CN104813147B - 对振动计中流体管的截面面积的改变的改进检测 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于确定振动计（5）中一个或多个流体管（103A、103B）的横向模式刚度的方法。所述方法包括使一个或多个流体管（103A、103B）中的至少一个按驱动模式振动来振动的步骤。驱动模式传感器信号（310）基于对驱动模式振动的振动响应来接收。一个或多个流体管（103A、103B）中的至少一个按横向模式振动来振动，其中，横向模式大致垂直于驱动模式。横向模式传感器信号（317）基于对横向模式振动的振动响应来接收。所述方法还包括基于横向模式传感器信号（317）来确定横向模式刚度（318）。

Description

对振动计中流体管的截面面积的改变的改进检测

技术领域

下文中所述的实施例涉及振动计，并且更具体而言，涉及对振动计中流体管的截面面积的改变的改进检测。

背景技术

使用振动计来测量流过管道的材料的质量流量和其它信息是已知的。一个特定类型的振动计是如在1985年1月1日颁发给J.E. Smith等的美国专利号4,491,025和1982年2月11日给J.E. Smith的再颁专利31,450中公开的振动科里奥利（Coriolis）流量计。这些振动计具有一个或多个流体管。科里奥利质量流量计中的每个流体管配置具有一组固有振动模式，所述固有振动模式可以具有单纯的弯曲、扭转、径向、横向或耦合（coupled）的类型。每个流体管被驱动成按这些固有模式中的一个在谐振下振荡。振动模式一般受到包含的流体管和包含在流体管中的材料的组合的质量、刚度和阻尼特性影响。因此，质量、刚度和阻尼通常使用公知的技术在振动计的初始校准期间确定。材料在振动计的入口侧上从连接的管道流动到流量计中。所述材料随后被导引通过一个或多个流体管，并且离开流量计到连接在出口侧上的管道。

驱动器将力施加于一个或多个流体管。所述力使所述一个或多个流体管振荡。当没有材料流过流量计时，沿流体管的所有点以相同的相位振荡。随着材料开始流过流体管，科里奥利加速度使沿流体管的每个点相对于沿流体管的其它点具有不同的相位。流体管的入口侧上的相位落后于驱动器，而出口侧上的相位领先于驱动器。传感器被放置在流体管上两个不同的点处，以产生代表流体管在两个点处的运动的正弦信号。从传感器接收的两个信号的相位差以时间的单位来计算。

两个传感器信号之间的时间差与流过一个或多个流体管的材料的质量流率成比例。材料的质量流率通过将所述时间差乘以流量校准因子来确定。流量校准因子取决于材料属性、管的几何构型以及流体管的截面属性。影响流量校准因子的流体管的主要特性中的一个是流体管的刚度。在流量计安装到管道中之前，流量校准因子通过校准过程来确定。在所述校准过程中，流体以给定的流率被传送通过流体管，并且计算时间差和流率之间的比例。如在本领域中一般已知的，流体管的刚度和阻尼特性也在所述校准过程期间确定。

科里奥利流量计的一个优点在于所测量的质量流率的精度不受流量计中运动部件的磨损（例如齿轮不滑动等）影响。通过将流体管上两个点之间的时间差和流量校准因子相乘来确定流率。唯一的输入是指示流体管上两个点的振荡的来自传感器的正弦信号。时间差从所述正弦信号计算。在振动流体管中没有运动部件。流量校准因子与流体管的材料和截面属性成比例。因此，相位差的测量和流量校准因子不受流量计中运动部件的磨损影响。

但是，问题在于流体管的截面属性在振动计的使用期间能够改变。流体管的材料和截面属性的改变能够由因流过流体管的材料引起的流体管的腐蚀、侵蚀和涂层造成。

尽管现有技术已试图提供用于在原地检测流体管的截面面积的改变的方法，但这些尝试是相对有限的。例如，在其字面上转让给本申请人的美国专利6,092,409公开了一种用于基于流体管的振荡周期的改变来检测流体管的截面面积的改变的系统。此方法的问题在于所述方法需要测量期间已知的密度在流体管内流动。在不是已知的流体流过流体管的情况下，振荡周期的改变可因流体管的截面面积的改变引起，或可因流体密度的改变引起。因此，此方法在如下领域中不是非常有用，即：如果流过振动计的流体可具有未知的或变化的密度。

