BR9709309B1 - processo para calibrar um sistema de medição de fluxo de fluido por pressão diferencial. - Google Patents

Description

"PROCESSO PARA CALIBRAR UM SISTEMA DE MEDIÇÃODE FLUXO DE FLUIDO POR PRESSÃO DIFERENCIAL".

A presente invenção se refere à medição de fluxo de fluido com base napressão diferencial, incluindo o grau de velocidade, volume e massa e, mais especifi-camente, a um método para aperfeiçoar a precisão da medição, mediante calibraçãodo sistema como um todo, através de sua faixa de operação, com referências de fluxode fluido conhecidas.

Fundamentos da Invenção

Os medidores de fluxo de fluido ou sistemas de medição, baseados napressão diferencial, para preenchimento de um canal restrito com fluido, tal como umtubo, incluem, tipicamente, dois elementos básicos. Um sistema compreende um sen-sor imerso em um fluido, como elemento primário do sistema e um elemento secundá-rio, compreendendo dispositivos mecânicos e eletrônicos, para converter a dinâmicado fluido detectada, em um formato utilizável para obtenção da informação necessita-da, tal como o grau de velocidade do fluxo, o volume e a massa do fluido em circula-ção.

Os sensores primários que detectam a pressão diferencial do fluido nofluxo, incluem determinados tipos específicos, como aferição de média de tubos depitot, de placas de orifício, bocais de fluxo e medidores venturi.

A porção secundária do sistema, pode incluir um transdutor de pressãodiferencial (DP), um transdutor de pressão estática, um transdutor de temperatura dofluido e um calculador de fluxo. A saída elétrica não processada desses transdutores éprocessado, tipicamente, em um sinal que é transmitido para processamento eletrônicosubsequente, em aparelho adicional, tal como um calculador de fluxo. A combinaçãodo transdutor e do dispositivo eletrônico subsequente, tal como conversores A/D(analógico para digital), amplificadores e uma unidade central de processamento, éfreqüentemente referida no comércio como um transmissor de DP (pressão diferenci-al) e esse termo, será também usado nesse relatório descritivo. Com certa freqüência,os sensores primário e secundário, ou transmissor de DP, são, fisicamente, bastanteseparados e são tratados comumente como dispositivos de instrumentação separados,significando que os dois elementos são calibrados separadamente, apresentando seuspróprios padrões individuais de precisão.

Preliminarmente a um entendimento do atual estado da técnica da medi-ção de fluxo de fluido e da precisão alcançada com os sistemas disponíveis em relaçãoà presente invenção, é de utilidade se examinar os métodos alternativos de classifica-ção da precisão dos dispositivos de medição.

Existem dois métodos de se expressar a precisão. O primeiro é usual-mente expresso como "percentual de leitura" ou "percentual de valor". Esse métodoidentifica o erro em uma leitura específica. Em dispositivos de medição, o uso dessemétodo implica em que o dispositivo produz uma notificação de erro, fundamentadaem suas leituras, através da inteira faixa de operação. O segundo método é expressocomo o padrão de precisão de "percentual de escala completa" (percentual de fs - (fullscale)). Esse método refere o erro em um dispositivo, quando o mesmo está medindouma quantidade que representa 100% da saída. O equivalente valor de erro de"percentual de valor" para um dispositivo calibrado com uma notificação de precisãode "percentual de escala completa", é calculado usando a seguinte equação:

% de Erro de Leitura = % de Erro de Escala Completa X 100 (1)

% da Escala

As diferenças entre esses dois métodos de classificação de precisão, nãosão óbvias até que as mesmas sejam plotadas. A figura 1 mostra os resultados de cadaum dos dois métodos para expressar o erro de medição. A curva "A" mostra um errode 1% de leitura, enquanto a curva "B" mostra uma notificação de erro de escalacompleta de 1%. Ambos são plotados mediante uma redução de 10:1. No exemplomostrado, um erro de "±1% de escala completa" é equivalente a um erro de "± 5%de valor", a um nível de variação total de 20% (redução de 5:1). A redução de fluxoé a proporção da mais alta taxa de fluxo que se espera ser medida pelo sistema, emrelação à mais baixa taxa de fluxo esperada ser medida, em alguma precisão determi-nada. Essa quantidade é, tipicamente, expressa sobre uma linha com uma simbologiade dois pontos (:), tal como 10:1 para uma taxa de redução de 10. A maioria dos dis-positivos de medição de fluxo apresentam um fluxo mínimo e um fluxo máximo, quepodem ser medidos dentro de limites de precisão determinados. Uma medida propor-cional de fluxo típica, cai dentro desses valores.

