BRPI0823216B1

BRPI0823216B1 - sistema de medição de fluxo, e , método par aoperar um medidor de fluxo vibratório.

Info

Publication number: BRPI0823216B1
Application number: BRPI0823216A
Authority: BR
Inventors: Paul J Hays; Andrew Stephen Kravitz
Original assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2019-01-22
Also published as: CN102246010B; JP2012510072A; BRPI0823216A2; EP2376875A1; CA2744521C; CN102246010A; AU2008364954B2; SG171750A1; MX2011005657A; KR20130083936A; CA2744521A1; HK1163803A1; KR101605695B1; KR20110091593A; US20110259122A1; US8695438B2; WO2010068202A1; RU2473871C1; EP2376875B1; AU2008364954A1

Abstract

sistema de medição de fluxo, e, método para operar um medidor de fluxo vibra tório um sistema de medição de fluxo (20) é provido de acordo com uma forma de realização da invenção. o sistema de medição de fluxo (20) compreende um medidor de fluxo vibratório ( 400) incluindo pelo menos um tubo de fluxo (410) e um acionador (420) adaptado para aplicar uma força de polarização no tubo de fluxo ( 41 0). o sistema de medição de fluxo (20) também compreende uma eletrônica de medidor ( 450) configurada para gerar um sinal de acionamento para vibrar o tubo de fluxo (410) em tomo de uma primeira posição defletida (1002), em que a primeira posição defletida (1002) é desviada de uma posição de repouso de tubo de fluxo (1001).

Description

“SISTEMA DE MEDIÇÃO DE FLUXO, E, MÉTODO PARA OPERAR UM MEDIDOR DE FLUXO VIBRATÓRIO”

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a medidores de fluxo vibratório, e mais particularmente, a um método e aparelho para vibrar um tubo de fluxo de um medidor de fluxo vibratório.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Medidores de fluxo são usados para medir a taxa de fluxo de massa, densidade, e outras características de materiais fluentes. O material 10 fluente pode compreender um líquido, gás, sólidos em suspensão em líquidos ou gás, ou quaisquer combinações dos mesmos. Sensores de conduto vibrantes, tais como medidores de fluxo Coriolis e densitômetros vibrantes tipicamente operam detectando movimento de um conduto vibrante que contém um material fluente. Propriedades associadas com o material no conduto, tal como 15 fluxo de massa, densidade e semelhantes, podem ser determinadas processando sinais de medição recebidos de transdutores de movimento associados com o conduto. Os modos de vibração de sistema carregado com material vibrante geralmente são afetados pelas características combinadas de massa, dureza, e amortecimento do conduto de retenção e o material contido no mesmo.

Um medidor de fluxo de massa Coriolis típico inclui um ou mais condutos que são conectados em linha em uma tubulação ou outro sistema de transporte e material de transporte, por exemplo, fluidos, pastas fluidas e semelhantes, no sistema. Cada conduto pode ser visto como tendo um conjunto de modos de vibração naturais, incluindo por exemplo, modos de flexão 25 simples, torcional, radial, lateral, e acoplados. Em uma aplicação de medição de fluxo de massa Coriolis típica, um conduto é excitado em um ou mais modos de vibração conforme um material flui através do conduto, e movimento do conduto é medido em pontos espaçados ao longo do conduto. Excitação é tipicamente provida por um atuator, por exemplo, um dispositivo eletromecânico, tal como um acionador tipo bobina de voz, que perturba o conduto de uma maneira periódica. Taxa de fluxo de massa pode ser determinada medindo atraso de tempo ou diferenças de fase entre movimentos 5 nas localidades do transdutor. Densidade do material de fluxo pode ser determinada a partir de uma frequência de uma resposta vibracional do medidor de fluxo. Dois ou mais tais transdutores (ou sensores de desvio) são tipicamente empregados a fim de medir uma resposta vibracional do conduto ou condutos de fluxo e estão tipicamente localizados em posições à montante e à jusante do 10 atuator. Os dois sensores de desvio são geralmente conectados a uma instrumentação eletrônica por cabeamento, tal como por dois pares independentes de fios. A instrumentação recebe sinais dos dois sensores de desvio e processa os sinais a fim de derivar medições de fluxo.

Em certas aplicações, o acionador típico pode não ser viável. Isso é 15 particularmente verdadeiro em aplicações de fluxo baixo onde o peso dos magnetos fixados aos tubos de fluxo toma-se proibitivo. Conhece-se, da patente US 7.168.329, por exemplo, substituir os magnetos por um material magnético aplicado a uma porção do tubo de fluxo sozinho. Tal sistema é adequado para frequências de acionamento simples tal como onda sinusoidal ou quadrada 20 usando dois ou mais acionadores, isto é, um em cada lado do tubo de fluxo. Recentemente, entretanto, o tipo de sinal de acionamento tomou-se mais complexo que um sinal de acionamento de frequência simples de quadrado simples, trapezoidal, sinusoidal. O sinal de acionamento complexo pode compreender duas ou mais frequências, por exemplo. Para implementar 25 funções de medidor de fluxo avançadas tais como verificação de medidor, velocidade de medições de som, detecção de fluxo multifase, etc., múltiplas frequências são impostas aos tubos de fluxo simultaneamente resultando em um sinal de acionamento complexo. No entanto, para o medidor de fluxo obter informação significativa, a força de acionamento deve ser tanto bidirecional como linear. Uma força de acionamento bidirecional implica que o tubo de fluxo oscila ambos, na direção e afastado da montagem de acionamento. Uma força de acionamento linear implica que a força exercida no tubo de fluxo é proximamente linearmente proporcional à corrente/voltagem aplicada à bobina.

