CN113906282A - 确定并识别叉式计量仪中的异常 - Google Patents

Abstract

公开了用于确定流体流系统中的过程异常的方法，该系统具有带有浸没在流体流的流体中的浸没元件的计量仪。该方法包括：使用数据处理电路(132)确定流体流系统中的流体的测量密度；使用数据处理电路(132)、基于流体流系统中的流体的测量密度与预期密度之间的关系来确定流体流系统是否正在经历密度异常；使用数据处理电路(132)确定计量仪的浸没元件的振动的测量相位差；使用数据处理电路(132)、基于流体流中的浸没元件的振动的测量相位差与目标相位差之间的关系来确定流体流系统是否正在经历相位异常；以及基于是否存在密度异常的确定和是否存在相位异常的确定来识别流体流系统的异常。

Description

确定并识别叉式计量仪中的异常

技术领域

下面描述的实施方式涉及振动传感器，并且更具体地，涉及确定并识别振动传感器中的异常。

背景技术

诸如振动密度计和振动粘度计的振动传感器通过检测在待表征的流体存在时振动的振动元件的运动来操作。振动元件具有可以具有振动响应参数例如共振频率或质量因子Q的振动响应。振动元件的振动响应通常受到与流体组合的振动元件的经组合的质量、刚度和阻尼特性的影响。与流体相关联的性质例如密度、粘度、温度等可以通过处理从与振动元件相关联的一个或更多个运动换能器接收到的一个或更多个振动信号来确定。振动信号的处理可以包括确定振动响应参数。

振动传感器具有振动元件和耦合至振动元件的计量仪电子设备。振动传感器包括用于使振动元件振动的驱动器和响应于振动而产生振动信号的拾取器。振动信号通常是连续的时间或模拟信号。计量仪电子设备接收振动信号，并且处理振动信号以产生一个或更多个流体特性或流体测量。计量仪电子设备确定振动信号的频率和幅度两者。可以进一步处理振动信号的频率和幅度以确定流体的密度。

振动传感器使用闭环或开环电路为驱动器提供驱动信号。驱动信号通常基于所接收到的振动信号。电路将振动信号或振动信号的参数修改为驱动信号或并入驱动信号。例如，驱动信号可以是所接收到的振动信号的放大版本、调制版本或其他修改版本。因此，所接收到的振动信号可以包括使电路能够实现目标频率的反馈。使用反馈，电路递增地改变驱动频率并监测振动信号，直到达到目标频率为止。

流体性质例如流体的粘度和密度可以根据驱动信号与振动信号之间的相位差为例如135°和45°的频率确定。这些期望的相位差——表示为第一偏共振相位差和第二偏共振相位差——可以对应于半功率或3dB频率。第一偏共振频率被定义为第一偏共振相位差为约135°的频率。第二偏共振频率被定义为第二偏共振相位差为约45°的频率。在第二偏共振频率下进行的密度测量可以与流体粘度无关。因此，在第二偏共振相位差为45°的情况下进行的密度测量可以比在其他相位差下进行的密度测量更准确。

当操作时，暴露于流动流体的叉式振动计的元件可能由于异常条件而经历效率的变化。例如，浸没在流体流中的元件可能由于密度和/或粘度的显著波动而经历变化。这可能是由于夹带的外颗粒或夹带的气体所致。浸没在流体中的元件也可以积累，比如膜或颗粒物的积聚(build-up)。浸没在流动流体中的元件也可以分别由于物理相互作用或化学反应而经历侵蚀或腐蚀。此外，异常读数可以是制造或安装异常的特征。浸没在流体中的元件可以包括振动元件。该振动元件可能受到任何这些异常的影响，因为振动元件和流体的测量性质经由异常传感器读数影响。此外，有故障的安装或制造可能导致不可预测的读数。

现有计量仪和流量监测设备需要更有效的手段，通过这些手段来确定并识别在计量仪系统操作时计量仪系统中的故障的性质。目前的方法是注意到所产生的读数中的异常，并且从操作状况中移除计量仪以检查计量仪。

因此，需要确定故障的存在并识别哪个故障导致振动计中的问题。

发明内容

在一个实施方式中，提供了一种用于确定过程异常的方法。描述了用于确定流体流系统中的过程异常的方法的实施方式，该系统具有带有浸没在流体流的流体中的浸没元件的计量仪，该方法包括使用数据处理电路确定流体流系统中的流体的测量密度。该方法还包括使用数据处理电路基于流体流系统中的流体的测量密度与预期密度之间的关系来确定流体流系统是否正在经历密度异常。该方法还包括使用数据处理电路确定计量仪的浸没元件的振动的测量相位差。该方法还包括使用数据处理电路基于流体流中的浸没元件的振动的测量相位差与目标相位差之间的关系来确定流体流系统是否正在经历相位异常。该方法还包括基于是否存在密度异常的确定和是否存在相位异常的确定来识别流体流系统的异常。

在另一实施方式中，提供了一种用于确定异常的数据处理电路。在数据处理电路的实施方式中，数据处理电路可通信地耦合至计量仪的计量仪电子设备和/或集成至计量仪电子设备中，计量仪具有振动元件、用于驱动振动元件中的振动的驱动器以及用以测量振动元件的振动的至少一个传感器，计量仪电子设备被配置成确定测量相位差和测量密度。数据处理电路还被配置成：确定流体流系统中的流体的测量密度；基于流体流系统中的流体的测量密度与预期密度之间的关系来确定流体流系统是否正在经历密度异常；确定计量仪的振动元件的振动的测量相位差；使用数据处理电路、基于流体流中振动元件的振动的测量相位差与目标相位差之间的关系来确定流体流系统是否正在经历相位异常；以及基于密度异常的确定和相位异常的确定来识别流体流系统的异常。

方面

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：使用数据处理电路识别指示气体夹带异常的密度异常，其中，测量密度与预期密度之间的关系是测量密度比预期密度小至少阈值密度差。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括测量相位差与目标相位差相差至少阈值相位偏差。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：测量相位差是平均测量相位差，并且阈值相位偏差是平均测量相位差与目标相位差之间的差。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括所识别的流体流系统的异常是气体夹带异常。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：使用数据处理电路、通过基于存储在数据处理电路中的数据确定流体和流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能侵蚀浸没元件，来确定气体夹带异常识别是否可能与侵蚀异常识别相混淆；以及使用数据处理电路、如果数据处理电路具有指示流体和流动流体中夹带的元素中的一个或更多个有可能侵蚀浸没元件的数据，则识别出气体夹带异常识别可能与侵蚀异常相混淆。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：使用数据处理电路识别指示积聚异常的密度异常，其中，测量密度与预期密度之间的关系是测量密度比预期密度大至少阈值密度差。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：使用数据处理电路、通过确定下述中的一个或更多个来确定测量相位差与目标相位差之间的关系：测量相位差与目标相位差相差至少阈值相位偏差；摆动行为，在摆动行为中测量相位差从目标相位差上下摆动；以及测量相位差相对于目标相位差的三角测量行为；以及使用数据处理电路识别指示积聚异常的相位异常。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：摆动行为和三角测量行为中的一个或更多个被确定为测量相位差高于目标相位差的一定数目的连续周期振荡以及/或者测量相位差低于目标相位差的另一数目的连续周期振荡。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：三角测量行为由测量相位差相对于目标相位产生三角形或圆形图案的连续周期振荡的数目来确定。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：识别进一步包括：流体流系统的异常被识别为积聚异常。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：使用数据处理电路、通过基于存储在数据处理电路中的数据确定流体和流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能腐蚀浸没元件，来确定积聚异常识别是否可能与腐蚀异常识别相混淆；以及使用数据处理电路、如果数据处理电路具有指示流动流体和流动流体中夹带的元素中的一个或更多个有可能腐蚀浸没元件的数据，则识别出积聚异常识别可能与腐蚀异常相混淆。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括阈值密度差是1kg/m³。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括阈值相位偏差是0.02°。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括阈值相位偏差是0.015°。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：使用数据处理电路、通过下述中的一个或更多个来对所述异常作出响应：通知用户气体夹带异常，在计量仪上指示气体夹带异常已发生，响应于气体夹带异常而改变流体或流体流的特性，以及存储表示气体夹带异常的数据。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：改变流体或流体流的流动特性进一步包括下述中的一个或更多个：增大流体流的速度，以及增大流体流中的流体的温度。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括计量仪是叉式密度计和叉式粘度计中的一个。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过确定测量密度比预期密度小至少阈值密度差来确定测量密度与预期密度之间的关系；以及识别指示气体夹带异常的密度异常。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过确定测量相位差与目标相位差相差至少阈值相位偏差来确定测量相位差与目标相位差之间的关系。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：使用是平均测量相位差的测量相位差，并且阈值相位偏差是平均测量相位差与目标相位差之间的差。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过将流体流系统的异常识别为气体夹带异常来识别流体流系统的异常。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：使用数据处理电路、通过基于存储在数据处理电路中的数据确定流体和流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能侵蚀振动元件，来确定气体夹带异常识别是否可能与侵蚀异常识别相混淆；以及如果数据处理电路具有指示流体和流动流体中夹带的元素中的一个或更多个有可能侵蚀振动元件的数据，则识别出气体夹带异常识别可能与侵蚀异常相混淆。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过确定测量密度比预期密度大至少阈值密度差来确定测量密度与预期密度之间的关系；以及识别指示积聚异常的密度异常。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过确定下述中的一个或更多个来确定测量相位差与目标相位差之间的关系：测量相位差与目标相位差相差至少阈值相位偏差；摆动行为，在摆动行为中测量相位差从目标相位差上下摆动；以及测量相位差相对于目标相位差的三角测量行为；以及识别指示积聚异常的相位异常。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过检测测量相位差高于目标相位差的连续周期振荡的数目和测量相位差低于目标相位差的连续周期振荡的另一数目中的一者或两者来确定摆动行为和三角测量行为中的一个或更多个。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过识别测量相位差相对于目标相位产生三角形或圆形图案的连续周期振荡的数目来确定三角测量行为。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成将流体流系统的异常识别为积聚异常。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过基于存储在数据处理电路中的数据确定流体和流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能腐蚀振动元件，来确定积聚异常识别是否可能与腐蚀异常识别相混淆；以及如果数据处理电路具有指示流动流体和流动流体中夹带的元素中的一个或更多个有可能腐蚀振动元件的数据，则识别出积聚异常识别可能与腐蚀异常相混淆。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成使用1kg/m³的阈值密度差。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成阈值相位偏差是0.02°。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成阈值相位偏差是0.015°。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过下述中的一个或更多个来对异常作出响应：通知用户异常，在计量仪上指示异常已发生，响应于异常而改变流体或流体流的特性，以及存储表示异常的数据。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过增加流体流的速度和增大流体流中的流体的温度中的一个或更多个来改变流体或流体流的流动特性。

