專(zhuān)利名稱(chēng)：三拾取傳感器流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量計(jì)，更具體地講，本發(fā)明涉及一種三拾取傳感 器流量計(jì)。
背景技術(shù)：
一般來(lái)講，諸如科里奧利質(zhì)量流量計(jì)和振動(dòng)密度計(jì)的振動(dòng)管道傳感
器(vibrating conduit sensor)通過(guò)檢測(cè)包含流動(dòng)材料的振動(dòng)管道的 運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作。通過(guò)對(duì)從與管道相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)換能器(motion transducer )接收到的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理，能夠確定諸如質(zhì)量流量、密 度等等的與管道中的材料相關(guān)聯(lián)的屬性。通常，振動(dòng)材料填充系統(tǒng)的振 動(dòng)模式受到包含管道(containing conduit)和包含在其中的材料的組 合的質(zhì)量、硬度和阻尼特性的影響。
典型的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)包括一個(gè)或多個(gè)管道，這些管道在管線 內(nèi)或者其它傳輸系統(tǒng)內(nèi)連接并且在該系統(tǒng)中傳送諸如流體、泥漿等等的 材料。每個(gè)管道可以被視為具有 一組自然振動(dòng)模式，例如包括簡(jiǎn)單彎曲、 扭轉(zhuǎn)、輻射和耦合模式。在通常的科里奧利質(zhì)量流量測(cè)量應(yīng)用中，當(dāng)材 料流過(guò)管道時(shí)在一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)模式下激勵(lì)該管道，并且在沿管道隔開(kāi) 的多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量該管道的運(yùn)動(dòng)。通常，由以周期性方式擾動(dòng)管道的例如 機(jī)電裝置(諸如音圏型驅(qū)動(dòng)器)的致動(dòng)器提供激勵(lì)。通過(guò)測(cè)量在換能器各 位置處的運(yùn)動(dòng)之間的時(shí)間延遲或相位差，可以確定質(zhì)量流率(mass flow rate)。通常采用兩個(gè)這樣的換能器(或者拾取傳感器)以便測(cè)量該流 管道(flow conduit )或多個(gè)流管道的振動(dòng)響應(yīng)，并且這兩個(gè)換能器通 常位于該致動(dòng)器的上游和下游位置處。這兩個(gè)拾取傳感器通過(guò)電纜(例 如通過(guò)兩對(duì)獨(dú)立的導(dǎo)線)連接到電子儀器。該儀器從這兩個(gè)拾取傳感器 接收信號(hào)并且處理這些信號(hào)以得到質(zhì)量流率測(cè)量。
流量計(jì)用于對(duì)各種流動(dòng)流體(flow fluid)進(jìn)行質(zhì)量流率測(cè)量。能 夠潛在使用科里奧利流量計(jì)的一個(gè)領(lǐng)域是對(duì)燃料(包括替代燃料)進(jìn)行 計(jì)量和分配(dispense)。響應(yīng)于^j"污染的不斷關(guān)注以及響應(yīng)于^"無(wú)4g
汽油和其它傳統(tǒng)燃料的成本和可用性的不斷關(guān)注，替代燃料市場(chǎng)持續(xù)膨脹。實(shí)際上，很多政府通過(guò)頒布促進(jìn)利用替代燃料的法律進(jìn)行參與。
在替代燃料市場(chǎng)中利用科里奧利計(jì)量?jī)x的機(jī)會(huì)是在對(duì)諸如轎車(chē)、公 共汽車(chē)等車(chē)輛的加油中。在現(xiàn)有技術(shù)中，在加油站利用傳統(tǒng)汽油泵或者
利用替代燃料的壓縮天然氣(CNG)分配器(dispenser)對(duì)各個(gè)車(chē)輛進(jìn) 行加油。傳統(tǒng)的汽油燃料分配器需要兩個(gè)單獨(dú)、獨(dú)立的計(jì)量?jī)x，從而能 夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)車(chē)輛進(jìn)行加油。雙計(jì)量?jī)x燃料分配器能夠提供兩個(gè)受計(jì)量 的流動(dòng)流(fl ow stream)。這兩個(gè)流動(dòng)流能夠以不同流率流動(dòng)。這兩 個(gè)流動(dòng)流可以是不同的流材料(即，例如，兩種不同的燃料)并且可以 具有不同密度。
然而，為了使得在這種不斷發(fā)展的工業(yè)中制造出具有竟?fàn)幜Φ奶娲?燃料的燃料泵，必須將該泵的整體成本和尺寸最小化。因此，開(kāi)發(fā)出能 夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的流動(dòng)流提供兩個(gè)燃料流測(cè)量的成本有效的燃料計(jì) 量?jī)x(fuel meter)是具有挑戰(zhàn)性的。
一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方案是在這種燃料分配器中安裝兩個(gè)單獨(dú)的流量計(jì)。 盡管這是一種可行的方案，但是它具有多個(gè)缺點(diǎn)。兩個(gè)流量計(jì)裝置在燃 料分配器中占據(jù)單個(gè)流量計(jì)裝置的雙倍空間。兩個(gè)流量計(jì)裝置將燃料分 配器的流量計(jì)費(fèi)用加倍。兩個(gè)流量計(jì)裝置需要雙倍的電功率。兩個(gè)流量 計(jì)裝置需要雙倍數(shù)目的分配器組件，例如螺線管閥、調(diào)節(jié)器、止回閥、 配管等等。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種三拾取傳感器流量計(jì)。該三拾取 傳感器流量計(jì)包括傳送第一流動(dòng)流(flow stream)的第一流管道、獨(dú) 立于該第一流動(dòng)流的第二流管道和公共驅(qū)動(dòng)器，該公共驅(qū)動(dòng)器被配置為 振動(dòng)該第 一流管道和第二流管道。該三拾取傳感器流量計(jì)還包括三個(gè)拾 取傳感器，其被配置成為該第一流管道和該第二流管道提供第一和第二 時(shí)間延遲值(At,)和(At2)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種三拾取傳感器流量計(jì)。該三拾取 傳感器流量計(jì)包括配置為接收測(cè)量信號(hào)的計(jì)量電子裝置(meter electronics)、傳送第 一流動(dòng)流的第 一流管道、獨(dú)立于該第一流動(dòng)流 的第二流管道、和配置為振動(dòng)該第 一流管道和第二流管道的公共驅(qū)動(dòng) 器。所述三拾取傳感器流量計(jì)還包括通過(guò)四個(gè)導(dǎo)線與該計(jì)量電子裝置耦根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供了 一種三拾取傳感器流量計(jì)。該三拾取傳 感器流量計(jì)包括傳送第 一 流動(dòng)流的第 一 流管道、獨(dú)立于該第 一 流動(dòng)流的 第二流管道和配置為振動(dòng)該第 一 流管道和第二流管道的公共驅(qū)動(dòng)器。該 三拾取傳感器流量計(jì)還包括共享拾取傳感器、第一獨(dú)立拾取傳感器和第 二獨(dú)立拾取傳感器，其中，該共享拾取傳感器配置為根據(jù)該第一流管道 和第二流管道的振動(dòng)產(chǎn)生共享振動(dòng)響應(yīng)，該第一獨(dú)立拾取傳感器配置為 根據(jù)該第一流管道的振動(dòng)產(chǎn)生第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)，該第二獨(dú)立拾取傳感 器配置為根據(jù)該第二流管道的振動(dòng)產(chǎn)生第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種三拾取傳感器流量計(jì)的測(cè)量方法。該 方法包括對(duì)傳送第 一 流動(dòng)流的第 一 流管道進(jìn)行振動(dòng)以及對(duì)第二流管道 進(jìn)行振動(dòng)。由公共驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行該振動(dòng)。該方法還包括接收該第一流管道 的第 一振動(dòng)響應(yīng)。從共享拾取傳感器以及從第 一獨(dú)立拾取傳感器產(chǎn)生第 一振動(dòng)響應(yīng)。該方法還包括接收第二流管道的第二振動(dòng)響應(yīng)。從該共享 拾取傳感器以及從第二獨(dú)立拾取傳感器產(chǎn)生第二振動(dòng)響應(yīng)。該方法還包 括根據(jù)該第 一振動(dòng)響應(yīng)和第二振動(dòng)響應(yīng)確定第 一流動(dòng)流特性。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供了 一種三拾取傳感器流量計(jì)的校準(zhǔn)方法。