还有大量解释如何基于流体管的振动响应来确定流体管的刚度的现有技术的示例。如上文中提到的，流体管的刚度一般在初始校准期间确定，并且需要流体管的刚度以精确地确定计量器的流量校准因子。除本领域中公知的并且在振动计行业中广泛利用的初始校准方法外，其它现有技术的示例试图使用现有的驱动器和敏感元件布置在原地确定流体管的刚度。例如，在其字面上转让给本申请人的美国专利6,678,624公开了一种确定模态动态刚度矩阵并且随后确定流体管刚度的方法。在其字面上转让给本申请人的美国专利7,716,995公开了另一种现有技术的方法，其利用两个或更多个振动响应并且求解单自由度微分方程，以确定除振动计的其它特性外的流体管的刚度、阻尼和质量特性。如'995专利中所讨论的，按照最基本的解释，科里奥利计量器的振动能够使用简单的弹簧方程（springequation）来表征：

其中：

f为振荡频率；

m为组件的质量；

τ为振荡周期；以及

k为组件的刚度。

式（1）能够被重新整理成求解刚度k，并且组件的质量能够使用现有的驱动器和敏感元件的组件来容易地测量。

美国专利7,865,318公开了检测流体管的截面面积的改变的另一种现有技术的尝试，其在其字面上转让给本申请人，并且由此通过引用结合于本文中用于它所教导的全部。'318专利基于谐振驱动频率来测量流体管的刚度。'318专利解释了流量计的振动响应能够通过开环的二阶驱动模型来表示，其包括：

其中：

f为施加于系统的力；

为流体管的物理位移；

为流体管的速度；

为流体管的加速度；

M为系统的质量；

C为阻尼特性；以及

K为系统的刚度特性。

'318专利执行了若干替换并且最后到达式（3）（'318专利中的式9），其被概述如下：

其中：

ζ为阻尼特性；

V为驱动电压；

为敏感元件的灵敏度因子；

为驱动器的灵敏度因子；以及

I为驱动电流。

敏感元件的灵敏度因子和驱动器的灵敏度因子一般是已知的或针对每个敏感元件传感器和驱动器测量。阻尼特性通常通过如下方式来确定，即：允许流量计的振动响应向下衰减至振动目标，同时测量所述衰减。因此，如'318专利中所解释的，刚度参数（K）能够通过测量/量化阻尼特性（ζ）、驱动电压（V）以及驱动电流（I）来确定。尽管'318专利提出的方法在特定状况下（例如，当驱动模式刚度发生改变时）能够提供令人满意的结果，但测试已示出，特别是由于侵蚀或腐蚀引起的弯曲的流体管的截面面积的改变，通常发生在管弯曲部的外半径中、管弯曲部的略微下游或管/歧管的焊接接头处。虽然上文中所述的M、C、K和ζ是依赖于模式的，但当前的方法在驱动模式中测量驱动模式谐振频率以及M、C、K和ζ。当流体管的壁厚度被改变时，驱动模式刚度（K）被改变。但是，因为腐蚀一般导致弯曲部中的改变，所以这些区域中的改变通常对一般测量的弯曲模式具有非常小的影响，所述弯曲模式在典型的振动计中以例如'318专利中讨论的驱动模式谐振频率来振动。为了检测弯曲部的改变，需要在弯曲部中产生应力/应变，当按驱动模式来驱动流体管时，所述应力/应变一般不会发生。因此，现有技术的计量器通常无法使用当前的驱动器和敏感元件架构来检测流体管的截面面积的改变。

应当理解的是，对实际上所有的振动计而言，都需要确定流体管的刚度和阻尼特性。因此，尽管上文中提供了具体的方程，但它们决不应当限制下文中所述的实施例的范围。本领域技术人员将容易认识到用于基于测量的振动响应来确定流体管刚度的替代性的方程和方法。

由于当前可用的刚度确定的不足，本领域中需要一种系统，其检测指示通过振动计提供的测量可能是不准确的流体管的材料和/或截面属性的可能改变。下文中所述的实施例克服了这些问题和其它问题，并且实现了本领域中的进步。下文中所述的实施例提供了一种振动计，其除典型的驱动模式（弯曲）外能够按横向模式振动。因为截面面积的改变一般发生在管弯曲部的外半径处，所以与驱动模式刚度相比，截面面积的改变将在大得多的程度上影响流体管的横向模式刚度。换句话说，横向模式刚度的改变将不会对驱动模式振动频率具有显著的影响，但通常将改变横向模式的振动谐振频率。