Tal força de acionamento pode não ser um problema em montagens de acionador típicas, no entanto, em implementações tais como descritas na patente ‘329, o medidor de fluxo pode apenas operar em ambos os modos, modo de puxar ou modo de empurrar. Portanto, para obter uma força de 10 acionamento bidirecional, múltiplas bobinas de acionamento são requeridas, uma em cada lado do tubo de fluxo. Essa configuração requer um número excessivo de peças, que podem ser caras.

Além disso, a força de acionamento deve ser proximamente linear.

Embora a maioria dos medidores de fluxo vibratório sejam construídos com um 15 sistema de acionamento linear, alguns medidores, tais como os medidores de fluxo mencionados na patente ‘329, não têm um sinal de acionamento linear e, portanto, geralmente não podem suportar sinais de acionamento complexos. Uma abordagem para resolver um problema de linearidade seria aumentar o tamanho e a resistência da bobina magnética.

Para resolver o problema unidirecional mencionado na patente ‘329, múltiplas bobinas podem ser usadas, ou altemativamente, uma substância magnética rígida incluindo um campo norte/sul pode ser aplicada ao tubo de fluxo. Essas soluções são caras e podem ser proibitivas em termos de tamanho e restrições de potência.

A presente invenção supera estes e outros problemas incorporando uma bobina de acionamento simples capaz de vibrar os tubos de fluxo usando um sinal de acionamento complexo que pode incluir mais do que uma frequência.

ASPECTOS

De acordo com um aspecto da invenção, um sistema de medição de fluxo compreende:

um medidor de fluxo vibratório incluindo:

pelo menos um tubo de fluxo;

um acionador adaptado para aplicar uma força de polarização no tubo de fluxo; e uma eletrônica de medidor configurada para gerar um sinal de acionamento para vibrar o tubo de fluxo em tomo de uma primeira posição defletida, em que a primeira posição defletida é desviada de uma posição de repouso de tubo de fluxo.

Preferivelmente, o sinal de acionamento inclui uma polarização de tensão.

Preferivelmente, a força de polarização aplicada pelo acionador deflete o tubo de fluxo em uma primeira direção.

Preferivelmente, uma elasticidade inerente do tubo de fluxo deflete o tubo de fluxo em uma segunda direção oposta à primeira direção.

Preferivelmente, o sinal de acionamento vibra o tubo de fluxo entre a posição de repouso, a primeira posição defletida, e uma segunda posição defletida.

Preferivelmente, a eletrônica de medidor é ainda configurada para gerar um algoritmo de linearização.

Preferivelmente, o tubo de fluxo ainda compreende uma porção magnética.

De acordo com outro aspecto da invenção, um sistema de medição de fluxo compreende:

um medidor de fluxo vibratório, incluindo:

pelo menos um tubo de fluxo;

um acionador adaptado para aplicar uma força de polarização no tubo de fluxo; e uma eletrônica de medidor configurada para gerar uma polarização de tensão e um sinal de acionamento e aplicar o sinal de acionamento incluindo a polarização de tensão ao acionador para vibrar o tubo de fluxo.

Preferivelmente, o sinal de acionamento incluindo a polarização de tensão vibra o tubo de fluxo em tomo de uma primeira posição defletida com a primeira posição defletida sendo desviada de uma posição de repouso do tubo de fluxo.

Preferivelmente, o sinal de acionamento vibra o tubo de fluxo entre uma posição de repouso, uma primeira posição defletida, e uma segunda posição defletida.

Preferivelmente, uma elasticidade inerente do tubo de fluxo desvia o tubo de fluxo em uma segunda direção oposta à primeira direção.

Preferivelmente, o tubo de fluxo ainda compreende uma porção magnética.

De acordo com outro aspecto da invenção, um método para operar um medidor de fluxo vibratório incluindo um tubo de fluxo e a acionador compreende a etapa de:

vibrar o tubo de fluxo em tomo de uma primeira posição defletida, em que a primeira posição defletida é desviada de uma posição de repouso de tubo de fluxo.

Preferivelmente, a etapa de vibrar o tubo de fluxo compreende aplicar uma primeira força de polarização no tubo de fluxo com um acionador com base em um sinal de acionamento com uma elasticidade inerente do tubo de fluxo aplicando uma segunda força de polarização oposta à primeira força de polarização.

Preferivelmente, a etapa de vibrar o tubo de fluxo em tomo da primeira posição defletida compreende vibrar o tubo de fluxo entre a posição de repouso do tubo de fluxo, a primeira posição defletida, e uma segunda posição defletida, com a primeira posição defletida entre a posição de repouso do tubo de fluxo e a segunda posição defletida.

Preferivelmente, o método ainda compreende as etapas de gerar um sinal de acionamento incluindo uma polarização de tensão e aplicar o sinal de acionamento ao acionador para vibrar o tubo de fluxo.

Preferivelmente, o método ainda compreende a etapa de gerar um algoritmo de linearização para um sinal de acionamento enviado ao acionador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

FIG. 1 mostra um sistema de medição de fluxo de técnica anterior.

FIG. 2 mostra uma vista lateral de um medidor de fluxo de técnica anterior.

FIG. 3 mostra um sinal de acionamento de técnica anterior.

FIG. 4 mostra um sistema de medição de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção.

FIG. 5 mostra uma eletrônica de medidor de acordo com uma forma de realização da invenção.

FIG. 6 mostra um sinal de acionamento de quadrado de acordo com uma forma de realização da invenção.

FIG. 7 mostra uma vista lateral de um medidor de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção.

FIG. 8 mostra um sinal de acionamento de técnica anterior.

