CN112534218B - 确定何时校验流量计的刚度系数的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于确定何时校验流量计（5）中的刚度系数K（202、204）的方法（300），包括接收第一刚度系数K（202）、多个温度T（206）、多个响应频率ω（208）和多个驱动器电流I（210），确定平均温度T（212）、标准偏差温度T（214）、平均响应频率ω（216）、标准偏差响应频率ω（218）、平均驱动器电流I（224）和标准偏差驱动器电流I（226）。接收第一后续值（236），其包括后续温度T（228）、后续响应频率ω（230）或后续驱动器电流I（232）。在确定第一后续值（236）处于第一相应范围（237）之外时，开始第二刚度系数K（204）的确定。
Description
技术领域
本申请涉及仪表校验和确定何时校验流量计的方法。
背景技术
诸如科里奥利质量流量计或振动管密度计之类的振动流管传感器通常通过检测包含流动材料的振动流管的运动来操作。可通过处理从与流管相关联的运动传感器接收的测量信号，来确定与流管中的材料相关联的属性，例如质量流量、密度等。填充有振动材料的系统的振动模式通常受容纳的流管和容纳在其中的材料的组合质量、刚度和阻尼特性影响。
振动流量计的流管可包括一个或多个流管。流管被强制以共振频率振动，其中，该管的共振频率与流管中的流体的密度成比例。位于管的入口和出口部段上的敏感元件（Pick-off）测量管的端部之间的相对振动。在流动期间，振动管和流动质量由于科里奥利力而耦合在一起，从而在管的端部之间引起振动的相移。该相移与质量流量成正比。
典型的科里奥利质量流量计包括一个或多个流管，它们在管线或其他输送系统中直列连接，并在系统中输送材料，例如流体、浆料等。每个流管可被视为具有一组自然振动模式，例如包括简单的弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，当材料流过流管时，流管会以一种或多种振动模式被激发，并且流管的运动在沿流管隔开的点处测量。激发通常通过驱动器提供，例如机电装置，例如音圈型驱动器，该驱动器以周期性的方式扰动流管。可通过测量在敏感元件位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定质量流率。通常采用两个这样的敏感元件来测量一个或多个流管的振动响应，并且上述敏感元件通常位于致动器上游和下游的位置处。两个敏感元件传感器通过布线来连接到电子仪器。该仪器接收来自这两个敏感元件传感器的信号并处理该信号，以得到质量流率测量结果。
两个传感器信号之间的相位差与流过该一个或多个流管的材料的质量流率相关。材料的质量流率与两个传感器信号之间的时间延迟成比例，并且因此，可通过将该时间延迟乘以流量校准因子（FCF）来确定该质量流率，其中，该时间延迟包括相位差除以频率。该FCF反映了流管的材料属性和剖面属性。在现有技术中，在将流量计安装到管线或其他流管中之前，通过校准过程来确定FCF。在校准过程中，使流体以给定的流率通过流管，并且计算相位差和流率之间的比例。
FCF与仪表组件的刚度特性相关。如果仪表组件的刚度特性K变化，则FCF也将变化。因此，变化将会影响该流量计所产生的流量测量的精度。例如，腐蚀或侵蚀可能会引起流管的材料和剖面属性的变化。
因此，需要跟踪流量计流管的刚度系数K，以检测和/或量化仪表组件的刚度的任何变化，以便在流量计中维持高水平的精度，以确定FCF是否已变化。运行仪表校验例程允许操作者方便地检查仪表的校准。
为了获得仪表校验的益处，操作者需要安排它。通常，仪表校验以预先安排的定期间隔执行，或者在过程各处出现停机机会时执行。由于过程有时昼夜不停地操作，因此有时难以识别方便的时间来运行仪表校验例程，或者操作者错过了这样做的机会。当发生这种情况时，仪表校验之间可能会经过相对长的时间量。在该时间期间，可能不会在仪表校验之间考虑到刚度系数K的变化，并且这可能会影响流量计精度。
在其他时间，当仪表刚度没有变化时，可运行仪表校验例程。然而，仪表校验可能是处理器密集型的，并且有点破坏性。操作者无法确定何时仪表刚度可能发生变化，并且因此，即使当仪表刚度不太可能发生变化时，操作者也必须继续频繁地校验刚度。
所需要的是一种识别仪表的刚度何时可能发生变化的方法，使得可根据需要来运行仪表校验。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于确定何时校验流量计中的刚度系数K的方法。该方法包括接收第一刚度系数K。该方法还包括接收多个温度T、多个响应频率ω和多个驱动器电流I。该方法还包括基于该多个温度T来确定平均温度T和标准偏差温度T。该方法还包括基于该多个响应频率ω来确定平均响应频率ω和标准偏差响应频率ω。该方法还包括基于该多个驱动器电流I来确定平均驱动器电流I和标准偏差驱动器电流I。该方法还包括接收第一后续值，该第一后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I。在确定第一后续值处于第一相应范围之外时，该第一相应范围限定在第一相应平均值减去第一相应阈值与该第一相应平均值加上该第一相应阈值之间，该方法还包括开始第二刚度系数K的确定。
