CN105283738B - 用于仪表校验的振动式流量计和方法 - Google Patents

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CN105283738B CN201480033838.9A CN201480033838A CN105283738B CN 105283738 B CN105283738 B CN 105283738B CN 201480033838 A CN201480033838 A CN 201480033838A CN 105283738 B CN105283738 B CN 105283738B
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Abstract

提供一种用于仪表校验的振动式流量计（5），其包括：仪表电子装置（20），其配置成使用第一和第二驱动器（180L、180R）在初级振动模式中振动流量计组件（10），针对所述初级振动模式确定所述第一和第二驱动器（180L、180R）的第一和第二初级模式电流（230），并且针对所述初级振动模式确定由所述第一和第二拾取传感器（170L、170R）生成的第一和第二初级模式响应电压（231），使用所述第一和第二初级模式电流（230）以及所述第一和第二初级模式响应电压（231）生成仪表刚性值（216），以及使用所述仪表刚性值（216）验证所述振动式流量计（5）的正确操作。

Description

用于仪表校验的振动式流量计和方法
技术领域
本发明涉及振动式流量计和方法，并且更具体地，涉及用于仪表校验的振动式流量计和方法。
背景技术
振动管道传感器（例如，科里奥利质量流量计和振动密度计）通常通过检测包含流动材料的振动导管的运动进行操作。可以通过处理从与导管相关联的运动换能器接收的测量信号来确定与导管中的材料相关联的属性（例如，质量流、密度等）。振动材料填充系统的振动模式通常受到导管和包含于其中的材料的组合质量、刚性和阻尼特性的影响。
典型的双驱动器或多输入多输出（MIMO）科里奥利质量流量计包括一个或多个导管或流管，其在管线或其它传输系统中内联连接并在系统中运送材料，例如流体、泥浆、乳液等。每个导管可以被看作具有一组自然振动模式，例如包括：简单弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的双驱动器科里奥利质量流测量应用中，在材料流过导管时在一个或多个振动模式中激发导管，并在沿着导管间隔的点处测量导管的运动。通常由采用周期性方式扰乱导管的两个致动器（例如，诸如语音线圈型驱动器之类的机电设备）提供激发。可以通过测量时间延迟或换能器位置处的运动之间的相位差来确定质量流速率。通常采用两个此类换能器（或拾取（pick-off）传感器），以便测量一个或多个流动导管的振动响应，并且其通常位于致动器上游和下游的位置处。两个拾取传感器连接到电子仪器。所述仪器从两个拾取传感器接收信号并处理信号，以便尤其导出质量流速率测量或密度测量。
一个问题是一个或多个导管可能随着时间改变，其中当导管被侵蚀、腐蚀或以其它方式改变时初始工厂校准可能随着时间改变。因此，导管刚性可能在振动式流量计的寿命期间从初始表示的性刚性值（或原始测量的刚性值）改变。
可以根据以下等式生成质量流速率(
Figure 297741DEST_PATH_IMAGE001
)：
Figure 542778DEST_PATH_IMAGE002
(1)
流校准因子（FCF）被要求用于确定流体的质量流速率测量(
Figure 322515DEST_PATH_IMAGE001
)或密度测量(ρ)。(FCF)项包括流校准因子，并通常包括几何常数(G)、杨氏模量(E)以及惯性矩(I)，其中：
FCF = G*E*I (2)
用于振动式流量计的几何常量(G)是固定的并且不改变。杨氏模量常数(E)类似地不改变。相反，惯性矩(I)可以改变。跟踪惯性矩和振动式流量计的FCF的改变的一种方式是通过监视流量计导管的刚性和剩余柔性。存在对跟踪FCF中的改变的始终更好方式的增加的要求，这影响了振动式流量计的基本性能。
需要的事物是一种跟踪双驱动器流量计中的FCF从而以改善的精度验证流量计的性能的技术。
发明内容
根据本申请的实施例提供一种用于刚性校验的振动式流量计。用于仪表刚性校验的振动式流量计包括流量计组件，其包括一个或多个流管以及第一和第二拾取传感器；第一和第二驱动器，其配置成振动所述一个或多个流管；以及仪表电子装置，其耦合到所述第一和第二拾取传感器并耦合到所述第一和第二驱动器，其中仪表电子装置配置成使用所述第一和第二驱动器在初级振动模式中振动所述流量计组件，针对所述初级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二初级模式电流，并且针对所述初级振动模式确定由所述第一和第二拾取传感器生成的第一和第二初级模式响应电压，使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压生成仪表刚性值，以及使用所述仪表刚性值验证所述振动式流量计的正确操作。
根据本申请的实施例提供一种用于振动式流量计的仪表校验方法的方法。所述方法包括：使用第一驱动器和至少第二驱动器在初级振动模式中振动振动式流量计的所述流量计组件；针对所述初级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二初级模式电流，以及针对所述初级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二初级模式响应电压；使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压生成仪表刚性值；以及使用所述仪表刚性值来验证所述振动式流量计的正确操作。
方面
优选地，所述第一和第二初级模式电流包括命令电流电平。
优选地，所述第一和第二初级模式电流包括测量电流电平。
优选地，所述第二驱动器与所述第一驱动器不相关。
优选地，所述仪表电子装置还配置成：比较所述仪表刚性值与预定的刚性范围，如果所述仪表刚性值落入在所述预定的刚性范围内则生成针对所述振动式流量计的校验指示，以及如果所述仪表刚性值没有落入在所述预定的刚性范围内则生成针对所述振动式流量计的校验失败指示。
优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二驱动器在次级振动模式中振动所述流量计组件，针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模式电流，以及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模式响应电压，并且使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压或者所述第一和第二次级模式电流以及第一和第二次级模式响应电压中的一个或两个生成所述仪表刚性值。
优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压生成仪表剩余柔性值。
优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压生成仪表剩余柔性值，比较所述仪表剩余柔性值与预定的剩余柔性范围，并且如果所述仪表剩余柔性值落入在预定的剩余柔性范围内则针对所述振动式流量计生成校验指示，以及如果所述仪表剩余柔性值未落入在所述预定的剩余柔性范围内则针对所述振动式流量计生成校验失败指示。
优选地，所述仪表电子装置还配置成使用所述第一和第二驱动器在次级振动模式中振动所述流量计组件，针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模式电流，以及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模式响应电压，并且使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压或者所述第一和第二次级模式电流和所述第一和第二次级模式响应电压中的一个或两个生成仪表剩余柔性值。
