CN101523165A

CN101523165A - 用于流量计中几何热补偿的仪表电子和方法

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Publication number: CN101523165A
Application number: CN200680055940A
Authority: CN
Inventors: A·R·普吕森; J·A·S·马滕斯迪克; R·B·加内特
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: US20090312977A1; US8229695B2; EP2069728A1; HK1135464A1; WO2008039203A1; CN101523165B; EP2069728B1; JP2010505114A

Abstract

根据本发明提供了用于流量计(5)中几何热补偿的仪表电子(20)。仪表电子(20)包括被配置为接收流量计(5)的传感器信号和温度信号(T)的接口(23)。仪表电子(20)还包括与接口(23)耦合的处理系统(24)，所述处理系统还被配置为接收传感器信号和温度信号(T)并且使用温度信号(T)来计算流量计(5)的一个或多个流量管道(130，130’)的几何热补偿因子(TFe)。几何热补偿因子(TFe)用于处理第一和第二传感器信号。

Description

用于流量计中几何热补偿的仪表电子和方法

技术领域

本发明涉及流量计，并且更具体地，涉及用于流量计中用于几何热补偿的仪表电子和方法。

背景技术

振动管道传感器，例如Coriolis流量计和振动密度计，一般由检测包含流动物质的振动管道的运动而进行工作。与管道中物质有关的性质，例如质量流量、密度等，可以通过处理从相关于管道的运动换能器(motion transducer)中接收的测量信号而确定。振动物质填充系统(vibrating material-filled system)的振动模式一般受包含的管道和包含于管道中的物质的组合质量、抗挠性(stiffness)和阻尼特性的影响。

典型的Coriolis流量计包括在管道内或其它传送系统中串联连接的一个或多个流量管道(flow conduit)或流量管(flow tube)和系统中的运送物质，例如流体、浆体等。各管道可以视为具有一组自然振动模式，包括(例如)单纯弯曲、扭转、径向(radial)和耦合(coupled)模式。在典型的Coriolis流量测量应用中，当物质流过管道时，管道被激发处于一个或多个振动模式中，并且在沿管道间隔的点处测量管道的运动。一般由激励器提供激发，例如诸如语音圈型驱动器之类的机电装置，以周期的方式扰动管道。质量流量率(mass flow rate)可以通过测量换能器位置处运动间的时间延迟或者相位差来确定。一般采用两个这样的换能器(或者敏感元件传感器(pickoff sensor))以测量流量管道的振动响应，并且所述换能器一般位于激励器的上游和下游的位置。两个敏感元件传感器通过电缆连接而连接到电子仪器，例如独立的两对电线。该仪器接收来自两个敏感元件传感器的信号并处理该信号以得到质量流量率测量。

对于流量计的一组情形而言，(例如对于特定的温度、装配、外荷载等而言)，质量流量率与敏感元件传感器之间的时间延迟(⊿t)线性成比例。该关系在下面的等式1中给出。

\overset{\cdot}{m} = FCF \cdot (Δt - zero) - - - (1)

FCF项是比例常数并且通常指的是流量校准因子。zero值是经验性得到的零流量偏移值。

FCF主要依赖于流量计的流量管道的抗挠性和几何(geometry)。几何包括诸如进行两相或时间测量的位置之类的特性。抗挠性依赖于流量管道的物质性质以及管道的几何。对于特殊的流量计而言，通过以两个已知质量流量率并在特定校准温度处流动的校准流体而执行的校准过程来找到FCF值和zero值。

如果流量计的抗挠性或者几何在操作期间改变(在最初的校准的时间之后)，那么FCF也将改变。例如，工作温度增加至校准温度之上的水平可能导致流量计抗挠性的改变。为了确保准确测量质量流量，要求FCF值和zero值保持几乎不变。这可能很难实现。备选地，准确的质量流量测量要求采用解决FCF和/或zero值改变的稳健的方法。