FIG. 9 mostra um sinal de acionamento de acordo com uma forma de realização da invenção.

FIG. 10 mostra uma vista lateral de um medidor de fluxo de acordo com uma forma de realização da invenção.

FIG. 11 mostra uma vista lateral do medidor de fluxo de acordo com outra forma de realização da invenção.

FIG. 12 é um gráfico mostrando a relação entre a força experimentada pelo tubo de fluxo e a distância que o tubo de fluxo está do acionador.

FIG. 13 é um gráfico mostrando a relação entre a força experimentada pelo tubo de fluxo e a distância que o tubo de fluxo está do acionador.

FIG. 14 mostra um sinal de acionamento junto com a força experimentada pelo tubo de fluxo.

FIG. 15 mostra outro sinal de acionamento junto com a força experimentada pelo tubo de fluxo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

FIGS. 4 - 15 e a seguinte descrição descrevem exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como fazer e usar o melhor modo da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações destes exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de várias maneiras para formar múltiplas variações da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

FIG. 1 mostra um sistema de medição de fluxo de técnica anterior

10. O sistema de medição de fluxo 10 inclui um medidor de fluxo vibratório

100 e uma eletrônica de medidor 150. O medidor de fluxo 100 inclui um tubo de fluxo 110, um acionador 120, e sensores de desvio 121, 122. O acionador 120 e os sensores de desvio 121, 122 podem se comunicar com a eletrônica de medidor 150 através de condutores 123, 124, 125. A eletrônica de medidor 150 pode processor os sinais recebidos dos sensores 121, 122 para produzir informação de medição de fluxo, incluindo, mas não limitado a uma taxa de fluxo, uma densidade, e uma verificação de medidor.

Em operação, fluido entra na entrada 101 através de um flange de entrada 108 e sai do tubo de fluxo 110 na saída 102 através de um flange de saída 109. Conforme o fluido flui através do tubo de fluxo 110, o acionador 120 aplica um sinal de acionamento levando o tubo de fluxo 110a vibrar de uma maneira oscilatória.

FIG. 2 mostra uma vista lateral do medidor de fluxo 100 de técnica anterior. Como mostrado, o acionador 120 compreende uma bobina de acionamento 120A e um magneto de acionamento 120B. O acionador 120 de acordo com o medidor de fluxo 100 de técnica anterior é capaz de tanto atrair o tubo de fluxo 110 como repelir o tubo de fluxo 110. Portanto, o tubo de fluxo 110 pode oscilar em tomo de uma posição de repouso 222 entre as posições defletidas como mostrado nas linhas tracejadas 220 e 221. Portanto, o medidor de fluxo 100 pode ser conduzido por um sinal de acionamento 300 sinusoidal simples como mostrado em FIG. 3 incluindo ambos componentes de corrente/voltagem, positiva e negativa.

FIG. 3 mostra um sinal de acionamento 300 de acordo com técnica anterior. O sinal de acionamento 300 é mostrado como um gráfico simples de voltagem contra tempo, onde as unidades mostradas são arbitrárias. O sinal de acionamento 300 compreende uma frequência de acionamento sinusoidal simples como descrito acima em que o sinal de acionamento 300 inclui ambos, um componente de corrente/voltagem positiva e uma negativa.

Durante a porção de corrente/voltagem positiva do sinal de acionamento 300, o tubo de fluxo 110 é empurrado para fora da bobina de acionamento 120A como descrito na posição de tubo de fluxo 221. Inversamente, durante a porção de corrente/voltagem negativa do sinal de acionamento 300, o tubo de fluxo 110 é atraído em direção à bobina de acionamento 120A como mostrado na posição de tubo de fluxo 220. O sinal de acionamento 300 provê resultados adequados para o medidor de fluxo 100 de técnica anterior durante operação simples. O sinal de acionamento 300 pode ser inadequado, no entanto, para medidores de fluxo que não têm a capacidade de tanto atrair como repelir o tubo de fluxo 110 da bobina de acionamento 120A.

FIG. 4 mostra um sistema de medição de fluxo (20) de acordo com uma forma de realização da invenção. O sistema de medição de fluxo (20) inclui um medidor de fluxo 400 e uma eletrônica de medidor 450. O medidor de fluxo 400 inclui um tubo de fluxo 410, um acionador 420, e sensores de desvio 421, 422. Embora apenas um tubo de fluxo simples 410 seja mostrado, deve ser entendido que em outras formas de realização, o medidor de fluxo 400 compreende tubos de fluxo múltiplos. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada a um projeto de tubo de fluxo simples. O medidor de fluxo 400 é similar ao medidor de fluxo 100 exceto que o tubo de fluxo 410 inclui uma porção magnética 426 ao invés do magneto de acionamento 120B. De acordo com uma forma de realização da invenção, a porção magnética 426 compreende uma porção magnética de metal-mu. No entanto, deve ser entendido que outros materiais podem ser usados e a presente invenção não deve ser limitada a materiais de metal-mu. Além disso, o medidor de fluxo 400 poderia compreender um magneto fixado ao tubo de fluxo 410 similar ao medidor de fluxo 100 mostrado em FIG. 1. Portanto, dependendo do particular material usado para a porção magnética 426, o acionador 420 pode estar apenas apto a acionar o tubo de fluxo 410 em uma direção única, isto é, puxar ou empurrar o tubo de fluxo 410.

