CN107076601A - 用于降低误差率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种降低误差率的方法。该方法包括利用传感器获得表示第一位置的第一运动学性质的第一模拟信号，获得表示第一位置的第二运动学性质的第二模拟信号，将第一模拟信号数字化成第一数字信号，并且将第二模拟信号数字化成第二数字信号。该方法还包括将第一数字信号和第二数字信号组合为组合信号，使得组合信号的误差率小于第一数字信号和第二数字信号中的一个的误差率。

Description

用于降低误差率的方法和装置

技术领域

下面描述的实施例涉及数字信号处理，并且更具体地，涉及用于降低误差率的方法和装置。

背景技术

传感器通常用于测量物体的运动。例如，振动仪表通常使用传感器来测量管的位置、速度或加速度。具体地，振动仪表可以使用驱动器来振动填充有诸如流体的材料的管。传感器可以测量管的移动，以确定管中流体的性质。还可以测量其他物体的运动。例如，建筑物或汽车中的框架的振动、联动系统中的摇臂的摆动等也可以由传感器测量。这些物体的运动可以是正弦的。例如，管的振动可以接近一个或多个正弦运动。通常在运动学性质方面描述正弦运动，诸如运动的量值和频率。运动学性质可以包括运动的位移、速度和加速度。

由传感器提供的诸如电压或电流之类的信号参数可以与运动的运动学性质成比例。例如，当采用速度传感器时，电压的量值可以与传感器的速度相关。可以理解，其他传感器可以测量物体的位移和加速度。例如，位移传感器可以测量物体远离参考位置的位移。加速度计可以测量物体的加速度。测量这些和其他运动学性质的传感器可以提供一种信号，该信号可以是正弦的、由正弦分量组成，或类似物。

该信号可以被数字化，从而可以执行数字信号处理，以计算物体的性质或其他性质，诸如振动仪表的流量管中流体的性质。对信号进行数字化可以由对信号进行采样和编码组成。采样通常是在特定时间（可以是周期性的）执行的电压测量。在周期性采样中，每单位时间的样本数目通常被称为采样速率。采样速率通常被表示为fs=1/T，其中T是每次采样之间的时间段。每次采样可以用对应于采样电压的字节表示来进行编码。可用于每次编码的比特数目被称为比特分辨率。采样和编码通常利用模数转换器（ADC）完成。

作为比特分辨率的结果，具有不同电压值的样本通常具有相同的字节表示。例如，1.2伏的采样和1.01伏的采样可能具有相同的字节表示。因此，使信号数字化可能在数字信号中引入误差。数字化期间引入的误差有时被称为量化误差。存在各种方法来减小或消除误差。这些方法可能包括增加比特分辨率、实现压缩扩张算法等。然而，这样的方法可能消耗有限的处理资源，并且增加执行该处理的电子装置的成本和复杂性。

因此，需要一种降低误差率的方法和装置。还需要降低误差率，同时不消耗有限的处理资源，并且不会显著增加仪表电子装置的成本和复杂性。

发明内容

提供了一种用于降低误差率的方法。根据实施例，该方法包括：利用在第一位置处的传感器获得第一模拟信号，第一模拟信号表示所述第一位置的第一运动学性质；获得第二模拟信号，第二模拟信号表示所述第一位置的第二运动学性质；将所述第一模拟信号数字化成第一数字信号；将所述第二模拟信号数字化成第二数字信号。该方法进一步包括将所述第一数字信号和所述第二数字信号组合成组合信号，使得所述组合信号的误差率小于所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个的误差率。

提供了一种用于降低误差率的装置。根据实施例，该装置包括在第一位置处的传感器以及耦合到传感器并且与传感器通信的仪表电子装置。该仪表电子装置被配置为：从所述传感器获得第一模拟信号，第一模拟信号表示所述第一位置的第一运动学性质；获得第二模拟信号，第二模拟信号表示所述第一位置的第二运动学性质；将所述第一模拟信号数字化成第一数字信号；将所述第二模拟信号数字化成第二数字信号。该仪表电子装置还被配置为将所述第一数字信号和所述第二数字信号组合成组合信号，使得所述组合信号的误差率小于所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个的误差率。

各方面

根据一方面，一种用于降低误差率的方法包括：利用在第一位置处的传感器获得第一模拟信号，第一模拟信号表示所述第一位置的第一运动学性质；获得第二模拟信号，第二模拟信号表示所述第一位置的第二运动学性质；将所述第一模拟信号数字化成第一数字信号；将所述第二模拟信号数字化成第二数字信号。该方法还包括将所述第一数字信号和所述第二数字信号组合成组合信号，使得所述组合信号的误差率小于所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个的误差率。

优选地，获得所述第二模拟信号的步骤包括利用模拟积分器对所述第一模拟信号进行积分。

优选地，获得所述第二模拟信号的步骤包括利用在所述第一位置处的附加传感器获得所述第二模拟信号。

优选地，组合所述第一数字信号和所述第二数字信号的步骤包括在所述第一数字信号和所述第二数字信号之间切换。

优选地，组合所述第一数字信号和所述第二数字信号的步骤包括对下述值进行平均：利用所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个确定的第一值；和利用所述第一数字信号和所述第二数字信号中的另一个确定的第二值。

