CN101278174A - 确定刚度系数或质量系数的一个或多个的计量电子器件和方法 - Google Patents

Abstract

依据本发明的实施例提供一种用于流量计(5)的计量电子器件(20)。该计量电子器件(20)包括用于接收振动响应的接口(201)和处理系统(203)。该处理系统(203)接收振动响应，振动振动流量计(5)的至少一个流管(130)，并产生第一流材料m1的第一管周期τm1，振动至少一个流管(130)，并产生第二流材料m2的第二管周期τm2，并根据第一管周期τm1、第一密度ρm1、第二管周期τm2和第二密度ρm2确定刚度系数C₁或质量系数C₂的一个或多个。

Description

确定刚度系数或质量系数的一个或多个的计量电子器件和方法

技术领域

本发明涉及一种用于流量计的计量电子器件和方法，并且更具体地，涉及用于确定用于流量计的刚度系数或质量系数的一个或多个的计量电子器件和方法。

背景技术

振动管道传感器(比如科里奥利(Coriolis)质量流量计)典型地通过探测含有流动材料的振动管道的运动，而工作。通过处理从与管道相关的运动变换器接收的测量信号可以确定与管道中的材料相关的特性，比如质量流量、密度等。包含管道和包含于其中的材料的组合质量、刚度和阻尼特性通常影响振动材料填充系统的振动模式。

典型的科里奥利质量流量计包括一个或多个管道，该管道按管线或其它运输系统连成线并在系统中输送材料，例如流体，泥浆等。每一个管道可以被视为具有一组固有振动模式，包括例如简单的弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，当材料流过管道时，管道被一个或多个振动模式激励，并且在沿着管道间隔的点处测量管道的运动。激励通常由致动器(例如电机械装置，比如音圈型驱动器)提供，致动器以周期的形式扰动管道。通过测量变换器位置处运动之间的时间延迟或相差可以确定质量流率。典型地采用两个这种变换器(或拾取传感器(pickoff sensor))，从而测量一个或多个流管的振动响应，并且典型地被定位在致动器的上游位置和下游位置处。通过电缆，两个拾取传感器被连接至电子仪器。该仪器接收来自两个拾取传感器的信号，并且处理信号，以便获得质量流率测量。

两个传感器信号之间的相差正比于流过一个流管或多个流管的材料的质量流率。材料的质量流率正比于两个传感器信号之间的时间延迟，并因此可以通过使时间延迟和流校准因数(FCF)相乘来确定，在这种情况中，时间延迟包括相差除以频率。FCF反映流管的材料特性和截面特性。在现有技术中，在安装流量计进入管线或其它管道之前，通过校准步骤确定FCF。在校准步骤中，流体以给定的流率通过流管，并且计算相差和流量之间的比例。

科里奥利流量计的一个优点是测量的质量流率的精确度不被流量计的移动部分的磨损所影响。通过使流管的两个点之间的相差乘以流校准因数确定流率。仅有的输入是来自传感器的正弦信号，表示流管上两点的振荡。从这些正弦信号计算相差。在振动流管中不存在移动部分。因此，相差和流校准因数的测量不被流量计中移动部分的磨损所影响。

FCF可以涉及计量组件的刚度特性。如果流量计组件的刚度特性改变，然后FCF也改变。改变因此影响通过流量计产生的流测量的精确度。例如通过腐蚀或侵蚀可以引起流管的材料和截面特性的变化。因此，高度期望能够探测和/或量化对于计量组件的刚度的任何变化，从而保持流量计的高水平的精确度。

流量计的不精确度的另一源是流量计的一个或多个管道中流材料的堆积或覆盖层。堆积可以改变流量计组件的质量，并因此可以影响质量流率测量，并会影响其它流特性的测量。高度期望能够探测和/或量化附着至一个或多个管道内部的任何流材料，从而保持流量计的高水平的精确度。

发明内容

依据本发明的实施例提供一种用于流量计的计量电子器件。该计量电子器件包括用于接收振动响应的接口和与该接口通信的处理系统。该处理系统被配置来接收来自接口的振动响应，振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第一流材料m1的第一管周期τ_m1，振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第二流材料m2的第二管周期τ_m2，并根据第一管周期τ_m1、第一密度ρ_m1、第二管周期τ_m2和第二密度ρ_m2确定刚度系数C₁或质量系数C₂的一个或多个。

依据本发明的实施例提供一种用于确定振动流量计的刚度系数C₁的方法。该方法包括振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第一流材料m1的第一管周期τ_m1，振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第二流材料m2的第二管周期τ_m2；以及根据第一管周期τ_m1、第一密度ρ_m1、第二管周期τm2和第二密度ρ_m2确定刚度系数C₁。

