CN1178047C - 在科里奥利流量计中使用的拾取器和振荡驱动器组合及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种可与科里奥利流量计(10)连接运行的振荡振动驱动器(104)，用于使测量计流量管(103A和103B)振动。测量计电子设备(20)包括允许用驱动器作为信号拾取器的拟态电路(414，802，902)，信号拾取器提供反电动势的测量，以用于计算来自科里奥利流量计的质量流量和密度。拟态电路包括便于测量反电动势的模拟线圈(604)和磁铁(600)，或者拟态电路包括数字装置(804，806，808，904，906)。

Description

在科里奥利流量计中使用的拾取器和 振荡驱动器组合及其操作方法

本发明涉及将电能转换为机械传动的振荡振动驱动器，尤其涉及在根据科里奥利获得流量测量结果时使科里奥利(Corilois)流量计的流量管振动这种类型的振荡驱动器。更具体地说，本发明的振荡驱动器包括允许振荡驱动器作为测量科里奥利流量管振动模式的信号拾取设备使用的电路。

用科里奥利效应质量流量计测量质量流量和其他流过管道的原料信息是已知的。J.E.Smith et al在1978年8月29日的U.S.专利No.4,109,524和1985年1月1日的U.S.专利4,491,025以及1982年2月11日的Re.31,450公开了示例性的科里奥利流量计。这些流量计具有一个或多个直线或曲线结构的流量管。科里奥利质量流量计中每个流量管的结构具有一组固有振动模式，流量管可以是简单弯曲型、扭转型或耦合型。原料从与流量计入口侧相连接的导管流入流量计中，经这个或这些流量管的引导，从出口侧流出流量计。振动的固有振动模式、原料充填系统在某种程度上由流量管的质量和在流量管中流动的原料来确定。

当没有流量通过流量计时，由于所施加的具有相同相位或者可以调整的小的初始固定相位偏差的驱动力，所以沿着流量管上的所有点都振荡。当原料开始流入时，科里奥利力造成沿流量管的每个点具有不同相位。流量管入口侧的相位滞后于驱动器，而出口侧的相位超前于驱动器。拾取传感器放在流量管上，以产生表示流量管运动的正弦信号。对拾取传感器输出的信号加以处理，以确定拾取传感器之间的相位差。两个拾取传感器信号之间的相位差与通过流量管的原料的质量流量成正比。

每个科里奥利流量计和每个振动管密度计的基本组成部分是驱动或激励系统。驱动系统用于为流量管提供使流量管振荡的周期性的物理力。驱动系统包括安装在流量计的流量管上的驱动器。驱动器机构一般是很多已知结构中的其中一种结构，例如将磁铁安装在一个导管上并将线卷安装在与磁铁相对的另一个导管上。驱动电路为驱动器连续提供周期性的通常为正弦或方形的驱动电压。通过响应周期驱动信号的线圈所产生的连续交变磁场与磁铁所产生的恒定磁场之间的相互作用，两个流量导管最初被迫以相反的正弦模式振动，并在此后保持该模式。本领域的技术人员知道，任何能够将电信号转换为机械力的设备都适于用作驱动器。见授予Carpenter并转让给MicroMotion公司的U.S.专利4,777,833。此外，人们不需使用正弦信号，而是任何周期信号都适于作为驱动信号。见授予Kalotay et al.并转让给Micro Motion公司的U.S.专利5,009,109。

尽管不是唯一的模式，但科里奥利流量计受驱动而振动的一个典型模式是第一异相弯曲模式。第一异相弯曲模式是基本的弯曲模式，在这种模式下，双管科里奥利流量计的两个管彼此反向振动。但是，这不是出现在以第一异相弯曲模式受到驱动的科里奥利流量计振动结构中的唯一振动模式。归根结底，实际上，在受到驱动而以第一异相弯曲模式振荡的科里奥利流量计中激励出数百种振动模式。因此，受驱动而以第一异相弯曲模式振荡或谐振的科里奥利流量计实际上除了第一异相弯曲模式以外还具有一个或一些以其他模式振荡的导管。受驱动而以不同于第一异相弯曲模式的模式振荡的流量计会遇到与除预期的驱动模式以外的多种激励模式同样的现象。