发明内容

根据实施例，提供了一种用于确定振动计中一个或多个流体管的横向模式刚度的方法。根据实施例，所述方法包括如下步骤：使所述一个或多个流体管中的至少一个按驱动模式振动来振动；以及基于对驱动模式振动的振动响应来接收驱动模式传感器信号。所述方法还包括如下步骤：使所述一个或多个流体管中的至少一个按横向模式振动来振动，其中，横向模式大致垂直于驱动模式；以及基于对横向模式振动的振动响应来接收横向模式传感器信号。根据实施例，所述方法还包括基于横向模式传感器信号来确定横向模式刚度的步骤。

根据实施例，提供了一种包括处理系统的用于振动计的计量电子装置。所述处理系统被配置成：产生驱动模式驱动信号，以使至少一个流体管按驱动模式振动来振动；以及基于对驱动模式振动的振动响应来接收驱动模式传感器信号。根据实施例，所述处理系统还被配置成产生横向模式驱动信号，以使所述至少一个流体管按横向模式振动来振动，其中，所述横向模式大致垂直于所述驱动模式。所述处理系统还被配置成：基于对横向模式振动的振动响应来接收横向模式传感器信号；以及基于所述横向模式传感器信号来确定横向模式刚度。

根据实施例，提供了一种包括传感器组件和计量电子装置的振动计。所述振动计包括：一个或多个流体管；以及第一驱动器，其耦接到所述一个或多个流体管并且定向成引起所述一个或多个流体管中的驱动模式振动。一个或多个敏感元件被耦接到所述一个或多个流体管并且定向成感测所述一个或多个流体管中的驱动模式振动。根据实施例，第二驱动器被耦接到所述一个或多个流体管并且定向成引起所述一个或多个流体管中的横向模式振动。根据实施例，所述振动计还包括一个或多个敏感元件，其耦接到所述一个或多个流体管并且定向成感测所述一个或多个流体管中的横向模式振动。