該方法包括對(duì)該三拾取傳感器流量計(jì)清零(zero out)以及對(duì)與該三拾 取傳感器流量計(jì)通信的一個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量?jī)x(reference meter)清 零。該方法還包括利用該三拾取傳感器流量計(jì)并且利用該一個(gè)或多個(gè)參 考計(jì)量?jī)x測(cè)量通過(guò)該三拾取傳感器流量計(jì)的第 一 流管道的第 一 流 (flow)。該方法還包括利用該三拾取傳感器流量計(jì)并且利用該一個(gè)或
多個(gè)參考計(jì)量?jī)x測(cè)量通過(guò)該三拾取傳感器流量計(jì)的第二流管道的第二 流。該方法還包括利用第 一 流頂'J量和第二流測(cè)量確定該三沖合取傳感器流 量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(flow calibration factor, FCF)。 本發(fā)明的各方面
在該流量計(jì)的 一 個(gè)方面中，該第 一 流管道和第二流管道源于公共入。
在該流量計(jì)的另一方面中，該第一流管道源于第一入口 ，并且該第 二流管道源于第二入口。
在該流量計(jì)的又一個(gè)方面中，該流量計(jì)包括科里奧利流量計(jì)。 在該流量計(jì)的又一個(gè)方面中，該流量計(jì)包括振動(dòng)密度計(jì)。
10在該流量計(jì)的又一個(gè)方面中，該流量計(jì)還包括計(jì)量電子裝置，其中 這三個(gè)拾取傳感器通過(guò)四個(gè)或更多導(dǎo)線耦合到該計(jì)量電子裝置。
在該流量計(jì)的又一個(gè)方面中，所述三個(gè)拾取傳感器包括共享拾取
傳感器，配置為根據(jù)該第一流管道和該第二流管道二者的振動(dòng)產(chǎn)生共享
振動(dòng)響應(yīng)；第一獨(dú)立拾取傳感器，配置為根據(jù)該第一流管道的振動(dòng)產(chǎn)生 第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)；以及第二獨(dú)立拾取傳感器，配置為根據(jù)該第二流管 道的振動(dòng)產(chǎn)生第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。
在該流量計(jì)的又 一 個(gè)方面中，該三拾取傳感器流量計(jì)配置為對(duì)傳送 該第 一 流動(dòng)流的該第 一 流管道進(jìn)行振動(dòng)并且對(duì)該第二流管道進(jìn)行振動(dòng)， 其中由該公共驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行該振動(dòng)；接收該第 一流管道的第 一振動(dòng)響應(yīng)， 其中從共享拾取傳感器并且從第 一獨(dú)立拾取傳感器產(chǎn)生該第 一振動(dòng)響 應(yīng)；接收該第二流管道的第二振動(dòng)響應(yīng)，其中從該共享拾取傳感器并且 從第二獨(dú)立拾取傳感器產(chǎn)生該第二振動(dòng)響應(yīng)；以及根據(jù)該第 一振動(dòng)響應(yīng) 和該第二振動(dòng)響應(yīng)確定第 一流動(dòng)流特性。
在該流量計(jì)的又一個(gè)方面中，該流量計(jì)還包括計(jì)量電子裝置，其中 所述三個(gè)拾取傳感器被配置成為提供用于該第一流管道和該第二流管 道的第一和第二時(shí)間延遲值(At,)和(At2)。
在該測(cè)量方法的一個(gè)方面中，該第二流管道具有零流量。 在該測(cè)量方法的另 一 個(gè)方面中，該第二流管道傳送第二流動(dòng)流。 在該測(cè)量方法的又一個(gè)方面中，該第一流管道和該第二流管道源于 公共輸入。
在該測(cè)量方法的又一個(gè)方面中，該第一流管道源于第一輸入，該第 二流管道源于第二輸入。
在該測(cè)量方法的又 一 個(gè)方面中，該第二流管道傳送與該第 一 流動(dòng)流 獨(dú)立的第二流動(dòng)流，并且該方法還包括根據(jù)該第一振動(dòng)響應(yīng)和該第二振 動(dòng)響應(yīng)確定第二流動(dòng)流特性。
在該測(cè)量方法的又一個(gè)方面中，該確定還包括在下面的方程中利用 該第 一振動(dòng)響應(yīng)和該第二振動(dòng)響應(yīng)確定該第 一流動(dòng)流的第 一質(zhì)量流率 (和該第二流動(dòng)流的第二質(zhì)量流率("'22):
&2 = FCp22 (A/22 — Ate22) x (1 - 7b2 x r"22) + FCF21 (Af21 - Ate21) x (1 — rc, x 7)^)在該測(cè)量方法的又一個(gè)方面中，該確定還包括在下面方程中利用該 第 一 振動(dòng)響應(yīng)和該第二振動(dòng)響應(yīng)確定該第 一 流動(dòng)流的第 一 質(zhì)量流率
(和該第二流動(dòng)流的第二質(zhì)量流率(&2):
7、 - (A" - Ate,) x (1 - & x) + OT12 (AZ2 - Afe2) x (卜7t2 x r附2)和 m2 = FCF22 (A 2 _ Afe2) x (1 -化2 x 7加2) +群21 (△/- A )x (1 -化x 、)
在該測(cè)量方法的又一個(gè)方面中，該測(cè)量方法還包括將該三拾取傳感 器流量計(jì)清零以用于校準(zhǔn)過(guò)程；將與該三拾取傳感器流量計(jì)通信的 一 個(gè)
或多個(gè)參考計(jì)量?jī)x清零；利用該三拾取傳感器流量計(jì)以及利用該一個(gè)或
多個(gè)參考計(jì)量?jī)x測(cè)量通過(guò)該三拾取傳感器流量計(jì)的第一流管道的第一
流；利用該三拾取傳感器流量計(jì)以及利用該一個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量?jī)x測(cè)量 通過(guò)該三拾取傳感器流量計(jì)的第二流管道的第二流；以及利用第 一 流須'J 量和第二流測(cè)量確定該三拾取傳感器流量計(jì)的兩個(gè)流量校準(zhǔn)因子 (FCF)。
在該測(cè)量方法的又一個(gè)方面中，該確定包括利用下面的方程確定該 三拾取傳感器流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):
<formula>formula see original document page 12</formula>
在該測(cè)量方法的又 一 個(gè)方面中，該確定包括利用下面的方程確定該
三拾取傳感器流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):
<formula>formula see original document page 12</formula>
在該4交準(zhǔn)方法的一個(gè)方面中，該確定包括利用下面的方程確定多流
管道流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):
<formula>formula see original document page 12</formula>在該校準(zhǔn)方法的另 一個(gè)方面中，該確定包括利用下面的方程確定多
流管道流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):
附，


圖1示出了包括流量計(jì)組件和計(jì)量電子裝置的流量計(jì)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)的測(cè)量方法的流程
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(setup)中的三拾取傳感器流量計(jì)；
圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)的校準(zhǔn)方法的流程圖；以及
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖1到圖8以及接下來(lái)的說(shuō)明描述了特定例子以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何產(chǎn)生和利用本發(fā)明的最佳模式。為了教導(dǎo)本發(fā)明原理的目的，簡(jiǎn)化或省去了 一些傳統(tǒng)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的這些例子的變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，能夠以多種方式對(duì)下述特征進(jìn)行組合以形成本發(fā)明的多個(gè)變型。結(jié)果，本發(fā)明不限于下述的特定例子，而僅僅由權(quán)利要求書(shū)及其等同物限定。
圖1示出了包括流量計(jì)組件10和計(jì)量電子裝置20的流量計(jì)5。計(jì)量電子裝置20經(jīng)由引線IOO連接到流量計(jì)組件10,以通過(guò)路徑26提供密度、質(zhì)量流率、體積流率、總計(jì)質(zhì)量流量(totalized mass flow)、溫度和其它信息。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明能夠用于任何類(lèi)型的科里奧利流量計(jì)，而不管驅(qū)動(dòng)器、拾取傳感器、流管道的數(shù)目或者振動(dòng)的操作沖莫式如何。此外，應(yīng)該明白，流量計(jì)5可選地可以包括
