下关系将以上流量校准因子fcf值转换为刚度单位：
然而，该流量校准因子fcf值不是基本单位——磅质量单位(lbm)不是基本单位。因此，为了获得基本单位的流量校准因子fcf值，需要进行另外的单位转换。在将以上值转换为基本单位之后，基本单位的流量校准因子fcf值为：
因此，表示为基本单位的刚度值的流量校准因子fcf可以等于由拾取传感器测量的振动计量仪的物理刚度，如以上等式[5]所示地。
可以理解，因为基线计量仪验证值和可追溯至测量标准的校准值两者都是使用相同的拾取传感器和电子器件例如图1中所示的左拾取传感器170l和右拾取传感器170r和计量仪电子器件20来确定的，所以增益可以被用于确定各种基线计量仪验证值例如基线质量计量仪验证值与各种校准值例如对于空气的管道周期k1之间的关系，如下文所示。
图4示出了用于振动计量仪的标准可追溯验证的方法400。如图4中所示，方法400首先在步骤410中获得基线计量仪验证值与校准值之间的关系。基线计量仪验证值可以是振动计量仪的基线计量仪刚度值，例如基线左拾取刚度值和/或基线右拾取刚度值。该关系可以是增益，例如以上讨论的增益glpo、grpo。在步骤420中，方法400基于该关系确定振动计量仪的物理属性的值，例如物理质量值。可以基于该关系例如通过将增益与由基线质量值确定的物理质量值相乘来确定物理属性的值。由基线质量值确定的该物理质量值可以与由校准值确定的参考质量进行比较。
如上所讨论的，校准值可以包括对于空气的管道周期k1，该对于空气的管道周期k1是当导管/管填充空气时导管的周期。由于空气的质量明显小于钢或通常在振动计量仪的导管中测量的其他材料，所以对于空气的管道周期k1与导管的质量成比例。对于空气的管道周期k1的单位可以是微秒，但是可以采用任何合适的单位。对于空气的管道周期k1可以被校正至标准条件，例如零摄氏度(0℃)的温度。可以理解，可以采用对于水的管道周期k2。
可以根据对于空气的管道周期k1来确定参考质量值mreference。可以理解，参考质量值mreference可以追溯至测量标准，并且是质量的基本单位。可以例如使用下式[6]至[8]来确定参考质量值mreference，但是可以采用任何合适的等式和关系。具体地，可以根据以下来确定导管的谐振频率：
另外，可以通过使用f＝1/t关系来将以时间为单位的对于空气的管道周期k1转换为频率。在对于空气的管道周期k1以微秒为单位并且期望频率以弧度每秒为单位的示例中，可以根据对于空气的管道周期k1采用下式[7]来获得管道的参考频率freqreference：
通过使用上式[7]和参考频率freqreference，以及流量校准因子fcf与式[5]的物理刚度stiffnessphysical之间的相等性，可以确定管道的参考质量值mreference，如下式[8]所示：
可以使用增益诸如以上使用式[3]至[4]确定的与左拾取传感器和右拾取传感器相关联的增益grpo、glpo来确定物理属性的值与计量仪验证值之间的关系。例如，计量仪验证值可以包括计量仪验证质量值masssmv。在该示例中，计量仪验证质量值masssmv可以使用下式[9]与物理质量值massphysical相关：
masssmv＝massphysical·g.[9]
因此，可以通过使用下式来确定与每个拾取传感器例如图1中所示的左拾取传感器170l和右拾取传感器170r相关联的物理质量值massphysical：
其中：
masssmvphysicallpo是使用左拾取传感器测量的振动计量仪的物理质量值；
masssmvlpo是与左拾取传感器相关联的振动计量仪的质量值；
glpo是与左拾取传感器相关联的增益；以及
其中：
masssmvphysicalrpo是使用右拾取传感器测量的振动计量仪的物理质量值；
masssmvrpo是与右拾取传感器相关联的振动计量仪的质量值；并且
grpo是与右拾取传感器相关联的增益。