现有技术流量计一般以特定的参考温度(T₀)校准。然而，在使用中流量计经常在不同于参考温度的温度进行操作。

在现有技术中，流量计以相对简单的方式来补偿温度的变化。在现有技术中已知，弹性模量(modulus of elasticity)随时间而变。结果在现有技术中，质量流量和密度等式被增强以解决弹性模量的这个影响。

包括弹性模量(E)或杨氏模量的温度补偿的现有技术质量流量等式的典型形式在下面的等式2中给出。

\overset{\cdot}{m} = FCF \cdot (1 - φ \cdot ΔT) \cdot (Δt - zero) - - - (2)

杨氏模量项(1-φ·ΔT)定义了FCF相应于流量计温度自参考温度(T₀)的变化而如何改变。

上面函数的斜率，φ，经常被称为FT，一般是通过特殊的流量计设计或者流量计家族的实验而确定的。在现有技术中，通常认为FT与弹性模量相对于温度的斜率大体上相同。

然而，弹性模量在操作流量计的整个温度范围上并不总是线性的。为了解决该非线性，已经采用更高阶多项式以更好地补偿该变化，例如下面的等式3。

\overset{\cdot}{m} = FCF \cdot (1 - φ_{1} \cdot ΔT - φ_{2} \cdot {ΔT}^{2} - φ_{3} \cdot {ΔT}^{3} - φ_{4} \cdot {ΔT}^{4}) \cdot (Δt - zero) - - - (3)

更高阶的多项式(1-φ₁·ΔT-φ₂·ΔT²...)项定义了FCF如何随流量计温度的变化而改变。杨氏模量项表示为TFy。(TFy)项能够包括第一阶线性项或者能够包括多项式。

Coriolis流量计也能测量在参考的振动结构之内的处理流体的密度(ρt)。振动时间段的平方与由振动系统抗挠性所划分的振动系统的质量线性成比例。对于流量管道的具体情形而言，抗挠性和质量是常数而流体密度(ρt)与时间段的平方线性成比例。该关系在下面的等式4中给出。

ρ_∫＝C¹·K²-C₂ (4)

C₁项是比例常数而项C₂是偏移量。系数C₁和C₂依赖于流量管道的抗挠性和流量计内流体的质量和体积。系数C₁和C₂由使用已知密度的两种流体对流量计进行校准而确定。

在现有技术中，密度计算也已经对温度进行补偿。密度等式的典型形式，包括弹性模量的温度补偿，在下面的等式5中给出。

ρ_∫＝C₁·K²·(TF_y)-C² (5)

正如之前所讨论的，(TF_y)项定义了管时段平方如何随自参考温度(T₀)的温度变化而改变。

上面函数的斜率，φ，在该等式中经常被称为DT，一般通过特定流量计设计(flow meter design)或者流量计家族(flow meter family)的实验而确定。应该注意，正如在质量流量率中，更高阶函数可以用于改善(refine)在密度温度补偿过程上温度的影响。类似于FT，在现有技术中，通常认为DT与弹性模量相对于温度的斜率相同。结果，在现有技术中，质量流量率和密度是以同样的方式进行温度补偿的。

在大约参考(即校准)温度处，DT和FT温度补偿程序工作地很能令人接受。然而，它们固有的不准确/不完整在极端温度下变得显而易见和显著。为此，额外的补偿/校准过程在现有技术中经常是必要的。例如，对于指定在高温处使用的流量计而言，诸如90摄氏度，例如新的校准过程需要在类似的高参考温度处执行。该额外的校准过程可以保证流量计在该新的校准温度附近的温度处在所期望的准确度之内进行工作。然而，如果外界温度急剧下降(或上升)，那么流量计的准确度仍会受到不利的影响。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了用于流量计(flow meter)中几何热补偿(geometric thermal compensation)的仪表电子(meter electronics)。所述仪表电子包括被配置为接收流量计的温度信号(T)和传感器信号的接口。仪表电子还包括与该接口耦合的处理系统，并且所述处理系统被配置为接收传感器信号和温度信号(T)并且使用温度信号(T)计算流量计的一个或多个流量管道的几何热补偿因子(TFe)。几何热补偿因子(TFe)被用于处理第一和第二传感器信号。