优选地，该方法还包括：利用第二位置处的传感器获得第三模拟信号，第三模拟信号表示第二位置的第一运动学性质；获得第四模拟信号，第四模拟信号表示所述第二位置的第二运动学性质；将所述第三模拟信号数字化成第三数字信号；将所述第四模拟信号数字化成第四数字信号；以及将所述第三数字信号和所述第四数字信号组合成组合信号，使得所述组合信号的误差率小于所述第三数字信号和所述第四数字信号中的一个的误差率。

优选地，获得所述第四模拟信号的步骤包括利用模拟积分器对所述第三模拟信号进行积分。

优选地，获得所述第四模拟信号的步骤包括利用所述第二位置处的附加传感器获得所述第四模拟信号。

优选地，第一位置和第二位置在流量管上。

优选地，第一模拟信号是速度信号，并且第二模拟信号是位置信号。

优选地，第三模拟信号是速度信号，并且第四模拟信号是位置信号。

根据一个方面，一种用于降低误差率的设备（500，600）包括：在第一位置（130a）处的传感器（510a，610）以及耦合到传感器（510a，610）并且与传感器（510a，610）通信的仪表电子装置（530，630）。所述仪表电子装置（530，630）被配置为：从所述传感器（510a，610）获得第一模拟信号（512a，612），第一模拟信号（512a，612）表示所述第一位置（130a）的第一运动学性质；获得第二模拟信号（512b，613），第二模拟信号（512b，613）表示所述第一位置（130a）的第二运动学性质；将所述第一模拟信号（512a，612）数字化成第一数字信号（514a，614a）；将所述第二模拟信号（512b，613）数字化成第二数字信号（514b，614b）。所述仪表电子装置（530，630）还被配置为：将所述第一数字信号（514a，614a）和所述第二数字信号（514b，614b）组合成组合信号（516，616），使得所述组合信号（516，616）的误差率小于所述第一数字信号（514a，614a）和所述第二数字信号（514b，614b）中的一个的误差率。

优选地，所述仪表电子装置（630）通过利用模拟积分器（631a）对所述第一模拟信号（612）进行积分来获得所述第二模拟信号（613）。

优选地，所述仪表电子装置（530）从所述第一位置（130a）处的附加传感器（510b）获得所述第二模拟信号（512b）。

优选地，所述仪表电子装置（530）通过在所述第一数字信号（514a）和所述第二数字信号（514b）之间进行切换来组合所述第一数字信号（514a）和所述第二数字信号（514b）。

优选地，所述仪表电子装置（630）通过对下述值进行平均来组合所述第一数字信号（614a）和所述第二数字信号（614b）：利用所述第一数字信号（614a）和所述第二数字信号（614b）中的一个确定的第一值；和利用所述第一数字信号（614a）和所述第二数字信号（614b）中的另一个确定的第二值。

优选地，所述仪表电子装置（530，630）进一步被配置为：利用在所述第二位置（130b）处的传感器（520a）获得第三模拟信号（522a，622），第三模拟信号（522a，622）表示第二位置（130b）的第一运动学性质；获得第四模拟信号（522b，623），第四模拟信号（522b，623）表示所述第二位置（130b）的第二运动学性质；将所述第三模拟信号（522a，622）数字化成第三数字信号（524a，624a）；将所述第四模拟信号（522b，623）数字化成第四数字信号（524b，624b）；以及将所述第三数字信号（524a，624a）和所述第四数字信号（524b，624b）组合成组合信号（516，616），使得所述组合信号（516，616）的误差率小于所述第三数字信号（524a，624a）和所述第四数字信号（524b，624b）中的一个的误差率。

优选地，所述仪表电子装置（630）通过利用模拟积分器（631b）对所述第三模拟信号（622）进行积分来获得所述第四模拟信号（623）。

优选地，所述仪表电子装置（530）利用在所述第二位置（130b）处的附加传感器（520b）来获得所述第四模拟信号（522b）。

优选地，所述第一位置（130a）和所述第二位置（130b）在流量管（130）上。

优选地，第一模拟信号（512a，612）是速度信号，并且第二模拟信号（512b，613）是位置信号。

优选地，第三模拟信号（522a，622）是速度信号，并且第四模拟信号（522b，623）是位置信号。

附图说明

相同的附图标记表示所有附图上相同的元素。应当理解，附图不一定成比例。

图1示出了包括仪表组件10和仪表电子装置20的科里奥利流量仪表5。

图2示出了根据实施例的具有模拟信号的曲线图的图形200。

图3示出了根据实施例的具有第一模拟信号230和第二模拟信号330的图形300。

图4示出了图示当第一和第二模拟信号230、330被数字化时所引入的误差率的图形400。

图5示出了用于降低误差率的装置500的框图。

图6示出了用于降低误差率的装置600的框图。

图7示出了用于降低误差率的方法700。

具体实施方式

图1-7和以下描述描绘了具体示例，以教导本领域技术人员如何制造和使用用于降低误差率的方法和装置的实施例的最佳模式。为了教导发明原理的目的，一些常规方面已经被简化或省略。本领域技术人员将理解落入本描述的范围内的这些示例的变化。本领域技术人员将理解，下面描述的特征可以以各种方式组合以形成用于降低误差率的方法和装置的多种变化。结果，下面描述的实施例不被限制到下面描述的具体示例，而是仅由权利要求及其等同物限制。

图1示出了包括仪表组件10和仪表电子装置20的科里奥利流量仪表5。仪表组件10响应于过程材料（process material）的质量流率和密度。仪表电子装置20经由引线100连接到仪表组件10，以通过路径26提供密度、质量流率和温度信息以及其他信息。虽然描述了科里奥利流量仪表结构，但是本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在没有由科里奥利流量仪表5提供的附加测量能力的情况下被实践为振动管密度仪表。