13振動(dòng)密度計(jì)。
流量計(jì)組件10包括一對(duì)法蘭(flange) 101和101'、歧管102和 102'、驅(qū)動(dòng)器104、拾取傳感器1 05-1 05'、以及流管道103A和103B。驅(qū) 動(dòng)器104和拾取傳感器105和105'連接到流管道103A和103B。
法蘭101和101'附接到歧管102和102'。歧管102和102'可以附接 到隔離物106的相對(duì)端。隔離物106維持歧管102與102'之間的間隔以 防止流管道103A和103B中不期望的振動(dòng)。當(dāng)流量計(jì)組件10被插入到 運(yùn)送正測(cè)量的材料的管道系統(tǒng)(未示出)中時(shí)，材料通過(guò)法蘭101進(jìn)入 流量計(jì)組件IO,穿過(guò)入口歧管102,在入口歧管102處，全部材料被引 導(dǎo)進(jìn)入流管道103A和103B,然后流過(guò)流管道103A和103B并且返回到 出口歧管102'，在出口歧管102'處，這些材料通過(guò)法蘭101'退出流量計(jì) 組件10。
流管道103A和103B被選擇并且適當(dāng)安裝到入口歧管102和出口歧
管102'以便分別關(guān)于彎曲軸w-w和r-r基本上具有相同的質(zhì)量分布、慣 性矩和彈性模數(shù)。這些流管道以基本平行的方式從這些歧管向外延伸。
流管道103A和103B在關(guān)于它們各自的彎曲軸W和W'的相反方向上 并且在被稱(chēng)作流量計(jì)的第一異相彎曲模式下由驅(qū)動(dòng)器104驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器 104可以包括許多公知裝置之一，例如安裝到流管道103A的磁體和安裝 到流管道103B的反作用線圏。交流電流過(guò)反作用線圏以使得這兩個(gè)管 道振蕩。計(jì)量電子裝置20經(jīng)由引線110向驅(qū)動(dòng)器104施加適宜的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)。
計(jì)量電子裝置20分別在引線111和引線lll'上接收傳感器信號(hào)。 計(jì)量電子裝置20在引線IIO上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)使驅(qū)動(dòng)器104 振蕩流管道103A和103B。計(jì)量電子裝置20對(duì)來(lái)自拾取傳感器105和 105'的左速度信號(hào)和右速度信號(hào)進(jìn)行處理以計(jì)算質(zhì)量流率。路徑26提供 允許計(jì)量電子裝置20與操作員或者與其它電子系統(tǒng)進(jìn)行接口連接 (interface)的輸入和輸出方式。圖1的說(shuō)明僅僅作為科里奧利流量
'圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)200。該三拾 取傳感器流量計(jì)200包括第一流管道210a和第二流管道210b。在這個(gè) 實(shí)施例中，第一流管道210a和第二流管道210b源于公共入口 212并且 具有獨(dú)立的第一和第二出口 213a和213b。這兩個(gè)流管道210a和210b
14可以包括在入口和輸出端的法蘭(未示出)。
公共驅(qū)動(dòng)器216位于第一流管道210a與第二流管道210b之間。公 共驅(qū)動(dòng)器216配置為同時(shí)振動(dòng)第一和第二流管道210a和210b 二者。
共享拾取傳感器218位于第 一流管道21 0a與第二流管道21 Ob之間。 共享拾取傳感器218配置為根據(jù)第 一流管道210a和第二流管道21 Ob 二 者的振動(dòng)產(chǎn)生共享振動(dòng)響應(yīng)。共享拾取傳感器218可以包括上游拾取傳 感器或下游拾取傳感器。
第一獨(dú)立拾取傳感器219a耦合到第一流管道210a并且配置為根據(jù) 第一流管道210a的振動(dòng)產(chǎn)生第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。第二獨(dú)立拾取傳感器 219b耦合到第二流管道21 Ob并且配置為根據(jù)第二流管道21 Ob的振動(dòng)產(chǎn) 生第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。
第 一 和第二獨(dú)立拾取傳感器219 a和219 b可以由任何類(lèi)型的剛性支 撐結(jié)構(gòu)(未示出)支撐，其中第一和第二獨(dú)立拾取傳感器219a和219b 通過(guò)該支撐結(jié)構(gòu)被保持在固定位置并且測(cè)量對(duì)應(yīng)的流管道的振動(dòng)的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此獨(dú)立拾取傳感器219a和219b的每一個(gè)為單個(gè)流管道產(chǎn)生 獨(dú)立于另一個(gè)流管道(以及獨(dú)立于另一個(gè)流動(dòng)流)的振動(dòng)響應(yīng)。
共享拾取傳感器218以及第一和第二獨(dú)立拾取傳感器219a和219b 經(jīng)由四個(gè)引線IOO耦合到計(jì)量電子裝置20 (另外見(jiàn)圖3以及隨后的討 論)。因此，計(jì)量電子裝置20接收并且處理來(lái)自共享拾取傳感器218 的振動(dòng)響應(yīng)以及來(lái)自第一和第二獨(dú)立拾取傳感器219a和219b的振動(dòng)響 應(yīng)(見(jiàn)圖1 )。
在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)量電子裝置20配置為對(duì)傳送第一流動(dòng)流的第 一流管道210a進(jìn)行振動(dòng)并且對(duì)第二流管道210b進(jìn)行振動(dòng)，其中通過(guò)公 共驅(qū)動(dòng)器216執(zhí)行該振動(dòng)。應(yīng)該明白，第二流管道210b不一定非要傳 送流動(dòng)流。計(jì)量電子裝置20還配置為接收第一流管道210a的第一振動(dòng) 響應(yīng)，接收第二流管道210b的第二振動(dòng)響應(yīng)，并且根據(jù)該第一振動(dòng)響 應(yīng)和第二振動(dòng)響應(yīng)確定第一流動(dòng)流特性，其中從共享拾取傳感器218并 且從第一獨(dú)立拾取傳感器219a產(chǎn)生第一振動(dòng)響應(yīng)，從共享拾取傳感器 218并且從第二獨(dú)立拾取傳感器219b產(chǎn)生第二振動(dòng)響應(yīng)。
第一振動(dòng)響應(yīng)包括來(lái)自共享拾取傳感器218的共享振動(dòng)響應(yīng)和來(lái)自 第一獨(dú)立拾取傳感器219a的第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。第一流管道時(shí)間延遲 (At,)包括共享振動(dòng)響應(yīng)與第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)之間的相位差。
15第二振動(dòng)響應(yīng)包括共享振動(dòng)響應(yīng)和來(lái)自第二獨(dú)立拾取傳感器2 1 9b
的第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。第二流管道時(shí)間延遲(At2)包括共享振動(dòng)響應(yīng)
與第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)之間的相位差。
時(shí)間延遲(At )因此反映流管道的上游振動(dòng)響應(yīng)和下游振動(dòng)響應(yīng)之 間的相位差。計(jì)量電子裝置20能夠利用第一流管道時(shí)間延遲(At,)和 第二流管道時(shí)間延遲(At2)確定該三拾取傳感器流量計(jì)200的各種流 動(dòng)流特性。
計(jì)量電子裝置20能夠產(chǎn)生與第一流動(dòng)流有關(guān)的第一流測(cè)量并且能夠 產(chǎn)生與第二流動(dòng)流有關(guān)的第二流測(cè)量。例如，第 一 流管道時(shí)間延遲(△ t,)
和第二流管道時(shí)間延遲(At2)能夠用于確定第一和第二質(zhì)量流率()
和(^2)。該處理還能夠產(chǎn)生密度測(cè)量。
能夠通過(guò)該處理產(chǎn)生的另 一 個(gè)流動(dòng)流特性是每個(gè)流動(dòng)流的粘度值。
如果這兩個(gè)流管道的流動(dòng)面積(flow area)不同，則例如該三^合取傳
感器流量計(jì)200能夠配置為測(cè)量動(dòng)態(tài)粘度和涂層(coating)。其它流
動(dòng)流特性同樣能夠由該處理產(chǎn)生并且在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
