CN102460083B - 振动流量计的平衡系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明，提供了振动流量计和操作振动流量计的方法。振动流量计包括管道（210）、至少一个检测器（230,231）、从动构件（250）、至少一个驱动器（220）和基底（260）。管道（210）限定着流体流动路径。至少一个检测器（230,231）测量出管道（210）的运动。至少一个驱动器（220）反相地振动所述管道（210）和所述从动构件（250）。基底（260）联接到管道（210）和从动构件（250），并且在维持实质上静止、或者实质上与管道（210）同相地运动、或者实质上与从动构件（250）同相地运动之间进行切换以便平衡所述管道（210）和所述从动构件（250）的运动。

Description

振动流量计的平衡系统

技术领域

本发明涉及用于振动流量计的平衡系统。

背景技术

诸如比重计和科里奥利流量计这样的振动流量计用于测量流动物质的特性（例如，密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度和其它信息）。振动流量计包括一个或多个管道，这些管道可以具有各种形状（例如，笔直构造、U状构造或者非规则构造）。

这一个或多个管道具有一组自然振动模态（例如，包括简单弯曲、扭转、径向和耦合模态）。为了确定流动物质的特性的目的，这一个或多个管道由至少一个驱动器在一定谐振频率处在这些模态之一中进行振动。一个或多个电子器件向至少一个驱动器发送正弦驱动器信号，该至少一个驱动器通常是磁体/线圈组合，且该磁体通常固结于所述管道，且该线圈固结于安装结构或另一个管道。该驱动器信号使得驱动器在驱动器频率在驱动器模态中振动这一个或多个管道。例如，驱动器信号可以是发送到线圈的周期性电流。

至少一个检测器检测到管道的运动，并且产生代表着振动管道的运动的正弦检测信号。该检测器通常是磁体/线圈组合，且该磁体通常固结到一个管道上并且线圈固结到安装结构或另一个管道上。检测信号发送到一个或多个电子器件；并且根据公知原理，一个或多个电子器件可以使用检测信号来确定流动物质的特性、或者调整驱动器信号（如果需要）。

通常，振动流量计设置有两个振动管道，这两个振动管道进行彼此相反的振动以便创建起一种固有地平衡的系统。结果，来自每个管道的振动彼此抵消从而防止振动或扭力被传递给任何连接结构。类似的是，当使用两个振动管道时，由于检测器通常仅仅测量流动管之间的相对运动、并且外部引发的振动趋于对这两个管进行相同振动，所以安装结构的振动在流量计中被抵消。然而，存在例如由于压降或堵塞的问题不希望使用双管的某些应用。在这样情况下，可以期望单管系统。

然而，期望的单管系统可以是存在着固有不平衡问题的单管系统。尝试解决这个问题已包括：使用平衡结构（例如，假管/等效管（dummy tube）、或者平衡杆）以及使用该平衡结构的运动来对系统进行平衡。然而，由于管的整体质量（包括管内的流体）随管内的流体的密度的变化而变化，则在消除不平衡问题方面这些技术它们自身的成效有限。

图1示出了根据现有技术的单管型振动流量计。如所示，该流量计包括包围着平衡杆102的壳103。平衡杆102是圆筒状的并且包围住管道101。壳103具有端部元件104，该端部元件104通过颈部元件105耦合/联接到输入和输出法兰106。部件107是流量计的入口，部件108是出口。管道101具有输入端部109，该输入端部109在部件112（即壳端部104的支撑杆部分）处连接到壳端部104中的开口。支撑杆部分112耦合/联接到颈部元件105。在右侧上，在壳端部104与颈部元件105接合的位置112处，管道101的输出端110耦合/联接到壳端部104。

在操作过程中，管道101和平衡杆102通过驱动器（未示出）进行反相振动。利用物质流动，这个例子中的管道101的振动引发管道101中的科里奥利响应，该响应由检测传感器（未示出）进行检测。介于检测传感器之间的相移代表着与流动物质有关的信息。速度传感器的信号输出施用到电子电路，该电子电路对该信号进行处理以得出与流动物质有关的期望信息（例如，质量流率、密度、粘度，等等）。

