[发明专利]科里奥利流量计的横向模式稳定器

说明书

                      发明领域

本发明涉及科里奥利流量计，更具体地，涉及一种用于改变科里奥利流量计的横向模式流量管振动频率的方法和装置。本发明还涉及一种用于增大流量管谐振驱动频率和流量管横向模式振动频率之间的频率分离的方法和装置。

                      问题

科里奥利流量计的特征是当物质流流经流量管时，流量管在其谐振频率下振动。当物质不流动时，流量管上的每一点与该流量管上的其它点同相地振动。位于流量管上的不同位置的两个拾取装置产生正弦曲线信号，当没有物质流动时，这两个正弦曲线具有相同的相位，而当有物质流动时，这两个正弦曲线之间具有相位差。该相位差的产生是由于物质流经振动的流量管所产生的科里奥利力。沿流量管的长度任意两点之间的振幅差基本上与物质流的质量流率成正比。科里奥利质量流量计利用信号处理确定该相位差并产生一表明该物质流的质量流率及其它信息的输出信号。

在操作中，流量管与一相邻的相同部件如一用于直管科里奥利流量计的平衡棒被异相地驱动。驱动力由一电机械驱动器产生，该驱动器在它们的组合谐振频率下产生流量管和平衡棒的异相振动。为了讨论起见，假设平衡棒和流量管在一垂直的平面内被驱动器驱动。这些垂直振动相对较大，因为它们是在流量管和平衡棒的第一异相弯曲模式下，并且它们在其谐振频率下被驱动。

具有物质流动的振动流量管的科里奥利偏转也出现在与驱动振动相同的垂直相位内。在驱动频率下出现科里奥利偏转，但管的偏转具有与弯曲模式相同的形状，具有更高的频率。科里奥利偏转的幅度大大地小于流量管驱动频率振动的幅度。即使科里奥利响应的幅度相对较小，也是科里奥利响应产生拾取输出信号，这些信号由流量计电子装置处理，产生所需的质量流率及该流动物质的其它的信息。科里奥利流量计的输出误差一般可以达到.15％或更小。为了达到此准确度，必须保证科里奥利拾取信号中尽可能地没有噪音和可能会削弱科里奥利拾取信号的处理的无用的信号。

在科里奥利流量计的实际操作中，在拾取装置中产生的信号不仅包括所需的小幅度的科里奥利响应信号，而且还包括与所需的科里奥利响应信号一同进入处理电路的无用的信号。这些无用的信号的介入削弱了处理电路产生满足小于.15％的误差的目标的输出信号的能力。

来自周围环境的环境噪音会引起无用的拾取信号。环境噪音可能是由附近的机器和附近的汽车及公路交通引起的振动产生的。它还可能是由科里奥利流量计所连接的管路的振动所产生的。通过流量计的适当的安装，将其独立于由机器和交通所导致的振动，则可以克服环境噪音。来自连接管路振动的噪音可以由将流量计和管路的适当隔离来克服。

无用的信号的另一来源是流量计中的无用振动。这些无用振动比较难以克服，通过提高流量计的设计，可以使其最小化，但不能够排除。

所有的科里奥利流量计具有在其谐振频率下驱动流量管所产生的模式形状。典型的流量计振动模式的形状如下：

同相弯曲(IPB)

同相横向(IPL)

异相弯曲(Drive)

异相横向(OPL)

平衡棒第二弯曲

异相弯曲是理想的驱动模式；其它的是不所需的模式。所有这些模式都是任一科里奥利流量计所固有的；但是好的设计可以使其最小化，而不是将这些无用模式排除。而且，这些模式的频率随着流动物质的密度而变。当一种模式改变频率时，相邻的模式之间就有可能产生交互作用，这会导致流量计变得不稳定，并产生不正确的输出数据。如上所述，所需的用于产生流量计的理想的输出信息的模式是异相弯曲驱动模式。就是这种模式产生科里奥利力。所产生的科里奥利响应由产生用于提供流量计输出信息的信号的拾取来检测。

同相横向和异相横向振动是任一流量计的设计中都必须着力解决的问题。对于一个好的科里奥利流量计设计，其目标是保证驱动频率与低的同相横向频率和高的异相横向频率相隔一足够的量来避免这两个不同的横向频率对科里奥利单独的响应信号的处理的不利影响或使其最小化。这是使电子处理线路产生具有所需的小于.15％的误差的输出信号所必需的。