方面

根据一个方面，一种用于确定振动计中一个或多个流体管的横向模式刚度的方法包括如下步骤：

使所述一个或多个流体管中的至少一个按驱动模式振动来振动；

基于对所述驱动模式振动的振动响应来接收驱动模式传感器信号；

使所述一个或多个流体管中的至少一个按横向模式振动来振动，其中，所述横向模式大致垂直于所述驱动模式；

基于对所述横向模式振动的振动响应来接收横向模式传感器信号；以及

基于所述横向模式传感器信号来确定横向模式刚度。

优选地，使所述一个或多个流体管中的至少一个按横向模式振动来振动的步骤包括使至少一个流体管以超过一个横向模式频率振动。

优选地，使所述一个或多个流体管中的至少一个按横向模式振动来振动的步骤包括使两个流体管相对于彼此按横向模式振动来振动。

优选地，使所述一个或多个流体管中的至少一个按横向模式振动来振动的步骤包括使流体管相对于外壳按横向模式振动来振动。

优选地，确定横向模式刚度的步骤是基于横向模式传感器信号和驱动模式传感器信号。

优选地，所述方法还包括将所确定的横向模式刚度与预期的横向模式刚度相比较的步骤。

优选地，预期的横向模式刚度是基于所述一个或多个流体管内流体的测量密度。

根据另一个方面，一种包括处理系统的用于振动计的计量电子装置被配置成：

产生驱动模式驱动信号，以使至少一个流体管按驱动模式振动来振动；

基于对所述驱动模式振动的振动响应来接收驱动模式传感器信号；

产生横向模式驱动信号，以使所述至少一个流体管按横向模式振动来振动，其中，所述横向模式大致垂直于所述驱动模式；

基于对所述横向模式振动的振动响应来接收横向模式传感器信号；以及

基于所述横向模式传感器信号来确定横向模式刚度。

优选地，所述处理系统被配置成以超过一个横向模式频率产生超过一个横向模式驱动信号。

优选地，所述处理系统被配置成将所产生的横向模式驱动信号施加于两个流体管，以使所述两个流体管相对于彼此按横向模式振动来振动。

优选地，所述处理系统被配置成将所产生的横向模式驱动信号施加于流体管，以使所述流体管相对于外壳按横向模式振动来振动。

优选地，所述处理系统还被配置成基于横向模式传感器信号和驱动模式传感器信号来确定横向模式刚度。

优选地，所述处理系统还被配置成将所确定的横向模式刚度与预期的横向模式刚度相比较。

优选地，预期的横向模式刚度是基于所述一个或多个流体管内流体的测量密度。

根据另一个方面，一种包括传感器组件和计量电子装置的振动计包括：

一个或多个流体管；

第一驱动器，其耦接到所述一个或多个流体管并且定向成引起所述一个或多个流体管中的驱动模式振动；

一个或多个敏感元件，其耦接到所述一个或多个流体管并且定向成感测所述一个或多个流体管中的驱动模式振动；

第二驱动器，其耦接到所述一个或多个流体管并且定向成引起所述一个或多个流体管中的横向模式振动；以及

一个或多个敏感元件，其耦接到所述一个或多个流体管并且定向成感测所述一个或多个流体管中的横向模式振动。

优选地，所述第二驱动器的第一部分被耦接到第一流体管，并且所述第二驱动器的第二部分被耦接到第二流体管。

优选地，定向成感测横向模式振动的所述一个或多个敏感元件的第一部分被耦接到所述第一流体管，并且第二部分被耦接到第二流体管。

优选地，所述第二驱动器的第一部分被耦接到第一流体管，并且所述第二驱动器的第二部分被耦接到外壳。

优选地，定向成感测横向模式振动的所述一个或多个敏感元件的第一部分被耦接到所述第一流体管，并且第二部分被耦接到所述外壳。

附图说明

图1示出了一种现有技术的振动计。

图2示出了根据实施例的振动计。

图3示出了根据实施例的计量电子装置。

图4示出了根据实施例的横向模式刚度确定例程。

图5示出了根据另一个实施例的振动计。

具体实施方式

图1–5和下面的描述描绘了具体的示例，以教导本领域技术人员如何做出和使用振动计的实施例的最佳模式。为了教导创造性原理的目的，一些常规的方面已被简化或省略。本领域技术人员将会理解来自落入本说明书的范围内的这些示例的变型。本领域技术人员将理解的是，下文中所述的特征能够以各种方式结合，以形成振动计的多种变型。结果，下文中所述的实施例并不限于下文中所述的具体示例，而是仅通过权利要求及其等同物限制。

图1示出了一种现有技术的振动计5，其形式为包括传感器组件10和一个或多个计量电子装置20的计量器。振动计5可以包括科里奥利流量计、振动容积式流量计、振动密度计等。计量电子装置20通过引线100连接到传感器组件10以测量物质的特性，例如，流体密度、质量流率、体积流率、累计质量流量、温度以及通过路径26的其它信息。

本示例的传感器组件10包括：一对法兰101、101'；歧管102、102'；驱动器104；敏感元件105、105'；以及导管103A、103B。驱动器104和敏感元件105、105'被耦接到如在本领域中一般已知的流体管103A和流体管103B。在使用中，法兰101、101'能够被耦接到运送流体的管道（未示出）。

本领域技术人员应当理解的是，使用本文所讨论的原理结合包括缺少科里奥利流量计的测量能力的振动计的任何类型的振动计属于本实施例的范围内。这样的装置的示例包括振动密度计、容积式流量计等。

本示例的法兰101、101'被耦接到歧管102、102'。本示例的歧管102、102'被固定到流体管103A、103B的相反两端。支撑条（brace bar）120-123还被耦接到流体管103A、103B，以限定流体管103A、103B的弯曲轴线W、W'。当传感器组件10被插入到运送物质的管道系统（未示出）中时，所述物质穿过法兰101进入传感器组件10，移动通过入口歧管102，其中材料的总量被导引成进入管103A、103B，所述物质流过管103A、103B，并且回到出口歧管102'中，其中它穿过法兰101'离开传感器组件10。

如本领域中一般已知的，驱动器104能够使流体管103A、103B大致围绕x轴沿z方向按驱动模式振动。因此，所述驱动模式使流体管103A、103B沿大致垂直于流体管的纵向轴线的方向振动。随着流体管103A、103B围绕x轴振动，流动的流体在两个流体管103A、103B中引起科里奥利偏移（Coriolis deflection），其被测量为第一敏感元件105和第二敏感元件105'之间的相位差。敏感元件105、105'之间的相位差被乘以流量校准因子（flowcalibration factor）来计算质量流率。如上文中所讨论的，流体管103A、103B的截面面积的改变能够影响流体管103A、103B的刚度，这能够改变流量校准因子。