根据本发明的实施例，提供了用于流量计中几何热补偿的方法。该方法包括接收流量计的传感器信号和温度信号(T)并且使用温度信号(T)来计算流量计的一个或多个流量管道的几何热补偿因子(TFe)。几何热补偿因子(TFe)被用于处理第一和第二传感器信号。

根据本发明的实施例，提供了用于流量计中几何热补偿的方法。该方法包括接收流量计的传感器信号和温度信号(T)并且使用温度信号(T)来计算流量计的一个或多个流量管道的几何热补偿因子(TFe)。该方法还包括计算热补偿密度或者热补偿质量流量率中的一个或全部。几何热补偿因子(TFe)被用于处理第一和第二传感器信号。

在仪表电子的一方面，几何热补偿因子(TFe)包括线性表达。

在仪表电子的另一方面，几何热补偿因子(TFe)包括多项式表达。

在仪表电子的又一方面，仪表电子还包括被配置为储存几何热补偿因子(TFe)的储存系统。

在仪表电子的又一方面，仪表电子还包括被配置为储存密度和质量流量率的储存系统。

在仪表电子的又一方面，处理系统被配置为使用温度信号(T)来计算一个或多个流量管道的几何热补偿因子(TFe)。

在仪表电子的又一方面，几何热补偿因子包括参考温度(T₀)和温度信号(T)之间的温度差(ΔT)。

在仪表电子的又一方面，处理系统被配置为由传感器信号和几何热补偿因子(TFe)来计算一个或多个流量特性。

在仪表电子的又一方面，处理系统被配置为计算热补偿密度。

在仪表电子的又一方面，处理系统被配置为根据等式

ρ_{f} = \frac{K^{2} \cdot C_{1} \cdot ({TF}_{y})}{{({TF}_{e})}^{2}} - \frac{C_{2}}{{({TF}_{e})}^{3}}

计算热补偿密度，而(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

在仪表电子的又一方面，(TFy)项包括弹性模量热补偿项。

在仪表电子的又一方面，处理系统被配置为计算热补偿质量流量率。

在仪表电子的又一方面，处理系统被配置为根据等式

\overset{\cdot}{m} = FCF \cdot ΔT \cdot ({TF}_{y}) \cdot ({TF}_{e})

来计算热补偿质量流量率，而(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

在仪表电子的又一方面，(TFy)项包括括弹性模量热补偿项。

在本方法的一方面，几何热补偿因子(TFe)包括线性表达。

在本方法的另一方面，几何热补偿因子(TFe)包括多项式表达。

在本方法的又一方面，计算还包括使用温度信号(T)和热膨胀线性系数(α)或多项式来计算一个或多个流量管道的几何热补偿因子(TFe)。

在本方法的又一方面，几何热补偿因子(TFe)包括参考温度(T₀)和温度信号(T)之间的温度差(ΔT)。

在本方法的又一方面，该方法还包括由传感器信号和几何热补偿因子(TFe)来计算一个或多个流量特性。

在本方法的又一方面，该方法还包括计算热补偿密度。

在本方法的又一方面，该方法还包括根据等式

ρ_{f} = \frac{K^{2} \cdot C_{1} \cdot ({TF}_{y})}{{({TF}_{e})}^{2}} - \frac{C_{2}}{{({TF}_{e})}^{3}}

计算热补偿密度，而(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

在本方法的又一方面，(TFy)项包括弹性模量热补偿项。

在本方法的又一方面，该方法还包括计算热补偿质量流量率。

在本方法的又一方面，该方法还包括根据等式

\overset{\cdot}{m} = FCF \cdot ΔT \cdot ({TF}_{y}) \cdot ({TF}_{e})