依据本发明的实施例提供一种用于确定振动流量计的质量系数C₂的方法。该方法包括振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第一流材料m1的第一管周期τ_m1，振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第二流材料m2的第二管周期τ_m2；以及根据至少第二管周期τ_m2和第二密度ρ_m2确定质量系数C₂。

依据本发明的实施例提供一种用于确定振动流量计的刚度系数变化的方法。该方法包括在第一时间实例t1振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第一流材料m1的第一管周期τ_m1，t1，基本上在第一时间t1处振动至少一个流管，并产生对于第二流材料m2的第二管周期τ_m2，t1，以及根据第一管周期τ_m1，t1，第一密度ρ_m1，t1，第二管周期τ_m2，t1和第二密度ρ_m2，t1确定在第一时间t1实例的第一刚度系数C_1，t1。该方法进一步包括在第二时间实例t2振动至少一个流管，并产生对于第三流材料m3的第三管周期τ_m3，t2，基本上在第二时间t2实例振动至少一个流管，并产生对于第四流材料m4的第四管周期τ_m4，t2，以及根据第三管周期τ_m3，t2、第三密度ρ_m3，t2、第四管周期τ_m4，t2和第四密度ρ_m4，t2确定第二时间实例t2的第二刚度系数C_1，t2。该方法进一步包括比较第一刚度系数C_1，t1与第二刚度系数C_1，t2，从而确定振动流量计的刚度在第一时间t1实例和第二时间实例t2之间是否已改变。

依据本发明的实施例提供一种用于确定振动流量计的质量系数变化的方法。该方法包括在第一时间实例t1处振动振动流量计的至少一个流管，并产生对于第一流材料m1的第一管周期τ_m1，t1，基本上在第一时间实例t1处振动至少一个流管，并产生对于第二流材料m2的第二管周期τ_m2，t1，以及根据第一管周期τ_m1，t1、第一密度ρ_m1，t1、第二管周期τ_m2，t1和第二密度ρ_m2，t1确定第一时间实例t1的第一质量系数C_2，t1。该方法进一步包括在第二时间实例t2振动至少一个流管，并产生对于第三流材料m3的第三管周期τ_m3，t2，基本上在第二时间t2处振动至少一个流管，并产生对于第四流材料m4的第四管周期τ_m4，t2以及根据第三管周期τ_m3，t2、第三密度ρ_m3，t2、第四管周期τ_m4，t2和第四密度ρ_m4，t2确定第二时间实例t2的第二质量系数C_2，t2。该方法进一步包括比较第一质量系数C_2，t1与第二质量系数C_2，t2，从而确定振动流量计的质量在第一时间实例t1和第二时间实例t2之间是否已改变。

发明的各个方面

在计量电子器件的一个方面中，第一流材料m1包括气体，并且第二流材料m2包括液体。

在计量电子器件的另一方面中，第一流材料m1包括空气，并且第二流材料m2包括水。

在计量电子器件的又一另一方面中，刚度系数C₁包括

C₁＝(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)。

在计量电子器件的又一另一方面中，质量系数C₂包括

C₂＝C₁(τ_m2)²-ρ_m2。

在计量电子器件的又一另一方面中，质量系数C₂包括

C₂＝[(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)](τ_m2)²-ρ_m2。

在计量电子器件的又一另一方面中，处理系统被进一步布置成在第二时间处产生第二刚度系数C_1，t2，比较第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C1，以及如果第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁的不同大于预定刚度公差，产生误差条件。

在计量电子器件的又一另一方面中，处理系统被进一步布置成在第二时间处产生第二质量系数C_2，t2，比较第二质量系数C_2，t2与质量系数C₂，以及如果第二质量系数C_2，t2与质量系数C₂的不同超过预定质量公差，产生误差条件。

在本方法的一个方面中，第一流材料m1包括气体，并且第二流材料m2包括液体。

在本方法的另一方面中，第一流材料m1包括空气，并且第二流材料m2包括水。

在本方法的又一另一方面中，刚度系数C₁包括

C₁＝(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)。

在本方法的又一另一方面中，该方法进一步包括在第二时间处产生第二刚度系数C_1，t2，比较第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁，以及如果第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁的不同超过预定刚度公差，产生误差条件。

在本方法的又一另一方面中，质量系数C₂包括

C₂＝C₁(τ_m2)²-ρ_m2。

在本方法的又一另一方面中，质量系数C₂包括

C₂＝[(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)](τ_m2)²-ρ_m2。

在本方法的又一另一方面中，该方法进一步包括在第二时间处产生第二质量系数C₂，t₂，比较第二质量系数C₂，t₂与质量系数C₂，以及如果第二质量系数C_2，t2与质量系数C2的不同超过预定质量公差，产生误差条件。