可以使用参考质量值mreference和物理质量值masssmvphysicallpo、masssmvphysicallpo来确定在振动计量仪中是否存在改变。另外，这样的改变可以追溯至测量标准。也就是说，可以进行物理属性与参考物理属性之间例如物理质量值masssmvphysicallpo、masssmvphysicalrpo与参考质量值mreference之间的比较。在一个示例中，比较可以包括确定与参考物理属性的偏差。可以使用下式来进行这样的确定：
其中：
masstraceabledeviationlpo是由左拾取传感器测量的物理属性与参考物理属性的可追溯偏差；
masssmvphysicallpo是由左拾取传感器测量的振动计量仪的物理质量，该物理质量是振动计量仪的物理属性；并且
mreference是作为振动计量仪的参考物理属性值的参考质量值；以及
其中：
masstraceabledeviationrpo是由右拾取传感器测量的物理属性与参考物理属性的可追溯偏差；
masssmvphysicalrpo是由右拾取传感器测量的振动计量仪的物理质量，该物理质量是振动计量仪的物理属性；并且
mreference是作为振动计量仪的参考物理属性值的参考质量值。
可以理解，还存在用于标准可追溯计量仪验证的其他方法。例如，代替使用物理质量值masssmvphysicallpo、masssmvphysicalrpo与参考质量值mreference之间的比较，可以进行物理刚度值与参考刚度值之间的比较。在该示例中，可以使用上式[6]至[8]来获得参考质量。可以使用上式[9]至[11]以以下形式来计算增益项：
g＝masssmv/massreference.[14]
可以使用该增益项来使用下式计算物理刚度：
stiffsmvphysical＝stiffsmv/g.[15]
因此，可以使用以下来计算刚度偏差：
stifftraceabledeviation＝((stiffsmvphysical-fcf)/fcf)*100；[16]
其中：
stifftraceabledeviation是标准可追溯刚度偏差；
stiffsmvphysical是振动计量仪的物理刚度；并且
fcf是振动计量仪的流量校准因子，并且是以刚度为单位表示的振动计量仪的校准值。
因此，可以使用标准可追溯刚度偏差stifftraceabledeviation来使用标准可追溯单位确定在振动计量仪中是否发生了改变。可以理解，式[14]至[16]可以与每个传感器相关联。例如，可以计算与左拾取传感器例如图1和图2中所示的左拾取传感器170l相关联的标准可追溯刚度偏差stifftraceabledeviationlpo。还可以计算与右拾取传感器例如图1和图2中所示的右拾取传感器170r相关联的标准可追溯刚度偏差stifftraceabledeviationrpo。
尽管以上的讨论依赖于作为示例性物理属性的质量和刚度，但是可以采用其他物理属性。例如，如上所讨论地，在拾取传感器170l、170r的位置处的导管130、130’的偏转量(例如，幅度)与驱动器180和拾取传感器之间的导管130、130’的刚度成比例。因此，基线计量仪验证值可以是导管130、130’的基线幅度值。类似地，校准值可以是在左拾取传感器170l和右拾取传感器170r的位置处的导管130、130’的幅度的校准测量值——被称为校准幅度值，并且计量仪验证值可以例如是传感器信号165的电压。
可以例如通过使用直接方法例如使用加速度计或间接方法例如从导管130、130’反射的光源来执行导管130、130’的幅度的校准测量。可以通过将校准测量值除以传感器信号165的电压、再除以校准幅度值来确定校准测量值与传感器信号165的电压之间的关系，例如增益项。另外，校准幅度值可以用于确定参考值，例如参考幅度值，以用于与在计量仪验证期间基于传感器信号165确定的幅度计量仪验证值的比较。
以上的方法300、400在两种不同方法的背景下讨论了基线计量仪验证值与校准值之间的关系，所述两种不同方法基于各种物理属性之一来获得关系或确定关系。下文描述了使用物理属性中的两个物理属性以及基线计量仪验证值中的两个基线计量仪验证值的方法。
