BRPI0614823A2

BRPI0614823A2 - eletrÈnica de medição e métodos para processamento de sinais de sensores para um material de fluxo multifases em um medidor de fluxo

Info

Publication number: BRPI0614823A2
Application number: BRPI0614823-9A
Authority: BR
Inventors: Mark James Bell; Craig B Mcanally
Original assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2006-08-15
Publication date: 2011-04-19
Also published as: KR20110032009A; CA2619689A1; CA2619689C; KR20130014625A; KR101410003B1; CN101268341A; KR20080039498A; BRPI0614823B1; AR054920A1; AU2006279675B2; EP1938051B9; HK1124658A1; EP1938051B1; US20080243400A1; EP1938051A1; RU2371680C1; JP2009505100A; CN101268341B; WO2007022118A1; AU2006279675A1

Abstract

ELETRÈNICA DE MEDIçãO E MéTODOS PARA PROCESSAMENTO DE SINAIS DE SENSORES PARA UM MATERIAL DE FLUXO MULTIFASES EM UM MEDIDOR DE FLUXO. Eletrónica de medição (20) para processar sinais de sensores para um material de fluxo multifases em um medidor de fluxo (5) é fornecida de acordo com uma modalidade da invenção. A eletrónica de medição (20) inclui uma interface (201) para receber primeiro e segundo sinal de sensor (210 e 211) para um material de fluxo multifases e um sistema de processamento (203) . O sistema de processamento (203) é configurado para receber o primeiro sinal de sensor (210) e o segundo sinal de sensor (211), gerar um primeiro deslocamento de fase de noventa graus (213) do primeiro sinal de sensor (210) e gerar um segundo deslocamento de fase de noventa graus (214) do segundo sinal de sensor (211), computar uma frequência (221) usando um dentre o primeiro deslocamento de fase de noventa graus (213) e o segundo deslocamento de fase de noventa graus (214), computar uma diferença de fase (220) usando um ou mais dentre o primeiro deslocamento de fase de noventa graus (213) e o segundo deslocamento de fase de noventa graus (214), e computar um ou mais dentre uma taxa de fluxo de massa (223), uma densidade (224), ou uma taxa de fluxo de volume (225) para um material de fluxo multifases.

Description

"ELETRÔNICA DE MEDIÇÃO E MÉTODOS PARAPROCESSAMENTO DE SINAIS DE SENSORES PARA UM MATERIAL DEFLUXO MULTIFASES EM UM MEDIDOR DE FLUXO"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se à eletrônica de me-dição e métodos para processamento de sinais de sensores pa-ra um material de fluxo multifases em um medidor de fluxo.

Fundamentos da Invenção

É conhecido o uso de medidores de fluxo de massaCoriolis para medir fluxo de massa, densidade, e fluxo devolume e outra informação de materiais fluindo através deuma tubulação como descrito na Patente Norte-Americana No.4.491.025, emitida para J. E. Smith, e outros de 1 de Janei-ro de 1985 e Re. 31.450 para J. E. Smith de 11 de Fevereirode 1982. Esses medidores de fluxo têm um ou mais tubos defluxo de diferentes configurações. Cada configuração de con-duto pode ser visualizada como tendo um conjunto de modos devibração natural incluindo, por exemplo, modos de simplescurvatura, torsional, radial e acoplados. Em uma aplicaçãode medição de fluxo de massa Coriolis típica, uma configura-ção de conduto é excitada em um ou mais modos de vibração àmedida que um material flui através do conduto, e movimentodo conduto é medido em pontos espaçados ao longo do conduto.

Os modos vibracionais dos sistemas preenchidos commaterial são definidos em parte pela massa combinada dos tu-bos de fluxo e o material nos tubos de fluxo. 0 materialflui no medidor de fluxo a partir de uma tubulação conectadana lateral de entrada do medidor de fluxo. 0 material é en-tão direcionado através do tubo de fluxo ou tubos de fluxo esai do medidor de fluxo para uma tubulação conectada na la-teral de saida.

Um acionador aplica uma força ao tubo de fluxo. Aforça leva o tubo de fluxo a oscilar. Quando não há materialfluindo através do medidor de fluxo, todos os pontos ao lon-go de um tubo de fluxo oscilam com uma fase idêntica. À me-dida que um material começa a fluir através do tubo de flu-xo, acelerações Coriolis levam cada ponto ao longo do tubode fluxo a ter uma fase diferente com relação a outros pon-tos ao longo do tubo de fluxo. A fase na lateral de entradado tubo de fluxo retarda o acionador, enquanto a fase na la-teral de saida comanda o acionador. Os sensores são locali-zados em pontos diferentes no tubo de fluxo para produziremsinais senoidais representativos do movimento do tubo defluxo nos pontos diferentes. A diferença de fase entre osdois sinais de sensores é proporcional à taxa de fluxo demassa do material fluindo através do tubo de fluxo ou tubosde fluxo. Em uma aproximação já conhecida ou uma Transforma-da de Fourier Discreta (DFT) ou uma Transformada de FourierRápida (FFT) é usada para determinar a diferença de fase en-tre os sinais de sensores. A diferença de fase e uma respos-ta de freqüência vibracional do conjunto de tubo de fluxosão usadas para obter a taxa de fluxo de massa.

Em uma aproximação já conhecida, um sinal de refe-rência independente é usado para determinar uma freqüênciade sinal de referência, tal como se usando a freqüência en-viada ao sistema acionador vibracional. Em uma outra aproxi-mação, um laço travado por fase (PLL) é usado para travar afreqüência do sinal de referência ou "pickoff" na freqüênciade acionamento. Em uma outra aproximação já conhecida, afreqüência de resposta vibracional gerada por um sensor dereferência pode ser determinada centrando-se essa freqüênciaem um filtro de entalhe, onde o medidor de fluxo já conheci-do tenta manter o entalhe do filtro de entalhe na freqüênciade sensor de referência. Essas técnicas já conhecidas fun-cionam bastante bem sob condições quiescentes, onde o mate-rial de fluxo no medidor de fluxo é uniforme e onde a fre-qüência de sinal de referência resultante é relativamenteestável. Entretanto, a medição de fase da técnica anteriorsofre quando o material de fluxo não é uniforme, tal comonos fluxos de duas fases onde o material de fluxo compreendeum liquido e um sólido ou onde há bolhas de ar no materialde fluxo liquido. Em tais situações, a freqüência determina-da já conhecida pode flutuar rapidamente. Durante condiçõesde transições de freqüência rápidas e grandes, é possívelque os sinais de referência se movam fora da largura de ban-da do filtro, resultando em medições de fase e freqüênciaincorretas. Isso também é um problema em lotes vazio-cheio-vazio, onde o medidor de fluxo é repetidamente operado emcondições alternadas vazio e cheio. Também, se a freqüênciado sensor se move rapidamente, um processo de demodulaçãonão será capaz de prosseguir com a freqüência atual ou medi-da, causando demodulação em uma freqüência incorreta. Deve-ria ser entendido que se a freqüência determinada é incorre-ta ou imprecisa, então valores subseqüentemente derivados dedensidade, taxa de fluxo de volume, etc., também serão in-corretos e imprecisos. Além disso, o erro pode ser computadoem subseqüentes determinações de característica de fluxo.

Na técnica anterior, os sinais de referência podemser digitalizados e digitalmente manipulados de modo a im-plementar o filtro de entalhe, que aceita somente uma bandaestreita de freqüências. Portanto, quando a freqüência alvoestá mudando, o filtro de entalhe não pode ser capaz de ras-trear o sinal alvo por um período de tempo. Tipicamente, aimplementação de filtro de entalhe leva 1-2 segundos pararastrear o sinal alvo flutuante. Devido ao tempo exigido pe-la técnica anterior para determinar a freqüência, o resulta-do não é somente que as determinações de freqüência e fasecontêm erros, mas também que a medição de erro abrange umintervalo de tempo que excede o intervalo de tempo durante oqual o erro e/ou o fluxo de duas fases realmente ocorre. Is-so ocorre devido à lentidão relativa de resposta de uma im-plementação de filtro de entalhe.

O resultado é que o medidor de fluxo da técnicaanterior, precisa, rápida ou satisfatoriamente rastreia oudetermina uma freqüência de sensor de referência durante ofluxo de duas fases do material de fluxo no medidor de flu-xo. Conseqüentemente, a determinação de fase é igualmentelenta e passível de erro, à medida que a técnica anteriorderiva a diferença de fase usando a freqüência de referênciadeterminada. Portanto, qualquer erro na determinação de fre-qüência é composto na determinação de fase. 0 resultado éerro aumentado na determinação de freqüência e na determina-ção de fase, levando a erro aumentado na determinação da ta-xa de fluxo de massa. Em adição, como o valor de freqüênciaé usado para determinar um valor de densidade (densidade éaproximadamente igual a um sobre a freqüência ao quadrado) ,um erro na determinação da freqüência é repetido ou compostona determinação da densidade.

Em um tipico poço de óleo, a saida do poço usual-mente inclui não somente óleo, mas somente pode incluirquantidades variáveis de água e gás natural no fluxo de saí-da do poço. A saida do poço de óleo, portanto, tipicamentecompreende um fluxo de fluido multifases. Como um resultado,o fluxo de poço é usualmente abastecido em um dispositivoseparador. O dispositivo separador extrai um ou mais compo-nentes do fluxo de poço. O dispositivo separador pode com-preender um separador de duas fases ou pode compreender umseparador de três fases. Um separador de duas fases tipica-mente extrai gás entranhado de um fluido multifases. A saidado separador de duas fases pode compreender uma saida de gáse um fluido de duas fases sem gás entranhado. Por exemplo,onde o fluxo do poço compreende óleo, água, e gás natural,então a saida de liquido separador de duas fases pode com-preender um fluxo de água e óleo de duas fases. Um separadorde três fases pode separar o gás entranhado e pode tambémseparar a água do óleo.

Entretanto, os separadores não separam completa-mente os componentes do fluxo. Por exemplo, o gás extraídopode incluir uma pequena quantidade de líquido residual. Es-se é usualmente chamado arraste ou líquido de arraste, à me-dida que a saída de gás de um separador é tipicamente posi-cionado fisicamente mais alta do que uma saída de líquido.Em adição, a saída de óleo de um separador de três fases (oua saída de óleo e água de um separador de duas fases) podeainda incluir uma pequena quantidade de gás entranhado. Esseé chamado deslizamento ou gás de deslizamento através da sa-ída de líquido, à medida que a saída de líquido/água de umseparador é tipicamente posicionada fisicamente mais baixado que uma saída de gás.

A medição da saída do separador de acordo com atécnica anterior compreende medir cada fluxo de saída sepa-rador com um medidor de fluxo de algum tipo. A medição assu-me que há um líquido de arraste desprezível na saída de gásdo separador e assume que há um gás de deslizamento despre-zível na saída de óleo/água. Essa hipótese é feita porque natécnica anterior o gás entranhado e/ou o líquido não podeser substancialmente instantaneamente determinado e, portan-to, não pode ser precisamente determinado. Entretanto, o ar-raste e o deslizamento estão tipicamente presentes, resul-tando em uma imprecisão significativa nas medições de produ-ção de poço da técnica anterior. A imprecisão é compostacombinando-se as medições de gás e líquido da técnica ante-rior.

Sumário da Invenção

Os problemas acima e outros são resolvidos e umavanço na técnica é alcançado através do fornecimento de e-letrônica de medição e métodos para processamento de sinaisde sensores para um material de fluxo multifases em um medi-dor de fluxo.

Eletrônica de medição para processar sinais desensores para um material de fluxo multifases em um medidorde fluxo é fornecida de acordo com uma modalidade da inven-ção. A eletrônica de medição compreende uma interface parareceber um primeiro sinal de sensor e um segundo sinal desensor para o material de fluxo multifases e um sistema deprocessamento em comunicação com a interface. 0 sistema deprocessamento é configurado para receber o primeiro sinal desensor e o segundo sinal de sensor a partir da interface,gerar um primeiro deslocamento de fase de noventa graus doprimeiro sinal de sensor e gerar um segundo deslocamento defase de noventa graus do segundo sinal de sensor, computaruma freqüência usando um dentre o primeiro deslocamento defase de noventa graus e o segundo deslocamento de fase denoventa graus, computar uma diferença de fase usando um oumais dentre o primeiro deslocamento de fase de noventa grause o segundo deslocamento de fase de noventa graus, e compu-tar um ou mais dentre uma taxa de fluxo de massa, uma densi-dade, ou uma taxa de fluxo de volume para um material defluxo multifases.

Um método para processar sinais de sensores paraum material de fluxo multifases em um medidor de fluxo éfornecido de acordo com uma modalidade da invenção. 0 métodocompreende receber um primeiro sinal de sensor e um segundosinal de sensor para o material de fluxo multifases e gerarum primeiro deslocamento de fase de noventa graus do primei-ro sinal de sensor e gerar um segundo deslocamento de fasede noventa graus do segundo sinal de sensor. O método adi-cionalmente compreende computar uma freqüência usando umdentre o primeiro deslocamento de fase de noventa graus e osegundo deslocamento de fase de noventa graus. O método adi-cionalmente compreende computar uma diferença de fase usandoum ou mais dentre o primeiro deslocamento de fase de noventagraus e o segundo deslocamento de fase de noventa graus, a-lém de computar um ou mais dentre uma taxa de fluxo de mas-sa, uma densidade, ou uma taxa de fluxo de volume para ummaterial de fluxo multifases.

Um método para processar sinais de sensores paraum material de fluxo multifases em um medidor de fluxo éfornecido de acordo com uma modalidade da invenção. O métodocompreende receber um primeiro sinal de sensor e um segundosinal de sensor para o material de fluxo multifases e gerarum primeiro deslocamento de fase de noventa graus do primei-ro sinal de sensor e gerar um segundo deslocamento de fasede noventa graus do segundo sinal de sensor. O método adi-cionalmente compreende computar uma freqüência usando umdentre o primeiro deslocamento de fase de noventa graus e osegundo deslocamento de fase de noventa graus. O método adi-cionalmente compreende computar uma diferença de fase usandoum ou mais dentre o primeiro deslocamento de fase de noventagraus e o segundo deslocamento de fase de noventa graus, a-lém de computar um ou mais dentre uma taxa de fluxo de mas-sa, uma densidade, ou uma taxa de fluxo de volume para ummaterial de fluxo multifases e computar um ou mais dentre umlíquido de arraste ou um gás de deslizamento no material defluxo multifases.

Aspectos da Invenção

Em um aspecto da eletrônica de medição, a interfa-ce inclui um digitalizador configurado para digitalizar osinal de sensor.