现有驱动系统处理反馈信号，通常是拾取传感器信号的其中之一，目的是产生驱动信号。遗憾的是，驱动反馈信号包含来自除期望激励模式以外的其他模式的响应。因此，驱动反馈信号通过频域滤波器滤波以去除不想要的成分，然后将滤波后的信号加以放大并应用到驱动器上。对驱动反馈信号滤波的频域滤波器不能有效地将唯一期望的驱动模式从出现在驱动反馈信号中的其他模式响应中分离出来。还会存在频率接近期望谐振频率的谐振响应。滤波后的驱动反馈信号即驱动信号一般包含各种频率的模态成分，而不仅仅是激励流量管的期望模式。

由具有多种频率的模态成分(modal content)的驱动信号引出的问题影响科里奥利质量流量计作出的密度测量结果。科里奥利流量计或振动管密度计中的密度测量结果依赖于振动流量管的谐振频率的测量结果。当流量管响应包含多种模式模态成分的驱动信号而受到驱动时，问题就出现了。驱动信号中多种模式的叠加能够导致受到驱动的流量管与期望驱动模式的真正谐振频率失谐。导致密度测量结果出现误差。

使用模态滤波技术能将有利于科里奥利质量流量和密度计算的振动模式分离和识别出来。模态滤波需要与科里奥利流量计的振动管相连接的附加信号拾取器，例如在Timothy J.Cunningham在1997年7月11提交的、未决申请序列号08/890,785中所描述的那样。使用附加信号拾取器会带来附加成本。

无论何时，只要驱动器或拾取设备与科里奥利流量计或密度计的振动管相连接，就会出现另一个问题。连接附加设备改变了整个振动系统的质量，因此，改变了固有的系统谐波而以不同频率振动。通过质量增加后的测量计系统所得到的测量结果的精确度下降，原因是质量的增加使测量计对小的振动变化变得不敏感。因为系统质量的变化还影响驱动器和拾取器的布局，从而带来最大性能、测量计功耗、弯曲模式和以上讨论的其他问题，所以校准以调整这些差别是复杂的。

需要一种用于科里奥利流量计的驱动电路系统，它使信号拾取加倍，从而减少了与科里奥利流量管相连接的物质量。

以上指明的问题以及其他问题通过本发明的驱动电路系统所带来的技术进步来解决。本发明提供一种利用驱动器和信号拾取设备组合来产生科里奥利流量计或密度计驱动信号同时还接收表示科里奥利计流量管中振动速度的信号的设备和方法。

根据本发明的振荡信号拾取设备和振动驱动器设备组合包括具有线圈和磁铁的驱动器线圈组件。线圈能产生来源于加到线圈上的振荡电压的场效应。磁铁居中地布置在线圈内，用于由以常规螺线管方式从线圈产生的场效应引起的机械振荡。当驱动器线圈组件在与线圈的位置关系相对固定而保持不动时，拟态电路提供与第一阻抗相当的第二阻抗。驱动电压加到驱动器线圈组件和拟态电路(mimeticcircuit)上。

所施加的驱动电压在驱动器线圈组件的线圈中产生相应的电压，在拟态电路中产生相应的电压。作为线圈电压和拟态电路电压之差的数学函数求出驱动器线圈组件中线圈和磁铁的相对速度(即振动的平移速度)。因为驱动器线圈组件中线圈和磁铁的相对速度引起线圈中的反电动势(“反EMF”)，所以进行这种计算是可能的。

“拟态电路”在这里的定义是：当驱动器线圈组件在固定或静止位置保持不动即当驱动器线圈组件的线圈和磁铁彼此不相对运动时，模拟驱动器线圈组件性能的一种电路。以下所公开的具体实施例描述了拟态电路的模拟结构和数字结构。

在最简单的模拟结构情况下，拟态电路包含线圈和磁铁组合，该组合的总阻抗与驱动器线圈组件的阻抗相等。更具体地说，装配起来的拟态电路的线圈和磁铁的电阻和电感等于驱动器线圈组件的电阻和电感。当用该第一模拟实施例实现本发明的目的时，由于通过拟态线圈漏电，所以功耗非常大。

一个更可取的模拟实施例包括拟态磁铁和线圈组件，其总阻抗与驱动器线圈组件的阻抗相差一个标量系数。更具体地说，拟态线圈和磁铁组件的电感乘以一个数则等于驱动器线圈组件的电感。类似地，拟态线圈和磁铁组件的电阻乘以一个数则等于驱动器线圈组件的电阻。