附图说明

相同的参考数字表示全部附图上相同的元件。

图1示出了包括计量组件和计量电子器件的流量计；

图2示出了依据本发明的实施例的计量电子器件；

图3是流校准因数(FCF)对刚度系数C₁的曲线图；

图4是依据本发明的实施例用于确定振动流量计的刚度系数C₁的方法的流程图；

图5是依据本发明的实施例用于确定振动流量计的质量系数C₂的方法的流程图；

图6是依据本发明的实施例用于确定刚度系数变化和/或质量系数变化的方法的流程图。

具体实施方式

图1-6和下面的说明描述了具体的例子，以便教导本领域技术人员如何获得和利用本发明的最佳方式。为了教导发明原理，已经简化和省略了一些传统方面。本领域熟练技术人员可以理解落入本发明的范围的来自这些例子的变形。本领域熟练技术人员可以理解可以以各种方式组合在下面所述的特征，以便形成本发明的多个变形。结果，本发明不局限于下面所述的具体例子，而是仅通过权利要求和它们的等价物来限定。

图1示出了包括计量组件10和计量电子器件20的流量计5。计量组件10响应处理材料的质量流率和密度。计量电子器件20经由引线100被连接至计量组件10，以便通过路径26提供密度、质量流率和温度信息，以及不与本发明相关的其它信息。描述了科里奥利流量计结构，尽管对本领域熟练技术人员明显地，可以作为没有通过科里奥利质量流量计提供的附加测量能力的振动管密度计而实践本发明。

计量组件10包括一对歧管150和150′、具有法兰颈部110和110′的法兰103和103′、一对平行的流管130和130′、驱动机构180、温度传感器190以及一对速度传感器170L和170R。流管130和130′具有两个基本上直的入口腿131和131′和出口腿134和134′，其在流管安装块120和120′处朝向彼此地汇聚。流管130和130′在沿着它们的长度的两个对称位置处弯曲，并且基本上沿它们整个长度都平行。撑杆140和140′用于限定轴W和W′，每一个流管围绕该轴振动。

流管130和130′的侧腿131、131′和134、134′固定附着至流管安装块120和120′，并且这些块依次固定附着至歧管150和150′。这提供了通过科里奥利计量组件10的连续的封闭材料路径。

当连接具有孔102，102′的法兰103和103′时，经由入口端104和出口端104′，进入处理线(未示出)，该处理线运载被测量的处理材料，通过法兰103中的孔101材料进入流量计的端部104，通过歧管150被引导至具有表面121的流管安装块120。在歧管150内部，材料被分开并路由通过流管130和130′。一离开流管130和130′，处理材料在歧管150′中以单流被重新组合，并且其后被路由离开由具有螺栓孔102′的法兰103′连接的端部104′到处理线(未示出)。

流管130和130′被选择和合适地安装至流管安装块120和120′，从而围绕弯曲轴W-W和W′-W′的分别具有基本相同的质量分布、转动惯量和杨氏模量。这些弯曲轴通过撑杆140和140′。由于流管的杨氏模量随着温度改变，并且该改变影响流量和密度的计算，电阻式温度探测器(RTD)190被安装至流管130′，以便连续地测量流管的温度。流管的温度，并因此对于通过RTD的给定电流跨越RTD而显现的电压被通过流管的材料的温度支配。跨越RTD而显现的取决于温度的电压以熟知的方法被计量电子器件20用来补偿由于流管温度的任何变化引起的流管130和130′的弹性模量的变化。通过引线195，该RTD被连接至计量电子器件20。

在围绕它们各自弯曲轴W、和W′的相对方向上，通过驱动器180驱动两个流管130和130′，并且被称为流量计的第一异相弯曲模式。该驱动机构180可以包括多个熟知布置的任何一个，比如安装至流管130′的磁体和安装至流管130的反作用线圈，并且为了振动两个流管，给驱动机构通交流电。经由引线185，计量电子器件20施加合适的驱动信号给驱动机构180。

计量电子器件20接收引线195上的RTD温度信号以及分别在引线165L和165R上显现的左和右速度信号。计量电子器件20产生在引线185上显现的驱动信号，以便驱动元件180和振动管130和130′。计量电子器件20处理左和右速度信号和RTD信号，以便计算通过计量组件10的质量流率和密度。该信息与其它信息一起由计量电子器件20通过路径26施加给应用装置29。