根据第二方面，提供了一种用于流量计的仪表电子器件。该仪表电子器件包括用于接收来自流量计的振动响应的接口，以及与该接口通信的处理系统。该处理系统被配置成接收第一刚度系数K。该处理系统还被配置成接收多个温度T、多个响应频率ω和多个驱动器电流I。该处理系统还被配置成基于该多个温度T来确定平均温度T和标准偏差温度T。该处理系统还被配置成基于该多个响应频率ω来确定后续响应频率ω和标准偏差响应频率ω。该处理系统还被配置成基于该多个驱动器电流I来确定平均驱动器电流I和标准偏差驱动器电流I。该处理系统还被配置成接收第一后续值，该第一后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I。在确定第一后续值处于第一相应范围之外时，该第一相应范围限定在第一相应平均值减去第一相应阈值与该第一相应平均值加上该第一相应阈值之间，该处理系统还被配置成开始第二刚度系数K的确定。
根据第三方面，提供了一种用于确定何时校验流量计的刚度系数K的系统。该系统包括刚度系数K模块、学习模块和监测模块。该刚度系数K模块被配置成确定第一刚度系数K以及确定第二刚度系数K。该学习模块被配置成接收多个温度T、多个响应频率ω和多个驱动器电流I，基于该多个温度T来确定平均温度T和标准偏差温度T，基于该多个响应频率ω来确定后续响应频率ω和标准偏差响应频率ω，并且基于该多个驱动器电流I来确定平均驱动器电流I和标准偏差驱动器电流I。该监测模块被配置成接收第一后续值，该第一后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I，并且在确定第一后续值处于第一相应范围之外时，该第一相应范围限定在第一相应平均值减去第一相应阈值与该第一相应平均值加上该第一相应阈值之间，开始第二刚度系数K的确定。
各方面
在另一方面，可与第一刚度系数K的确定同时确定该多个温度T、该多个响应频率ω和该多个驱动器电流I。
在另一方面，该第一相应阈值可包括将相应标准偏差乘以预定因子。
在另一方面，该方法还可包括接收至少第二后续值，该第二后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I，该第二后续值不同于第一后续值，其中，确定第一后续值处于第一相应范围之外还可包括确定第二后续值处于第二相应范围之外，该第二相应范围限定在第二相应平均值减去第二相应阈值与该第二相应平均值加上该第二相应阈值之间。
在另一方面，该方法还可包括接收至少第三后续值，该第三后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I，该第三后续值不同于第二后续值和第一后续值，并且其中，确定第一后续值处于第一相应范围之外还可包括确定第三后续值处于第三相应范围之外，该第三相应范围限定在第三相应平均值减去第三相应阈值与该第三相应平均值加上该第三相应阈值之间。
在另一方面，接收第一刚度系数K或开始第二刚度系数K的确定中的至少一者还可包括：接收来自流量计的振动响应，其中该振动响应包括对流量计在基本上共振频率下的振动的响应；确定振动响应频率ω；确定振动响应电压V和振动响应驱动电流I；测量流量计的衰减特性ζ；并且根据振动响应频率ω、振动响应电压V、振动响应驱动电流I和衰减特性ζ，来确定刚度系数K。
在另一方面，可与第一刚度系数K的确定同时确定该多个温度T、该多个响应频率ω和该多个驱动器电流I。
在另一方面，该第一相应阈值可包括将第一相应标准偏差乘以预定因子。
在另一方面，该处理系统还可被配置成接收至少第二后续值，该第二后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I，该第二后续值不同于第一后续值，并且其中，确定第一后续值处于第一相应范围之外还可包括确定第二后续值处于第二相应范围之外，该第二相应范围限定在第二相应平均值减去第二相应阈值与该第二相应平均值加上该第二相应阈值之间。
在另一方面，该处理系统还可被配置成接收至少第三后续值，该第三后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I，该第三后续值不同于第二后续值和第一后续值，并且其中，确定第一后续值处于第一相应范围之外还可包括确定第三后续值处于第三相应范围之外，该第三相应范围限定在第三相应平均值减去第三相应阈值与该第三相应平均值加上该第三相应阈值之间。
在另一方面，接收第一刚度系数K和开始第二刚度系数K的确定中的至少第一者还可包括：接收来自流量计的振动响应，其中该振动响应包括对流量计在基本上共振频率下的振动的响应；确定振动响应频率ω；确定振动响应电压V和振动响应驱动电流I；测量流量计的衰减特性ζ；并且根据振动响应频率ω、振动响应电压V、振动响应驱动电流I和衰减特性ζ，来确定刚度系数K。
在另一方面，可与第一刚度系数K的确定同时确定该多个温度T、该多个响应频率ω和该多个驱动器电流I。
在另一方面，该第一相应阈值可包括将第一相应标准偏差乘以预定因子。
在另一方面，该监测模块还可被配置成接收至少第二后续值，该第二后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I，该第二后续值不同于第一后续值，并且其中，确定第一后续值处于第一相应范围之外还可包括确定第二后续值处于第二相应范围之外，该第二相应范围限定在第二相应平均值减去第二相应阈值与该第二相应平均值加上该第二相应阈值之间。
在另一方面，该监测模块还可被配置成接收至少第三后续值，该第三后续值包括后续温度T、后续响应频率ω或后续驱动器电流I，该第三后续值不同于第二后续值和第一后续值，并且其中，确定第一后续值处于第一相应范围之外还可包括确定第三后续值处于第三相应范围之外，该第三相应范围限定在第三相应平均值减去第三相应阈值与该第三相应平均值加上该第三相应阈值之间。