Em um outro aspecto da eletrônica de medição, osistema de processamento é adicionalmente configurado paradeterminar um ou mais de um gás de deslizamento ou um liqui-do de arraste no material de fluxo multifases.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, a geração compreende o uso de uma transformada de Hil-bert para gerar o primeiro deslocamento de fase de noventagraus e o segundo deslocamento de fase de noventa graus.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, a computação da freqüência compreende computar a fre-qüência do primeiro sinal de sensor e do primeiro desloca-mento de fase de noventa graus.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, a computação da diferença de fase compreende computar adiferença de fase do primeiro sinal de sensor, o primeirodeslocamento de fase de noventa graus, e do segundo sinal desensor.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, a computação da diferença de fase compreende computar adiferença de fase do primeiro sinal de sensor, do primeirodeslocamento de fase de noventa graus, do segundo sinal desensor, e do segundo deslocamento de fase de noventa graus.Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, o sistema de processamento é adicionalmente configuradopara dividir a freqüência em pelo menos um componente defreqüência de gás e um componente de freqüência de liquido,determinar um ou mais dentre uma fração de vácuo de gás ouuma fração de liquido da resposta de freqüência e um ou maisdentre o componente de freqüência de gás e o componente defreqüência de liquido, determinar um ou mais dentre uma den-sidade de fase liquida de um componente de fluxo liquido domaterial de fluxo multifases ou uma densidade de fase gasosade um componente de fluxo de gás usando a fração de vácuo degás, e determinar um ou mais de um gás de deslizamento domaterial de fluxo multifases ou um liquido de arraste usandoum ou mais da fração de vácuo de gás ou a fração de liquido.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, a divisão compreende processar a resposta de freqüênciacom um ou mais filtros que substancialmente rejeitam um docomponente de freqüência de gás e do componente de freqüên-cia de fluido.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, a divisão compreende filtrar a resposta de freqüênciacom um primeiro filtro que substancialmente rejeita o compo-nente de freqüência de gás e substancialmente passa o compo-nente de freqüência de fluido e filtra a resposta de fre-qüência com um segundo filtro que substancialmente rejeita ocomponente de freqüência de fluido e substancialmente passao componente de freqüência de gás, onde o primeiro filtroemite o componente de freqüência de fluido e o segundo fil-tro emite o componente de freqüência de gás.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, a determinação de uma ou mais de uma fração de vácuo degás ou uma fração de liquido compreende calcular uma densi-dade total da resposta de freqüência, calcular uma densidadede componente de fluido a partir do componente de freqüênciade fluido, calcular uma densidade de componente de gás apartir do componente de freqüência de gás, e calcular umafração de vácuo de gás como uma razão da densidade de compo-nente de fluido menos a densidade total dividida pela densi-dade de componente de fluido menos a densidade de componentede gás.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, o sistema de processamento é adicionalmente configuradopara dividir a resposta de freqüência em pelo menos um com-ponente de freqüência de gás e um componente de freqüênciade fluido, determinar uma densidade total da resposta defreqüência, determinar uma densidade de gás a partir do com-ponente de freqüência de gás, determinar uma fração de vácuode gás a partir da resposta de freqüência e um ou mais docomponente de freqüência de gás e do componente de freqüên-cia de fluido, e determinar uma fração de massa a partir dafração de vácuo de gás multiplicado pela razão da densidadede gás dividida pela densidade total.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, o sistema de processamento é adicionalmente configuradopara determinar uma taxa de fluxo de massa do material defluxo a partir da resposta de freqüência e determinar pelomenos um de uma primeira massa de componente de fluxo e umasegunda massa de componente de fluxo usando a fração de mas-sa e a taxa de fluxo de massa.

Em ainda um outro aspecto da eletrônica de medi-ção, o sistema de processamento é adicionalmente configuradopara elevar ao quadrado a resposta de freqüência para geraruma resposta de freqüência quadrada, inverter a resposta defreqüência quadrada para gerar uma densidade de fluxo subs-tancialmente instantânea, comparar a densidade de fluxosubstancialmente instantânea com pelo menos um de uma densi-dade de gás pré-determinada que é representativa de uma fra-ção de fluxo de gás do material de fluxo de gás e uma densi-dade de líquido pré-determinada que é representativa de umafração de fluxo de líquido, e determinar uma ou mais de umafração de fluxo de líquido ou uma fração de fluxo de gás apartir da comparação.

Em um aspecto do método, este adicionalmente com-preende determinar um ou mais de um gás de deslizamento ouum líquido de arraste no material de fluxo multifases.

Em um aspecto do método, a geração compreende umatransformada de Hilbert para gerar o primeiro deslocamentode fase de noventa graus e o segundo deslocamento de fase denoventa graus.

Em ainda um aspecto do método, computar a freqüên-cia compreende computar a freqüência do primeiro sinal desensor e do primeiro deslocamento de fase de noventa graus.Em ainda um aspecto do método, computar a diferen-ça de fase compreende computar a diferença de fase do pri-meiro sinal de sensor, do primeiro deslocamento de fase denoventa graus, e do segundo sinal de sensor.

Em ainda um aspecto do método, computar a diferen-ça de fase compreende computar a diferença de fase do pri-meiro sinal de sensor, do primeiro deslocamento de fase denoventa graus, do segundo sinal de sensor, e do segundo des-locamento de fase de noventa graus.

Em ainda um aspecto do método, este adicionalmentecompreende dividir a freqüência em pelo menos um componentede freqüência de gás e um componente de freqüência de flui-do, determinar um ou mais dentre uma fração de vácuo de gásou uma fração de liquido da resposta de freqüência e um oumais dentre o componente de freqüência de gás e o componentede freqüência de fluido, determinar um ou mais dentre umadensidade de fase liquida de um componente de fluxo liquidodo material de fluxo multifases ou uma densidade de fase ga-sosa de um componente de fluxo de gás usando a fração de vá-cuo de gás, e determinar um ou mais de um gás de deslizamen-to do material de fluxo multifases ou um liquido de arrasteusando um ou mais da fração de vácuo de gás ou a fração deliquido.

Em ainda um outro aspecto do método, a divisãocompreende processar a resposta de freqüência com um ou maisfiltros que substancialmente rejeitam um do componente defreqüência de gás e do componente de freqüência de fluido.Em ainda um outro aspecto do método, a divisãocompreende filtrar a resposta de freqüência com um primeirofiltro que substancialmente rejeita o componente de freqüên-cia de gás e substancialmente passa o componente de freqüên-cia de fluido e filtra a resposta de freqüência com um se-gundo filtro que substancialmente rejeita o componente defreqüência de fluido e substancialmente passa o componentede freqüência de gás, onde o primeiro filtro emite o compo-nente de freqüência de fluido e o segundo filtro emite ocomponente de freqüência de gás.

Em ainda um outro aspecto do método, a determina-ção de uma ou mais de uma fração de vácuo de gás ou uma fra-ção de liquido compreende calcular uma densidade total daresposta de freqüência, calcular uma densidade de componentede fluido a partir do componente de freqüência de fluido,calcular uma densidade de componente de gás a partir do com-ponente de freqüência de gás, e calcular uma fração de vácuode gás como uma razão da densidade de componente de fluidomenos a densidade total dividida pela densidade de componen-te de fluido menos a densidade de componente de gás.

Em ainda um outro aspecto do método, este adicio-nalmente compreende dividir a resposta de freqüência em pelomenos um componente de freqüência de gás e um componente defreqüência de fluido, determinar uma densidade total a par-tir da resposta de freqüência, determinar uma densidade degás a partir do componente de freqüência de gás, determinaruma fração de vácuo do gás a partir da resposta de freqüên-cia e um ou mais do componente de freqüência de gás e docomponente de freqüência de fluido, e determinar uma fraçãode massa a partir da fração de vácuo de gás multiplicado poruma razão da densidade de gás dividida pela densidade total.

Em ainda um outro aspecto do método, este adicio-nalmente compreende determinar uma taxa de fluxo de massa domaterial de fluxo a partir da resposta de freqüência e de-terminar pelo menos um de uma primeira massa de componentede fluxo e uma segunda massa de componente de fluxo usando afração de massa e a taxa de fluxo de massa.

Em ainda um outro aspecto do método, este adicio-nalmente compreende elevar ao quadrado a resposta de fre-qüência para gerar uma resposta de freqüência quadrada, in-verter a resposta de freqüência quadrada para gerar uma den-sidade de fluxo substancialmente instantânea, comparar adensidade de fluxo substancialmente instantânea com pelo me-nos um de uma densidade de gás pré-determinada que é repre-sentativa de uma fração de fluxo de gás do material de fluxode gás e uma densidade de liquido pré-determinada que é re-presentativa de uma fração de fluxo de liquido, e determinaruma ou mais de uma fração de fluxo de liquido ou uma fraçãode fluxo de gás a partir da comparação.

Breve Descrição dos Desenhos

O mesmo número de referência representa o mesmoelemento em todos os desenhos.

A FIG. 1 ilustra um medidor de fluxo Coriolis emum exemplo da invenção.

A FIG. 2 mostra eletrônica de medição de acordocom uma modalidade da invenção.A FIG. 3 é um fluxograma de um método de processarum sinal de sensor em um medidor de fluxo de acordo com umamodalidade da invenção.

A FIG. 4 mostra a eletrônica de medição de acordocom uma modalidade da invenção.

A FIG. 5 é um fluxograma de um método de processaro primeiro e o segundo sinal de sensor em um medidor de flu-xo de acordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 6 é um diagrama de bloco de uma parte dosistema de processamento de acordo com uma modalidade da in-venção.

A FIG. 7 mostra detalhes do bloco de transformadade Hilbert de acordo com uma modalidade da invenção.

As FIGs. 8 e 9 são diagramas de bloco de duas ra-mificações independentes do bloco de análise de acordo comuma modalidade da invenção.

A FIG. 10 é um gráfico de densidade de espectro deenergia de um sinal de sensor de referência de um medidor defluxo sob condições normais.

A FIG. 11 mostra um bloco de transformada de Hil-bert de acordo com a modalidade de único deslocamento de fase.

A FIG. 12 mostra o bloco de análise para a modali-dade de único deslocamento de fase.

A FIG. 13 mostra o processamento do sensor da in-venção se comparado à técnica anterior, onde um valor de di-ferença de tempo (At) de cada um é comparado.A FIG. 14 mostra a eletrônica de medição de acordocom uma outra modalidade da invenção.

A FIG. 15 é um gráfico de respostas de freqüênciade medidor de fluxo para ar, para um fluido, e para uma mis-tura combinada de ar/fluido (isto é, para um fluido incluin-do ar entranhado).

A FIG. 16 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de vácuo de gás em um material de fluxofluindo através de um medidor de fluxo de acordo com uma mo-dalidade da invenção.

A FIG. 17 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de vácuo de gás em um material de fluxofluindo através de um medidor de fluxo de acordo com uma mo-dalidade da invenção.

A FIG. 18 é um gráfico de freqüência que mostrarespostas de filtro passa-baixa e passa-alta que podem serusados para dividir o componente de freqüência de fluido e ocomponente de freqüência de gás de acordo com uma modalidadeda invenção.

A FIG. 19 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de vácuo de gás em um material de fluxofluindo através de um medidor de fluxo de acordo com uma mo-dalidade da invenção.

A FIG. 20 é um gráfico de uma resposta de freqüên-cia de filtro de entalhe.

A FIG. 21 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de massa de componentes de fluxo em um ma-terial de fluxo fluindo através de um medidor de fluxo deacordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 22 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de massa de componentes de fluxo em um ma-terial de fluxo fluindo através de um medidor de fluxo deacordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 23 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de massa de componentes de fluxo em um ma-terial de fluxo fluindo através de um medidor de fluxo deacordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 24 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de fluxo de liquido em um material de fluxode gás fluindo através de um medidor de fluxo de acordo comuma modalidade da invenção.

A FIG. 25 é um gráfico de densidade de gás naturalversus porcentagem de glicol (isto é, fração de fluxo de li-quido).

A FIG. 26 é um fluxograma de um método para deter-minar uma fração de fluxo de liquido em um material de fluxode gás fluindo através de um medidor de fluxo de acordo comuma modalidade da invenção.

A FIG. 27 é um fluxograma de um método de proces-sar sinais de sensores em um medidor de fluxo de acordo comuma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

As FIGs. 1-27 e a seguinte descrição representamexemplos específicos para ensinar aqueles versados na técni-ca como fazer e usar o melhor modo da invenção. Com o propó-sito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos con-vencionais foram simplificados ou omitidos. Aqueles versadosna técnica apreciarão variações desses exemplos que caem noescopo da invenção. Aqueles versados na técnica apreciarãoque as características descritas abaixo podem ser combinadasde várias formas para formar múltiplas variações da inven-ção. Como um resultado, a invenção não está limitada aos e-xemplos específicos descritos abaixo, mas somente pelas rei-vindicações e seus equivalentes.

A FIG. 1 mostra um medidor de fluxo Coriolis 5 quecompreende um conjunto de medição 10 e uma eletrônica de me-dição 20. O conjunto de medição 10 responde à taxa de fluxode massa e densidade de um material de processo. A eletrôni-ca de medição 20 é conectada ao conjunto de medição 10 viafios 100 para fornecer densidade, taxa de fluxo de massa, einformação de temperatura sobre o caminho 2 6, bem como outrainformação não relevante à presente invenção. Uma estruturade medidor de fluxo Coriolis é descrita embora esteja apa-rente àqueles versados na técnica que a presente invençãopoderia ser praticada como um densitômetro de tubo vibrató-rio sem a capacidade de medição adicional fornecida por ummedidor de fluxo de massa Coriolis.

O conjunto de medição 10 inclui um par de tubos dedistribuição 150 e 150', flanges 103 e 103' tendo gargalosde flange 110 e 110', um par de tubos de fluxo paralelos 130e 130', mecanismo de acionamento 180, sensor de temperatura190, e um par de sensores de velocidade 170L e 170R. Os tu-bos de fluxo 130 e 130' têm duas pernas de entrada essenci-almente retas 131 e 131' e pernas de saída 134 e 134' queconvergem em direção uma a outra nos blocos de montagem detubo de fluxo 120 e 120'. Os tubos de fluxo 130 e 130' securvam em duas localizações simétricas ao longo de seu com-primento e são essencialmente paralelas por todo o seu com-primento. As barras de braçadeira 140 e 140' servem para de-finir o eixo WeW' em torno do qual cada tubo de fluxo oscila.

As pernas laterais 131, 131' e 134, 134' de tubosde fluxo 130 e 130' são conectadas de forma fixa aos blocosde montagem de tubo de fluxo 120 e 120' e esses blocos, porsua vez, são conectados de forma fixa aos tubos de distribu-ição 150 e 150'. Isso fornece um caminho de material fechadocontínuo através do conjunto de medição Coriolis 10.

Quando os flanges 103 e 103' , tendo furos 102 e102', são conectados, via a extremidade de entrada 104 e aextremidade de saída 104' em uma linha de processo (não mos-trada) que carrega o material de processo que está sendo me-dido, o material que entra na extremidade 104 do medidor a-través de um furo 101 no flange 103 é conduzido através dotubo de distribuição 150 para o bloco de montagem de tubo defluxo 120 tendo uma superfície 121. Dentro do tubo de dis-tribuição 150, o material é dividido e dirigido através dostubos de fluxo 130 e 130'. Mediante os tubos de fluxo exis-tentes 130 e 130', o material de processo é re-combinado emum único fluxo dentro do tubo de distribuição 150' e é, por-tanto, direcionado à extremidade de saída 104' conectada pe-Io flange 103' tendo furos de parafuso 102' à linha de pro-cesso (não mostrada).

Os tubos de fluxo 130 e 130' são selecionados eapropriadamente montados aos blocos de montagem de tubo defluxo 120 e 120' tal como para ter substancialmente a mesmadistribuição de massa, momentos de inércia e módulo de Youngem torno dos eixos de curvatura W-W'e W'-W, respectivamen-te. Esses eixos de curvatura vão em direção de barras debraçadeira 140 e 140'. Visto que, à medida que o módulo deYoung dos tubos de fluxo muda com a temperatura, e essa mu-dança afeta o calculo do fluxo e densidade, o detector detemperatura resistiva (RTD) 190 é montado ao tubo de fluxo130', para continuamente medir a temperatura do tubo de flu-xo. A temperatura do tubo de fluxo e, portanto, a voltagemaparecendo através do RTD para uma dada corrente passandoatravés de todo ele é governada pela temperatura do materialpassando através do tubo de fluxo. A temperatura dependenteda voltagem aparecendo através do RTD é usada e um métodobem conhecido pela eletrônica de medição 20 para compensar amudança no módulo elástico de tubos de fluxo 130 e130'devido a quaisquer mudanças na temperatura do tubo defluxo. O RTD é conectado à eletrônica de medição 120 pelofio 195.

Ambos os tubos de fluxo 130 e 130' são acionadospelo acionador 180 em direções opostas em torno de seus res-pectivos eixos de curvatura WeW' e no que é chamado o pri-meiro modo de curvatura fora de fase do medidor de fluxo.