优选地，第一驱动器电流和第二驱动器电流包括命令电流电平。
优选地，第一驱动器电流和第二驱动器电流包括测量电流电平。
优选地，所述第一响应电压和第二响应电压包括由所述第一和第二拾取传感器所量化的实质上最大的响应电压。
优选地，所述第二驱动器与所述第一驱动器不相关。
优选地，验证所述振动式流量计的正确操作包括：比较仪表刚性值与预定的刚性范围；如果所述仪表刚性值落入在预定的刚性范围内，则生成针对所述振动式流量计的校验指示；以及如果所述仪表刚性值没有落入在所述预定的刚性范围内，则生成针对所述振动式流量计的校验失败指示。
优选地，还包括：使用所述第一驱动器和至少第二驱动器在次级振动模式中振动所述流量计组件；针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模式电流，以及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模式响应电压；以及使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压或者所述第一和第二次级模式电流以及第一和第二次级模式响应电压中的一个或两个来生成所述仪表刚性值。
优选地，还包括：使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压来生成仪表剩余柔性值。
优选地，还包括：使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压来生成仪表剩余柔性值；比较所述仪表剩余柔性值与预定的剩余柔性范围；如果所述仪表剩余柔性值落入在所述预定的剩余柔性范围内，则针对所述振动式流量计生成校验指示；以及如果所述仪表剩余柔性值未落入在所述预定的剩余柔性范围内，则针对所述振动式流量计生成校验失败指示。
优选地，还包括：使用所述第一驱动器和至少第二驱动器在次级振动模式中振动所述流量计组件；针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模式电流，以及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模式响应电压；以及使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压或者所述第一和第二次级模式电流以及所述第一和第二次级模式响应电压中的一个或两个来生成仪表剩余柔性值。
附图说明
相同的参考数字表示所有图上相同的元件。附图不一定按照比例。
图1示出了根据本发明实施例的用于仪表校验的振动式流量计。
图2示出了根据本发明实施例的用于振动式流量计的仪表校验的仪表电子装置。
图3是示出剩余柔性的效果的频率响应的图。
图4表示具有弯曲的流管的振动式流量计，其中两个平行的弯曲流管在弯曲模式中振动。
图5表示振动式流量计，其中两个平行的弯曲流管在扭转（或科里奥利）模式中振动。
图6是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图。
图7是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图。
图8是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图。
具体实施方式
图1-8和以下描述描绘了特定示例，以教导本领域的技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式。为了教导本发明原理的目的，已经简化或省略了一些传统方面。本领域技术人员将认识到落入本发明范围内的从这些示例的变化。本领域的技术人员将认识到以下描述的特征可以以各种方式组合以形成本发明的多个变化。因此，本发明不被限制到下面描述的特定示例，而是仅通过权利要求及其等价物进行限制。
图1示出了根据本发明实施例的用于仪表校验的振动式流量计5。流量计5包括流量计组件10和耦合到流量计组件10的仪表电子装置20。流量计组件10响应于加工材料的质量流速率和密度。仪表电子装置20经由导线100连接到流量计组件10，以通过通信链路26提供密度、质量流速率和温度信息，以及其它信息。描述了科里奥利流量计结构，但是对本领域技术人员显而易见的是本发明还可以作为振动管密度计进行操作。
流量计组件10包括歧管150和150'、具有凸缘颈110和110'的凸缘103和103'、平行流管130和130'、第一和第二驱动器180L和180R、以及第一和第二拾取传感器170L和170R。第一和第二驱动器180L和180R在一个或多个流管130和130'上间隔开。另外，在一些实施例中，流量计组件10可以包括温度传感器190。流管130和130'具有两个基本笔直的入口端管131和131'以及在流管安装块120和120'处朝向彼此会聚的出口端管134和134'。流管130和130'在沿着其长度的两个对称位置处弯曲，并且贯穿其长度基本平行。撑杆140和140'用来限定每个流管围绕其振荡的轴W和基本平行的轴W'。
流管130和130'的肘管131、131'和134、134'固定地附着到流管安装块120和120'，并且这些块继而固定地附着到歧管150和150'。这提供了通过流量计组件10的连续闭合材料路径。
当经由入口端104和出口端104'将具有孔102和102'的凸缘103和103'连接到携带被测量的加工材料的加工线（未示出）中时，材料通过凸缘103中的孔口101进入仪表的末端104，并被引导通过歧管150到具有表面121的流管安装块120。在歧管150内，材料被划分并路由通过流管130和130'。当离开流管130和130'时，加工材料被重新组合在歧管150'内的单个流中，并之后被路由到由具有螺栓孔102'的凸缘103'连接到加工线（未示出）的出口端104'。
选择流管130和130'并将其适当地安装到流管安装块120和120'，以便分别关于弯曲轴W--W和W'--W'具有基本相同的质量分布、惯性矩和杨氏模量。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，并且此改变影响流量和密度的计算，所以电阻温度检测器（RTD）190被安装到流管130'，以连续地测量流管的温度。跨RTD 190出现的温度相关电压可以由仪表电子装置20用来补偿由于流管温度的任何改变而引起的流管130和130'的弹性模量的变化。RTD 190通过导线195连接到仪表电子装置20。
第一和第二驱动器180L和180R间隔开，并位于流管130和130'的上游和下游部分。通过仪表电子装置20经由导线185L和185R将适当的驱动信号供应给第一和第二驱动器180L和180R。第一和第二驱动器180L和180R可以包括许多公知的布置中的任何一个，例如安装到流管130'的磁体，以及安装到流管130的反作用线圈，并且通过其传递交流以振动两个流管130、130'。取决于施加到驱动器的线圈部件的驱动信号的极性，可以生成增加驱动器的磁体部件的磁场或与其对抗的磁场。因此，驱动信号的极性可以将线圈和磁体部件推动分开，引起驱动扩张；或者可以将线圈和磁体部件推动到一起，引起驱动器收缩。驱动器的扩张或收缩可以将流管130和130'移动分开或移动到一起。
可以在任何期望的振动模式中通过第一和第二驱动器180L和180R来驱动流管130和130'。在弯曲模式（参见图4和随附的讨论）中，可以通过围绕其相应的弯曲轴W和W'的相反方向上的一个或多个弯曲模式驱动信号来驱动流管130和130'，其采用被称作振动式流量计5的第一异相位弯曲模式的模式。在弯曲模式振动中，通过一个或多个驱动信号来驱动第一和第二驱动器180L和180R以同步和同相地操作，其中第一和第二驱动器180L和180R同时扩展将流管130和130'推动分开，并且然后将同时收缩以将流管130和130'推动到一起。