Em dispositivos de medição por pressão diferencial, a taxa de fluxo Q éderivada em conformidade com a fórmula:

Q = CV DP

onde C é uma constante e DP é a diferença entre as pressões de fluido alta e baixadetectadas. Diferentes tipos de sensores de pressão diferencial, apresentam seus pró-prios benefícios e inconvenientes, mas, todos eles, sofrem de uma inabilidade inerenteem proporcionar débitos de pressão de fluido, que sejam absolutamente relativos auma taxa de fluxo de fluido em conformidade com a fórmula matemática especificada,através de uma ampla faixa de operação. Os erros induzidos e as últimas característi-cas de desempenho desses sensores de fluxo por pressão diferencial são definidos pore variam com os parâmetros de instalação de cada dispositivo, tais como a forma edimensão do sensor, a localização e o número de suas aberturas repletas de matéria ea posição do sensor dentro do tubo que conduz o fluido. A figura 3 apresenta umacurva na forma de diagrama, ilustrando através da linha cheia, a relação matemáticaideal entre o fluxo de fluido Qea pressão diferencial DP. A curva em linha pontilha-da, ilustra a mesma relação, mas, com os erros inerentes de um elemento sensor pri-mário, levados em consideração. Um tipo de sensor primário, como aferição de médiade tubo de pitot ou outro tipo de sensor de DP, podem ser produzidos de modo a exi-bir uma estreita similaridade à situação matemática ideal através de uma ampla varia-ção do fluxo, mas mesmo esses tipos de sensores, não podem oferecer muito mais que± 1 % de leitura, sobre uma redução de 10:1.

Além do erro introduzido pelo sensor primário, os componentes do sen-sor secundário de um sistema de medição de fluxo são individualmente responsáveispela introdução de erro no sistema. Embora o erro seja uma contribuição de todos oscomponentes do sensor secundário, uma grande porção do mesmo é induzida pelafalta de linearidade dos transdutores. A linearidade, nesse contexto, é a capacidadedos componentes de produzir, ou quase aproximada, uma relação linear entre a entra-da física real e a saída do transmissor de DP. Outros componentes do elemento secun-dário, também contribuem para a falta de linearidade que resulta no erro do elementosecundário. A curva em linha cheia da figura 4, ilustra a linearidade ideal do trans-missor de DP, de acordo com a fórmula:

m.a. = BxDP

onde m.a. é a saída secundária em miliampéres, B é uma constante e DP é a pressãodiferencial do fluido. A curva de linha pontilhada da figura 4, ilustra em forma dediagrama, o desempenho não linear do elemento secundário do medidor de fluxo (semreferência à pressão estática ou temperatura do fluido), de acordo com a fórmula:

m. a. = B χ DP + Es(DP)

onde Es é o % de erro na pressão diferencial devido ao elemento secundário. Emborapossam existir diversas diferentes representações de linearidade, o termo é supostopara representar a linearidade independente do elemento secundário do medidor defluxo. Uma linha reta é usada na figura 5 para minimizar o desvio máximo da caracte-rística real. O gráfico dessa figura foi normalizado para mostrar a linearidade comoum percentual de desvio de erro de leitura, a partir da curva de erro de zero ideal, queseria uma linha horizontal reta. A prática de medição de fluxo presente, reconhece afalta de linearidade do elemento secundário e tenta compensá-la mediante a"caracterização" do transmissor de DP. Isso é feito mais freqüentemente, mediante oemprego de contrapeso ou alguma outra forma de fonte calibrada de DP, para simulardiversas pressões sobre o diafragma do transdutor e depois modificar a saída elétrica,para corrigir as discrepâncias observadas. Entretanto, nesse tipo de processo, nem ofluxo de fluido real, nem as características extravagantes do sensor primário, são con-sideradas na tentativa de linearização.