仪表组件10包括一对歧管150和150'、具有凸缘颈部110和110'的凸缘103和103'、一对平行流量管130和130'、驱动机构180、电阻性温度检测器（RTD）190和一对速度传感器170l和170r。流量管130和130'具有两个基本上直的入口分支131和131'以及出口分支134和134'，入口分支131和131'以及出口分支134和134'在流量管安装块120和120'处朝向彼此会聚。流量管130、130'沿着其长度在两个对称位置处弯曲，并且在其整个长度上基本上是平行的。支撑杆140和140'用于限定每个流量管130、130'振荡所围绕的轴线W和W'。

流量管130、130'的侧分支131、131'和134、134'被固定地附接到流量管安装块120和120'，并且这些块进而固定地附接到歧管150和150'。这提供了通过科里奥利仪表组件10的连续封闭材料路径。

当具有孔102和102'的凸缘103和103'经由入口端104和出口端104'连接到承载正被测量的过程材料的过程管线（process line）（未示出）中时，材料通过凸缘103中的孔口101进入仪表的入口端104，并且通过歧管150传导到具有表面121的流量管安装块120。在歧管150内，材料被分开并通过流量管130、130'被运送。在离开流量管130、130'时，过程材料在具有表面121'和歧管150'的块120'内重新组合成单个流，并且此后被运送到出口端104'，出口端104'通过具有螺栓孔102'的凸缘103'连接到过程管线（未示出）。

流量管130、130'被选择并适当地安装到流量管安装块120、120'，以便分别关于弯曲轴线W--W和W'--W'具有基本上相同的质量分布、惯性矩和杨氏模量。这些弯曲轴线穿过支撑杆140、140'。由于流量管的杨氏模量随着温度而变化，并且这种变化影响流量和密度的计算，所以RTD 190被安装到流量管130'以连续地测量流量管130'的温度。流量管130'的温度以及因此针对通过RTD 190的给定电流的跨RTD 190出现的电压由通过流量管130'的材料的温度决定。跨RTD 190出现的温度相关电压以公知的方法由仪表电子装置20用于补偿由于流量管温度的任何变化而导致的流量管130、130'的弹性模量的变化。RTD 190由引线195连接到仪表电子装置20。

流量管130、130'二者由驱动机构180围绕它们各自的弯曲轴线W和W'以相反方向并且按照被称为流量仪表的第一异相弯曲模式被驱动。该驱动机构180可以包括许多公知布置中的任何一个，诸如安装到流量管130'的磁体和安装到流量管130的相对线圈，并且交流电流通过所述线圈以使两个流量管130、130'振动。仪表电子装置20经由引线185将适当的驱动信号施加到驱动机构180。

仪表电子装置20接收引线195上的RTD信号以及分别在引线165l和165r上出现的左侧和右侧速度信号。仪表电子装置20产生在引线185上出现的驱动信号，用于驱动机构180并且使管130和130'振动。仪表电子装置20处理左侧和右侧速度信号和RTD信号，以计算通过仪表组件10的材料的质量流率和密度。该信息连同其他信息一起由仪表电子装置20通过路径26被施加。

提供上述科里奥利流量仪表5作为降低误差率的示例性应用。然而，降低误差率可适用于测量任何物体的运动学性质的任何传感器。在示例性科里奥利流量仪表5中，左侧速度信号或右侧速度信号可以是模拟信号。运动学性质是在左侧或右侧速度传感器170l、170r被附接的位置附近的流量管130的速度。如将在下面更详细地描述的，仪表电子装置20可以减低数字信号中的误差。

图2示出了根据实施例的具有模拟信号的曲线图的图形200。为了说明的目的，图形200包括时间轴210和电压轴220。可以采用其他单位来代替电压，诸如电流、功率等。时间轴210标示有表示采样序列的数字。图形200包括作为正弦波形的第一模拟信号230。然而，在替代实施例中，可以采用诸如由正弦分量组成的复合信号的不同波形。

在参考图1描述的科里奥利流量仪表5中，第一模拟信号230可以表示在左侧速度传感器1701或右侧速度传感器170r附近的流量管130的运动学性质。例如，第一模拟信号230可以是参考图1描述的来自左侧速度传感器1701的左侧速度信号。也就是说，运动学性质是在左侧速度传感器1701附近的流量管130的速度。然而，在替代实施例中，运动学性质可以是流量管130的位置或加速度，并且可以在流量管130上的不同位置处被测量。在这些或替代实施例中，科里奥利流量仪表5中的左侧传感器和右侧传感器可以是加速度或位置传感器，如将在下面更详细地解释的。

传感器的速度与传感器的加速度和位置有关。例如，作为传感器位置的时间变化率，传感器的速度与位置有关。在数学上，这可以表示为：

(1)

其中x是传感器上的位置轴。位置轴可以被选择为在传感器的振动方向上。在参考图1描述的科里奥利流量仪表5中，位置x可以是左侧或右侧速度传感器170l和170r的振动轴。因为一对速度传感器170l和170r测量其各自位置的速度，所以可以通过积分公式（1）来确定位置。类似地，传感器的加速度a可以通过以下公式与传感器的速度v和位置x相关：

. (2)