振动流量计必需在包括不同密度、温度和粘度的物质的操作条件的宽范围内提供准确信息。为了实现这，期望的是流量计在一定的条件范围内进行稳定操作。为了实现这种稳定性，期望流量计振动与管道和平衡系统进行隔离，这是因为：除了用于确定流动物质的流体特性的科里奥利加速度以外，从外部施加的振动系统的振动（不管是由流量计的振动引发、还是源自例如泵这样的另一个源）还对流动物质强加附加的加速度。外部振动还对限定着管道的活动长度的节点（没有经历运动的区域）进行重新配置或重定位。这种效应难于进行补偿并且经历不可知参数（诸如，计量器所连接着的结构的刚性）。因此，不期望的振动阻止了流量计的用来提供关于流动物质的准确输出信息的能力。

对于图1的流量计，该振动系统包括进行反相振动的平衡杆102和管道101。这两个元件包括动态平衡的系统，其中，平衡杆的端部111与管道101的端部109和110通过壳端部104的支撑杆部分112进行耦合/联接。由于不同密度的物质的处理可以导致壳和法兰的振动，所以这不是期望的。因为壳103和法兰106的振动幅度取决于计量器所连接着的结构的刚硬度，所以能够在流动测量中引发未知量级的误差。

解决由于流体的密度的变化引发的不平衡问题的较好尝试包括了调整管道的振动幅度与反平衡结构（counterbalance structure）的振动幅度的比率。换言之，动量是要进行平衡的，动量是质量与速度的乘积，并且速度与振动幅度成比例。例如，如果管道（包括位于内部的流体）的质量和反平衡结构的质量初始相等、但随后管道的质量加倍（例如，作为管道内的流体的密度增加的结果），于是将管道的幅度降低一半可以恢复管道/反平衡系统的平衡。在实践中，反平衡结构和管道二者的组合幅度能够由计量电子器件进行控制。因此，管道幅度可以在较小程度上减小且平衡结构幅度可以在一定程度上增大，直到在以上例子中，反平衡幅度相对于管道幅度的比率是2:1。

传统方法中调整幅度的明显缺点在于，这导致沿振动结构的轴线驻留的静止节点的再定位。由于节点通常位于平衡结构与管道接合处的管道上，所以节点再定位是流量计中的一个问题。因此，介于节点之间的区域通常限定了管道的活动长度。该活动长度影响了测量灵敏度。另外，如果节点再定位，则管的端部可以振动，这进一步使得法兰进行振动。这些不期望的振动能够进一步影响测量灵敏度。

改变幅度比率的传统方法在于利用非常柔软的支架来隔离振动结构（管道、平衡杆和连接结构）。该构思在于，在空间中隔离的振动结构总是平衡。例如，如果弹簧在空间中接合两个相等质量、从而使得当设置成彼此异相进行振动时这两个质量以相等幅度进行振动，则在这两个质量之间的中点处弹簧具有静止节点。如果一个质量增加而这两个质量再次被设置振动，则有所增加的质量在振动幅度方面自动下降、而另一个质量的振动幅度自动增加以保持动量平衡。然而，因此，节点的新位置更靠近较大质量。振动流量计的振动结构是类似的，并且节点再定位是出于类似原因的问题。

本发明针对的是用于振动流量计的平衡系统。

发明内容

本发明的范围仅仅由所附的权利要求加以限定，并且不会受到这个发明内容部分内的陈述的任何程度的影响。

根据本发明的一个实施例，一种振动流量计包括：管道，其限定着流体流动路径；至少一个检测器，其测量管道的运动；从动构件；至少一个驱动器，其反相振动所述管道和所述从动构件；以及基底，其耦合/联接到管道和从动构件，所述基底在保持基本静止或基本与管道同相地进行运动或基本与从动构件同相地进行运动之间进行切换以便平衡所述管道和所述从动构件的运动。

根据本发明的另一个方面，一种操作振动流量计的方法，包括如下步骤：提供一种限定着接纳流动物质的流动路径的管道；提供测量管道的运动的至少一个检测器；提供从动构件；提供至少一个驱动器，其反相地振动所述管道和所述从动构件；提供耦合/联接到管道和从动构件的基底，以及将基底在保持基本静止或基本与管道同相地进行运动或基本与从动构件同相进行运动之间进行切换以便平衡管道和从动构件的运动。

根据本发明的一个方面，一种振动流量计，包括：

管道，其限定着流体流动路径；

至少一个检测器，其测量管道的运动；

从动构件；

至少一个驱动器，其反相地振动所述管道和所述从动构件;