Por conseqüência, quando os elementos primário e secundário são cali-brados independentemente, a precisão do sistema de medição resultante deve ser de-terminada, mediante combinação do erro dos elementos primário e secundário, atravésde uma faixa selecionada de operação, em conformidade com a regra da "raiz quadra-da da soma dos quadrados":

% Erro do Sistema =V Ep2 + Es (2)onde: Ep = % de erro no fluxo devido ao elemento primário; e

Es = % de erro no fluxo devido ao elemento secundário, isto é,Es = Edp2 + Ep2 + Er2

onde: Edp = Erro devido ao transdutor de pressão diferencial,Ep = Erro devido ao transdutor de pressão estática, eEx = Erro devido ao transdutor de temperatura.

O erro do elemento primário contribui diretamente para o erro no flu-xo, enquanto o dispositivo secundário contribui para o erro na pressão diferencial(DP), que é o quadrado do erro no fluxo. O percentual de erro na DP irá depender daescala percentual, conforme mostrado na figura 1. Para um transmissor ou medidor deDP, a contribuição para o erro no cálculo do fluxo do elemento secundário é:

% Edp = ± 1 + % Efs / %DP - 1 χ 100 (3)

onde: % Efs = % de erro de escala completa (precisão) do transmissor de DP;

% DP = % de escala na qual o transmissor de DP está operando.Ep e Er são similarmente calculados.

Para determinar o erro no fluxo, na escala mínima da desejada reduçãode fluxo, a equação (3) deve ser substituída na equação (2). Para melhor ilustrar oponto, é feito referência à figura 2, onde a leitura da precisão do sistema de fluxo éplotada, como uma função da redução para diferentes tipos de medidores de fluxo.

Um exemplo de um medidor de fluxo com um % de precisão de leitura, em que nãoexiste elemento secundário contribuindo para o erro do sistema, é mostrado nas linhascheias. O erro de uma placa de orifício ou outro tipo de sensor de DP, que trabalhacom um transmissor de DP, é calculado usando as equações (2) e (3) acima, e é plo-tado no gráfico da figura 2 com linhas pontilhadas. Nessa curva exemplificativa, osensor de placa de orifício, contribui por si próprio, para um erro de leitura (Ep) de± 1 % e o elemento secundário apresenta um erro (Es) de escala completa (fs) de ± 1 %.

Após investigar a curva de linha pontilhada da figura 2, o problema docliente da técnica anterior, de calibrar separadamente os elementos do medidor defluxo primário e secundário, se torna evidente. Os erros dos elementos separados sãoadicionados dentro do sistema de fluxo, criando uma combinação, em que o erro totalnunca poderá ser menor que o mínimo componente preciso do sistema.

Constitui, portanto, um primeiro objetivo da invenção, proporcionarum método sinergístico de obter uma maior precisão de sistema de medição, mediantecalibração da combinação montada dos elementos do sistema primário e secundário,com referência ao fluxo de fluido real.

Um objetivo adicional da invenção, é proporcionar um método de cali-bração de um sistema de medição, que resulte numa inesperada melhor precisão queaquela obtida pela raiz quadrada da soma dos quadrados dos elementos de sistemacalibrados individualmente.

Um outro objetivo da invenção, é fornecer um método de calibração deum sistema de medição, que resulte numa maior redução de fluxo com mais alta pre-cisão.

Um outro objetivo da invenção é proporcionar um processo para cali-bração de um sistema de medição de fluxo, onde a flexibilidade do potencial de linea-rização do elemento secundário é vantajosamente empregada para a correção de errosno elemento primário do fluxo, assim como para corrigir a falta de linearidade doscomponentes do próprio elemento secundário.