在公式（2）中，加速度a、速度v和位置x是提供模拟信号的传感器或传感器耦合到的物体的运动学性质。如将在下面更详细地描述的，上面讨论的运动学性质之间的关系可以用于降低在模拟信号230、330的数字化期间引入的误差率，诸如量化误差率。

图3示出了根据实施例的具有第一模拟信号230和第二模拟信号330的图形300。如图3中所示，图形300包括时间轴310和电压轴320。时间轴310标示有表示采样序列的数字。可以看出，第二模拟信号330类似于具有90度相位延迟的第一模拟信号230。90度相位延迟可以归因于参考图1所描述的左侧速度传感器170l的速度和位置之间的关系。

第一和第二模拟信号230、330还分别包括第一和第二过零点232、332。过零点232、332是模拟信号230、330与时间轴310交叉的位置。可以看出，过零点232、332周围的区域具有比模拟信号230、330的其他区域更大的斜率。在过零点232、332周围的区域中的误差率可以低于模拟信号230、330的最大值和最小值周围，如将在下面更详细地解释的。

图4示出了图形400，图形400图示当第一和第二模拟信号230、330被数字化时所引入的误差率。图形400包括时间轴410和电压/相对误差轴420。如图4中所示，误差率由第一误差率波形430和第二误差率波形440图示。第一误差率波形430与第一模拟信号230的误差率相关联并且表示第一模拟信号230的误差率。第二误差率波形440与第二模拟信号330的误差率相关联并且表示第二模拟信号330的误差率。误差率波形430、440可以是模拟信号230、330与表示模拟信号230、330的数字信号之间的差的绝对值。还示出了多个误差交叉点450。多个误差交叉点450是第一和第二误差率波形430、440彼此交叉的位置。

可以理解，第一误差率波形430在第一模拟信号230具有最大值的大约相同的时间具有最大值。第一误差率波形430中的最大值可能是由于量化误差，该量化误差随着第一模拟信号230的斜率减小而增加。例如，模拟信号230、330中的电压变化可以在模拟信号230、330的最大值和最小值周围最小。因此，在第一模拟信号230的斜率约为零处，误差率处于最大值。还可以理解，第一误差率波形430中的最大值沿着时间轴410与第二误差率波形440中的最大值偏移。可以利用该偏移来降低误差率。

例如，误差率波形430、440的合成可以具有比第一和第二模拟信号230、330中的误差率更低的最大误差率。从图形400的左侧向右侧移动，人们可以理解，第一误差率波形430具有比第二误差率波形440更低的误差率直至多个误差交叉点450中的一个。进一步向右侧移动，第二误差率波形440具有比第一误差率波形430更低的误差率，直至多个误差交叉点450中的另一个。在一个示例性实施例中，第一和第二误差率波形430、440的合成可以通过下述方式来生成：在多个误差交叉点450中的每一个处在第一和第二模拟信号230、330之间进行切换。因此，误差率波形430、440的合成可以由误差率波形430、440的最低误差率部分组成。然而，在替代实施例中，通过例如执行诸如平均之类的其他操作，所述合成可以由误差率波形430、440的其他部分组成。

如前面的讨论所示，可以通过组合模拟信号230、330的数字表示来降低误差率。例如，可以通过组合从第一和第二模拟信号230、330的数字化获得的数字信号来降低最大误差率，如将在下面更详细地描述的。

图5示出了用于降低误差率的装置500的框图。在所示的实施例中，装置500包括第一传感器对510和第二传感器对520。第一传感器对510可以由例如第一传感器510a和第二传感器510b组成。第二传感器对520可以由第三传感器520a和第四传感器520b组成。然而，在替代实施例中，第一和第二传感器对510、520可以由更多或更少的传感器组成，并且可以在替代位置被耦合到流量管130。

传感器对510、520也被示出为耦合到参考图1描述的流量管130。在所示的实施例中，第一和第二传感器510a、510b在流量管130上的第一位置130a处耦合到流量管130，第一位置130a可以对应于图1中所示的左侧速度传感器1701。第三和第四传感器520a、520b在第二位置130b处被耦合到流量管130，第二位置130b可以对应于图1中所示的右侧速度传感器170r。传感器对510、520还被示出为经由第一模拟信号512a、第二模拟信号512b、第三模拟信号522a和第四模拟信号522b与仪表电子装置530通信。可以从传感器510a、510b、520a、520b获得模拟信号512a、512b、522a、522b。模拟信号512a、512b、522a、522b可以表示流量管130的运动学性质。

例如，第一传感器对510的第一和第二模拟信号512a、512b可以表示在第一位置130a处流量管130的速度和位移。第三和第四模拟信号522a、522b可以表示在第二位置130b处流量管130的速度和位移。在实施例中，第一和第三传感器510a、520a可以是测量第一和第二位置130a、130b处流量管130的速度的速度传感器。第二和第四传感器510b、520b可以是测量在第一和第二位置130a、130b处流量管130的位移的位移传感器。因此，来自第一传感器对510的第一模拟信号512a可以表示在流量管130上的第一位置130a处流量管130的速度。第二模拟信号512b可以表示流量管130上的第一位置130a处第一传感器对150的位移。类似地，在流量管130上的第二位置130b处流量管130的速度和位移可以由第二传感器对520中的第三和第四模拟信号522a、522b表示。然而，在替代实施例中，模拟信号512a、512b、522a、522b可以表示流量管130的任何运动学性质。这些和其他模拟信号可以被提供给仪表电子装置530。