在数字实施例中，模数转换器用于向数字滤波器提供驱动器线圈电压。数字滤波器将拟态电路的阻抗模拟为一个与驱动器线圈组件相匹配的电阻和电感。在数字实施例中，功耗被大大减小到整个科里奥利流量计系统中可忽略不计的耗用功率点。

运行中，交变的驱动电压导致驱动器线圈组件中的相应振动，又使根据科里奥利流量测量活动建立好的科里奥利流量计的流量管振动。驱动器线圈和驱动器磁铁之间的相对速度大约与从科里奥利流量管振动得到的反EMF成正比。该反EMF对抗施加的驱动电压。电压表在驱动电路上测量的驱动电压包括驱动线圈的电阻和电感两端的压降加上反EMF。因为反EMF与振动的科里奥利流量管有关，所以驱动信号拾取器测量用于常规科里奥利流量计算的反EMF。根据本发明，由反EMF引起的驱动电压的成分可以与从驱动器电阻和电感得到的驱动电压成分分离开。因此，能用驱动器作为信号拾取器。由于附加到科里奥利流量管的质量更小，所以驱动器和信号拾取设备组合在模态滤波应用和其他科里奥利质量流量或密度计应用中非常有用。本发明的主题涉及将反EMF测量结果与施加的驱动电压信号相分离的方法和设备。

图1示出了现有技术的科里奥利流量计和相关的测量计电子设备；

图2是现有技术的科里奥利流量计电子设备的方框图；

图3是用于科里奥利流量计的现有技术驱动系统的方框图；

图4是根据第一模拟实施例所述的本发明实际应用的测量计电子设备的示意性电路图；

图5示出了本发明所使用的驱动器线圈组件；

图6示出了本发明所使用的拟态线圈组件；

图7示出了根据第二模拟实施例所述的本发明实际应用的测量计电子设备的示意性电路图；

图8示出了包括数字电子设备的本发明第三实施例的示意性电路图；

图9示出了包括全数字电子设备的本发明第四实施例的示意性电路图；以及

图10示出了用驱动器线圈组件作为拾取设备的工艺流程图。

图1示出了科里奥利流量计5，它包括科里奥利测量计组件10和测量计电子设备20。测量计电子设备20通过引线100与科里奥利测量计组件10连接，以提供通过路径26的密度、质量流量、容积流量和总的质量流量信息。尽管描述了科里奥利流量计的结构，但对于本领域的技术人员来说，显然可以结合振动管密度计来实现本发明，而无需科里奥利质量流量计提供额外的测量能力。

测量计组件10包括一对法兰101和101′，歧管102以及流量管103A和103B。与流量管103A和103B相连接的是驱动器104和拾取传感器105和105′。斜拉杆106和106′用于定义轴W和W′，每个流量管在轴W和W′附近振荡。

当流量计10插入运送所测量的加工原料的管线系统(未示出)时，原料经法兰101进入测量计组件10，通过原料被导入流量管103A和103B的歧管102，流过流量管103A和103B，回到歧管102，从歧管102通过法兰101′退出测量计组件10。

选择流量管103A和103B并适当地安装到歧管102上，以便分别使质量分布、弯曲轴W-W和W′-W′附近的惯性动量和弹性模量基本相同。流量管基本平行地从歧管向外延伸。

流量管103A-103B在它们各自的弯曲轴W和W′附近以相反方向并且以所说的流量计的第一异相弯曲模式被驱动器104驱动。驱动器104包括任何一种公知的结构，例如将磁铁安装到流量管103A上，将相对的线圈安装到流量管103B上，线圈中通以交变电流以振动两个流量管。测量计电子设备20通过引线110将适当的驱动信号加到驱动器104上。

测量计电子设备20分别接收出现在引线111和111′上的左右速度信号。测量计电子设备20产生出现在引线110上的驱动信号，并使驱动器104振动管103A和103B。测量计电子设备20对左右速度信号进行处理，计算出通过测量计组件10的原料的质量流量和密度。测量计电子设备20通过路径26将该信息加到应用装置(未示出)上。