O acionador 420 e os sensores de desvio 421, 422 podem se comunicar com a eletrônica de medidor 450 através de condutores 423, 424, 425. Eletrônica de medidor 450 pode receber os sinais de sensor do primeiro e do segundo sensores de desvio 421, 422 através de condutores 424, 425, respectivamente. A eletrônica de medidor 450 pode processar os sinais de desvio para computar informação de fluxo de fluido. Essa informação, junto com outra informação, é aplicada por eletrônica de medidor 450 sobre a via 26 para meios de utilização (não mostrados)¹. A eletrônica de medidor 450 é mostrada em maiores detalhes em FIG. 5.

FIG. 5 mostra a eletrônica de medidor 450 de acordo com uma forma de realização da invenção. A eletrônica de medidor 450 pode incluir uma interface 501 e um sistema de processamento 503. A eletrônica de medidor 450 pode receber sinais de sensor 510 do medidor de fluxo 400, tal como sinais de sensor de desvio/velocidade. Em algumas formas de realização, os sinais de sensor 510 podem ser recebidos do acionador 420. A eletrônica de medidor 450 pode operar como um medidor de fluxo de massa ou pode operar como um densitômetro, incluindo operar como um medidor de fluxo Coriolis. A eletrônica de medidor 450 pode processar os sinais de sensor 510 a fim de obter características de fluxo do material fluindo através do tubo de fluxo 410. Por exemplo, a eletrônica de medidor 450 pode determinar uma ou mais de uma diferença de fase, uma frequência, uma diferença de tempo, uma densidade, uma taxa de fluxo de massa, uma taxa de fluxo de volume, uma verificação de medidor, etc. Além disso, a eletrônica de medidor 450 pode gerar um sinal de acionamento 511 e fornecer o sinal de acionamento 511 ao acionador 420. O sinal de acionamento 511 pode compreender um sinal de acionamento simples, tal como o sinal de acionamento 600 mostrado em FIG. 6, ou pode compreender um sinal de acionamento complexo mais avançado, incluindo frequências múltiplas, tais como o sinal de acionamento 900 mostrado em FIG.

9. Os sinais de acionamento particulares são discutidos em mais detalhes abaixo.

Além disso, a eletrônica de medidor 450 pode gerar uma polarização de tensão 512 para o sinal de acionamento 511. Deve ser entendido que uma polarização de tensão, tal como a polarização de tensão 512 deve se destinar a significar uma corrente ou voltagem que é aplicada ao acionador em adição ao sinal de acionamento para elevar ou abaixar a corrente/voltagem do sinal aplicado por uma quantidade pré-determinada. A polarização de tensão 512 pode compreender uma polarização de tensão C.C., por exemplo. A polarização de tensão 512 pode compreender uma polarização de tensão positiva ou negativa. A polarização de tensão particular pode depender do material magnético e/ou acionador particulares usados no medidor de fluxo 400.

A eletrônica de medidor 450 pode também gerar um algoritmo de linearização 513. O algoritmo de linearização 513 pode compreender ajuste de curva, filtragem, amplificação, etc. O algoritmo de linearização 513 pode ser usado para criar um sinal de acionamento linear, por exemplo. De acordo com outra forma de realização da invenção, o algoritmo de linearização 513 pode ser usado para prover um sinal de acionamento mais linear com base em um sinal de acionamento não linear existente, isto é, aumentar a linearização do sinal de acionamento. As várias funções da eletrônica de medidor 450 são discutidas em maiores detalhes abaixo.

A interface 501 pode receber os sinais de sensor dos sensores de desvio 421, 422, ou o acionador 420 através de condutores 423-425. A interface 501 pode efetuar qualquer condicionamento de sinal necessário ou desejado, tal como qualquer maneira de formatação, amplificação, tampão, etc. Altemativamente, alguma parte ou todo o condicionamento de sinal pode ser realizada no sistema de processamento 503. Além disso, a interface 501 pode possibilitar comunicações entre a eletrônica de medidor 450 e dispositivos externos. A interface 501 pode ser capaz de qualquer maneira de comunicação eletrônica, óptica, ou sem fio.

A interface 501 em uma forma de realização pode incluir um digitalizador (não mostrado), em que o sinal de sensor compreende um sinal de sensor análogo. O digitalizador pode amostrar e digitalizar o sinal de sensor análogo e produzir um sinal de sensor digital. O digitalizador pode também efetuar qualquer decimação necessária, em que o sinal de sensor digital é decimado a fim de reduzir a quantidade de processamento de sinal necessária e reduzir o tempo de processamento.

O sistema de processamento 503 conduz operações da eletrônica de medidor 450 e processa medições de fluxo do medidor de fluxo 400. O sistema de processamento 503 executa uma ou mais rotinas de processamento e por meio disso processa as medições de fluxo a fim de produzir um ou mais características de fluxo.

O sistema de processamento 503 pode compreender um computador de propósito geral, um microssistema de processamento, um circuito lógico, ou algum outro dispositivo de propósito geral ou processamento personalizado. O sistema de processamento 503 pode ser distribuído entre dispositivos de processamento múltiplos. O sistema de processamento 503 pode incluir qualquer maneira de meio de armazenamento eletrônico integral ou independente, tal como o sistema de armazenamento 504.

O sistema de processamento 503 processa o sinal de sensor 510 a fim de gerar o sinal de acionamento 511, entre outras coisas. O sinal de acionamento é suprido ao acionador 420 a fim de vibrar o(s) tubo(s) de fluxo associado(s), tal como o tubo de fluxo 410 de FIG. 4. Sinais de acionamento de exemplo são providos abaixo.

Deve ser entendido que a eletrônica de medidor 450 pode incluir vários outros componentes e funções que são geralmente conhecidas na técnica. Esses aspectos adicionais são omitidos da descrição e figuras com o propósito de simplicidade. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada às formas de realização específicas mostradas e discutidas.