图2示出了依据本发明的实施例的计量电子器件20。计量电子器件20可以包括接口201和处理系统203。计量电子器件20例如从计量组件10接收振动响应211。计量电子器件20处理振动响应211，从而获得流过计量组件10的流材料的流特性。此外，振动响应211也在依据本发明的计量电子器件20中处理，从而确定流量计系数。具体地，振动响应211可被处理，从而格外确定刚度系数C₁和质量系数C₂。

在操作中，计量电子器件20接收振动响应211，并处理两个或多个这种振动响应211，从而确定计量组件10的刚度系数C₁213和质量系数C₂214。任何两种不同的流材料可被放置在计量组件10中，并且计量组件10可被振动，从而产生被测量的振动响应。在密度方面，该两个流材料基本上不同。对于该处理的两个有效流材料是气体和液体，比如空气和水。然而，可以使用其它流材料。

一个新颖方面是两个流动流体被用于密度校准，其中本发明可以产生传感器刚度和质量的评估。刚度测量可以用于确定流校准因数(FCF)的变化。质量项可以用于检测产物堆积。

本发明是有意义的，因为计量电子器件20能够执行流校准因数确定，而不执行实际的流校准测试。没有校准测试台或其它具体设备或具体流体也能够进行FCF确定。这是期望的，因为执行流校准在本领域中并不总是可能的，但是由两个流体获取密度校准通常容易实现。

为了描述本发明可以使用简单的模型。用于单自由度系统的固有(或共振)频率f可被表示为：

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{K}{M_{\mathrm{tube}}+M_{\mathrm{material}}}}---\left(1\right)$

在这里，K是流量计刚度，M_tube是流管的质量，并且M_material是流管中流材料的质量。从式(1)可以看出，如果流量计刚度K改变，测量的频率响应f将以错误地改变。因此，流量计刚度K的改变可以导致流量计5精确度退化。从频率和/或密度获得的任何其他流特性也将显示出退化的精确度。

流材料M_material的质量等于流材料的密度ρ_material乘以流材料的体积V。将其代入式(1)，得到：

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{K}{M_{\mathrm{tube}}+{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{material}}V}}---\left(2\right)$

对于流密度可以求解式(2)，获得：

$\mathrm{\ρ}=\frac{K}{4{\mathrm{\π}}^{2}V}{\mathrm{\τ}}^2-\frac{M_{\mathrm{tube}}}{V}---\left(3\right)$

在这里τ是管周期(也就是管频率的倒数，τ＝1/f)。从方程(3)中可以看出，密度通过两个系数与管周期的平方相关。该式也可被写成：

ρ＝C₁τ²-C₂                      (4)

从式(4)，可以看出，刚度系数C₁的改变将引起测量密度的误差，对于当前振动响应如果刚度系数C₁(以及质量系数C₂)的初始值被用于计算密度值。

第一系数C₁与流量计的刚度特性直接相关，包括：

$C_1=\frac{K}{4{\mathrm{\π}}^{2}V}---\left(5\right)$

因此，刚度系数C₁可以用于确定流校准因数(FCF)是否已随着时间而改变，因为FCF与刚度直接相关。

第二系数C₂与计量组件10的质量直接相关，第二系数C₂包括：

$C_2=\frac{M_{\mathrm{tube}}}{V}---\left(6\right)$

质量系数C₂可以用于探测和确定计量组件10的质量的变化。例如第二系数C₂随着时间的改变可以用于确定流管是否被流材料覆盖，因为流材料的覆盖层将改变计量组件10的质量。覆盖层(或者任何其他残留物质)将限制流量计5中的流动，并且可以减小任何流测试的精确度。

通过记录对于两个已知、基本上不同的密度的流材料m1和m2的管周期可以确定第一和第二系数C₁和C₂。该解决方法可以求解两个方程从而求出两个未知量。刚度系数C₁可以被确定为：

$C_1=\frac{({\mathrm{\ρ}}_{m1}-{\mathrm{\ρ}}_{m2})}{({\mathrm{\τ}}_{m1}^2-{\mathrm{\τ}}_{m2}^2)}---\left(7\right)$

在这里，ρ_m1是第一流材料m1的密度，τ_m1是第一流材料m1相应的管周期，ρ_m2是第二流材料m2的密度，τ_m2是第二流材料m2相应的管周期。可以理解，m1和m2可以包括基本上具有不同密度的任何两个材料。例如，如果密度差别至少0.1g/cc，那么可以精确和令人满意地求解系数C₁和C₂。例如，第一流材料m1可以包括气体，第二流材料m2可以包括液体(或者反之亦然)。在另一例子中，第一流材料m1可以包括空气，并且第二流材料m2可以包括水。可以理解，作为例子给出上面的流材料，并且不局限于此。