本领域的技术人员已经知道，科里奥利流量计5在结构上与振动管密度计非常相似。振动管密度计也利用振动管，流体流过振动管，或者在采样型密度计的情况下，流体保留在振动管中。振动管密度计还采用激励流量管振动的驱动系统。因为密度测量仅需要频率测量而不需相位测量，所以振动管密度计一般仅利用单个反馈信号。本文所描述的本发明同样适用于振动管密度计。本领域的技术人员知道，现有的科里奥利流量计已经有两个反馈信号可用于输入到拟态滤波器，现有的振动管密度计一般只有一个可用的反馈信号。因此，为了使本发明适用于振动管密度计，仅需要在振动管密度计中提供一个附加的反馈信号。

图2示出了测量计电子设备20的方框图。测量计电子设备20包括质量流量电路30和驱动电路40。质量流量电路30是一种公知的电路，用于根据振动管上两点之间的相位差来计算通过振动管的流体的质量流量。质量流量电路30的输出通过线路26到达应用装置(未示出)。应用装置例如可以是显示器。质量流量电路30的详细结构是本领域技术人员所公知的，不构成本发明的一部分。有关质量流量电路30的示例性信息见由Smith在1983年11月29日公布并转让给Micro Motion公司的U.S.专利RE31,450，或者Zolock在1989年11月14日公布并转让给Micro Motion公司的U.S.专利4,879,911，或者Zolock在1993年8月3日公布并转让给Micro Motion公司的U.S.专利5,231,884。在现有的驱动电路系统中，驱动电路40通过路径41从左拾取传感器105接收反馈信号，现有驱动电路产生输出，通过路径110到达驱动器104。本领域的技术人员知道，现有驱动系统也可以利用右拾取传感器作为反馈到达驱动电路40。而且，一些现有驱动系统利用这两个拾取信号的和作为反馈达到驱动电路40。

图3示出了现有驱动电路40的方框图。驱动电路40从流量计接收其中一种拾取信号形式的反馈信号，并适当调节拾取信号的幅度以便通过路径110产生输出。正如所指出的，一些现有的驱动系统将两个拾取信号相加并对相加后的信号进行处理以产生驱动信号。驱动电路40通过路径41接收来自拾取器的信号。拾取信号送入整流器300，再送入积分器301中。从积分器301输出的信号表示拾取信号105的平均幅度。幅度控制302将来自积分器301的平均幅度信号与参考电压V_ref相比较。如果平均幅度降到参考电压以下，则在乘法器303放大拾取信号并从乘法器303将调节了幅度的拾取信号输出。通过功率放大器304放大调节了幅度的拾取信号，以产生最终送回驱动器104的驱动信号。这样，驱动电路40工作，以保持相对恒定的幅度。现有驱动控制电路40的具体结构是科里奥利流量计电子设备领域技术人员公知的，不构成本发明的一部分。驱动电路40多个实施例的更详细说明见U.S.专利No.5,009,109。

本发明涉及测量计电子设备20的变形，其中允许驱动器104作为驱动器104和拾取器105或105′的组合使用(见图1)。这样，可以省去拾取器105或105′中的一个或多个，或者通过信号在图1的线路111和111′中传送的方式将第三速度信号提供给测量计电子设备20。

图4示出了本发明所述的电路简图400，包括测量计电子设备20内部元件的第一模拟实施例。电路简图400的主要元件包括示为驱动器104的常规驱动器线圈组件，阻抗与驱动器104的阻抗相同的拟态电路402，以及连接线404。

驱动器104以与图1所示相同的方式位于科里奥利测量计组件10上。具体地说，如图5所示，驱动器104包含圆柱形磁铁500，圆柱形磁铁500容纳在线圈504的中央开口502中。磁铁500固定到流量管103A上，用于激励流量管103A。驱动器线圈504固定到流量管103B上，用于激励流量管103B。线路100上的交变或脉冲驱动电压加到驱动线圈504上导致磁铁500在双向箭头506的方向上往复运动。流量管103A和103B提供弹簧偏压，迫使磁铁500朝向开口502内的中性位置。图4中，驱动器线圈504表示为电阻R₄₀₆和电感L₄₀₈。

图6示出了更详细的拟态电路402。拟态电路402包括圆柱形磁铁600，该磁铁配置在线圈604内的中央孔中。固定板606与拟态线圈604相连接。固定板606与磁铁600相连接。板606和608彼此运行相反，以防止线圈604和磁铁600之间的相对运动。