如上文中提到的，流体管103A、103B的截面面积的改变通常首先发生在弯曲的流体管103A、103B的外弯曲部（outer bend）处。所述外弯曲部被描绘为130、131、132和133，其中“A”和“B”分别指定用于第一流体管103A和第二流体管103B。流体管103A、103B的这些部段的改变一般不影响驱动模式（弯曲）刚度。因此，当在流体管103A、103B中截面面积的改变开始时，例如，当在流体管103A、103B中腐蚀最初开始时，驱动模式的振动频率可不改变。因此，在问题被检测之前，流体管103A、103B可受腐蚀或侵蚀至危险的程度。所以，存在对早期检测技术的需要。

图2示出了根据实施例的振动计50。振动计50包括传感器组件210和计量电子装置200。振动计50与图1中所示的振动计5类似，并且与图1中相同的部件共用相同的附图标记。除振动计5的部件外，振动计50附加了第二驱动器204和第三敏感元件205。第二驱动器204能够经由引线214电耦接到计量电子装置200，同时第三敏感元件205经由引线215电耦接到计量电子装置200。

应当理解的是，因为图1中示出了两个敏感元件105、105'，所以敏感元件205被描述为包括第三敏感元件。然而，在只有一个敏感元件被用于感测驱动模式振动的实施例中，敏感元件205可包括第二敏感元件。例如，如果振动计50包括振动密度计，则可能是这种情况。因此，敏感元件的特定数量决不应当限制本实施例的范围。如能够理解的，第二驱动器204和第三敏感元件205能够包括用于第一驱动器104以及第一敏感元件105和第二敏感元件105'的类似的线圈/磁体组合。但是，第二驱动器204被定向成使流体管103A、103B沿垂直于驱动运动且平行于流体流动的方向（即，围绕z轴）振动，并且第三敏感元件205被定向成感测流体管103A、103B沿垂直于驱动运动的方向的运动，而不是定向成驱动和感测流体管103A、103B围绕x轴的运动。因此，根据实施例，第二驱动器204能够引起横向模式振动频率，并且第三敏感元件205能够感测横向模式振动频率。如能够理解的，虽然现有技术的振动计能够如上文中所讨论的确定驱动模式刚度，但驱动器204和敏感元件205允许本实施例的计量电子装置20确定流体管103A、103B的横向模式刚度。在许多状况下，在驱动模式刚度的改变将指示由于腐蚀、侵蚀或涂层引起的流体管的截面面积的改变之前，横向模式刚度的改变能够指示这样的改变。因此，在利用传感器组件检测问题方面，优于依靠检测弯曲模式刚度的改变的现有技术的方法，基于来自第三敏感元件205的振动响应来确定横向模式刚度是有利的。

根据图2中所示的实施例，第二驱动器204被定位成使流体管103A、103B相对于彼此按横向模式振动。换句话说，驱动器204的一个部分被耦接到第一流体管103A，同时驱动器204的第二部分被耦接到第二流体管103B。作为示例，如果第二驱动器204包括传统的线圈/磁体组合，则线圈能够被耦接到第一流体管103A，并且磁体能够被耦接到第二流体管103B。因此，流体管103A、103B将以类似剪刀的运动来振动。同样，敏感元件205的第一部分被耦接到第一流体管103A，同时敏感元件205的第二部分被耦接到第二流体管103B。使用用于驱动器204的示例，敏感元件205的线圈能够被耦接到第一流体管103A并且磁体能够被耦接到第二流体管103B。因此，第三敏感元件205被定向成感测通过第二驱动器204激发的横向模式振动。

图3示出了根据本发明的实施例的计量电子装置200。计量电子装置200能够包括接口301和处理系统303。处理系统303可以包括存储系统304。存储系统304可以包括如图所示的内存储器，或可替代地，可以包括外存储器。计量电子装置200的处理系统303能够产生驱动模式驱动信号311，并且将所述驱动模式驱动信号311提供给传感器组件210的第一驱动器104。计量电子装置200的处理系统303还能从传感器组件210接收形式为驱动模式传感器信号310的振动响应。更具体而言，驱动模式传感器信号310能够从第一敏感元件105和第二敏感元件105'接收。计量电子装置200的处理系统303能够处理驱动模式传感器信号310，以便获得流过导管201的材料的密度311、体积流率314和质量流率315。如本领域技术人员将容易理解的，驱动模式传感器信号310可以被用于确定其它流体特性，并且所提供的特定示例决不应当限制本实施例的范围。