根据一方面，计量仪可以是叉式密度计和叉式粘度计中的一个。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：数据处理电路确定流体流系统不正在经历任何密度异常但是流体流正在经历至少一个相位异常，所识别的异常是制造异常和安装异常中的一个或更多个。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：重置信号处理电路或建立与数据处理电路的新的相位锁定；由数据处理电路确定在重置信号处理电路或建立新的相位锁定之后摆动行为是否随时间减弱；如果摆动行为随时间减弱，则由信号处理电路确定相位异常不是指示积聚异常的相位异常而是指示安装异常的相位异常。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以通过下述识别来确定摆动行为和三角测量行为中的一个或更多个：识别具有相对于预期相位差的增大的测量相位差最大周期偏差的、高于或低于预期相位差的测量相位差的连续周期的数目，识别可能跟随着的具有相对于预期相位差的减小的最大周期偏差的连续测量相位差周期的潜在不同的数目。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：在确定增大地然后连续地偏离预期相位差的连续周期的数目、连续地随后减小地偏离预期相位差的周期的另一数目之后，摆动行为还通过测量相位差与预期相位差会合并交越至预期相位差的另一侧来确定。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：改变流体或流体流的特性包括：如果数据处理电路具有被存储以指示积聚具有比浸没元件的熔点低的熔点的数据，则提高流体的温度。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成包括：数据处理电路确定流体流系统不正在经历任何密度异常但是流体流正在经历至少一个相位异常，所识别的异常是制造异常和安装异常中的一个或更多个。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：重置信号处理电路或建立与数据处理电路的新的相位锁定；由数据处理电路确定在重置信号处理电路或建立新的相位锁定之后摆动行为是否随时间减弱；如果摆动行为随时间减弱，则由数据处理电路确定相位异常不是指示积聚异常的相位异常而是指示安装异常的相位异常。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：通过下述识别来确定摆动行为和三角测量行为中的一个或更多个：识别具有相对于预期相位差的增大的测量相位差最大周期偏差的、高于或低于预期相位差的测量相位差的连续周期的数目，识别可能跟随着的具有相对于预期相位差的减小的最大周期偏差的连续测量相位差周期的潜在不同的数目。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：在确定增大地然后连续地偏离预期相位差的连续周期的数目、连续地随后减小地偏离预期相位差的周期的另一数目之后，还通过测量相位差与预期相位差会合并交越至预期相位差的另一侧来确定摆动行为。

根据一方面，数据处理电路可以通过下述方式改变流体或流体流的特性：如果数据处理电路具有被存储以指示积聚具有比浸没元件的熔点低的熔点的数据，则提高流体的温度，其中，该温度高于积聚的熔点。

根据一方面，数据处理电路可以与计量仪整合，其中，计量仪是未被配置成向用户或外部装置提供除了表示异常和/或对异常的响应的数据以外的表示流体或流体流特性的数据的专用故障检测元件。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：当浸没元件首次浸没在流体中时、基于流体的初始测量密度来确定用于确定异常的至少一个阈值或范围。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：当浸没元件首次浸没在流体中时、基于流体的初始测量密度来确定用于确定异常的至少一个阈值或范围。

根据一方面，用于确定过程异常的方法可以包括：当计量仪处于安装、操作和未从操作中移除中的一个或更多个时，异常被识别。

根据一方面，数据处理电路可以被配置成：使得当计量仪处于安装、操作和未从操作中移除中的一个或更多个时，异常被识别。

附图说明

在所有附图上，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，这些附图不一定按比例绘制。

图1示出了振动传感器，该振动传感器包括振动元件和耦合至振动元件的计量仪电子设备。

图2示出了数据处理电路132的实施方式的框图。

图3示出了用于确定并识别异常的方法300的实施方式的流程图。

图4示出了用于确定并识别密度异常的方法400的实施方式的流程图。

图5示出了用于确定相位异常的方法500的实施方式的流程图。

图6示出了用于确定系统中是否存在夹带的气体的方法600的实施方式的流程图。

图7示出了用于确定计量仪上是否存在积聚的方法700的实施方式的流程图。

图8示出了用于确定气体夹带异常是否与侵蚀异常相混淆的方法800的实施方式的流程图。

图9示出了用于确定积聚异常是否与腐蚀异常相混淆的方法900的实施方式的流程图。

图10示出了用于响应异常检测的方法1000的实施方式的流程图。

图11a示出了根据实施方式的当叉式密度计在没有异常的情况下操作时将实时相位测量结果和密度测量结果与预期值关于时间而相比较的双轴图形1100a。

图11b示出了根据实施方式的当叉式密度计在没有异常的情况下操作时实时相位相对于预期相位差的偏差的图形1100b。

图12a示出了根据实施方式的当叉式密度计在夹带气体异常的情况下操作时将实时相位测量结果和密度测量结果与预期值关于时间而相比较的双轴图形1200a。

图12b示出了根据实施方式的当叉式密度计在夹带气体异常的情况下操作时实时相位相对于预期相位差的偏差的图形。

图13a示出了根据实施方式的当叉式密度计在积聚异常的情况下操作时将实时相位测量结果和密度测量结果与预期值关于时间而相比较的双轴图形1300a。

图13b示出了根据实施方式的当叉式密度计在积聚异常的情况下操作时实时相位相对于预期相位差的偏差的图形。

图14示出了根据实施方式的当叉式密度计在没有异常的情况下操作时将叉式相位与叉式相位关于时间而相比较的双轴图形1400。

具体实施方式

图1至图14和下面的描述描绘了具体示例以教导本领域技术人员如何进行和使用确定振动元件的振动响应参数的实施方式的最佳模式。出于教导创造性原则的目的，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解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，下面描述的特征可以以各种方式组合以形成确定振动元件的振动响应参数的多个变型。因此，下面描述的实施方式不限于下面描述的具体示例，而仅受权利要求及其等同内容限制。

图1示出了根据实施方式的计量仪的振动传感器5。振动传感器5可以包括振动元件104和计量仪电子设备20，其中，振动元件104通过一个或更多个引线100耦合至计量仪电子设备20。在一些实施方式中，振动传感器5可以包括振动齿(tine)式传感器或者叉式密度或叉式粘度传感器。然而，其他振动传感器被设想并且在本说明书和权利要求书的范围内。该计量仪可以是被配置成确定流体流特性和/或可以具体地被配置成检测异常的计量仪。设想这样的实施方式：其中，计量仪仅是异常检测器，而不是用于确定其他流体测量的计量仪，该计量仪可能未被配置成向用户或外部装置提供除了表示异常和/或对异常的响应的数据以外的表示流体或流体流特性的数据。

振动传感器5可以至少部分地浸没到待表征的流体中。流体可以包括液体或气体。可替选地，流体可以包括多相流体，例如包括夹带的气体、夹带的固体、多种液体或它们的组合的液体。一些示例性流体包括水泥浆、石油产品等。振动传感器5可以安装在导管或管道、罐、容器、或其他流体容器中。振动传感器5还可以安装在用于引导流体流的歧管或类似的结构中。然而，其他安装布置被设想并且在本说明书和权利要求书的范围内。

振动传感器5操作以提供流体测量。振动传感器5可以提供包括流体的流体密度和流体粘度中的一个或更多个的流体测量，所述流体包括流动或不流动的流体。振动传感器5可以提供包括流体质量流率、流体体积流率、流体的密度、流体的粘度和/或流体温度的流体测量。该列表不是详尽的，并且振动传感器5可以测量或确定其他流体特性。

计量仪电子设备20可以经由一个或更多个引线100向振动元件104提供电能。计量仪电子设备20经由一个或更多个引线100控制振动元件104的操作。例如，计量仪电子设备20可以产生驱动信号并向振动元件104提供所产生的驱动信号，其中，振动元件104使用所产生的驱动信号在一个或更多个振动部件中产生振动。所产生的驱动信号可以控制振动元件104的振动幅度和频率。所产生的驱动信号还可以控制振动持续时间和/或振动定时。

计量仪电子设备20还可以经由一个或更多个引线100从振动元件104接收一个或更多个振动信号。例如，计量仪电子设备20可以处理一个或更多个振动信号，以生成密度测量结果。计量仪电子设备20处理从振动元件104接收到的一个或更多个振动信号，以确定一个或更多个信号的频率。此外或另外，计量仪电子设备20处理一个或更多个振动信号，以确定流体的例如可以被处理以确定流体流率的其他特性，例如粘度或信号之间的相位差。如可以理解的，尽管可以采用任何合适的单位例如基于时间的单位，但是相位差通常以诸如度或弧度的空间单位来测量或表达。如果采用基于时间的单位，则本领域技术人员可以将相位差称为振动信号与驱动信号之间的时间延迟。其他振动响应特性和/或流体测量被设想并且在说明书和权利要求书的范围内。

计量仪电子设备20通过在所示的实施方式中的轴115耦合至振动元件104。轴115可以是任何期望的长度。轴115可以是至少部分地中空的。电线或其他导体可以通过轴115在计量仪电子设备20与振动元件104之间延伸。计量仪电子设备20包括诸如数据处理电路132、接收器电路134、接口电路136和驱动器电路138的电路部件。在所示的实施方式中，接收器电路134和驱动器电路138直接耦合至振动元件104的引线。可替选地，计量仪电子设备20可以包括来自振动元件104的单独部件或设备，其中，接收器电路134和驱动器电路138经由一个或更多个引线100耦合至振动元件104。

在所示的实施方式中，振动传感器5的振动元件104包括调谐叉式结构，其中，振动元件104至少部分地浸没到测量流体中。振动元件104包括可以固定至另一结构例如导管、管道、罐、容器、歧管或任何其他流体处理结构的壳体105。壳体105保持振动元件104，而振动元件104保持至少部分地暴露。因此，振动元件104被配置成浸没到流体中。振动传感器5还可以具有用于测量温度的温度传感器118，以便为流量计算和异常检测提供温度信息。

