[发明专利]确定流量计的第一传感器信号和第二传感器信号之间相差的流量计电子器件和方法

说明书

本申请是于2008年4月18日进入中国国家阶段的申请号为200680038839.8且发明名称为“确定流量计的第一传感器信号和第二传感器信号之间相差的流量计电子器件和方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及确定流量计的第一传感器信号和第二传感器信号之间相差的流量计电子器件和方法。

背景技术

已知利用科里奥利质量流量计测量流过管道的材料的质量流量、密度和体积流量以及其它信息，如于1985年1月1日颁发给J.E.Smith等人的U.S.专利No.4,491,025和于1982年2月11日颁发给J.E.Smith的Re.31,450中所公开的。这些流量计具有不同结构的一个或多个流管。每一个管道结构可以被视为具有一组固有振动模式，该模式包括例如简单的弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，当材料流过管道时，以一个或多个振动模式激励管道结构，并且在沿着管道相距间隔的点处测量管道的运动。

通过流管和流管中材料的组合质量可部分地确定材料填充系统的振动模式。材料从流量计的入口侧上的相连管道流进流量计。该材料然后被导引通过一个流管或多个流管，并且离开流量计至在出口侧上相连的管道。

驱动器向流管施加压力。该压力引起流管振动。当没有材料流过流量计时，沿着流管的全部点以相同的相位振动。当材料开始流过流管时，科里奥利加速度引起沿着流管的每一个点具有关于沿着流管的其它点不同的相位。流管的入口侧上的相位滞后于驱动器，而出口侧上的相位领先于驱动器。在流管上的不同点处布置传感器，以便产生表示不同点处流管的运动的正弦信号。两个传感器信号之间的相差成比例于流过一个流管或多个流管的材料的质量流量。在现有技术的方法中，离散傅立叶变换（DFT）或快速傅里叶变换（FFT）用于确定传感器信号之间的相差。该相差和流管装置的振荡频率响应用于获得质量流量。

在现有技术的方法中，独立的参考信号用于确定拾取信号频率，比如通过利用被发送至振动驱动器系统的频率。在另一现有技术方法中，通过集中于陷波滤波器中的频率可以确定拾取传感器产生的振动响应频率，其中现有技术流量计试图在拾取传感器频率处保持陷波滤波器的陷波。在流量计中的流动材料是均匀的并且得到的拾取信号频率相对稳定的场合下，这一现有技术在静止条件下相当好地工作。然而，当流动材料不均匀时，比如在流动材料包括液体和固体或者在液体流动材料中存在气泡这样的两相流中，现有技术的相位测量受损坏。在这种情况中，现有技术确定的频率可以快速地波动。在快速和大的频率过渡的条件过程中，对于拾取信号，可能在滤波器带宽之外移动，获得不精确的相位和频率测量。在空-满-空配料中这也是问题，在这种情况中，在交替空和满的条件下重复操作流量计。此外，如果传感器的频率快速移动，解调过程将不能够跟上实际或测量频率，引起不正确频率处的解调。应当理解，如果所确定的频率是不正确或不精确的，那么进而得到的密度值、体积流量值等也将是不正确或不精确的。此外，在随后的流动特性确定中误差被混合。

在现有技术中，拾取信号可被数字化和数字处理，从而执行陷波滤波。该陷波滤波器仅接收窄带频率。因此，当目标频率改变时，在一段时间内，陷波滤波器不能够跟踪目标信号。典型地，数字陷波滤波执行花费1-2秒对波动目标信号跟踪。由于用于确定频率现有技术需要的时间，该结果是：不仅频率和相位确定包含误差，而且误差测量包括超过在其过程中实际出现误差和/或两相流的时间间隔的时间间隔。这是由于陷波滤波执行的相对缓慢的响应。

结果是在流量计中的流动材料处于两相流过程中，现有技术流量计不能精确、快速或令人满意地跟踪或确定拾取传感器频率。因此，当现有技术利用所确定的拾取频率驱动相差时，相位确定同样缓慢和容易产生误差。因此，在相位确定中混合频率确定中的误差。结果是频率确定中和相位确定中增大的误差，导致质量流量的确定中误差增大。此外，由于确定的频率值用于确定密度值（密度近似等于一除以平方频率），在密度确定中重复或混合频率确定中的误差。当体积流量等于质量流量除以密度时，对于体积流量的确定这也是真实的。

由于可以使用所确定频率产生所述相差，因而改进的频率确定可以提供迅速和可靠的相差确定。

发明内容

通过提供一种确定流量计的第一传感器信号第二传感器信号之间相差的流量计电子器件和方法，解决了上面的以及其它的问题并且取得了对现有技术的改进。