[发明专利]用于振动流体计量器的并置传感器

说明书

技术领域

以下描述的实施例涉及振动计量器，并且更特别地涉及用于振动流体计量器的并置传感器。

背景技术

振动计量器比如振动密度计量器和科里奥利流量计量器等是众所周知的，并且被使用来测量导管内的材料的质量流量和其它信息。所述材料可以是流动的或静止的。示例性科里奥利流量计量器在均属于J.E. Smith 等人的美国专利4,109,524、美国专利4,491,025和Re. 31,450中公开。这些流量计量器具有呈直的或弯曲的构造的一个或多个导管。科里奥利质量流量计量器中的每个导管构造具有一组自然的振动模式，其可以为简单弯曲、扭转或结合类型。每个导管可被驱动而以优选模式振荡。

材料从连接的管道在流量计量器的入口侧流动进入流量计量器中，被引导穿过导管，并穿过流量计量器的出口侧离开流量计量器。振动的、填充有材料的系统的自然振动模式部分地由导管和在导管内流动的材料的组合质量限定出。

当没有流体穿过流量计量器时，施加至导管的驱动力使沿着导管的所有点以相等相位或小的“零偏差”进行振荡，所述零偏差是零流量时测得的时间延迟。随着材料开始流动穿过流量计量器，科里奥利作用力使沿着导管的每个点具有不同的相位。例如，流量计量器的入口端部处的相位滞后于居中驱动器位置处的相位，而出口处的相位领先于居中驱动器位置处的相位。导管上的拾取器传感器产生代表导管的运动的正弦信号。从拾取器传感器输出的信号被处理来确定拾取器传感器之间的时间延迟。两个或更多个拾取器传感器之间的时间延迟正比于流动穿过导管的材料的质量流量。

连接至驱动器的计量电子装置生成驱动信号来操作驱动器，并从接收自拾取器传感器的信号确定材料的质量流量和其它性能。驱动器可以包括许多众所周知的配置之一；然而，磁体和相对的驱动线圈在振动计量器工业中已获得巨大成功。适当的驱动线圈和磁体配置的示例在美国专利7,287,438以及美国专利7,628,083中被提供，这两个美国专利都明显被转让给Micro Motion公司，并通过引用并入本文。交流电流被传至驱动线圈，用于以所需的流管振幅和频率振动导管。本领域中还公知的是提供拾取器传感器作为磁体和线圈配置，非常类似于驱动器配置。然而，在驱动器接收诱发运动的电流的同时，拾取器传感器可使用由驱动器提供的运动来诱发电压。由拾取器传感器测得的时间延迟的幅度非常小，通常为纳秒级。因此，有必要使换能器输出非常精确。

图1示出了现有技术振动计量器5的一个示例，其呈科里奥利(Coriolis)流量计量器的形式，包括传感器组件10和计量电子装置20。计量电子装置20与传感器组件10电连通，以测量流动材料的特性，比如密度、质量流量、体积流量、总计质量流量、温度和其它信息。

传感器组件10包括一对法兰101和101'、歧管102和102'、和导管103A和103B。歧管102、102'固定至导管103A、103B的相对端部。现有技术科里奥利流量计量器的法兰101和101'固定至间隔器106的相对端部。间隔器106维持歧管102、102'之间的间隔，以防止导管103A和103B中的非所需振动。导管103A和103B以本质上平行的方式从歧管向外延伸。当传感器组件10被插入承载流动材料的管道系统(未示出)中时，材料穿过法兰101进入传感器组件10、穿过入口歧管102，在这里材料总量被引导以进入导管103A和103B，流动穿过导管103A和103B，并回到出口歧管102'中，在这里它穿过法兰101'离开传感器组件10。

现有技术传感器组件10包括驱动器104。驱动器104被固定至导管103A和103B处于一定位置，在这里驱动器104可例如以驱动模式振动导管103A、103B。更具体地，驱动器104包括固定至导管103A的第一驱动器部件104A和固定至导管103B的第二驱动器部件104B。驱动器104可以包括许多众所周知的配置之一，比如安装至导管103A的线圈以及安装至导管103B的相对磁体。