所示实施方式中的振动元件104包括第一齿112和第二齿114，所述第一齿112和第二齿114被配置成至少部分地延伸到流体中。第一齿112和第二齿114包括细长元件，所述细长元件可以具有任何所期望的截面形状。第一齿112和第二齿114本质上可以是至少部分地柔性的或有弹性的。振动传感器5还包括相应的第一压电元件122和第二压电元件124，所述相应的第一压电元件122和第二压电元件124包括压电晶体元件。第一压电元件122和第二压电元件124分别位于第一齿112和第二齿114附近。第一压电元件122和第二压电元件124被配置成分别与第一齿112和第二齿114接触和机械地相互作用。出于本说明书的目的，第一压电元件122和第二压电元件124也可以被认为浸没元件。

第一压电元件122与第一齿112的至少一部分接触。第一压电元件122也被电耦合至驱动器电路138。驱动器电路138向第一压电元件122提供所产生的驱动信号。第一压电元件122在经过所产生的驱动信号时展开和收缩。因此，第一压电元件122可以以振动运动(参见虚线)交替地使第一齿112从一侧到另一侧变形和移位，从而以周期性往复方式扰动流体。出于本说明书和权利要求书的目的，第一压电元件122也可以被称为驱动器122。虽然第一压电元件122被示出为示例性压电驱动器122，但是本说明书设想了本领域中使用的任何驱动器122。

第二压电元件124被示出为耦合至接收器电路134，该接收器电路134产生与流体中的第二齿114的变形对应的振动信号。第二齿114的移动使得由第二压电元件124产生相应的电振动信号。第二压电元件124将振动信号发送至计量仪电子设备20。出于本说明书和权利要求书的目的，第二压电元件124也可以称为传感器124或表示至少一个传感器124。应当注意，出于本说明书的目的，尽管所示的实施方式利用压电元件124呈现，但是本领域已知的所有传感器124都可以被设想。

计量仪电子设备20包括接口电路136。接口电路136可以被配置成与外部设备通信。接口电路136传送一个或更多个振动测量信号，并且可以将所确定的流体特性传送至一个或更多个外部设备。计量仪电子设备20可以经由接口电路136发送振动信号特性，例如振动信号的振动信号频率和振动信号幅度。计量仪电子设备20可以经由接口电路136发送流体测量结果，例如流体的密度和/或粘度等。其他流体测量结果被设想并且在本说明书和权利要求书的范围内。另外，例如，接口电路136可以从外部设备接收通信，包括用于生成测量值的命令和数据。在一些实施方式中，接收器电路134耦合至驱动器电路138，其中接收器电路134向驱动器电路138提供振动信号。由接收器电路134和驱动器电路138或在接收器电路134与驱动器电路138之间发送或接收到的任何数据进一步发送至数据处理电路132。

驱动器电路138产生用于振动元件104的驱动信号。驱动器电路138可以修改所产生的驱动信号的特性。驱动器电路138可以使用驱动器以产生驱动信号并将所产生的驱动信号提供至振动元件104(例如，提供至第一压电元件/驱动器122)。在一些实施方式中，驱动器以初始频率开始产生驱动信号以实现目标相位差。驱动器可以或可以不基于来自振动信号的反馈来操作。

数据处理电路132是处理由接收器电路134和驱动器电路138生成和/或接收到的数据的电路，并且确定流体特性数据和异常数据中的至少一个。数据处理电路132可以可通信地耦合至计量仪电子设备20中的所有元件、不耦合至计量仪电子设备20中的所有元件和/或耦合至计量仪电子设备20中的元件的任意组合。数据处理电路132可以是图2中呈现的数据处理电路132的实施方式。

图2示出了数据处理电路132的实施方式的框图。数据处理电路132可以可通信地耦合至计量仪电子设备20的任意部件、一些部件或所有部件。数据处理电路132可以是图1的数据处理电路132的实施方式。在各种实施方式中，数据处理电路132可以包括专用集成电路或者可以具有离散的处理器元件和存储器元件，处理器元件用于处理来自存储器元件的命令并将数据存储在存储器元件上。在各种实施方式中，数据处理电路132可以与计量仪电子设备20整合，或者可以可通信地耦合至计量仪电子设备20。数据处理电路132可以被配置成存储表示从计量仪电子设备的元件接收到的参数的数据以及预先安装和/或从计量仪电子设备的元件和/或外部设备接收到的其他数据。

数据处理电路132可以具有处理器210、存储器220和输入/输出230。存储器220可以存储和/或可以具有表示例如流体特性模块202、异常检测模块204和响应模块206的集成电路。在各种实施方式中，数据处理电路132可以具有集成至所规定的元件中的其他计算机元件或者除了所规定的计算机元件以外的其他计算机元件或者与所规定的计算机元件进行通信的其他计算机元件，例如总线、其他通信协议等。

处理器210是数据处理元件。处理器210可以是用于处理的任何元件，例如中央处理单元、专用集成电路、其他集成电路、模拟控制器、图形处理单元、现场可编程门阵列，处理器210可以是这些或其他公共处理元件等的任意组合。

存储器220是用于电子存储的设备。存储器220可以是任何非暂态存储介质，并且可以包括硬盘驱动器、实体驱动器、易失性存储器、集成电路、现场可编程门阵列、随机存取存储器、只读存储器、动态随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器等中的一个、一些或所有。处理器210可以执行来自存储器220的命令并利用存储在存储器220中的数据。

数据处理电路132可以被配置成存储将由流体特性模块202、异常检测模块204和响应模块206使用的任何数据，并且可以存储用于表示由存储器220中的流体特性模块202、异常检测模块204和/或响应模块206接收或使用的任何参数的任何时间量的历史数据。数据处理电路132还可以在存储器220中存储表示对异常的确定的任何数据或用于确定异常的数据，可能具有表示数据何时被获取的时间戳。虽然流体特性模块202、异常检测模块204和响应模块206显示为三个单独的和离散的模块，但是本说明书设想了任意数目(甚至指定的一个或三个)和各种协同工作的模块，以完成本说明书中表达的方法。

流体特性模块202是处理表示从计量仪获取的传感器读数的数据并解释数据以提供有意义的测量的模块。该流体特性模块202可以是软件程序，或者可以是集成电路，并且流体特性模块202可以本身存储数据或者可以将数据存储在数据处理电路132的存储器设备220中。来自计量仪的该数据可以被接收为代表物理特性的数据，或者可以是代表表示需要解释以便确定潜在物理意义的直接传感器读数的原始电压和/或电流数据的数据。流体特性模块202可以从传感器5的温度传感器118接收表示温度读数的数据。流体特性模块202可以接收表示驱动信号的数据或已被转换以表示振动元件振动的频率的数据，这些数据可能来自第一压电元件122和/或驱动器电路138。流体特性模块202可以接收表示振动响应的数据或已被转换以表示振动响应的频率的数据，这些数据可能来自第二压电元件124和/或接收器电路134。流体特性模块202还可以存储、或者命令数据处理电路132中的存储器来存储用于确定流体流的密度、粘度、体积流率和/或质量流率的某些常数和计量仪配置信息，并且数据流体特性模块202可以被配置成确定流体流的密度、粘度、体积流率和/或质量流率。例如，流体特性模块202可以存储或使数据处理电路132存储表示计量仪组件的不同部件的质量或密度的数据，计量仪组件的不同部件甚至可能特别是至少部分地浸没到流体流中的齿。数据流体特性模块202还可以存储或使数据处理电路132存储计量仪元件的物理配置，这些物理配置可能包括齿112和114的长度和质量。

流体特性模块202可以使用这些存储和/或接收到的数据来确定密度和/或粘度。密度可以使用本领域中已知的方法通过设想齿112和114的质量、流动材料的温度和齿112和114的尺寸来确定。粘度可以使用本领域中已知的方法通过功率损耗量和相关联的带宽或由拾取器看到的飞行时间来确定。流体特性模块202还可以被配置成检测异常，所述异常包括例如气体夹带、浸没元件上的膜或其他沉积、浸没元件的腐蚀或侵蚀、以及/或者制造或安装问题。流体特性模块202可以被配置成在振动计的使用期间收集和处理数据和异常，并且/或者所述振动计可以不必从操作流体流中被移除以便确定并识别异常。

流体特性模块202可以被配置成接收或确定测量相位差。测量相位差可以通过比较表示叉式密度计或粘度计的振动的数据来确定。例如，相位差可以表示代表从接收器电路134接收到的振动响应的频率的数据与代表从驱动器电路138接收到的驱动器驱动叉式密度计或粘度计的齿112和114的频率的数据之间的比较。可替选地，相位差可以表示代表从接收器电路134接收到的振动响应的频率的数据与代表从驱动器电路138接收到的叉式密度计的被驱动的第一齿112振动的频率的数据之间的比较。用于确定测量相位差的方法在本领域中是公认的。出于说明书的目的，测量相位差可以被指定为实时相位或实时相位测量结果。

流体特性模块202可以被配置成与驱动器电路138和接收器电路134一起操作以驱动计量仪以试图以预定的相位差锁定，指定目标相位差。目标相位差可以可替选地指定所期望的相位差或相位锁定目标。目标相位差可以是例如45°、90°、135°，和/或可以是45°至135°的范围内的任意相位差。测量相位差偏离目标相位差的程度为相位误差。流体特性模块202和/或异常检测模块204可以被配置成计算相位误差。相位误差可以表示为幅度，或者可以表示为特征在于在目标相位差之下(负的)或在目标相位差之上(正的)的矢量相对量。本说明书中的所有正数值可以被解释为无符号量级或正值中的任一者或两者。

异常检测模块204是用于检测计量仪读数中的异常的模块，可能指示计量仪中的异常或流体流中的流体。异常检测模块204可以与流体特性模块202进行通信，以确定计量仪中的异常或与计量仪相互作用的流体中的异常。如所讨论的异常检测模块204，直到稍后指定，指的是使用相位差来进行确定的叉式密度计的异常检测模块204的实施方式。还公开了一种用于叉式粘度计的异常检测模块204，异常检测模块204使用叉式粘度参数来确定测量密度叉式相位而不是叉式密度计实时相位，但是所述异常检测模块204稍后通过类似行为的说明进行处理。

异常检测模块204可以被配置成使用参考或预期密度来确定已发生了密度异常。例如，异常检测模块204可以经由接口电路136接收和/或存储预期密度值的值。可替选地，数据处理电路132可以具有带有现有密度数据的存储装置，异常检测模块204可能被配置成基于测量结果和预先存储数据来自动地检测预期密度，或者通过经由用户提供的命令接收预期密度来自动地检测预期密度，所述命令指定物质或标识符以参考数据处理电路132的存储器220中的密度。如果测量密度值与预期密度值不同，则异常检测模块204可以确定计量仪正在经历密度异常。异常检测模块204可以基于预期密度与测量密度之间的差超过特定阈值来确定密度异常。