质量系数C₂可被进一步简化为：

$C_2=C_1{\mathrm{\τ}}_{m2}^2-{\mathrm{\ρ}}_{m2}---\left(8\right)$

因此，通过生成管周期τ并获得至少两个流材料m1和m2的流材料密度ρ可以确定刚度系数C₁213和质量系数C₂214。需要两个或多个流材料，从而求解两个方程获得两个未知量，如先前讨论的。此外，系数可被周期地和/或重复地确定，从而探测刚度和/或质量误差条件。

在使用中，可以基于时间跟踪刚度系数C1。例如，统计技术可以用于确定刚度系数C1随着时间的任何变化。C1的统计变化可以表示特定流量计的FCF已改变。

本发明提供不依赖被存储或取出的校准密度值的刚度系数C₁。这与现有技术形成对比，其中已知的流材料用于工厂校准操作，以便获得可以用于所有以后校准操作的密度标准。本发明提供从流量计的振动响应和已知的流材料密度获得的刚度系数C₁。本发明提供一种不需要工厂校准处理的刚度探测/校准工艺。

经由图1的引线100，接口201从速度传感器170L和170R的一个接收振动响应211。接口201可以执行任何必须或期望的信号调节，比如任何方式的格式化、放大、缓冲等。可替代地，在处理系统203中可以执行信号调节的一些或全部。

此外，接口201能够在计量电子器件20和外部装置之间进行通信。接口201能够进行任何方式的电、光或无线通信。

一个实施例中的接口201与数字转换器(未示出)耦合，其中传感器信号包括模拟传感器信号。该数字转换器采样并数字化模拟振动响应，并产生数字化振动响应211。

处理系统203管理计量电子器件20的操作，并且处理来自流量计组件10的流测量。处理系统203执行一个或多个处理程序，并因此处理流测量，从而产生一个或多个流特性。

处理系统203可以包括通用计算机，微处理系统，逻辑电路或一些其它通用或定制处理装置。可以在多个处理装置中分布处理系统203。处理系统203可以包括任何方式的整体式或独立的电子存储介质，比如存储系统204。

存储系统204可以存储流量计参数和数据，软件程序，常量和变量。在一个实施例中，存储系统204包括由处理系统203执行的程序，比如确定用于流量计5的一个或多个系数的系数程序210。

在一个实施例中，存储系统204存储用于操作流量计5的变量。一个实施例中的存储系统204存储变量，比如振动响应211，例如从速度/拾取传感器170L和170R可以接收的振动响应211。

在一个实施例中，存储系统204存储常量，系数和工作变量。例如，存储系统204可以存储确定的刚度系数C₁213和确定的质量系数C₂214。存储系统204还可以存储在随后时间确定的一对相同的系数，比如第二刚度系数C_1，t2216和第二质量系数C_2，t2217。存储系统204可以存储工作值，比如第一管周期τ₁220、第二管周期τ₂221、第一密度ρ₁222以及第二密度ρ₂223。此外，存储系统204可以存储常量，阈值或范围，比如刚度公差230和质量公差232。

图3是流校准因数(FCF)对刚度系数C₁的曲线图。对于典型的流量计由经验获得该曲线图数据。在该曲线图中看出C1和FCF之间强的相关性，并由相应的相关系数97.8％而被进一步示出。该曲线图因此证明刚度系数C₁可以用于监控FCF值，并且刚度系数C₁可以用于探测对于FCF的变化。

图4是依据本发明的实施例用于确定振动流量计的刚度系数C₁的方法的流程图400。在步骤401中，振动计量组件10，其中计量组件10含有第一流材料m1。该流材料可以是静态的，或者可以流过计量组件10。测量振动响应，并且该振动响应用于产生对于第一流材料m1的第一管周期τ_m1。管周期τ包括频率的倒数(也就是τ＝1/f)。一个实施例中的振动响应包括频率响应。

在步骤402中，获得第一密度ρ_m1。例如通过操作者可以输入第一密度ρ_m1，或者可以从存储器选择和取出。

在步骤403中，利用具有的第二流材料m2振动计量组件10。第二流材料m2不同于第一流材料m1，比如具有基本上不同的密度。接收第二振动响应，并且确定第二管周期τ_m2。

在步骤404中，类似于第一密度ρ_m1，获得第二密度ρ_m2。如先前讨论的，第二密度ρ_m2基本上不同于第一密度ρ_m1。

在步骤405中，从第一密度ρ_m1、第一管周期τ_m1、第二密度ρ_m2和第二管周期τ_m2确定刚度系数C₁(见式(7))。

在步骤406中，在第二时间t2处产生第二刚度系数C_1，t2。如上面的刚度系数C₁相同的方式产生第二刚度系数C_1，t2。可以利用第一和第二流材料m1和m2产生第二刚度系数C_1，t2，或者可以利用第三流材料m3和第四流材料m4产生第二刚度系数C_1，t2。