在另一方面，刚度系数K模块还可被配置成接收来自流量计的振动响应，其中该振动响应包括对流量计在基本上共振频率下的振动的响应；确定振动响应频率ω；确定振动响应电压V和振动响应驱动电流I；测量流量计的衰减特性ζ；并且根据振动响应频率ω、振动响应电压V、振动响应驱动电流I和衰减特性ζ，来确定刚度系数K。
附图说明
相同的附图标记在所有附图上表示相同的元件。
图1描绘了根据本申请的示例的流量计。
图2描绘了根据本申请的示例的仪表电子器件。
图3a描绘了一流程图，其描绘了根据本申请的示例的方法。
图3b描绘了一流程图，其描绘了根据本申请的示例的方法。
图4描绘了一流程图，其描绘了根据本申请的示例的方法。
图5描绘了一流程图，其描绘了根据本申请的示例的系统。
具体实施方式
本申请描述了一种用于确定何时校验流量计的刚度系数的方法、一种用于执行所述方法的仪表电子器件以及一种用于执行所述方法的系统。
图1描绘了流量计5，其包括仪表组件10和仪表电子器件20。仪表组件10响应于处理材料的质量流率和密度。仪表电子器件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，以及与本申请不相关的其他信息。描述了科里奥利流量计结构，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可在没有科里奥利质量流量计所提供的附加测量能力的情况下作为振动管密度计来实施。
仪表组件10包括一对歧管150和150'、具有法兰颈部110和110'的法兰103和103'、一对平行的流管130和130'、驱动器180、温度传感器190以及一对速度敏感元件传感器170L和170R。流管130和130'具有两个基本上直的侧腿131和131'以及出口腿134和134'，上述腿在流管安装块120和120'处朝向彼此会聚。流管130和130'沿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平行。撑杆140和140'用于限定每个流管振荡所绕的轴线W和W'。
流管130和130'的侧腿131、131'和134、134'被固定地附接到流管安装块120和120'，并且这些块又被固定地附接到歧管150和150'。这提供了通过仪表组件10的连续的闭合材料路径。
当具有孔102和102'的法兰103和103'经由入口端104和出口端104'连接到运送被测处理材料的处理管线（未示出）中时，材料通过法兰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的流管安装块120。在歧管150内，材料被分开并被引导通过流管130和130'。在离开流管130和130'时，处理材料在歧管150'内重新结合成单一流，并且其后被引导至出口端104'，该出口端104'通过具有螺栓孔102'的法兰103'连接到处理管线（未示出）。
选择流管130和130'并将其适当地安装到流管安装块120和120'，以便分别具有基本上相同的质量分布、绕弯曲轴线W–W和W'–W'的转动惯量和杨氏模量。这些弯曲轴线穿过撑杆140和140'。
由于流管的杨氏模量随温度变化，并且该变化影响流量和密度的计算，因此电阻温度检测器（RTD）温度传感器190被安装到流管130'，以持续地测量流管的温度。流管的温度以及因此对于通过的给定电流RTD两端出现的电压都取决于通过流管的材料的温度。RTD两端出现的温度相关的电压被仪表电子器件20以公知的方法用于补偿由于流管温度的任何变化引起的流管130和130'的弹性模量的变化。RTD通过引线195连接到仪表电子器件20。
两个流管130和130'由驱动器180绕它们相应的弯曲轴线W和W'在相反的方向上并且以所称的流量计的第一异相弯曲模式驱动。该驱动器180可包括许多公知的布置结构中的任何一种，例如安装到流管130'的磁体和安装到流管130的相对线圈，并且交流电通过该线圈以便使两个流管振动。仪表电子器件20将合适的驱动信号经由引线185施加于驱动器180。
仪表电子器件20接收引线195上的RTD温度信号，以及相应地出现在引线165L和165R上的左速度信号和右速度信号。仪表电子器件20产生出现在到驱动器180的引线185上的驱动信号，并使流管130和130'振动。仪表电子器件20处理左速度信号和右速度信号以及RTD信号，以计算通过仪表组件10的材料的质量流率和密度。仪表电子器件20将该信息连同其他信息一起通过路径26应用于利用装置。
通过将测得的时间延迟（或相位差/频率）乘以流量校准因子（FCF），来确定流过流量计的材料的质量流率。该FCF可反映流管的材料属性和剖面属性。FCF与仪表组件的刚度特性相关。如果仪表组件的刚度特性变化，则FCF也将变化。因此，流量计的刚度的变化将会影响流量计所产生的流量测量的精度。
流量计的振动响应可通过开环二阶驱动模型来表示，包括：
(1)
其中，f为施加于系统的力，M为系统的质量，C为阻尼特性，并且K为系统的刚度特性。项K包括K = M(ω0)2，并且项C包括C = M2ζω0，其中ζ包括衰减特性，并且ω0 = 2πf0，其中f0为仪表组件10的以赫兹为单位的固有/共振频率。另外，x为振动的物理位移距离，为流管位移的速度，并且/>为加速度。这通常被称为MCK模型。该公式可被重新整理成以下形式：
(2)。
式（2）可被进一步表示成传递函数形式。在该传递函数形式中，使用了位移相对于力的项，包括：
(3)。
可应用磁关系来简化式（3）。两个适用的方程式为：