基底，耦合/联接到管道和从动构件，所述基底在保持基本静止或者基本与管道同相地运动或者基本与从动构件同相地运动之间进行切换以便平衡管道和从动构件的运动。

优选的是，从动构件是一种大体上与基底正交地延伸的悬臂。

优选的是，基底经由一对连接器耦合/联接到管道的端部部分。

优选的是，基底所具有的质量为从动构件的质量至少5倍以上。

优选的是，基底所具有的质量为管道的质量至少3倍以上。

优选的是，至少一个检测器位于从基底上延伸的至少一个检测器壁上。

优选的是，振动流量计还包括：壳；以及壳连接器，包括耦合/联接到管道的第一部分和耦合/联接到壳的第二部分。

优选的是，振动流量计还包括：

壳；

壳连接器，包括耦合/联接到管道的第一部分和耦合/联接到壳的第二部分；

一对连接器，将基底耦合/联接到管道的端部部分；以及

一对法兰，耦合/联接到管道，其中，壳连接器只是支撑着位于法兰与连接器之间的管道的结构。

优选的是，振动流量计还包括：

壳；

壳连接器，包括耦合/联接到管道的第一部分和耦合/联接到壳的第二部分；

一对连接器，将基底耦合/联接到管道的相对着的端部部分；以及

一对法兰，耦合/联接到管道，其中，壳连接器只是支撑着位于法兰与连接器之间的管道的结构，并且端部部分在连接器与法兰之间进行延伸、并且设置为具有一定长度尺寸以减小施加到法兰的扭矩。

根据本发明的另一个方面，一种操作振动流量计的方法，包括如下步骤：

提供一种限定着接纳流动物质的流动路径的管道；

提供测量所述管道的运动的至少一个检测器；

提供从动构件；

提供反相地振动所述管道和所述从动构件的至少一个驱动器；以及

提供耦合/联接到管道和从动构件的基底；

在保持基本静止或者基本与管道同相进行运动或者基本与从动构件同相进行运动之间切换所述基底以便平衡所述管道和所述从动构件的运动。

优选的是，基底根据流动物质的密度而在与管道同相地运动和与从动构件同相地运动之间进行切换。

优选的是，当流动物质具有第一特定重力或重量（gravity）时所述基底基本静止，当流动物质具有比第一特定重力更大的第二特定重力时所述基底与从动构件同相地进行运动，并且当流动物质具有比第一特定重力更小的第三特定重力时所述基底与管道同相地进行运动。

优选的是，当流动物质具有基本等于1000公斤/立方米的特定重量/重力时基底基本静止。

优选的是，当管道基本空时，基底基本静止。

优选的是，当流动物质具有大于1000公斤/立方米的特定重量/重力时，基底与从动构件同相地进行运动。

优选的是，当流动物质具有小于1000公斤/立方米的特定重量/重力时，基底与管道同相地进行运动。

优选的是，从动构件是大体与基底正交地进行延伸的悬臂。

优选的是，基底经由一对连接器耦合/联接到管道的端部部分。

优选的是，基底所具有的质量为从动构件的质量至少5倍以上。

优选的是，基底所具有的质量为管道的质量至少3倍以上。

优选的是，至少一个检测器位于至少一个检测器臂上。

优选的是，该方法还包括如下步骤：提供壳；以及提供壳连接器，壳连接器包括耦合/联接到管道的第一部分和耦合/联接到基底的第二部分。

优选的是，该方法还包括如下步骤：提供壳；提供壳连接器，壳连接器包括耦合/联接到管道的第一部分和耦合/联接到壳的第二部分；提供将基底耦合/联接到管道的端部部分的一对连接器；以及提供耦合/联接到管道的一对法兰，其中，壳连接器只是位于法兰与连接器之间的结构。

优选的是，该方法还包括如下步骤：提供壳；提供壳连接器，壳连接器包括耦合/联接到管道的第一部分和耦合/联接到壳的第二部分；提供将基底耦合/联接到管道的端部部分的一对连接器；提供耦合/联接到管道的一对法兰，其中，壳连接器只是支撑着位于法兰与连接器之间的管道的结构，并且所述端部部分在连接器与法兰之间进行延伸、并且设置有一定长度尺寸以减小施加到法兰的扭矩。

