CN1316050A

CN1316050A - 用于具有其流量校准因数不依赖物料密度的科里奥利流量计的方法和仪器

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Publication number: CN1316050A
Application number: CN99810418A
Authority: CN
Inventors: C·B·范克莱维; C·P·斯塔克; G·T·兰哈姆
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2001-10-03
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: CA2336572A1; EP1110059B1; CA2336572C; WO2000012970A1; KR100453257B1; HK1038962B; EP1110059A1; BR9912981B1; DE69920241T2; HK1038962A1; CN1184458C; AU4212999A; RU2233432C2; JP2002523765A; JP3499826B2; KR20010085749A; BR9912981A; DE69920241D1

Abstract

被加强流量灵敏度的单管科里奥利流量计,在其中物料流在流量管中诱发科里奥利偏移并在被振动地连接到流量管的平衡棒中诱发类科里奥利偏移。科里奥利偏移和类科里奥利偏移二者都具有由物料流所确定的相移并被相互辅助地用于导出物料流的信息。流量计通过：1)借助调节流量管与平衡棒驱动模振幅之间的比率在第一个方向改变流量灵敏度;并2)借助调节流量管的科里奥利偏移振幅与平衡棒的类科里奥利偏移振幅之间的比率在相反的方向改变流量灵敏度,而在物料密度改变的范围内获得恒定的流量灵敏度。驱动模振幅比随由物料密度改变所引起的在驱动模频率上的改变而改变。科里奥利偏移与类科里奥利偏移的振幅比随驱动频率与第二种弯曲模频率的间距相对于平衡棒密度大小的改变而改变,而频率间距相对于棒密度大小的改变本身又由物料密度的改变引起。

Description

用于具有其流量校准因数不依赖物料密度的科里奥利流量计的方法和仪器

发明领域

本发明涉及用于单管科里奥利流量计的方法和仪器，并特别涉及用于具有不依赖物料密度的流量校准因数的科里奥利流量计的方法和仪器。

问题

单管科里奥利流量计是令人满意的，因为它们消除了双管科里奥利流量计流动分离支管的消费和堵塞问题。现有技术的科里奥利流量计具有缺点在于当所测量物料的密度改变时，流量计的定标或流量灵敏度也将改变．令人满意的是流量计生成与物料流密度无关的准确的输出信息，例如质量的流率。因而，如果流量计对具有比重1.0(水)的物料准确地输出10lb/min的质量流率读数，则期望的是流量计对其他密度的物料流同样的质量流率也准确地输出10lb/min的读数。

具有这种能力的流量计被称为具有不依赖其物料流密度的校准因数。这样的流量计也被称为具有恒定的流量灵敏度，这在于它不拘物料流的密度而准确地输出相同的质量流率。灵敏度(s)被定义为流量计的速度传感器之间时间延迟的微秒数除以质量流率

其中Δt等于来自流量计速度传感器的时间差而

等于质量流率。因而，为使流量计具有平坦的校准因数或恒定的流量灵敏度，这个公式对任何流率及任何物料密度必须有恒定的值．例如，如果它会不拘物料的密度对10 lb/min的流率提供1μs时间延迟的输出，它就会不拘物料的密度对100lb/min的流率提供10μs时问延迟的输出。在两种情况流量计的灵敏度都是0.1μs/lb/min。具有上述特征的流量计会是有益的，这在于它将消除或最小化对进一步校准或补偿的需要。

流量计在标定或流量灵敏度上的改变按惯例借助利用笨重的抗衡构件(今后称为平衡棒)已被最小化。任何灵敏度随密度剩余的改变通过利用根据流量计在其驱动模中谐振频率的校正算法已被补偿。笨重平衡棒的使用具有在费用上以及在避免其他运行增强零件，如灵敏度增强平衡棒，使用上的缺点。校正算法具有缺点在于它必须使用不同密度的物料被校准而且必须在软件中被执行。本发明借助平衡棒的独特设计消除掉对笨重的平衡棒和校正算法的需要。为了理解这个设计，首先需要理解传统的科里奥利流量计如何运行。