(4)
以及
(5)。
式（4）的传感器电压V（在敏感元件传感器170L或170R处）等于敏感元件灵敏度因子BLPO乘以敏感元件运动速度。对于每个敏感元件传感器，敏感元件灵敏度因子BLPO通常是已知的或测得的。式（5）的驱动器180所产生的力f等于驱动器灵敏度因子BLDR乘以提供给驱动器180的驱动电流I。驱动器180的驱动器灵敏度因子BLDR通常是已知的或测得的。因子BLPO和BLDR两者都是温度的函数，并且可通过温度测量来校正。
通过将式（4）和（5）的磁关系代入到式（3）的传递函数，可获得下式：
(6)。
如果仪表组件10在共振时、即在共振/固有频率ω0（其中ω0=2πf0）下被开环驱动，则式（6）可被重写为：
(7)
通过代入刚度，式（7）被简化为：
(8)
这里，可将刚度系数K孤立，以便获得：
(9)。
结果，通过测量/量化衰减特性ζ以及驱动电压V和驱动电流I，可确定刚度系数K。来自敏感元件的响应电压V可根据振动响应以及驱动电流I来确定。确定刚度系数K的过程将在下面结合图4来更详细地讨论。
可随时间跟踪该刚度系数，以校验仪表精度。刚度系数K的变化可指示特定流量计的FCF已改变。刚度系数K可仅根据流量计的振动响应获得。跟踪刚度系数K的变化可允许检测仪表的变化并重新校准，而无需破坏性的工厂校准过程。
图2描绘了根据实施例的仪表电子器件20。仪表电子器件20包括接口201和处理系统203。例如，仪表电子器件20例如从仪表组件10接收振动响应240。仪表电子器件20处理振动响应240，以便获得流过仪表组件10的流材料的流动特性。另外，在根据示例的仪表电子器件20中，振动响应240也被处理，以便确定仪表组件10的刚度系数K。此外，仪表电子器件20可随着时间的推移处理两个或更多个这样的振动响应，以便检测仪表组件10中的刚度系数变化ΔK。可在流动或无流动条件下进行刚度系数K的确定。无流动的刚度系数K的确定可提供所产生的振动响应中的噪声水平降低的益处。
接口201经由图1的引线100从敏感元件传感器170L和170R中的一个接收振动响应240。接口201可执行任何必要或期望的信号调节，例如格式化、放大、缓冲之类的任何方式。可替代地，可在处理系统203中执行信号调节中的一些或全部。另外，接口201可使得能够实现仪表电子器件20与外部装置之间的通信。接口201可能够实现任何方式的电子、光学或无线通信。
在一个实施例中，接口201与数字转换器（未示出）耦接，其中，传感器信号包括模拟传感器信号。该数字转换器对模拟振动响应进行采样和数字化，并产生数字振动响应240。
处理系统203进行仪表电子器件20的操作并处理来自仪表组件10的流测量结果。处理系统203执行一个或多个处理例程，并且由此，处理流测量结果，以便产生一个或多个流特性。
处理系统203可包括通用计算机、微处理系统、逻辑电路或者某种其他通用或定制的处理装置。处理系统203可分布在多个处理装置之中。处理系统203可包括任何方式的集成或独立的电子存储介质，例如存储系统205。
存储系统205可存储流量计参数和数据、软件例程、常数值和变量值。在一个实施例中，存储系统205包括通过处理系统203执行的例程。
在一个实施例中，存储系统205存储用于操作流量计5的变量、常数、系数和工作变量。例如，存储系统205可存储第一刚度系数K 202、第二刚度系数K 204、多个温度T 206、多个响应频率ω 208、多个驱动器电流I 210、平均温度T 212、标准偏差温度T 214、平均响应频率ω 216、标准偏差响应频率ω 218、平均驱动器电流I 224、标准偏差驱动器电流I226、后续温度T 228、后续响应频率ω 230、后续驱动器电流I 232、第一相应阈值234、第一后续值236、第一相应范围237、第一相应平均值238、第一相应标准偏差239、振动响应240、振动响应频率ω 242、振动响应电压V 244、振动响应驱动电流I 246、衰减特性ζ 248、第二相应阈值250、第二后续值252、第二相应范围254、第二相应平均值256、第三相应阈值260、第三后续值262、第三相应范围264、第三相应平均值266以及预定因子268，如下面将描述的。
图3a描绘了根据示例的方法300。方法300可用于确定何时校验流量计的刚度系数K。
方法300开始于步骤302。在步骤302中，接收第一刚度系数K 202。在示例中，第一刚度系数K 202可在处理系统203处接收并存储在存储系统205处。然而，在另外的示例中，第一刚度系数K 202可通过处理系统203确定，如将在下面进一步描述的。
方法300以步骤304继续。在步骤304中，接收多个温度T 206、多个响应频率ω 208和多个驱动器电流I 210。例如，该多个温度T 206可以是使用温度传感器190确定的温度的时间序列，该多个响应频率ω 208可以是在使仪表组件10振动时使用敏感元件170L和170R确定的响应频率ω的时间序列，并且该多个驱动器电流I 210可以是为驱动器180确定的驱动器电流I的时间序列。在示例中，该多个温度T 206、该多个响应频率ω 208和该多个驱动器电流I 210可包括同时发生的时间段上的时间戳。
在示例中，可与第一刚度系数K 202的确定同时确定该多个温度T 206、该多个频率ω 208和该多个驱动器电流I 210。这可允许该多个温度T 206、该多个频率ω 208和该多个驱动器电流I 210在第一仪表刚度系数K 202的确定期间更好地表示流量计状态。