异常检测模块204可以被配置成基于预期密度与测量密度之间的差超过低于预期密度或高于预期密度的特定阈值来确定密度异常。例如，如果异常检测模块204确定测量密度小于预期密度，可能差值超过阈值，则异常检测模块204可以确定系统中可能存在气体夹带，密度异常指示气体夹带异常。异常检测模块204还可以试图确定相应的相位异常以确认在流体流中是否存在夹带的气体。如果异常检测模块204确定测量密度大于预期密度，可能超过阈值，则异常检测模块204可以确定在系统的浸没元件——浸没元件可能是诸如齿112或114的振动元件——上可能存在积聚，密度异常指示积聚异常。异常检测模块204还可以试图确定相应的相位异常以确认在流体流中是否存在夹带的气体。如果异常检测模块204确定测量密度在预期密度的阈值内，但是异常检测模块204发现相位异常，则异常检测模块204可以确定计量仪被不正确地安装或制造。密度阈值可以是例如1kg/m³、0.1kg/m³、0.5kg/m³、2kg/m³、8kg/m³、5kg/m³、10kg/m³、10^-5kg/m³或10^-6kg/m³。另一密度阈值可以是计量仪的密度测量分辨率的最小值或其任意倍数，例如，2、3、5、10、100、1000、10000或100000倍分辨率。这些范围旨在是示例性的，并且可以随流体和计量仪的不同而不同。出于本说明书中公开的所有实施方式的目的，当指定表示参数值的数字时，设想和公开了所有这些数字之间的范围以及高于这些数字的范围和低于这些数字的范围。

异常检测模块204可以被配置成检测相位异常。相位异常的特征可以在于测量相位差相对于目标相位差的异常行为。目标相位差也可以称为预期相位差。某些相位异常可能具有特定于测量异常的特征。例如，示出相对于目标相位差的显著偏差的测量相位差可以指示气体夹带在由计量仪测量的流体流中。显著的偏差可以是例如大于(或小于，在负数的情况下)阈值的偏差：0.02°、-0.02°、0.01°、-0.01°、0.03°、-0.03°、1°、-1°、5°、10°、-5°和-10°。显著的偏差也可以是表示例如大于(或小于，在负数的情况下)阈值的偏差：目标相位差的0.074％、-0.074％、0.0148％、-0.0148％、0.022％、-0.022％、0.74％、-0.74％、-3％、-3.7％、-6％、-7.4％、3％、3.7％、6％或7.4％。

出于本说明书的目的，代表性趋势可以是表示随时间或样本数目的一系列数据点的行为的曲线。代表性趋势可以通过采用例如数据点的值的平均值、中值、平均偏差、标准偏差、移动平均值和已知的趋势确定方法来确定。显示趋势所需的数据点的数目在很大程度上取决于要进行测试的流体。更多粘性液体可能需要更长时间以显示比粘性流体更小的流动特性。可以被采用以确定趋势的样本的数目的示例可以包括例如1、2、5、10、30、40、50、60、100、200、1000、5000、10000或100000个样本。可以使用相应的时间量替代样本以确定具有例如下述的样本率的代表性趋势：每秒1、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、2、3、4、5、10、20、50、100、1000、10000或100000个样本。这些示例不旨在是详尽的，并且可以使用具有流体的标准实验来确定最佳地表征要分析的趋势的点数目或时间量。异常检测模块204可以被配置成计算代表性趋势。

如果测量密度的值或代表性趋势从测量密度的趋势变化大于预定阈值，则异常检测模块204可以进一步检测密度异常。例如，可以明显的是，测量密度不是平稳的，而是相对于测量密度的总体或移动平均值具有相当大的变化。如果存在超过例如总体或移动平均密度值的0.01％、0.05％、0.1％、0.5％或1％的偏差的实例，则异常检测模块204可以检测异常。如果测量密度数据超过此类阈值，则异常检测模块204可以被配置成确定可能发生气体夹带异常。

如果测量相位差的值或代表性趋势低于预期相位差达到阈值，则异常检测模块204可以确定计量仪正在经历指示气体夹带相位异常的相位异常。下冲的阈值可以是例如实时相位相对于预期相位差的平均偏差：例如，在例如1秒、10秒、20秒、30秒、1分钟、2分钟、5分钟或10分钟内的0.02°、0.01°、0.015、0.05°、0.1°、0.134°、0.1°、0.15°或0.2°。下冲的阈值可以表示实时相位测量结果的移动平均值与目标相位差之间的差，例如超过在例如1秒、5秒、10秒、20秒、30秒、一分钟、2分钟、5分钟或10分钟内的0.02°、0.01°、0.015°、0.05°、0.1°、0.134°、0.1°、0.15°、0.2°、0.5°、1°或2°的值。移动平均偏差可能比整体平均偏差变化更大，因为移动平均值倾向于占据较少的数据点(或相应较短的时间段)以调查局部趋势。这些范围旨在是示例性的并且是非详尽的，因为特性可能随流体和计量仪的不同而不同。

如果测量相位的代表性趋势在目标相位差上下摆动，即使经过足够的时间使信号建立一致的相位差锁定之后，则异常检测模块204可以确定计量仪正在经历指示在至少一个齿112和/或114上的积聚例如膜或其他沉积物的相位异常。这可以被称为摆动行为。由于齿112和/或114上的膜和其他沉积物引起的相位异常可能比气体夹带异常更难以检测，因为实时相位相对于目标相位的平均偏差相对小。实时相位测量趋势的行为在目标相位差上下摆动的行为是齿上存在沉积物的明显标志之一。这些摆动的幅度随着正在测量的流体和齿112和/或114上的积聚的类型和程度而变化。这些摆动可以具有其中实时相位趋势高于和/或低于目标相位差的平均时间，例如，0.1秒、0.5秒、1秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、500秒、1000秒等。应当注意，实时相位高于目标相位差的持续时间可能不同于实时相位低于目标相位差的持续时间。这些摆动还可以通过具有下述数目来表征：高于预期相位差的测量相位差的完整连续振荡周期的数目或低于预期相位差的测量相位差的连续振荡周期的数目，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、1000个振荡周期，或者大于列出的振荡周期的数目之一等。摆动还可以通过下述识别来确定：识别具有相对于预期相位差的增大的测量相位差最大周期偏差的、高于或低于预期相位差的测量相位差的连续周期的数目，识别跟随着的具有相对于预期相位差的减小的最大周期偏差的连续测量相位差周期的潜在不同的数目，识别可能跟随着的测量相位差与预期相位差会合并交越至预期相位差的另一侧，所述周期数目可能是例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100、1000个振荡周期中的任何振荡周期或者多于这些振荡周期。

由于积聚而导致的摆动可能与安装缺陷相混淆，其中一个齿比另一个齿更靠近容纳构件的壁。一种区分积聚与不正确的安装的方法是重置控制器或强制控制器来建立新锁定。建立新锁定导致显著的振荡，因为控制器试图强制锁定。如果异常检测模块204确定在读数被给予时间读取以稳定例如，0.1秒、0.5秒、1秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、500秒、1000秒等之后摆动行为继续摆动，则异常检测模块204可以确定已发生了指示积聚的相位异常。如果异常检测模块204确定摆动减小到从启动或重新建立锁定的时间起没有摆动的程度，则异常检测模块204可以确定存在指示安装异常的相位异常。

尽管实时相位相对于目标相位差的偏差的幅度对于积聚异常而言不如气体夹带异常明显，但是如果偏差超过某个阈值，则异常检测模块204可以检测对应于积聚异常的相位异常。例如，如果异常检测模块204确定存在指示积聚的密度异常，则异常检测模块204可以寻找这样的偏差：相对小但足够显著以超过当计量仪首次被引入并允许相位锁定时将在相同流体中的相同计量仪中存在的偏差。偏差的阈值可以是例如0.01°、0.015°、0.02°、0.021°、0.022°、0.023°、0.025°或0.026°。

如果实时相位和/或实时相位的趋势显示三角形图案，下文称为“三角测量(triangulation)”，尤其是当计量仪系统重置和/或试图生成锁定时，则异常检测模块204还可以检测指示积聚异常的相位异常。如果异常检测模块确定做出指示可能存在积聚异常的密度异常确定，则计量仪系统可以重新启动或可以试图建立新的锁定。如果在计量仪的振动元件上例如在至少一个齿112和/或114上存在积聚，当试图锁定相位差时，这种三角测量行为被夸大。这种三角测量很容易区分基本峰和由于相位锁定导致的振荡的波谷，因为整个振荡图案的大部分超过或小于目标相位差，这显示了三角形。此外，异常检测模块可以被配置成部署机器学习算法例如卷积网络、回归、长短期记忆(LSTM)、自回归积分移动平均值或其他机器学习算法，以确定检测到三角测量。此外，三角测量可以通过对于一定数目的连续振荡周期而言测量相位差超过或小于目标相位差来确定，如关于相位的摆动所公开的。在各种流体流和计量仪中，图案可以比三角形更圆形。三角测量还可以由相对于目标相位差形成三角形或圆形形状的连续振荡的数目来识别。可以在该确定中使用的连续振荡周期的数目的示例可以与所公开的用于确定摆动行为的那些连续振荡周期的数目的示例相同。

气体夹带异常和积聚异常可能与其他异常相混淆。例如，气体夹带异常可以显示与齿112和114或可以浸没到流体流中的其他元件的侵蚀类似的相位异常和密度异常。异常检测模块204可以在确定指示气体夹带的密度异常和/或相位异常中的一者或两者之后试图识别发生了哪种异常。例如，异常检测模块204可以请求或者已存储表示正在处理的物质可能包含将侵蚀浸没元件的颗粒的指示的数据。如果是，则异常检测模块204可以指示侵蚀异常和空气夹带异常中的一者或两者。这可能需要物理检查来确定并识别异常。如果异常检测模块204没有数据显示流体有可能侵蚀浸没元件，则异常检测模块204可以识别空气夹带异常，这可能具有更大的置信度。