第一流動(dòng)流獨(dú)立于第二流動(dòng)流。結(jié)果，第一流動(dòng)流不鏈接到第二流 動(dòng)流或者不受第二流動(dòng)流的影響，反之亦然。由此，通過(guò)每個(gè)流管道的 流能夠獨(dú)立于通過(guò)另 一 管道的流被頂'j量和控制。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一流動(dòng)流的流率可以與第二流動(dòng)流不同。在一 個(gè)實(shí)施例中，第一流動(dòng)流可以包括第一流動(dòng)材料(flow material)并 且第二流動(dòng)流可以包括第二流動(dòng)材料(見(jiàn)圖5)。第一流動(dòng)流可以具有 第一密度，并且第二流動(dòng)流可以具有第二密度。例如，第一流動(dòng)流可以 包括第一燃料并且第二流動(dòng)流可以包括第二燃料。這些燃料能夠以不同 的速率流動(dòng)。因此，例如，計(jì)量電子裝置20可以利用第一和第二流測(cè) 量來(lái)進(jìn)行兩個(gè)獨(dú)立的燃料計(jì)量處理。
在一個(gè)實(shí)施例中，流量計(jì)200包括科里奧利流量計(jì)?？蛇x地，流量 計(jì)200包括振動(dòng)密度計(jì)。
如所示，流量計(jì)200可以包括兩個(gè)可操作的(operable)流管道。 可選地，流量計(jì)200可以包括用于傳送流動(dòng)流的一個(gè)可操作的流管道和 不傳送流動(dòng)流的一個(gè)空轉(zhuǎn)(d畫(huà)my)流管道。在另一種可選方案中，流 量計(jì)2 0 0可以包括與平衡木或平衡桿結(jié)合的流管道。
16在一個(gè)實(shí)施例中，如圖所示，第一流動(dòng)流和第二流動(dòng)流可以源于公
共入口 212?？蛇x地，第一流動(dòng)流可以源于第一入口 212a并且第二流動(dòng) 流可以源于第二入口 2Ub。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖所示，流管道210a和210b包括基本U形的 流管道?？蛇x地，流管道210a和210b可以包括基本為直的流管道(未 示出)。然而，還可以利用其它形狀，并且這些其它形狀在本說(shuō)明書(shū)和 權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一流管道210a的截面面積與第二流管道210b 相同?？蛇x地，它們可以具有不同的截面面積。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)200。該圖示 出了計(jì)量電子裝置20經(jīng)由引線100連接到拾取傳感器218、 219a和 219b。引線IOO可以包括將流量計(jì)組件IO連接到計(jì)量電子裝置20的電 纜連接的一部分(見(jiàn)圖1 )。
引線100包括引線100a、引線100b、引線100c和公共引線100d, 其中引線100a連接到共享拾取傳感器218，引線100b連接到第一獨(dú)立 拾取傳感器219a，引線100c連接到第二獨(dú)立拾取傳感器219b,公共引 線100d連接到所有這三個(gè)拾取傳感器218、 219a和219b。
在引線100a與引線100d之間、在引線100b與引線100d之間、以 及在引線100c與引線100d之間執(zhí)行單端測(cè)量(single-ended measurement)。這種單端測(cè)量配置將需要的拾取導(dǎo)線的數(shù)目減小為四。
本發(fā)明利用流量計(jì)200的驅(qū)動(dòng)算法的鎖相環(huán)。利用該鎖相環(huán)配置， 該驅(qū)動(dòng)算法能夠鎖定這些拾取傳感器之一與驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的相位。便利 的是，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，共享拾取傳感器218能夠被鎖定到驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通 過(guò)在拾取傳感器布置中利用這個(gè)鎖定特征，可以將單個(gè)拾取傳感器同相 鎖定到驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且具有兩個(gè)獨(dú)立的拾取傳感器，允許兩個(gè)獨(dú)立的振 動(dòng)響應(yīng)。在鎖定的拾取傳感器與這兩個(gè)獨(dú)立拾取傳感器的每個(gè)之間測(cè)量 時(shí)間延遲(At)。此外，鎖定的拾取傳感器還可以包括進(jìn)一步用于產(chǎn)生 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的參考反饋信號(hào)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)的測(cè)量方法的流程 圖400。該方法能夠用于測(cè)量?jī)H流過(guò)第一流管道210a的流，測(cè)量?jī)H僅流 過(guò)第二流管道210b的流，或者同時(shí)測(cè)量流過(guò)第一和第二流管道210a和 210b 二者的流。在步驟401中，第一流管道和第二流管道被公共驅(qū)動(dòng)器216振動(dòng)。 第一流管道210a能夠傳送第一流動(dòng)流并且第二流管道210b能夠傳送第
二流動(dòng) 流。
在步驟402中，接收第一流管道210a的第一振動(dòng)響應(yīng)。第一振動(dòng) 響應(yīng)包括由共享拾取傳感器218產(chǎn)生的電信號(hào)和由第一獨(dú)立拾取傳感器 219a產(chǎn)生的電信號(hào)。第一流動(dòng)材料在第一流管道210a中流動(dòng)。第一振 動(dòng)響應(yīng)因此可以包括第 一流管道21 Oa中的流動(dòng)材料的振動(dòng)響應(yīng)。
在步驟403中，接收第二流管道210b的第二振動(dòng)響應(yīng)。第二振動(dòng) 響應(yīng)包括由共享拾取傳感器218產(chǎn)生的電信號(hào)和由第二獨(dú)立拾取傳感器 219b產(chǎn)生的電信號(hào)。第二振動(dòng)響應(yīng)因此可以包括第二流管道210b中的 流動(dòng)材料的振動(dòng)響應(yīng)，可以包括不流動(dòng)振動(dòng)響應(yīng)，或者可以包括空的第 二流管道21 Ob的振動(dòng)響應(yīng)。
在步驟404中，確定第一流動(dòng)流特性。應(yīng)該明白，在這個(gè)步驟中能 夠確定多于 一個(gè)的第 一流動(dòng)流特性。根據(jù)第 一和第二振動(dòng)響應(yīng)確定第一 流動(dòng)流特性。第一流動(dòng)流特性可以包括第一流動(dòng)材料的質(zhì)量流率()。 此外，能夠根據(jù)第一和第二振動(dòng)響應(yīng)確定第一流動(dòng)材料的密度、粘度等 等。
在步驟405中，確定第二流動(dòng)流特性。應(yīng)該明白，在這個(gè)步驟中能 夠確定第二流動(dòng)流的多于 一個(gè)的流動(dòng)流特性。根據(jù)第 一和第二振動(dòng)響應(yīng) 確定第二流動(dòng)流特性。第二流動(dòng)流特性可以包括第二流動(dòng)材料的質(zhì)量流 率(&2)。此外，能夠根據(jù)第一和第二振動(dòng)響應(yīng)確定第二流動(dòng)材料的密 度、粘度等等。
盡管流過(guò)每個(gè)流管道的流是獨(dú)立的，但是一個(gè)流管道中的質(zhì)量流量 的測(cè)量不獨(dú)立于流過(guò)另一管道的流。流過(guò)一個(gè)管道的流在另一管道中感 生(induce)相位。由于這種聯(lián)接，所以新的質(zhì)量流量方程用于根據(jù)本 發(fā)明的三拾取傳感器流量計(jì)200的這兩個(gè)流通道。該新的雙流管道方程 基于由流管道21 Oa和21 Ob經(jīng)歷的時(shí)間延遲(即，At,和At2)。
在傳統(tǒng)的雙管科里奧利流量計(jì)中，測(cè)量?jī)蓚€(gè)流管道之間的相位，并 且計(jì)算該流量計(jì)的入口側(cè)拾取傳感器與出口側(cè)拾取傳感器之間的相位 差。通過(guò)采用方程(1)，這個(gè)相位差被轉(zhuǎn)換成單個(gè)時(shí)間延遲(At)并 且用于確定流的量(例如，諸如質(zhì)量流率^)。<formula>formula see original document page 19</formula> (1)
在這個(gè)方程中，延遲時(shí)間(At)的單個(gè)測(cè)量可以用于測(cè)量流量。將 時(shí)間延遲(At)調(diào)整零點(diǎn)時(shí)間延遲(△ tz )。該零點(diǎn)時(shí)間延遲(△ tz )
包括在不流動(dòng)條件下確定的校準(zhǔn)因子。
然而，對(duì)于該三拾取傳感器流量計(jì)200的這兩個(gè)流管道，這個(gè)傳統(tǒng) 的質(zhì)量流率方程是不夠的。原因在于在本發(fā)明的雙流管道中，該流在 這兩個(gè)流管道中感生某個(gè)相位。即使當(dāng)僅僅在這兩個(gè)流管道之一中存在 流時(shí)，也是這種情況。在傳統(tǒng)的流量計(jì)中，由于公共流通過(guò)這兩個(gè)流管 道，所以在每個(gè)管道中感生的相位是相同的。結(jié)果，感生的相位沒(méi)有表 現(xiàn)為這兩個(gè)管道之間的相位差，并且不是計(jì)算結(jié)果中的因子。因此，在