附图说明

图1描绘了现有技术的单管道类型振动流量计。

图2描绘了根据本发明的实施例的振动流量计。

图3描绘了根据本发明的实施例的振动流量计。

图4描绘了根据本发明的实施例的振动流量计。

图5描绘了根据本发明的实施例的振动流量计。

具体实施方式

图2到图5以及下面描述描绘了用来教导本领域技术人员如何制造并使用本发明的最佳模式的特定例子。为教述发明原理的目的，已经简化或省去了一些常规方面。本领域技术人员将会领会到源自属于本发明的范围内的这些例子的变型。本领域技术人员将会明白，能够以各种方式对下面描述的特征进行组合以形成本发明的多种变型。结果，本发明不限于下面描述的特定例子，而仅仅受限于权利要求及其等同物。

图2到图5示出了呈科里奥利流量计形式的振动流量计205的例子，它包括传感器组件206和平衡结构208。一个或多个计量电子器件207经由导线110、111、111′连接到传感器组件206以测量流动物质的特性（例如，密度、质量流率、体积流率、总计质量流量、温度以及其它信息）。计量电子器件207能够经由导线26将该信息发送至用户或其它处理器。

传感器组件206包括一种限定着用于接纳流动物质的流动路径的管道210。管道210可以如所示般发生弯曲，或者可以设置成具有任何其它形状（例如，笔直构造、或不规则构造）。当传感器组件206插入到载运流动物质的管道系统内时，该物质通过入口法兰（未示出）进入传感器组件206，然后它流经管道210，在该处测量了流动物质的特性。然后，流动物质退出管道210并且通过出口法兰（未示出）。本领域普通技术人员应该明白，管道210能够经由各种合适方式或器件连接到图1所示的诸如法兰106这样的法兰。在本实施例中，管道210设置有端部部分211和212，端部部分211和212大体从连接器270、271进行延伸，并且在它们的外部末端处连接到法兰。

本例子的传感器组件206包括至少一个驱动器220。驱动器220包括第一部分220A和第二部分220B，第一部分220A连接到平衡结构208的从动构件250，第二部分220B连接到管道210。例如，第一部分220A和第二部分220B可以对应于驱动线圈220A和驱动磁体220B。在本实施例中，驱动器220优选以反相驱动从动构件250和管道210。如图3所示，优选的是，从动构件250和管道210绕弯曲轴线X而受到驱动，该弯曲轴线X是部分地由连接器270、271限定的。根据本发明的实施例，弯曲轴线X对应于入口-出口管轴线。从动构件250从基底260进行弯曲，并且由此不具有固定弯曲轴线。驱动器220可以包括许多公知布置之一，例如包括但不限于压电元件、或者电磁线圈/磁体布置。

如图2所示，传感器组件206包括至少一个检测器，并且在本实施例中图示为设置有一对检测器230、231，检测器230、231测量管道210的运动。在本实施例中，检测器230、231包括位于各个检测器臂280、281之上的第一部分和位于管道210之上的第二部分。这些检测器可以包括许多公知布置之一，包括例如但不限于压电元件、电容元件、或者电磁线圈/磁体布置。因此，如驱动器220，检测器的第一部分可以包括检测器线圈、而检测器的第二部分可以包括检测器磁体。本领域普通技术人员将会明白，管道210的运动与流动物质的某些特性（例如，通过管道210的流动物质的质量流率或密度）有关。

本领域普通技术人员将会明白，一个或多个计量电子器件207从检测器230、231接收检测器信号并且向驱动器220提供驱动信号。一个或多个电子器件207可以测量流动物质的特性（例如，密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度、以及其它信息）。这一个或多个电子器件207还可以从例如一个或多个温度传感器（未示出）以及一个或多个压力传感器（未示出）接收一个或多个其它信号，并且使用这个信息来测量流动物质的特性。本领域普通技术人员将会明白，传感器的数目和类型将会取决于特定的所测量的特性。

图2到图5还描绘了本实施例的平衡结构208。根据本实施例的一个方面，平衡结构208被构造为用以至少部分地平衡所述管道210的振动。根据本实施例的一个方面，平衡结构208被构造为用以至少部分地平衡所述管道210的动量。

