[发明专利]确定流动科里奥利流量计中的左特征向量的方法有效

专利信息
申请号: 201580081969.9 申请日: 2015-07-27
公开(公告)号: CN107850478B 公开(公告)日: 2020-11-10
发明(设计)人: M.J.任兴;C.G.拉森;T.J.坎宁安;S.J.谢莉 申请(专利权)人: 高准公司
主分类号: G01F25/00 分类号: G01F25/00;G01F1/84
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 肖日松;李建新
地址: 美国科*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 确定 流动 科里奥利 流量计 中的 特征向量 方法
【说明书】:

提供了一种用于流量计(5)的方法及设备。该方法包括将材料放入流管(130,130')的同时激励流管(130,130')的振动模式的步骤。激励流管(130,130')的振动模式包括以下步骤:以第一信号定期地驱动第一驱动器(180L),以及以第二信号定期地驱动第二驱动器(180R),其中第二驱动器(180R)基本上与第一驱动器(180L)同相驱动,但其中第一驱动器(180L)的驱动振幅调制信号在第二驱动器(180R)的驱动调制信号达到最小振幅时达到最大振幅,以及第一驱动器(180L)的驱动振幅调制信号在第二驱动器(180R)的驱动振幅调制信号达到最大振幅时达到最小振幅。该方法还包括测量第一检出器(170L)与第二检出器(170R)之间的相对相位和确定流管(130,130')的右特征向量的相对相位的步骤。

技术领域

本发明涉及流量计领域,且具体是科里奥利(Coriolis)流量计。

背景技术

质量流率通过以正弦运动振动(多个)流体传送管且测量(多个)管上的两个或更多个位置处的振动响应之间的时间延迟(或相位角)来在科里奥利流量计中测量。对于实际情形,时间延迟随质量流率线性地变化,然而,时间延迟在零质量流下通常不是零。通常存在由许多因素(例如,诸如非比例阻尼、残余挠度响应、电磁串扰,或仪器电子设备中的相位延迟)引起的零流动延迟或偏移。

该零流动偏移通常通过测量零流动条件期间的零流动偏移且从流动期间进行的后续测量减去测得的偏移来校正。如果零流动偏移保持恒定,则这将足以校正零流动偏移问题。令人遗憾的是,零流动偏移可由周围环境(如温度)的小变化或材料在其中流过的管路系统中的变化影响。零流动偏移的变化将引起测得的流率的误差。在正常操作期间,在无流动状态之间可存在较长的时间段,且流量计仅可通过仅在这些无流动状态期间使计量计归零来校准。一定时间内的零偏移的变化因此可引起测量流中的显著误差。

科里奥利流量计的操作可使用如两个都转让给Micro Motion, Inc且由此通过引用并入的美国专利号7,441,469和7,706,987中更完整描述的数学公式来描述。描述线性系统的运动的一阶微分方程的总体系统是:

(1)

在方程(1)中,M和K是系统的质量和刚度矩阵,C是可具有阻尼引起的对称分量和由科里奥利力引起的斜对称分量的总体阻尼矩阵。

(2)

方程1可重写为方程2,其中A等于矩阵,B等于矩阵,且u等于。

对运动的方程的解析可通过查看方程1和2来获得。与方程(2)相关联的广义特征值问题可针对右特征向量求解,使得:

(3)

对于对称A和B矩阵,特征向量可用于对角线化,或使运动的方程解耦。容易求解解耦方程。例如,对于非对称系统,其中C包括科里奥利矩阵,右特征向量并未使运动的方程对角线化,导致了耦合方程。耦合方程更难求解,且妨碍了解解答。需要左特征向量来使非对称A或B矩阵对角线化。以下导数示出了该过程。左特征向量通过对以下广义特征向量问题求解来获得:

(4)

M和K将大体上对于科里奥利流量计对称。对于无流动,C也将是对称的,因此,系统矩阵A和B将是对称的。在此情况下,方程(3)和(4)相等,且左特征向量和右特征向量相同。在存在流动时,C矩阵的相关联的非对称性引起左特征向量和右特征向量不同。

考虑第j个右特征向量:

(5)

以及第i个左特征向量。

(6)

使方程(5)预先乘以,且使方程(6)后乘以,且减去两个得数:

(7)

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