方法300以步骤306、308和310继续。在步骤306中，基于该多个温度T 206来确定平均温度T 212和标准偏差温度T 214。在步骤308中，基于该多个响应频率ω 208来确定平均响应频率ω 216和标准偏差响应频率ω 218。在步骤310中，基于该多个驱动器电流I 210来确定平均驱动器电流I 224和标准偏差驱动器电流I 226。第一刚度系数K 202、平均温度T 212、标准偏差温度T 214、平均响应频率ω 216、标准偏差响应频率ω 218、平均驱动器电流I 224和标准偏差驱动器电流I 226全都可帮助限定流量计的操作区域，该操作区域与特定时间在特定环境中的仪表状态相关。
表1
。
表1提供了第一和第二示例性操作区域，以及它们相应的刚度系数K、平均温度T212、标准偏差温度T 214、平均响应频率ω 216、标准偏差响应频率ω 218、平均驱动器电流I 224以及标准偏差驱动器电流I 226。在一个示例中，第一刚度系数K 202可以是与表1中的第一操作区域相关联的刚度系数K。
方法300以步骤312继续。在步骤312中，接收第一后续值236。第一后续值236包括后续温度T 228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232。在示例中，可在已确定第一操作区域之后确定后续温度T 228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232。换句话说，后续温度T 228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232可与如下时间戳相关联，即：该时间戳在与用于限定表1的第一操作区域的第一刚度系数K 202、该多个温度T 206、该多个响应频率ω 208或该多个驱动器电流I 210相关联的时间戳之后且不与之同时。
方法300以步骤314继续。在步骤314中，第一后续值236被确定为处于第一相应平均值238减去第一相应阈值234与第一相应平均值238加上第一相应阈值234之间。
第一相应平均值238是与第一后续值236相对应的平均值，即平均温度T 212、平均响应频率ω 216或平均驱动器电流I 224。例如，如果正在评估后续温度T 228，则第一相应平均值238是平均温度T 212。
第一相应阈值234限定了围绕处于操作区域内的第一相应平均值238的第一相应范围237。如技术人员将理解的，第一相应阈值234可以是可操作以在加到后续值或从后续值中减去时限定第一相应范围237的任何数。
步骤314可帮助确定接收到的第一后续值236，或者后续温度T 228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232中的至少一者，何时与接收到的第一后续值236相距在第一相应阈值234之外。在这样的情况下，流量计5可处于第一操作区域之外。
在示例中，可通过将第一相应标准偏差239乘以预定因子268来确定第一相应阈值234。
第一相应标准偏差239可以是与接收到的第一后续值236相关联的无论哪个标准偏差，包括标准偏差温度T 214、标准偏差响应频率ω 218或标准偏差驱动器电流I 226。
预定因子268可包括用于限定围绕第一相应平均值238的操作区域的任何数。在示例中，对于平均温度T 212、平均响应频率ω 216或平均驱动器电流I 224中的每一个，预定因子268可相同。然而，在另外的示例中，温度T、响应频率ω或驱动器电流I可各自对应于不同的相应预定因子268。
例如，如果预定因子268为1.5，并且接收到的第一后续值236为后续温度T 228，则对于表1中限定的第一操作区域，第一相应阈值234将为3，或者是标准偏差温度T 214乘以预定因子268，即2*1.5。通过允许经由预定因子268来配置第一相应阈值234，可以调整第一刚度系数K 202中可能的漂移量，这可启动对刚度系数K的新校验。
方法300以步骤324继续。在步骤324中，开始第二刚度系数K 204的确定。在示例中，确定第二刚度系数K 204的例程可通过处理系统203执行。然而，在另外的示例中，第二刚度系数K 204可通过另外的仪表电子器件（未示出）确定。在示例中，确定第二刚度系数K204的方法可与确定第一刚度系数K 202的方法基本上相同。
步骤324可开始对第二、较新的操作区域的识别。例如，步骤324可开始识别表1中表示的第二操作区域。在示例性表1中，可以看到，与第一操作区域相比，第二操作区域包括第二刚度系数K 204，该第二刚度系数K 204低于所关注的第一区域的第一刚度系数K 202。第二操作区域的平均温度T 212、平均响应频率ω 216和平均驱动器电流I 224也低于第一操作区域的相应值。
在步骤324之后，可重复方法300的步骤，以有助于进一步监测流量计。例如，可执行步骤304、306、308和310以确定新操作区域的参数。还可执行步骤312和314，以针对刚度的潜在变化监测流量计5。这可允许操作者仅在流量计刚度可能发生变化时才校验流量计刚度系数K。例如，这样的变化可能是由于诸如流管的腐蚀、流管的侵蚀、仪表组件10的损伤或处理环境的变化之类的因素引起的。
在示例中，方法300还可包括图3b中所描绘的方法301的任何步骤。例如，方法300还可包括步骤316和318。在步骤316中，接收第二后续值252。第二后续值252包括后续温度T228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232中的一个，该第二后续值252与第一后续值236不同。例如，如果第一后续值236是后续温度T 228，则第二后续值252可以是后续响应频率ω 230。