在扭转模式振动（参考图5和随附讨论）中，通过扭转模式驱动信号来驱动第一和第二驱动器180L和180R以180度异相进行操作，其中一个驱动器扩展并且另一驱动器同时收缩，其中流管130和130'的上游部分将移动分开，而下游部分将在一个时刻移动到一起，并且然后反转运动。因此，流管130和130'包括中央节点N和N'，其中流管130和130'在中央节点N和N'周围振动（即，扭转）。
仪表电子装置20接收导线195上的RTD温度信号，以及分别在导线165L和165R上出现的左和右速度信号。仪表电子装置20产生在导线185L和185R上出现的到第一和第二驱动器180L和180R的驱动信号，并且振动流管130和130'。仪表电子装置20处理左和右速度信号以及RTD信号，以计算通过流量计组件10的材料的质量流速率和密度。由仪表电子装置20通过通信链路26将此信息以及其它信息施加到一个或多个外部设备。
流量计不可避免地受到操作、操作环境以及流过流量计的流动材料的影响。因此，仪表刚性可以随着时间变化，例如诸如由于流动材料的侵蚀以及腐蚀引起。仪表刚性的变化可以导致错误的流速率测量。因此，使用在制造时获得的流量校准因子值来操作振动式流量计可以导致振动式流量计引起的增加的不准确测量。
图2示出了根据本发明实施例的用于振动式流量计5的仪表校验的仪表电子装置20。仪表电子装置20可以包括接口201和处理系统203。仪表电子装置20接收并处理来自流量计组件10的第一和第二传感器信号，例如来自第一和第二拾取传感器170L、170R的拾取传感器信号。
接口201将一个或多个驱动信号经由导线165L和165R传输到驱动器180L和180R。接口201可以经由导线165L和165R将一个驱动信号传输到两个驱动器180L和180R。替代地，接口201可以经由导线165L和165R将两个单独的驱动信号传输到驱动器180L和180R。两个单独的驱动信号可以是相同的或者可以彼此不同。
替代地，接口201可以将一个或多个驱动信号和一个或多个仪表校验激发信号传输到驱动器180L和180R。因此，仪表电子装置20可以将另外的信号（即，仪表校验激发信号）注入到驱动器180L和180R中以用于仪表校验过程。然后可以由于仪表校验激发信号引起针对驱动器180L和180R测量初级模式电流和次级模式电流。
接口201经由图1的导线100从第一和第二拾取传感器170L和170R接收第一和第二传感器信号。接口201可以执行任何必要的或期望的信号调节，例如任何方式的格式化、放大、缓冲等。替代地，可以在处理系统203中执行信号调节中的一些或全部。
另外，接口201可以能够实现例如诸如经由通信链路26的在仪表电子装置20和外部设备之间的通信。接口201可以经由通信链路26将测量数据转移到外部设备，并且可以从外部设备接收命令、更新、数据和其它信息。接口201可以能够进行任何方式的电子、光学或无线通信。
在一个实施例中，接口201包括数字转换器（未示出），其中传感器信号包括模拟传感器信号。数字转换器对模拟传感器信号采样并进行数字化，并产生数字传感器信号。接口/数字转换器还可以执行任何所需的抽取（decimation），其中对数字传感器信号进行抽取，以便减少所需的信号处理量并减少处理时间。
处理系统203引导仪表电子装置20的操作并处理来自流量计组件10的流量测量。处理系统203执行操作例程210并因此处理流量测量，以便产生一个或多个流量特性（或其它流量测量）。
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设备。处理系统203可以分布在多个处理设备中。处理系统203可以包括任何方式的集成或独立电子存储介质，例如存储系统204。存储系统204可以耦合到处理系统203或可以集成到处理系统203中。
存储系统204可以存储用于操作振动式流量计5的信息，包括在振动式流量计5的操作期间生成的信息。存储系统204可以存储一个或多个信号，所述信号用于振动流管130和130'并被提供给第一和第二驱动器180L和180R。另外，存储系统204可以在流管130和130'振动时存储由第一和第二拾取传感器170L和170R生成的振动响应信号。
一个或多个驱动信号可以包括用于生成初级模式振动和次级模式振动的驱动信号以及例如仪表校验激发信号（音调）。在一些实施例中，初级模式振动可以包括弯曲模式振动，且在一些实施例中次级模式振动可以包括扭转模式振动。然而，应构思其它或另外的振动模式并且其在说明书和权利要求的范围内。
仪表电子装置20可以控制第一和第二驱动器180L和180R以采用相关的方式进行操作，其中第一和第二驱动器180L和180R接收在驱动信号相位、驱动信号频率以及驱动信号振幅方面基本相同的驱动信号。如果第一和第二驱动器180L和180R采用相关的方式进行操作，则刚性和剩余柔性值包括[2 X 1]向量或矩阵。
替代地，仪表电子装置20可以控制第一和第二驱动器180L和180R以采用非相关方式进行操作，其中第一和第二驱动器180L和180R在操作期间在驱动信号相位、驱动信号频率或驱动信号振幅的一个或多个方面可以不同。如果第一和第二驱动器180L和180R采用非相关方式进行操作，则刚性和剩余柔性值包括[2 X 2]向量或矩阵，针对刚性和剩余柔性中的每个生成两个另外的诊断。
存储系统204可以存储初级模式电流230。初级模式驱动电流230可以包括一个或多个驱动/激发电流，其被用来在流量计组件10中生成初级振动模式以及仪表校验信号。初级模式驱动电流230可以包括来自第一和第二驱动器180L和180R的一个或两个的电流。在一些实施例中，存储系统204可以存储对应于第一和第二驱动器180L和180R的第一和第二初级模式电流230。第一和第二初级模式电流230可以包括用于初级振动模式的命令电流（即，被操纵用于第一和第二驱动器180L和180R的电流），或可以包括初级振动模式的测量电流（即，被测量作为实际流过第一和第二驱动器180L和180R的电流）。
存储系统204可以存储次级模式电流236。次级模式电流236可以包括一个或多个驱动/激发电流，其被用来在流量计组件10中生成次级振动模式以及仪表校验信号。次级模式电流236可以包括来自第一和第二驱动器180L和180R的一个或两个的电流。在一些实施例中，存储系统204可以存储对应于第一和第二驱动器180L和180R的第一和第二次级模式电流236。第一和第二次级模式电流236可以包括用于次级振动模式的命令电流，或者可以包括次级振动模式的测量电流。
存储系统204可以存储初级模式响应电压231。初级模式响应电压231可以包括响应于初级振动模式生成的正弦电压信号或电压电平。初级模式响应电压231可以包括由第一和第二拾取传感器170L和170R中的一个或两个生成的电压信号或电压电平（例如，峰值电压）。响应电压还将包括在仪表校验激发信号频率下的响应。在一些实施例中，存储系统204可以存储对应于第一和第二拾取传感器170L和170R的第一和第二初级模式响应电压231。
存储系统204可以存储次级模式响应电压237。次级模式响应电压237可以包括响应于次级振动模式生成的正弦电压信号或电压电平。次级模式响应电压237可以包括由第一和第二拾取传感器170L和170R中的一个或两个生成的电压信号或电压电平（例如，峰值电压）。响应电压还将包括在仪表校验激发信号频率下的响应。在一些实施例中，存储系统204可以存储对应于第一和第二拾取传感器170L和170R的第一和第二次级模式响应电压237。
存储系统204可以存储仪表刚性值216。仪表刚性值216包括根据在振动式流量计5的操作期间生成的振动响应确定的刚性值。可以生成仪表刚性值216以便验证振动式流量计5的正确操作。可以针对校验过程生成仪表刚性值216，其中仪表刚性值216用于验证振动式流量计5的正确和准确操作的目的。