相反，在本發(fā)明中，第一和第二流動(dòng)流是獨(dú)立的。結(jié)果，由這兩個(gè) 流所感生的相位在這兩個(gè)流管道之間可以不同。因此，不能采用基于單 個(gè)時(shí)間延遲的質(zhì)量流率方程。
即使流可能僅僅存在于兩個(gè)流管道210a和210b之一中，三拾取傳 感器流量計(jì)200中的流仍會(huì)在這兩個(gè)流管道210a和210b中感生相位。 這兩個(gè)感生的相位可以不同。結(jié)果，為了測(cè)量流量，需要來(lái)自每個(gè)流管 道的兩個(gè)時(shí)間延遲測(cè)量。流測(cè)量(flow measurement )可以針對(duì)一個(gè)或 兩個(gè)流。利用下面的方程(2)和方程(3)可以示出這個(gè)測(cè)量方案的一 個(gè)例子。
<formula>formula see original document page 19</formula> (2)
<formula>formula see original document page 19</formula> (3)
其中，下標(biāo)1表示第一流管道210a,下標(biāo)2表示第二流管道210b。 由于流過(guò)一個(gè)流管的流在另一個(gè)管中感生相位的事實(shí)，需要要求方程 (2)和(3)中的第二項(xiàng)(即，例如，F(xiàn)CFu項(xiàng)的"2")。方程(2)和方 程(3)能夠用在計(jì)量電子裝置20中，確定兩個(gè)流管道210a和210b中
的質(zhì)量流率。
在下文中，對(duì)于形式的時(shí)間延遲值，上標(biāo)A表示哪個(gè)流管 道正在傳送流。如果流正在被傳送通過(guò)第二流管道210b,則時(shí)間延遲值
將是形式(Af〗)。下標(biāo)B表示從其接收振動(dòng)響應(yīng)的流管道。因此，值(A4 ) 是為第二流管道測(cè)量的時(shí)間延遲，其中該流通過(guò)第一流管道210a?？蛇x
地，值(A"2 )是為第一流管道210a測(cè)量的時(shí)間延遲，其中該流通過(guò)第二流管道210b。上標(biāo)O表示不流動(dòng)條件，其中值(A6 )表示為第一流
管道210a測(cè)量的時(shí)間延遲，其中在零或不流動(dòng)條件下由公共驅(qū)動(dòng)器220 對(duì)第一流管道進(jìn)行振動(dòng)。
然而，方程(2 )和方程(3)的簡(jiǎn)化形式能夠用于確定流動(dòng)流特性。 方程(2)和方程(3)沒(méi)有利用任何對(duì)稱(chēng)。 一個(gè)可能形式的對(duì)稱(chēng)在時(shí)間 延遲中。如果時(shí)間延遲是對(duì)稱(chēng)的，即，如果
Af 三Af
(4a)
AfI2 s A 2 (4b)
Af2I三A〖; (4c)
Af22"/2 (4d)
則方程(2)和方程(3)變成
"、=群 (/^ -Ate)x(l-!Tc, ,) +群12(&2 -Ate2)x(l_rc2 x!Tw2) (5)
=群22 (A〖2 - Ate2) x (卜& x 7)"2) + _FCF2j (A/! - Ate*,) x (1 - 7b, x 7)^) (6)
T項(xiàng)表示溫度測(cè)量。Td項(xiàng)是第一流管道210a的溫度，Tm,項(xiàng)是第一 流動(dòng)流體的溫度。同樣，TcJ貞是第二流管道210b的溫度，Tnb項(xiàng)是第二 流動(dòng)流體的溫度。(AtZl)值是第一流管道210a的零流量校準(zhǔn)值， (Atz,)值是第二流管道210b的零流量校準(zhǔn)值。流校準(zhǔn)因子FCFU、FCF12、 FCF2I和FCF^是通過(guò)流動(dòng)測(cè)試確定的校準(zhǔn)系數(shù)并且隨后用于流動(dòng)流特性 校準(zhǔn)。
此外，這些流校準(zhǔn)因子還可以是對(duì)稱(chēng)的。在這種情況下，還可以根 據(jù)這些流校準(zhǔn)因子可以近似對(duì)稱(chēng)(即FCF21-FCF12)的事實(shí)對(duì)方程(5 )和 方程(6)進(jìn)行進(jìn)一步簡(jiǎn)化。這些方程的對(duì)稱(chēng)會(huì)影響校準(zhǔn)過(guò)程。
測(cè)量?jī)蓚€(gè)質(zhì)量流率的能力還可以使得可能測(cè)量除僅僅這兩個(gè)質(zhì)量 流率之外的附加過(guò)程變量。例如，如果兩個(gè)流管道的截面流動(dòng)面積不同， 則這兩個(gè)流率的比率可以與動(dòng)態(tài)粘度相關(guān)。另 一個(gè)潛在應(yīng)用是對(duì)這些流 管道的內(nèi)表面上的涂層進(jìn)行測(cè)量。這種流管道涂層將會(huì)？I起系統(tǒng)中的不 平衡質(zhì)量，并且可以通過(guò)這兩個(gè)得到的流管道振動(dòng)響應(yīng)的幅值的比率檢 測(cè)這種不平衡質(zhì)量。這些僅僅是測(cè)量?jī)蓚€(gè)獨(dú)立流動(dòng)流的流量計(jì)可實(shí)現(xiàn)的 兩個(gè)例子。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)200。在這個(gè) 實(shí)施例中，第一流動(dòng)流源于第一入口 212a并且通過(guò)第一流管道210a。同樣，第二流動(dòng)流源于第二入口 212b并且通過(guò)第二流管道210b。除此 之外，這個(gè)實(shí)施例的流量計(jì)200的操作與圖2的流量計(jì)相同。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)300中的三拾取傳感器流 量計(jì)200。在這個(gè)實(shí)施例中，流量計(jì)200具有公共入口 212,第一和第 二參考計(jì)量?jī)x391和392連接到第一和第二流管道210a和210b的相應(yīng) 出口 213a和213b。通過(guò)與兩個(gè)出口 213a和213b通信的下游閥或者其 它裝置(未示出)可以控制流過(guò)第一和第二流管道210a和210b的流。
由方程(1 )表示的現(xiàn)有技術(shù)的單流動(dòng)科里奧利流量計(jì)的校準(zhǔn)程序 是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。在零流量條件下在該三拾取傳感器流量計(jì)200中確定零 點(diǎn)時(shí)間延遲(Atz),并且通過(guò)以單個(gè)流率進(jìn)行測(cè)試確定FCF值。然而， 從方程(2)和(3)、方程(5)和(6)可以看出，，類(lèi)似的策略(零 點(diǎn)測(cè)量(Atz)以及每個(gè)管一個(gè)流率的測(cè)試)對(duì)于具有兩個(gè)獨(dú)立流管道 的三拾取傳感器流量計(jì)不起作用。
根據(jù)各種實(shí)施例，從校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)300獲得的測(cè)量能夠用于對(duì)三拾取傳 感器流量計(jì)200進(jìn)行校準(zhǔn)。在下面例如結(jié)合圖7討論可行的校準(zhǔn)操作。 然而，可以想到其它校準(zhǔn)技術(shù)，并且這些校準(zhǔn)技術(shù)在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要 求書(shū)的范圍內(nèi)。
第一參考計(jì)量?jī)x391測(cè)量流過(guò)第一流管道210a的第一流動(dòng)流并且 產(chǎn)生(油i )測(cè)量值。第二參考計(jì)量?jī)x392測(cè)量流過(guò)第二流管道210b的 第二流動(dòng)流并且產(chǎn)生(*2)測(cè)量值。因此，流過(guò)每個(gè)流管道和相關(guān)聯(lián)的 參考計(jì)量?jī)x的流與流過(guò)另一流管道的流分開(kāi)并且與之獨(dú)立。此外，能夠 獲得其它流測(cè)量。
此外，校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)300可以包括參考計(jì)量?jī)x393,用于測(cè)量進(jìn)入該三 拾取傳感器流量計(jì)200的總質(zhì)量流率(油)。圖5的兩個(gè)入口實(shí)施例可 以包括參考計(jì)量?jī)x391和392,但不包括參考計(jì)量?jī)x393。
圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三拾取傳感器流量計(jì)的校準(zhǔn)方法的流程 圖700。校準(zhǔn)的基本方程包括
w、，，丁A。 -^
舒22_
(7〉
在步驟701中，對(duì)三拾取傳感器流量計(jì)200 (即，測(cè)試下的裝置， 見(jiàn)圖6)清零。在這個(gè)步驟中，盡管不允許流通過(guò)流量計(jì)200，但是流
21量計(jì)200的兩個(gè)流管道210a和210b被填充有流動(dòng)材料。在不流動(dòng)條件 下對(duì)流管道210a和210b進(jìn)行振動(dòng)，并且確定一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)流特性， 例如第 一 和第二流管道的時(shí)間延遲值《和△《。
對(duì)于步驟7G1，流量是零(質(zhì)量流率& = 0)并且執(zhí)行清零操作的情 況下，方程(7)變成
1222.