Outros e ainda posteriores objetivos, características e vantagens da in-venção, se tornarão evidentes, após a leitura da descrição detalhada de uma forma derealização preferida da invenção.

O estado da técnica conhecido mais pertinente é listado, conforme aseguir:

- Brochura de Sistemas de Medição de Fluxo - Dieterich Standard Annubar®, onde,nas páginas 2 e 3 (não numeradas), um sistema de medição de fluxo do tipo descritono presente relatório descritivo é mostrado e, na página 9, são discutidos transmisso-res de pressão e sua precisão. Esse sistema de medição mostrado, não contempla ométodo de calibração e linearização da presente invenção.

- Catálogo de Sensores de Fluxo - Dieterich Standard Annubar®, onde, na página 3,um diagrama de um sistema de medição de fluxo é mostrado, que é similar ao sistemageral referido no presente relatório descritivo, mas, sem o método de linearização dapresente invenção e, na página 7 do mesmo, é discutido a precisão do sensor primário.

- Patente US No. 5.111.827, de Bõije Rantala, que divulga em um dispositivo respi-ratório de amostragem, um microprocessador, para ajustar uma taxa de fluxo em con-formidade com a composição de um gás, conforme determinado por um analisador degás.

- Patente US No. 4.836.019, de Floyd W. Hagen, que divulga um sensor de dados dear, tendo um computador programado para dispor diversas tabelas de compensação, apartir de curvas de calibração para vários sensores. O computador é programado parafornecer um fator de correção apropriado para saídas de pressão.

- Patente US No. 2.869.367, de D. W. Moore, que descreve um sistema que utilizadiafragmas responsivos à pressão para mudar resistências elétricas, a fim de linearizara característica de resposta de um sistema.

Breve Descrição dos Desenhos

-A figura 1 é um gráfico que mostra a relação entre "percentual de leitura" e"percentual de escala completa" em sistemas de definição de precisão de medição.

- A figura 2 é um gráfico que mostra o percentual de leitura da precisão do sistema defluxo como uma função da redução para dois tipos diferentes de medidores de fluxode fluido.

-A figura 3 é uma curva em forma de diagrama que ilustra através de linhas cheias arelação matemática ideal entre o fluxo de fluido Qea pressão diferencial DP. A linhapontilhada ilustra o erro das medições do medidor de fluxo do elemento primário.

- A figura 4 é um gráfico ilustrativo de uma curva característica típica da saída de umtransmissor de pressão diferencial (DP) (secundário) relativo à pressão diferencial. Alinha cheia representa uma relação linear entre a pressão diferencial e a saída do sis-tema elétrico. A linha pontilhada é exemplificativa de uma curva real, levando emconsideração o erro Es introduzido pela falta de linearidade no elemento secundário.

- A figura 5 é uma curva normalizada, mostrando a linearidade da saída do sistemacomo um percentual do desvio de erro de leitura de uma curva linear ideal, que pode-ria ser representada pela linha horizontal reta com erro zero.- A figura 6 é um diagrama em bloco de um típico sistema de medição de taxa de flu-xo de fluido de DP, adaptado para usar o método de calibração da presente invenção.

- A figura 7 é um fluxograma em bloco, em forma de diagrama, da calibração inicialdo transmissor de DP usado no sistema mostrado na figura 6.

- A figura 8 é uma tabela exemplificativa mostrando os valores percentuais para apressão diferencial tomada em incrementos de dez por cento sobre a faixa de operaçãode um transmissor de pressão diferencial (DP), onde URL é o Limite da Faixa Supe-rior (Upper Range Limit) do transmissor, medido em polegadas de coluna d'água.

- A figura 9 é fluxograma em bloco do método de calibração da presente invenção,com tabelas exemplificativas de valores tomados a partir dos pontos indicados no pro-cesso.

- A figura 10 é um gráfico que mostra a relação entre o Dpmedido, como uma por-centagem do limite de faixa superior (URL) e o DP normalizado, ou DP', como umaporcentagem do URL.