积聚异常可能与腐蚀异常相混淆。当浸没元件受腐蚀时，对应于流体和浸没元件的化学产品的积聚的外层可以沉积。异常检测模块204可以在确定指示积聚的密度异常和/或相位异常中的一者或两者之后试图识别发生了哪种异常。例如，异常检测模块204可以请求或已存储表示正在处理的物质可能是腐蚀性的并且腐蚀浸没元件的指示的数据。如果是，则异常检测模块204可以指示腐蚀异常和积聚异常中的一者或两者。

异常检测模块204可以确定在区分积聚异常与腐蚀异常需要更多的数据。例如，异常检测模块204可以向用户发送建议或命令流动流体控制以增加流体流的速度的数据。已显示出越来越多的流体流以移除某些膜元件并恢复名义功能。在流动增加之后，异常检测模块204可以继续操作或者可以重置并且可以采用新的测量。如果消除了异常，则异常检测模块204可以指示和/或记录存在积聚异常和/或可以记录异常的时间。如果异常检测模块204负责命令流体控制以增加流体速度，则异常检测模块可以响应于异常已被解决的检测而命令流体控制来减小流体流速度。如果异常检测模块204检测到异常已被解决，则异常检测模块可以通知用户和/或记录异常已被解决，这可能具有时间戳。这些通知和命令操作也可以由响应模块206独立地或与异常检测模块204协同地进行。

流动流体可能具有沉积熔点低于计量仪的浸没元件的积聚物质的潜力。例如，在天然气和石油应用中，通常在浸没在流体流中的元件上沉积有石蜡或其他蜡。异常检测模块204或数据处理电路132可以存储表示流体流中的流体是否沉积熔点低于计量仪的浸没元件的熔点的材料的数据。异常检测模块204在确定并识别指示积聚异常的至少一个异常之后，可以基于由用户存储和/或提供的指示沉积在浸入元件上的固体具有比浸入元件的熔点低的熔点的数据来确定积聚可以熔化。异常检测模块204可以独立地或与响应模块206协同地通知用户将流体流的温度增加到预期沉积在浸没元件上的固体的熔点以上，或者可以命令流体和温度控制以提高流体流中的流体的温度。如果实时相位测量结果和密度测量结果返回到不指示异常的水平，则异常检测模块204可以确定计量仪的浸没元件具有可以被熔化的物质例如天然气或油液中的石蜡或其他蜡的积聚。异常检测模块204可以独立地或与响应模块206协同地通知用户异常是否被解决和/或记录异常标识(可能具有时间戳)。如果加热不能解决该问题，则可能需要检查计量仪，并且异常检测模块204可以向用户或用户系统发送计量仪需要检查的通知。

替代或除了将密度测量结果和实时相位测量结果、趋势和/或偏差与当前实时相位测量结果和/或当前密度测量结果或工厂设置的预期值相比较之外，异常检测模块204可以将密度测量结果和实时相位测量结果、趋势和/或偏差与历史读数相比较以确定异常。数据处理电路132可以存储来自特定流体中计量仪的首次或更早使用的历史数据，并且确定实时相位测量结果以不同于计量仪首次在流体中使用时最初显示的偏差的方式偏离预期相位差。数据处理电路132可以在特定流动流体中存储此类参数和相对于计量仪的首次使用的偏差，以便建立理想的条件和阈值，通过这些条件和阈值来将当前密度测量结果和/或当前实时相位测量结果与密度测量结果和/或相位测量结果相对于历史存储的行为的相对行为相比较。例如，异常检测模块204可以在计量仪首次被引入流体时被激活。数据处理电路132可以开始记录和存储表示密度测量结果的数据和实时相位数据。异常检测模块204可以使用所存储的数据来确定正常行为的阈值，例如，通过在相当长的一段时间内进行监测来确定。该时间段可以是例如一秒、一分钟、十分钟、一小时、一天、一周、一个月或一年。数据处理电路132还可以存储从启动时间到当前时间的该数据，并且异常检测模块204可以监测所描述的度量的行为的变化以确定实时相位测量结果和密度测量结果中的异常读数，从而确定并识别异常。阈值可以表示相对于历史数据中频率测量结果的密度、相位差最大或最小的偏差或其百分比，例如，140％、200％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、150％、300％、400％、500％、600％、700％、800％、900％、1000％等。不同的百分比可以用于不同的度量。例如，历史数据点或趋势的第一百分比可以用来确定密度异常的阈值，而另一个历史数据点或趋势的第二百分比可以用来确定指示侵蚀异常的相位异常的阈值。阈值、历史数据的百分比和相关联的异常的所有组合都被设想。异常检测模块204还可以部署机器学习技术来确定所建立的正常行为或所预期的异常。例如，异常检测模块204可以对相位差数据进行训练以区分规则振荡和摆动或三角测量。为了促进这方面，异常检测模块204可以被提供表示和标记为正常流的数据以及表示和标记为异常流的数据，并且将检测特性和趋势。这方面的示例可以包括确定在预期值附近摆动的异常相位差、或三角测量行为。异常检测模块204还可以使用机器学习算法通过被馈送标记为正常流数据的数据和标记为异常流数据的数据来确定阈值，所述异常流数据可能表示和标记为指示本说明书中描述的任何异常。异常检测模块204还可以存储预训练模型或者可以存储可以通过异常检测模块或可通信地耦合至异常检测模块204的外部逻辑电路关于特定流体流被动态地修改的预训练模型。

可以通过查看两个不同的实时相位阈值来彼此区分指示气体夹带和积聚的相位异常。例如，用于确定积聚异常的实时相位与目标相位差之间的差的阈值可以小于气体夹带异常的阈值。如果实时相位与目标相位之间的差超过积聚异常标识的阈值但小于气体夹带异常的阈值，则异常检测模块204可以识别指示积聚异常的相位异常。如果实时相位与目标相位之间的差超过积聚异常和气体夹带异常两者的阈值，则异常检测模块204可以识别指示气体夹带异常的相位异常。

如果所讨论的计量仪是叉式粘度计(与叉式密度计相对)，则相位差可以被表征为叉式相位差。叉式粘度计使用叉式频率来确定流体的密度。叉式粘度测量结果通常在共振频率附近的低频与高频之间振荡，然而，表示密度测量结果的叉式相位与叉式密度计中的实时相位相同。尽管叉式密度计使用叉式相位而不是实时相位，但是提及的检测异常的趋势可以适用于叉式密度计中的与叉式粘度计的测量密度叉式相位读数相同的相位差测量结果。因此，在本说明书的任何元件中，其中关于检测和识别异常(对于叉式密度计)，提及了测量相位差与目标相位差(或上述相位差的同义词的各种变型)之间的比较，这同样可以适用于叉式相位差测量结果相对于叉式粘度计的预期叉式相位差的比较。

所公开的叉式密度计异常类似于叉式粘度计异常的示例可以通过确定指示空气夹带的相位异常来展示。在叉式密度计中，如果测量相位差与预期相位差之间的差超过阈值，则可以确定指示空气夹带异常的相位异常。如果叉式相位差(或趋势)之间的差超过预期叉式相位差(或趋势)达到阈值，则叉式粘度计可以类似地检测指示空气夹带异常的相位异常。无论是否指定，如果在说明书中提及相位差，则其中将测量或预期的相位差或相位差趋势应用于叉式密度计的实施方式也应被解释为设想叉式粘度计中的类似的测量或预期的叉式相位差或叉式相位差趋势。类似地，对相位异常的任何提及可以被解释为适用于叉式粘度计及其叉式相位差测量结果，并且关于叉式粘度计中相位异常的测量相位差(和同义词)的所有类似情况被说明书所设想。

异常检测模块204可以确定存在相位异常但没有对应的密度异常。例如，异常检测模块可以识别指示气体夹带异常的相位异常但是没有指示气体夹带异常的对应的密度异常。这种相位异常可以指示制造缺陷或安装问题。异常检测模块可以将没有对应的密度异常的相位异常解释为制造或安装问题，并且可以将问题通知用户或用户系统和/或可以指示用户检查计量仪。

如果异常检测模块204识别出指示气体夹带异常的任何异常或多余一个的异常，则异常检测模块可以确定流体具有夹带的气体。如果异常检测模块204识别出指示积聚异常的任何异常或多于一个的异常，则异常检测模块204可以确定在计量仪的浸没元件上存在积聚。如果异常检测模块204识别出指示腐蚀异常的任何异常或多于一个的异常，则异常检测模块可以确定计量仪的浸没元件已受侵蚀。如果异常检测模块204识别出指示腐蚀异常的任何异常或多于一个的异常，则异常检测模块可以确定计量仪的浸没元件已受腐蚀。如果异常检测模块204识别出指示安装异常的任何异常或多于一个的异常，则异常检测模块可以确定计量仪已被不正确地安装。如果异常检测模块204识别出指示制造异常的任何异常或多于一个的异常，则异常检测模块可以确定计量仪已被不正确地制造。

本文设想了异常检测模块进行检测和识别的组合和顺序的所有不同实施方式。例如，异常检测模块204可以一致地监测密度异常和相位异常两者。异常检测可能需要首先一致地确定并识别密度异常，作为确定并识别相位异常的前兆。异常检测可能需要首先一致地确定并识别相位异常，作为确定并识别密度异常的前兆。可替选地或另外地，用户可以按照用户期望的任意顺序启动密度和/或相位异常检测。异常检测模块204可以被预设为以特定时间间隔或响应于流体流中的流体变化来检测不同类型的异常，所述检测由自动检测协议或用户指令启动。系统可以以任意组合或顺序部署由其他异常指示的特定异常，并且可以响应于其他异常和/或响应于用户指令以自动化方式这样做。

因为异常检测模块204可以在计量仪操作时使用，所以可以在计量仪例如在操作或安装中时检测异常，或者可以在不将计量仪从操作状况中移除的情况下检测异常。

响应模块206是对异常的检测和识别做出响应的模块。响应模块206可以向用户、数据处理电路132的存储装置或向另一装置发送关于所确定的和/或所识别的异常的通知。通知可以通过计量仪上的LED指示器显示或可以显示在计量仪上的显示器上，或者可以将通知发送至其他外部装置，这些外部装置可能包括显示器或历史数据日志。通知的示例可以包括显示、警报、数字通信警报、离散输出的发送(例如通过ProLink)，或者通知可以仅响应于用户询问而发送。对于用户或系统何时应该接收通知，通知本身可以具有指定的容限。