如图2到图5所示，平衡结构208包括连接到从动构件250的基底260。如所示，从动构件250优选地是大体与基底260正交地延伸的悬臂。与从动构件250相比较，本实施例中的基底260优选地是相对厚重和稳定/固定的。例如但非限制地，基底260可具有的质量为至少是从动构件250的质量五倍以上。例如但非限制，基底260可具有的质量为至少是管道210的质量五倍以上。在一些实施例中，这些数字可以更大，例如，分别为从动构件250和管道210的质量14倍和8倍以上。

本实施例中的平衡结构208耦合/联接到管道210。如所示，基底260包括一对连接器270、271，这对连接器270、271可以采取所示板状的形式、或者其可以具有任何其它形状。在本实施例中，连接器270、271将基底260耦合/联接到管道210的端部部分211、212的内部。在所示的实施例中，这对连接器270、271将基底260的相对端面261、262耦合/联接到管道210的对应端部部分211和212。

根据本实施例的一个方面，管道210、从动构件250和基底260被构造为用以提供平衡的系统。应该明白，该系统不可能绝对平衡；然而，该系统被设计为平衡性能强于不包括平衡结构208的现有技术系统。在本实施例中，管道210和从动构件250充当两个独立的振动系统，这两个振动系统绕轴线X而反相地以相同谐振频率受到驱动。如图3所示，从动构件250通过在基底260上挠曲而以其谐振频率进行振动。本领域普通技术人员应该明白，图3以夸张形式呈现了所涉及的运动以更好传达本实施例的构思。另外如图3所示，管道210与从动构件250进行异相振动。

管道210绕轴线X的运动对连接器270、271施加了扭矩。本领域普通技术人员还将会明白，从动构件250绕轴线X的运动还经由基底260向连接器270、271施加扭矩。为了简化起见，假设：包括流动物质的质量在内的管道210的质量是与从动构件250的质量相同的，于是从动构件250和管道210可以按相同频率以相同幅度受到异相驱动以提供平衡的系统。

在这个例子中，管道210和从动构件250二者的动量平衡，这是因为动量是质量与速度的乘积、并且速度与振动幅度成比例。其结果是，施加到连接器270、271的扭矩几乎相等但具有相反的正负号，由此抵消。另外，静止节点基本沿端部部分211和212轴线并且基本在连接器270、271连接到管道210的位置处定位。因此，提供了整体平衡的系统，并且扭矩和振动基本抵消。另外，较少或没有扭矩施加到管道210的端部部分211和212的外部末端以及施加到法兰。

根据本实施例的一个方面，管道210与平衡结构208优选通过相对柔软的支架而与任何连接结构进行隔离，这些相对柔软的支架被设计为限制向任何连接结构的运动的平移。因此，管道210和平衡结构208发挥着一种隔离的振动结构的作用，这种隔离的振动结构具有两个以相同频率而异相地振动的质量，从而实现自平衡。因此，如下文所述，存在两个振动系统，即振动管道系统和振动从动构件系统，其中，振动管道系统可以包括管道210、或管道210以及连接器270、271和基底260；振动从动构件系统可以包括从动构件250、或从动构件250以及连接器270、271和基底260。这两个振动系统通过公共静止节点来实现分离，这些公共静止节点优选地基本位于管道210的端部211和212的轴线上，并且基本接近于连接器270、271。

有利的是，当管道210的质量变化时，当前布置还可以提供大量的优点。例如，当管道210内的流动物质的质量增加时，或者当例如由于材料积聚而导致管道210自身的质量增加时，管道210的质量可以增加。当这发生时，管道210的振动频率和振动幅度降低。由于组合的振动结构的柔软支架式安装和附加质量，则这会自动发生。另外，作为自然响应，从动构件250的振动幅度增加。幅度比的这种变化导致节点再定位。然而，节点仅仅向内沿管道轴线X而在管道的运动纯粹是旋转的区域内进行移动。可以使用如下所述的壳连接器290、291来确保纯粹旋转。由于通过绕管道轴线X的纯粹旋转不会产生科里奥利力，所以沿轴线X的节点的运动不会影响输出信号。

在本实施例中，从动构件250的振动幅度的增加被反映为从动构件250绕基底260弯曲的运动范围的增加。这个运动增加是微小的，然而导致向基底260施加了附加的扭矩，该扭矩还转化成对连接器270、271的扭矩。这个附加的扭矩使得连接器270、271和基底260绕管道210的端部部分211和212的轴线与从动构件250同相地进行非常微小的旋转。如图4所示，这种旋转使得基底260与从动构件250同相地进行微小摆动。尽管为示意性目的在附图中进行了夸大，但是本领域普通技术人员将会明白，由于基底260的质量和从动构件250的柔韧性，基底的摆动运动是微小的。