仪表电子装置530被示出为包括模数转换器（ADC）532。具体地，ADC 532包括四个通道CH1-CH4，通道CH1-CH4从传感器对510、520接收模拟信号512a、512b、522a、522b。如所示的，第一通道CH1接收来自第一传感器510a的第一模拟信号512a，并且第二通道CH2接收来自第二传感器510b的第二模拟信号512b。类似地，第三通道CH3接收来自第三传感器520a的第三模拟信号522a，并且第四通道CH4接收来自第四传感器520b的第四模拟信号522b。

ADC 532将模拟信号512a、512b、522a、522b数字化成第一数字信号514a、第二数字信号514b、第三数字信号524a和第四数字信号524b。在所示的实施例中，第一模拟信号512a被数字化成第一数字信号514a，第二模拟信号512b被数字化成第二数字信号514b，第三模拟信号522a被数字化成第三数字信号524a，并且第四模拟信号522b被数字化成第四数字信号524b。ADC 532可以通过对模拟信号512a、512b、522a、522b进行采样和编码来对模拟信号512a、512b、522a、522b进行数字化。虽然示出了一个ADC 532，但是在替代实施例中可以采用更多的模数转换器。附加或替代地，ADC 532可以具有不同数目的通道。例如，可以在替代实施例中采用两个双通道模数转换器。在所示的实施例中，数字信号514a、514b、524a、524b可以经由数字通道D1-D4提供。

仪表电子装置530还被示出为包括DSP块534。DSP块534可以由任何适当的DSP模块、芯片、功能、链等中的一个或多个组成。DSP块534被耦合到ADC 532并经由第一数字信号514a、第二数字信号514b、第三数字信号524a和第四数字信号524b与ADC 532通信。在图5中还示出了DSP块534中的第一开关534a和第二开关534b。DSP块534还包括DSP功能534c，DSP功能534c可以执行一个或多个数字信号处理步骤（例如希尔伯特变换、小数化、求和、滤波等）。

DSP块534接收数字信号514a、514b、524a、524b，执行数字信号处理，并且输出组合信号516。数字信号处理可以由DSP功能534c执行，但是DSP块534的任何其他部分可以执行数字信号处理步骤。在所示的实施例中，DSP功能534c可以确定数字信号514a、514b、524a、524b中的两个之间的相位差并且输出组合信号516。组合信号516可以是数字信号，该数字信号基于所确定的相位差来表示流量管130中的流体的性质。例如，组合信号516可以表示流量管130中的流体的流率、密度等。

第一和第二开关534a和534b分别在第一和第二数字信号514a、514b与第三和第四数字信号524a、524b之间切换。例如，第一开关534a可以选择第一数字信号514a，并且第二开关534b可以选择第三数字信号524a。第一和第二开关534a和534b可以切换，使得第二数字信号514b和第四数字信号524b被选择。数字信号514a、514b、524a、524b之间的切换可以同时、在不同的时间、以预定的时间延迟等发生。数字信号514a、514b、524a、524b之间的切换也可以协同动作。例如，第一开关534a和第二开关534b可以通过DSP块534进行通信。

由于模拟信号512a、512b、522a、522b数字化成数字信号514a、514b、524a、524b，数字信号514a、514b、524a、524b具有误差率。例如，数字信号514a、514b、524a、524b通常在模拟信号512a、512b、522a、522b是最大值或最小值的位置周围是最大值和最小值。因此，类似于参考图4讨论的误差率波形430、440，数字信号514a、514b、524a、524b中的误差率可以在数字信号514a、514b、524a、524b是最大值或最小值的位置周围是最大值。

通过组合数字信号514a、514b、524a、524b可以降低误差率。例如，当第一数字信号514a和第三数字信号524a接近其过零点时，流体的流率可以由第一数字信号514a和第三数字信号524a之间的相位差来确定。在实施例中，当第一数字信号514a和第三数字信号524a的幅度从其过零点增加时，开关534a、534b可以切换到第二和第四数字信号514b、524b。在切换到第二和第四数字信号514b、524b之后，DSP功能534c可以继续确定第二数字信号514b和第四数字信号524b情况下的相位差。

可以理解，数字信号514a、514b、524a、524b之间的切换可以被定时，使得组合信号516由数字信号514a、514b、524a、524b的过零点周围的区域组成。例如，当第一和第三数字信号514a、524a处于过零点周围的区域中时，开关534a、534b可以选择第一和第三数字信号514a、524a。当第一和第三数字信号514a、524a进入其最大值和最小值区域时，开关534a、534b可以切换到第二和第四数字信号514b、524b。可以通过各种方法（诸如将第一和第三数字信号514a、524b的量值或斜率与阈值进行比较）来确定区域。当数字信号514a、514b、524a、524b交叉时，开关534a、534b也可以切换。例如，当第一和第二数字信号514a、514b的量值相等时，第一开关534a可以在第一和第二数字信号514a、514b之间切换。

在上述和其他实施例中，第一开关534a可以在第一数字信号514a和第二数字信号514b的误差率交叉的位置周围切换到第二数字信号514b。类似地，第二开关534b可以在第三数字信号524a和第四数字信号524b的误差率的交叉点周围切换到第四数字信号524b。在将第一和第三数字信号514a、524a切换到第二和第四数字信号514b、524b之后，可以根据第二数字信号514b和第四数字信号524b之间的相位差来确定组合信号516。