在传统的双管科里奥利流量计中，流量管相互异相位地振动。两个流量管彼此作为平衡器以形成动态平衡的结构。速度传感器被设置在沿流量管的两个位置以检测两个流量管之间的相对速度。速度传感器通常被放置在距两管中点上游和下游的等距离处。每个速度传感器由固定在一个流量管上的磁铁和固定在另一个流量管上的线圈组成。线圈穿过磁场的相对运动产生电压。振动流量管的正弦运动在每个传感器中产生正弦电压。当没有物料流时，来自两个速度传感器的电压彼此同相位。有物料流动时，振动管被运动物料的科里奥利力挠曲，而在两个传感器电压之间引起相位差。质量流率正比于这个相位差。重要的是注意到两个流量管被同样地挠曲(对于流量的相同的分配)并且每个流量管在对应的位置具有与另一个流量管相同的相移。上游传感器磁铁的速度与下游线圈的速度具有相同的相位而且两者都具有与磁铁--线圈传感器对所生成电压相同的相位。下游传感器具有不同于上游的相位，但—个管上的线圈仍然与另一管上的磁铁具有相同的相位。为了确定时间延迟Δt，两个速度传感器之间的相位延迟被除以驱动频率(按rad/s)。将时间延迟除以流量计灵敏度就给出流率。

在单管流量计中，振动的流量管被平衡棒而不是另一个流量管所抗衡。速度传感器磁铁(或线圈)被安装到平衡棒，恰如它是上述的第二根流量管。然而，由于物料不流过平衡棒，所以它不经受任何科里奥利力或伴随流动的显著的相移。速度传感器检测有相移的流量管与无相移的平衡棒之间的相对速度。在每个速度传感器的流量管和平衡棒的速度可被表示为具有相位角及振幅的速度矢量。相对速度(以及从每个速度传感器出来的电压)可通过将两个速度矢量相加被确定。流量管的速度矢量具有由于物料流造成的相移。平衡棒的速度矢量具有零相移。将这些矢量相加就给出传感器的伴随流动的净相移。每个速度传感器输出电压的净相移被没有相移的平衡棒减小。这个净相移的减小等于流量计的流量灵敏度上的减小。

在传统的单管流量计中，流量灵敏度的减小是物料密度的函数。一个原因是当物料密度改变时，流量管与平衡棒之间的振幅比也改变才能使动量守恒并保持流量计被平衡。当振幅比改变时，速度矢量的长度改变。物料密度的增大使流量管的振幅减小和平衡棒的振幅增大。因而，流量管的速度矢量在长度上减小而平衡棒的速度矢量在长度上增大。因为流量管的速度矢量由于物料流而具有相移而平衡棒的矢量并不具有，长度上的改变导致合速度矢量的相位的减小以及流量计灵敏度随物料密度的增大而下降。从而，这样的流量计对水会具有10 lb/min的流率的准确输出，但对盐水(较高的密度)在同样的流率输出可能仅是9.9 lb/min。对于低密度物料例如煤油，流量计的输出可能是10.1 lb/min。这三个不同的流量读数全部都是对10 lb/min的实际流率的，但因为流量计的灵敏度随物料密度改变，所显示的流率就改变。这样的流量计对于不同密度的物料不具有平坦的校准因数或恒定的流量灵敏度。这样的原因是流量计对于不同密度物料的相同的实际流率具有在其传感器之间不同的时间延迟。

对于单管流量计的流量灵敏度随物料密度改变还存在其他原因。一个这样的原因是在不同物料密度的条件下单管流量计的平衡是极难保持的。在流量管与平衡棒之间振幅比改变的以上讨论假定通过振幅比随物料密度的改变在两者之间保持了理想的平衡。对于理想平衡的恰当的振幅比没有被获得时，通过在流量管振动部分终端节点的位置上的变动动量被保持恒定。这个位置的变动具有将质量从流量管转移到平衡棒(对于较高的物料密度)的作用，但它也改变了流量灵敏度。灵敏度当节点朝传感器向里移动时升高而当节点从传感器向外移开时降低。

流量灵敏度随物料密度变动还存在其他缺少了解的原因。然而这些原因并不重要。本发明可通过在灵敏度上生成额外的相等而相反的改变以使灵敏度的净改变被消除而抹杀灵敏度上的改变。

解决办法

通过本发明以上和其他问题被解决而且在本领域中的进展被获得，按照本发明用于具有平衡棒的单管科里奥利流量计的方法和仪器被提供，该棒在其速度传感器具有正比于物料流率的相移。而且平衡棒对物料流量的灵敏度随物料密度按这样的方式改变以使流量计在灵敏度上的改变被消除。例如，因为由于振幅比随物料密度增高而改变的结果现有技术的流量计变得对流量不太灵敏，平衡棒变得在精确的偏移率下对流量管的科里奥利振荡更加灵敏，以致最终结果是流量计对物料密度不灵敏。