可以根据在初级振动模式期间、在次级振动模式期间或两者期间生成的信息或测量来生成仪表刚性值216。类似地，可以根据在初级振动模式期间、在次级振动模式期间或两者期间生成的信息或测量来生成剩余柔性值。如果使用来自初级和次级模式两者的信息生成仪表刚性值216，则仪表刚性值216可以比如果仅使用一个振动模式的更准确和可靠。当使用初级和次级振动模式两者时，则可以为每个模式生成刚性向量或矩阵。类似地，当使用初级和次级振动模式两者时，则可以为每个模式生成剩余柔性向量或矩阵。
可以通过开环、二阶驱动模型表示流量计的振动响应，包括：
Figure 763729DEST_PATH_IMAGE003
(3)
其中f是施加到系统的力，M是系统的质量参数，C是阻尼参数，并且K是刚性参数。项x是振动的物理位移距离，项
Figure 578102DEST_PATH_IMAGE004
是流管位移的速度，且项
Figure 400564DEST_PATH_IMAGE005
是加速度。这通常被称作MCK模型。此公式可以被重新布置成以下形式：
Figure 995493DEST_PATH_IMAGE006
(4)
可以进一步操纵等式(4)为转移函数形式，同时忽略初始条件。结果是：
Figure 194394DEST_PATH_IMAGE007
(5)
进一步的操纵可以将等式(5)转换成一阶极点-留数（pole-residue）频率响应函数形式，包括：
Figure 676322DEST_PATH_IMAGE008
(6)
其中λ是极点，R是留数，项(j)包括-1的平方根，且ω是以每秒弧度为单位的循环激发频率。
通过极点定义了包括自然/谐振频率(ωn)、阻尼自然频率(ωd)和衰减特性(ζ)的系统参数。
Figure 669685DEST_PATH_IMAGE009
(7)
Figure 424015DEST_PATH_IMAGE010
(8)
Figure 957764DEST_PATH_IMAGE011
(9)
可以从极点和留数导出系统的刚性参数(K)、阻尼参数(C)和质量参数(M)。
Figure 481150DEST_PATH_IMAGE012
(10)
Figure 491087DEST_PATH_IMAGE013
(11)
Figure 529450DEST_PATH_IMAGE014
(12)
因此，可以基于极点(λ)和留数(R)的良好估计来计算刚性参数(K)、质量参数(M)和阻尼参数(C)。
根据测量的频率响应函数（FRF）来估计极点和留数。可以使用例如迭代计算方法来估计极点(λ)和留数(R)。
靠近驱动频率的响应主要由等式(6)的第一项构成，其中复数共轭项仅贡献了响应的小的、接近常量的“剩余”部分。因此，等式(6)可被简化成：
Figure 617623DEST_PATH_IMAGE015
(13)
在等式(13)中，H(ω)项是测量的FRF。在此推导中，H由通过力输入划分的位移输出构成。然而，在具有科里奥利流量计典型的语音线圈拾取的情况下，测量的FRF（即，
Figure 261094DEST_PATH_IMAGE016
项）依照力所划分的速度。因此，等式(13)可以被变换成以下形式：
Figure 924157DEST_PATH_IMAGE017
(14)
可以将等式(14)进一步重新布置成对极点(λ)和留数(R)容易地可求解的形式。
Figure 653078DEST_PATH_IMAGE018
(15)
Figure 105794DEST_PATH_IMAGE019
(16)
Figure 603772DEST_PATH_IMAGE020
(17)
等式(15)-(17)形成等式的超定系统。等式(17)可以被以计算方式求解，以便根据速度/力FRF(
Figure 188468DEST_PATH_IMAGE016
)来确定极点(λ)和留数(R)。项H、R和λ是复数。
可以在初级模式、初级模式或在多个模式中使用相关驱动器。在一些实施例中，驱动器是相关的，并且可以在初级和次级模式的每个中测量两个FRF。因此，可以测量四个FRF：1)从左驱动器180L到左拾取器170L的FRF，2)从左驱动器180L到右拾取器170R的FRF，3)从右驱动器180R到左拾取器170L的FRF，以及4)从右驱动器180R到右拾取器170R的FRF。
认识到FRF共享共同的极点(λ)但是分开留数(RL)和(RR)，可以有利地组合两个测量以导致更鲁棒的（robust）极点和留数确定。
Figure 139106DEST_PATH_IMAGE021
(18)
可以采用任何数目的方式来求解等式(18)。在一个实施例中，通过递归的最小二乘方法来求解等式。在另一实施例中，通过伪逆技术求解等式。在又一实施例中，因为所有的测量是同时地可用的，所以可以使用标准的Q-R分解技术。在Modern Control Theory、William Brogan、copyright 1991、Prentice Hall、pp. 222-224、168-172中讨论了Q-R分解技术。
在将等式(18)迭代处理到满意的收敛之后，则极点和留数可以用于根据等式(10)和(11)生成刚性值。在具有相关的驱动器输入的情况下，等式(10)和(11)可以被用来在驱动器和左拾取器以及驱动器和右拾取器之间生成刚性值。在这种情况下，用于每个模式的刚性和剩余柔性值具有[2 X 1]的大小。
等式(10)和(11)还可以被用来生成每个拾取传感器170L和170R与每个驱动器180L和180R之间的刚性值K。所生成的刚性值可以包括：使用左驱动器为左拾取传感器生成的KLL（自动）刚性值，使用左驱动器180L为右拾取传感器170R生成的KRL（交叉）刚性值，使用右驱动器180R为左拾取传感器170L生成的KLR（交叉）刚性值，以及使用右驱动器180R为右拾取传感器170R生成的KRR（自动）刚性值。由于结构的对称，两个（自动的）项可以是相等的。由于互易性，即在点A处输入振动且在点B处测量响应将生成与在点B处输入振动且在点A处测量响应相同的振动响应结果，（交叉）项将总是彼此相等的。结果是刚性矩阵X：
X =
Figure 818349DEST_PATH_IMAGE022
(19)
刚性矩阵X可以被存储为仪表刚性值216。
存储系统204可以存储被编程到仪表电子装置20中的基线仪表刚性209。在一些实施例中，可以在工厂（或其它制造商设施）将基线仪表刚性209编程到仪表电子装置20中，例如在振动式流量计5的建造或销售时。替代地，可以在现场校准操作或其它校准或重新校准操作期间，将基线仪表刚性209编程到仪表电子装置20中。然而，应该理解的是，在大部分实施例中，或在振动式流量计5的现场操作期间，基线仪表刚性209不将被用户或操作员可改变。
如果仪表刚性值216基本与基线仪表刚性209相同，则可以确定从其被制造、校准的时间或振动式流量计5上次被重新校准的时间起振动式流量计5在条件上相对未改变。替代地，在仪表刚性值216显著不同于基线仪表刚性209的情况下，则可以确定振动式流量计5已经退化，并且不可以被准确地且可靠地操作，例如在振动式流量计5由于金属疲劳、侵蚀、由于流动引起的腐蚀或其它操作条件或效果而已经改变时。
存储系统204可以存储预定的刚性范围219。预定的刚性范围219包括可接受的刚性值的选择范围。可以选择预定的刚性范围219以计及振动式流量计5上的正常磨损。可以选择预定的刚性范围219以计及振动式流量计5中的侵蚀或腐蚀。
在一个实施例中，存储系统204存储仪表剩余柔性值218。仪表剩余柔性值218包括根据在操作振动式流量计5期间生成的振动响应来确定的剩余柔性值。确定剩余柔性仅要求在刚性计算期间的另外的曲线拟合，在一些实施例中仅要求用于等式(18)的过程或拟合算法的另外迭代。剩余柔性具有与刚性矩阵（参见等式(19)和伴随的讨论）相同的形式。
图3是示出剩余柔性的效果的三个FRF的图，被绘制为振幅(A)相对于频率(f)。FRF1的振幅峰值发生在第一谐振频率ω1处。振幅峰值FRF2和FRF3发生在谐振频率ω2和ω3处。从图中可看到，FRF2和FRF3具有影响FRF1的振幅值的尾部，其包括在谐振频率ω1处。在谐振频率ω1处的振动上的FRF2和FRF3的尾部的此效果被称作剩余柔性。类似地，FRF2示出了FRF3的尾部的剩余柔性效果。