Im0
(8)
在步驟702中，如上面所述，對(duì)參考計(jì)量?jī)x391和392進(jìn)行清零(即， 利用零流量條件)。應(yīng)該明白，可以在步驟701之前或之后執(zhí)行這個(gè)步驟。
在步驟703中，產(chǎn)生僅僅通過(guò)第一流管道210a的流。在該流過(guò)程 中，流量計(jì)200和第一參考計(jì)量?jī)x391測(cè)量第一流管道210a中的第一 流動(dòng)流特性。例如，當(dāng)該流正通過(guò)第一流管道210a時(shí)，流量計(jì)200可 以記錄第一流管道210a的上游-下游時(shí)間延遲(Af'1 )。在流通過(guò)第一流
管道210a但是沒(méi)有流通過(guò)第二流管道210b的過(guò)程中，流量計(jì)200測(cè)量 第二流管道210b的時(shí)間延遲()。此外，第一參考計(jì)量?jī)x391測(cè)量 流過(guò)第一流管道210a的流的質(zhì)量流率(即，它產(chǎn)生REF,值)。
對(duì)于步驟703，在第一流管道210a中產(chǎn)生流的情況下，方程(7) 變成
取
l附,
FC尸u群'
12
尸CF"尸C艮
a〖;_ &
(9)
21丄w 22.
在步驟704中，產(chǎn)生通過(guò)第二流管道210b的流。在該流動(dòng)過(guò)程中， 該三拾取傳感器流量計(jì)200和第二參每計(jì)量?jī)x392測(cè)量第二流管道210b 中的第二流動(dòng)流特性。例如，當(dāng)流正通過(guò)第二流管道210b時(shí)，流量計(jì)
200測(cè)量第二流管道210b的時(shí)間延遲(A^.)。在流通過(guò)第二流管道210b 但是沒(méi)有流通過(guò)第一流管道210a的過(guò)程中，流量計(jì)200測(cè)量第一流管
道210a的時(shí)間延遲(厶4 )。此外，第二參考計(jì)量?jī)x392測(cè)量流過(guò)第二 流管道210b的流的質(zhì)量流率(即它產(chǎn)生REFJ直)。可選地，對(duì)于圖8 所示的校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)800，閥394a和394b能夠用于引導(dǎo)流通過(guò)第二流管道 210b。因此，在校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)800中僅僅需要單個(gè)參考計(jì)量?jī)x393。
對(duì)于步驟704，在第二流管道210b中產(chǎn)生流的情況下，方程(7)
變成
22<formula>formula see original document page 23</formula>
(10)
在步驟705中，將以上獲得的流動(dòng)流特性測(cè)量插入到(4x4)矩陣中(見(jiàn)下面的方程(13))。求解逆矩陣以產(chǎn)生流校準(zhǔn)因子FCF 、 FCF12、FCFn和FCF22。這些流校準(zhǔn)因子用于隨后的流動(dòng)流特性計(jì)算，包括質(zhì)量流率、密度、粘度等等的正常操作確定。
現(xiàn)在有4個(gè)方程和4個(gè)未知量。已知(即，測(cè)量的)量是REF,、 REF2、A《厶《、A( A《、^。和A《。應(yīng)當(dāng)重新提一下，每個(gè)清零步驟有<formula>formula see original document page 23</formula>這些未知量是流校準(zhǔn)因子FCFh要在校準(zhǔn)過(guò)程中確定的值。
于是這可以組成4x4矩陣方程:
<formula>formula see original document page 23</formula>(12)
(13)
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)800。校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)800可以包括第一和第二閥394a和394b以及單個(gè)參考計(jì)量?jī)x39 3?？梢詫?duì)第一和第二閥394a和394b進(jìn)行控制以通過(guò)第一流管道210a傳送第一流動(dòng)流，通過(guò)第二流管道21 Ob傳送第二流動(dòng)流，或者通過(guò)流管道21 Oa和21 Ob兩者傳送組合的流動(dòng)流。
參考計(jì)量?jī)x393被顯示為位于該三拾取傳感器流量計(jì)200之后以及閥394a和394b之后。然而，如虛線所示，參考計(jì)量?jī)x393 (和/或閥394a和394b )可以位于流量計(jì)200的上游。應(yīng)該明白，對(duì)于校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)800，在不同時(shí)間由參考計(jì)量?jī)x393產(chǎn)生值REF:和REF2。例如，在校準(zhǔn)過(guò)程中，通過(guò)打開(kāi)第一閥394a并關(guān)閉第二閥394b產(chǎn)生通過(guò)第一流管道210a的第一流動(dòng)流。隨后由參考計(jì)量?jī)x393產(chǎn)生的參考測(cè)量是REFi值。然后，第一閥394a關(guān)閉并且第二閥394b打開(kāi)以產(chǎn)生通過(guò)第二流管道210b的第二流。隨后由參考計(jì)量?jī)x393產(chǎn)生的參考測(cè)量是REF2值。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，該三拾取傳感器流量計(jì)能夠共享一個(gè)上游或下游拾取傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)不同，該三拾取傳感器流量計(jì)的拾取傳感器僅僅需要四個(gè)導(dǎo)線。結(jié)果，該三拾取傳感器流量計(jì)能夠利用當(dāng)前由傳統(tǒng)的流量計(jì)利用的普通九個(gè)導(dǎo)線電纜連接。這使得能夠利用傳統(tǒng)的流量計(jì)布線技術(shù)、布線饋通(wiring feed through )、電連接、和電罩(electricalhousing)。因此，利用三個(gè)拾取傳感器而不是四個(gè)拾取傳感器節(jié)省了布線、空間、硬件和裝配時(shí)間。
在本發(fā)明中，對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的流動(dòng)流基本上同時(shí)獲得這些流動(dòng)流特性測(cè)量。與現(xiàn)有技術(shù)不同，公共驅(qū)動(dòng)器對(duì)傳送兩個(gè)獨(dú)立流動(dòng)流的兩個(gè)流管道進(jìn)行振動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)不同，這些流動(dòng)流能夠以不同的流率流動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)不同，這些流動(dòng)流能夠具有不同的密度。與現(xiàn)有技術(shù)不同，這些流管道能夠具有不同的截面面積。與現(xiàn)有技術(shù)不同，該流量計(jì)能夠共享驅(qū)動(dòng)器，消除至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
有利地，由于共享這些部件所以降低了該流量計(jì)的成本。此外，能夠減小流量計(jì)(以及整個(gè)計(jì)量/分配系統(tǒng))的整體尺寸。此外，公共驅(qū)動(dòng)器和共享拾取傳感器減小了功耗并且允許利用單個(gè)更小的電子功率源。
權(quán)利要求
1. 一種三拾取傳感器流量計(jì)(200)，包括第一流管道(210a)，用于傳送第一流動(dòng)流；獨(dú)立于所述第一流動(dòng)流的第二流管道(210b)；公共驅(qū)動(dòng)器(216)，其配置為振動(dòng)所述第一流管道(210a)和所述第二流管道(210b)；以及三個(gè)拾取傳感器(218、219a、219b)，配置成為所述第一流管道(210a)和所述第二流管道(210b)提供第一和第二時(shí)間延遲值(Δt1)和(Δt2)。
2. 如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200 )，其中所述第一流管道(210a)和所述第二流管道(210b)源于公共入口 (212)。
3. 如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200 )，其中所述第一流動(dòng)流源于第一入口 (212a),并且所述第二流動(dòng)流源于第二入口 (212b)。