在本发明和现有技术的单管科里奥利流量计二者中，平衡棒在第一种弯曲模都被驱动相对于流量管异相位。驱动频率一般是平衡棒和充填物料的流量管二者在各自的第一种弯曲模下的谐振频率。在现有技术的单管科里奥利流量计中，平衡棒缺少对科里奥利力及流量管的科里奥利偏移的显著的响应。在本发明中平衡棒被设计成使它通过弯曲成第二种弯曲模响应流量管上的科里奥利力。

有物料流动时，振动的流量管偏移以响应所施加的科里奥利力。流量管的驱动振动在振幅上基本上大于科里奥利偏移，由于驱动振动出现在充填物料的流量管的谐振频率而科里奥利偏移所处频率远离对于科里奥利偏移模形状流量管的谐振频率。科里奥利力由流动的物料在与驱动振动相同的频率下被施加到流量管。然而，科里奥利力诱发的流量管的偏移与第二种弯曲模是同样形状的。流量管第二种弯曲模的谐振频率大大高于科里奥利力施加的频率(驱动频率)。因而，因为科里奥利力诱发的偏移所处的频率远离其模的形状(第二种弯曲)的谐振频率，科里奥利力在流量管中诱发的偏移远远小于驱动器诱发的(第一种弯曲模)偏移。在流量管的第二种弯曲模中小的科里奥利偏移在两个速度传感器信号之间产生相位延迟以响应物料流。

本发明的平衡棒借助固定杆在其末端被连接到流量管，固定杆将流量管的振动力传递到平衡棒。在现有技术的流量计中平衡棒，象流量管那样，具有大大高于第一种弯曲或驱动模的第二种弯曲模的谐振频率。由于流量管的科里奥利偏移非常小并且出现在频率远远偏离平衡棒的第二种弯曲谐振频率处，通过固定杆被传递到平衡棒的力并不导致平衡棒第二种弯曲模的显著激发。因而，在现在技术的流量计中，流量管对科里奥利力只具有少许的响应而平衡棒则没有。

本发明包含变换平衡棒的不同模形状的频率级次。这可能被混淆。振动的模按照它们的形状而不是它们的频率级次被定义。实用的规则是模数等于节点数减1。第一种模具有两个节点(在末端)。第二种具有三个(在末端和中心)。第三种弯曲模具有四个节点，等等。

根据本发明的方法和仪器，平衡棒的第二种弯曲模的频率被降低以致它接近于流量管和平衡杆二者的第一种弯曲模(驱动频率)。在流量管和平衡棒二者中具有大振幅的第一种弯曲(驱动)模，因为模形状的不同未能激发在第二种弯曲模中的平衡棒。在第一种弯曲模平衡棒(及流量管)被偏移的形状是使末端没有位移而末端之间的长度具有增大的位移同时最大的位移出现在中心。在第二种弯曲模中，末端和中心没有位移同时最大的位移出现在约四分之一和四分之三长度的点。然而，在中心点位移的正负号改变以致平衡棒(或流量管)的二分之一具有正位移而另外的二分之一具有负位移。模的形状差别的结果是当第一种弯曲模的振动向在第二种弯曲模的平衡棒的一半在输入能量时，它从平衡棒的另一半取出等量的能量。因此净效果是第二种弯曲模并不被在第一种弯曲模的振动激发，即使谐振频率可能接近。

流量管的科里奥利偏移具有与第二种弯曲模相同的形状，即在流量管的位移在流量管的中心点两侧具有相反的符号。因而，流量管的利里奥利偏移能够借助于通过固定杆所传递的力去激发平衡棒的第二种弯曲模。在本发明中，平衡模第二种弯曲模的谐振频率被设置得接近于驱动频率。由流量管的科里奥利偏移对平衡棒第二种弯曲模的激发变得足以在平衡棒中其速度传感器位置处引起显著的相位延迟。平衡棒位置之间的相位延迟加到对应的流量管位置之间的相位延迟，并且改变流量灵敏度。这个在灵敏度上的改变被用于降低物料密度的改变对流量计流量灵敏度的影响。