在步骤407中，第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁进行比较。执行该比较，从而确定计量组件10的刚度是否已实质上改变了。该比较可以进一步将刚度系数变化与刚度公差230变化进行比较。如果刚度系数变化超过刚度公差230，然后该方法分支至步骤408；否则，该方法完成了。

在步骤408中，因为刚度系数变化超过刚度公差230，然后设置误差条件。误差条件可以包括任何方式的误差标记，变量，指示器或程序。

图5是依据本发明的实施例用于确定振动流量计的质量系数C₂的方法的流程图500。在步骤501中，如先前讨论的，振动计量组件10，从而产生第一管周期τ_m1。

在步骤502中，如先前讨论的，获得第一密度ρ_m1。

在步骤503中，利用具有的第二流材料m2振动计量组件10，如先前讨论的，从而获得第二管周期τ_m2。如先前讨论的，第二流材料m2不同于第一流材料m2。

在步骤504中，如先前讨论的，获得第二密度ρ_m2。

在步骤405中，从至少第二管周期τ_m2和第二密度ρ_m2确定质量系数C₂。该确定可以采用刚度系数C₁和第二管周期τ_m2以及第二密度ρ_m2(见式(8))。可替代地，依据下式，该确定可以采用全部四个确定的变量：

$C_2=\frac{({\mathrm{\ρ}}_{m1}-{\mathrm{\ρ}}_{m2})}{({\mathrm{\τ}}_{m1}^2-{\mathrm{\τ}}_{m2}^2)}{\mathrm{\τ}}_{m2}^2-{\mathrm{\ρ}}_{m2}---\left(9\right)$

在步骤506中，在第二时间t2处产生第二质量系数C_2，t2。如上面的质量系数C₂相同的方式产生第二质量系数C_2，t2。利用第一和第二流材料m1和m2可以产生第二质量系数C_2，t2，或者可以利用第三流材料m3和第四流材料m4产生第二质量系数C_2，t2。

在步骤507中，将第二质量系数C_2，t2与质量系数C₂进行比较。执行该比较，从而确定计量组件10的质量是否已实质上改变了。该比较可以进一步将质量系数变化与质量公差232进行比较。如果质量系数变化超过质量公差232，那么该方法分支至步骤508；否则，该方法完成了。

在步骤508中，因为质量系数变化超过质量公差232，然后设置误差条件。误差条件可以包括任何方式的误差标记，变量，指示器或程序。

图6是依据本发明的实施例用于确定刚度系数变化和/或质量系数变化的方法的流程图600。在步骤601中，在第一时间t1处确定第一流材料m1的第一刚度系数C_1，t1。如先前讨论的，由第一密度ρ_m1、第一管周期τ_m1、第二密度ρ_m2和第二管周期τ_m2确定第一刚度系数C_1，t1。

在步骤602中，对于第一时间t1也确定第一流材料m1的第一质量系数C_2，t1。由第一时间管周期和密度还确定第一质量系数C_2，t1。

在步骤603中，在第二时间t2处确定第二刚度系数C_1，t2。第二时间t2不同于第一时间t1。任何时间量可以在第一时间t1和第二时间t2之间延伸。需要注意，用于产生第二刚度系数C_1，t2的流材料可以与用于产生第一刚度系数C_1，t1的流材料相同或不同。同样也适用于质量系数C₂。

在步骤604中，在第二时间t2处确定第二质量系数C_2，t2。

在步骤605中，第一刚度系数C_1，t1被与第二刚度系数C_1，t2作比较。执行该比较，从而确定流量计5的刚度是否已实质上改变了。该比较可以进一步将刚度系数变化与刚度公差230进行比较。该刚度公差230可以包括任何方式的公差阈值或公差范围。如果刚度系数变化超过刚度公差230，然后该方法分支至步骤606；否则，该方法进入步骤607。

在步骤606中，因为刚度系数变化超过刚度公差230，然后设置误差条件。该误差条件可以包括任何方式的误差标记，变量，指示器或程序。

在步骤607中，第一质量系数C_2，t1被与第二质量系数C_2，t2作比较。执行该比较，从而确定流量计5的质量是否已实质上改变了。该比较可以进一步将质量系数变化与质量公差232进行比较。如果质量系数变化超过质量公差232，然后该方法分支至步骤608；否则，该方法完成了。