Esse mecanismo de acionamento 180 pode compreender qualquerum dos muitos arranjos bem conhecidos, tal como um imã mon-tado no tubo de fluxo 130' e uma bobina oposta montada aotubo de fluxo 130 e através do qual uma corrente alternada épassada para vibrar ambos os tubos de fluxo. Um sinal de a-cionamento adequado é aplicado pela eletrônica de medição20, via o fio 185, ao mecanismo de acionamento 180.

A eletrônica de medição 20 recebe o sinal de tem-peratura RTD no fio 195, e os sinais de velocidade esquerdoe direito aparecendo nos fios 165L e 165R, respectivamente.

A eletrônica de medição 20 produz o sinal de acionamento a-parecendo no fio 185 para o elemento de acionamento 180 e ostubos vibratórios 130 e 130'. A eletrônica de medição 20processa os sinais de velocidade esquerdo e direito e o si-nal RTD para computar a taxa de fluxo de massa e a densidadedo material passando através do conjunto de medição 10. Essainformação, junto com outra informação, é aplicada pela ele-trônica de medição 20 pelo caminho 26 a dispositivos de uti-lização 29.

A FIG. 2 mostra eletrônica de medição 20 de acordocom uma modalidade da invenção. A eletrônica de medição 20pode incluir uma interface 201 e um sistema de processamento203. A eletrônica de medição 20 recebe o primeiro e o segun-do sinal de sensor a partir do conjunto de medição 10, talcomo sinais de sensor de velocidade/referência. A eletrônicade medição 20 pode operar como um medidor de fluxo de massaou pode operar como um densitômetro, incluindo operar comoum medidor de fluxo Coriolis. A eletrônica de medição 20processa o primeiro e o segundo sinal de sensor de modo aobter características de fluxo do material de fluxo fluindoatravés do conjunto de medição 10. Por exemplo, a eletrônicade medição 20 pode determinar um ou mais de uma diferença defase, uma freqüência, uma diferença de tempo (At), uma den-sidade, uma taxa de fluxo de massa, e uma taxa de fluxo devolume a partir dos sinais de sensores, por exemplo. Em adi-ção, outras características de fluxo podem ser determinadasde acordo com a invenção. As determinações são discutidasabaixo.

A determinação da diferença de fase e a determina-ção de freqüência são muito mais rápidas e mais precisas econfiáveis do que tais determinações na técnica anterior. Emuma modalidade, a determinação de diferença de fase e a de-terminação de freqüência são diretamente derivadas de umdeslocamento de fase de somente um sinal de sensor, sem anecessidade por qualquer sinal de referência de freqüência.Isso vantajosamente reduz o tempo de processamento exigidode modo a computar as características de fluxo. Em uma outramodalidade, a diferença de fase é derivada dos deslocamentosde fase de ambos os sinais de sensores, enquanto a freqüên-cia é derivada de somente um sinal de deslocamento de fase.Isso aumenta a precisão de ambas as características de flu-xo, e ambas podem ser determinadas muito mais rápido do quena técnica anterior.

Os métodos de determinação de freqüência da técni-ca anterior tipicamente levam 1-2 segundos para executar. Emcontraste, a determinação de freqüência de acordo com a in-venção pode ser executada em apenas 50 milisegundos (ms) .Quanto mais rápida a determinação de freqüência é observada.

Dependendo do tipo e configuração do sistema de processamen-to, a taxa de amostragem da resposta vibracional, os tama-nhos de filtro, as taxas de decimação, etc. Na taxa de de-terminação de freqüência de 50ms, a eletrônica de medição 20de acordo com a invenção pode ser aproximadamente 40 vezesmais rápida do que a técnica anterior.

A interface 201 recebe o sinal de sensor de um dossensores de velocidade 170L e 170R via os fios 100 da FIG.1. A interface 201 pode executar qualquer condicionamento desinal necessário ou desejado, tal como qualquer maneira deformatar, amplificar, armazenar, etc. Alternativamente, al-gum ou todo do condicionamento de sinal pode ser executadono sistema de processamento 203.

Em adição, a interface 201 pode habilitar comuni-cações entre a eletrônica de medição 20 e os dispositivosexternos. A interface 201 pode ser capaz de qualquer maneirade comunicação eletrônica, óptica, ou em fio.

A interface 201 em uma modalidade é acoplada comum digitalizador 202, onde o sinal de sensor compreende umsinal de sensor analógico. 0 digitalizador 202 amostra e di-gitaliza o sinal de sensor analógico e produz um sinal desensor digital. O digitalizador 202 pode também executarqualquer decimação necessária, onde o sinal de sensor digi-tal é decimado de modo a reduzir a quantidade de processa-mento de sinal necessária e para reduzir o tempo de proces-samento. A decimação será discutida em mais detalhes abaixo.O sistema de processamento 203 conduz operações daeletrônica de medição 20 e processa medições de fluxo doconjunto de medidor de fluxo 10. O sistema de processamento203 executa uma ou mais rotinas de processamento e desse mo-do processa as medições de fluxo de modo a produzir uma oumais características de fluxo.

O sistema de processamento 203 pode compreender umcomputador de propósito geral, um sistema de microprocessa-mento, um circuito lógico, ou algum outro dispositivo deprocessamento de propósito geral ou personalizado. O sistemade processamento 203 pode ser distribuído entre múltiplosdispositivos de processamento. O sistema de processamento203 pode incluir qualquer maneira de meio de armazenamentoeletrônico independente ou integrado, tal como o sistema dearmazenamento 204.

O sistema de processamento 203 processa o sinal desensor 210 de modo a determinar uma ou mais característicasde fluxo do sinal de sensor 210. Uma ou mais característicasde fluxo podem incluir uma diferença de fase, uma freqüên-cia, uma diferença de tempo (At), uma taxa de fluxo de mas-sa, e/ou uma densidade para o material de fluxo, por exemplo.

Na modalidade mostrada, o sistema de processamento203 determina as características de fluxo dos dois sinais desensor 210 e 211 e o único deslocamento de fase de sinal desensor 213. O sistema de processamento 203 pode determinarpelo menos a diferença de fase e a freqüência dos dois si-nais de sensores 210 e 211 e o único deslocamento de fase213. Como um resultado, ou um primeiro ou um segundo sinalde sensor com fase deslocada (tal como um dos sinais de re-ferência de fluxo de subida ou de descida) pode ser proces-sado pelo sistema de processamento 203 de acordo com a in-venção de modo a determinar uma diferença de fase, uma fre-qüência, uma diferença de tempo (At), e/ou uma taxa de fluxode massa para o material de fluxo.

O sistema de armazenamento 204 pode armazenar pa-râmetros de medidor de fluxo e dados, rotinas de software,valores constantes, e valores variáveis. Em uma modalidade,o sistema de armazenamento 204 inclui rotinas que são execu-tadas pelo sistema de processamento 203. Em uma modalidade,o sistema de armazenamento 204 armazena uma rotina de deslo-camento de fase 212, uma rotina de deslocamento de fase 215,uma rotina de freqüência 216, uma rotina de diferença detempo (At) 217, e uma rotina de característica de fluxo 218.

Em uma modalidade, o sistema de armazenamento 204armazena variáveis usadas para operar um medidor de fluxo,tal como o medidor de fluxo Coriolis 5. O sistema de armaze-namento 204 em uma modalidade armazena, tal como o primeirosinal de sensor 210 e o segundo sinal de sensor 211, que sãorecebidos a partir dos sensores de velocidade/referência170L e 170R. Em adição, o sistema de armazenamento 204 podearmazenar um deslocamento de fase de 90 graus 213 que é ge-rado de modo a determinar as características de fluxo.

Em uma modalidade, o sistema de armazenamento 204armazena uma ou mais características de fluxo obtidas a par-tir das medições de fluxo. 0 sistema de armazenamento 204 emuma modalidade armazena as características de fluxo tal comouma diferença de fase 220, uma freqüência 221, uma diferençade tempo (At) 222, uma taxa de fluxo de massa 223, uma den-sidade 224, e uma taxa de fluxo de volume 225, todas deter-minadas a partir do sinal de sensor 210.

A rotina de deslocamento de fase 212 executa umdeslocamento de fase de 90 graus em um sinal de entrada, is-to é, no sinal de sensor 210. A rotina de deslocamento defase 212 em uma modalidade implementa uma transformada deHilbert (discutida abaixo).

A rotina de diferença de fase 215 determina umadiferença de fase usando o único deslocamento de fase de 90graus 213. Informação adicional pode ser também usada de mo-do a computar a diferença de fase. A diferença de fase emuma modalidade é computada a partir do primeiro sinal desensor 210, do segundo sinal de sensor 211, e do deslocamen-to de fase de 90 graus 213. A diferença de fase determinadapode ser armazenada na diferença de fase 220 do sistema dearmazenamento 204. A diferença de fase, quando determinada apartir do deslocamento de fase de 90 graus 213, pode sercalculada e obtida muito mais rápido do que na técnica ante-rior. Isso pode fornecer uma diferença crucial em aplicaçõesde medidor de fluxo tendo altas taxas de fluxo ou onde flu-xos multifases ocorrem. Em adição, a diferença de fase podeser determinada independente da freqüência de qualquer sinalde sensor 210 ou 211. Além disso, como a diferença de fase édeterminada independentemente da freqüência, um componentede erro na diferença de fase não inclui um componente de er-ro da determinação de freqüência, isto é, não há erro com-posto na medição de diferença de fase. Conseqüentemente, oerro de diferença de fase é reduzido sobre uma diferença defase da técnica anterior.

A rotina de freqüência 216 determina uma freqüên-cia (tal como aquela exibida por qualquer um do primeiro si-nal de sensor 210 e do segundo sinal de sensor 211) do des-locamento de fase de 90 graus 213. A freqüência determinadapode ser armazenada na freqüência 221 do sistema de armaze-namento 204. A freqüência, quando determinada a partir doúnico deslocamento de fase de 90 graus 213, pode ser calcu-lada e obtida muito mais rápido do que na técnica anterior.Isso pode fornecer uma diferença crucial em aplicações demedidor de fluxo tendo altas taxas de fluxo ou onde fluxosmultifases ocorrem.

A rotina de diferença de tempo (At) 217 determinauma diferença de tempo (At) entre o primeiro sinal de sensor210 e o segundo sinal de sensor 211. A diferença de tempo(At) pode ser armazenada na diferença de tempo (At) 222 dosistema de armazenamento 204. A diferença de tempo (At) com-preende substancialmente a fase determinada dividida pelafreqüência determinada, e é, portanto, usada para determinara taxa de fluxo de massa.

A rotina de características de fluxo 218 pode de-termina uma ou mais características de fluxo. A rotina decaracterísticas de fluxo 218 pode usar a diferença de fasedeterminada 220 e a freqüência determinada 221, por exemplo,de modo a executar essas características de fluxo adicio-nais. Deveria ser entendido que informação adicional podeser exigida para essas determinações, tal como a taxa defluxo de massa ou densidade, por exemplo. A rotina de carac-terísticas de fluxo 218 pode determinar uma taxa de fluxo demassa a partir da diferença de tempo (At) 222, e, portanto,a partir da diferença de fase 220 e da freqüência 221. Afórmula para determinar a taxa de fluxo de massa é dada naPatente Norte-Americana No. 5.027.662 para Titlow e outros,e é incorporada aqui como referência. A taxa de fluxo demassa está relacionada ao fluxo de massa do material de flu-xo no conjunto de medição 10. Igualmente, a rotina de carac-terísticas de fluxo 218 pode determinar a densidade 224 e/oua taxa de fluxo de volume 225. A taxa de fluxo de massa,densidade, e taxa de fluxo de volume podem ser armazenadasna taxa de fluxo de massa 223, na densidade 224, no volumedo sistema de armazenamento 204, respectivamente. Em adição,as características de fluxo podem ser transmitidas a dispo-sitivos externos pela eletrônica de medição 20.

A FIG. 3 é um fluxograma 300 de um método de pro-cessar sinais de sensor em um medidor de fluxo de acordo comuma modalidade da invenção. Na etapa 301, o primeiro e o se-gundo sinal de sensor são recebidos. 0 primeiro sinal desensor pode compreender ou um sinal de sensor de referênciade fluxo de subida ou de fluxo de descida.

Na etapa 302, os sinais de sensor podem ser condi-cionados. Em uma modalidade, o condicionamento pode incluirfiltragem para remover ruído e sinais indesejados. Em umamodalidade, a filtragem pode compreender filtragem passa-banda centrada em torno da freqüência fundamental esperadado medidor de fluxo. Em adição, outras operações de condi-cionamento podem ser executadas, tal como amplificação, ar-mazenamento temporário, etc. Se os sinais de sensor compre-endem sinais analógicos, a etapa pode adicionalmente compre-ender qualquer maneira de amostragem, digitalização, e deci-mação que são executadas de modo a produzir sinais de sensordigital.

Na etapa 303, um único deslocamento de fase de 90graus é gerado, o qual compreende um deslocamento de fase de90 graus do sinal de sensor. O deslocamento de fase de 90graus pode ser executado por qualquer maneira de mecanismode deslocamento de fase ou operação. Em uma modalidade, odeslocamento de fase de 90 graus é executado usando umatransformada de Hilbert, operando em sinais de sensor digital.

Na etapa 304, uma diferença de fase é computada,usando o único deslocamento de fase de 90 graus. Informaçãoadicional pode ser também usada de modo a computar a dife-rença de fase. Em uma modalidade, a diferença de fase é de-terminada a partir do primeiro sinal de sensor, do segundosinal de sensor, e do deslocamento de fase de 90 graus. Adiferença de fase compreende uma diferença de fase no sinalde resposta, isto é, em um sensor de referência, que é vistadevido ao efeito Coriolis no conjunto de medidor vibratório 10.

A diferença de fase resultante é determinada sem anecessidade por qualquer valor de freqüência no cálculo. Adiferença de fase resultante pode ser obtida muito mais ra-pidamente do que uma diferença de fase calculada usando umafreqüência. A diferença de fase resultante tem uma precisãomaior do que uma diferença de fase calculada usando uma fre-qüência.

Na etapa 305, uma freqüência é computada. A fre-qüência, de acordo com a invenção, é vantajosamente computa-da a partir do deslocamento de fase de 90 graus. A freqüên-cia, em uma modalidade, usa o deslocamento de fase de 90graus e o sinal de sensor correspondente a partir do qual odeslocamento de fase de 90 graus é derivado. A freqüência éuma freqüência de resposta vibracional de um do primeiro si-nal de sensor e do segundo sinal de sensor (as freqüênciasdos dois sinais de sensor são substancialmente idênticas emoperação). A freqüência compreende uma resposta de freqüên-cia vibracional do tubo de fluxo ou tubos de fluxo a uma vi-bração gerada pelo acionador 180.

A freqüência assim derivada é obtida sem a neces-sidade por qualquer sinal de referência de freqüência inde-pendente. A freqüência é obtida a partir do único desloca-mento de fase de 90 graus em uma operação que é muito maisrápida do que na técnica anterior. A freqüência resultantetem uma maior precisão do que uma freqüência calculada natécnica anterior.

Na etapa 306, uma taxa de fluxo de massa de mate-rial de fluxo é computada. A taxa de fluxo de massa é compu-tada a partir da diferença de fase resultante e da freqüên-cia resultante computada nas etapas 304 e 305. Em adição, acomputação de taxa de fluxo de massa pode computar uma dife-rença de tempo (At) a partir da diferença de fase e da fre-qüência, com a diferença de tempo (At) sendo por fim usadapara computar a taxa de fluxo de massa.

Na etapa 307, a densidade pode opcionalmente serdeterminada. A densidade pode ser determinada como uma dascaracterísticas de fluxo, e pode ser determinada a partir dafreqüência, por exemplo.

Na etapa 308, a taxa de fluxo de volume pode op-cionalmente ser determinada. A taxa de fluxo de volume podeser determinada como uma das características de fluxo, e po-de ser determinada a partir da taxa de fluxo de massa e dadensidade, por exemplo.