根据本发明的第一种实施例，平衡棒的第二种弯曲模的频率低于流量管和平衡棒的驱动频率。众所周知当机械振荡器的谐振频率低于激发频率时，振荡器对激发的位移异相位运行。从而，平衡杆呈现与科里奥利力在该流量管上诱发的偏移异相位的偏移。因为平衡棒对其第二种弯曲模的激发源是流量管的科里奥利偏移，当流量管上的科里奥利力增大时平衡棒的第二种弯曲模偏移的振幅也增大。这种异相位的流量管的科里奥利偏移和平衡棒的第二种弯曲模的偏移是相加的并且使连接到流量管和平衡棒的速度传感器有可能生成与现有技术的单管科里奥利流量计相比相位延迟(灵敏度)被增大的输出信号。

由流量管的科里奥利偏移对平衡棒的第二种弯曲模的激发是激发频率(驱动频率)与平衡棒在其第二种弯曲模的谐振频率之间间距的函数。对于给定的流率，小的频率间距导致比较大的频率间距更大的平衡杆的第二种弯曲振幅。驱动频率随物料密度的改变而改变，因为流量管含有流动的物料而平衡棒的第二种弯曲谐振频率保持相对恒定。因为在驱动频率与平衡棒的第二种谐振频率之间的间距随物料密度改变并且使平衡棒对流量管的科里奥利振荡的灵敏度随物料密度改变。当平衡棒的第二种弯曲模的谐振频率低于驱动频率时，物料密度的增大使驱动频率降低以及频率间距的减小，伴随着在平衡棒对物料流量灵敏度上的总的增大。通过适当地确定频率间距的大小，平衡棒灵敏度随物料密度的增大能精确地抵消由于驱动模振幅比改变引起的流量计灵敏度的降低。

在驱动频率以下平衡棒的第二种弯曲模频率的降低借助平衡棒结构上的重新设计被完成，该设计包括其质量和刚度的重新分布。质量从平衡棒的中央部分被移开，这有助于提高驱动频率而得到对第二种弯曲模频率微小的影响。质量的移动对第二种弯曲模频率具有小的影响，因为第二种弯曲模在接近中心处具有小的振幅。质量随后被添加到平衡棒接近速度传感器的位置处。这使第二种弯曲模频率降低得比驱动频率更多，因为这些是第二种弯曲模振幅最大的位置。

平衡棒的刚度通过在第二种弯曲模的高弯曲区域使它大大地软化而被改进。这些地点距速度传感器的位置略微趋向中心。在这些地区消除刚度将大大地降低第二种弯曲模频率而具有对驱动频率小的影响，由于在驱动模这些地区只有小的弯曲。最后，在平衡棒的中央部分，在软的地区之间，刚度被增大以进一步提高驱动频率而具有对第二种弯曲频率小的影响。

平衡棒的这些结构上的变更以及随后被描述的改变能够降低其第二种弯曲模的频率以使它低于其第一种弯曲模(驱动)频率。当这点被实现时，流量管的科里奥利振动从流量管通过固定杆被传递到平衡棒的末端。这在平衡棒中诱发类科里奥利偏移，它与流量管的科里奥利偏移异相位。这些偏移被称为“类科里奥利”在于它们呈现出类似于流量管被科里奥利力偏移的模的形状。本发明的流量管和平衡棒因而如同双管科里奥利流量计那样运行，在双管流量计中每个流量管呈现相对于另一个流量管异相位的科里奥利振动的响应。结果是本发明的单管流量计能具有双管流量计的流量灵敏度。而且，因为由于在物料密度上的改变引起灵敏度的改变被平衡棒在灵敏度上的改变抵消，本发明的单管流量计具有恒定而不依赖物料密度的流量灵敏度。

平衡棒第二种弯曲模振动的相位相对于流量管的科里奥利偏移的相位取决于在本发明中平衡棒第二种弯曲模谐振频率与第一种弯曲模(驱动)频率的关系。第二种弯曲模的谐振频率能够或小于或大于第一种弯曲模(驱动)频率。如果第二种弯曲模的谐振频率高于驱动频率，则平衡棒的第二种弯曲模与流量管的科里奥利力诱发的振动同相位振动。这势必降低传感器的相移及流量计的灵敏度，但它仍能被用于去使流量计对物料密度的改变不灵敏。