再次参考图2，可以生成仪表剩余柔性值218，以便验证振动式流量计5的正确操作。可以针对校验过程生成仪表剩余柔性值218，其中仪表剩余柔性值218用于验证振动式流量计5的正确和准确操作的目的。当使用初级和次级振动模式两者时，可以为每个模式生成刚性向量或矩阵。类似地，当使用初级和次级振动模式两者时，则可以为每个模式生成剩余柔性向量或矩阵。
上面的开发假设同时地测量四个FRF，忽略需要在谐振处维持仪表（正常流量测量操作的条件）。维持谐振的需要使问题复杂化，这在于不能同时地测量四个独立的FRF以便解决问题。更确切地说，当计算FRF时，可以测量两个驱动器在输出上的合计的效果。
Figure 170833DEST_PATH_IMAGE023
(20)
在此等式中，
Figure 478494DEST_PATH_IMAGE024
项涉及由于在左驱动器180L处的力而引起的在所选拾取器处的速度，且
Figure 916428DEST_PATH_IMAGE025
项涉及由于在右驱动器180R处的力而引起的在所选拾取器处的速度。这个量不能被直接地测量。更确切地说，仅测量在拾取器处的两个驱动器的效果的和。然而，这个量将被用在所跟随的理论发展中。在等式(20)中定义的总和影响FRF不足以求解期望的四个留数。然而，可以用再多一条信息（在驱动器力之间的FRF）来对其进行求解。
Figure 337045DEST_PATH_IMAGE026
(21)
为了查看这两条信息如何足以求解系统模型，使用对于随机驱动器“D”的频率响应函数的定义来限定：
Figure 622664DEST_PATH_IMAGE027
(22)
使用线性，在被应用到左和右驱动器时可以对等式(22)的效果求和。
Figure 736114DEST_PATH_IMAGE028
(23)
等式(23)的两边可以除以任何非零量。例如，等式(23)可以除以左和右驱动器力的和，只要结构被激发则其是非零的。
Figure 989241DEST_PATH_IMAGE029
(24)
等式(24)的左手边可以被直接测量。右手边的特征在于与极点和留数相关的单个FRF。等式(21)的力比可以被用来变换等式(24)。
Figure 213549DEST_PATH_IMAGE030
(25)
Figure 321051DEST_PATH_IMAGE031
(26)
注意，
Figure 605402DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 17928DEST_PATH_IMAGE033
项在接下来的等式中定义。然而，直观地，它们是在特定驱动器处施加的总力的一部分。如果平等地驱动两个驱动器，则
Figure 373823DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 555406DEST_PATH_IMAGE033
值两者是0.5。如果完全驱动一个驱动器，则它们是0和1。通常，
Figure 558128DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 457951DEST_PATH_IMAGE033
项可以是具有振幅和相位关系的复数，并根据测量的力（或电驱动器电流）FRF来进行计算。
将等式(20)、(25)和(26)代入到等式(24)中生成：
Figure 820799DEST_PATH_IMAGE034
(27)
最后的步骤是以极点留数模型代替系统FRF
Figure 122468DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 63135DEST_PATH_IMAGE036
并重新布置项。
Figure 450254DEST_PATH_IMAGE037
(28)
根据测量数据导出在等式(28)中的伽马值和总和FRF，并且两者是频率的函数。给定具有十个等式和五个未知量的系统，可以通过可以针对仪表校验驱动的五个音调并通过两个拾取器扩展此基本等式。为了清晰起见，此扩展在等式(29)中示出。一旦已经将等式的此系统用来求解系统参数(
Figure 616793DEST_PATH_IMAGE038
)，则提取刚性向量或矩阵是微不足道的事情。
Figure 320438DEST_PATH_IMAGE039
(29)
可以修改极点-留数模型以包括单个剩余柔性项，从而计及其它模式的总的效果。假设此效果随着驱动模式附近的本地测量内的频率是恒定的。如果所有其它模式是比驱动模式高频率的且足够远离被当作纯粹刚性，则这将为真。修改后的极点-留数模型是：
Figure 117493DEST_PATH_IMAGE040
(30)
可以将该模型转换成速度FRF，并且可以将项重新布置以获得更容易地可求解的形式：
Figure 54225DEST_PATH_IMAGE041
(31)
此模型可以被变换成：
Figure 227717DEST_PATH_IMAGE042
(32)
等式关于未知量
Figure 284404DEST_PATH_IMAGE043
、
Figure 252360DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 676388DEST_PATH_IMAGE045
不再严格地是线性的。更确切地说，
Figure 387992DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 66229DEST_PATH_IMAGE045
项是相互依赖的。这可以经由简单的迭代解技术进行处理。该模型首先在没有剩余柔性项（使用等式(28)）的情况下求解，然后使用用于
Figure 205087DEST_PATH_IMAGE045
的乘数的极点的原始估计进行重新求解。此方法非常合理地工作，因为极点估计对相对小的剩余柔性相当地不敏感，比留数更加如此得多。因为每次评估等式(32)时产生新的极点估计，所以可以重复迭代技术直到极点稳定为止（但是实际上单次迭代可以是足够的）。在在线实现方式中，在针对时间方面的多个顺序测量计算系统参数情况下，以来自先前时间窗的值播种极点的估计可能是更加有用或高效的，而不是在每次没有剩余柔性的情况下以模型从零开始。
对于实际使用，可以用等式(28)扩展到等式(29)中的相同方式扩展等式(32)。在添加对于每个输入/输出配对也是唯一的剩余柔性的情况下，现在存在十个等式和九个未知量。等式的系统远不及其在原始仪表校验中超定，但是实验数据已经示出了结果仍然相对稳定。可以通过添加计及线圈电阻的低频率项来扩展这些等式。
在迄今的发展中，已经将
Figure 788515DEST_PATH_IMAGE046
量（从左-右力FRF以及本质上在特定驱动器施加的整体输入力的一部分导出的）当作测量的量。然而，在左和右驱动器之间的输入力的分布是用于算法的设计参数。仍然测量FRF以检测来自被命令的事物的任何变量（例如，由于反向EMF驱动电流返回到电流放大器中），但是在完美的世界里，
Figure 834968DEST_PATH_IMAGE046
量将是为过程选择的常数。单个
Figure 820242DEST_PATH_IMAGE046
值可以被看作是空间力矩阵Γ的分量：
Figure 710094DEST_PATH_IMAGE047
(33)
这里，行对应于不同的输入位置，并且列对应于不同的频率。可以对矩阵重新成形以配合无论多少正在使用的频率（或驱动器）。
Figure 780818DEST_PATH_IMAGE048
的选择不完全是随意的。例如，在每个驱动器上平等地驱动所有音调将引起等式(29)中的矩阵对于最小二乘解是病态的（因为列1和2和3和4将是相同的）。因为矩阵的列差异更大，所以增加音调的空间间隔导致在求解时的更好的数字行为。在试图最大化此间隔时，设计参数可以包括：
Figure 834224DEST_PATH_IMAGE049
(34)