图4中，拟态线圈402表示为电阻R₄₁₀和电感L₄₁₂。根据图4的实施例，R₄₀₆与R₄₁₀相同，L₄₀₈与L₄₁₂相同。

连接线404包括驱动线100(见图1)，拟态电路线414和公共电源线416。驱动线100将来自公共电源线416的电压V_a提供给测流电阻器418，测流电阻器418用于测量I_c即驱动线100上的电流。R_es下游的电压V_d计算如下：

(1)V_d＝V_a-i_dR_es

其中，V_d是驱动线100上R_es418下方驱动线圈504上方的电压，i_d是线100上的电流，R_es是测流电阻器R_es418的电阻率，Va是公共电源线416上的电压。

类似地，拟态线414将来自公共电源线416的电压V_a提供给拟态线圈604。驱动线100将来自公共电源线416的电压V_a提供给测流电阻器420，测流电阻器420用于测量i_s即拟态线414上的电流。R_es420下游的电压V_s计算如下：

(2)V_s＝V_a-i_sR_es

其中，V_s是驱动线100上R_es420下方驱动线圈604上方的电压，i_s是线414上的电流，Va是公共电源线416上的电压，R_es是测流电阻器R_es420的电阻率。

电压比较器422(例如惠斯顿电桥或类似电路)用于确定V_v，V_v是线100和414上的电压差

(3)V_v＝V_d-V_s

线100上的电流i_d的数学表达式是：

$\left(4\right)i_d=\frac{V_a-\mathrm{EMF}}{R+\mathrm{j\ωL}}$

其中，i_d是驱动线100上的电流；V_a是加到驱动线100和拟态线414上的电压；EMF是由于磁铁500运动而在线圈504上产生的反电动势；R是驱动线圈504的电阻R₄₀₆和测流电阻器418的电阻R_es之和；j是负1的平方根；ω是加到驱动线100上的交变或脉冲电压Va的频率，L是驱动线圈504的电感L₄₀₈。从等式(4)很容易求解EMF，根据常规的科里奥利测量计算，它是求解管运动量度所需的期望量度。常规的科里奥利计算不包括例如在驱动器104上将反EMF与驱动信号分离的能力。

类似地，线414上的电流的数学表达式是：

$\left(5\right)i_s=\frac{V_a}{R+\mathrm{j\ωL}}$

其中，I_s是拟态线414上的电流；V_a是加到拟态线414上的电压；R是拟态线圈604的电阻R₄₁₀和测流电阻器420的电阻R_es之和；j是负1的平方根；ω是加到驱动线100上的交变或脉冲电压Va的频率，也是磁铁500相对于驱动线圈504(见图6)的相对或角速度；L是拟态线圈604的电感L₄₁₂，通过设计，它等于驱动线圈L₄₀₈的电感。

从以上等式可知：

$\left(6\right)V_V=\frac{\mathrm{EMF}*R_{\mathrm{es}}}{R+\mathrm{j\ωL}}$

其中，V_v在上面的等式(3)确定，其余项参考等式(4)确定。等式(6)可以求出EMF，它是通过独立的拾取器组件105和105′测量的期望变量，用于通过线111和111′(见图2)输入到的质量流量电路30中。为了实现本发明，对测量计电子设备20的现有质量流量电路30(见图2)进行修改，以根据等式(6)进行计算。这样，使用根据等式(6)计算出的EMF，好象EMF测量来源于拾取器105或105′。

图7示出了本发明的第二模拟实施例，即电路简图700。图4电路简图中与图7电路简图700基本相同的特征的数字标记予以保留。除了拟态线圈604的电阻R₇₀₄与R₆₀₄不同之外，电路简图700与电路简图400是相同的：

(7)R₇₀₄＝R₄₀₆*S_R

其中，S_R是说明R₇₀₄和R₄₀₆之差的标量系数。因为R₇₀₄最好大于R₄₀₆，所以S_R的值最好大于1。因为电阻R₇₀₄的增加减小了拟态线414上的电流量，所以当R₇₀₄大于R₄₀₆时，流量测量系统省电。类似地，L₄₀₈与L₇₀₆的区别在于：

(8)L₇₀₆＝L₄₀₈*S_R

其中，S_R是说明L₇₀₆和L₄₀₈之差的标量系数。在电路简图700中，在根据等式(1)至(6)进行计算之前，测量计电子设备20根据等式(7)和(8)进行调整，以使L₄₀₈等于L₇₀₆，R₄₀₆等于R₇₀₄。