当第二种弯曲模的频率高于第一个弯曲模的驱动频率时，流量计的灵敏度被降低。这样的原因是流量管的科里奥利振动与平衡棒的第二种弯曲模振动同相位。速度传感器检测流量管与平衡棒之间的相对速度，它表示同相位的运动往往会相互抵消。然而，这仍能是用于使流量计具有与物料密度改变无关的流量灵敏度的有效的实施例。如果平衡棒第二种弯曲模的谐振频率高于驱动频率，则升高的物料密度将降低驱动频率并增大两个频率之间的间距。这降低了平衡棒对科里奥利力的响应。但是，因为平衡棒的同相位响应抵消(为被减去)流量管的科里奥利响应，平衡棒的被降低的响应导致流量计被提高的流量灵敏度。这个被提高的流量灵敏度随同升高的物料密度再一次能够抵消由流量管与平衡棒之间振幅比改变所引起的在流量灵敏度上的降低。正如在其他的实施例中，为了使平衡棒流量灵敏度的改变去精确地抵消由驱动模振幅比所引起的灵敏度的改变，两个模之间需要具有合适的频率间距。如何确定这个合适的间距以后被讨论。

总起来说，本发明的科里奥利流量计的方法和仪器包括平衡棒，其结构特征使它能具有接近于其第一种弯曲模(驱动)频率的第二种弯曲模谐振频率。这使平衡棒能借助产生其自身的类科里奥利偏移去响应流量管的科里奥利偏移。如果平衡棒的第二种弯曲模的谐振频率低于驱动频率，则它的科里奥利力诱发的振动与流量管的科里奥利偏移异相位。这提高了流量计的灵敏度并且生成具有对流量与物料密度变化无关的灵敏度的流量计。如果平衡第二种弯曲模的谐振频率高于驱动频率，则它的科里奥利力诱发的振动与流量管的科里奥利偏移同相位。这降低了流量计的灵敏度，但是也能生成具有流量与物料密度无关的灵敏度的流量计。

本发明的一个方面包括操纵具有流量管和基本上平行于该流量管取向的平衡棒的科里奥利流量计的方法，该方法包含步骤：

使物料流过流量管；

借助物料流使流量管和平衡棒在基本上等于平衡棒和流量管的谐振频率的驱动模频率下振动；

驱动模频率依赖于物料流的密度并且随物料流密度的改变而逆向改变；

在振动的流量管中诱发周期性的科里奥利偏移以响应物料流；

在平衡棒中诱发在驱动频率下的类科里奥利偏移以响应流量管的科里奥利偏移；

类科里奥利偏移确定了平衡棒的被诱发的振动模，它具有充分接近于流量管的科里奥利偏移频率的谐振频率以增大平衡棒的类科里奥利偏移的振幅；

流量计响应物料流密度的改变以保持流量计的基本上恒定的流量灵敏度；

该方法另外包含步骤：

生成表示流量管的科里奥利偏移和平衡棒的类科里奥利偏移的信号，以及

导出关于该物料流的信息以响应该信号的生成。

另一个方面包括步骤：

操纵流量计响应物料流密度的改变而变更在流量管与平衡棒的驱动模振幅之间的比率以改变流量计在第一个方向上的流量灵敏度，并且进一步变更在流量管的科里奥利偏移振幅与平衡棒的类科里奥利偏移振幅之间的比率以改变流量计在与第一个方向相反的第二个方向上的流量灵敏度；

流量计在第一方向上和第二个方向上流量灵敏度的改变对实现流量计的流量灵敏度基本上不依赖物料流密度的改变是有效的。

另一个方面包括步骤：

平衡棒的类科里奥利偏移具有随驱动模频率离被诱发的振动模谐振频率的间距大小逆向改变的振幅；

操纵流量管响应物料流密度的改变以改变驱动频率；

变更流量计在第一个方向上的流量灵敏度以响应由物料流密度改变引起的流量管与平衡棒的驱动模振幅比率的改变；

变更在流量管的科里奥利偏移振幅与平衡棒的类科里奥利偏移振幅之间的比率，以响应由物料流密度改变引起的驱动模频率的改变以使流量计在与第一方向相反的第二个方向上的流量灵敏度改变；

在第一个方向和在第二个方向上流量灵敏度的改变对实现流量计在物料流密度范围内基本上恒定的流量灵敏度是有效的。

另一个方面包括在平衡棒中诱发类科里奥利偏移的步骤，诱发模持有小于该驱动频率的谐振频率。

另一个方面包括在该平衡棒中诱发类科里奥利偏移的步骤，诱发模持有大于驱动频率的谐振频率。

另一个方面包括将表现出周期性科里奥利偏移的力从流量管通过固定杆装置延伸到平衡棒以在平衡棒中引起诱发模的步骤，诱发模持有等于驱动频率的谐振频率。

另一个方面包括步骤：

为响应周期性科里奥利偏移使流量管的末端弯曲以弯折固定杆装置的第一个末端；以及

为响应第一个末端的弯折使固定杆装置的第二个末端弯曲以在平衡棒中诱发类科里奥利偏移。

另一个方面包括平衡棒的有效弹性从平衡棒转移到固定杆装置以降低平衡棒的第二种弯曲模谐振频率的步骤。

另一个方面包括通过减小平衡棒的有效弹性以降低平衡棒诱发模谐振频率的步骤。

另一个方面包括通过在平衡棒上提供至少一个可弯曲的部分连同在平衡棒的至少另一部分上提供增大的质量以及在平衡棒的至少一部分中提供空隙以降低平衡棒的诱发模谐振频率的步骤。