计算热补偿质量流量率，而(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

在本方法的又一方面，(TFy)项包括弹性模量热补偿项。

附图说明

图1示例了包括流量计组件和仪表电子的Coriolis流量计。

图2示出了根据本发明实施例的流量计的仪表电子。

图3是根据本发明实施例对流量计进行操作的方法的流程图。

具体实施方式

图1-3和下面的说明描述了特定的示例以教导本领域技术人员如何进行并使用本发明的最佳模式。为了教导发明原理，一些常规方面已经被简化或忽略。本领域技术人员将意识到落入本发明范围的来自这些示例的变型。本领域技术人员将意识到下面所描述的特性可以以多种方式结合以形成本发明的多个变型。因此，本发明不受限于下面所描述的特定示例，而本发明只由权利要求及其等同物所限定。

图1示例了包括流量计组件10和仪表电子20的Coriolis流量计5。仪表电子20经由引线100而被连接到仪表组件10以提供密度、质量流量率、体积流率、总质量流量、温度和路径26上的其它信息。本发明可以通过任何类型的Coriolis流量计5来使用而与驱动器、敏感元件传感器、流量管道的数量或者振动的操作模式无关，这对本领域技术人员来说应当是显而易见的。描述了Coriolis流量计5结构，尽管对本领域技术人员来说，本发明可以作为不具有由Coriolis流量计5所提供的额外测量能力的振动管密度计来实现是显而易见的。

流量计组件10包括一对轮缘101和101’、歧管150和150、驱动器(driver)180、敏感元件传感器170L和170R以及流量管道130和130’。驱动器180和敏感元件传感器170L和170R被连接到流量管道130和130’。

当流量计组件10被插入载送被测物质的管路系统(未示出)时，物质通过轮缘101进入流量计组件10，经过进气歧管150(在进气歧管中，物质的总量被指引进入流量管道130和130’)，流过流量管道130和130’并且返回进入排气歧管150’(在排气歧管中，物质通过轮缘101’而离开仪表组件10)。

流量管道130和130’被选择并且被合适地装配至进气歧管150和排气歧管150’以具有分别绕弯曲轴W--W和W’--W’的大体相同的质量分布、转动惯量以及弹性模量。

流量管道130和130’由驱动器180以绕它们各自的弯曲轴W和W’相反的方向驱动并且以流量计5的所谓第一未弯曲模式驱动。驱动器180可以包括许多熟知的设置中的一个，诸如装配到流量管道130的磁铁以及安装到流量管道130’的反作用线圈。交流电传输通过反作用线圈以使管道都振荡。合适的驱动信号由仪表电子20经由引线186施加至驱动器180。

仪表电子20分别接收在引线165L和165R上的传感器信号。仪表电子20在引线185上产生使驱动器180振荡流量管道130和130的驱动信号。仪表电子20接收来自包括外界温度测量的电阻温度装置(RTD)190的温度信号。在引线195上，从RTD190处接收温度信号。仪表电子20处理来自敏感元件传感器170L和170R的左和右速度信号以计算质量流量率。路径26提供使仪表电子20接口操作者的输入和输出器件。仅作为流量计5的操作示例来提供图1的说明并且该说明不意限制本发明的教导。

图2示出了根据本发明的实施例的流量计5的仪表电子20。仪表电子20包括接口23和处理系统24并且还可以包括储存系统25。

接口23被配置为接收来自流量计组件10的信号并且将它们传递给处理系统24。接口23被配置为接收例如来自第一和第二敏感元件传感器170L和170R的第一和第二传感器信号。接口23还被配置为接收并且储存来自RTD190的温度信号32。温度信号32包括流量管道130和130’的外界温度的测量。

处理系统24接收并且储存第一和第二传感器信号31和温度信号32。处理系统24还包括热膨胀的线性系数(α)33。热膨胀的线性系数(α)33表示由于温度或者更合适地由于温度变化的几何尺寸的变化。因此，热膨胀的线性系数(α)33可以包括温度的线性函数或者可以包括温度的多项式函数。对本发明而言，温度的变化可以是温度(T)自参考或校准温度(T₀)的变化，即值T-T₀。