图5示出了用于振动计量仪的标准可追溯计量仪验证的方法500。如图5中所示，方法500首先在步骤510中确定振动计量仪的第一物理属性的第一基线计量仪验证值。在步骤520中，方法500确定第一基线计量仪验证值与第一物理属性的校准值之间的关系。在步骤530中，方法500基于该关系和第二物理属性的计量仪验证值来确定振动计量仪的第二物理属性的值。方法500在步骤540中将第二物理属性的值与第二物理属性的校准值进行比较。还可以执行附加步骤诸如在步骤550中执行频率检查，以确保正确地执行前述步骤510至540。
在步骤510中，第一物理属性的第一基线计量仪验证值可以是基线质量计量仪验证值和基线刚度计量仪验证值之一。如以上参考式[2]所讨论的，基线刚度计量仪验证值可以与物理刚度值成比例，并且与传感器相关联的传感器的增益依赖于测量基线刚度计量仪验证值。类似地，基线质量计量仪验证值可以与物理质量值成比例，并且与传感器相关联的增益依赖于测量基线质量计量仪验证值，如式[14]中所示。
在步骤520中，可以通过确定第一基线计量仪验证值与第一物理属性的校准值之间的增益来确定第一基线计量仪验证值与第一物理属性的校准值之间的关系。该关系可以例如是与拾取传感器之一相关联的增益。在一个示例中，可以使用以上讨论的式[3]和[4]来确定增益，式[3]和[4]利用了与左拾取传感器和右拾取传感器之一相关联的刚度和流量校准因子fcf。流量校准因子fcf是第一物理属性的校准值的示例，第一物理属性是导管的刚度。替选地，可以使用与左拾取传感器或右拾取传感器之一相关联的质量来确定增益。
在步骤530中，可以例如通过使用与左拾取传感器或右拾取传感器之一相关联的增益基于该关系和第二物理属性的计量仪验证值来确定振动计量仪的第二物理属性的值。在一个示例中，在第一物理属性是刚度的情况下，第二物理属性可以是物理质量。在该示例中，第二物理属性的值可以是与左拾取传感器或右拾取传感器之一相关联的物理质量值，该物理质量值是使用以上讨论的式[10]和[11]确定的。然而，第一物理属性和/或第二物理属性可以是导管的幅度。在第一物理属性是物理质量的情况下，第二物理属性的值可以是由例如式[15]确定的物理刚度值。
在步骤540中，第二物理属性的值和第二物理属性的校准值可以通过例如将针对拾取传感器之一确定的物理质量值与由校准值确定的参考质量值例如由对于空气的管道周期k1确定的参考质量值进行比较来进行比较。在一个示例中，比较可以包括确定与参考质量值的偏差，如以上参考式[12]和[13]所讨论的。另外地或替选地，比较可以在物理刚度值与确定的参考刚度值例如诸如流量校准因子fcf的校准值之间进行，如式[16]中所示。另外地或替选地，可以使用对于水的管道周期k2来确定参考质量值。
可以执行附加步骤诸如步骤550中的频率检查。例如，可以将在利用了对于空气的管道周期k1和流量校准因子fcf的情况下根据式[6]由刚度和质量确定的频率与测量的频率进行比较。该比较可以证实标准可追溯计量仪验证。例如，如果在计量仪验证过程期间，测量的频率明显不同于根据计量仪验证刚度和计量仪验证质量估计的频率，则标准可追溯计量仪验证可能失效。这可以确保标准可追溯计量仪验证值是有效的。在一个示例中，频率检查可以证实第一基线计量仪验证值、第一物理属性的校准值、第二物理属性的值以及/或者以上参考方法500讨论的第二物理属性的值与第二物理属性的校准值的比较。
在步骤550中执行的频率检查可以是任何合适的形式，例如根据频率计算的振动计量仪中的参考流体的密度。例如，可以根据计量仪验证刚度和计量仪验证质量来估计空气的密度，并将该空气的密度与参考空气密度值进行比较。可以在确定对于空气的管道周期k1、对于水的管道周期k2等的校准期间确定该参考空气密度值。该参考空气密度值可以使用温度、压力、湿度等的标准可追溯环境条件测量值来确定，并且因此还可以被认为是标准可追溯的。因此，计量仪验证的证实也可以被认为是标准可追溯的。
可以通过任何合适的系统来实现上述方法300、400、500。例如，振动计量仪的基线计量仪验证值和校准值可以在校准期间被确定，并被存储在计量仪电子器件20中、在客户位置处、在振动计量仪的制造商处等。通过存储基线计量仪验证值和校准值，可以相对于根据校准值确定的参考值来确定振动计量仪的改变。在下文中描述了示例性系统。