4. 如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200 ),其中所述流量計(jì)(200 )包括科里奧利流量計(jì)。
5. 如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200 )，其中所迷流量計(jì)(200 )包括振動(dòng)密度計(jì)。
6. 如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200 ),還包括計(jì)量電子裝置(20),其中所述三個(gè)拾取傳感器(218、 219a、 219b)通過(guò)四個(gè)或更多導(dǎo)線(100)耦合到所述計(jì)量電子裝置(20)。
7. 如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200 ),其中所述三個(gè)拾取傳感器(218、 219a、 219b)包括共享拾取傳感器(218),配置為根據(jù)所述第一流管道(210a)和所述第二流管道(210b) 二者的振動(dòng)產(chǎn)生共享振動(dòng)響應(yīng)；第一獨(dú)立拾取傳感器(219a),配置為根據(jù)所述第一流管道(210a)的振動(dòng)產(chǎn)生第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)；以及第二獨(dú)立拾取傳感器(219b),配置為根據(jù)所述第二流管道(210b)的振動(dòng)產(chǎn)生第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。
8. 如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)(200 )，其中所述三拾取傳感器流量計(jì)UOO)配置為對(duì)傳送所述第一流動(dòng)流的所述第一流管道(210a)進(jìn)行振動(dòng)并且對(duì)所述第二流管道(210b)進(jìn)行振動(dòng)，其中由所述公共驅(qū)動(dòng)器(216)執(zhí)行所述振動(dòng)；接收所述第一流管道(210a)的第一振動(dòng)響應(yīng)，其中從共享拾取傳感器(218 )并且從第 一獨(dú)立拾取傳感器(219a ) 產(chǎn)生所述第一振動(dòng)響應(yīng)；接收所述第二流管道(210b)的第二振動(dòng)響應(yīng)， 其中從所述共享拾取傳感器(218)并且從第二獨(dú)立拾取傳感器(219b) 產(chǎn)生所述第二振動(dòng)響應(yīng)；并且根據(jù)所述第 一振動(dòng)響應(yīng)和所述第二振動(dòng)響 應(yīng)確定第 一 流動(dòng)流特性。
9. 一種三拾取傳感器流量計(jì)(200 )，包括 計(jì)量電子裝置(20),配置為接收測(cè)量信號(hào)； 傳送第一流動(dòng)流的第一流管道(210a); 獨(dú)立于所述第一流動(dòng)流的第二流管道(210b);公共驅(qū)動(dòng)器(216),配置為振動(dòng)所述第一流管道(210a)和所述 第二流管道(210b);以及三個(gè)拾取傳感器(218、 219a、 219b),其通過(guò)四個(gè)導(dǎo)線(100 )耦 合到所述計(jì)量電子裝置(20)。
10. 如權(quán)利要求9所述的流量計(jì)(200 ),其中所述第一流管道(210a ) 和所述第二流管道(210b)源于公共入口 (212)。
11. 如權(quán)利要求9所述的流量計(jì)(200 ),其中所述第一流管道(210a ) 源于第一入口 (212a),并且所述第二流管道(210b)源于第二入口(212b)。
12. 如權(quán)利要求9所述的流量計(jì)(200 )，其中所述流量計(jì)(200 ) 包括科里奧利流量計(jì)。
13. 如權(quán)利要求9所述的流量計(jì)(200 ),其中所述流量計(jì)(200 ) 包括振動(dòng)密度計(jì)。
14. 如權(quán)利要求9所述的流量計(jì)(200 ),還包括計(jì)量電子裝置(20), 其中所述三個(gè)拾取傳感器(218、 219a、 219b)配置成為所述第一流管 道("0a )和所述第二流管道(210b )提供第一和第二時(shí)間延遲值(At!) 和(At2)。
15. 如權(quán)利要求9所述的流量計(jì)(200 ),其中所述三個(gè)拾取傳感器 (218、 219a、 219b)包括共享拾取傳感器(218),其配置為根據(jù)所述第一流管道(210a) 和所述第二流管道(210b) 二者的振動(dòng)產(chǎn)生共享振動(dòng)響應(yīng)；第 一獨(dú)立拾取傳感器(219a ),配置為根據(jù)所述第 一流管道(21 0a ) 的振動(dòng)產(chǎn)生第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)；以及第二獨(dú)立拾取傳感器(219b)，配置為根據(jù)所述第二流管道(210b)的振動(dòng)產(chǎn)生第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。
16. 如權(quán)利要求9所述的流量計(jì)(200 )，其中所述三拾取傳感器流量計(jì)(200 )配置為對(duì)傳送所述第一流動(dòng)流的所述第一流管道(210a)進(jìn)行振動(dòng)并且對(duì)所述第二流管道(210b)進(jìn)行振動(dòng)，其中由所述公共驅(qū)動(dòng)器(216)執(zhí)行所述振動(dòng)；接收所述第一流管道(210a)的第一振動(dòng)響應(yīng)，其中從共享拾取傳感器(218 )并且從第一獨(dú)立拾取傳感器(219a)產(chǎn)生所述第一振動(dòng)響應(yīng)；接收所述第二流管道(210b)的第二振動(dòng)響應(yīng)，其中從所迷共享拾取傳感器(218)并且從第二獨(dú)立拾取傳感器(219b)產(chǎn)生所述第二振動(dòng)響應(yīng)；以及根據(jù)所述第 一振動(dòng)響應(yīng)和所述第二振動(dòng)響應(yīng)確定第 一 流動(dòng)流特性。
17. —種三拾取傳感器流量計(jì)(200 ),包括傳送第一流動(dòng)流的第一流管道(210a);獨(dú)立于所述第一流動(dòng)流的第二流管道(210b);公共驅(qū)動(dòng)器(216),配置為振動(dòng)所述第一流管道(210a)和所迷第二流管道(210b);共享拾取傳感器(218),配置為根據(jù)所述第一流管道(210a)和所述第二流管道(210b) 二者的振動(dòng)產(chǎn)生共享振動(dòng)響應(yīng)；第一獨(dú)立拾取傳感器(219a)，配置為根據(jù)所述第一流管道(210a)的振動(dòng)產(chǎn)生第一獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)；以及第二獨(dú)立拾取傳感器(219b)，配置為根據(jù)所述第二流管道(210b)的振動(dòng)產(chǎn)生第二獨(dú)立振動(dòng)響應(yīng)。
18. 如權(quán)利要求17所述的流量計(jì)(200 ),其中所述第一流管道(210a )和所述第二流管道(HOb)源于公共入口 。
19. 如權(quán)利要求17所述的流量計(jì)(2 00 ),其中所述第一流管道(210a )源于第一入口 (212a),并且所述第二流管道(210b)源于第二入口(212b)。
20. 如權(quán)利要求17所述的流量計(jì)(200 ),其中所述流量計(jì)(200 )包括科里奧利流量計(jì)。
21. 如權(quán)利要求17所述的流量計(jì)(200 ),其中所述流量計(jì)(200 )包括振動(dòng)密度計(jì)。
22. 如權(quán)利要求17所述的流量計(jì)(200 ),還包括計(jì)量電子裝置(20)，其中所述共享拾取傳感器(218)、所述第一獨(dú)立拾取傳感器(219a) 和所述第二獨(dú)立拾取傳感器(219b)通過(guò)四個(gè)或更多導(dǎo)線(100)耦合 到所述計(jì)量電子裝置(20)。
23. 如權(quán)利要求17所迷的流量計(jì)(200 ),其中所述三個(gè)拾取傳感 器U18、 219a、 2Wb)配置成為所述第一流管道(210a)和所述第二 流管道(H0b)提供第一和第二時(shí)間延遲值(At,)和(At2)。