可以理解，在第一数字信号514a和第二数字信号514b之间以及在第三数字信号524a和第四数字信号524b之间的切换可以降低误差率。例如，在第一数字信号514a和第二数字信号514b彼此相等处进行切换可以确保以数字信号514a、514b、524a、524b的低误差率部分确定相位差。因此，组合信号516具有降低的误差率。

前述内容描述了从第二传感器510b获得第二模拟信号512b的实施例。前述内容还图示了切换数字信号514a、514b、524a、524b以降低误差率的位置。然而，可以获得第二模拟信号，并且数字信号可以与其他装置组合。下面参考图6讨论利用替代装置的示例性实施例。

图6示出了用于降低误差率的装置600的框图。在所示的实施例中，装置600包括第一传感器610和第二传感器620。与上文参考图5所述的实施例相反，传感器610、620中的每一个由分别耦合到流量管130上的第一和第二位置130a、130b的单个传感器组成。在替代实施例中，第一和第二传感器610、620可以在替代位置处被耦合到流量管130。还将第一和第二传感器610、620示出为分别耦合到仪表电子装置630并经由第一和第三模拟信号612、622与仪表电子装置630通信。

在所示的实施例中，第一和第三模拟信号612、622分别被提供给第一和第二模拟积分器631a、631b。模拟积分器631a、631b对第一和第三模拟信号612、622执行模拟积分，以获得第二和第四模拟信号613、623。在替代实施例中，可以对第一和第三模拟信号612、622执行不同的操作。例如，可以对第一和第三模拟信号612、622执行微分。

在传感器610、620是速度传感器的情况下，第一和第三模拟信号612、622可以分别表示流量管130上第一和第二位置130a、130b的速度。因此，由于模拟积分器631a、631b所执行的积分，第二和第四信号613、623可以表示第一和第二传感器610、620的位置。在第一和第三模拟信号612、622被微分的实施例中，第二和第四模拟信号613、623可以分别表示第一和第二位置130a、130b的加速度。然而，模拟信号612、613、622、623可以表示流量管130的任何运动学性质。模拟信号612、613、622、623被示出为被提供给仪表电子装置630中的模拟积分器631a、631b。然而，在替代实施例中，模拟积分器631a、631b可以不在仪表电子装置中。例如，替代模拟积分器可以是传感器的一部分。

在所示的实施例中，仪表电子装置630还包括ADC 632。ADC 632包括四个通道CH1-CH4，四个通道CH1-CH4接收来自第一和第二传感器610、620的第一和第三模拟信号612、622以及来自模拟积分器631a，631b的第二和第四模拟信号613、623。如所示的，第一通道CH1接收来自第一传感器610的第一模拟信号612，并且第二通道CH2接收来自第一模拟积分器631a的第二模拟信号613。类似地，第三通道CH3接收来自第二传感器620的第三模拟信号622，并且第四通道CH4接收来自第二模拟积分器631b的第四模拟信号623。然而，在替代实施例中，模拟信号612、613、622、623可以被提供给替代通道。

仪表电子装置630还被示出为包括DSP块634。DSP块634可以由任何适当的DSP模块、芯片、功能、链等中的一个或多个组成。DSP块634被示出为耦合到ADC 632并经由数字信号614a、614b、624a、624b与ADC 632通信。DSP块634接收数字信号614a、614b、624a、624b并把它们组合成组合信号616。DSP块634利用第一和第二DSP功能634a、634b和平均功能634c组合数字信号614a、614b、624a、624b。虽然DSP功能634a、634b和平均功能634c被描述为执行特定的DSP功能，但是例如平均功能634c的替代实施例可以包括除了平均之外的功能。

在图6中所示的实施例中，DSP块634可以利用各种方法组合数字信号614a、614b、624a、624b。例如，在图6中所示的实施例中，第一数字信号614a和第三数字信号624a可以利用第一DSP功能634a来处理，以确定第一值，诸如第一相位差。第一相位差可以与例如参考图1描述的流量管130中的流体的流率成比例。第二和第四数字信号614b、624b可以类似地利用第二DSP功能634b来处理，以确定第二值。这些值可以是流量管130中的流体的流率或任何适当的值。

可以由平均功能634c对第一和第二值进行平均以降低误差率。例如，可以利用第一数字信号614a来确定第一值。在图6中所示的实施例中，可以通过计算第一数字信号614a和第三数字信号624a之间的相位差而利用第一数字信号614a来确定第一值。可以利用第二数字信号614b来确定第二值。在图6中所示的实施例中，可以通过计算第二数字信号614b和第四数字信号624b之间的相位差而利用第二数字信号614b来确定第二值。第一和第二值可以由DSP功能634a、634b提供给平均功能634c以对所述值进行平均。

虽然前面内容将DSP功能634a、634b描述为确定所述值，但是DSP功能634a、634b可以确定第一和第二相位差，并且将所确定的相位差提供给平均功能634c。然后，可以由平均功能634c来确定平均值。例如，由第一DSP功能634a确定的第一相位差可以与由第二DSP功能634b确定的第二相位差被连续地取平均。在替代实施例中，可以向平均功能634c提供其他值以提供组合信号616。平均相位差、测量值或其他值可以提供比数字信号614a、614b、624a、624b中的至少一个中的误差率更小的误差率。结果，组合信号616具有比数字信号614a、614b、624a、624b更低的误差率。