Resumo da Invenção

O método da presente invenção calibra e caracteriza um sistema de me-dição de fluxo de pressão diferencial como um conjunto unitário, usando um fluxocalibrado real no sensor primário. Ao calibrar o sistema como um todo, com o fluxode fluido de referência real, no lugar de confiar na calibração dos elementos primárioe secundário individualmente, é produzido um efeito inesperado e sinergístico, peloque a precisão e redução do sistema, é melhor que aquela obtida através da raiz qua-drada da soma dos quadrados dos elementos do sistema calibrados individualmente.

Descrição Detalhada da Invenção

Antes de tratar dos detalhes do método de calibração e caracterizaçãoda presente invenção, será feita uma breve descrição de um sistema de medição defluxo, em que o método de calibração seria usado, a fim de estabelecer os fundamen-tos da invenção.

A figura 6 é um diagrama em bloco de um típico sistema de medição defluxo dependente de pressão diferencial do tipo para o qual, o método de calibraçãoda presente invenção, é particularmente adequado. Nesse sistema de medição, umsensor de fluxo de pressão diferencial do tipo de tubo de pitot (4), funciona comoelemento primário, mas, no entanto, dispositivos tradicionais de pressão diferencial,tais como placa de orifício, tubo venturi ou bocal de fluxo, podem também atuarcomo dispositivo de detecção de pressão diferencial. O tubo de pitot mostrado é dotipo descrito na Patente US No. 4.154.100, de James B. Harbaugh et al. e na PatenteUS No. 4.559.836, de Darrel F. Coleman et al., para cujas patentes é feito referênciapara uma explanação mais completa do sensor de fluxo de pressão diferencial (DP) (4)da figura 6.

O lado oposto a montante do tubo de pitot (4), detecta a pressão de im-pacto média do sensor de fluido em circulação, de modo a estabelecer um valor dealta pressão. O lado oposto a jusante do tubo de pitot detecta a baixa pressão. As pres-sões alta e baixa do fluido são conduzidas dos espaços repletos de matéria (6) e (8) dosensor de fluido (4) para um transdutor de pressão (10), o primeiro estágio do trans-missor de pressão diferencial (11). O transdutor de pressão transforma as respectivaspressões alta e baixa do fluido emitidas dentro do sensor primário em um sinal elétri-co, cuja característica é uma função da pressão diferencial (DP), que é a diferençaentre as pressões alta e baixa de fluido detectadas. Um transdutor típico seria aqueleequipado com um elemento de leitura ou de detecção compreendendo um diafragmade silício, em cujas superfícies são internamente difundidos piezoresistores, que com-preendem uma ponte elétrica, cuja saída é análoga à pressão diferencial aplicada aotransdutor. Outros tipos de transmissores de DP podem ser usados, tais como capaci-tância ou relutância variável. O sinal elétrico análogo do transdutor de pressão (10), étransformado no conversor A/D (12) em um sinal digital, para ser introduzido emuma unidade central de processamento (CPU) (16). A CPU (16) executa a função deraiz quadrada, assim como outros cálculos, incluindo as correções de erro do sistemanecessárias para produzir um preciso sinal de saída final do sistema de medição defluxo.

Após a calibração, em conformidade com o método da presente inven-ção, durante a operação nas condições de medição de fluxo real, o sinal eletrônico,representando a pressão diferencial do fluido, trata a informação de calibração arma-zenada em uma memória EEPROM (18), cuja informação pode estar na forma de umatabela de pesquisa ou de uma equação polinomial (19), de modo a proporcionar corre-ções coletivas no sinal que ocorreu como resultado da falta de linearidade no transmis-sor (11) e de anomalias na operação do sensor primário (4). A obtenção da informa-ção a ser armazenada na EEPROM para implementar essas correções, é o resultado doprocesso de calibração e de caracterização da presente invenção, pelo que será subse-qüentemente descrito em maiores detalhes. O sinal corrigido de DP é posteriormenteprocessado pela CPU na etapa rotulada (27), para determinar a raiz quadrada da pres-são diferencial corrigida. Tal valor é usado para determinar o fluxo Q, que é depoislido/visualizado em um instrumento apropriado (30) ou aplicado em algum processoposterior de instrumentação.