当然，实际的测量值将不相等地等于上面的值。将每个音调整体给到特定驱动器。在驱动器之间平均地分离驱动音调，以帮助匹配对称的驱动音调模式形状并最小化其它模式的剩余柔性的激发（扭转型模式未被非常好地激发，但是更高的频率对称模式可能被很好地激发）。
在一个实施例中，存储系统204存储基线仪表剩余柔性220。在一些实施例中，可以在工厂（或其它制造商设施）将基线仪表剩余柔性220编程到仪表电子装置20中，例如在振动式流量计5的建造或销售时。替代地，可以在现场校准操作或其它校准或重新校准操作期间，将基线仪表剩余柔性220编程到仪表电子装置20中。然而，应该理解的是，在大部分实施例中，或在振动式流量计5的现场操作期间，基线仪表剩余柔性220将不被用户或操作员可改变。
在一个实施例中，存储系统204存储预定的剩余柔性范围221。预定的剩余柔性范围221包括可接受剩余柔性值的所选择的范围。可以选择预定的剩余柔性范围221以计及振动式流量计5上的正常磨损。可以选择预定的剩余柔性范围221以计及在振动式流量计5中的侵蚀或腐蚀。
在一些实施例中，存储系统204存储校验例程213。当被处理系统203执行时，校验例程213能够执行针对振动式流量计5的校验过程。在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203被配置成生成仪表刚性值。在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203被配置成生成仪表刚性值，并且使用仪表刚性值验证振动式流量计的正确操作。在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203被配置成生成仪表剩余柔性值。在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203被配置成生成仪表剩余柔性值，并且使用仪表剩余柔性值验证振动式流量计的正确操作。
在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203被配置成使用第一和第二驱动器180L和180R在初级振动模式中振动流量计组件10，针对初级振动模式确定第一和第二驱动器180L和180R的第一和第二初级模式电流230，以及针对初级振动模式确定由第一和第二拾取传感器170L和170R生成的第一和第二初级模式响应电压231，使用第一和第二初级模式电流230以及第一和第二初级模式响应电压231生成仪表刚性值216，以及使用仪表刚性值216验证振动式流量计5的正确操作。
在一些实施例中，第一和第二初级模式电流230包括命令电流电平。替代地，在其它实施例中，第一和第二初级模式电流230包括测量电流电平。
在一些实施例中，第二驱动器180R与第一驱动器180L不相关。替代地，在其它实施例中，第一和第二驱动器180L和180R以相关方式操作。
在一些实施例中，验证振动式流量计5的正确操作包括：比较仪表刚性值216和预定的刚性范围219，如果仪表刚性值216落入在预定的刚性范围219内则生成针对振动式流量计5的校验指示，以及如果仪表刚性值216未落入在预定的刚性范围219内则生成针对振动式流量计5的校验失败指示。
在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203配置成使用第一和第二驱动器180L和180R在次级振动模式中振动流量计组件10，针对次级振动模式确定第一和第二驱动器180L和180R的第一和第二次级模式电流236，以及针对次级振动模式确定第一和第二拾取传感器170L和170R的第一和第二次级模式响应电压237，并且使用第一和第二初级模式电流230以及第一和第二初级模式响应电压231或者第一和第二次级模式电流236以及第一和第二次级模式响应电压237中的一个或两个来生成仪表刚性值216。
在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203配置被配置成使用第一和第二初级模式电流230以及第一和第二初级模式响应电压231来生成仪表剩余柔性值218。
在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203被配置成使用第一和第二初级模式电流230以及第一和第二初级模式响应电压231来生成仪表剩余柔性值218，比较仪表剩余柔性值218和预定的剩余柔性范围221，如果仪表剩余柔性值218落入在预定的剩余柔性范围221内则生成针对振动式流量计5的校验指示，并且如果仪表剩余柔性值218没有落入在预定的剩余柔性范围221内则生成针对振动式流量计5的校验指示。
在一些实施例中，当执行校验例程213时，处理系统203配置被配置成用第一和第二驱动器180L和180R来在次级振动模式中振动流量计组件10，针对次级振动模式确定第一和第二驱动器180L和180R的第一和第二次级模式电流236，以及针对次级振动模式来确定第一和第二拾取传感器170L和170R的第一和第二次级模式响应电压237，并且使用第一和第二初级模式电流230以及第一和第二初级模式响应电压231或者第一和第二次级模式电流236以及第一和第二次级模式响应电压237中的一个或两个来生成仪表剩余柔性值218。
校验操作是重要的，因为其使得仪表电子装置20能够在现场进行刚性确定，而没有执行实际的流量校准测试。这在没有校准测试台或其它特殊设备或特殊流体的情况下能够实现刚性确定。这是希望的，因为在现场执行流量校准是昂贵的、困难的且耗时的。
图4表示具有弯曲的流管130和130'的振动式流量计5，其中两个平行的弯曲流管130和130'在弯曲模式中振动。在图中的虚线示出了两个流管130和130'的静止位置（restposition）。在弯曲模式中，管相对于弯曲轴W--W和W'--W'振动。因此，流管130和130'周期性地远离彼此地移动（如由弯曲的箭头所示），然后朝向彼此移动。可以看到每个流管130和130'作为整体相对于弯曲轴W--W和W'--W'移动。
图5表示振动式流量计5，其中两个平行的弯曲流管130和130'在扭转（或科里奥利）模式中振动。在图中的虚线示出了两个流管130和130'的静止位置。在扭转模式中，在图中左端的流管被强制在一起，而在图中的右端流管被强制分开（在科里奥利模式振动中，通过对驱动振动的反应的科里奥利力引发扭转，但可以通过使用两个或更多驱动器来强制扭转振动而模拟或引发）。因此，每个流管围绕中央点或节点（例如，节点N和N'）扭转。因此，流管130和130'的末端（或上游和下游部分）周期性移动朝向彼此并远离彼此（如由弯曲的箭头所示）。
图6是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图600。在步骤601中，振动式流量计的流量计组件在初级振动模式中振动，以生成初级模式振动响应。初级模式振动响应包括由第一和第二拾取传感器170L和170R生成的电信号。
在一些实施例中，初级振动模式可以包括弯曲模式。然而，应该理解的是，振动可以包括其它振动模式，包括次级振动模式（参见图8和以下的伴随文本）。还应该理解的是，在初级振动模式处振动流量计组件可以包括在预定的振动模式中振动，并实质上针对预定的振动模式在谐振频率处振动。
在步骤602中，确定第一和第二初级模式电流以及第一和第二初级模式响应电压。第一和第二初级模式电流是流过两个驱动器的电流。第一和第二初级模式电流可以包括电流的命令值，或者可以包括用于两个驱动器的测量电流值。
第一和第二初级模式响应电压是由第一和第二拾取传感器生成的响应电压。第一和第二初级模式响应电压可以包括用在初级振动模式的谐振频率处或附近的操作生成的电压。
在步骤603中，生成仪表刚性值。可以使用第一和第二初级模式电流以及第一和第二初级模式响应电压生成仪表刚性值，如前面所讨论的。
在步骤604中，比较新生成的仪表刚性值和基线仪表刚性。如果仪表刚性值在预定的刚性范围内，则方法分支到步骤605。如果仪表刚性值未在预定的刚性范围内，则方法分支到步骤606。