A FIG. 4 mostra a eletrônica de medição 20 de a-cordo com uma modalidade da invenção. Os elementos em comumcom a FIG. 2 compartilham os mesmos números de referência.

A eletrônica de medição 20 nessa modalidade incluio primeiro sinal de sensor 210 e o segundo sinal de sensor211. O sistema de processamento 203 processa o primeiro e osegundo sinal de sensor (digital) 210 e 211 de modo a deter-minar uma ou mais características de fluxo a partir dos si-nais. Como previamente discutido, uma ou mais característi-cas de fluxo podem incluir uma diferença de fase, uma fre-qüência, uma diferença de tempo (At) , uma taxa de fluxo demassa, uma densidade, e/ou uma taxa de fluxo de volume parao material de fluxo.

Na modalidade mostrada, o sistema de processamento203 determina as características de fluxo a partir de somen-te os dois sinais de sensor 210 e 211, sem a necessidade porqualquer medição de freqüência externa e sem a necessidadepor um sinal de referência de freqüência externa. 0 sistemade processamento 203 pode determinar pelo menos a diferençade fase e a freqüência dos dois sinais de sensor 210 e 211.

Como foi previamente discutido, o sistema de arma-zenamento 204 armazena uma rotina de deslocamento de fase212, uma rotina de diferença de fase 215, uma rotina de fre-qüência 216, uma rotina de diferença de fase (At) 217, e umarotina de características de fluxo 218. O sistema de armaze-namento 204 armazena o primeiro sinal de sensor 210 e o se-gundo sinal de sensor 211. 0 sistema de armazenamento 204também armazena um primeiro deslocamento de fase de 90 graus213 e um segundo deslocamento de fase de 90 graus que sãogerados a partir dos sinais de sensor de modo a determinaras características de fluxo. Como foi previamente discutido,o sistema de armazenamento 204 armazena a diferença de fase220, a freqüência 221, a diferença de tempo (At) 222, a taxade fluxo de massa 223, a densidade 224, e a taxa de fluxo devolume 225.

A rotina de deslocamento de fase 212 executa umdeslocamento de fase de 90 graus em um sinal de entrada, in-cluindo no primeiro sinal de sensor 210 e no segundo sinalde sensor 211. A rotina de deslocamento de fase 212 em umamodalidade implementa uma transformada de Hilbert (discutidaabaixo).

A rotina de diferença de fase 215 determina umadiferença de fase usando o primeiro deslocamento de fase de90 graus 213 e o segundo deslocamento de fase de 90 graus214. A diferença de fase em uma modalidade é computada apartir do primeiro sinal de sensor 210, do segundo sinal desensor 211, e do primeiro deslocamento de fase de 90 graus212, e do segundo deslocamento de fase de 90 graus 213. Adiferença de fase determinada pode ser armazenada na dife-rença de fase 220 do sistema de armazenamento 204, como pre-viamente discutido. A diferença de fazer, quando determinadausando o primeiro e o segundo deslocamento de fase de 90graus, pode ser calculada e obtida muito mais rápido do quena técnica anterior. Isso pode fornecer uma diferença cruci-al em aplicações de medidor de fluxo tendo altas taxas defluxo ou onde fluxos multifases ocorrem. Em adição, a dife-rença de fase pode ser determinada independente da freqüên-cia dos sinais de sensor 210 e 211. Além disso, como a dife-rença de fase é determinada independentemente da freqüência,um componente de erro na diferença de fase não sofre de umcomponente de erro da determinação de freqüência, isto é,não há erro composto na medição de diferença de fase. Conse-qüentemente, o erro de diferença de fase é reduzido sobreuma diferença de fase na técnica anterior.

A rotina de freqüência 216 determina uma freqüên-cia (tal como aquela exibida por ou o primeiro sinal de sen-sor 210 e do segundo sinal de sensor 211) do primeiro deslo-camento de fase de 90 graus 213 e do segundo deslocamento defase de 90 graus 214. A freqüência determinada pode ser ar-mazenada na freqüência 221 do sistema de armazenamento 204,como previamente discutido. A freqüência, quando determinadaa partir do primeiro e do segundo deslocamento de fase de 90graus, pode ser calculada e obtida muito mais rápido do quena técnica anterior. Isso pode fornecer uma diferença cruci-al em aplicações de medidor de fluxo tendo altas taxas defluxo ou onde fluxos multifases ocorrem.

A rotina de diferença de tempo (At) 217 determinauma diferença de tempo (At) entre o primeiro sinal de sensor210 e o segundo sinal de sensor 211. A diferença de tempo(At) pode ser armazenada na diferença de tempo (At) 222 dosistema de armazenamento 204, como previamente discutido. Adiferença de tempo (At) compreende substancialmente a fasedeterminada dividida pela freqüência determinada, e é, por-tanto, usada para determinar a taxa de fluxo de massa.

A rotina de características de fluxo 218 pode de-terminar uma ou mais da taxa de fluxo de massa, da densida-de, e/ou da taxa de fluxo de volume, como previamente discutido.

A FIG. 5 é um fluxograma 500 de um método de pro-cessamento do primeiro e do segundo sinal de sensor em ummedidor de fluxo de acordo com uma modalidade da invenção.Na etapa 501, o primeiro sinal de sensor é recebido. Em umamodalidade, o primeiro sinal de sensor compreende ou um si-nal de sensor de referência de fluxo de subida ou de fluxode descida.

Na etapa 502, o segundo sinal de sensor é recebi-do. Em uma modalidade, o segundo sinal de sensor compreendeou um sinal de sensor de referência de fluxo de descida oude fluxo de subida (isto é, o oposto do primeiro sinal desensor).

Na etapa 503, os sinais de sensor podem ser condi-cionados. Em uma modalidade, o condicionamento pode incluirfiltragem para remover ruido e sinais indesejados. Em umamodalidade, a filtragem pode compreender filtragem passa-banda, como previamente discutido. Em adição, outras opera-ções de condicionamento podem ser executadas, tal como am-plificação, armazenamento, etc. Se os sinais de sensor com-preendem sinais analógicos, a etapa pode adicionalmente com-preender qualquer maneira de amostragem, digitalização, edecimação que são executadas de modo a produzir sinais desensor digital.

Na etapa 504, o primeiro deslocamento de fase de90 graus é gerado, o qual compreende um deslocamento de fasede 90 graus do primeiro sinal de sensor. O deslocamento defase de 90 graus pode ser executado por qualquer maneira demecanismo ou operação. Em uma modalidade, o deslocamento defase de 90 graus é executado usando uma transformada de Hil-bert, operando em sinais de sensor digital.

Na etapa 505, um segundo deslocamento de fase de90 graus é gerado, o qual compreende um deslocamento de fasede 90 graus do segundo sinal de sensor. Como no primeirodeslocamento de fase de 90 graus, o deslocamento de fase de90 graus pode ser executado por qualquer maneira de mecanis-mo ou operação.

Na etapa 506, uma diferença de fase é computadaentre o primeiro sinal de sensor e o segundo sinal de sen-sor, usando o primeiro deslocamento de fase de 90 graus e osegundo deslocamento de fase de 90 graus. Informação adicio-nal pode ser também usada de modo a computar a diferença defase. Em uma modalidade, a diferença de fase é determinada apartir do primeiro sinal de sensor, do segundo sinal de sen-sor, do primeiro deslocamento de fase de 90 graus, e do se-gundo deslocamento de fase de 90 graus. A diferença de fasecompreende uma diferença de fase no sinal de resposta, istoé, nos dois sensores de referência, que é vista devido aoefeito Coriolis no conjunto de medidor vibratório 10.

Na etapa 507, uma freqüência é computada. A fre-qüência de acordo com a invenção é vantajosamente computadaa partir do primeiro deslocamento de fase de 90 graus e dosegundo deslocamento de fase de 90 graus. A freqüência emuma modalidade usa o deslocamento de fase de 90 graus e osinal de sensor correspondente a partir do que o deslocamen-to de fase de 90 graus é derivado. A freqüência é uma fre-qüência de resposta vibracional de um do primeiro sinal desensor e do segundo sinal de sensor (as freqüências dos doissinais de sensor são substancialmente idênticas em opera-ção). A freqüência compreende uma resposta de freqüência vi-bracional do tubo de fluxo ou tubos de fluxo a uma vibraçãogerada pelo acionador 180.

A freqüência assim derivada é obtida sem a neces-sidade por qualquer sinal de referência de freqüência inde-pendente. A freqüência é obtida a partir dos deslocamentosde fase de 90 graus em uma operação que é muito maior do quea técnica anterior. A freqüência resultante tem uma precisãomaior do que uma freqüência calculada na técnica anterior.

Na etapa 508, uma taxa de fluxo de massa de mate-rial de fluxo é computada. A taxa de fluxo de massa é compu-tada a partir da diferença de fase resultante e a freqüênciaresultante computada nas etapas 506 e 507. Em adição, a com-putação de taxa de fluxo de massa pode computar uma diferen-ça de tempo (At) a partir da diferença de fase e da freqüên-cia, com a diferença de tempo (At) sendo no fim usada paracomputar a taxa de fluxo de massa.

Na etapa 509, a densidade pode opcionalmente serdeterminada, como previamente discutido.

Na etapa 510, a taxa de fluxo de volume pode op-cionalmente ser determinada, como previamente discutido.

A FIG. 6 é um diagrama de bloco 600 de uma partedo sistema de processamento 203 de acordo com uma modalidadeda invenção. Na figura, os blocos representam ou circuito deprocessamento ou ações/rotinas de processamento. O diagramade bloco 600 inclui um bloco de filtro de estágio 1 601, umbloco de filtro de estágio 2 602, um bloco de transformadade Hilbert 603, e um bloco de análise 604. As entradas LPO ePOR compreendem a entrada de sinal de referência esquerda ea entrada de sinal de referência direita. Ou a LPO ou a RPOpode compreender um primeiro sinal de sensor.

Em uma modalidade, o bloco de filtro de estágio 1601 e o bloco de filtro de estágio 2 602 compreendem filtrosdigitais de decimação polifase de Resposta a Impulso Finito(FIR), implementados no sistema de processamento 203. Essesfiltros fornecem um método ótimo para filtrar e decimar umou ambos os sinais de sensores, com a filtragem e a decima-ção sendo executadas no mesmo tempo cronológico e na mesmataxa de decimação. Alternativamente, o bloco de filtro deestágio 1 601 e o bloco de filtro de estágio 2 602 podemcompreender filtros de Resposta a Impulso Infinito (IIR) ououtros filtros digitais adequados ou processos de filtro.Entretanto, deveria ser entendido que outros processos defiltragem e/ou modalidades de filtragem são observados e es-tão no escopo da descrição e das reivindicações.

A FIG. 7 mostra detalhes do bloco de transformadade Hilbert 603 de acordo com uma modalidade da invenção. Namodalidade mostrada, o bloco de transformada de Hilbert 603inclui uma ramificação LPO 700 e uma ramificação RPO 710. Aramificação LPO 700 inclui um bloco de retardo LPO 701 emparalelo com um bloco de filtro LPO 702. Igualmente, a rami-ficação RPO inclui um bloco de retardo RPO 711 em paralelocom um bloco de filtro RPO 712. O bloco de retardo LPO 701 eo bloco de retardo RPO 711 introduzem retardos de amostra. 0bloco de retardo 701 e o bloco de retardo RPO 711, portanto,selecionam amostras de sinal digital LPO e RPO que são cro-nologicamente futuras no tempo do que as amostras de sinaldigital LPO e RPO que são filtradas pelo bloco de filtro LPO702 e o bloco de filtro RPO 712. 0 bloco de filtro LPO 702 eo bloco de filtro RPO 712 executam um deslocamento de fasede 90 graus nas amostras de sinal digital inseridas.

0 bloco de transformada de Hilbert 603 é uma pri-meira etapa para fornecer a medição de fase. 0 bloco detransformada de Hilbert 603 recebe os sinais LPO e RPO fil-trados e decimados e executa uma transformada de Hilbert. Atransformada de Hilbert produz versões deslocadas de fase de90 graus dos sinais LPO e RPO, isto é, produz componentes emquadratura (Q) dos componentes de sinal em fase (I) origi-nais. A saida do bloco de transformada de Hilbert 603, por-tanto, fornece os novos componentes em quadratura (Q) LPO Qe RPO Q, junto com os componentes de sinal em fase (I) ori-ginais LPO I e RPO I.

As entradas para o bloco de transformada de Hil-bert 603 podem ser representadas como:

LPO=AlpoCos(Git) (2)

RPO= Arpo cos(ωί+φ; (3)

Usando a transformada de Hilbert, a saida se torna:

LPOhilbert =AlpoSen(M) (4)

RPOhilberl = Arposen(M+y) (5)

Combinando os termos originais com a saida datransformada de Hilbert resulta:

%po[cos(M) +isen(M)] -

LPO = AuJcos(M) +isen(M)J = Aejfb'0 (6)

RPO = A [cos(M + φ)+ isen(M +φ)] = AeJ<a'+φ; (7;As FIGs. 8 e 9 são diagramas de bloco de duas ra-mificações independentes do bloco de análise 604 de acordocom uma modalidade da invenção. O bloco de análise 604 é oestágio final da freqüência, fase diferencial, e medição dedelta T(At). A FIG. 8 é a parte de fase 604a compreendendouma primeira ramificação que determina uma diferença de fasedos componentes em fase (I) e em quadratura (Q). A FIG. 9 éuma parte de freqüência 604b que determina uma freqüência apartir dos componentes em fase (I) e em quadratura (Q) de umúnico sinal de sensor. O único sinal de sensor pode compre-ender o sinal LPO, como mostrado, ou pode alternativamentecompreender o sinal RPO.

Na modalidade da FIG. 8, a parte de fase 604a dobloco de análise 604 inclui blocos de união 801a e 801b, umbloco conjugado 802, um bloco de multiplicação complexa 803,um bloco de filtro 804, e um bloco de ângulo de fase 805.

Os blocos de união 801a e 801b recebem ambos oscomponentes em fase (I) e em quadratura (Q) de um sinal desensor e as passam. 0 bloco conjugado 802 executa um conju-gado complexo em um sinal de sensor (aqui o sinal LPO) , eforma um negativo do sinal imaginário. O bloco de multipli-cação complexa 803 multiplica o sinal RPO e o sinal LPO, im-plementando a equação (8) abaixo. 0 bloco de filtro 804 im-plementa um filtro digital, tal como o filtro FIR discutidoacima. O bloco de filtro 804 pode compreender um filtro dedecimação polifase que é usado para remover conteúdo harmô-nico dos componentes em fase (I) e em quadratura (Q) do si-nal de sensor, bem como para decimar o sinal. Os coeficien-tes de filtro podem ser escolhidos para fornecer decimaçãodo sinal inserido, tal como decimação por um fator de 10,por exemplo. O bloco de ângulo de fase 805 determina o ângu-lo de fase dos componentes em fase (I) e em quadratura (Q)do sinal LPO e do sinal RPO. 0 bloco de ângulo de fase 805implementa a equação (11) mostrada abaixo.

A parte de fase 604a mostrada na FIG. 8 implementaa seguinte equação:

LPdrRPO= AtpoS J(a!) ' ArpoeM) = Alpo ' ArpoeJ(' (8)onde LPO é o conjugado complexo de LPO. Assume-seque:

Apo=Apo=A (9)então:

LPO ' RPO = A2ei^ = A2[cos(φ) + isen(<j>)] (10)

O ângulo de fase diferencial resultante é:

<formula>formula see original document page 43</formula>

A FIG. 9 é um diagrama de bloco de uma parte defreqüência 604b do bloco de análise 604 de acordo com a in-venção. A parte de freqüência 604b pode operar ou no sinalde referência esquerdo ou direito (LPO ou RPO) . A parte defreqüência 604b na modalidade mostrada inclui um bloco deunião 901, um bloco conjugado complexo 902, um bloco de a-mostragem 903, um bloco de multiplicação complexa 904, umbloco de filtro 905, um bloco de ângulo de fase 906, um blo-co constante 907, e um bloco de divisão 908.