热膨胀的线性系数(α)33包括流量管比值(specific value)。热膨胀的线性系数(α)33是根据至少流量计组件10的流量管130和130’的物质来选择的。另外，热膨胀的线性系数(α)33可以根据流量计组件10的其它性质(例如管几何、壁厚等)来选择。

热膨胀的线性系数(α)33包括几何热补偿因子(TFe)45的分量。几何热补偿因子(TFe)45被用于执行由于流量计组件10的热膨胀/热收缩而引起的几何补偿。几何热补偿因子(TFe)45因此可以根据流量计组件10的物质和性质而形成。几何热补偿因子(TFe)45在下文更详细地讨论。

处理系统24被配置为计算来自传感器信号31的一个或多个流量特性和一个或多个流量测量。流量测量可以包括质量流量率35、密度34等中的一个或多个。流量特性可以包括被用于生成流量测量的频率(f)、相位差(Δθ)、时间延迟(Δt)等中的一个或多个。

在一个实施例中，处理系统24被配置为使用温度信号来计算流量计5的一个或多个流量管道130和130’中的几何热补偿因子(TFe)45。几何热补偿因子(TFe)45被用于处理传感器信号31。

在一些实施例中，几何热补偿因子(TFe)45能够包括例如表示为(1+α·ΔT)项的线性补偿因子。(TFe)的线性表示可以包括几何热膨胀的线性近似。在一些实施例中，线性补偿因子(TFe)可以提供充分的准确度。然而，几何热膨胀或者收缩不是严格地线性并且在一些实施例中线性近似可能没有达到所期望的准确度。因此，在一些实施例中，几何热补偿因子(TFe)45可以包括多项式，正如对杨氏模量(E)而言可以实现一样(见等式(3))。例如，多项式补偿因子可以表达为(1+α₁·ΔT+α₂·ΔT²+α₃·ΔT³)项。

在一个实施例中，处理系统24被配置为使用温度信号来计算在一个或多个流量管道130和130’中的几何热补偿因子(TFe)45，并且使用几何热补偿因子(TFe)45来计算热补偿密度。在一个实施例中，处理系统24被配置为使用温度信号来计算一个或多个流量管道中的几何热补偿因子(TFe)45，并且使用几何热补偿因子(TFe)来计算热补偿质量流量率。其它的流量特性也可以用几何热补偿因子(TFe)45来补偿。

储存系统25能够储存所接收的信号和数据。例如，储存系统25能够储存所接收的传感器信号31和所接收的温度信号32。储存系统25能够储存在计算中使用的常数。例如，储存系统25能够储存参考温度(T₀)36，抗挠性值(K)38、第一常数C₁39、第二常数C₂40以及FCF值37。储存系统25能够储存所计算的值，包括密度34、质量流量率35以及几何热补偿因子(TFe)45。另外所计算的值正如所期望的那样可以储存在储存系统25中。

根据本发明的一些实施例，除了弹性模量的补偿之外，热膨胀和或热收缩的项也被包括在流量计的密度和质量流量等式中。下面的等式6到14示出了包括几何热补偿因子(TFe)45的几何热补偿的推导。等式15和19示出了项是如何被包括在处理流量计5的传感器信号中的。

Coriolis流量计的物理性状由束理论(beam theory)可以很好地近似。Euler-Bernoulli束(beam)的固有频率在下面的等式6中给出。

ω_{n} = {(β_{n} l)}^{2} \cdot \sqrt{\frac{E \cdot I}{(M / l) \cdot l^{4}}} - - - (6)

(E)项是束的弹性模量，(I)项是束的惯性面积矩，(M/1)项是每单位长度束(管)和它包含的任何流体的质量，(1)项是束的长度，而(β_nl)²项是依赖于束的边界条件的常数。

每单位长度的质量(M/1)，以密度(ρ)和截面面积(A)来表示，在下面的等式7中给出。

M/l＝(ρ_t·A_t+ρ_f·A_∫) (7)