因此，基底260和连接器270、271绕着延伸通过端部部分211、212的轴线X而与从动构件250同相地进行旋转，形成了振动系统。然而，由于质量的初始增加导致管道210的频率下降，从动构件250与基底260和连接器270、271的运动的耦合具有相同效果（质量增加和频率下降）。因此，从动构件250的频率被降低以基本与管道210的频率相匹配。类似的是，基底260与连接器270、271的质量的耦合增加了从动构件250的幅度，从而使得从动构件250和基底260的动量等于流动管道210的动量，并且由此平衡得到恢复。

类似的是，例如，当管道210内的流动物质的质量下降时，管道210的质量可以下降。当这发生时，管道210的振动频率和振动幅度增加。由于质量下降，则这自动地发生。另外，作为自然响应，从动构件250的振动幅度下降。再有，幅度比的这个变化导致了节点沿入口-出口管轴线X进行再定位，并且基本对计量计输出没有影响。

在本实施例中，管道210的振动幅度的增加被反映为管道210绕端部部分210、211的轴线X发生挠曲的运动范围的增加。这个运动增加也是微小的，但是导致向连接器270、271施加附加的扭矩，该附加的扭矩还转化成对基底260的扭矩。这个附加的扭矩使得连接器270、271以及基底260绕管道210的端部部分211和212的轴线X进行非常微小旋转。如图5所示，这种旋转使得基底260与管道210同相地进行微小摆动。尽管为示意性目的在附图中进行夸大，但是本领域普通技术人员将会明白，由于基底260的质量以及管道210的柔韧性，基底260的摆动运动是微小的。

因此，基底260以及连接器270、271绕延伸通过端部部分211、212的轴线X与管道210同相地进行旋转，形成振动系统。然而，管道210的频率由于流体质量的下降而增加，基底260和连接器270、271的质量的耦合具有相反效果，从而降低了频率。净效应在于频率略微增加。类似的是，基底260和连接器270、271与流动管道210的质量的旋转降低了从动构件250的幅度，并且略微将它的频率增加至与流动管道210的频率相同。因此，管道210与从动构件250的幅度比发生变化从，而使得从动构件250和基底260的动量基本等于流动管道210的动量，由此平衡得到恢复。

由于基底260优选地具有相对大的质量，所以仅仅需要基底260的振动幅度的极微小变化就可以导致管道210和从动构件250的振动特性的相对大的变化。当低密度流体流动时，基底260基于它的质量进行略微旋转并且将它的质量加到流动管道210。当高密度流体流动时，基底260基于它的质量进行略微旋转并且将它的质量加到从动构件250。它由此将它的质量加到轻的构件（流动管道210或从动构件250）。通过改变振动幅度以使得轻构件增加它的振动幅度而重构件降低它的振动幅度，进一步维持了平衡。另外，基底260的小振动幅度仅仅给出赋予了对管道210的端部部分211和212的内端施加的小扭矩。因此，利用高或低密度的流体，仅仅非常微小量的扭矩施加到壳300。

因此，在本实施例中，基底260根据流动管道210的质量，更具体地讲，根据流动物质的密度而在与管道210同相地运动和与从动构件250同相地运动之间进行切换。优选的是，利用具有近似1000公斤/立方米的特定重量/重力的流动物质，基底260和端部部分211和212的内端静止。优选的是，利用具有小于近似1000公斤/立方米的特定重量/重力的物质，管道210具有较高幅度，从动构件250具有较低幅度，并且基底260和连接器270、271随管道210进行非常微小旋转。管道端部部分211、212同样将会随管道210进行非常微小旋转。优选的是，利用具有大于近似1000公斤/立方米的特定重量/重力的物质，管道210具有较低幅度，从动构件250具有较高幅度，并且基底260和连接器270、271随从动构件250进行非常微小旋转。在这种情况下，管道端部部分211、212同样将会随基底260和连接器270、271进行非常微小旋转。由于管道210的纯粹旋转不会对流动物质施加科里奥利加速度，所以由此计量计灵敏度将不会受到很大影响。应该明白，以上所示的特殊流体密度只是例子并且特殊流体密度可改变。根据本发明的另一个实施例，可以对平衡结构208的尺寸进行选择，从而使得当在管道210中没有流体（加入的密度为零）时基底260基本静止。在这种情况下，每当流体流动时，基底260将随从动构件250进行微小旋转。在又一个实施例中，可以对基底260的尺寸进行选择，从而使得针对所有期待的流体密度范围，基底260随管道210进行旋转。换言之，当期待流量计在最大流体密度之下随流体进行操作时，可以选择某最大流体密度。因此，在基本所有期待的操作条件期间，流体密度将会处于最大流体密度下，导致基底260基本总是随管道210进行旋转。然而，基底的旋转的幅度将随流体的密度进行变化。应该明白，如果流体密度超过最大流体密度，则如上所述基底260将随从动构件250进行旋转。类似的是，利用处于最大流体密度的流体密度，基底260将会维持基本固定。