Como previamente discutido, o bloco de união 901recebe ambos os componentes em fase (I) e em quadratura (Q)de um sinal de sensor e os passa. O bloco conjugado 902 exe-cuta um conjugado complexo em um sinal de sensor, aqui o si-nal LPO, e forma um negativo do sinal imaginário. O bloco deretardo 903 introduz um retardo de amostragem na parte defreqüência 606, e, portanto, seleciona uma amostra de sinaldigital que é cronologicamente mais antiga no tempo. Essaamostra de sinal digital mais antiga é multiplicada pelo si-nal digital atual no bloco de multiplicação complexa 904. Obloco de multiplicação complexa 904 multiplica o sinal LPO eo sinal conjugado LPO, implementando a equação (12) abaixo.O bloco de filtro 905 implementa um filtro digital, tal comoo filtro FIR previamente discutido. O bloco de filtro 905pode compreender um filtro de decimação polifase que é usadopara remover conteúdo harmônico dos componentes em fase (I)e em quadratura (Q) do sinal de sensor, bem como para deci-mar o sinal. Os coeficientes de filtro podem ser escolhidospara fornecer decimação do sinal inserido, tal como decima-ção por um fator de 10, por exemplo. O bloco de ângulo defase 906 determina um ângulo de fase dos componentes em fase(I) e em quadratura (Q) do sinal LPO. O bloco de ângulo defase 906 implementa uma parte da equação (13) abaixo. O blo-co constante 907 fornecer um fator compreendendo uma taxa deamostra Fs dividida por dois pi, como mostrado na equação(14). O bloco de divisão 908 executa a operação de divisãoda equação (14).

A parte de freqüência 604b implementa a seguinteequação:

<formula>formula see original document page 44</formula>O ângulo entre as duas amostras consecutivas é,portanto:

<formula>formula see original document page 45</formula>

que é a freqüência radiana da referência esquerda.

Convertendo para Hz:

<formula>formula see original document page 45</formula>

onde " Fs" é a taxa do bloco de transformada deHilbert 603. No exemplo previamente discutido, "Fs" é apro-ximadamente 2 kHz.

A FIG. 10 é um gráfico de densidade de espectro deenergia de um sinal de sensor de referência de um medidor defluxo sob condições normais. A freqüência fundamental do me-didor de fluxo é o pico mais alto do gráfico e está locali-zada em aproximadamente 135 Hz. A figura também mostra vá—rios outros picos grandes no espectro de freqüência (o pri-meiro modo não fundamental é o modo torção em uma freqüênciade aproximadamente 1,5 vezes a freqüência do modo fundamen-tal). Esses picos compreendem freqüências harmônicas do me-didor de fluxo e também compreendem outros modos de sensorindesejáveis (isto é, um modo torção, um segundo modo decurvatura, etc.).

A FIG. 11 mostra um bloco de transformada de Hil-bert alternativo 603' de acordo com uma única modalidade dedeslocamento de fase. O bloco de transformada de Hilbert603' nessa modalidade inclui uma ramificação LPO 1100 e umaramificação RPO 1110. A ramificação LPO 1100 inclui um blocode retardo 701 em paralelo com um bloco de filtro 702. A ra-mificação RPO 1110 nessa modalidade inclui somente um blocode retardo 701. Como antes, os blocos de retardo 701 intro-duzem retardos de amostragem. Como antes, o bloco de filtro702 executa um deslocamento de fase de 90 graus na amostrade sinal digital inserida. Deveria ser entendido que alter-nativamente o bloco de transformada de Hilbert 603' poderiadeslocar a fase somente do sinal RPO.

Essa modalidade de processamento usa uma transfor-mada de Hilbert/deslocamento de fase de somente um sinal desensor de modo a derivar ambas a freqüência e a diferença defase (ver FIGs. 2-3). Isso significativamente reduz o númerode computações necessárias para executar uma medição de fasee significativamente reduz o número de computações necessá-rias para obter a taxa de fluxo de massa.

Nessa modalidade, a saida do bloco de transformadade Hilbert 603' fornecerá o componente de quadratura (Q) oudo sinal de sensor esquerdo ou direito, mas não ambos. Noexemplo abaixo, o sinal LPO é deslocado em fase.

LPO =Alpo cos(ωί) (2 6)

RPO= Arpo cos(<at+y) (27)

Usando a transformada de Hilbert, a saida se torna :

LPOhilbert=AlpoSen(M) (28)

RPO = ArpoSeniait + cp; (29)

Combinando o termo original LPO com a saida datransformada de Hilbert (isto é, com o deslocamento de fasede 90 graus) resulta:

LPO = Alpo [cos(M) + isen(at)] = Alpoei(m) (30)enquanto o RPO permanece o mesmo:

<formula>formula see original document page 47</formula>

A FIG. 12 mostra o bloco de análise 604a' para amodalidade de único deslocamento de fase. 0 bloco de análise604a' nessa modalidade inclui um bloco de união 801, o blocode multiplicação complexa 803, um bloco de filtro passa-baixa 1201, e um bloco de ângulo de fase 805. O bloco de a-nálise 604a' nessa modalidade implementa a seguinte equação:

<formula>formula see original document page 47</formula>

0 bloco de filtro passa-baixa 1201 compreende umfiltro passa baixa que remove um componente de alta freqüên-cia produzido pelo bloco de multiplicação complexa 803. 0bloco de filtro passa-baixa 1201 pode implementar qualquermaneira de operação de filtragem passa-baixa. O resultado daoperação de multiplicação produz dois termos. O termo(-ωί+ωί+φ) combina e simplifica para um termo somente defase φ (um resultado DC) , desde que os termos (- (üt) e (&t)cancelem um ao outro. 0 termo (ωί+ωί +φ) simplifica para umtermo (2ωί+ψ), em duas vezes a freqüência. Como o resultadoé a soma de 2 termos, o termo de alta freqüência (2ωί+φ) po-de ser removido. O único sinal de interesse aqui é o termoDC. 0 termo de alta freqüência (2ωί+φ) pode ser filtrado doresultado usando um filtro passa-baixa. O corte do filtropassa-baixa pode ser localizado em qualquer lugar entre zero e 2ω.Depois da filtragem, o resultado é:

<formula>formula see original document page 48</formula>

Portanto, o ângulo de fase diferencial é:

<formula>formula see original document page 48</formula>

Obtendo a transformada de Hilbert de um sinal dereferência ao invés de dois, a carga computacional necessá-ria para executar estimativa de fase e freqüência em medido-res de fluxo de massa Coriolis é vantajosamente reduzida. Afase e freqüência podem, portanto, ser determinadas usandodois sinais de sensores, usando somente um deslocamento defase de 90 graus.

A FIG. 13 mostra o processamento de sensor da in-venção se comparado à técnica anterior, onde o valor de di-ferença de tempo (At) de cada um é comparado. 0 gráfico mos-tra um material de fluxo incluindo um fluxo de gás (isto é,bolhas de gás, por exemplo). Sob essa condição, o ruido defluxo é substancialmente reduzido no novo algoritmo por cau-sa do cálculo de taxa de fase e freqüência. Pode ser visto apartir do gráfico que o resultado derivado pela invenção nãoexibe os grandes picos e vales que são refletidos nas medi-ções da técnica anterior (At).

A FIG. 14 mostra a eletrônica de medição 20 de a-cordo com uma outra modalidade da invenção. A eletrônica demedição 20 dessa modalidade pode incluir a interface 201, odigitalizador 202, o sistema de processamento 203, e o sis-tema de armazenamento 204, como previamente discutido. Oscomponentes e/ou rotinas em comum com outras modalidadescompartilham números de referência comuns. Deveria ser en-tendido que a eletrônica de medição 20 dessa figura pode in-cluir vários outros componentes e rotinas, tal como aquelespreviamente discutidos.

Em operação, a eletrônica de medição 20 recebe eprocessa o primeiro sinal de sensor 210 e o segundo sinal desensor 211 do conjunto de medição 10 de modo a determinaruma fração de massa de componentes de fluxo em um materialde fluxo fluindo através do medidor de fluxo 5. A fração demassa é uma razão de fluxo de massa entre um primeiro compo-nente de fluxo e um segundo componente de fluxo em um fluxode duas fases. A fração de massa pode ser usada para deter-minar as massas dos vários componentes de fluxo. Por exem-plo, o fluxo pode compreender um componente de fluido e umcomponente de gás. A taxa de fluxo de massa total do materi-al de fluxo pode ser multiplicada pela fração de massa demodo a derivar um ou mais de uma taxa de fluxo de massa decomponente de fluido e uma taxa de fluxo de massa de compo-nente de gás. O fluido pode compreender qualquer maneira defluido e o gás pode compreender qualquer maneira de gás. Ogás pode compreender ar, por exemplo. A discussão abaixo fo-ca em ar em um fluido, mas deveria ser entendido que a in-venção se aplica a qualquer gás.

A eletrônica de medição 20 recebe e processa oprimeiro sinal de sensor 210 e o segundo sinal de sensor211. Uma ação de processamento é a geração da resposta defreqüência 1410 de um ou ambos dos sinais de sensor, comopreviamente discutido. A resposta de freqüência 1410 compre-ende uma freqüência do conjunto de medição 10 em resposta auma vibração de acionamento fornecida. A eletrônica de medi-ção 20 divide a resposta de freqüência 1410 no componente defreqüência de gás 1412 e no componente de freqüência defluido 1416. A eletrônica de medição 20 determina uma densi-dade total (Pmistura) 1420 da resposta de freqüência 1410. I-gualmente, uma densidade de componente de gás (pgáS) 1421 édeterminada a partir do componente de freqüência de gás1412. A eletrônica de medição 20 usa a resposta de freqüên-cia 1410 e um ou mais do componente de freqüência de gás1412 e do componente de freqüência de fluido 1416 para de-terminar a fração de vácuo de gás 1418. A eletrônica de me-dição 20 adicionalmente usa a fração de vácuo 1418, a densi-dade total 1420, e a densidade de gás 1421 para determinar afração de massa 1419. A fração de massa (mf) é definida como:

<formula>formula see original document page 50</formula>

Em uma modalidade, a fração de massa compreendeuma fração de massa de gás (mfgás) . A fração de massa de gáscompreende:

<formula>formula see original document page 50</formula>

Entretanto, deveria ser entendido que alternativa-mente a invenção pode determinar uma fração de massa defluido (mffiuido) no material de fluxo, ou qualquer outra fra-ção de massa. A fração de massa de fluido (mffiuido) compreen-de o complemento da fração de massa de gás:

<formula>formula see original document page 50</formula>Entretanto, essa discussão focará no fluxo de mas-sa de gás (mfgás) para propósitos de simplicidade.

O sistema de processamento 203 pode ser adicional-mente configurado para determinar uma densidade total 1420do material de fluxo de gás usando o primeiro sinal de sen-sor 210 e o segundo sinal de sensor 211, compara a densidadetotal 1420 a pelo menos um de uma densidade de gás 1421 queé representativa de uma fração de fluxo de gás do materialde fluxo de gás ou a uma densidade de fluido 1422 que é re-presentativa de uma fração de fluxo de liquido, e determinaruma fração de liquido 1427 da densidade total 1420 e pelomenos uma da densidade de gás 1421 e da densidade de fluido1422. Em algumas modalidades, a densidade total 1420 é com-parada a ambas a densidade de gás 1421 e a densidade defluido 1422. Em adição, o sistema de processamento 203 podeser configurado para determinar a densidade total 1420 domaterial de fluxo de gás usando a resposta de freqüência1410, e determina a fração de liquido 1427 e/ou a fração degás 1428 da densidade total 1420.

O material de fluxo de gás pode compreender qual-quer gás ou mistura de gás. Um tipo de material de fluxo degás compreende um gás derivado de um poço de óleo. Por exem-plo, o material de fluxo de gás pode compreender gás natu-ral. Entretanto, outros gases ou misturas de gases são ob-servados e estão no escopo da descrição e reivindicações.

A fração de fluxo de liquido pode incluir qualquerliquido entranhado no material de fluxo de gás. Uma fraçãode fluxo de liquido pode compreender um fluxo de liquido, umvapor líquido, ou gotas de líquido. Por exemplo, o líquidopode compreender água em um fluxo de gás natural. Alternati-vamente, o líquido pode compreender glicol em um fluxo degás natural, tal como um glicol de arraste a partir de umprocesso de secagem. Em uma outra alternativa, o líquido po-de compreender óleo no material de fluxo de gás, tal comoóleo introduzido no material de fluxo de gás por bombas, re-guladores, ou outros mecanismos de manipulação de fluxo. En-tretanto, outros líquidos ou combinações de líquidos são ob-servados e estão no escopo da descrição e reivindicações.

A freqüência do conjunto de medição 10 mudaráquando uma fração de fluxo de líquido passa através do con-junto de medição 10. A freqüência diminuirá à medida que afração de fluxo de líquido aumenta, em contraste a um fluxode gás puro. Isso é devido à densidade aumentada quando umafração de fluxo de líquido está presente. Portanto, a densi-dade de fluxo pode ser usada para determinar a fração defluxo de líquido.

O primeiro sinal de sensor 210 e o segundo sinalde sensor 211 compreendem sinais eletrônicos variáveis notempo que são substancialmente continuamente recebidos eprocessados pela eletrônica de medição 20, tal como sinaisdos sensores de referência 170L e 170R. A resposta de fre-qüência 1410 pode ser determinada usando os blocos de pro-cessamento previamente discutidos (ver FIGs. 6-7 e 9). Van-tajosamente, quando usando a determinação de freqüência dealta velocidade previamente discutida, a invenção pode rápi-da, precisa e confiavelmente determinar a fração de vácuo degás 1418.

O sistema de processamento 203 nessa modalidadepode incluir uma rotina de fração de vácuo 1401, uma rotinade filtro de entalhe 1402, uma rotina de fração de massa1405, uma rotina de gás de deslizamento 1406, uma rotina deliquido de arraste 1407, uma rotina de densidade 1408, e umarotina de fração de fluxo de liquido 1409. O sistema de pro-cessamento 203 pode adicionalmente incluir um ou mais fil-tros ou rotinas de filtro, tal como uma rotina de filtropassa-baixa 1403 e uma rotina de filtro passa-alta 1404. Al-ternativamente, um ou mais filtros ou rotinas de filtro po-dem incluir uma configuração de filtro de entalhe ou outraconfiguração de filtro que rejeita uma banda estreita defreqüências. O sistema de processamento 203 pode adicional-mente incluir uma reposta de freqüência 1410, uma fração devácuo 1418, e uma fração de massa 1419 que pode armazenarmedições de resposta de freqüência, determinações de fraçãode vácuo, e determinações de fração de massa, respectivamen-te. O sistema de processamento 203 pode adicionalmente in-cluir um componente de freqüência de fluido 1416 e um compo-nente de freqüência de gás 1412 que armazenam valores defreqüência de trabalho para determinações de fração de vácuoe de fração de massa. 0 sistema de processamento 203 podeadicionalmente incluir uma densidade total 1420, uma densi-dade de componente de gás 1421, e uma densidade de componen-te de fluido 1422 que armazena valores de densidade de tra-balho para as determinações de fração de vácuo e de fraçãode massa. O sistema de processamento 203 pode adicionalmenteincluir um gás de deslizamento 1425 e um liquido de arraste1426 que armazenam respectivas quantidades de deslizamen-to/arraste. O sistema de processamento 203 pode adicional-mente incluir uma fração de liquido 1427 que armazena umaquantidade de componente de liquido e uma fração de gás 1428que armazena uma quantidade de componente de gás.