在步骤318中，可确定第二后续值252是否处于第二相应范围254之外。第二相应范围254包括处于第二相应平均值256减去第二相应阈值250与第二相应平均值256加上第二相应阈值250之间的值。例如，如果第二后续值252是后续响应频率ω 230，则第二相应平均值256是平均响应频率ω 216。
步骤316和318可允许操作者将执行流量计刚度校验限于如下状况，即：其中，后续温度T 228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232三者中的两者处于预定操作区域之外。在一些示例中，这可防止流量计过于频繁地运行仪表校验例程，或者仅针对处于操作区域之外的小的偏移运行。
如果方法300中包括步骤316和318，则方法300还可包括步骤320和322。在步骤320中，可接收第三后续值262。该第三后续值262包括后续温度T 228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232，该第三后续值262不同于第一后续值236和第二后续值252。例如，如果第一后续值236是后续温度T 228，并且第二后续值252是后续响应频率ω 230，则第三后续值262可以是后续驱动器电流I 232。
在步骤322中，可确定第三后续值262处于第三相应范围264之外。第三相应范围264包括处于第三相应平均值266减去第三相应阈值260与第三相应平均值266加上第三相应阈值260之间的值。例如，如果第三后续值262是后续驱动器电流I 232，则第三相应平均值266是平均驱动器电流I 224。
步骤320和322可进一步允许操作者将执行流量计刚度校验限于如下状况，即：其中，后续温度T 228、后续响应频率ω 230或后续驱动器电流I 232三者中的三者都处于预定操作区域之外。在一些示例中，这可进一步防止流量计过于频繁地运行仪表校验例程，或者仅针对处于操作区域之外的小的偏移运行。
在示例中，步骤302或324还可包括确定第一和/或第二刚度系数202和204的步骤。例如，方法300还可包括图4中所描绘的方法400的步骤。然而，如本领域技术人员将会理解的，确定刚度系数K 202、204的其他方法也是可能的。例如，转让给签字申请人的MicroMotion，Inc.的PCT专利公布WO 2007/040468描述了几种这样的方法。
方法400开始于步骤402。在步骤402中，可接收振动响应240。振动响应240是流量计对基本上处于共振频率下的振动的响应。振动响应240可以是连续的或间歇的。流材料可流过仪表组件10，或者可以是静态的。
方法400以步骤404继续。在步骤404中，可确定振动响应频率ω 242。振动响应频率ω 242可使用本领域技术人员已知的任何方法、过程或硬件根据振动响应240来确定。
方法400以步骤406继续。在步骤406中，可确定振动响应电压V 244和振动响应驱动电流I 246。如本领域技术人员将会理解的，振动响应电压V 244和振动响应驱动电流I246可由未处理的或调节的振动响应获得。
方法400以步骤408继续。在步骤408中，可确定流量计的衰减特性ζ 248。可通过在测量衰减特性的同时使流量计的振动响应向下衰减到振动目标来测量阻尼特性。该衰减动作可按照几种方式执行。可减小驱动信号幅度，驱动器180可实际上执行仪表组件10的制动（在适当的流量计中），或者驱动器180可仅无动力直到达到目标。在一个实施例中，该振动目标在驱动设定点包括降低的水平。例如，如果驱动设定点当前处于3.4 mV/Hz，则对于阻尼测量，可将驱动设定点减小到更低的值，例如2.5 mV/Hz。以这种方式，仪表电子器件20可使仪表组件10简单地滑行（coast），直到振动响应240基本上匹配该新的驱动目标。
方法400以步骤410继续。在步骤410中，可确定刚度系数K 202、204。刚度系数K202、204可由振动响应频率ω 242、振动响应电压V 244、振动响应驱动电流I 246和衰减特性ζ 248来确定。刚度系数K 202、204可根据上面的式（9）来确定。
图5描绘了根据实施例的系统500。系统500包括刚度系数K模块502、学习模块504和监测模块506。
刚度系数K模块502可用于确定刚度系数K 202、204，如上文关于步骤302和324所述。在示例中，刚度系数K模块502可简单地接收、存储和/或检索刚度系数K 202、204。然而，在另外的示例中，刚度系数K模块502可确定刚度系数K 202、204中的至少一个。例如，刚度系数K模块502可执行方法400的步骤。
学习模块504可用于学习流量计的当前操作区域，如上文关于步骤304、306、308和310所述。
监测模块506可用于确定流量计是否仍处于与最后确定的刚度系数K相关的操作区域内，如上文关于步骤312、314、316、318、320和322所述。
通过使用上述方法、仪表电子器件或系统，操作者可能够仅在仪表刚度可能发生变化时才校验仪表刚度。这可允许流量计更高效和更精确地操作。
上述示例的详细描述不是对发明者预期将属于本申请的范围内的所有示例的穷尽式描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述示例的特定元件可被各种不同地结合或消除以产生另外的示例，并且这种另外的示例落入本申请的范围和教导内。对于本领域技术人员而言也将是显而易见的是，上述示例可整体或部分地被结合，以在本申请的范围和教导内产生另外的示例。因此，本申请的范围应当由所附权利要求确定。