还应该明白，尽管描述的主体讨论了基底260响应于流体密度的变化而进行运动，但是应该明白可发生将会改变管道210的质量的其它条件（例如，腐蚀、侵蚀、沉积，等等）。因此，基底260可以对可改变流动管道质量的各种条件进行补偿。

在本实施例中，端部部分211、212优选足够长（例如但不限于优选至少三倍管直径长度）从而使得它们在扭曲时基本是软的。这进一步降低了施加到法兰和端部211、212的外部末端的扭矩。

如图2所示，传感器组件206还可以包括壳300以及壳连接器290、291。所示的壳连接器290、291包括连接到管道210的第一部分295和连接到壳300的第二部分296。如所示，壳连接器290、291优选只是支撑着位于法兰与连接器270、271之间的管道的结构。

根据本实施例的一个方面，壳连接器290、291优选被构造为用以对在轴向和横向平移方面刚性的、而在扭转方面软性的振动系统提供支撑。这可以通过为壳连接器290、291提供可变形构件292、293和294而实现，其中，例如，这些可变形构件292、293和294相对于管道210的端部部分211、212的轴线而进行径向延伸。尽管设置了三个可变形构件292、293和294，但是应该明白，可以使用任何数目的可变形构件292、293和294，并且可变形构件的特定数目不应限于本发明的范围。它们可以以任何方式（包括例如一种连接到管道210的中心毂295）而安装到管道210。刚性平移和柔软扭转耦合提供了至少两个功能。首先，通过将端部部分211、212限于扭转运动，它们将节点约束于端部部分轴线、并且由此限制与节点再定位相关联的测量误差。第二，通过使得端部部分能自由旋转，振动结构以非常柔软的方式受到扭转式支撑。软支架使得幅度比随着流体密度发生改变，并且使得能实现本发明的自平衡特性。

本说明书描绘了用来教导本领域技术人员如何制造并且使用本发明的最佳模式的特定例子。为了教导本发明原理的目的，已经简化或省去了一些常规方面。本领域技术人员将会明白源于落入本发明的范围内的这些例子的变型。以上实施例的详细描述不是本发明的范围内的由发明人构思的所有实施例的穷尽性描述。实际上，本领域技术人员将会明白，上述实施例的某些元素可以以各种方式进行组合或被排除以创建另外实施例，并且这些另外实施例落入本发明的范围和教导内。本领域普通技术人员将会显而易见的是，上述的实施例可以整体或部分进行组合以创建本发明的范围和教导内的另外实施例。

因此，尽管在这里为示意性目的描述了本发明的特定实施例及其例子，但是本领域技术人员将会明白，在本发明的范围内可以进行各种等效变型。这里提供的教导可以应用到上文描述并且在附图中所示的实施例以外的其它实施例。因此，从下列权利要求确定了本发明的范围。

Claims (23)

1.一种振动流量计（205），其包括：

管道（210），限定着流体流动路径；

至少一个检测器（230,231），测量出管道的运动；

从动构件（250），其包括大体与基底（260）正交地延伸的悬臂，从动构件（250）配置成绕基底（260）弯曲；

至少一个驱动器（220），反相地振动所述管道（210）和所述从动构件（250）;

基底（260），联接到管道（210）和从动构件（250），

所述基底（260）在维持实质上静止、或者实质上与管道同相地运动、或者实质上与从动构件（250）同相地运动之间进行切换以便平衡所述管道（210）和所述从动构件（250）的运动。