在步骤608中，因为质量系数变化超过刚度公差232，然后设置误差条件。如先前讨论的，该误差条件可以包括任何方式的误差标记，变量，指示器，警报或程序。

可以迭代、周期性或随机地执行方法600。可以理解，对于系数C₁和C₂的一个或两个可以重复执行该方法600。基于流材料的变化等可以在预定陆标处(比如在预定的操作小时数)执行该方法600。

如果期望，可以依据任何实施例采用依据本发明的计量电子器件和方法，从而提供几个优点。本发明提供基本上与流量计的流管刚度相关的刚度系数C₁。本发明提供基本上与流量计的质量相关的质量系数C₂。本发明提供不依赖存储或取出的校准密度值的系数。本发明提供从流量计的振动响应获得的系数。

本发明提供不需要工厂校准步骤的刚度检测/校准方法。本发明可以实地执行校准方法。本发明可以在任何时间执行校准方法。本发明可以不需要校准试验装置和不需要具体的校准流材料而执行校准方法。

本发明可以利用两个或多个流材料执行校准方法。本发明可以执行确定流量计的刚度随时间变化的校准方法。本发明可以执行确定流量计的质量随时间变化的校准方法。

Claims (30)

1、用于流量计(5)的计量电子器件(20)，该计量电子器件(20)包括用于接收振动响应的接口(201)和与接口(201)通信的处理系统(203)，该计量电子器件(20)的特征在于：

处理系统(203)被配置来接收来自接口(201)的振动响应，振动振动流量计(5)的至少一个流管(130)并产生第一流材料m1的第一管周期τ_m1，振动振动流量计(5)的该至少一个流管(130)并产生第二流材料m2的第二管周期τ_m2，并根据第一管周期τ_m1、第一密度ρ_m1、第二管周期τ_m2和第二密度ρ_m2确定刚度系数C₁或质量系数C₂的一个或多个。

2、根据权利要求1的计量电子器件(20)，其中第一流材料m1包括气体，并且第二流材料m2包括液体。

3、根据权利要求1的计量电子器件(20)，其中第一流材料m1包括空气，并且第二流材料m2包括水。

4、根据权利要求1的计量电子器件(20)，其中刚度系数C₁包括C₁＝(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)。

5、根据权利要求1的计量电子器件(20)，其中质量系数C₂包括C₂＝C₁(τ_m2)²-ρ_m2。

6、根据权利要求1的计量电子器件(20)，其中质量系数C₂包括C₂＝[(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)](τ_m2)²-ρ_m2。

7、根据权利要求1的计量电子器件(20)，还包括：

在第二时间产生第二刚度系数C_1，t2；

将第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁进行比较；以及

如果第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁的不同超过预定刚度公差，则产生误差条件。

8、根据权利要求1的计量电子器件(20)，还包括：

在第二时间产生第二质量系数C_2，t2；

将第二质量系数C_2，t2与质量系数C₂进行比较；以及

如果第二质量系数C_2，t2与质量系数C₂的不同超过预定质量公差，则产生误差条件。

9、一种用于确定振动流量计的刚度系数C₁的方法，该方法包括振动振动流量计的至少一个流管并产生第一流材料m1的第一管周期τ_m1，该方法的特征在于：

振动振动流量计的该至少一个流管并产生第二流材料m2的第二管周期τ_m2；以及

根据第一管周期τ_m1、第一密度ρ_m1、第二管周期τ_m2以及第二密度ρ_m2确定刚度系数C₁。

10、根据权利要求9的方法，其中第一流材料m1包括气体，并且第二流材料m2包括液体。

11、根据权利要求9的方法，其中第一流材料m1包括空气，并且第二流材料m2包括水。

12、根据权利要求9的方法，

其中刚度系数C₁包括C₁＝(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)。

13、根据权利要求9的方法，

还包括确定包括C₂＝C₁(τ_m2)²-ρ_m2的质量系数C₂。

14、根据权利要求9的方法，还包括确定包括C₂＝[(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)](τ_m2)²-ρ_m2的质量系数C²。

15、根据权利要求9的方法，还包括：

在第二时间产生第二刚度系数C_1，t2；

将第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁进行比较；以及

如果第二刚度系数C_1，t2与刚度系数C₁的不同超过预定刚度公差，则产生误差条件。

16、一种用于确定振动流量计的质量系数C₂的方法，该方法包括振动振动流量计的至少一个流管并产生第一流材料m1的第一管周期τ_m1，该方法特征在于：

振动振动流量计的该至少一个流管并产生第二流材料m2的第二管周期τ_m2；以及

根据至少第二管周期τ_m2和第二密度ρ_m2确定质量系数C₂。

17、根据权利要求16的方法，其中第一流材料m1包括气体，并且第二流材料m2包括液体。

18、根据权利要求16的方法，其中第一流材料m1包括空气，并且第二流材料m2包括水。

19、根据权利要求16的方法，

其中质量系数C₂包括C₂＝C₁(τ_m2)²-ρ_m2。

20、根据权利要求16的方法，其中质量系数C₂包括

C₂＝[(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)](τ_m2)²-ρ_m2。

21、根据权利要求16的方法，还包括确定包括C₁＝(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)的刚度系数C₁。