24. 如權(quán)利要求17所述的流量計(jì)(200 ),其中所述三拾取傳感器 流量計(jì)(200 )配置為對(duì)傳送所述第一流動(dòng)流的所述第一流管道(210a) 進(jìn)行振動(dòng)并且對(duì)所述第二流管道(210b)進(jìn)行振動(dòng)，其中由所述公共驅(qū) 動(dòng)器(216)執(zhí)行所述振動(dòng)；接收所述第一流管道(210a)的第一振動(dòng) 響應(yīng)，其中從共享拾取傳感器(218)并從第一獨(dú)立拾取傳感器(219a) 產(chǎn)生所述第一振動(dòng)響應(yīng)；接收所述第二流管道(210b)的第二振動(dòng)響應(yīng)， 其中從所述共享拾取傳感器(218 )并從所述第二獨(dú)立拾取傳感器(219b ) 產(chǎn)生所述第二振動(dòng)響應(yīng)；并且根據(jù)所述第一振動(dòng)響應(yīng)和所述第二振動(dòng)響 應(yīng)確定第 一 流動(dòng)流特性。
25. —種三拾取傳感器流量計(jì)的測(cè)量方法，包括對(duì)傳送第 一流動(dòng)流的第 一流管道進(jìn)行振動(dòng)并對(duì)第二流管道進(jìn)行振 動(dòng)，其中由公共驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行所述振動(dòng)；接收所迷第 一流管道的第 一振動(dòng)響應(yīng)，其中從共享拾取傳感器并從 第一獨(dú)立拾取傳感器產(chǎn)生第一振動(dòng)響應(yīng)；接收所述第二流管道的第二振動(dòng)響應(yīng)，其中從所述共享拾取傳感器 并從第二獨(dú)立拾取傳感器產(chǎn)生第二振動(dòng)響應(yīng)；以及根據(jù)所述第一振動(dòng)響應(yīng)和所述第二振動(dòng)響應(yīng)確定第一流動(dòng)流特性。
26. 如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其中所述第二流管道具有零流量。
27. 如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其中所述第二流管道傳送第二流動(dòng)流。
28. 如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其中所述第一流管道和所述第 二流管道源于公共輸入。
29. 如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其中所述第一流管道源于第一 輸入，并且所述第二流管道源于第二輸入。
30. 如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其中所述第二流管道傳送與所述第 一 流動(dòng)流獨(dú)立的第二流動(dòng)流，并且所述方法還包括根據(jù)所述第 一振 動(dòng)響應(yīng)和所述第二振動(dòng)響應(yīng)確定第二流動(dòng)流特性。
31.如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其中所述確定還包括在下面方程中利用所述第 一 振動(dòng)響應(yīng)和所述第二振動(dòng)響應(yīng)確定所述第 一 流動(dòng)流的第一質(zhì)量流率(和所述第二流動(dòng)流的第二質(zhì)量流率(&2): 尸C尸22 (AZ22 — Ate22) x (1 - 7b2 x J1,) + FCF21 (Af21 —紐2)x (1 —x 7)^)附,
32. 如權(quán)利要求25所迷的測(cè)量方法，其中所述確定還包括在下面 方程中利用所述第一振動(dòng)響應(yīng)和所述第二振動(dòng)響應(yīng)確定所述第一流動(dòng)流的第一質(zhì)量流率(和所述第二流動(dòng)流的第二質(zhì)量流率(^2): * = FCF!' (Af〗-Ate,) x (1 - % x 、 ) +尸C尸u (M_ - Ate2) x (1 - 7b2 x rm2)和 A2 = _FCF22 — Ate2) x (1 — rc2 x 7)"2) + FCy2— A&_—) x (1 - Jb, x Tm!)
33. 如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，還包括對(duì)所述三拾取傳感器流量計(jì)清零以用于校準(zhǔn)過(guò)程；將與所述三拾取傳感器流量計(jì)通信的一個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量?jī)x清零；利用所述三拾取傳感器流量計(jì)以及利用所述一個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量?jī)x測(cè)量通過(guò)所述三拾取傳感器流量計(jì)的第 一 流管道的第 一 流；利用所述三拾取傳感器流量計(jì)以及利用所述 一 個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量?jī)x測(cè)量通過(guò)所述三拾取傳感器流量計(jì)的第二流管道的第二流；以及利用第 一 流測(cè)量和第二流測(cè)量確定所述三拾取傳感器流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF)。
34. 如權(quán)利要求33所述的測(cè)量方法，其中所述確定包括利用下面的 方程確定所述三拾取傳感器流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):<formula>formula see original document page 6</formula>
35.如權(quán)利要求33所述的測(cè)量方法，其中所述確定包括利用下面的 方程確定所述三拾取傳感器流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):<formula>formula see original document page 7</formula>
36. —種三拾取傳感器流量計(jì)的校準(zhǔn)方法，所述方法包括 對(duì)所述三拾取傳感器流量計(jì)清零；將與所述三拾取傳感器流量計(jì)通信的一個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量?jī)x清零；利用所述三拾取傳感器流量計(jì)以及利用所述一個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量 儀測(cè)量通過(guò)所述三拾取傳感器流量計(jì)的第 一流管道的第 一流；利用所述三拾取傳感器流量計(jì)以及利用所述一個(gè)或多個(gè)參考計(jì)量 儀測(cè)量通過(guò)所述三拾取傳感器流量計(jì)的第二流管道的第二流；以及利用第 一 流測(cè)量和第二流測(cè)量確定所述三拾取傳感器流量計(jì)的兩 個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF)。
37. 如權(quán)利要求36所述的校準(zhǔn)方法，其中所述確定包括利用下面的 方程確定所述多流管道流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):<formula>formula see original document page 0</formula>
38.如權(quán)利要求36所述的測(cè)量方法，其中所述確定包括利用的下 面方程確定所述多流管道流量計(jì)的兩個(gè)流校準(zhǔn)因子(FCF):<formula>formula see original document page 0</formula>
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種三拾取傳感器流量計(jì)(200)。該三拾取傳感器流量計(jì)(200)包括傳送第一流動(dòng)流的第一流管道(210a)、獨(dú)立于所述第一流動(dòng)流的第二流管道(210b)和公共驅(qū)動(dòng)器(216)，該公共驅(qū)動(dòng)器(216)配置為振動(dòng)該第一流管道(210a)和第二流管道(210b)。該三拾取傳感器流量計(jì)(200)還包括三個(gè)拾取傳感器(218、219a、219b)，其配置成為該第一流管道(210a)和該第二流管道(210b)提供第一和第二時(shí)間延遲值(Δt₁)和(Δt₂)。
文檔編號(hào)G01F1/84GK101501457SQ200680055480
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者C·B·麥卡納利, G·T·蘭哈姆, M·J·貝爾 申請(qǐng)人:微動(dòng)公司