A resposta de freqüência 1410 compreende uma fre-qüência da mistura (fmistura) /· onde a resposta de freqüência1410 pode incluir um componente de freqüência de gás (fgás)1412 e um componente de freqüência de fluido (ffluido) 1416. Afração de vácuo e a fração de massa podem ser determinadasdepois desses componentes de freqüência serem divididos dafreqüência mistura (fmistura) e determinados. A qualquer hora,a resposta de freqüência 1410 pode incluir qualquer quanti-dade de um componente de freqüência de gás (fgáS) 1412, istoé, um componente de freqüência devido a gás entranhado.

A FIG. 15 é um gráfico de respostas de freqüênciade medidor de fluxo para ar, para um liquido, e para umamistura combinada de ar/fluido (isto é, para um fluido in-cluindo ar entranhado). A densidade de um gás é distinguidada densidade de um fluido no material de fluxo fluindo atra-vés do medidor de fluxo. Como a densidade pode ser derivadade uma freqüência medida, a freqüência associada com ar étambém distinguida da freqüência do fluido. Isso é tambémverdadeiro para outros gases ou misturas de gases.

Uma equação para calcular freqüência é:<formula>formula see original document page 55</formula>

onde ω é a freqüência radiana do medidor de fluxoCoriolis. O termo ω., representa uma amostra de freqüênciaradiana de um período de amostra anterior ou prévio. Conver-tendo-se a freqüência radiana ω em uma freqüência f emHertz (Hz) , obtém-se:

<formula>formula see original document page 55</formula>

Essa equação assume que somente uma freqüência es-tá presente. Se duas freqüências estão presentes, como nocaso de ar entranhado (a freqüência de ar e a freqüência dofluido de material de fluxo), a nova equação se torna:

<formula>formula see original document page 55</formula>

onde fmistura é a resposta de freqüência do materialde fluxo inteiro, incluindo um componente de freqüência degás (fgás) e um componente de freqüência de fluido (ffluido).

Com relação novamente à FIG. 14, a rotina de filtro passa-baixa 1403 implementa um filtro passa-baixa. Umfiltro passa-baixa passa baixas freqüências substancialmenteabaixo de uma freqüência de corte passa-baixa. Um filtropassa-baixa, portanto, pode ser usado para remover altasfreqüências.

A rotina de filtro passa-alta 1404 implementa umfiltro passa-alta. Um filtro passa-alta passa altas freqüên-cias substancialmente acima de uma freqüência de corte pas-sa-alta. Um filtro passa-alta, portanto, pode ser usado pararemover baixas freqüências.A rotina de filtro de entalhe 1402 implementa umfiltro de entalhes, que rejeita uma faixa estreita de fre-qüências que são centradas em um "entalhe" na resposta defreqüência do filtro de entalhe. Somente as freqüências noentalhe são rejeitadas pelo filtro de entalhe. Portanto, ofiltro de entalhe é muito útil para remover freqüências in-desejadas conhecidas da resposta de freqüência 1410.

A rotina de fração de vácuo 1401 determina umafração de vácuo (tipicamente de gás) no material de fluxo. Afração de vácuo pode ser determinada a partir das densidadesdos componentes de fluxo, onde a densidade total (Pmistura)compreende a soma da densidade de componente de gás (pgás) eda densidade de componente de fluido (Pfiuido) .

A densidade (p) substancialmente compreende:

<formula>formula see original document page 56</formula>

onde fé a medição de freqüência do componente defreqüência de liquido 1416 (isto é, fmistura) · A densidade decomponente de fluido (Pfiuido) 1422 pode ser calculada usandoo componente de freqüência de fluido 1416. Em uma modalida-de, o componente de freqüência de fluido 1416 compreende umafreqüência de mistura média. A densidade de componente degás (Pgás) 1421 pode ser calculada usando o componente defreqüência de gás 1412. Conseqüentemente, a fração de vácuode gás 1418 é calculada como uma razão da densidade de com-ponente de fluido (pfiuido) 1422 menos a densidade total (pmís-tura) 1420 dividida pela densidade de componente de fluido(Pfluido) 1422 menos a densidade de componente de gás (pgás)1421. A computação de fração de vácuo tem a forma:

<formula>formula see original document page 57</formula>

A fração de vácuo resultante de gás 1418 refleteuma razão de gás para fluido no material de fluxo.

A rotina de fração de massa 1405 determina a fra-ção de massa 1419 da resposta de freqüência 1410. Em uma mo-dalidade, a rotina de fração de massa 1405 usa a fração devácuo determinada (VF) 1418, junto com os valores de densi-dade derivados, de modo as calcular a fração de massa 1419.

A massa (m) e o volume (V) estão relacionados peladensidade (p). Portanto, a densidade compreende:

<formula>formula see original document page 57</formula>

Como um resultado, a fração de massa (mf) pode sersimplificada para:

mX + m2 m1 + m2 Mistura P misturaVmistura

Porque a fração de vácuo (VF) compreende a razão

<formula>formula see original document page 57</formula>

de volume:

<formula>formula see original document page 57</formula>

então, a fração de massa (mf) compreende:

<formula>formula see original document page 57</formula>

Como um resultado, a fração de massa pode ser de-terminada a partir da fração de vácuo (VF), da densidade decomponente de gás (pgáS) 1421, e da densidade total (pmistura)1422. A densidade de componente de gás (pgáS) 1421 e a densi-dade total (pmistura) 1422 podem ser determinadas a partir docomponente de freqüência 1412 e da resposta de freqüência1410, respectivamente.

Deveria ser entendido que somente um do componentede freqüência de gás 1412 e do componente de freqüência defluido 1416 pode ser necessário se ou o gás ou o fluido éconhecido. Por exemplo, se o gás compreende ar, então umaresposta de freqüência de ar padrão (e densidade) pode serassumida. Como um resultado, a freqüência de gás ou fluidoconhecida pode ser filtrada, e somente uma etapa de filtra-gem é necessária.

A rotina de gás de deslizamento 14 0 6 determina umaquantidade de gás de deslizamento em um material de fluxomultifases. A rotina de gás de deslizamento 1406 em uma mo-dalidade determina a quantidade de gás de deslizamento de-terminando-se uma fração de vácuo de gás (VF) . O valor VFcompreende uma porcentagem de volume do volume de materialde fluxo total. O VF pode, portanto, compreender a quantida-de de gás de deslizamento, ou pode ser adicionalmente mani-pulado para determinar uma taxa de fluxo de massa de gás mf-gás no material de fluxo multifases. A taxa de fluxo de massado componente de gás é calculada. A quantidade de gás dedeslizamento determinada pode ser armazenada no gás de des-lizamento 1425.

A rotina de liquido de arraste 1407 determina umaquantidade de liquido de arraste em um material de fluxomultifases. A rotina de liquido de arraste 1407 determina aquantidade de liquido de arraste determinando-se uma fraçãode liquido e usa a fração de liquido para determinar uma oumais de uma densidade de componente de líquido, uma taxa defluxo de massa de líquido, etc., no material de fluxo multi-fases. A quantidade de líquido de arraste determinada podeser armazenada no líquido de arraste 1426.

A rotina de densidade 1408 determina a densidadetotal 1420 do primeiro sinal de sensor 210 e do segundo si-nal de sensor 211. Em uma modalidade, a rotina de densidade1408 usa a resposta de freqüência 1410 na determinação dedensidade de fluxo. A densidade total 1420 está relacionadaà densidade do material de fluxo de gás, e varia de acordocom a fração de fluxo de líquido no material de fluxo degás.

A rotina de fração de fluxo de líquido 1409 usa adensidade total 1420 para produzir a fração de líquido 1427.A fração de líquido 1427 está relacionada à quantidade (ouporcentagem) de líquido no material de fluxo de gás. A de-terminação é discutida abaixo em conjunto com a FIG. 15. Emadição, a rotina de fração de fluxo de líquido 1409 podetambém produzir a fração de gás 1428, onde a fração de gás1428 está relacionada à quantidade/porcentagem de gás no ma-terial de fluxo de gás.

A eletrônica de medição 20 pode adicionalmente de-terminar outras características de fluxo, tal como taxa defluxo de massa total, fluxos de massa de componente, volumesde componente, etc. A eletrônica de medição 20 pode estar emcomunicação com o conjunto de medição 10, onde este podecompreender qualquer maneira de medidor de fluxo que gerauma resposta de freqüência. Em uma modalidade, o conjunto demedição 10 compreende um medidor de fluxo Coriolis. Em umaoutra modalidade, o conjunto de medição 10 compreende umdensitômetro vibratório.

A FIG. 16 é um fluxograma 1600 de um método paradeterminar uma fração de vácuo de gás em um material de flu-xo fluindo através de um medidor de fluxo de acordo com umamodalidade da invenção. Na etapa 1601, a resposta de fre-qüência é recebida. A resposta de freqüência pode ser rece-bida na eletrônica de medição 20, por exemplo. Ela tambémcompreende uma resposta de freqüência a um conjunto de medi-ção vibratório 10 que inclui o material de fluxo. O materialde fluxo pode incluir gás entranhado.

Em uma modalidade, a resposta de freqüência podecompreender um primeiro sinal de sensor e um segundo sinalde sensor. Estes podem ser recebidos a partir de sensores dereferência 170L e 170R do conjunto de medição 10, por exem-plo. Um deslocamento de fase de 90 graus pode ser gerado apartir de qualquer sinal de sensor. O deslocamento de fasede 90 graus e primeiro e o segundo sinal de sensor podem serusados para computar a resposta de freqüência, onde a res-posta de freqüência varia pelo tempo de acordo com ambas ataxa de fluxo de massa do material de fluxo e de acordo coma presença e quantidade de gás entranhado.

Na etapa 1602, a resposta de freqüência é divididaem um componente de freqüência de gás 1412 e um componentede freqüência de fluido 1416. Isso é possível porque a res-posta de freqüência 1410 compreende um componente de fre-qüência de gás que está relacionado a uma taxa de fluxo degás no material de fluxo e um componente de freqüência defluido que está relacionado à taxa de fluxo de fluido. 0fluido pode compreender qualquer maneira de fluido. A divi-são pode ser executada por um primeiro filtro e um segundofiltro, como previamente discutido. Em adição, a divisão po-de ser executada por um filtro passa-baixa e um filtro pas-sa-alta, como previamente discutido.

Na etapa 1603, como previamente discutido, a fra-ção de vácuo de gás 1418 é determinada usando a resposta defreqüência 1410, o componente de freqüência de gás 1412, e ocomponente de freqüência de gás 1416. A determinação podeincluir determinar valores de densidade da resposta de fre-qüência 1410, o componente de freqüência de gás 1412, e ocomponente de freqüência de fluido 1416, como previamentediscutido. A fração de vácuo de gás resultante 1418 pode serexpressa como uma razão, uma porcentagem, ou outra medição.

A FIG. 17 é um fluxograma 17 00 de um método paradeterminar uma fração de vácuo de gás em um material de flu-xo fluindo através de um medidor de fluxo de acordo com umamodalidade da invenção. Na etapa 1701, a resposta de fre-qüência é recebida, como previamente discutido.

Na etapa 1702, a resposta de freqüência é proces-sada com um primeiro filtro. O primeiro filtro substancial-mente rejeita o componente de freqüência de gás e substanci-almente passa o componente de freqüência de fluido (ver FIG.18). Em uma modalidade, o primeiro filtro compreende um fil-tro passa-baixa, onde uma freqüência de corte passa-baixa dofiltro passa-baixa está substancialmente acima do componentede freqüência de fluido. Como um resultado, o filtro passa-baixa substancialmente passa o componente de freqüência defluido e substancialmente rejeita o componente de freqüênciade gás.

Na etapa 1703, a resposta de freqüência é proces-sada com um segundo filtro. O segundo filtro substancialmen-te rejeita o componente de freqüência de fluido e substanci-almente passa o componente de freqüência de gás. Em uma mo-dalidade, o segundo filtro compreende um filtro passa-alta,onde uma freqüência de corte passa-alta do filtro passa-altaestá substancialmente abaixo do componente de freqüência degás (mas acima do componente de freqüência de liquido). Comoum resultado, o filtro passa-alta substancialmente passa ocomponente de freqüência de gás e substancialmente rejeita ocomponente de freqüência de fluido.

Na etapa 1704, como previamente discutido, a fra-ção de vácuo de gás 1418 é determinada usando a resposta defreqüência 1410, o componente de freqüência de gás 1412, e ocomponente de freqüência de fluido 1416.

A FIG. 18 é um gráfico de freqüência que mostrarespostas de filtro passa-baixa e passa-alta que podem serusadas para dividir o componente de freqüência de fluido e ocomponente de freqüência de gás de acordo com uma modalidadeda invenção. A linha inferior do gráfico representa uma res-posta de freqüência de medidor de fluxo incluindo um lóbulode componente de freqüência de fluido e um lóbulo de compo-nente de freqüência de gás. O lóbulo de componente de fre-qüência de fluido é menor em freqüência do que o lóbulo decomponente de freqüência de gás. As linhas superiores com-preendem uma resposta de filtro passa-baixa e uma respostade filtro passa-alta, junto com uma freqüência de corte. A-qui, a freqüência de corte para ambos os filtros passa-baixae passa-alta é substancialmente centrada entre os dois lóbu-los. Os filtros passa-baixa e passa-alta podem ter uma fre-qüência de corte comum ou podem ter diferentes freqüênciasde corte, dependendo dos componentes de freqüência de fluidoe de gás. Pode ser visto que o filtro passa-baixa emitirá ocomponente de freqüência de gás. Portanto, os dois filtrospodem dividir a resposta de freqüência 1410 no componente defreqüência de gás 1412 e no componente de freqüência defluido 1416.

Um outro método de dividir os componentes de fre-qüência de fluido e de gás compreende filtrar um único com-ponente de freqüência conhecido e usando o componente defreqüência passado pela operação de filtro de modo a deter-minar as densidades de componente de fluido e de gás. Porexemplo, quando gás no material de fluxo é ar, então a ope-ração de filtragem pode ser configurada para filtrar umabanda de freqüência relativamente estreita centrada em umaresposta de freqüência de ar típica. Subseqüentemente, adensidade total derivada da resposta de freqüência e do com-ponente de densidade de fluido derivado do componente defreqüência de fluido restante pode ser usada para determinarum termo de densidade de ar. Por exemplo, como o gás é co-nhecido como sendo ar atmosférico, um filtro (tal como umfiltro de entalhe, por exemplo) pode ser usado para substan-cialmente rejeitar um componente de freqüência de ar da res-posta de freqüência. Como um resultado, a densidade total(Pmistura) 1420 pode ser calculada a partir da resposta defreqüência 1410 e uma densidade de componente de fluido(Pfiuido) 1422 pode ser calculada a partir do componente defreqüência de fluido 1416. Portanto, a densidade de compo-nente de ar (pgáS) 1421 compreende:

PmiStura = P fluido Π '" VF) + P gás (47)

Essa equação pode ser reescrita como:

P mistura P fluidoΨ fluido P gás^ gás (48)

Alternativamente, deveria ser entendido que o com-ponente de freqüência de fluido pode ser removido/filtrado,e a fração de vácuo pode ser determinada usando o componentede freqüência de gás. Como antes, essa única remoção de fre-qüência pode ser executada onde o fluido processa uma res-posta de freqüência e densidade características conhecidas.Portanto, o único método de remoção de freqüência pode remo-ver ou o componente de freqüência de fluido ou o componentede freqüência de gás.

Em uma modalidade, um único componente de freqüên-cia pode ser removido por um ou mais filtros enquanto o ou-tro componente de freqüência é passado pela operação de fil-tragem. Um ou mais filtros em uma modalidade compreendem umfiltro de entalhe. Um filtro de entalhe passa todas as fre-qüências exceto freqüências em uma banda estreita (isto é,um entalhe na resposta de freqüência). Alternativamente, umou mais filtros podem compreender qualquer filtro satisfató-rio ou combinação de filtros.A FIG. 19 é um fluxograma 1900 de um método paradeterminar uma fração de vácuo de gás em um material de flu-xo fluindo através de um medidor de fluxo de acordo com umamodalidade da invenção. Na etapa 1901, a resposta de fre-qüência 1410 é recebida, como previamente discutido.