响应模块206可以发送与特定异常有关的特定通知。响应模块206可以发送关于例如气体夹带异常、积聚异常、腐蚀异常、侵蚀异常、安装异常或制造异常中的一个、任意组合或所有的通知。在一个实施方式中，这些可以响应于给定的警报而由“是”或“否”(或者1或0)指示。也可以发送指示其他异常的特定异常，例如，指示其他异常的异常或指示其他异常的异常。

响应模块206可以响应于异常检测模块204对异常的确定而采取动作。例如，响应于可能存在积聚异常的确定，响应模块206可以增加流体流速度和/或增加用于干燥和消除计量仪的浸没元件上的任何积聚的流体流的温度。响应模块206可以响应于对异常的确定而在流动控制系统中启动清洁或冲洗序列。响应模块206可以响应于对异常的检测而打开流体流系统中的阀门。已被描述为由异常检测模块204采取的任何响应动作——包括例如通过命令对流体流特性进行正式记录、记录、印时间戳、发送或改变——可以由响应模块206独立地或与异常检测模块204协同地进行。

在一个实施方式中，异常检测模块204可以确定存在检测模块无法识别的异常。在确定存在异常但不指示异常的情况下，异常检测模块204被配置成识别或指示多于一个的异常(可能是多于一个的异常和与所述多于一个的异常不一致的另一个异常中的至少一个)。响应模块206可以发送已检测到一般但未识别的异常的通知，可以发送应该检查计量仪的通知，和/或可以发送用于关闭流动系统的命令以允许检查元件。

输入/输出230是用来将数据处理电路132可通信地耦合至外部计算元件的装置。输入/输出230能够使用已知技术例如通用串行总线、ProLink、串行通信、串行先进技术附件、计量仪电子设备20的通信元件等将数据处理电路132连接至外部元件。输入/输出230可以具有通信耦合器240。通信耦合器240用来将数据处理电路与数据处理电路132外部的部件例如计量仪、传感器5、计量仪电子设备20、外部计算装置、显示器、服务器、指示器等耦合。

流程图

图3至图10示出了用于确定、识别和/或响应计量仪中的异常行为的方法的实施方式的流程图。流程图中公开的方法并非详尽的，而仅展示了步骤和顺序的潜在实施方式。必须在整个说明书的上下文中解释这些方法，包括在图1至图2的描述中公开的元件、图1至图2中公开的计量仪和/或数据处理电路132。

图3示出了用于确定并识别异常的方法300的实施方式的流程图。方法300中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪。尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤302中，计量仪暴露于流体流以操作和生成流体数据。

在步骤304中，流体特性模块202确定流体流中的流体的密度。

在步骤306中，异常检测模块204基于所确定的密度与预期密度的比较来确定是否存在密度异常并识别密度异常。可以采用在本说明书中和/或关于异常检测模块204公开的用于检测密度异常的任何方法来检测密度异常。

在步骤308中，流体特性模块202确定相位差。

在步骤310中，异常检测模块204基于所确定的相位差来确定是否存在相位异常并识别相位异常。可以采用在本说明书中和/或关于异常检测模块204公开的用于检测相位异常的任何方法来检测相位异常。

在步骤312中，异常检测模块204基于对密度异常的确定和识别和/或对相位异常的确定和识别来确定是否存在异常并识别该异常。步骤312可以使用考虑确定并识别的任何方法来做出对异常的确定和识别。本说明书设想了确定和识别的所有组合。

在一个实施方式中，图3所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图3中被描绘为不同的步骤，但是步骤302至312可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图3所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图3所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图3所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法300的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图4示出了用于确定并识别密度异常的方法400的实施方式的流程图。方法400中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪，尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤402中，计量仪暴露于流体流以操作和生成流体数据。流体特性模块202记录数据，所述数据至少包括表示密度测量结果的数据。

在步骤404中，判定密度测量结果与预期密度之间的差是否异常并表示密度异常。异常检测模块204可以被配置成基于预期密度与测量密度之间的差超过低于预期密度或高于预期密度的特定阈值来确定密度异常。例如，如果异常检测模块204确定测量密度小于预期密度，可能差值超过阈值，则异常检测模块204可以确定系统中可能存在气体夹带。该步骤中可以使用本说明书中描述的用于确定是否发生密度异常的任何方法，包括各种阈值、用于生成阈值的方法以及与历史数据的比较。如果在步骤404中确定存在密度异常，则该方法在步骤410处继续。如果在步骤404中确定不存在密度异常，则该方法在步骤406处继续。

在步骤406中，进行实时相位测量。根据说明书中公开的实施方式，进行实时相位测量以确定诸如安装或制造异常的另一异常是否导致相位测量的不规则。步骤406不是必要的要素，但是如果相位测量异常，则步骤406可以是有用的，尽管没有密度异常也是如此。步骤406继续到方法的结束。

在步骤410中，异常检测模块204识别密度异常。

在步骤412，判定测量密度是否低于预期密度。异常检测模块204可以确定测量密度是否低于预期密度。在实施方式中，异常检测模块204可以被配置成对于低于和/或高于预期密度的密度具有不同的阈值，这些阈值指示不同的现象。如果异常检测模块204确定测量密度低于预期密度，可能偏差超过阈值，则方法在步骤414处继续。如果异常检测模块204确定测量密度大于预期密度，可能偏差超过阈值，该方法在步骤420处继续。

在步骤414中，异常检测模块204确定并识别指示气体夹带异常的密度异常。

在步骤420中，异常检测模块204确定并识别指示积聚异常的密度异常。

在一个实施方式中，图4所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图4中被描绘为不同的步骤，但是步骤402至420可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图4所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图4所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图4所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法400的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图5示出了用于确定相位异常的方法500的实施方式的流程图。方法500中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪，尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤502中，计量仪被浸没在流体流中以确定流体数据。

在步骤504中，测量相位差由流体特性模块202确定。

在步骤506中，将测量相位差与预期相位差相比较。

在步骤508中，异常检测模块204确定测量相位差与预期相位差之间的差是否异常。如果异常检测模块204检测到相位异常，则测量相位差与预期相位差之间的差可能异常。考虑了本说明书中公开的用于检测相位异常的所有方法。

在步骤510中，如果异常检测模块204确定该差是异常的，则异常检测模块确定和/或识别相位异常。

在一个实施方式中，图5所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图5中被描绘为不同的步骤，但是步骤502至510可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图5所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图5所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图5所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法500的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图6示出了用于确定系统中是否存在夹带的气体的方法600的实施方式的流程图。方法600中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪，尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤602中，叉式密度或粘度计被浸没在流体流中并且接收表示流体流中的流体的物理特性的数据，包括相位差测量，并且该计量仪可能使用流体特性模块202来确定密度和测量相位差。

在步骤604中，叉式密度或粘度计使用异常检测模块204确定是否检测到指示气体夹带异常的密度异常。本说明书中公开的所有方法都被设想用于检测气体夹带异常。

在步骤606中，如果在步骤604中检测到密度异常，则叉式密度或粘度计使用异常检测模块204确定是否检测到指示气体夹带异常的相位异常。本说明书中公开的所有方法都被设想用于检测气体夹带异常。

在步骤608中，如果叉式密度或粘度计确定指示气体夹带的至少一个相位异常和指示气体夹带的至少一个密度异常两者，则异常检测模块204确定和/或识别气体夹带异常。

在一个实施方式中，图6所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图6中被描绘为不同的步骤，但是步骤602至608可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图6所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图6所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图6所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法600的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图7示出了用于确定计量仪上是否存在积聚的方法700的实施方式的流程图。方法700中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪，尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤702中，计量仪被浸没在流体流中并且接收表示流体流中的流体的物理特性的数据，包括相位差测量，并且该计量仪使用流体特性模块202确定密度和测量相位差。

在步骤704中，计量仪使用异常检测模块204确定是否检测到指示积聚异常的密度异常。本说明书中公开的所有方法都被设想用于检测指示积聚异常的密度异常。

在步骤706中，如果检测到指示积聚异常的密度异常，则异常检测模块204确定是否检测到指示积聚异常的相位异常。本说明书中公开的所有方法都被设想用于检测指示积聚异常的相位异常。

在步骤708中，如果叉式密度计确定指示积聚异常的至少一个相位异常和指示积聚异常的至少一个密度异常两者，则异常检测模块204确定和/或识别气体夹带异常。

在一个实施方式中，图7所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图7中被描绘为不同的步骤，但是步骤702至708可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图7所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图7所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图7所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法700的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图8示出了用于确定气体夹带异常是否与侵蚀异常相混淆的方法800的实施方式的流程图。方法800中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪，尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤802中，计量仪的异常检测模块204确定并识别存在指示气体夹带异常的至少一个密度异常和/或至少一个相位异常。对异常的确定和识别可以通过所公开的任何适当的异常检测方法来进行。

在步骤804中，异常检测模块204确定数据处理电路132是否已存储表示流体或流体流中夹带的元素有可能侵蚀计量仪的浸没元件的信息的数据。

在步骤806中，如果存在指示流体有可能侵蚀浸没元件的数据，则异常检测模块204确定所检测到的异常可以被识别为气体夹带异常或侵蚀异常。作为响应，响应模块206可以指示这两个异常和/或指示需要进行检查以确定并识别特定的异常。

在步骤808中，如果不存在指示流体流有可能侵蚀浸没元件的数据，则异常检测模块204可能以更大的置信度确定并识别气体夹带异常。

在一个实施方式中，图8所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图8中被描绘为不同的步骤，但是步骤802至808可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图8所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图8所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图8所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法800的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图9示出了用于确定积聚异常是否与腐蚀异常相混淆的方法900的实施方式的流程图。方法900中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪，尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤902中，计量仪的异常检测模块204确定并识别存在指示积聚异常的至少一个密度异常和/或至少一个相位异常。对积聚异常的确定和识别可以通过所公开的任何适当的异常检测方法来进行。

在步骤904中，异常检测模块204确定数据处理电路132是否已存储表示流体或流体流中夹带的元素有可能腐蚀计量仪的浸没元件的信息的数据。

在步骤906中，如果数据处理电路132具有表示流动流体具有腐蚀性的数据，则异常检测模块204确定所检测到的异常可以被识别为积聚异常或腐蚀异常。作为响应，响应模块206可以指示这两个异常和/或指示需要进行检查以确定并识别特定异常。

在步骤908中，如果数据处理电路132不具有表示流体有腐蚀性的数据，则异常检测模块204确定并识别积聚异常。

在一个实施方式中，图9所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图9中被描绘为不同的步骤，但是步骤902至908可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图9所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图9所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图9所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法900的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图10示出了用于响应异常检测的方法1000的实施方式的流程图。方法1000中提及的计量仪可以是具有如图1至图2中公开的传感器5的计量仪，尽管在可替选实施方式中可以采用任何合适的计量仪也是如此。设想用于完成本说明书中公开的这些步骤的所有方法，包括数据处理电路132及其模块的所有能力。

