[发明专利]用于科里奥利流量计的非共振循环

说明书

提供一种方法，其包括以下步骤：激励流管（130、130'）的振动模式，其中，第一和第二驱动器（180L、180R）被振幅调制成彼此异相，并且其中，提供到第一和第二驱动器（180L、180R）的驱动命令包括N+1个独立信号的总和。利用多个非共振频率来激励第一和第二驱动器（180L、180R），并推断出在这些非共振频率中的每一者下在模态响应与驱动器（180L、180R）之间的有效相位。针对这些非共振频率中的每一者生成左特征向量相位估计。基于非共振频率相位估计来估计在共振驱动频率下左特征向量的相位。所述方法还包括：测量第一拾取器（170L）与第二拾取器（170R）之间的相位；以及确定流管（130、130'）的右特征向量的相位。

技术领域

本发明涉及流量计领域，且尤其涉及校准科里奥利流量计。

本发明的背景技术

通过以下步骤来测量科里奥利流量计中的质量流率：使（一个或多个）流体承载管振动；以及测量在所述（一个或多个）管上的两个或两个以上位置处的振动响应之间的时间延迟（或相位角）。针对实际情况，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量下一般不为零。通常存在由许多因素造成的零流量延迟或偏移，例如，这些因素诸如非比例阻尼、残余挠度响应、电磁串扰或仪器电子设备中的相位延迟。

通常通过以下步骤来校正此零流量偏移：测量在零流量状况期间的零流量偏移；以及从流动期间进行的后续测量值中减去测量的偏移。如果零流量偏移保持恒定，那么这将足以校正零流量偏移问题。不幸的是，零流量偏移可受到周围环境（诸如，温度）的细微变化或材料流动通过其的管道系统中的变化的影响。零流量偏移的变化将导致测量的流率有误差。在正常操作期间，无流量状况之间可存在长的时间段，并且所述流量计仅能够在这些无流量状况期间仅通过将流量计归零来校准。因此，零偏移（zero-offset）随时间的变化可导致测量的流量有严重误差。

可以使用数学公式来描述科里奥利流量计的操作，如美国专利号7,441,469和7,706,987中更充分地描述的，这两个专利从表面上看被转让给Micro Motion, Inc.且通过引用结合于本文中。描述线性系统的运动的一阶微分方程的一般系统是：

在方程(1)中，M和K是系统的质量矩阵和刚度矩阵，且C是一般阻尼矩阵，其可具有由于阻尼引起的对称分量和由于科里奥利力引起的反对称分量。

可以将方程1改写为方程2，其中A等于矩阵，B等于矩阵，且u等于。

可以通过着眼于方程1和2来深入了解运动方程。可针对右特征向量来对与方程(2)相关联的广义特征值问题求解，使得：

（3）

针对对称的A和B矩阵，能够使用特征向量来将运动方程对角化或解耦。容易对解耦的方程求解。例如，对于非对称系统，其中C包括科里奥利矩阵，右特征向量不将运动方程对角化，从而产生耦合方程。耦合方程更难以求解并且妨碍对解的深入了解。需要左特征向量以将非对称A或B矩阵对角化。以下推导示出了该过程。通过对以下广义特征值问题求解来获得左特征向量：

（4）

对于科里奥利流量计而言，M和K将一般是对称的。对于无流量，C也将是对称的；因此，系统矩阵A和B将是对称的。在这种情况下，方程(3)与(4)相同，且左和右特征向量相同。当存在流量时，C矩阵的关联非对称性导致左和右特征向量不同。

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)先乘以且使方程(6)后乘以并使这两者相减得出：