下标指出流量管道或流量管(t)以及流体(f)。

弹性模量(E)可以随温度变化。下面的等式8是弹性模量作为温度函数的表达式。虽然示出是线性的，但是可以由更高阶多项式表示。

E(T)＝E₀·(TF_y) (8)

(E₀)项是在参考温度(T₀)处的弹性模量。正如之前所讨论的，(TFy)项是杨氏模量，可以作为线性近似(1-φ·(T-T₀))或者作为多项式(1-φ·ΔT-φ_s·ΔT²-φ₃·ΔT³-φ₄·ΔT⁴)来表示。

管的尺寸由于热膨胀可以随温度而变。下面的等式9是管长度(1)作为温度的函数的表达式。虽然示出是线性的，但类似于弹性模量，它也可以由更高阶多项式表示。

l(T)＝l₀·(TF_e) (9)

1₀项是在参考温度T₀处的长度而(TFe)项是几何热膨胀因子。此外，(TFe)项包含包括(T-T₀或者ΔT)项和(α)项的几何热膨胀因子。α项可以包含根据本发明而引入的热膨胀的线性系数。α项被引入以提供几何膨胀/收缩的热补偿。

该关系可以应用于其它尺寸，例如内径和外径。内径和外径被用于计算管截面面积A_t(T)、流体截面面积A_f(T)以及惯性面积矩I(T)，在下面的等式10-12中示出。

A_{t} (T) = \frac{π}{4} \cdot (d_{o}^{2} - d_{i}^{2}) \cdot {({TF}_{e})}^{2} - - - (10)

d₀项是管的外径而d_i项是内径。

A_{f} (T) = \frac{π}{4} \cdot d_{i}^{2} \cdot {({TF}_{e})}^{2} - - - (11)

I (T) = \frac{π}{64} \cdot (d_{o}^{4} - d_{i}^{4}) \cdot {({TF}_{e})}^{4} - - - (12)

管的质量不随温度而变化，因此它的密度必然随任何体膨胀而减少。作为温度的函数的管密度(ρ_t)在下面的等式13中给出。

ρ_{t} (T) = \frac{ρ_{t 0}}{{({TF}_{e})}^{3}} - - - (13)

ρ_t0项是在参考温度(T₀)处流量管道的密度。

管时段(K)反比于固有频率(ω_n)，正如在下面等式14中给出一样。

K = \frac{2 π}{ω_{n}} - - - (14)

使用等式6-14，流体密度(ρ_t)可以根据管时段(K)、温度(T)、模量随温度的变化(φ)以及几何热补偿因子(TFe)来表示，如下面的等式15中给出的一样。

ρ_{f} = \frac{K^{2} \cdot C_{1} \cdot ({TF}_{y})}{{({TF}_{e})}^{2}} - \frac{C_{2}}{{({TF}_{e})}^{3}} - - - (15)

C₁和C₂项是独立于温度并且与在参考温度处流量管的几何以及物质性质有关的常数。(TFy)和(TFe)项包括包含温度(T)与参考温度(T₀)之间差别的(ΔT)项。此外，(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

由于Coriolis力而产生的在流体运送束(fluid conveying beam)上两点之间的相角差(Δθ)以下面等式16给定的形式出现。

Δθ (x) = \overset{\cdot}{m} \cdot \sqrt{\frac{1}{E \cdot I \cdot (M / l)}} \cdot f (Δx) - - - (16)

x项表示沿束的长度的位置并且可以以长度(1)给出，(

)项是质量流量率，而其它变量正如之前定义的一样。

时间延迟(Δt)正如下面等式17给出的一样，与相差(Δθ)有关。

Δt = \frac{Δθ (x)}{ω_{n}} - - - (17)

从等式6和16，时间延迟(Δt)可以用质量流量率

和常数(C)来表示，正如下面等式18给出的一样。

Δt = \frac{\overset{\cdot}{m} \cdot C}{(\frac{E \cdot I}{l^{3}})} - - - (18)