在步骤1002中，计量仪的异常检测模块204确定和/或识别异常。对异常的确定和识别可以通过本说明书中描述的任何方法来进行。

在步骤1004中，响应模块206生成对由异常检测模块204确定和/或识别的异常的响应。该响应可以是指示或显示或者可以是影响系统和/或正在测量的流体或流体流的自动命令响应。本说明书中公开的所有响应均被设想，并且对确定和/或识别的所有适当响应也被设想。

在一个实施方式中，图10所示的方法的每个步骤都是不同的步骤。在另一个实施方式中，尽管在图10中被描绘为不同的步骤，但是步骤1002至1004可以不是不同的步骤。在其他实施方式中，图10所示的方法可以不具有所有上述步骤和/或可以具有除了以上所列步骤之外或替代以上所列步骤的其他步骤。图10所示的方法的步骤可以以另一顺序执行。以上所列步骤的子集作为图10所示的方法的一部分可以用来形成它们自己的方法。方法1000的步骤可以以任意组合和顺序重复任意次数，例如，连续循环以保持监控。

图形

图11a至图14示出了说明本说明书中描述的异常的图形。这些图形展示了计量仪中正常行为与异常行为之间的差异。

图11a示出了根据实施方式的当叉式密度计在没有异常的情况下操作时将实时相位测量结果和密度测量结果与预期值关于时间而相比较的双轴图形1100a。图形1100a具有实时相位测量结果1102a、目标相位差1104a、测量密度1106、预期密度1108、密度偏差1110、相位偏差1112a、表示样本数目的横坐标1114a、表示密度的左纵坐标1116a(以kg/m³为单位)，以及表示相位差的右纵坐标1118a(以度为单位)。可以看出，相位偏差相对小，并且实时相位和测量密度一般追随预期值。

图11b示出了根据实施方式的当叉式密度计在没有异常的情况下操作时实时相位相对于预期相位差的偏差的图形1100b。图形1100b具有目标相位差参考1104b、测量相位偏差1112b、表示样本数目的横坐标1114b、以及表示相对于预期相位差的相位差偏差的纵坐标1118b(以度为单位)。本实施方式中的平均相位偏差1112b为0.006125°，并且值不超过0.02°。相位偏差1112a的移动平均值在0.005°与0.0125°之间。

图12a示出了根据实施方式的当叉式密度计在夹带气体异常的情况下操作时将实时相位测量结果和密度测量结果与预期值关于时间而相比较的双轴图形1200a。图形1200a具有实时相位测量结果1202a、目标相位差1204a、测量密度1206、预期密度1208、密度偏差1210、相位偏差1212a、表示样本数目的横坐标1214a、表示密度的左纵坐标1216a(以kg/m³为单位)，以及表示相位差的右纵坐标1218a(以度为单位)。密度偏差1210为约8kg/m³，其中测量密度1206低于预期密度1208。可以示出测量密度1206的显著变化。此外，相位偏差1212a大且明显，并且平均测量相位差1202a低于预期相位差1204a。这种下冲指示在诸如齿112和114的振动元件附近存在气体或气泡。

图12b示出了根据实施方式的当叉式密度计在夹带气体异常的情况下操作时实时相位相对于预期相位差的偏差的图形。图形1200b具有目标相位差参考1204b、相位偏差1212b、表示样本数目的横坐标1214b、以及表示相对于预期相位差的相位差偏差的纵坐标1218b(以度为单位)。本实施方式中的平均相位偏差1212b为-0.134°，并且相对于目标相位差参考1204b的偏差超过0.02°，有的甚至达到-10°。相位偏差1212b的移动平均值在约0°与2°之间。这些是过程异常的指示标志。在这种情况下，气体在实时相位测量结果1202b中产生大的偏差尖峰。

图13a示出了根据实施方式的当叉式密度计在积聚异常的情况下操作时将实时相位测量结果和密度测量结果与预期值关于时间而相比较的双轴图形1300a。图形1300a具有实时相位测量结果1302a、目标相位差1304a、测量密度1306、预期密度1308、密度偏差1310、相位偏差1312a、表示样本数目的横坐标1314a、表示密度的左纵坐标1316a(以kg/m³为单位)，以及表示相位差的右纵坐标1318a(以度为单位)。密度偏差1310为约130kg/m³，其中测量密度1306a大于预期密度1308。可以示出测量密度1306的微小变化。此外，相位偏差1312a大于没有异常且明显的情况，并且平均测量相位差1302a在预期相位差1304a附近摆动。这种摆动指示诸如齿112和114的振动元件上的积聚，并且随着积聚量的增加，摆动变得更加明显。

图13b示出了根据实施方式的当叉式密度计在积聚异常的情况下操作时实时相位相对于预期相位差的偏差的图形。图形1300b具有目标相位差参考1304b、所确定的三角测量1306、相位偏差1312b、表示样本数目的横坐标1314b、以及表示相对于预期相位差的相位差偏差的纵坐标1318b(以度为单位)。本实施方式中的平均相位差偏差1312b为-0.134°，并且相对于目标相位差参考1304b的偏差超过0.02°，有的接近0.03°。移动平均相位偏差1312b在约0°与0.175°之间。这些是显著的，但是所测量的实时相位差偏差1302b趋势相对于目标相位差1304b的三角测量图案是积聚的强指示标志。这在启动或锁定相位时可能更加明显。

图14示出了根据实施方式的关于在没有异常的情况下操作的叉式粘度计的样本数目将叉式粘度计的实时相位与叉式相位相比较的双轴图形1400。图形1400具有表示粘度测量结果的实时相位1402、表示密度测量结果的叉式相位1404、表示样本数目的横坐标1414、以及表示相位差的纵坐标1418(以度为单位)。可以看出，粘度计的叉式相位的行为与叉式密度计的实时相位测量结果相同，这示出了相对于预期值的偏差和相关联的异常确定和异常识别是类似的。

上述实施方式的详细描述并不是对发明人所设想的落入本说明书的范围内的所有实施方式的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述实施方式的某些元素可以被不同地组合或消除以创建另外的实施方式，并且此类另外的实施方式落入本说明书的范围和教导内。还将明显的是，对于本领域的普通技术人员来说，上述实施方式可以全部或部分地组合以在本说明书的范围和教导内创建附加的实施方式。当指定表示参数值的特定数字时，设想和公开了所有这些数字之间的范围以及高于这些数字的范围和低于这些数字的范围。

因此，尽管本文为了说明的目的描述了特定实施方式，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本说明书的范围内各种等效修改是可能的。本文提供的教导可以应用于用于确定振动元件的振动响应参数的其他方法和设备，而不仅仅应用于上面所描述的和附图中所示的实施方式。因此，上面所描述的实施方式的范围应由所附权利要求书确定。

Claims (51)

1.一种用于确定流体流系统中的过程异常的方法，所述系统具有带有浸没在流体流的流体中的浸没元件的计量仪，所述方法包括：

使用数据处理电路确定所述流体流系统中的所述流体的测量密度；

使用所述数据处理电路、基于所述流体流系统中的所述流体的所述测量密度与预期密度之间的关系来确定所述流体流系统是否正在经历密度异常；

使用所述数据处理电路确定所述计量仪的所述浸没元件的振动的测量相位差；

使用所述数据处理电路、基于所述流体流中的所述浸没元件的所述振动的所述测量相位差与目标相位差之间的关系来确定所述流体流系统是否正在经历相位异常；以及

使用所述数据处理电路、基于是否存在密度异常的确定和是否存在相位异常的确定来识别所述流体流系统的异常。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使用所述数据处理电路识别指示气体夹带异常的密度异常，

其中，所述测量密度与所述预期密度之间的关系是所述测量密度比所述预期密度小至少阈值密度差。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述测量相位差与所述目标相位差相差至少阈值相位偏差。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述测量相位差是平均测量相位差，并且所述阈值相位偏差是所述平均测量相位差与所述目标相位差之间的差。

5.根据权利要求3和4所述的方法，其中，所识别的所述流体流系统的异常是气体夹带异常。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

使用所述数据处理电路、通过基于存储在所述数据处理电路中的数据确定所述流体和所述流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能侵蚀所述浸没元件，来确定气体夹带异常识别是否可能与侵蚀异常识别相混淆；以及

使用所述数据处理电路、如果所述数据处理电路具有指示所述流体和所述流动流体中夹带的元素中的所述一个或更多个有可能侵蚀所述浸没元件的数据，则识别出所述气体夹带异常识别可能与侵蚀异常相混淆。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使用所述数据处理电路识别指示积聚异常的密度异常，

其中，所述测量密度与所述预期密度之间的关系是所述测量密度比所述预期密度大至少阈值密度差。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

使用所述数据处理电路、通过确定下述中的一个或更多个来确定所述测量相位差与所述目标相位差之间的关系：

所述测量相位差与所述目标相位差相差至少阈值相位偏差；

摆动行为，在所述摆动行为中所述测量相位差从所述目标相位差上下摆动；以及

所述测量相位差相对于所述目标相位差的三角测量行为；以及使用所述数据处理电路识别指示积聚异常的相位异常。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述摆动行为和所述三角测量行为中的一个或更多个被确定为所述测量相位差高于所述目标相位差的一定数目的连续周期振荡以及/或者所述测量相位差低于所述目标相位差的另一数目的连续周期振荡。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述三角测量行为由所述测量相位差相对于所述目标相位产生三角形或圆形图案的连续周期振荡的数目来确定。

11.根据权利要求1和权利要求8至10所述的方法，所述识别进一步包括：所述流体流系统的异常被识别为积聚异常。

12.根据权利要求7至11所述的方法，还包括：

使用所述数据处理电路、通过基于存储在所述数据处理电路中的数据确定所述流体和所述流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能腐蚀所述浸没元件，来确定积聚异常识别是否可能与腐蚀异常识别相混淆；以及

使用所述数据处理电路、如果所述数据处理电路具有指示所述流动流体和所述流动流体中夹带的元素中的所述一个或更多个有可能腐蚀所述浸没元件的数据，则识别出所述积聚异常识别可能与腐蚀异常相混淆。