图8示出了数字电路简图800，电路简图800除了比电路简图700更省电以外，它与电路简图400和700的运行效果相同。图4电路简图中与图8电路简图800相同的特征的数字标记予以保留。数字设备的一个显著优点在于能容易地对数字拟态电路进行调谐或进行适当校正以说明驱动线圈的电阻和电感漂移。

在图8实施例中，线802将电压V_a加到模数转换器804上。数字滤波器806接收来自ADC804的对应于V_a的数字输入，并用该数字输入模造与图4拟态线414上的拟态线圈604相同的阻抗。数字滤波器是本领域技术人员公知的，数字滤波器设备的任何常规或标准变化都能满足用作数字滤波器806的需要。各种数字滤波器教材都可用于说明常规数字滤波器设备，例如：正如教科书Antonieu，数字滤波器：分析与设计，McGraw-Hill(1979)所描述的。数字滤波器806利用输入电压V_a的频率计算出与图4的拟态线圈604对应的复阻抗，并利用常规数字滤波技术输出具有正确幅值和相位的数字电压V_s。数模转换器808接收来自数字滤波器806的数字信号输入，并将该信号转换为包括电压V_s的模拟信号。电压比较器422仍然是图4实施例中的模拟电压比较器。因此，电路简图800包括数字和模拟元件的混合。

图9示出了本发明所述的第四实施例，该实施例是最佳实施例，即，电路简图900包括一个全数字实施例，它比图4、7或8所述的任何一个实施例都更省电。除了电路简图800比其他电路简图更省电以外，所述全数字电路简图900与电路简图400、700、800的运行效果相同。图8电路简图800中与图9电路简图900相同的特征的数字标记予以保留。

在图9实施例中，线902将电压V_a加到模数转换器804上，模数转换器804提供对应于V_a的数字输出。利用数字滤波器806来模仿与图4的拟态线414上拟态线圈604相同的阻抗。数字滤波器806利用输入电压V_a的频率计算与图4的拟态线圈604相对应的复阻抗，并输出具有正确幅值和相位的数字电压V_s。第二模数转换器904从驱动线100接收来自R_es418下游的模拟电压信号V_d，并将该模拟信号转换为数字输出。利用数字电压比较器906计算V_v，并在线906上将V_v作为数字信号提供给测量计电子设备20。

图10示出了用驱动器104作为驱动器和信号拾取设备组合的示意性流程图。参考图4的附图标记说明来描述图10，但图10的原理论述同样适用于图4、7、8和9所示的任何一个实施例。

在步骤P1002中，测量计电子设备20将交变或脉冲驱动电压V_a加到线416上，从而使驱动线100和驱动线圈组件104通电。根据步骤P1004，在拟态线414上将同一驱动电压V_a发送到拟态电路402。

在步骤P1006中，电压比较器422确定电压差V_v，并将该值传送到测量计电子设备20，根据等式(6)计算EMF。在步骤P1008计算EMF，步骤P1010必须将与EMF相对应的信号发送到测量计电子设备20。根据步骤P1012，通过根据常规科里奥利计算包括EMF的常规拾取信号的方式，计算管行程。测量计电子设备20利用常规科里奥利质量流量、密度和驱动反馈计算的EMF计算结果。

本领域的技术人员知道，上述驱动器和拾取组件组合有利于用在处理科里奥利流量计振动小的拟态滤波系统中。通常，拟态滤波分析用于选择性地识别对从科里奥利测量计获得的质量流量、密度和驱动频率测量有影响的振动模式。这种选择性地识别用于消除噪声，例如从管线传播到流量计的振动。可以在科里奥利流量计中使用附加的拾取器，即三个或多个拾取器105和105′(见图1)，以便在识别感兴趣的信号和消除噪声时增强拟态滤波分析的专一性和选择性。但是，每个附加拾取器都能过滤可能增加了消除噪声的专一性和选择性问题的附加振动模式。由于驱动器也用作拾取器，所以本发明所述设备有利地避免了增加信号拾取器数量的问题。

本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明主题和范围的情况下显然可以对上述最佳实施例进行修改。因此，应当依据等价原则对本发明的所有权利加以保护。