根据实施例，计量电子装置200还能产生横向模式驱动信号316，并且将横向模式驱动信号316提供给第二驱动器204。计量电子装置200能够从第三敏感元件传感器（pick-off sensor）205接收形式为横向模式传感器信号317的第二振动响应。计量电子装置的处理系统303能够处理横向模式传感器信号317，以确定流体管103A、103B的横向模式刚度318。计量电子装置200的处理系统303能够使用上文中提供的方程中的一个或使用一些其它的公知技术来确定横向模式刚度318。应当理解的是，计量电子装置200可以以与在初始校准例程期间通常如何确定弯曲模式刚度基本上类似的方式来确定横向模式刚度318。但是，能够使用一个或多个横向模式振动频率作为替代，而不是使用在初始校准例程期间使用的谐振驱动频率。

如能够理解的，接口301可以执行任何必要或期望的信号调节，例如任何方式的格式化、放大、缓冲等。可替代地，信号调节中的一些或全部能够在处理系统303中执行。此外，接口301能够使得计量电子装置200和远程处理系统（未示出）之间能够通信。接口301能够容许任何方式的电子、光学或无线通信。

在一个实施例中，接口301能够包括数字转换器（未示出）；其中，传感器信号310、317包括模拟传感器信号。数字转换器能够对模拟传感器信号进行采样和数字化并且产生数字传感器信号。数字转换器还能执行任何需要的抽取（decimation），其中，数字传感器信号被抽取以便降低所需的信号处理量并且减少处理时间。

处理系统303能够进行计量电子装置200的操作。处理系统303能够执行实施一个或多个处理例程（例如，横向模式刚度确定例程313）所需的数据处理。横向模式刚度确定例程313能够使用上文所列方程中的任何方程连同产生的密度312和质量流率315一起，来产生横向模式刚度318。如能够理解的，横向模式驱动信号316的谐振频率将取决于系统的质量，所述系统的质量取决于流体管103A、103B内流体的密度/质量。因此，为了精确地确定横向模式刚度，可能需要系统的质量。在一些实施例中，所确定的横向模式刚度318可以与预期的横向模式刚度相比较。预期的横向模式刚度可以基于流体管103A、103B内流体的测量密度312。在初始校准期间，表格、图等能够利用在不同流体密度处所取的各个横向模式谐振频率来产生。因此，横向模式驱动信号316的谐振频率的改变能够被流体密度的改变补偿，而不是归因于横向模式刚度318的改变。

应当理解的是，计量电子装置220可以包括在本领域中一般已知的各种其它部件和功能。出于简洁的目的，从描述和附图省略了这些附加的特征。因此，本发明不应限于所示和所讨论的具体实施例。

图4示出了根据实施例的横向模式刚度确定例程313。根据实施例，横向模式刚度确定例程313例如能够通过计量电子装置200来执行。根据实施例，横向模式刚度确定例程313可以在振动计50的正常操作期间执行。尽管横向模式刚度确定例程313可以基本上连续地执行，但在其它实施例中，例程313可以以定期的间隔执行，或当使用者启动例程313时执行。应当理解的是，与干扰正常操作的用于确定振动计的管103A、103B的截面属性的改变的现有技术的方法不同，横向模式刚度确定例程313能够在进行正常测量的同时执行。

根据实施例，横向模式刚度确定例程313开始于步骤401，其中，所述一个或多个流体管103A、103B按驱动模式振动。根据实施例，能够例如使用第一驱动器104来使所述一个或多个流体管103A、103B按所述驱动模式振动。

根据实施例，横向模式刚度确定例程313能够继续进行至步骤402，其中，接收驱动模式传感器信号311。如上文中解释的，驱动模式传感器信号311能够例如从第一敏感元件传感器105和第二敏感元件传感器105'接收。如能够理解的，步骤401和步骤402不是本实施例所独有的，并且在振动计的正常操作期间采取这些步骤。

但是，在步骤403中，所述一个或多个流体管103A、103B按横向模式振动。根据实施例，能够例如使用第二驱动器204来使所述一个或多个流体管103A、103B按所述横向模式振动。根据一个实施例，步骤403可以在步骤401之后执行。在一个替代实施例中，步骤403可以与步骤401基本上同时地执行。因此，所述一个或多个流体管103A、103B能够基本上同时地按所述驱动模式和所述横向模式振动。所述一个或多个流体管103A、103B可以以一个或多个横向模式振动频率振动。因此，本实施例不应限于单一的横向模式振动频率。

根据实施例，在步骤404中，能够接收横向模式传感器信号317。横向模式传感器信号317能够从第三敏感元件传感器205接收，如上文中解释的，第三敏感元件传感器205被定向成感测所述一个或多个流体管103A、103B的横向模式振动。