所述比较可以包括确定仪表刚性值和基线仪表刚性之间的差异，其中将所述差异与预定的刚性范围进行比较。预定的刚性范围可以例如包括包含在测量准确度中的预期变化的刚性范围。预定的刚性范围可以描绘预期的且不足够重要以生成校验失败确定的仪表刚性中的变化量。
可以用任何方式确定预定的刚性范围。在一个实施例中，预定的刚性范围可以包括在基线仪表刚性之上和之下的预定的容差范围。替代地，可以根据标准偏差或根据基线仪表刚性生成上和下范围边界的置信水平确定，或使用其它适当的处理技术，来导出预定的刚性范围。
在步骤605中，由于仪表刚性值和基线仪表刚性之间的差异落入在预定的刚性范围内，因而生成校验指示。因此，确定仪表刚性没有已经显著改变。不需要采取进一步的动作，但是可以对结果进行记录、报告等。所述指示可以包括向用户指示基线仪表刚性仍有效。成功的校验指示表示基线仪表刚性仍然是准确的且有用的，并且振动式流量计仍然在准确地且可靠地操作。
在步骤606中，由于仪表刚性值和基线仪表刚性之间的差异已经超过预定的刚性范围，因而生成校验失败指示。因此，确定仪表的刚性已经显著改变。作为校验失败指示的一部分，可以生成软件标记、视觉指示符、消息、警报或其它指示，以便警告用户流量计可能不是可接受地准确的和可靠的。另外，可以对结果进行记录、报告等。
图7是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图700。在步骤701中，振动式流量计的流量计组件在初级振动模式中振动，以生成初级模式振动响应，如前面所讨论的。
在步骤702中，如前面所讨论的，确定第一和第二初级模式电流以及第一和第二初级模式响应电压。
在步骤703中，生成仪表剩余柔性值。可以使用第一和第二初级模式电流以及第一和第二初级模式响应电压生成仪表剩余柔性值，如前面所讨论的。
在步骤704中，将新生成的仪表剩余柔性值与基线仪表剩余柔性进行比较。如果仪表剩余柔性值在预定的剩余柔性范围内，则方法分支到步骤705。如果仪表剩余柔性值未在预定的剩余柔性范围内，则方法分支到步骤706。
所述比较可以包括确定仪表剩余柔性值和基线仪表剩余柔性之间的差异，其中将所述差异与预定的剩余柔性范围进行比较。预定的剩余柔性范围可以例如包括包含在测量准确度中预期的变量的剩余柔性范围。预定的剩余柔性范围可以描绘预期的且不足够重要以生成校验失败确定的仪表剩余柔性中的变化量。
可以用任何方式确定预定的剩余柔性范围。在一个实施例中，预定的剩余柔性范围可以包括在基线仪表剩余柔性之上和之下的预定的容差。替代地，可以根据标准偏差或根据基线仪表剩余柔性生成上和下范围边界的置信水平确定，或使用其它适当的处理技术，来导出预定的剩余柔性范围。
在步骤705中，由于仪表剩余柔性值和基线仪表剩余柔性之间的差异落入在预定的剩余柔性范围内，因而生成校验指示。因此，确定仪表剩余柔性没有已经显著改变。可以不需要采取进一步的动作，但是可以对结果进行记录、报告等。所述指示可以包括向用户指示基线仪表剩余柔性仍有效。成功的校验指示表示基线仪表剩余柔性仍然是准确的且有用的，并且振动式流量计仍然在准确地且可靠地操作。
在步骤706中，由于仪表剩余柔性值和基线仪表剩余柔性之间的差异已经超过预定的剩余柔性范围，因而生成校验失败指示。因此，确定仪表的剩余柔性已经显著改变。作为校验失败指示的一部分，可以生成软件标记、视觉指示符、消息、警报或其它指示，以便警告用户流量计可能不是可接受地准确的和可靠的。另外，对结果进行记录、报告等。
图8是根据本发明的实施例的用于振动式流量计的仪表校验方法的流程图800。在步骤801中，振动式流量计的流量计组件在初级振动模式中振动，以生成初级模式振动响应，如前面所讨论的。
在步骤802中，确定第一和第二初级模式电流以及第一和第二初级模式响应电压，如前面所讨论的。
在步骤803中，流量计组件在次级振动模式中振动，以生成次级模式振动响应。在一些实施例中，与初级模式振动响应同时地生成次级模式振动响应。替代地，次级振动模式可以与初级振动模式交替。
在一些实施例中，初级振动模式可以包括弯曲模式，且次级振动模式可以包括扭转模式。然而，应该理解的是，振动可以包括其它振动模式。
在步骤804中，确定第一和第二次级模式驱动电流以及第一和第二次级模式响应电压。
在步骤805中，如前面所讨论的，生成仪表刚性值。可以使用第一和第二初级模式电流以及第一和第二初级模式响应电压来生成仪表刚性值。可以使用第一和第二次级模式电流以及第一和第二次级模式响应电压来生成仪表刚性值。可以使用第一和第二初级模式电流和第一和第二初级模式响应电压以及第一和第二次级模式电流和第一和第二次级模式响应电压两者来生成仪表刚性值。
在步骤806中，将新生成的仪表刚性值与基线仪表刚性进行比较。如果仪表刚性值在预定的刚性范围内，则方法进行到步骤808。如果仪表刚性值未在预定的刚性范围内，则方法分支到步骤811，其中生成校验失败指示。
在步骤808中，如前面所讨论的，生成仪表剩余柔性值。可以使用第一和第二初级模式电流以及第一和第二初级模式响应电压来生成仪表剩余柔性值。可以使用第一和第二次级模式电流以及第一和第二次级模式响应电压来生成仪表剩余柔性值。可以使用第一和第二初级模式电流和第一和第二初级模式响应电压以及第一和第二次级模式电流和第一和第二次级模式响应电压两者来生成仪表剩余柔性值。
当使用初级和次级振动模式两者时，则可以为每个模式生成刚性向量或矩阵。类似地，当使用初级和次级振动模式两者时，则可以为每个模式生成剩余柔性向量或矩阵。
在步骤809中，将新生成的仪表剩余柔性值与基线仪表剩余柔性进行比较。如果仪表剩余柔性值在预定的剩余柔性范围内，则方法分支到步骤810。如果仪表剩余柔性值未在预定的剩余柔性范围内，则方法分支到步骤811。
在步骤810中，由于仪表刚性值和基线仪表刚性之间的差异落入在预定的刚性范围内，并且仪表剩余柔性值和基线仪表剩余柔性之间的差异落入在预定的剩余柔性范围内，因而生成校验指示。因此，可以确定基线仪表刚性和基线仪表剩余柔性两者没有已经显著改变。可以不需要采取进一步的动作，但是可以对结果进行记录、报告等。所述指示可以包括向用户指示基线仪表刚性和基线仪表剩余柔性仍有效。成功的校验指示表示基线仪表刚性和基线仪表剩余柔性仍然是准确的且有用的，并且振动式流量计仍然在准确地且可靠地操作。
在步骤811中，由于仪表刚性值和基线仪表刚性之间的差异已经超过预定的刚性范围，仪表剩余柔性值和基线仪表剩余柔性之间的差异已经超过预定的剩余柔性范围，或者两者，因而生成校验失败指示。仪表刚性或仪表剩余柔性中的一个或两个已经显著改变。作为校验失败指示的一部分，可以生成软件标记、视觉指示符、消息、警报或其它指示，以便警告用户流量计可能不是可接受地准确的和可靠的。另外，可以对结果进行记录、报告等。
如果需要的话，则根据实施例中的任何实施例的振动式流量计和方法可以用于提供若干优点。根据实施例中的任何实施例的振动式流量计和方法使用一个或多个振动模式来量化流量计刚性，以生成改善的且更可靠的仪表刚性值。根据实施例中的任何实施例的振动式流量计和方法使用一个或多个振动模式来量化流量计剩余柔性，以生成改善的且更可靠的仪表刚性值。仪表刚性分析方法可以确定振动式流量计是否仍然是准确的且可靠的。
上述实施例的详细描述并不是发明人构思出的在本发明范围内的所有实施例的详尽的描述。事实上，本领域技术人员将认识到上述实施例的某些元件可以被变化地组合或消除，以创建更多实施例，并且此类更多的实施例落入在本发明的范围和教导内。还对本领域的普通技术人员而言显然的是，上述实施例可以整体或部分地组合以创建在本发明的范围和教导内的另外的实施例。因此，应该根据下面的权利要求确定本发明的范围。

Claims (19)

1.一种用于仪表校验的振动式流量计（5），所述振动式流量计（5）包括：
流量计组件（10），其包括一个或多个流管（130、130'）以及第一和第二拾取传感器（170L、170R）；
第一和第二驱动器（180L、180R），其配置成振动所述一个或多个流管（130、130'）；以及