C项是基于测量时间延迟(Δt)的两个点的常数。

质量流量率(

)可以用时间延迟(Δt)、温度(T)、模量随温度的变化(φ)以及几何热补偿因子(TFe)来表示，正如下面等式19给出的一样。

\overset{\cdot}{m} = FCF \cdot Δt \cdot ({TF}_{y}) \cdot ({TF}_{e}) - - - (19)

FCF项包括与温度无关并且与在参考温度(T₀)处流量管的几何以及物质性质有关的基本恒定的值。(ΔT)值是温度(T)和参考温度(T₀)之间的差。

假如所有其它变量被适当地表征并且温度测量是准确的，那么由于没有适当地考虑几何热膨胀/收缩而引入的质量流量误差不会很大。然而，与此相反，如果不考虑几何热变化，那么密度误差则会是可感知的。当外界温度移动远离参考温度时，质量流量率和密度的不准确会变得更明显。

计算质量流量和密度的新方法通过考虑热膨胀/热收缩而改进了Coriolis流量计和振动密度计的准确度。当流量流体的密度与水的密度不同并且温度不在校准温度(T₀)附近时，密度测量准确的益处是很重要的。

图3是根据本发明的实施例的对流量计5进行操作的方法的流程图300。在步骤301中，接收传感器信号31。在一些实施例中，第一和第二传感器信号31从流量计中接收。

在步骤302中，仪表电子从流量计组件10中接收温度信号。温度包括基本(substantially)外界的温度。

在步骤303中，正如之前所讨论的，仪表电子计算几何热补偿因子(TFe)。几何热补偿因子能够补偿流量管道几何中的热膨胀或者收缩的流量特性。热膨胀或收缩能够包括(例如)截面尺寸的变化和/或流量管道的长度的变化。

在步骤304中，使用几何热补偿因子(TFe)来计算一个或多个流量特性。正如之前所讨论的，可以计算流量流体的补偿密度值。正如之前所讨论的，可以计算流量流体的补偿质量流量率值。

热补偿提供增加的准确度。热补偿基本上在流量计的所有工作温度范围上提供改进的准确度。

热补偿提供质量流量测量的更准确的补偿。热补偿提供更准确的密度补偿。当温度在测试之间变化时，热补偿改进了测试结果的分析。

Claims

1.一种用于流量计(5)中几何热补偿的仪表电子(20)，所述仪表电子(20)包括接口(23)，所述接口(23)被配置为接收所述流量计(5)的传感器信号和温度信号(T)，而所述仪表电子(20)的特征在于：

处理系统(24)，所述处理系统(24)与所述接口(23)耦合且被配置为接收所述传感器信号和所述温度信号，并且使用所述温度信号(T)来计算所述流量计(5)的一个或多个流量管道(130，130’)的几何热补偿因子(TFe)，其中，所述几何热补偿因子(TFe)被用于处理第一和第二传感器信号。

2.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，几何热补偿因子(TFe)包括线性表达。

3.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，几何热补偿因子(TFe)包括多项式表达。

4.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述仪表电子(20)还包括被配置为储存所述几何热补偿因子(TFe)的储存系统(25)。

5.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述仪表电子(20)还包括被配置为储存密度和质量流量率的储存系统(25)。

6.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述处理系统(24)被配置为使用所述温度信号(T)和热膨胀的线性系数(α)来计算所述一个或多个流量管道(130，130’)的所述几何热补偿因子(TFe)。

7.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述几何热补偿因子(TFe)包括参考温度(T₀)和所述温度信号(T)之间的温度差(ΔT)。

8.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述处理系统(24)被配置为从所述传感器信号和所述几何热补偿因子(TFe)来计算一个或多个流量特性。

9.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述处理系统(24)被配置为计算热补偿密度。

10.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述处理系统(24)被配置为根据等式

ρ_{f} = \frac{K^{2} \cdot C_{1} \cdot ({TF}_{y})}{{({TF}_{e})}^{2}} - \frac{C_{2}}{{({TF}_{e})}^{3}}