Na etapa 1902, a resposta de freqüência é proces-sada com um filtro de entalhe. O filtro de entalhe passa asfreqüências acima e abaixo de um entalhe, tal como acima eabaixo da resposta de freqüência de gás nessa modalidade.

Portanto, o filtro de entalhe substancialmente rejeita ocomponente de freqüência de gás 1412. O filtro de entalhesubstancialmente passa o componente de freqüência de fluido1416.

A FIG. 20 é um gráfico de uma resposta de freqüên-cia de filtro de entalhe. No exemplo mostrado, o entalhe écentrado em uma freqüência de gás. O filtro de entalhe passasubstancialmente todas as freqüências acima e abaixo do en-talhe e somente a freqüência de gás é substancialmente re-jeitada pelo filtro de entalhe.

Com relação novamente à FIG. 19, na etapa 1903, afração de vácuo de gás 1418 é determinada usando a respostade freqüência, o componente de freqüência de gás 1412, e ocomponente de freqüência de fluido 1416, como previamentediscutido.

A FIG. 21 é um fluxograma 2100 de um método paradeterminar uma fração de massa de componentes de fluxo em ummaterial de fluxo fluindo através de um medidor de fluxo deacordo com uma modalidade da invenção. Na etapa 2101, umaresposta de freqüência é recebida, como previamente discuti-do.

Na etapa 2102, a resposta de freqüência é divididaem um componente de freqüência de gás 1412 e um componentede freqüência de fluido 1416, como previamente discutido.

Na etapa 2103, uma densidade total (pmistura) é de-terminada a partir da resposta de freqüência. A densidadetotal (Pmistura) reflete a densidade dos componentes de fluidoe de gás combinados. Como previamente discutido, a densidadetotal (Pmistura) compreende substancialmente o quadrado de umdividido pela resposta de freqüência (isto é, a resposta defreqüência invertida).

Na etapa 2104, uma densidade de componente de gás(Pgás) é determinada a partir do componente de freqüência degás (fgás). A densidade de componente de gás (pgás) reflete adensidade de somente o componente de fluxo de gás.

Na etapa 2105, como previamente discutido, a fra-ção de vácuo (VF) de gás 1418 é determinada usando a respos-ta de freqüência 1410, o componente de freqüência 1412, e ocomponente de freqüência de fluido 1416. A fração de vácuode gás resultante 1418 pode ser expressa como uma razão, umaporcentagem, ou outra medição.

Na etapa 2106, a fração de massa é determinada apartir da fração de vácuo (VF) 1418 e uma razão da densidadede gás (pgás) para a densidade total (pmistura) , como mostradona equação 46.

A FIG. 22 é um fluxograma 2200 de um método paradeterminar uma fração de massa de componentes de fluxo em ummaterial de fluxo fluindo através de um medidor de fluxo deacordo com uma modalidade da invenção. Um método de dividiros componentes de freqüência de fluido e de gás da respostade freqüência compreende executar duas operações de filtra-gem. Uma operação de filtragem compreende filtrar a respostade freqüência com um primeiro filtro que substancialmenterejeita o componente de freqüência de gás e substancialmentepassa o componente de freqüência de fluido. A segunda opera-ção de filtragem compreende filtrar a resposta de freqüênciacom um segundo filtro que substancialmente rejeita o compo-nente de freqüência de fluido e substancialmente passa ocomponente de freqüência de gás. Como um resultado, o pri-meiro filtro emite o componente de freqüência de fluido en-quanto o segundo filtro emite o componente de freqüência degás.

Na etapa 2201, uma resposta de freqüência é rece-bida, como previamente discutido.

Na etapa 2202, a resposta de freqüência é filtradacom um primeiro filtro, como previamente discutido.

Na etapa 2203, a resposta de freqüência é filtradacom um segundo filtro, como previamente discutido.

Na etapa 2204, a densidade total (pmistura) é deter-minada, como previamente discutido.

Na etapa 2205, a densidade de gás (pgás) é determi-nada, como previamente discutido.

Na etapa 2206, como previamente discutido, a fra-ção de vácuo de gás 1418 é determinada usando a resposta defreqüência 1410, o componente de freqüência 1412, e o compo-nente de freqüência de fluido 1416.

Na etapa 2207, a fração de massa 1419 é determina-da, como previamente discutido.

A FIG. 23 é um fluxograma 2300 de um método paradeterminar uma fração de massa de componentes de fluxo em ummaterial de fluxo fluindo através de um'medidor de fluxo deacordo com uma modalidade da invenção. Na etapa 1901, a res-posta de freqüência 1410 é recebida, como previamente discu-tido.

Na etapa 2302, a resposta de freqüência é proces-sada com um filtro de entalhe, como previamente discutido.

Na etapa 2303, a densidade total (Pmistura) é deter-minada, como previamente discutido.

Na etapa 2304, a densidade de gás (pgáS) é determi-nada, como previamente discutido.

Na etapa 2305, a fração de vácuo de gás 1418 é de-terminada, como previamente discutido.

Na etapa 2306, a fração de massa 1419 é determina-da, como previamente discutido.

A FIG. 24 é um fluxograma 2400 de um método paradeterminar uma fração de fluxo de liquido em um material defluxo de gás fluindo através de um medidor de fluxo de acor-do com uma modalidade da invenção. Na etapa 2401, o primeiroe o segundo sinal de sensor são recebidos a partir do con-junto de medição 10, como previamente discutido.

Na etapa 2402, os sinais de sensor podem ser con-dicionados, como previamente discutido.Na etapa 2403, uma densidade de fluxo do materialde fluxo de gás é determinada. A densidade de fluxo é deter-minada usando o primeiro sinal de sensor e o segundo sinalde sensor. Outras características de fluxo, variáveis, e/ouconstantes podem ser também usadas para fazer a determina-ção, se necessário.

Na etapa 2404, a densidade de fluxo é comparadacom uma densidade de gás e com uma densidade de líquido. Adensidade de gás é representativa de uma fração de fluxo degás do fluxo de gás e da densidade de líquido da fração defluxo de líquido. Em uma modalidade, ambas as densidades sãoconhecidas e usadas. Em uma outra modalidade, somente umadas duas densidades é conhecida e usada.

A FIG. 25 é um gráfico de densidade de gás naturalversus porcentagem de glicol (isto é, fração de fluxo de lí-quido). A tabela representa um conjunto de dados que é usadopara a comparação. Entretanto, qualquer tipo de estrutura dedados pode ser usado, e os dados não têm que estar em formade tabela. A linha de gráfico diagonal representa uma densi-dade de material de fluxo de gás para várias frações de gásversus glicol. Pode ser visto a partir do gráfico que a den-sidade de material de fluxo de gás é proporcional à fraçãode fluxo líquido. Portanto, usando pelo menos a densidade dematerial de fluxo de gás medido (isto é, total) e uma densi-dade de gás conhecida, a fração de fluxo de líquido pode serdeterminada. Deveria ser entendido que a procura de dadospode incluir outros fatores, tal como pressão e temperatura,por exemplo. Deveria ser entendido que embora o gráfico sejapara gás natural e glicol, outros gases e líquidos podem serusados e determinados.

Com relação novamente à FIG. 24, na etapa 2405, afração de fluxo de líquido é determinada. A fração de fluxode líquido compreende a quantidade ou porcentagem de líquidono material de fluxo de gás. A fração de fluxo de líquidopode ser subseqüentemente usada para executar outras compu-tações, tal como uma taxa de fluxo de massa de gás e/ou umataxa de fluxo de massa de líquido, por exemplo. A fração defluxo de líquido pode ser determinada a partir da comparaçãoda densidade de fluxo com pelo menos a densidade de gás co-nhecida. Alternativamente, a comparação pode compreender umacomparação da densidade de fluxo com ambas a densidade degás conhecida e a densidade de líquido conhecida.

Comparando-se a densidade de fluxo com a densidadede gás conhecida e a densidade de líquido conhecida, uma ra-zão pode ser formada que pode ser usada para a determinaçãode fração de fluxo de líquido. A razão compreende:

Dmedido = X(Dg)/Dl (4 9)

Onde Dmedido é a densidade de fluxo como determinadaa partir dos sinais de sensor, Dg é a densidade de gás co-nhecida, Dl é a densidade de líquido conhecida, e X é a fra-ção de fluxo de líquido. Conseqüentemente, a fração de fluxode líquido X pode ser determinada como:

X = Dmedido (Dl) /Dg (50)

A FIG. 26 é um fluxograma 2 600 de um método paradeterminar uma fração de fluxo de líquido em um material defluxo de gás fluindo através de um medidor de fluxo de acor-do com uma modalidade da invenção. Na etapa 2 601, o primeiroe o segundo sinal de sensor são recebidos a partir do con-junto de medição 10, como previamente discutido.

Na etapa 2602, os sinais de sensor podem ser con-dicionados, como previamente discutido.

Na etapa 2603, um deslocamento de fase de 90 grausé gerado a partir do primeiro sinal de sensor. O deslocamen-to de fase de 90 graus pode ser gerado como previamente dis-cutido. Embora o primeiro sinal de sensor seja deslocado emfase como um exemplo, deveria ser entendido que qualquer si-nal de sensor pode ser usado.

Na etapa 2604, uma resposta de freqüência do con-junto de medição 10 é computada. A resposta de freqüênciapode ser computada usando o deslocamento de fase de 90 grause o primeiro sinal de sensor, como previamente discutido.

Na etapa 2605, uma densidade de fluxo do materialde fluxo de gás é determinada usando a resposta de freqüên-cia. Em uma modalidade, a densidade de fluxo é determinadaelevando ao quadrado a resposta de freqüência e invertendo aresposta de freqüência ao quadrado (como densidade » 1/Í2) ·Deveria ser entendido que outras características de fluxo,variáveis e/ou constantes podem também ser usadas para fazera determinação, se necessário.

Na etapa 2606, a fração de fluxo de líquido é de-terminada. A fração de fluxo de líquido pode ser determinadaa partir da comparação da densidade de fluxo com a densidadede gás conhecida, como previamente discutido.A FIG. 27 é um fluxograma 2700 de um método deprocessar sinais de sensor em um medidor de fluxo de acordocom uma modalidade da invenção. Na etapa 2701, um primeirosinal de sensor e um segundo sinal de sensor são recebidos apartir do medidor de fluxo. O primeiro sinal de sensor e osegundo sinal de sensor são para um material de fluxo multi-fases fluindo no medidor de fluxo.

Na etapa 2702, um ou ambos o primeiro sinal desensor e o segundo sinal de sensor são deslocados em fase. Odeslocamento de fase compreende deslocar os sinais de sensorem substancialmente noventa graus. O resultado é um primeirodeslocamento de fase de noventa graus e um segundo desloca-mento de fase de noventa graus.

Na etapa 2703, uma freqüência (ou resposta de fre-qüência) do medidor de fluxo é computada. Em uma modalidade,a freqüência é gerada a partir do primeiro sinal de sensor edo primeiro deslocamento de fase de noventa graus, como pre-viamente discutido.

Na etapa 2704, uma diferença de fase entre os si-nais de sensor é computada. Em uma modalidade, a diferençade fase é computada a partir do primeiro sinal de sensor, oprimeiro deslocamento de fase de noventa graus, do segundosinal de sensor, e do segundo deslocamento de fase de noven-ta graus (ver FIG. 8 e a discussão em anexo). Em uma outramodalidade, a diferença de fase é computada a partir do pri-meiro sinal de sensor, do primeiro deslocamento de fase denoventa graus, e do segundo sinal de sensor (ver FIG. 12 e adiscussão em anexo).Na etapa 27 05, uma ou mais de uma taxa de fluxo demassa, uma densidade, ou uma taxa de fluxo de volume sãocalculadas. A taxa de fluxo de massa, a densidade, e/ou ataxa de fluxo de volume são precisamente calculadas para omaterial de fluxo multifases usando as determinações de fre-qüência rápidas e/ou de fase rápidas, como previamente des-crito.

Na etapa 2706, um ou ambos de um liquido de arras-te ou um gás de deslizamento são computados. 0 liquido dearraste e/ou o gás de deslizamento são precisamente calcula-dos para o material de fluxo multifases usando as determina-ções de freqüência rápida e/ou de fase rápida, como previa-mente descrito. 0 gás de deslizamento e/ou o liquido de ar-raste podem ser determinados usando o método de fração devácuo discutido anteriormente, por exemplo (ver FIGs. 16,17, e 19 e a discussão em anexo). Alternativamente, o gás dedeslizamento e/ou o liquido de arraste podem ser determina-dos usando o método de fração de massa anteriormente discu-tido, por exemplo (ver FIGs. 21-23 e a discussão em anexo).Em ainda uma outra alternativa, o gás de deslizamento e/ou oliquido de arraste podem ser determinados usando a fração defluxo de liquido anteriormente discutida, por exemplo (verFIGs. 24 e 26 e a discussão em anexo) . Além disso, os méto-dos podem ser usados em combinação. As porcentagens de gás eliquido (isto é, a fração de vácuo de gás e a fração de li-quido) podem ser então usadas para precisa e completamentequantificar todos os componentes do material de fluxo multi-fases.A eletrônica de medição e método de acordo com ainvenção podem ser implementados de acordo com qualquer umadas modalidades de modo a obter várias vantagens, se deseja-do. A invenção pode computar uma ou mais de uma taxa de flu-xo de massa, uma densidade, ou uma taxa de fluxo de volumede um material de fluxo multifases. A invenção pode rapida-mente computar características de fluxo para um material defluxo multifases. A invenção pode fornecer computações dascaracterísticas de fluxo tendo uma maior precisão e confia-bilidade. A invenção pode fornecer computações das caracte-rísticas de fluxo mais rápido do que na técnica anterior eenquanto consumindo menos tempo de processamento.

Claims

1. Eletrônica de medição (20) para processar si-nais de sensores para um material de fluxo multifases em ummedidor de fluxo (5), CARACTERIZADA pelo fato de que compre-ende:uma interface (201) para receber um primeiro sinalde sensor (210) e um segundo sinal de sensor (211) para omaterial de fluxo multifases; eum sistema de processamento (203) em comunicaçãocom a interface (201) e configurado para receber o primeirosinal de sensor (210) e o segundo sinal de sensor (211) apartir da interface (201), gerar um primeiro deslocamento defase de noventa graus (213) a partir do primeiro sinal desensor (210) e gerar um segundo deslocamento de fase de no-venta graus (214) a partir do segundo sinal de sensor (211),computar uma freqüência (221) usando um do primeiro desloca-mento de fase de noventa graus (213) ou do segundo desloca-mento de fase de noventa graus (214), computar uma diferençade fase (220) usando um ou mais do primeiro deslocamento defase de noventa graus (213) ou do segundo deslocamento defase de noventa graus (214), e computar um ou mais de umataxa de fluxo de massa (223), uma densidade (224), ou umataxa de fluxo de volume (225) para o material de fluxo mul-tifases .

2. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a interfaceinclui um digitalizador (202) configurado para digitalizar osinal de sensor.

3. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema deprocessamento (203) é adicionalmente configurado para deter-minar um ou mais de um gás de deslizamento (1425) ou um Ii-quido de arraste (1426) no material de fluxo multifases.

4. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a geraçãocompreende uma transformada de Hilbert para gerar o desloca-mento de fase de noventa graus (213) e o segundo deslocamen-to de fase de noventa graus (214).

5. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que computar afreqüência (221) compreende computar a freqüência (221) doprimeiro sinal de sensor (210) e do primeiro deslocamento defase de noventa graus (213).

6. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que computar adiferença de fase (220) compreende computar a diferença defase (220) do primeiro sinal de sensor (210), do primeirodeslocamento de fase de noventa graus (213), e do segundosinal de sensor (211).

7. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que computar adiferença de fase (220) compreende computar a diferença defase (220) do primeiro sinal de sensor (210), do primeirodeslocamento de fase de noventa graus (213), do segundo si-nal de sensor (211), e do segundo deslocamento de fase denoventa graus (214).

8. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema deprocessamento (203) é adicionalmente configurado para divi-dir a freqüência (221) em pelo menos um componente de fre-qüência de gás (1412) e um componente de freqüência de flui-do (1416), determinar um ou mais de uma fração de vácuo degás (1418) ou uma fração de liquido (1427) a partir da res-posta de freqüência (1410) e um ou mais do componente defreqüência de gás (1412) e do componente de freqüência defluido (1416), determinar um ou mais de uma densidade de fa-se liquida (1422) de um componente de fluxo de liquido domaterial de fluxo multifases ou uma densidade de fase gasosa(1421) de um componente de fluxo de gás usando a fração devácuo de gás (1418), e determinar um ou mais de um gás dedeslizamento (1425) do material de fluxo multifases ou umliquido de arraste (1426) usando uma ou mais da fração devácuo de gás (1428) ou da fração de liquido (1427).

9. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que a divisãocompreende processar a resposta de freqüência (1410) com umou mais filtros que substancialmente rejeitam um do compo-nente de freqüência de gás (1412) e do componente de fre-qüência de fluido (1416).

10. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que a divisãocompreende filtrar a resposta de freqüência (1410) com umprimeiro filtro que substancialmente rejeita o componente defreqüência de gás (1412) e substancialmente passa o compo-nente de freqüência de fluido (1416) e filtrar a resposta defreqüência (1410) com um segundo filtro que substancialmenterejeita o componente de freqüência de fluido (1416) e subs-tancialmente passa o componente de freqüência de gás (1412),onde o primeiro filtro emite o componente de freqüência defluido (1416) e o segundo filtro emite o componente de fre-qüência de gás (1412).

11. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que determinarum ou mais de uma fração de vácuo de gás (1418) ou uma fra-ção de liquido (1427) compreende calcular uma densidade to-tal (1420) da resposta de freqüência (1410), calcular umadensidade de componente de fluido (1422) a partir do compo-nente de freqüência de fluido (1416), calcular uma densidadede componente de gás (1421) a partir do componente de fre-qüência de gás (1412), e calcular uma fração de vácuo de gás(1418) como uma razão da densidade de componente de fluido(1422) menos a densidade total (1420) dividido pela densida-de de componente de fluido (1422) menos a densidade de com-ponente de gás (1421).

12. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema deprocessamento (203) é adicionalmente configurado para divi-dir a resposta de freqüência (1410) em pelo menos um compo-nente de freqüência de gás (1412) e um componente de fre-qüência de fluido (1416), determinar uma densidade total(1420) a partir da resposta de freqüência (1410), determinaruma densidade de gás (1421) a partir do componente de fre-qüência de gás (1412), determinar uma fração de vácuo de gás(1418) a partir da resposta de freqüência (1410) e um oumais do componente de freqüência de gás (1412) e do compo-nente de freqüência de fluido (1416), e determinar uma fra-ção de massa (1419) da fração de vácuo de gás (1418) multi-plicada por uma razão da densidade de gás (1421) divididopela densidade total (1420).

13. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistemade processamento (203) é adicionalmente configurado para de-terminar uma taxa de fluxo de massa (223) do material defluxo a partir da resposta de freqüência (1410) e determinarpelo menos um de uma primeira massa de componente de fluxo euma segunda massa de componente de fluxo usando a fração demassa (1419) e a taxa de fluxo de massa (223).

14. Eletrônica de medição (20), de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema deprocessamento (203) é adicionalmente configurado para elevarao quadrado a resposta de freqüência (1410) para gerar umareposta de freqüência ao quadrado, inverter a resposta defreqüência ao quadrado para gerar uma densidade de fluxosubstancialmente instantânea, comparar a densidade de fluxosubstancialmente instantânea com pelo menos uma de uma den-sidade de gás pré-determinada (1421) que é representativa deuma fração de fluxo de gás (1428) do material de fluxo degás e uma densidade de liquido pré-determinada (1422) que érepresentativa de uma fração de fluxo de liquido (1427), edeterminar uma ou mais de uma fração de fluxo de liquido(1427) ou uma fração de fluxo de gás (1428) da comparação.

15. Método para processar sinais de sensor para ummaterial de fluxo multifases em um medidor de fluxo (5),CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:receber o primeiro sinal de sensor (210) e o se-gundo sinal de sensor (211) para o material de fluxo multi-fases;gerar um primeiro deslocamento de fase de noventagraus (213) do primeiro sinal de sensor (210) e gerar um se-gundo deslocamento de fase de noventa graus (214) do segundosinal de sensor (211);computar uma freqüência (221) usando um dentre oprimeiro deslocamento de fase de noventa graus (213) e o se-gundo deslocamento de fase de noventa graus (214);computar uma diferença de fase (220) usando um oumais dentre o primeiro deslocamento de fase de noventa graus(213) e o segundo deslocamento de fase de noventa graus(214); e computar um ou mais dentre uma taxa de fluxo demassa (223), uma densidade (224), ou uma taxa de fluxo devolume (225) para um material de fluxo multifases.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO pelo fato de que determinar um ou mais de umgás de deslizamento (1425) ou um liquido de arraste (1426)no material de fluxo multifases.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO pelo fato de que gerar compreende usar umatransformada de Hilbert para gerar o primeiro deslocamentode fase de noventa graus (213) e o segundo deslocamento defase de noventa graus (214).

18. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO pelo fato de que computar a freqüência (221)compreende computar a freqüência (221) do primeiro sinal desensor (210) e do primeiro deslocamento de fase de noventagraus (213).

19. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO pelo fato de que computar a diferença de fase(220) compreende computar a diferença de fase (220) do pri-meiro sinal de sensor (210), do primeiro deslocamento de fa-se de noventa graus (213), e do segundo sinal de sensor(211) .

20. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO pelo fato de que computar a diferença de fase(220) compreende computar a diferença de fase (220) do pri-meiro sinal de sensor (210), do primeiro deslocamento de fa-se de noventa graus (213), do segundo sinal de sensor (211),e do segundo deslocamento de fase de noventa graus (214).

21. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:dividir a freqüência (221) em pelo menos um compo-nente de freqüência de gás (1412) e um componente de fre-qüência de fluido (1416);determinar uma ou mais de uma fração de vácuo degás (1418) ou uma fração de liquido (1427) a partir da res-posta de freqüência (1410) e um ou mais do componente defreqüência de gás (1412) e do componente de freqüência defluido (1416);determinar um ou mais de uma densidade de fase li-quida (1422) de um componente de fluxo de liquido do materi-al de fluxo multifases ou uma densidade de fase gasosa(1421) de um componente de fluxo de gás usando a fração devácuo de gás (1418); edeterminar um ou mais de um gás de deslizamento(1425) do material de fluxo multifases ou um liquido de ar-raste (1426) usando uma ou mais da fração de vácuo de gás(1418) ou da fração de liquido (1427).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21,CARACTERIZADO pelo fato de que dividir compreende processara resposta de freqüência (1410) com um ou mais filtros quesubstancialmente rejeitam um do componente de freqüência degás (1412) e do componente de freqüência de fluido (1416).

23. Método, de acordo com a reivindicação 21,CARACTERIZADO pelo fato de que a divisão compreende:filtrar a resposta de freqüência (1410) com umprimeiro filtro que substancialmente rejeita o componente defreqüência de gás (1412) e substancialmente passa o compo-nente de freqüência de fluido (1416); efiltrar a resposta de freqüência (1410) com um se-gundo filtro que substancialmente rejeita o componente defreqüência de fluido (1416) e substancialmente passa o com-ponente de freqüência de gás (1412);onde o primeiro filtro emite o componente de fre-qüência de fluido (1416) e o segundo filtro emite o compo-nente de freqüência de gás (1412).

24. Método, de acordo com a reivindicação 21,CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação de uma ou maisde uma fração de vácuo de gás (1418) ou uma fração de liqui-do (1427) compreende:calcular uma densidade total (1420) da resposta defreqüência (1410);calcular uma densidade de componente de fluido(1422) a partir do componente de freqüência de fluido(1416);calcular uma densidade de componente de gás (1421)a partir do componente de freqüência de gás (1412); ecalcular uma fração de vácuo de gás (1418) comouma razão da densidade de componente de fluido (1422) menosa densidade total (1420) dividida pela densidade de compo-nente de fluido (1422) menos a densidade de componente degás (1421).

25. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:dividir a resposta de freqüência (1410) em pelomenos um componente de freqüência de gás (1412) e um compo-nente de freqüência de fluido (1416);determinar uma densidade total (1420) da respostade freqüência (1410);determinar uma densidade de gás (1421) a partir docomponente de freqüência de gás (1412);determinar uma fração de vácuo de gás (1418) apartir da resposta de freqüência (1410) e um ou mais do com-ponente de freqüência de gás (1412) e do componente de fre-qüência de fluido (1416); edeterminar uma fração de massa (1419) a partir dafração de vácuo de gás (1418) multiplicada pela razão dadensidade de gás (1421) dividida pela densidade total(1420) .

26. Método, de acordo com a reivindicação 25,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:determinar uma taxa de fluxo de massa (223) do ma-terial de fluxo a partir da resposta de freqüência (1410); edeterminar pelo menos uma de uma primeira massa decomponente de fluxo e uma segunda massa de componente defluxo usando a fração de massa (1419) e a taxa de fluxo demassa (223).

27. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:elevar ao quadrado a resposta de freqüência (1410)para gerar uma resposta de freqüência ao quadrado;inverter a resposta de freqüência ao quadrado paragerar uma densidade de fluxo substancialmente instantânea;comparar a densidade de fluxo substancialmenteinstantânea com pelo menos um de uma densidade de gás pré-determinada (1421) que é representativa de uma fração defluxo de gás (1428) do material de fluxo de gás e uma densi-dade de liquido pré-determinada (1422) que é representativade uma fração de fluxo de liquido (1427); edeterminar uma ou mais de uma fração de fluxo deliquido (1427) ou uma fração de fluxo de gás (1428) a partirda comparação.

28. Método para processar sinais de sensor para ummaterial de fluxo multifases em um medidor de fluxo (5),CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:receber um primeiro sinal de sensor (210) e um se-gundo sinal de sensor (211) para o material de fluxo multi-fases ;gerar um primeiro deslocamento de fase de noventagraus (213) do primeiro sinal de sensor (210) e gerar um se-gundo deslocamento de fase de noventa graus (214) do segundosinal de sensor (211);computar uma freqüência (221) usando um dentre oprimeiro deslocamento de fase de noventa graus (213) e o se-gundo deslocamento de fase de noventa graus (214);computar uma diferença de fase (220) usando um oumais dentre o primeiro deslocamento de fase de noventa graus(213) e o segundo deslocamento de fase de noventa graus(214) ;computar um ou mais dentre uma taxa de fluxo demassa (223), uma densidade (224), ou uma taxa de fluxo devolume (225) para um material de fluxo multifases; ecomputar um ou mais de um liquido de arraste(1426) ou um gás de deslizamento (1425) no material de fluxomultifases.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO pelo fato de que a geração compreende usar umatransformada de Hilbert para gerar o primeiro deslocamentode fase de noventa graus (213) e o segundo deslocamento defase de noventa graus (214).

30. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO pelo fato de que computar a freqüência (221)compreende computar a freqüência (221) do primeiro sinal desensor (210) e do primeiro deslocamento de fase de noventagraus (213).

31. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO pelo fato de que computar a diferença de fase(220) compreende computar a diferença de fase (220) do pri-meiro sinal de sensor (210), do primeiro deslocamento de fa-se de noventa graus (213), e do segundo sinal de sensor(211) .

32. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO pelo fato de que computar a diferença de fase(220) compreende computar a diferença de fase (220) do pri-meiro sinal de sensor (210), do primeiro deslocamento de fa-se de noventa graus (213), do segundo sinal de sensor (211) ,e do segundo deslocamento de fase de noventa graus (214).

33. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:dividir a freqüência (221) em pelo menos um compo-nente de freqüência de gás (1412) e um componente de fre-qüência de fluido (1416);determinar uma ou mais de uma fração de vácuo degás (1418) ou uma fração de liquido (1427) a partir da res-posta de freqüência (1410) e um ou mais do componente defreqüência de gás (1412) e do componente de freqüência defluido (1416);determinar um ou mais de uma densidade de fase li-quida (1422) de um componente de fluxo de liquido do materi-al de fluxo multifases ou uma densidade de fase gasosa(1421) de um componente de fluxo de gás usando a fração devácuo de gás (1418); edeterminar um ou mais de um gás de deslizamento(1425) do material de fluxo multifases ou um liquido de ar-raste (1426) usando uma ou mais da fração de vácuo de gás(1418) ou da fração de liquido (1427).

34. Método, de acordo com a reivindicação 33,CARACTERIZADO pelo fato de que dividir compreende processara resposta de freqüência (1410) com um ou mais filtros quesubstancialmente rejeitam um do componente de freqüência degás (1412) e do componente de freqüência de fluido (1416).

35. Método, de acordo com a reivindicação 33,CARACTERIZADO pelo fato de que a divisão compreende:filtrar a resposta de freqüência (1410) com umprimeiro filtro que substancialmente rejeita o componente defreqüência de gás (1412) e substancialmente passa o compo-nente de freqüência de fluido (1416); efiltrar a resposta de freqüência (1410) com um se-gundo filtro que substancialmente rejeita o componente defreqüência de fluido (1416) e substancialmente passa o com-ponente de freqüência de gás (1412);onde o primeiro filtro emite o componente de fre-qüência de fluido (1416) e o segundo filtro emite o compo-nente de freqüência de gás (1412).

36. Método, de acordo com a reivindicação 33,CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação de uma ou maisde uma fração de vácuo de gás (1418) ou uma fração de liqui-do (1427) compreende:calcular uma densidade total (1420) da resposta defreqüência (1410) ;calcular uma densidade de componente de fluido(1422) a partir do componente de freqüência de fluido(1416);calcular uma densidade de componente de gás (1421)a partir do componente de freqüência de gás (1412); ecalcular uma fração de vácuo de gás (1418) comouma razão da densidade de componente de fluido (1422) menosa densidade total (1420) dividida pela densidade de compo-nente de fluido (1422) menos a densidade de componente degás (1421).

37. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:dividir a resposta de freqüência (1410) em pelomenos um componente de freqüência de gás (1412) e um compo-nente de freqüência de fluido (1416);determinar uma densidade total (1420) da respostade freqüência (1410);determinar uma densidade de gás (1421) a partir docomponente de freqüência de gás (1412);determinar uma fração de vácuo de gás (1418) apartir da resposta de freqüência (1410) e um ou mais do com-ponente de freqüência de gás (1412) e do componente de fre-qüência de fluido (1416); edeterminar uma fração de massa (1419) a partir dafração de vácuo de gás (1418) multiplicada pela razão dadensidade de gás (1421) dividida pela densidade total(1420).

38. Método, de acordo com a reivindicação 37,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:determinar uma taxa de fluxo de massa (223) do ma-terial de fluxo a partir da resposta de freqüência (1410); edeterminar pelo menos uma de uma primeira massa decomponente de fluxo e uma segunda massa de componente defluxo usando a fração de massa (1419) e a taxa de fluxo demassa (223).

39. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende:elevar ao quadrado a resposta de freqüência (1410)para gerar uma resposta de freqüência ao quadrado;inverter a resposta de freqüência ao quadrado paragerar uma densidade de fluxo substancialmente instantânea;comparar a densidade de fluxo substancialmenteinstantânea com pelo menos um de uma densidade de gás pré-determinada (1421) que é representativa de uma fração defluxo de gás (1428) do material de fluxo de gás e uma densi-dade de liquido pré-determinada (1422) que é representativade uma fração de fluxo de liquido (1427); edeterminar uma ou mais de uma fração de fluxo deliquido (1427) ou uma fração de fluxo de gás (1428) a partirda comparação.