2.根据权利要求1所述的振动流量计（205），其中，基底（260）经由一对连接器（270,271）联接到管道（210）的端部部分（211,212）。

3.根据权利要求1所述的振动流量计（205），其中，基底（260）所具有的质量为从动构件（250）的质量的至少5倍以上。

4.根据权利要求1所述的振动流量计（205），其中，基底（260）所具有的质量为管道（210）的质量的至少5倍以上。

5.根据权利要求1所述的振动流量计（205），其中，所述至少一个检测器位于从基底（260）延伸的至少一个检测器壁（280,281）上。

6.根据权利要求1所述的振动流量计（205），还包括：

壳（300）；以及

壳连接器（290,291），包括联接到管道（210）的第一部分和联接到壳（300）的第二部分。

7.根据权利要求1所述的振动流量计（205），还包括：

壳（300）；

壳连接器（290,291），包括联接到管道（210）的第一部分和联接到壳（300）的第二部分；

一对连接器（270,271），将基底（260）联接到管道（210）的端部部分（211,212）；以及

一对法兰（106），联接到管道（210），其中，壳连接器（290,291）是位于法兰（106）与连接器（270,271）之间支撑着管道（210）的唯一结构。

8.根据权利要求1所述的振动流量计（205），还包括：

壳（300）；

壳连接器（290,291），包括联接到管道（210）的第一部分和联接到壳（300）的第二部分；

一对连接器（270,271），将基底（260）联接到管道（210）的相对着的端部部分（211,212）；以及

一对法兰（106），联接到管道（210），其中，壳连接器（290,291）是位于法兰（106）与连接器（270,271）之间支撑着管道（210）的唯一结构，并且端部部分（211,212）在连接器（270,271）与法兰（106）之间延伸，并且具有一定长度尺寸以减小施加到法兰（106）的扭矩。

9.一种测量物质的特性的方法，包括如下步骤：

提供限定着接纳流动物质的流动路径的管道；

提供测量管道的运动的至少一个检测器；

提供从动构件；

提供反相地振动所述管道和所述从动构件的至少一个驱动器；

提供联接到所述管道和所述从动构件的基底；以及

在维持实质上静止、或者实质上与管道同相地进行运动、或者实质上与从动构件同相地进行运动之间切换所述基底以便平衡所述管道和所述从动构件的运动。

10.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，基底根据流动物质的密度在与管道同相地运动和与从动构件同相地运动之间进行切换。

11.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，当流动物质具有第一特定重力时基底实质上静止，当流动物质具有比第一特定重力更大的第二特定重力时基底与从动构件同相地进行运动，并且当流动物质具有比第一特定重力更小的第三特定重力时基底与管道同相地进行运动。

12.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，当流动物质具有实质上等于1000公斤/立方米的特定重力时基底实质上静止。

13.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，当管道实质上为空时，基底实质上静止。

14.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，当流动物质具有大于1000公斤/立方米的特定重力时，基底与从动构件同相地进行运动。

15.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，当流动物质具有小于1000公斤/立方米的特定重力时，基底与管道同相地进行运动。

16.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，从动构件是大体与基底正交地延伸的悬臂。

17.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，基底经由一对连接器而联接到管道的端部部分。

18.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，基底所具有的质量为从动构件的质量的至少5倍以上。

19.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，基底所具有的质量为管道的质量的至少5倍以上。

20.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，其中，所述至少一个检测器位于从基底延伸的至少一个检测器臂上。

21.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，还包括如下步骤：

提供壳；以及

提供包括联接到管道的第一部分和联接到壳的第二部分的壳连接器。

22.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，还包括如下步骤：

提供壳；

提供包括联接到管道的第一部分和联接到壳的第二部分的壳连接器；

提供将基底联接到管道的端部部分的一对连接器；以及

提供联接到管道的一对法兰，其中，壳连接器是位于法兰与连接器之间的唯一结构。

23.根据权利要求9所述的测量物质的特性的方法，还包括如下步骤：

提供壳；

提供包括联接到管道的第一部分和联接到壳的第二部分的壳连接器；

提供将基底联接到管道的端部部分的一对连接器；以及

提供联接到管道的一对法兰，其中，壳连接器是位于法兰与连接器之间的唯一结构，并且端部部分在连接器与法兰之间进行延伸、并且具有一定长度尺寸以减小施加到法兰的扭矩。

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