Tendo descrito, de um modo geral, a função do medidor de fluxo naoperação real, o método de chegar os coeficientes de calibração que estão armazena-dos na EEPROM será agora descrito. Conforme mencionado anteriormente, tanto osensor primário como o elemento secundário contribuem em erro e cada um afetamadversamente a precisão do sistema. Ao proporcionar correção, ao mesmo tempo,para ambas essas fontes de erro, o sinal do sistema de fluxo final terá uma precisãomaior que, se de outro modo, tivesse individualmente calibrado os elementos primárioe secundário.

Com relação a um entendimento do erro que foi contribuído pelo sensorprimário, consulte-se novamente a figura 3. Quanto ao elemento secundário, a saídanão linear do transmissor de pressão diferencial (DP) é inicialmente linearizada contrauma fonte calibrada de DP, tal como um testador de contrapeso. Ver a figura 7quanto à ilustração diagramática de um processo de linearização inicial do transmissorde DP, por si próprio. Neste ponto, deve ser observado que a linearização é uma for-ma de calibração que é usada, quando a saída desejada é uma função linear da entradade um dispositivo. Entretanto, existem situações, quando a saída desejada é uma fun-ção exponencial ou polinomial ou alguma outra função da entrada. Portanto, para de-finir, de forma genérica, o método de calibração da presente invenção, que cobre to-das tais funções, os termos "caracterizante" ou "caracterização" podem ser usadospara amplamente incluir a linearização, assim como os outros mencionados.

O processo de linearização inicial, caracteriza a saída do transmissor apartir das forças diferenciais conhecidas, fornecidas por uma fonte calibrada de pres-são diferencial (DP). Como resultado dessa caracterização inicial, a saída do transmis-sor será referida como DPcalibrada. Como um exemplo do resultado de tal calibraçãoinicial, é feito referência à figura 8, onde a DPcalibrada é mostrada para incrementosde valores de pressão diferencial de zero a 100% do limite de faixa superior (URL) dotransmissor, quando suprido pela fonte de DP calibrada. Como parte do processo decalibração inicial, esses valores de DPcal são armazenados na memória não-volátil daCPU do transmissor. Ver a figura 6 para uma visualização da unidade central de pro-cessamento (CPU).

No entanto, em conformidade com os objetivos da presente invenção,não é suficiente linearizar o transmissor de pressão diferencial (DP) individualmente.Os objetivos da presente invenção são alcançados mediante caracterização da saída daDP do sistema contra a saída da DPcalibrada do transmissor, mais o coeficiente defluxo K, para o sensor primário, que é:

DPcal + K => DPcorrigida

Em outras palavras, a caracterização inicial do transmissor de DP éainda aperfeiçoada no contexto do sistema de medição total, levando-se em considera-ção no procedimento de calibração, a variação do valor de K do sensor primário. Istoé conseguido mediante armazenamento de um ou mais coeficientes de correção namemória EEPROM (18), usando aqueles coeficientes para caracterizar o sistema demedição, integralmente como um todo.

Fazendo-se referência à figura 9, facilita-se o entendimento de como oscoeficientes de correção (21), que são armazenados na EEPROM, são investigados.

Os números nas tabelas que são referenciados à diferentes porções do diagrama sãoapenas exemplificativos, para a finalidade de melhor entendimento do processo. Pri-meiro, os valores de K para uma escolha de diferentes números de fluxo são determi-nados. O número de valores de fluxos de fluido escolhido para o processo de calibra-ção é uma questão de raciocínio. Para a finalidade da presente descrição, será escolhi-do onze, cobrindo a faixa de operação do sistema em incrementos de dez por cento,partindo do zero. Embora os fluxos de fluido de referência possam ser obtidos atravésde um número de técnicas diferentes, uma forma preferida envolve o uso de um tan-que de laboratório de pesagem altamente precisa, que determina diretamente a massade fluxo. Um número de diferentes fluxos de referência escolhido, é direcionado paraum tubo que apresenta um sensor primário, tal como o tubo de aferição de média depitot (4) da figura 6. As pressões alta e baixa detectadas, são direcionadas para otransmissor de DP já inicialmente calibrado, a partir do qual um sinal de pressão dife-rencial DPmedido (DPm) é obtido. Tal sinal, junto com um sinal de entrada Q, repre-sentando um fluxo de fluido de referência calibrado do tanque de pesagem, calcula ovalor real K do sensor primário, Kact, em conformidade com a fórmula:

Kact = Q /V DPm

A partir do valor de Kact para cada uma das taxas de fluxo escolhidas,um K médio (Kavg) é determinado, mediante métodos conhecidos de análise estatísti-ca. Na próxima etapa, é determinado uma DP ou DP', em conformidade com a fórmula:

(Kact/Kavg)2 χ DPm = DP'

Seguindo determinação da DP nominal para cada uma das taxas de flu-xo escolhidas, uma análise de regressão estatística é usada para se chegar a um oumais coeficientes de correção para o sistema, que são depois armazenados naEEPROM. De preferência, a regressão usa o método dos mínimos quadrados paraajustar uma linha através de um conjunto de pontos, cada ponto representando umrespectivo valor nominal de DP para um dos valores de DP medido. A variável de-pendente na análise é a DP medida (DPm), enquanto a variável independente é a pres-são diferencial nominal, DP'. Em conformidade com técnicas bastante conhecidas, aanálise de regressão pode ser expandida para uma precisão aumentada, mediante o usode variáveis independentes adicionais, DP'2, DP'3, DP'4 e DP'5. A análise de regres-são produz as Variáveis X, mostradas na tabela da figura 9, com seus valores de coe-ficiente exemplificativos. Estes são os coeficientes, que necessitam ser aplicados aosvalores iniciais de calibração armazenados na memória EEPROM do transmissor, paradeterminar os novos valores de calibração:

DPcor = Intercept. + Xvarl(DPcal) + Xvar2(DPcal)2 + .... Xvar5(DPcal)5

onde, Xvarn é o coeficiente de regressão para a enésima variável independentee Intercept. é o ponto onde a linha reta cruza o eixo Y.

Dependendo da precisão desejada, podem ser usadas 2, 3 ou 6 variáveisindependentes, ao invés das cinco mostradas nesse exemplo.

Quando a memória é tratada na operação do sistema real, o valor finalda DP corrigida (DPcor) é usado para determinar a correta saída de fluxo.

A calibração é realizada sobre toda a faixa de fluxo do sistema de me-dição, estabelecendo uma precisão de pelo menos ±0,5% sobre toda a faixa de fluxocalibrada. Os valores de correção calculados (DP's corrigidos), substituem as corre-ções na EEPROM, que foram estabelecidas durante a caracterização inicial do trans-missor, conforme mostrado na figura 7. A caracterização do medidor de fluxo com opresente método de calibração, permite à saída elétrica (27) do medidor, seguir o ver-dadeiro fluxo de referência, dessa forma, compensando todos os erros devido à faltade linearidade e ao coeficiente de fluxo do sistema primário, conforme mostrado nafigura 10.

Claims (7)