图6示出了用于振动计量仪的标准可追溯验证的系统600。如图6中所示，系统600包括存储装置610，该存储装置610通信地耦接至处理系统620。存储装置610可以经由诸如通过互联网的电子通信、经由计算机总线、局域网等的通信的任何合适的方式与处理系统620通信地耦接。通信可以包括例如传送基线计量仪验证值和/或校准值。还可以传送其他值例如参考值。
存储装置610可以是能够接收和存储例如基线计量仪验证值和校准值，并且将这些值传送至处理系统的任何事物。例如，存储装置610可以是计量仪电子器件20上的存储器，该存储器通信地耦接至也位于计量仪电子器件20中的处理系统620。替选地，存储装置610可以是服务器，例如由振动计量仪5的制造商托管的服务器，该服务器通过互联网提供基线计量仪验证值和/或校准值。
处理系统620可以是被配置成确定振动计量仪的基线计量仪验证值并将该基线计量仪验证值与振动计量仪的校准值相关的任何系统。处理系统620还可以被配置成基于计量仪验证值和校准值来确定关系，并且基于该关系来确定振动计量仪的物理属性。处理系统620可以例如是分布在网络上的单个处理器或多个处理器。
在一个示例中，处理系统620可以包括以上参照图1描述的计量仪电子器件20上的处理器。在该示例中，计量仪电子器件20中的处理器可以使用由左拾取传感器170l和右拾取传感器170r提供的传感器信号来确定基线计量仪验证值。单独的处理器诸如通信地耦接至计量仪电子器件20的工作站可以确定校准值，例如上述的流量校准因子fcf。因此，计量仪电子器件20和工作站可以包括处理系统620。在该示例中，工作站可以向计量仪电子器件20和例如制造商的服务器提供流量校准因子fcf。另外，计量仪电子器件20可以向制造商的服务器提供基线计量仪验证值，例如基线刚度值和质量值。
计量仪电子器件20、客户现场的工作站等可以从制造商的服务器请求基线计量仪验证值和校准值。计量仪电子器件20或工作站可以使用基线计量仪验证值和校准值来确定关系诸如增益。另外地或替选地，制造商的服务器可以确定并提供基线计量仪验证值与校准值之间的关系。然后，计量仪电子器件20、客户工作站、制造商的服务器等可以基于该关系来确定物理属性的值，例如振动计量仪5的物理质量值。该物理属性值可以例如用于使用上述的方法300、400、500来执行振动计量仪的标准可追溯验证。
可以理解，方法300、400、500和系统600提供了振动计量仪例如参照图1描述的振动计量仪5的标准可追溯验证。方法300、400、500和系统600可以例如提供标准可追溯的偏差值。上式[13]的质量偏差值是可追溯至测量标准的基本单位(例如，质量、力、时间等)。因此，偏差值不仅是特定于流量计量仪的相对改变的度量，而且还是相对于测量标准的改变的度量。因此，例如，即使各种流量计量仪可能具有不同的谐振频率、质量值(例如，由于不同的管道尺寸)、刚度值(例如，由于各种导管几何形状)等，该偏差值也可以以有意义的方式在各种流量计量仪之间进行比较。
以上实施方式的详细描述不是由本发明人设想的要落入本说明书的范围内的所有实施方式的穷尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述实施方式的某些元素可以被不同地组合或消除以创建其他实施方式，并且这样的其他实施方式落入本说明书的范围和教导内。对于本领域普通技术人员还将明显的是，上述实施方式可以全部或部分地组合以创建本说明书的范围和教导内的另外的实施方式。
因此，尽管本文中出于说明性目的描述了具体实施方式，但是如相关领域技术人员将认识到的，在本说明书的范围内可以进行各种等效修改。本文中提供的教导可以应用于振动计量仪的其他标准可追溯验证，而不仅仅应用于上述和附图中所示的实施方式。因此，上述的实施方式的范围应由所附权利要求来确定。
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