Claims (17)

1.一种在具有至少一个振荡管(103A，103B)的振荡管计中用作振荡信号拾取装置和振动驱动器的组合的设备(400，700，800)，所述设备包括：

驱动器线圈组件，该驱动器线圈组件包括：

线圈(504)，能从通向所述线圈的振荡电压获得场效应，以及

磁铁(500)；

所述驱动器线圈组件具有第一阻抗(R406，L408)，并固定在所述至少一个管(103A，103B)上以便相对于所述线圈以可操作关系定位所述磁铁，其中所述磁铁对所述线圈发出的场效应作出响应，相对于所述线圈被振荡驱动；和

测量计电子设备(20)，所述测量计电子设备包括：

拟态电路(402，702；804，806，808；904，906)，当所述磁铁以相对于所述线圈固定的位置关系保持静止时，提供与所述第一阻抗相当的第二阻抗(R410，L412；R704，L706，806)；和

电路，用于将驱动电压信号提供给所述线圈和所述拟态电路，以产生相应的线圈电压和相应的拟态电路电压，所述测量计电子设备(20)被安排来利用从所述拟态电路和所述驱动线圈组件所获得的测量结果计算所述线圈中的反电动势，以便用作拾取信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述拟态电路是模拟电路(402，702)。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述模拟电路包括静止线圈(604)和静止磁铁(600)。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，当所述驱动器线圈组件受到限制而不能移动时，所述静止线圈和所述静止磁铁共同提供等于所述第一阻抗的所述第二阻抗(R410，L412)。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，当所述驱动器线圈组件受到限制而不能移动时，所述静止线圈和所述静止磁铁共同提供与所述第一阻抗相差一个标量系数的所述第二阻抗。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述拟态电路是数字电路(804，806，808，904，906)。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述数字电路包括数字滤波器(806)。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述拟态电路包括一个模拟电压比较器(422)，还包括数字滤波器(806)，用于模拟所述第二阻抗。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，相对于所述线圈以可操作关系定位所述磁铁的装置(500，103A；504，103B)包括将所述线圈安装到第一科里奥利计流量管(103A)的装置和将所述磁铁安装到与所述第一科里奥利流量管相对的第二科里奥利流量管(103B)的装置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述磁铁居中地布置在所述线圈内。

11.根据权利要求1所述的设备，其中，计算所述反电动势的装置包括比较所述驱动器线圈组件和所述拟态电路之间电压的装置。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述测量计电子设备(20)被安排来根据以下等式计算所述反电动势，等式为

$V_V=\frac{\mathrm{EMF}*R_{\mathrm{es}}}{R+\mathrm{j\ωL}}$

其中，V_V是驱动器线圈组件和拟态电路之间的电压差，EMF是驱动线圈上的反电动势，R是驱动线圈的电阻，j是负1的平方根，ω是加到驱动线100上的交变或脉冲电压的频率，且L是驱动线圈的电感。

13.一种利用驱动器线圈组件(104)造成振动同时用所述驱动器线圈组件作为拾取器接收与所述振动相对应的信号的方法，所述方法包括以下步骤：

将驱动电压加到具有第一阻抗(R406，L408)的驱动器线圈组件上(P1002)，其中，所述驱动器线圈组件包括一个线圈(504)和一个磁铁(500)；

当所述驱动器线圈组件保持在静止位置时，将所述驱动电压加到提供与所述第一阻抗相当的第二阻抗的拟态电路上(P1004)；以及

计算所述线圈中的反电动势(P1008)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述将驱动电压加到所述驱动器线圈上的步骤包括在科里奥利流量计中振动一对流量管的步骤。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述计算反电动势的步骤根据以下等式进行：

$V_V=\frac{\mathrm{EMF}*R_{\mathrm{es}}}{R+\mathrm{j\ωL}}$

其中，V_v是驱动器线圈组件和拟态电路之间的电压差，EMF是驱动线圈上的反电动势，R是驱动线圈的电阻，j是负1的平方根，ω是加到驱动线100上的交变或脉冲电压的频率，以及L是驱动线圈的电感

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述将驱动电压加到拟态电路的步骤包括将所述驱动电压加到模拟拟态电路(402，702)上。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述将驱动电压加到拟态电路的步骤包括将所述驱动电压加到数字拟态电路(804，806，808，904，906)上。

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