上述实施例是用于降低误差率的装置的示例。其他装置可以组合前述和其他特征以实现替代实施例。例如，传感器对510、520可以与参考图6描述的DSP块634一起被采用。替代地，传感器610、620和模拟积分器631a、631b可以与参考图5描述的DSP块534一起被采用。前述和其他实施例可以实现降低误差率的方法，如以下将更详细地描述的。

图7示出了用于降低误差率的方法700。从步骤710开始，方法700获得第一模拟信号，第一模拟信号表示位置的第一运动学性质。该位置可以是上面内容描述的第一位置130a。在步骤720中，方法700获得第二模拟信号，第二模拟信号表示该位置的第二运动学性质。第二模拟信号可以通过该位置处的第二传感器、通过利用模拟积分器将第一模拟信号进行积分或通过其它类似方式来获得。在上述和其他实施例中，可以从第二位置处的另一传感器获得附加模拟信号。在步骤730中，方法700将第一模拟信号数字化成第一数字信号，并且将第二模拟信号数字化成第二数字信号。

在步骤740中，方法700将第一数字信号和第二数字信号组合成组合信号。第一和第二数字信号的组合可以包括在第一和第二数字信号之间切换。第一和第二数字信号的组合还可以包括对利用第一数字信号和第二数字信号中的一个确定的第一值和利用第一数字信号和第二数字信号中的另一个确定的第二值进行平均。在这些和其他实施例中，组合信号可以是数字信号、值等。

第一和第二数字信号可以以各种方式组合。例如，当沿着时间轴组合第一和第二数字信号时，组合信号可以由第一和第二数字信号的相继部分组成。该组合信号可以通过在第一或第二数字信号的单周期内在第一和第二数字信号之间进行切换来形成。第一和第二数字信号的所述部分可以是过零点周围的部分。因此，组合信号可以是可以用于例如确定诸如流率之类的值的数字序列。

在另一示例中，可以通过如下方式来组合第一和第二数字信号：从第一和第二数字信号中的每一个确定诸如标量值之类的值以及对两个确定的值执行数学运算。数学运算可以是两个值的加法和随后的除法。因此，组合信号可以是作为两个值的平均的标量值。数学运算可以在DSP块中、在仪表电子装置中的处理器中的数字计算中、DSP块之后的模拟平均电路中等以数字方式发生。因此，组合信号可以是例如作为模拟信号输出的标量值，该模拟信号的量值对应于诸如流量仪表中的流体的流率之类的参数。

上述实施例提供了用于降低误差率的方法700和装置500、600。如上所述，用于降低误差率的方法700和装置500、600可以提供组合信号516、616。可以通过组合第一数字信号514a、614a和第二数字信号514b、614b来获得组合信号516、616。组合信号516、616中的误差率可以低于数字信号514a、614a、514b、614b中的一个中的误差率。通过组合第三数字信号524a、624a与第四数字信号524b、624b也可以降低误差率。结果，可以降低例如流量管130中的流体的性质的测量中的误差率。

此外，可以在不显著增加电子装置（诸如上述的仪表电子装置530、630）的成本和复杂性的情况下组合第一数字信号514a、614a和第二数字信号514b、614b。例如，在第一传感器510a提供第一模拟信号512a的实施例中，可以通过在第一传感器510a附近添加第二传感器510b来提供第二模拟信号512b。添加第二模拟信号512b、613可能不会显著增加仪表电子装置530、630的成本。例如，ADC 532、632上的第二通道CH2可能已经在现有设计中可用。此外，DSP块534可以在不显著增加DSP块534上的处理负担的情况下在第一数字信号514a和第二数字信号514b之间切换。DSP块634也可以在不显著增加DSP块634上的处理负担的情况下执行数字信号处理，诸如对相位差或值进行平均。

上述实施例的详细描述不是发明人所设想的在本描述的范围内的所有实施例的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述实施例的某些元件可以被不同地组合或消除以产生其他实施例，并且这种其他实施例落入本描述的范围和教导内。对于本领域普通技术人员来说还将显而易见的是，上述实施例可以整体或部分组合以创建在本描述的范围和教导内的附加实施例。

因此，虽然为了说明的目的在本文中描述了具体实施例，但是如相关领域技术人员将认识到的，在本描述的范围内各种等同的修改是可能的。本文提供的教导可以适用于用于降低误差率的其他方法和装置，而不仅仅适用于上面描述并在附图中示出的实施例。因此，上述实施例的范围应由所附权利要求确定。

Claims (22)

1.一种用于降低误差率的方法，所述方法包括：

利用在第一位置处的传感器获得第一模拟信号，第一模拟信号表示所述第一位置的第一运动学性质；

获得第二模拟信号，第二模拟信号表示所述第一位置的第二运动学性质；

将所述第一模拟信号数字化成第一数字信号；

将所述第二模拟信号数字化成第二数字信号；以及

将所述第一数字信号和所述第二数字信号组合成组合信号，使得所述组合信号的误差率小于所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个的误差率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述第二模拟信号的步骤包括利用模拟积分器对所述第一模拟信号进行积分。