22、根据权利要求16的方法，还包括：

在第二时间产生第二质量系数C_2，t2；

将第二质量系数C_2，t2与质量系数C₂进行比较；以及

如果第二质量系数C_2，t2与质量系数C₂的不同超过预定质量公差，则产生误差条件。

23、一种用于确定振动流量计的刚度系数变化的方法，该方法包括在第一时间实例t1振动振动流量计的至少一个流管并产生第一流材料m1的第一管周期τ_m1，t1，该方法特征在于：

基本上在第一时间实例t1振动该至少一个流管并产生第二流材料m2的第二管周期τ_m2，t1；

根据第一管周期τ_m1，t1、第一密度ρ_m1，t1第二管周期τ_m2，t1和第二密度ρ_m2，t1确定在第一时间实例t1的第一刚度系数C_1，t1；

在第二时间实例t2振动该至少一个流管，并产生第三流材料m3的第三管周期τ_m3，t2；

基本上在第二时间实例t2振动该至少一个流管，并产生第四流材料m4的第四管周期τ_m4，t2；

根据第三管周期τ_m3，t2、第三密度ρ_m3，t2、第四管周期τ_m4，t2和第四密度ρ_m4，t2确定第二时间实例t2的第二刚度系数C_1，t2；以及

比较第一刚度系数C_1，t1与第二刚度系数C_1，t2，从而确定振动流量计的刚度在第一时间实例t1和第二时间实例t2之间是否已改变。

24、根据权利要求23的方法，其中第一刚度系数C_1，t1和第二刚度系数C_1，t2包括C₁＝(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)。

25、根据权利要求23的方法，还包括：

确定包括C₂＝C₁(τ_m2)²-ρ_m2的第一质量系数C_2，t1和第二质量系数C_2，t2；以及

比较第一质量系数C_2，t1与第二质量系数C_2，t2，从而确定振动流量计的质量在第一时间实例t1和第二时间实例t2之间是否已改变。

26、根据权利要求23的方法，还包括：

确定包括C₂＝[(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)](τ_m2)²-ρ_m2的第一质量系数C_2，t1和第二质量系数C_2，t2；以及

比较第一质量系数C_2，t1与第二质量系数C_2，t2，从而确定振动流量计的质量在第一时间实例t1和第二时间实例t2之间是否已改变。

27、一种用于确定振动流量计的质量系数变化的方法，该方法包括在第一时间实例t1振动振动流量计的至少一个流管并产生第一流材料m1的第一管周期τ_m1，t1，该方法特征在于：

基本上在第一时间实例t1振动该至少一个流管，并产生第二流材料m2的第二管周期τ_m2，t1；

根据第一管周期τ_m1，t1、第一密度ρ_m1，t1、第二管周期τ_m2，t1和第二密度ρ_m2，t1确定第一时间实例t1的第一质量系数C_2，t1；

在第二时间实例t2振动该至少一个流管，并产生第三流材料m3的第三管周期τ_m3，t2；

基本上在第二时间实例t2振动该至少一个流管，并产生第四流材料m4的第四管周期τ_m4，t2；

根据第三管周期τ_m3，t2、第三密度ρ_m3，t2、第四管周期τ_m4，t2和第四密度ρ_m4，t2确定在第二时间实例t2的第二质量系数C_2，t2；以及

比较第一质量系数C_2，t1与第二质量系数C_2，t2，从而确定振动流量计的质量在第一时间实例t1和第二时间实例t2之间是否已改变。

28、根据权利要求27的方法，其中第一质量系数C_2，t1和第二质量系数C_2，t2包括C₂＝C₁(τ_m2)²-ρ_m2。

29、根据权利要求27的方法，其中第一质量系数C_2，t1和第二质量系数C_2，t2包括

C₂＝[(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)](τ_m2)²-ρ_m2。

30、根据权利要求27的方法，还包括：

确定包括C₁＝(ρ_m1-ρ_m2)/((τ_m1)²-(τ_m2)²)的第一刚度系数C_1，t1和第二刚度系数C_1，t2；以及

比较第一刚度系数C_1，t1与第二刚度系数C_1，t2，从而确定振动流量计的刚度在第一时间实例t1和第二时间实例t2之间是否已改变。

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