横向模式刚度确定例程313能够继续进行至步骤405，其中，横向模式刚度基于横向模式传感器信号来确定。如上文中所讨论的，为了更精确地测量，需要系统的质量，即流体密度的测量结果，以确定横向模式刚度。因此，一般需要驱动模式传感器信号311以精确地确定系统的质量。所以，在一些实施例中，横向模式刚度基于驱动模式传感器信号310和横向模式传感器信号317来确定。在没有驱动模式传感器信号310的情况下，需要假定所述一个或多个流体管103A、103B内流体的密度，或者可替代地，横向模式驱动信号316能够以超过一个频率振动。以超过一个频率振动能够允许质量、刚度和阻尼如上文中提到的'995专利中更详细地解释的那样来确定。

在一些实施例中，在确定所述一个或多个流体管103A、103B的横向模式刚度时，所确定的横向模式刚度能够与预期的横向模式刚度相比较。例如，预期的横向模式刚度可以基于先前确定的值。所述先前确定的值可以从如上文中提到的先前产生的图或表格获得。根据实施例，如果所确定的横向模式刚度和预期的横向模式刚度之间的差异超过阈值量，则可以警告使用者或操作者存在问题。

根据另一个实施例，横向模式刚度能够与先前使用横向模式刚度确定例程313来确定的刚度相比较。例如，如果横向模式刚度在例程313的操作之间改变阈值量，则可以警告使用者或操作者存在问题。例如，问题可由腐蚀、侵蚀或涂层引起。

如能够理解的，因为对于振动计50的正常操作，能够基本上同时地运行例程313，所以与用于确定一个或多个流体管103A、103B的截面面积的改变的先前的方法相比，横向模式刚度确定例程313是有利的。此外，因为横向模式刚度可在弯曲模式刚度之前或比弯曲模式刚度更多地受到影响，所以例程313能够比先前的方法更早地检测到问题。因此，能够比现有技术中更早地向使用者和操作者警告问题。

图5示出了根据另一个实施例的振动计50。图5中所示的振动计50与图2中所示的振动计50类似。但是，在图5中设置了外壳500。仅外壳500的一部分被示出，使得能够看到外壳500的内部。图2中所示的实施例和图5中所示的实施例之间的另一个差异在于在图5中仅一个流体管103B按横向模式振动。因此，第二驱动器504的第一部分被耦接到流体管103B，并且第二驱动器504的第二部分被耦接到外壳500。因此，流体管103B相对于外壳500而不是相对于另一个流体管103A按横向模式振动。此外，第三敏感元件505包括耦接到流体管103B的第一部分和耦接到外壳500的第二部分。此类型的配置可以被用于双管振动计中；但是，所述配置在单管振动计中也是有用的。因此，通过使流体管103B相对于外壳500按横向模式振动，能够看到横向模式刚度确定例程313能够被用于单管振动计。

上文中所述的实施例为确定横向模式刚度提供了改进的系统。如上文中解释的，所述实施例能够在振动计中检测可由影响横向模式刚度的腐蚀、侵蚀或涂层引起的可能的问题。因此，因为流体管的截面面积的这些改变一般比弯曲模式刚度更早地影响横向模式刚度，所以所述实施例能够被用于比现有技术中更早地向使用者警告振动计的问题。

上述实施例的详细描述不是对发明者预期属于本说明书的范围内的所有实施例的穷尽式描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述实施例的特定元件可以被各种不同地结合或消除以创建另外的实施例，并且这种另外的实施例落在本说明书的范围和教导内。对本领域技术人员也将是显而易见的是，上述实施例可以全部地或部分地被结合，以在本说明书的范围和教导内创建附加的实施例。

因此，尽管为了说明的目的本文中描述了具体的实施例，但如相关领域技术人员将认识到的，在本说明书的范围内各种等同的修改是可能的。本文提供的教导能够被应用于其它振动计，而不仅应用于上文中所述和附图中所示的实施例。因此，上文中所述的实施例的范围应当从下面的权利要求确定。

Claims (19)