Com o medidor de fluxo 400 sendo limitado a acionar o tubo de fluxo 410 em uma direção simples, o sinal de acionamento 300 sinusoidal simples, incluindo ambos componentes, positivo e negativo, pode não ser prático. Isso é porque, durante as porções de corrente/voltagem negativas do sinal de acionamento 300, o tubo de fluxo 410 pode não ser atraído ao acionador 120. Altemativamente, se o acionador 120 é apto a atrair o tubo de fluxo 410, mas não repelir o tubo de fluxo, então as porções de corrente/voltagem positivas do sinal de acionamento 300 podem não ser mais operativas. Portanto, uma abordagem de técnica anterior foi acionar o medidor de fluxo de acordo com um sinal de acionamento quadrado, tal como mostrado em FIG. 6 e discutido abaixo, por exemplo.

FIG. 6 mostra um sinal de acionamento quadrado 600 de acordo com uma forma de realização da invenção. O sinal de acionamento quadrado 600 compreende um componente de frequência simples, em que a corrente/voltagem é positiva em aproximadamente metade do tempo e aproximadamente zero em aproximadamente metade do tempo. Portanto, quando a eletrônica de medidor 450 provê o sinal de acionamento 600 ao acionador 420, o tubo de fluxo 410 vibra como mostrado em FIG. 7.

FIG. 7 mostra uma vista lateral do medidor de fluxo 400 de acordo com uma forma de realização da invenção. O tubo de fluxo 410 é mostrado em uma linha sólida em sua posição de repouso 700. Deve ser entendido que “posição de repouso” significa implicar a posição do tubo de fluxo quando não há substancialmente força de polarização provida pelo acionador. A linha tracejada 710 mostra o tubo de fluxo 410 quando o tubo de fluxo 410 é repelido do acionador 420, por exemplo, quando o medidor de fluxo é conduzido de acordo com o sinal de acionamento quadrado 600. Quando o medidor de fluxo 400 é conduzido de acordo com o sinal de acionamento quadrado 600 a porção magnética 426 do tubo de fluxo 410 é repelida do acionador 420 quando corrente é provida. A elasticidade do tubo de fluxo 410 traz o tubo de fluxo 410 de volta à sua posição de repouso quando nenhuma corrente é provida. Deve ser entendido que em algumas formas de realização, o sinal de acionamento 600 pode compreender componentes negativos ao invés de componentes positivos.

Os sinais de acionamento simples 300 e 600 mostrados em FIGS. 3 e 6 são adequados para medições simples; entretanto, algumas funções de medidor de fluxo requerem sinais de acionamento mais complexos incluindo frequências múltiplas providas substancialmente simultaneamente.

FIG. 8 mostra um exemplo de um sinal de acionamento avançado 800 de acordo com técnica anterior. O sinal de acionamento 800 compreende um sinal complexo incluindo múltiplas frequências. O sinal de acionamento 800 pode ser implementado onde medições mais avançadas são desejadas, por exemplo. Embora o sinal de acionamento 800 forneça resultados apropriados em medidores de fluxo onde o acionador é capaz de vibrações de modo empurrar-puxar, o sinal de acionamento 800 pode não prover resultados adequados em medidores de fluxo apenas capazes de forças de acionamento unidirecionais. A fim de superar as desvantagens do sinal de acionamento 800, a presente invenção introduz uma polarização de tensão ao sinal de acionamento.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a eletrônica de medidor 450 pode gerar uma polarização de tensão 512. Embora a discussão abaixo seja limitada à situação onde a polarização de tensão 512 é aplicada ao sinal de acionamento 800, deve ser apreciado que a polarização de tensão 512 pode ser aplicada a qualquer sinal de acionamento e a presente invenção não deve ser limitada aos sinais de acionamento específicos discutidos. Deve também ser apreciado que a polarização de tensão pode ser implementada em formas de realização onde o acionador é capaz de vibrações de modo empurrarpuxar. Portanto, embora a discussão abaixo se refira primariamente a situações onde o acionador opera em quaisquer modos, de puxar apenas ou empurrar apenas, a presente invenção não deve ser limitada a estas situações. O sinal de acionamento 800, incluindo a polarização de tensão 512, pode ser aplicado ao tubo de fluxo 410. O sinal de acionamento resultante 900 é mostrado em FIG.

9.

FIG. 9 mostra um sinal de acionamento 900 de acordo com uma forma de realização da invenção. Como mostrado, o sinal de acionamento 900 é similar ao sinal de acionamento 800 exceto que o sinal de acionamento 900 de acordo com uma forma de realização da invenção inclui uma polarização de tensão. Isso resulta em substancialmente o sinal de acionamento inteiro ser positivo. Em outras palavras, corrente/voltagem é alimentada ao acionador 420 durante substancialmente o sinal de acionamento 900 inteiro. Esse é diferente do sinal de acionamento 600 da técnica anterior onde corrente é altemadamente ligada e desligada resultando em períodos onde o tubo de fluxo 410 retoma à sua posição de repouso. Indiferentemente, de acordo com uma forma de realização da invenção, o tubo de fluxo 410 oscila em volta da primeira posição defletida 1002. A primeira posição defletida 1002 pode residir entre a posição de repouso 1001 e uma segunda posição defletida 1003 do tubo de fluxo 410. O desvio de tubo de fluxo ocorrendo como um resultado do sinal de acionamento 900 é mostrado em FIG. 10.