1. Processo de calibração de sistema, para um sistema de medição de fluxopor pressão diferencial compreendendo um sensor de fluxo e um aparelho de conversãoeletromecânico, incluindo memória eletrônica, para converter sinais de alta e baixa pres-são de fluido em uma saída de sinal elétrico representativo de fluxo de fluido, o processocompreendendo as etapas de:- calibrar o aparelho de conversão eletromecânico contra pressões conhecidas sobre afaixa de operação de pressões para o aparelho de conversão eletromecânico, para obteros dados de caracterização de saída iniciais e armazenar os dados de caracterização namemória eletrônica;- detectar com o sensor de fluxo primário em um fluido em fluxo num conduto confinadouma alta pressão de impacto de fluido e uma baixa pressão de fluido para cada uma deuma pluralidade de quantidades de fluxo de referência;- converter, com o dito aparelho de conversão eletromecânico, os ditos sinais de alta ebaixa pressão em sinais elétricos medidos de pressão diferencial representativos da dife-rença entre as altas e baixas pressões detectadas, para cada uma de uma pluralidade dequantidades de fluxo de referência;- determinar um fator de correção para a saída do aparelho de conversão eletromecânico,para cada uma da pluralidade de quantidades de fluxo de referência, como uma função dodesvio de cada valor da pressão diferencial medida DPm, a partir da pressão diferencialnominal correspondente a cada uma da dita pluralidade de quantidades de fluxo de refe-rência;- gravar por cima na memória eletrônica, dos dados iniciais de caracterização com osvalores de correção calculados para fornecer dados de caracterização de saída modifica-dos; o referido processo de calibração CARACTERIZADO POR compreender ainda asetapas de:- calcular para cada uma das quantidades de fluxo selecionadas, um coeficiente de fluxoreal Kact do sensor de fluxo de acordo com a fórmula Kact = Q AVdpmonde Q éo fluxo de fluido de referência calibrado, A éum coeficiente que representa odiâmetro do tubo, a pressão e a temperatura e DPm é a pressão diferencial medida,- determinar uma pressão diferencial nominal DP' de acordo com a fórmula:(KaaZKavg)2 χ DPm = DP'.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelaetapa de determinação de um fator de correção para a saída do aparelho de conversãoeletromecânico para cada uma da pluralidade de quantidades de fluxo de referência incluira etapa de submeter os valores da pressão diferencial medidos e os valores da pressãodiferencial nominal determinados a uma análise de regressão estatística para estabeleceros fatores de correção.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PORincluir a conversão de sinais de alta e baixa pressão de fluido provenientes do sensor defluxo em uma saída de sinal eletrônico, representativa de fluxo de fluido, o referido pro-cesso compreendendo ainda as etapas de:- detectar a saída elétrica do aparelho de conversão eletromecânico, para cada uma dadita pluralidade de quantidades de fluxo de fluido de referência;- armazenar os fatores de correção na memória não volátil; e- inicialmente linearizar o aparelho de conversão eletromecânico contra pressões conheci-das sobre a faixa de operação do aparelho, para obter os dados para linearizar a saída dodito aparelho de conversão eletromecânico.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PORainda incluir a etapa de:- modificar os dados de linearização iniciais para o aparelho de conversão eletromecânicocom os fatores de correção determinados.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PORcompreender as etapas de:- detectar a pressão de impacto de fluido e a baixa pressão estática do fluido para umapluralidade de quantidades de fluxos de fluidos de referência conhecidos, para estabeleceruma pluralidade de sinais de alta e baixa pressão sobre uma faixa de quantidades de flu-xos de fluido;- converter os ditos sinais de alta e baixa pressão em sinais elétricos medidos de pressãodiferencial, representativos da diferença entre a alta e a baixa pressão detectadas, paracada uma da pluralidade de quantidades de fluxo de referência;- estabelecer uma relação linear entre as quantidades de fluxo de referência e a saída elé-trica do aparelho de conversão eletromecânico, para cada uma da pluralidade de quanti-dades de fluxo de referência; e-gravar na memória eletrônica, a dita relação linear estabelecida do aparelho de conver-são eletromecânico.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO PORincluir, ainda, a etapa de inicialmente caracterizar o aparelho de conversão eletromecâni-co contra pressões conhecidas sobre a faixa de operação do aparelho, para obter os dadospara caracterizar a saída do dito aparelho de conversão eletromecânico.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO PORincluir, ainda, a etapa de- estabelecer uma relação desejada entre as quantidades de fluxo de referên-cia e a saída elétrica do aparelho de conversão eletromecânico, para cada uma da plurali-dade de quantidades de fluxo de referência, como uma função do desvio de cada valor dapressão diferencial medida, a partir da pressão diferencial nominal correspondente a cadauma da pluralidade de quantidades de fluxo de referência