[发明专利]科氏质量流量计和用于科氏质量流量计的信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及科氏质量流量计，简称为CMF，其具有一个或多个测量管以及具有计量电子器件。本发明进一步涉及用于具有一个或多个测量管以及具有计量电子器件的科氏质量流量计的信号处理方法。

背景技术

众所周知，CMF的优势是它们能够测量质量流速，相应地是用相同设备测量的介质密度所计算的体积流速，不仅准确性高，而且与大部分介质性质无关。后者是由于测量效果与期望的测量值成正比这一事实。

然而，科氏测量原理将对这样的设备的功能性施加一些限制。由于CMF的传感器的完整的机械系统包括其质量流量要被测量的介质，并且还受例如安装条件、环境条件等环境影响，完整的机械传感器系统的动态响应对于例如具有不同密度或粘度的两个介质将是不同的（因为这些性质将改变传感器的质量惯性或耗散性质），或该动态响应在不同的温度是不同的，温度可影响材料的杨氏模量或导致热致应力。

描述的效应将必然在测量值中反映并且因此降低CMF的准确性。

在科氏流量测量技术中处理该问题的一个可能性是以描述的效应将仅对它的功能性有轻微影响这样的方式设计CMF。明显地，这可导致对CMF设计和构造的严格要求，从而例如对于质量和成本预算产生不利后果-并且正如指出的，任何设计选择至多可以提供该一般问题的缓解。

因此，在当前CMF中广泛使用的有前途的方法是分析介质性质和完整的环境对测量效果的影响并且立即校正它。

这样的用于CMF的技术通常称为在线诊断或自适应/智能传感器电子器件。该方法的明显优势是不仅进一步能够处理给定CMF的不足，而且它还遵循机电一体化的一般趋势，机电一体化由适当的机械设计与智能信号处理算法的创新组合构成。

当前在CMF中使用的是不同的基于模型的信号处理技术，其与动态系统的简化机械模型一起工作。典型地，检测从下层模型得到的表征数或耦合常数。然后用适当的算法校正实际测量值来补偿假设的效应。明显地，这样的方法能够总是仅是真实设备的复杂性的近似，其中对能实现的测量准确性产生限制。

发明内容

本发明的目的是提供CMF，其具有带卓越性能和最高可能普遍度的新颖的信号处理技术。

根据本发明，在CMF中进行的测量过程的准确性和稳健性通过在测量过程期间直接确定设备的相关模态性质并且用该值自适应地校正当前测量结果而提高。

根据本发明的CMF具有一个或多个测量管和计量电子器件，其配置成进行信号处理方法，并且该计量电子器件配置成在测量过程期间直接确定设备的相关模态性质以及用该值自适应地校正当前测量结果，使得由科氏质量流量计进行的测量过程的准确性和稳健性提高。

根据本发明，具有测量过程的CMF的优势是由于发明性方法不依赖简化模型但使用从设备的模态谱可获得的完整信息这一事实。

在从属的权利要求的表征特征方面描述有利的实施例。

根据本发明的优选实施例，设备的相关模态性质通过另外至少暂时地激发若干不同的频率并且评估相应的频率响应而直接确定。

根据本发明的优选实施例，校正是基于当前状态的相关模态性质与初始或若干不同的参考状态的比较，其中相应的模态性质存储在传送器中。

根据本发明的优选实施例，确定的模态性质用于还检测二次测量参量，例如像传感器的热状态或被测量的介质的粘度。

根据本发明的优选实施例，计量电子器件配置成通过另外至少暂时地激发若干不同的频率并且评估相应的频率响应而直接确定设备的相关模态性质。

根据本发明的优选实施例，计量电子器件配置成使校正建立在当前状态的相关模态性质与初始或若干不同的参考状态的比较上，其中相应的模态性质存储在计量电子器件中。

根据本发明的优选实施例，计量电子器件配置成使用确定的模态性质以还检测二次测量参量，例如像传感器的热状态或被测量的介质的粘度。

附图说明

将通过参考附图描述实施例而更详细地描述本发明，其中

图1示出0相位的测量vs.频率；其与来自有限元分析的本征频率相关，

图2示出如在图1中的测量；另外在右侧的对数刻度上具有传感器幅值，

图3示出两个演示器相比的0相位的测量vs.频率，

图4示出对于如在图3中提及的相同的演示器的0相位的测量vs.频率以及密度影响和边界条件（为了研究的目的而不适宜地选择后者）的影响，

图5示出根据本发明的科氏质量流量计的方案。

具体实施方式