1.一种用于确定振动计中一个或多个流体管的横向模式刚度的方法，包括如下步骤：

使所述一个或多个流体管中的至少一个按驱动模式振动来振动；

基于对所述驱动模式振动的振动响应来接收驱动模式传感器信号；

使所述一个或多个流体管中的至少一个按横向模式振动来振动，其中，所述横向模式大致垂直于所述驱动模式；

基于对所述横向模式振动的振动响应来接收横向模式传感器信号；以及

基于所述横向模式传感器信号来确定横向模式刚度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述一个或多个流体管中的至少一个按所述横向模式振动来振动的所述步骤包括使所述至少一个流体管以超过一个横向模式频率振动。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述一个或多个流体管中的至少一个按所述横向模式振动来振动的所述步骤包括使两个流体管相对于彼此按横向模式振动来振动。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述一个或多个流体管中的至少一个按所述横向模式振动来振动的所述步骤包括使流体管相对于外壳按所述横向模式振动来振动。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述横向模式刚度的所述步骤是基于所述横向模式传感器信号和所述驱动模式传感器信号。

6.如权利要求1所述的方法，还包括将所确定的横向模式刚度与预期的横向模式刚度相比较的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预期的横向模式刚度是基于所述一个或多个流体管内流体的测量密度。

8.一种包括处理系统（303）的用于振动计（5）的计量电子装置（200），其配置成：

产生驱动模式驱动信号（311），以使至少一个流体管（103A、103B）按驱动模式振动来振动；

基于对所述驱动模式振动的振动响应来接收驱动模式传感器信号（310）；

产生横向模式驱动信号（316），以使所述至少一个流体管（103A、103B）按横向模式振动来振动，其中，所述横向模式大致垂直于所述驱动模式；

基于对所述横向模式振动的振动响应来接收横向模式传感器信号（317）；以及

基于所述横向模式传感器信号（317）来确定横向模式刚度（318）。

9.如权利要求8所述的计量电子装置（200），其特征在于，所述处理系统（303）被配置成以超过一个横向模式频率产生超过一个横向模式驱动信号（316）。

10.如权利要求8所述的计量电子装置（200），其特征在于，所述处理系统（303）被配置成将所产生的横向模式驱动信号（316）施加于两个流体管（103A、103B），以使所述两个流体管（103A、103B）相对于彼此按横向模式振动来振动。

11.如权利要求8所述的计量电子装置（200），其特征在于，所述处理系统（303）被配置成将所产生的横向模式驱动信号（316）施加于流体管（103A、103B），以使所述流体管（103A、103B）相对于外壳（500）按横向模式振动来振动。

12.如权利要求8所述的计量电子装置（200），其特征在于，所述处理系统（303）还被配置成基于所述横向模式传感器信号（317）和所述驱动模式传感器信号（310）来确定所述横向模式刚度。

13.如权利要求8所述的计量电子装置（200），其特征在于，所述处理系统（303）还被配置成将所确定的横向模式刚度与预期的横向模式刚度相比较。

14.如权利要求13所述的计量电子装置（200），其特征在于，所述预期的横向模式刚度是基于所述一个或多个流体管内流体的测量密度。

15.一种包括传感器组件（210）和计量电子装置（200）的振动计（5），包括：

一个或多个流体管（103A、103B）；

第一驱动器（104），其耦接到所述一个或多个流体管（103A、103B），并且定向成引起所述一个或多个流体管（103A、103B）中的驱动模式振动；

一个或多个敏感元件（105、105'），其耦接到所述一个或多个流体管（103A、103B），并且定向成感测所述一个或多个流体管（103A、103B）中的驱动模式振动；

第二驱动器（204），其耦接到所述一个或多个流体管（103A、103B），并且定向成引起所述一个或多个流体管（103A、103B）中的横向模式振动；以及

一个或多个敏感元件（205），其耦接到所述一个或多个流体管（103A、103B），并且定向成感测所述一个或多个流体管（103A、103B）中的横向模式振动。

16.如权利要求15所述的振动计（5），其特征在于，所述第二驱动器（204）的第一部分被耦接到第一流体管（103A），并且所述第二驱动器（204）的第二部分被耦接到第二流体管（103B）。

17.如权利要求16所述的振动计（5），其特征在于，定向成感测横向模式振动的所述一个或多个敏感元件（205）的第一部分被耦接到所述第一流体管（103A），并且第二部分被耦接到第二流体管（103B）。

18.如权利要求15所述的振动计（5），其特征在于，所述第二驱动器（204）的第一部分被耦接到第一流体管（103A），并且所述第二驱动器（204）的第二部分被耦接到外壳（500）。

19.如权利要求18所述的振动计（5），其特征在于，定向成感测横向模式振动的所述一个或多个敏感元件（205）的第一部分被耦接到所述第一流体管（103A），并且第二部分被耦接到所述外壳（500）。