FIG. 10 mostra a vista lateral do medidor de fluxo 400 de acordo com uma forma de realização da invenção. De acordo com a forma de realização mostrada, em resposta ao sinal de acionamento 900 enviado pela eletrônica de medidor 450 ao acionador 420, o tubo de fluxo 410 oscila entre uma posição de repouso 1001, uma primeira posição defletida 1002, e uma segunda posição defletida 1003. De acordo com a forma de realização mostrada em FIG. 10, o tubo de fluxo 410 oscila em tomo da primeira posição defletida 1002. De acordo com a forma de realização mostrada, a primeira posição defletida 1002 é desviada da posição de repouso 1001. Portanto, mesmo em formas de realização onde o acionador 420 pode apenas defletir o tubo de fluxo 410 em uma direção simples, o tubo de fluxo 410 pode ainda oscilar em tomo da primeira posição defletida 1002. Isso é porque o acionador 420 pode defletir o tubo de fluxo 410 além da primeira posição defletida 1002 para a segunda posição defletida 1003 e a elasticidade inerente ao tubo de fluxo pode trazer o tubo de fluxo 410 de volta à direção da posição de repouso 1001 no outro lado da primeira posição defletida 1002. De acordo com uma forma de realização da invenção, o tubo de fluxo 410 é acionado usando um sinal de acionamento avançado, tal como o sinal de acionamento 900 incluindo a polarização de tensão. De acordo com uma forma de realização da invenção, a primeira posição defletida está aproximadamente no ponto médio da oscilação do tubo de fluxo.

Nos medidores de fluxo de técnica anterior onde o acionador foi capaz de polarizar o tubo de fluxo em apenas uma direção simples, o medidor de fluxo confiou na elasticidade inerente ao tubo de fluxo para oscilar entre a posição de repouso do tubo de fluxo e uma primeira posição defletida. Esse tipo de configuração é mostrado em FIG. 7, por exemplo.

O sinal de acionamento 900 de acordo com uma forma de realização da invenção, também utiliza a elasticidade inerente ao tubo de fluxo. No entanto, ao invés de acionar o tubo de fluxo 410 entre uma posição de repouso e uma primeira posição defletida, o tubo de fluxo 410 é acionado entre uma posição de repouso 1001, uma primeira posição defletida 1002, e uma segunda posição defletida 1003. Isso resulta no medidor de fluxo 400 vibrar como se o tubo de fluxo 410 estivesse acionado em um modo bidirecional. No entanto, ao invés de defletir o tubo de fluxo 410 e então atrair o tubo de fluxo 410, o medidor de fluxo 400 de acordo com uma forma de realização da invenção, deflete o tubo de fluxo 410 para uma primeira posição defletida 1002 e deflete o tubo de fluxo 410 ainda mais distante para uma segunda posição defletida 1002. De acordo com a forma de realização mostrada, a primeira posição defletida 1002 e a segunda posição defletida 1003 são defletidas para longe da posição de repouso 1001 na mesma direção. Em algumas formas de realização, a segunda posição defletida 1003 está mais distante da posição de repouso 1001 que a primeira posição defletida 1002. Portanto, ao invés do ponto médio de oscilação estar no estado de repouso como na técnica anterior, o ponto médio de oscilação é a primeira posição defletida 1002. Em outras palavras, o tubo de fluxo 410 oscila em tomo da primeira posição defletida 1002. Deve ser apreciado que a primeira posição defletida 1002 pode não compreender o ponto médio de oscilação exato, mas ao invés disso, o sinal de acionamento 900 é tal qué o tubo de fluxo 410 oscila em qualquer lado da primeira posição defletida 1002 ao invés de oscilar em qualquer lado da posição de repouso 1001 como nos medidores de fluxo da técnica anterior. Além disso, deve ser apreciado que a localidade da primeira posição defletida 1002 pode mudar ao longo de todo o sinal de acionamento. O local pode mudar por um número de razões incluindo uma mudança na corrente/voltagem do sinal de acionamento, por exemplo. No entanto, mesmo se o local da primeira posição defletida 1002 não mudar, ainda irá residir um desvio da posição de repouso do tubo de fluxo 1001.

FIG. 11 mostra uma vista lateral do medidor de fluxo 400 de acordo com outra forma de realização da invenção. A discussão acima foi dirigida à situação onde o acionador 420 é apenas capaz de repelir o tubo de fluxo 410 longe do acionador 420. No entanto, em algumas formas de realização, o material magnético acoplado ao tubo de fluxo 410 pode ser ao invés disso atraído para o acionador 420. Portanto, de acordo com uma forma de realização da invenção, o tubo de fluxo 410 pode ser defletido como mostrado em FIG. 11.

A oscilação de tubo de fluxo mostrada em FIG. 11 é similar à oscilação de tubo de fluxo mostrada em FIG. 10, exceto que o tubo de fluxo 410 é atraído em direção ao acionador 420 ao invés de ser repelido para longe do acionador 420. Portanto, diferente do sinal de acionamento 900 onde substancialmente o sinal de acionamento inteiro é mostrado como sendo positivo, a oscilação de tubo de fluxo mostrada em FIG. 11 poderia resultar de um sinal de acionamento onde substancialmente o sinal de acionamento compreende uma corrente/voltagem negativa. Portanto, a polarização de tensão seria uma polarização de tensão negativa. De acordo com uma forma de realização da invenção, o tubo de fluxo 410 pode oscilar em tomo de uma primeira posição defletida 1102. Com base no sinal de acionamento usado, o tubo de fluxo 410 pode ser acionado para uma segunda posição defletida 1103 quando o sinal de acionamento está em um máximo. Quando o sinal de acionamento está em um mínimo, o tubo de fluxo 410 pode retomar à posição de repouso 1101 ou quase à posição de repouso 1101. Deve ser entendido que se o sinal de acionamento não é completamente removido, tal como de acordo com o sinal de acionamento 900, o tubo de fluxo 410 pode não retomar completamente à posição de repouso 1101.