Claims (18)
1.一种用于确定何时校验流量计(5)中的刚度系数K(202、204)的方法(300)，所述方法(300)包括：
接收第一刚度系数K(202)；
接收多个温度T(206)、多个响应频率ω(208)和多个驱动器电流I(210)；
基于所述多个温度T(206)来确定平均温度T(212)和标准偏差温度T(214)；
基于所述多个响应频率ω(208)来确定平均响应频率ω(216)和标准偏差响应频率ω(218)；
基于所述多个驱动器电流I(210)来确定平均驱动器电流I(224)和标准偏差驱动器电流I(226)；
接收第一后续值(236)，所述第一后续值(236)包括后续温度T(228)、后续响应频率ω(230)或后续驱动器电流I(232)；以及
在确定所述第一后续值(236)处于第一相应范围(237)之外时，所述第一相应范围(237)限定在第一相应平均值(238)减去第一相应阈值(234)与所述第一相应平均值(238)加上所述第一相应阈值(234)之间，开始第二刚度系数K(204)的确定。
2.根据权利要求1所述的方法(300)，其中，所述多个温度T(206)、所述多个响应频率ω(208)和所述多个驱动器电流I(210)与对所述第一刚度系数K(202)的所述确定同时确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法(300)，其中，所述第一相应阈值(234)包括将第一相应标准偏差(239)乘以预定因子(268)。
4.根据权利要求3所述的方法(300)，还包括：
接收至少第二后续值(252)，其包括所述后续温度T(228)、所述后续响应频率ω(230)或所述后续驱动器电流I(232)，所述第二后续值(252)不同于所述第一后续值(236)，以及
其中，确定所述第一后续值(236)处于所述第一相应范围(237)之外还包括确定所述第二后续值(252)处于第二相应范围(254)之外，所述第二相应范围(254)限定在第二相应平均值(256)减去第二相应阈值(250)与所述第二相应平均值(256)加上所述第二相应阈值(250)之间。
5.根据权利要求4所述的方法(300)，还包括：
接收至少第三后续值(262)，其包括所述后续温度T(228)、所述后续响应频率ω(230)或所述后续驱动器电流I(232)，所述第三后续值(262)不同于所述第二后续值(252)和所述第一后续值(236)，以及
其中，确定所述第一后续值(236)处于所述第一相应范围(237)之外还包括确定所述第三后续值(262)处于第三相应范围(264)之外，所述第三相应范围(264)限定在第三相应平均值(266)减去第三相应阈值(260)与所述第三相应平均值(266)加上所述第三相应阈值(260)之间。
6.根据权利要求1所述的方法(300)，其中，接收所述第一刚度系数K(202)或开始所述第二刚度系数K(204)的所述确定中的至少一者还包括：
接收来自所述流量计(5)的振动响应(240)，其中所述振动响应(240)包括对所述流量计(5)在基本上共振频率下的振动的响应；
确定振动响应频率ω(242)；
确定振动响应电压V(244)和振动响应驱动电流I(246)；
测量所述流量计(5)的衰减特性ζ(248)；以及
根据所述振动响应频率ω(242)、所述振动响应电压V(244)、所述振动响应驱动电流I(246)以及所述衰减特性ζ(248)，来确定所述刚度系数K(202、204)。
7.一种用于流量计(5)的仪表电子器件(20)，所述仪表电子器件(20)包括用于接收来自所述流量计(5)的振动响应(240)的接口(201)以及与所述接口(201)通信的处理系统(203)，其中所述处理系统(203)配置成：
接收第一刚度系数K(202)；
接收多个温度T(206)、多个响应频率ω(208)和多个驱动器电流I(210)；
基于所述多个温度T(206)来确定平均温度T(212)和标准偏差温度T(214)；
基于所述多个响应频率ω(208)来确定后续响应频率ω(230)和标准偏差响应频率ω(218)；以及
基于所述多个驱动器电流I(210)来确定平均驱动器电流I(224)和标准偏差驱动器电流I(226)；
接收第一后续值(236)，所述第一后续值(236)包括后续温度T(228)、后续响应频率ω(230)或后续驱动器电流I(232)；以及
在确定所述第一后续值(236)处于第一相应范围(237)之外时，所述第一相应范围(237)限定在第一相应平均值(238)减去第一相应阈值(234)与所述第一相应平均值(238)加上所述第一相应阈值(234)之间，开始第二刚度系数K(204)的确定。
8.根据权利要求7所述的仪表电子器件(20)，其中，所述多个温度T(206)、所述多个响应频率ω(208)和所述多个驱动器电流I(210)与对所述第一刚度系数K(202)的所述确定同时确定。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的仪表电子器件(20)，其中，所述第一相应阈值(234)包括将第一相应标准偏差(239)乘以预定因子(268)。
10.根据权利要求7至8中任一项所述的仪表电子器件(20)，其中，所述处理系统(203)还被配置成：
接收至少第二后续值(252)，其包括所述后续温度T(228)、所述后续响应频率ω(230)或所述后续驱动器电流I(232)，所述第二后续值(252)不同于所述第一后续值(236)，以及