13.根据权利要求2至12所述的方法，其中，所述阈值密度差是1kg/m³。

14.根据权利要求3至6和权利要求8至13所述的方法，其中，所述阈值相位偏差是0.02°。

15.根据权利要求3至6和权利要求8至13所述的方法，其中，所述阈值相位偏差是0.015°。

16.根据权利要求1至15所述的方法，还包括：

使用所述数据处理电路、通过下述中的一个或更多个来对所述异常作出响应：通知用户所述气体夹带异常，在计量仪上指示所述气体夹带异常已发生，响应于所述气体夹带异常而改变所述流体或流体流的特性，以及存储表示所述气体夹带异常的数据。

17.根据权利要求16所述的方法，改变所述流体或流体流的流动特性进一步包括下述中的一个或更多个：增大流体流的速度，以及增大所述流体流中的流体的温度。

18.根据权利要求1至17所述的方法，其中，所述计量仪是叉式密度计和叉式粘度计中的一个。

19.一种数据处理电路(132)，所述数据处理电路(132)可通信地耦合至计量仪的计量仪电子设备(20)和/或集成至所述计量仪电子设备(20)中，所述计量仪具有带有齿(112，114)的振动元件(104)、用于驱动所述齿(112，114)中的振动的驱动器(122)以及用以测量齿(112，114)的振动的至少一个传感器(124)，所述计量仪电子设备(20)被配置成确定测量相位差和测量密度，所述数据处理电路(132)被配置成：

确定流体流系统中的流体的测量密度；

基于所述流体流系统中的所述流体的所述测量密度与预期密度之间的关系来确定所述流体流系统是否正在经历密度异常；

确定所述计量仪的所述齿(112，114)的振动的测量相位差；

基于所述流体流中的所述齿(112，114)的所述振动的所述测量相位差与目标相位差之间的关系来确定所述流体流系统是否正在经历相位异常；以及

基于密度异常的确定和相位异常的确定来识别所述流体流系统的异常。

20.根据权利要求19所述的数据处理电路(132)，还被配置成：

通过确定所述测量密度比所述预期密度小至少阈值密度差来确定所述测量密度与所述预期密度之间的关系；以及

识别指示气体夹带异常的密度异常。

21.根据权利要求20所述的数据处理电路(132)，还被配置成：

通过确定所述测量相位差与所述目标相位差相差至少阈值相位偏差来确定所述测量相位差与所述目标相位差之间的关系。

22.根据权利要求20至21所述的数据处理电路(132)，其中，所述测量相位差是平均测量相位差，并且所述阈值相位偏差是所述平均测量相位差与所述目标相位差之间的差。

23.根据权利要求20至22所述的数据处理电路(132)，识别所述流体流系统的异常进一步包括：将所述流体流系统的异常识别为气体夹带异常。

24.根据权利要求23所述的数据处理电路(132)，还被配置成：

使用所述数据处理电路、通过基于存储在所述数据处理电路中的数据确定所述流体和所述流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能侵蚀所述齿(112，114)，来确定气体夹带异常识别是否可能与侵蚀异常识别相混淆；以及

如果所述数据处理电路(132)具有指示所述流体和所述流动流体中夹带的元素中的所述一个或更多个有可能侵蚀所述齿(112，114)的数据，则识别出所述气体夹带异常识别可能与侵蚀异常相混淆。

25.根据权利要求19所述的数据处理电路(132)，还被配置成：

通过确定所述测量密度比所述预期密度大至少阈值密度差来确定所述测量密度与所述预期密度之间的关系；以及

识别指示积聚异常的密度异常。

26.根据权利要求25所述的数据处理电路(132)，还被配置成：

通过确定下述中的一个或更多个来确定所述测量相位差与所述目标相位差之间的关系：

所述测量相位差与所述目标相位差相差至少阈值相位偏差；

摆动行为，在所述摆动行为中所述测量相位差从所述目标相位差上下摆动；以及

所述测量相位差相对于所述目标相位差的三角测量行为；以及识别指示积聚异常的相位异常。

27.根据权利要求26所述的数据处理电路(132)，其中，所述摆动行为和所述三角测量行为中的一个或更多个通过检测所述测量相位差高于所述目标相位差的连续周期振荡的数目和所述测量相位差低于所述目标相位差的连续周期振荡的另一数目中的一者或两者来确定。

28.根据权利要求26所述的数据处理电路(132)，其中，所述三角测量行为由所述测量相位差相对于所述目标相位产生三角形或圆形图案的连续周期振荡的数目来确定。

29.根据权利要求19和权利要求26至28所述的数据处理电路(132)，识别所述流体系统的异常进一步包括：将所述流体流系统的异常识别为积聚异常。

30.根据权利要求25至29所述的数据处理电路(132)，还被配置成：

通过基于存储在所述数据处理电路中的数据确定所述流体和所述流体中夹带的元素中的一个或更多个是否有可能腐蚀所述齿(112，114)，来确定积聚异常识别是否可能与腐蚀异常识别相混淆；以及

如果所述数据处理电路(132)具有指示所述流动流体和所述流动流体中夹带的元素中的所述一个或更多个有可能腐蚀所述齿(112，114)的数据，则识别出所述积聚异常识别可能与腐蚀异常相混淆。

31.根据权利要求19至30所述的数据处理电路(132)，其中，所述阈值密度差是1kg/m³。

32.根据权利要求21至24和权利要求26至31所述的数据处理电路(132)，其中，所述阈值相位偏差是0.02°。

33.根据权利要求21至24和权利要求26至31所述的数据处理电路(132)，其中，所述阈值相位偏差是0.015°。

34.根据权利要求19至33所述的数据处理电路(132)，还被配置成：

通过下述中的一个或更多个来对所述异常作出响应：通知用户所述异常，在计量仪上指示所述异常已发生，响应于所述异常而改变所述流体或流体流的特性，以及存储表示所述异常的数据。

35.根据权利要求34所述的数据处理电路(132)，改变所述流体或流体流的流动特性进一步包括下述中的一个或更多个：增大流体流的速度，以及增大所述流体流中的流体的温度。

36.根据权利要求19至35所述的数据处理电路(132)，其中，所述计量仪是叉式密度计和叉式粘度计中的一个。

37.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据处理电路确定所述流体流系统不正在经历任何密度异常但是所述流体流正在经历至少一个相位异常，所识别的异常是制造异常和安装异常中的一个或更多个。

38.根据权利要求9所述的方法，还包括：

重置所述信号处理电路或建立与所述数据处理电路的新的相位锁定；

由所述数据处理电路确定在重置所述信号处理电路或建立新的相位锁定之后所述摆动行为是否随时间减弱；

如果所述摆动行为随时间减弱，则由所述信号处理电路确定所述相位异常不是指示积聚异常的相位异常而是指示安装异常的相位异常。

39.根据权利要求8所述的方法，其中，所述摆动行为和所述三角测量行为中的一个或更多个通过下述识别来确定：识别具有相对于预期相位差的增大的测量相位差最大周期偏差的、高于或低于所述预期相位差的测量相位差的连续周期的数目，识别可能跟随着的具有相对于预期相位差的减小的最大周期偏差的连续测量相位差周期的潜在不同的数目。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，在确定增大地然后连续地偏离所述预期相位差的连续周期的数目、连续地随后减小地偏离所述预期相位差的周期的另一数目之后，所述摆动行为还通过所述测量相位差与所述预期相位差会合并交越至所述预期相位差的另一侧来确定。

41.根据权利要求16所述的方法，改变所述流体或流体流的特性包括：如果所述数据处理电路具有被存储以指示积聚具有比所述浸没元件的熔点低的熔点的数据，则提高所述流体的温度。

42.根据权利要求19所述的数据处理电路(132)，其中，所述数据处理电路(132)确定所述流体流系统不正在经历任何密度异常但是所述流体流正在经历至少一个相位异常，所识别的异常是制造异常和安装异常中的一个或更多个。

43.根据权利要求27所述的数据处理电路(132)，所述数据处理电路还被配置成：

重置所述信号处理电路或建立与所述数据处理电路(132)的新的相位锁定；

由所述数据处理电路(132)确定在重置所述信号处理电路或建立新的相位锁定之后所述摆动行为是否随时间减弱；

如果所述摆动行为随时间减弱，则由所述数据处理电路(132)确定所述相位异常不是指示积聚异常的相位异常而是指示安装异常的相位异常。

44.根据权利要求26所述的数据处理电路(132)，其中，所述摆动行为和所述三角测量行为中的一个或更多个通过下述识别来确定：识别具有相对于预期相位差的增大的测量相位差最大周期偏差的、高于或低于所述预期相位差的测量相位差的连续周期的数目，识别可能跟随着的具有相对于预期相位差的减小的最大周期偏差的连续测量相位差周期的潜在不同的数目。

45.根据权利要求44所述的数据处理电路(132)，其中，在确定增大地然后连续地偏离所述预期相位差的连续周期的数目、连续地随后减小地偏离所述预期相位差的周期的另一数目之后，所述摆动行为还通过所述测量相位差与所述预期相位差会合并交越至所述预期相位差的另一侧来确定。

46.根据权利要求34所述的数据处理电路(132)，改变所述流体或流体流的特性包括：如果所述数据处理电路具有被存储以指示积聚具有比所述齿(112，114)的熔点低的熔点的数据，则提高所述流体的温度，其中，所述温度高于所述积聚的熔点。

47.根据权利要求19至35和权利要求42至46所述的数据处理电路(132)，其中，所述数据处理电路与所述计量仪整合，其中，所述计量仪是未被配置成向用户或外部装置提供除了表示异常和/或对异常的响应的数据以外的表示流体或流体流特性的数据的专用故障检测元件。

48.根据权利要求1至18和37至41所述的方法，还包括：

当所述浸没元件首次浸没在所述流体中时，由所述数据处理电路基于所述流体的初始测量密度来确定用于确定所述异常的至少一个阈值或范围。

49.根据权利要求19至36和权利要求42至47所述的数据处理电路(132)，还被配置成：当所述齿(112，114)首次浸没在所述流体中时、基于所述流体的初始测量密度来确定用于确定所述异常的至少一个阈值或范围。

50.根据权利要求1至18和37至41以及权利要求48所述的方法，其中，当所述计量仪处于安装、操作和未从操作中移除中的一个或更多个时，所述异常被识别。

51.根据权利要求19至36和权利要求42至47和权利要求49所述的数据处理电路(132)，其中，当所述计量仪处于安装、操作和未从操作中移除中的一个或更多个时，所述异常被识别。

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