Deve ser entendido que apesar da discussão acima ser limitada ao sinal de acionamento 900 incluindo uma polarização de tensão, uma polarização de tensão similar pode ser aplicada a qualquer um dos sinais de acionamento previamente discutidos. Por exemplo, a polarização de tensão pode ser provida para sinais de acionamento sinusoidais ou quadrados de FIGS. 3 e 6, respectivamente. Além disso, deve ser entendido que os sinais de acionamento mostrados são meramente exemplos e vários outros sinais de acionamento são contemplados e estão dentro do escopo da presente invenção. A polarização de tensão como discutido acima pode também ser utilizada com acionadores capazes de vibrações de modo empurrar-puxar. Embora o sinal de acionamento incluindo a polarização de tensão utilizando um acionamento de modo empurrar-puxar poder ser inteiramente positivo ou negativo, o sinal de acionamento pode incluir ambos componentes, positivo e negativo. Portanto, como o tubo de fluxo 410 vibra em tomo da primeira posição defletida 1002, o tubo de fluxo 410 pode ainda cruzar a posição de repouso 1001 do tubo de fluxo durante o componente positivo ou negativo do sinal de acionamento.

O sinal de acionamento 900 incluindo a polarização de tensão provê um sinal que deflete o tubo de fluxo 410 em uma direção simples e usa a elasticidade inerente do tubo de fluxo para defletir o tubo de fluxo 410 na direção oposta, por meio disso criando uma oscilação que representa um sinal de acionamento bidirecional. Portanto, o sinal de acionamento 900 pode ser utilizado em medidores de fluxo, tal como o medidor de fluxo 400 onde o acionador é apenas capaz de defletir o tubo de fluxo em uma direção e ainda realizar as capacidades de medição de sinais complexos de acionamento de frequência múltipla. A presente invenção, entretanto, pode também corrigir para as não linearidades que podem resultar do sinal de acionamento avançado 900.

Embora existam várias fontes para as não linearidades no sinal de acionamento, de acordo com uma forma de realização da invenção, uma fonte de não linearidade no sinal de acionamento é devido à distância entre o acionador 420 e o tubo de fluxo 410. Nos medidores de fluxo de técnica anterior, tal como o medidor de fluxo 100, a montagem de bobina/magneto do acionador 120 é tal que há um pequeno espaço entre a bobina 120A e o magneto 120B. Se for traçada em gráfico a força no magneto 120B exercida por uma corrente/voltagem fixa na bobina contra a distância que o magneto está da bobina, um gráfico tal como mostrado em FIG. 12 pode ser gerado.

FIG. 12 mostra a relação entre a força experimentada pelo magneto 120B ou altemativamente, o tubo de fluxo 410 pela bobina 120A ou o acionador 420. Como pode ser visto, a força é quase linear dentro de uma curta distância 1250 da bobina/acionador. O medidor de fluxo 100 de técnica anterior é projetado para operar nessa região 1250 quase linear.

No entanto, com um acionador 420 simples e a porção magnética 426 do medidor de fluxo 400, o acionador 420 está relativamente distante do tubo de fluxo 410 a fim de oscilar em volta da primeira posição defletida 1002 ao invés da posição de repouso 1001. Deste modo, o medidor de fluxo 400 opera principalmente na região 1350 mostrada em FIG. 13.

FIG. 13 mostra a relação entre a força experimentada pelo tubo de fluxo 410 e a distância que o tubo de fluxo 410 está do acionador 420. Apenas a distância positiva é mostrada para situações onde o acionador 420 pode apenas repelir o tubo de fluxo 410. Deve ser apreciado que um gráfico similar poderia ser construído para situações onde o acionador 420 pode apenas atrair o tubo de fluxo 410.

Como pode ser visto, a região 1350 está geralmente mais distante do acionador 420 que a região 1250 mostrada em FIG. 12. Isso resulta em um sinal de acionamento 900 geralmente não linear porque a força resultante não segue linearmente o sinal de acionamento. Isso é porque conforme o tubo de fluxo é defletido da primeira posição defletida 1002 para segunda posição defletida 1003, a distância muda uma quantidade relativamente grande mesmo quando a força aplicada permanece constante. Essa não linearidade é mostrada em FIG. 14.

FIG. 14 mostra o sinal de acionamento 600 junto com a força real 1400 experimentada pelo tubo de fluxo 410. No início de cada ciclo, o tubo de fluxo 410 está em sua posição de repouso 700. Essa é aposição onde o acionador 420 está mais próximo ao tubo de fluxo 410 e deste modo, da porção magnética 426. Portanto, a força 1400 é a maior na posição de repouso 700. Conforme o acionador 420 desvia o tubo de fluxo 410 para longe, a força aplicada contra a bobina é reduzida. Como pode ser visto em FIG. 14, a força 1400 cai significantemente antes da corrente/voltagem do acionador 420 ser desligada. Esse tipo de distorção pode não ter um efeito significante em medições padrões tais como fluxo de massa e densidade, que são baseadas em fase e frequência. No entanto, outras medições podem ser negativamente afetadas por tal tendência não linear. Portanto, o efeito em outros sinais de acionamento, tais como o sinal de acionamento 900 pode resultar em erros significantes.