其中，确定所述第一后续值(236)处于所述第一相应范围(237)之外还包括确定所述第二后续值(252)处于第二相应范围(254)之外，所述第二相应范围(254)限定在第二相应平均值(256)减去第二相应阈值(250)与所述第二相应平均值(256)加上所述第二相应阈值(250)之间。
11.根据权利要求10所述的仪表电子器件(20)，其中，所述处理系统(203)还被配置成：
接收至少第三后续值(262)，其包括所述后续温度T(228)、所述后续响应频率ω(230)或所述后续驱动器电流I(232)，所述第三后续值(262)不同于所述第二后续值(252)和所述第一后续值(236)，以及
其中，确定所述第一后续值(236)处于所述第一相应范围(237)之外还包括确定所述第三后续值(262)处于第三相应范围(264)之外，所述第三相应范围(264)限定在第三相应平均值(266)减去第三相应阈值(260)与所述第三相应平均值(266)加上所述第三相应阈值(260)之间。
12.根据权利要求7至8中任一项所述的仪表电子器件(20)，其中，接收所述第一刚度系数K(202)以及开始所述第二刚度系数K(204)的所述确定中的至少第一者还包括：
接收来自所述流量计(5)的振动响应(240)，其中所述振动响应(240)包括对所述流量计(5)在基本上共振频率下的振动的响应；
确定振动响应频率ω(242)；
确定振动响应电压V(244)和振动响应驱动电流I(246)；
测量所述流量计(5)的衰减特性ζ(248)；以及
根据所述振动响应频率ω(242)、所述振动响应电压V(244)、所述振动响应驱动电流I(246)以及所述衰减特性ζ(248)，来确定刚度系数K(202、204)。
13.一种用于确定何时校验流量计(5)的刚度系数K(202、204)的系统(500)，所述系统(500)包括：
刚度系数K模块(502)，其配置成确定第一刚度系数K(202)以及确定第二刚度系数K(204)；
学习模块(504)，其配置成接收多个温度T(206)、多个响应频率ω(208)和多个驱动器电流I(210)，基于所述多个温度T(206)来确定平均温度T(212)和标准偏差温度T(214)，基于所述多个响应频率ω(208)来确定后续响应频率ω(230)和标准偏差响应频率ω(218)，并且基于所述多个驱动器电流I(210)来确定平均驱动器电流I(224)和标准偏差驱动器电流I(226)；以及
监测模块(506)，其配置成接收第一后续值(236)，所述第一后续值(236)包括后续温度T(228)、后续响应频率ω(230)或后续驱动器电流I(232)，并且在确定所述第一后续值(236)处于第一相应范围(237)之外时，所述第一相应范围(237)限定在第一相应平均值(238)减去第一相应阈值(234)与所述第一相应平均值(238)加上所述第一相应阈值(234)之间，开始第二刚度系数K(204)的确定。
14.根据权利要求13所述的系统(500)，其中，所述多个温度T(206)、所述多个响应频率ω(208)和所述多个驱动器电流I(210)与对所述第一刚度系数K(202)的所述确定同时确定。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的系统(500)，其中，所述第一相应阈值(234)包括将第一相应标准偏差(239)乘以预定因子(268)。
16.根据权利要求13至14中任一项所述的系统(500)，其中，所述监测模块(506)还被配置成：
接收至少第二后续值(252)，其包括所述后续温度T(228)、所述后续响应频率ω(230)或所述后续驱动器电流I(232)，所述第二后续值(252)不同于所述第一后续值(236)，并且其中，确定所述第一后续值(236)处于所述第一相应范围(237)之外还包括确定所述第二后续值(252)处于第二相应范围(254)之外，所述第二相应范围(254)限定在第二相应平均值(256)减去第二相应阈值(250)与所述第二相应平均值(256)加上所述第二相应阈值(250)之间。
17.根据权利要求16所述的系统(500)，其中，所述监测模块(506)还被配置成：
接收至少第三后续值(262)，其包括所述后续温度T(228)、所述后续响应频率ω(230)或所述后续驱动器电流I(232)，所述第三后续值(262)不同于所述第二后续值(252)和所述第一后续值(236)，并且其中，确定所述第一后续值(236)处于所述第一相应范围(237)之外还包括确定所述第三后续值(262)处于第三相应范围(264)之外，所述第三相应范围(264)限定在第三相应平均值(266)减去第三相应阈值(260)与所述第三相应平均值(266)加上所述第三相应阈值(260)之间。
18.根据权利要求13至14中任一项所述的系统(500)，其中，所述刚度系数K模块(502)还被配置成：接收来自所述流量计(5)的振动响应(240)，其中所述振动响应(240)包括对所述流量计(5)在基本上共振频率下的振动的响应；确定振动响应频率ω(242)；确定振动响应电压V(244)和振动响应驱动电流I(246)；测量所述流量计(5)的衰减特性ζ(248)；以及根据所述振动响应频率ω(242)、所述振动响应电压V(244)、所述振动响应驱动电流I(246)以及所述衰减特性ζ(248)，来确定所述刚度系数K(202、204)。
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