仪表电子装置（20），其耦合到所述第一和第二拾取传感器（170L、170R）并耦合到所述第一和第二驱动器（180L、180R），其中所述仪表电子装置（20）配置成使用所述第一和第二驱动器（180L、180R）在初级振动模式中振动所述流量计组件（10），针对所述初级振动模式确定所述第一和第二驱动器（180L、180R）的第一和第二初级模式电流（230），针对所述初级振动模式确定由所述第一和第二拾取传感器（170L、170R）生成的第一和第二初级模式响应电压（231），使用所述第一和第二初级模式电流（230）以及所述第一和第二初级模式响应电压（231）生成仪表刚性值（216），所述仪表刚性值（216）是包括交叉刚性项KLR和交叉刚性项KRL的2×2矩阵，以及使用所述仪表刚性值（216）来验证所述振动式流量计（5）的正确操作。
2.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中第一和第二初级模式电流（230）包括命令电流电平。
3.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中第一和第二初级模式电流（230）包括测量电流电平。
4.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中第二驱动器（180R）与所述第一驱动器（180L）不相关。
5.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中所述仪表电子装置（20）还配置成比较所述仪表刚性值（216）与预定的刚性范围（219），如果所述仪表刚性值（216）落入在所述预定的刚性范围（219）内则生成针对所述振动式流量计（5）的校验指示，以及如果所述仪表刚性值（216）没有落入所述预定的刚性范围（219）内则生成针对所述振动式流量计（5）的校验失败指示。
6.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中所述仪表电子装置（20）还配置成使用所述第一和第二驱动器（180L、180R）在次级振动模式中振动所述流量计组件（10），针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器（180L、180R）的第一和第二次级模式电流（236），以及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器（170L、170R）的第一和第二次级模式响应电压（237），并且使用所述第一和第二初级模式电流（230）以及所述第一和第二初级模式响应电压（231）或者所述第一和第二次级模式电流（236）以及第一和第二次级模式响应电压（237）中的一个或两个来生成所述仪表刚性值（216）。
7.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中仪表电子装置（20）还配置成使用所述第一和第二初级模式电流（230）以及所述第一和第二初级模式响应电压（231）生成仪表剩余柔性值（218）。
8.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中仪表电子装置（20）还配置成使用所述第一和第二初级模式电流（230）以及所述第一和第二初级模式响应电压（231）生成仪表剩余柔性值（218），比较所述仪表剩余柔性值（218）与预定的剩余柔性范围（221），如果所述仪表剩余柔性值（218）落入在所述预定的剩余柔性范围（221）内则针对所述振动式流量计（5）生成校验指示，以及如果所述仪表剩余柔性值（218）没有落入在所述预定的剩余柔性范围（221）内则针对所述振动式流量计（5）生成校验失败指示。
9.如权利要求1所述的振动式流量计（5），其中仪表电子装置（20）还配置成使用所述第一和第二驱动器（180L、180R）在次级振动模式中振动所述流量计组件（10），针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器（180L、180R）的第一和第二次级模式电流（236），以及针对所述次级振动模式确定所述第一和第二拾取传感器（170L、170R）的第一和第二次级模式响应电压（237），并且使用所述第一和第二初级模式电流（230）以及所述第一和第二初级模式响应电压（231）或者所述第一和第二次级模式电流（236）以及所述第一和第二次级模式响应电压（237）中的一个或两个生成仪表剩余柔性值（218）。
10.一种用于振动式流量计的仪表校验方法，其中所述方法包括：
使用第一驱动器和至少第二驱动器在初级振动模式中振动所述振动式流量计的流量计组件；
针对所述初级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二初级模式电流，以及针对所述初级振动模式确定第一和第二拾取传感器的第一和第二初级模式响应电压；
使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压生成仪表刚性值，所述仪表刚性值（216）是包括交叉刚性项KLR和交叉刚性项KRL的2×2矩阵；以及
使用所述仪表刚性值来验证所述振动式流量计的正确操作。
11.如权利要求10所述的方法，其中第一和第二驱动器的第一和第二初级模式电流包括命令电流电平。
12.如权利要求10所述的方法，其中第一和第二驱动器的第一和第二初级模式电流包括测量电流电平。
13.如权利要求10所述的方法，其中第一和第二初级模式响应电压包括由所述第一和第二拾取传感器所量化的实质上最大的响应电压。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述第二驱动器与所述第一驱动器不相关。
15.如权利要求10所述的方法，其中验证所述振动式流量计的正确操作包括：
比较仪表刚性值与预定的刚性范围；
如果所述仪表刚性值落入在所述预定的刚性范围内，则生成针对所述振动式流量计的校验指示；以及
如果所述仪表刚性值没有落入在所述预定的刚性范围内，则针对所述振动式流量计生成校验失败指示。
16.如权利要求10所述的方法，还包括：
使用所述第一驱动器和至少第二驱动器在次级振动模式中振动所述流量计组件；
针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模式电流，以及针对所述次级振动模式确定第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模式响应电压；以及
使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压或者所述第一和第二次级模式电流以及第一和第二次级模式响应电压中的一个或两个来生成所述仪表刚性值。
17.如权利要求10所述的方法，还包括：使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压来生成仪表剩余柔性值。
18.如权利要求10所述的方法，还包括：
使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压来生成仪表剩余柔性值；
比较所述仪表剩余柔性值与预定的剩余柔性范围；
如果所述仪表剩余柔性值落入在所述预定的剩余柔性范围内，则针对所述振动式流量计生成校验指示；以及
如果所述仪表剩余柔性值没有落入在所述预定的剩余柔性范围内，则针对所述振动式流量计生成校验失败指示。
19.如权利要求10所述的方法，还包括：
使用所述第一驱动器和至少第二驱动器来在次级振动模式中振动所述流量计组件；
针对所述次级振动模式确定所述第一和第二驱动器的第一和第二次级模式电流，以及针对所述次级振动模式来确定第一和第二拾取传感器的第一和第二次级模式响应电压；以及
使用所述第一和第二初级模式电流以及所述第一和第二初级模式响应电压或者所述第一和第二次级模式电流以及所述第一和第二次级模式响应电压中的一个或两个来生成仪表剩余柔性值。
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