3.根据权利要求1或权利要求2之一所述的方法，其中，获得所述第二模拟信号的步骤包括利用在所述第一位置处的附加传感器获得所述第二模拟信号。

4.根据前述权利要求1至3中任意项之一所述的方法，其中，组合所述第一数字信号和所述第二数字信号的步骤包括在所述第一数字信号和所述第二数字信号之间切换。

5.根据前述权利要求1至4中任意项之一所述的方法，其中，组合所述第一数字信号和所述第二数字信号的步骤包括对下述值进行平均：

利用所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个确定的第一值；和

利用所述第一数字信号和所述第二数字信号中的另一个确定的第二值。

6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的方法，进一步包括：

利用第二位置处的传感器获得第三模拟信号，第三模拟信号表示第二位置的第一运动学性质；

获得第四模拟信号，第四模拟信号表示所述第二位置的第二运动学性质；

将所述第三模拟信号数字化成第三数字信号；

将所述第四模拟信号数字化成第四数字信号；以及

将所述第三数字信号和所述第四数字信号组合成组合信号，使得所述组合信号的误差率小于所述第三数字信号和所述第四数字信号中的一个的误差率。

7.根据前述权利要求1至6中任意项之一所述的方法，其中，获得所述第四模拟信号的步骤包括利用模拟积分器对所述第三模拟信号进行积分。

8.根据前述权利要求1至7中任意项之一所述的方法，其中，获得所述第四模拟信号的步骤包括利用所述第二位置处的附加传感器获得所述第四模拟信号。

9.根据前述权利要求1至8中任意项之一所述的方法，其中，所述第一位置和所述第二位置在流量管上。

10.根据前述权利要求1至9中任意项之一所述的方法，其中，所述第一模拟信号是速度信号，并且所述第二模拟信号是位置信号。

11.根据前述权利要求1至10中任意项之一所述的方法，其中，所述第三模拟信号是速度信号，并且所述第四模拟信号是位置信号。

12.一种用于降低误差率的设备（500，600），所述设备（500，600）包括：

在第一位置（130a）处的传感器（510a，610）；以及

耦合到传感器（510a，610）并且与传感器（510a，610）通信的仪表电子装置（530，630），所述仪表电子装置（530，630）被配置为：

从所述传感器（510a，610）获得第一模拟信号（512a，612），第一模拟信号（512a，612）表示所述第一位置（130a）的第一运动学性质；

获得第二模拟信号（512b，613），第二模拟信号（512b，613）表示所述第一位置（130a）的第二运动学性质；

将所述第一模拟信号（512a，612）数字化成第一数字信号（514a，614a）；

将所述第二模拟信号（512b，613）数字化成第二数字信号（514b，614b）；以及

将所述第一数字信号（514a，614a）和所述第二数字信号（514b，614b）组合成组合信号（516，616），使得所述组合信号（516，616）的误差率小于所述第一数字信号（514a，614a）和所述第二数字信号（514b，614b）中的一个的误差率。

13.根据权利要求12所述的装置（600），其中，所述仪表电子装置（630）通过利用模拟积分器（631a）对所述第一模拟信号（612）进行积分来获得所述第二模拟信号（613）。

14.根据权利要求12或权利要求13之一所述的装置（500），其中，所述仪表电子装置（530）从所述第一位置（130a）处的附加传感器（510b）获得所述第二模拟信号（512b）。

15.根据前述权利要求12至14中任意项之一所述的装置（500），其中，所述仪表电子装置（530）通过在所述第一数字信号（514a）和所述第二数字信号（514b）之间进行切换来组合所述第一数字信号（514a）和所述第二数字信号（514b）。

16.根据前述权利要求12至15中任意项之一所述的装置（600），其中，所述仪表电子装置（630）通过对下述值进行平均来组合所述第一数字信号（614a）和所述第二数字信号（614b）：

利用所述第一数字信号（614a）和所述第二数字信号（614b）中的一个确定的第一值；和

利用所述第一数字信号（614a）和所述第二数字信号（614b）中的另一个确定的第二值。

17.根据前述权利要求12至16中任一项之一所述的装置（500，600），其中，所述仪表电子装置（530，630）进一步被配置为：

利用在所述第二位置（130b）处的传感器（520a）获得第三模拟信号（522a，622），第三模拟信号（522a，622）表示第二位置（130b）的第一运动学性质；

获得第四模拟信号（522b，623），第四模拟信号（522b，623）表示所述第二位置（130b）的第二运动学性质；

将所述第三模拟信号（522a，622）数字化成第三数字信号（524a，624a）；

将所述第四模拟信号（522b，623）数字化成第四数字信号（524b，624b）；以及

将所述第三数字信号（524a，624a）和所述第四数字信号（524b，624b）组合成组合信号（516，616），使得所述组合信号（516，616）的误差率小于所述第三数字信号（524a，624a）和所述第四数字信号（524b，624b）中的一个的误差率。

18.根据前述权利要求12至17中任意项之一所述的装置（600），其中，所述仪表电子装置（630）通过利用模拟积分器（631b）对所述第三模拟信号（622）进行积分来获得所述第四模拟信号（623）。

19.根据前述权利要求12至18中任意项之一所述的装置（500），其中，所述仪表电子装置（530）利用在所述第二位置（130b）处的附加传感器（520b）来获得所述第四模拟信号（522b）。

20.根据前述权利要求12至19中任意项之一所述的装置（500，600），其中，所述第一位置（130a）和所述第二位置（130b）在流量管（130）上。

21.根据前述权利要求12至20中任意项之一所述的装置（500，600），其中，所述第一模拟信号（512a，612）是速度信号，并且所述第二模拟信号（512b，613）是位置信号。

22.根据权利要求12至21中任意项之一所述的装置（500，600），其中，所述第三模拟信号（522a，622）是速度信号，并且所述第四模拟信号（522b，623）是位置信号。