FIG. 15 mostra o sinal de acionamento 900 junto com a força 1500 experimentada pelo tubo de fluxo 410. Como pode ser visto, a força 1500 aplicada ao tubo de fluxo 410 é claramente não linear com o sinal de corrente/voltagem 900. A presente invenção pode corrigir para as não linearidades percebidas pelo medidor de fluxo 400. A correção pode ser em qualquer dispositivo de hardware ou software. Circuitagem ou algoritmos de processamento de sinal digital podem caracterizar a curva de força contra distância mostrada em FIG. 13, por exemplo. Portanto, a configuração de curva do gráfico mostrado em FIG. 15 pode ser usada para obter um sinal de acionamento mais linear.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a força experimentada pelo tubo de fluxo 410 pode ser plotada contra o sinal de acionamento. A diferença pode ser corrigida por configuração de curva da força resultante com o sinal de acionamento. Deste modo, as não linearidades devido à distância aumentada entre a bobina de acionamento e o tubo de fluxo 410 podem ser corrigidas usando vários algoritmos de correção de equipamento hardware e/ou programas.

As descrições detalhadas das formas de realização acima não são descrições exaustivas de todas as formas de realização contempladas pelos inventores dentro do escopo da invenção. De fato, pessoas versadas na técnica reconhecerão que alguns elementos das formas de realização descritas acima podem de forma variável ser combinados ou eliminados para criar outras formas de realização, e tais outras formas de realização estão dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Será também evidente para aqueles versados na técnica que as formas de realização descritas acima podem ser combinadas ao todo ou em parte para criar formas de realização adicionais dentro do escopo e ensinamentos da invenção.

Deste modo, embora formas de realização específicas de, e exemplos para, a invenção estejam descritos aqui para propósitos ilustrativos, várias modificações equivalente são possíveis dentro do escopo da invenção, como versados na técnica reconhecerão. Os ensinamentos dados aqui podem ser aplicados a outros medidores de fluxo, e não apenas às formas de realização descritas acima e mostradas nas figuras anexas. Consequentemente, o escopo da invenção deve ser determinado a partir das seguintes reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de medição de fluxo (20) compreendendo:

um medidor de fluxo vibratório (400), incluindo:

pelo menos um tubo de fluxo (410);

um acionador (420) adaptado para aplicar uma força de polarização no tubo de fluxo (410); e uma eletrônica de medidor (450) configurada para gerar um sinal de acionamento para vibrar o tubo de fluxo (410) em tomo de uma primeira posição defletida (1002), em que a primeira posição defletida (1002) é desviada de uma posição de repouso de tubo de fluxo (1001), caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento vibra o tubo de fluxo (410) entre a posição de repouso (1001), a primeira posição defletida (1002), e uma segunda posição defletida (1003).
2. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento inclui uma polarização de tensão.
3. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a força de polarização aplicada pelo acionador (420) deflete o tubo de fluxo (410) em uma primeira direção.
4. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma elasticidade inerente do tubo de fluxo (410) deflete o tubo de fluxo (410) em uma segunda direção oposta à primeira direção.
5. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a eletrônica de medidor (450) é ainda configurada para gerar um algoritmo de linearização (513).
6. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de fluxo (410) ainda compreende uma

Petição 870180154959, de 26/11/2018, pág. 13/15 porção magnética (426).
7. Sistema de medição de fluxo (20) compreendendo:

um medidor de fluxo vibratório (400), incluindo:

pelo menos um tubo de fluxo (410);

um acionador (420) adaptado para aplicar uma força de polarização no tubo de fluxo (410); e uma eletrônica de medidor (450) configurada para gerar uma polarização de tensão e um sinal de acionamento e aplicar o sinal de acionamento incluindo a polarização de tensão ao acionador (420) para vibrar o tubo de fluxo (410), caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento vibra o tubo de fluxo (410) entre uma posição de repouso (1001), uma primeira posição defletida (1002), e uma segunda posição defletida (1003).
8. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento incluindo a polarização de tensão vibra o tubo de fluxo (410) em tomo de uma primeira posição defletida (1002), com a primeira posição defletida (1002) sendo desviada de uma posição de repouso do tubo de fluxo (1001).
9. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a força de polarização aplicada pelo acionador (420) deflete o tubo de fluxo (410) em uma primeira direção.
10. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma elasticidade inerente do tubo de fluxo (410) deflete o tubo de fluxo (410) em uma segunda direção oposta à primeira direção.
11. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a eletrônica de medidor (450) é ainda configurada para gerar um algoritmo de linearização (513).
12. Sistema de medição de fluxo (20) de acordo com a

Petição 870180154959, de 26/11/2018, pág. 14/15 reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o tubo de fluxo (410) ainda compreende uma porção magnética (426).
13. Método para operar um medidor de fluxo vibratório incluindo um tubo de fluxo e um acionador conforme definido na reivindicação 1

5 compreendendo a etapa de:

vibrar o tubo de fluxo em tomo de uma primeira posição defletida, em que a primeira posição defletida é desviada de uma posição de repouso de tubo de fluxo, caracterizado fato de que a etapa de vibrar o tubo de fluxo em tomo da primeira posição defletida compreende vibrar o tubo de fluxo entre a 10 posição de repouso do tubo de fluxo, a primeira posição defletida, e uma segunda posição defletida, com a primeira posição defletida entre a posição de repouso do tubo de fluxo e a segunda posição defletida.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de vibrar o tubo de fluxo compreende aplicar uma primeira
15 força de polarização no tubo de fluxo com um acionador com base em um sinal de acionamento com uma elasticidade inerente do tubo de fluxo aplicando uma segunda força de polarização oposta à primeira força de polarização.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de ainda compreender as etapas de gerar um sinal de acionamento

20 incluindo uma polarização de tensão e aplicar o sinal de acionamento ao acionador para vibrar o tubo de fluxo.
16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de gerar um algoritmo de linearização para um sinal de acionamento enviado ao acionador