来计算热补偿密度，而所述(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

11.根据权利要求10所述的仪表电子(20)，其中，所述(TFy)项包括弹性模量热补偿项。

12.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述处理系统(24)被配置为计算热补偿质量流量率。

13.根据权利要求1所述的仪表电子(20)，其中，所述处理系统(24)被配置为根据等式

\dot{m} = FCF \cdot ΔT \cdot ({TF}_{y}) \cdot ({TF}_{e})

来计算热补偿质量流量率，而所述(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

14.根据权利要求13所述的仪表电子(20)，其中，所述(TFy)项包括弹性模量热补偿项。

15.一种用于流量计中几何热补偿的方法，所述方法包括接收所述流量计的传感器信号和温度信号(T)，所述方法的特征在于：

使用所述温度信号(T)来计算所述流量计的一个或多个流量管道的几何热补偿因子(TFe)，其中所述几何热补偿因子(TFe)被用于处理第一和第二传感器信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，几何热补偿因子(TFe)包括线性表达。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，几何热补偿因子(TFe)包括多项式表达。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述计算还包括使用所述温度信号(T)和热膨胀的线性系数(α)来计算所述一个或多个流量管道的所述几何热补偿因子(TFe)。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述几何热补偿因子(TFe)包括参考温度(T₀)和所述温度信号(T)之间的温度差(ΔT)。

20.根据权利要求15所述的方法，还包括从所述传感器信号和所述几何热补偿因子(TFe)来计算一个或多个流量特性。

21.根据权利要求15所述的方法，还包括计算热补偿密度。

22.根据权利要求15所述的方法，还包括根据等式

ρ_{f} = \frac{K^{2} \cdot C_{1} \cdot ({TF}_{y})}{{({TF}_{e})}^{2}} - \frac{C_{2}}{{({TF}_{e})}^{3}}

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述(TFy)项包括弹性模量热补偿项。

24.根据权利要求15所述的方法，还包括计算热补偿质量流量率。

25.根据权利要求15所述的方法，还包括根据等式

\dot{m} = FCF \cdot ΔT \cdot ({TF}_{y}) \cdot ({TF}_{e})

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述(TFy)包括弹性模量热补偿项。

27.一种用于流量计中几何热补偿的方法，所述方法包括接收所述流量计的传感器信号和温度信号(T)，所述方法的特征在于：

使用所述温度信号(T)来计算所述流量计的一个或多个流量管道的几何热补偿因子(TFe)；以及

计算热补偿密度或热补偿质量流量率中的一个或全部，其中所述几何热补偿因子(TFe)被用于处理第一和第二传感器信号。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，几何热补偿因子(TFe)包括线性表达。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，几何热补偿因子(TFe)包括多项式表达。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述计算还包括使用所述温度信号(T)和热膨胀的线性系数(α)来计算所述一个或多个流量管道的所述几何热补偿因子(TFe)。

31.根据权利要求27所述的方法，其中，所述几何热补偿因子(TFe)包括参考温度(T₀)和所述温度信号(T)之间的温度差(ΔT)。

32.根据权利要求27所述的方法，其中，计算所述热补偿密度还包括根据等式

ρ_{f} = \frac{K^{2} \cdot C_{1} \cdot ({TF}_{y})}{{({TF}_{e})}^{2}} - \frac{C_{2}}{{({TF}_{e})}^{3}}

来计算所述热补偿密度，而所述(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述(TFy)项包括弹性模量热补偿项。

34.根据权利要求27所述的方法，其中，计算所述热补偿质量流量率还包括根据等式

\dot{m} = FCF \cdot ΔT \cdot ({TF}_{y}) \cdot ({TF}_{e})

来计算所述热补偿质量流量率，而所述(TFe)项包括热膨胀的线性系数(α)。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述(TFy)项包括弹性模量热补偿项。