另一个方面包括通过在平衡棒对类科里奥利偏移的高挠矩位置为平衡棒提供可弯曲部分以降低平衡棒的诱发模谐振频率的步骤。

另一个方面包括使振动流量管和平衡棒末端的节点保持在连接流量管和平衡棒的固定杆装置中的步骤。

另一个方面包括提供平衡棒的坚硬部分和平衡棒不包含坚硬部分的易弯曲部分。

另一个方面包括通过提供平衡棒的中央部分及在平衡棒的中央部分的每侧的易弯曲部分连同在中央部分每侧提供增大的质量以降低平衡棒的第二种振动模的频率的步骤。

另一个方面包括具有适合于容纳物料流的流量管、基本上平行于流量管取向的平衡棒和连接流量管及平衡棒的固定杆装置的科里奥利流量计；该科里奥利流量计进一步包含：

用于使流量管和平衡棒在驱动模频率下振动的驱动装置，驱动模频率近似于平衡棒和有物料流的流量管的谐振频率；

物料流对在振动的流量管中引起周期性科里奥利偏移是有效的；

包括响应于流量管的科里奥利偏移用于在平衡棒中诱发在驱动频率下类科里奥利偏移的固定杆的装置；类科里奥利偏移具有与科里奥利偏移振幅成正比的振幅；

类科里奥利偏移确定了平衡棒的振动模，它具有谐振频率充分接近，但不等于，驱动模频率以根据驱动模频率的改变而使类科里奥利偏移的振幅改变；

对物料流密度的改变敏感以保持流量计基本上恒定的流量灵敏度的装置；

用于生成代表流量管的周期性科里奥利偏移和平衡棒的类科里奥利偏移信号的装置；以及

用于导出关于物料流信息以响应信号生成的装置。

另一个方面包括用于操纵流量计响应物料流密度的改变而变更流量管与平衡棒的驱动模振幅之间的比率以改变流量计在第一个方向上的灵敏度；

对由物料流密度改变引起的驱动模频率改变敏感而变更在流量管的科里奥利偏移振幅与平衡棒的类科里奥利偏移振幅之间的比率以改变流量计在与该第一个方向相反的第二个方向上灵敏度的装置；

在第一个方向和第二个方向上流量计的流量灵敏度的改变对实现基本上不依赖物料流密度改变的基本上恒定的流量计的流量灵敏度是有效的。

附图描述

本发明性能的上述和其他的优点从下列的详述连同所取附图的阅读可更好的被理解，在附图中：

图1是现有技术的单管科里奥利流量计的矢量图。

图2公开了转动的流量管。

图3公开了振动的流量管。

图4揭示出所施加到图3的流量管的科里奥利力。

图5揭示出图3的流量管的科里奥利响应。

图6公开了现有技术的直管科里奥利流量计。

图7和8揭示出本发明的单管科里奥利流量计的科里奥利振动的特性。

图9和10揭示出本发明的流量计的频率响应曲线。

图11和12是本发明的单管科里奥利流量计的矢量图。

图13揭示出本发明的平衡棒的第一种弯曲模的模形状及挠矩。

图14揭示出本发明的平衡棒的第二种弯曲模的模形状及挠矩。

图15公开了本发明的实施例。

图16和17揭示出图15的科里奥利流量计的振动响应特性。

图18公开了本发明的科里奥利流量计的替换实施例。

图19,20和21公开了概念上的直管科里奥利流量计的振动特性。

图22,23和24公开了本发明的一种可能的直管科里奥利流量计的振动特性。

图25公开了本发明的科里奥利直管流量计的替换实施例。

图26公开了体现本发明并具有弯曲流量管及环绕的平衡棒的科里奥利流量计。

图27和28是说明用于不同物料密度的现有技术的流量计运行的矢量图。

图29和30说明相对于不同的驱动频率平衡棒第二种振幅与流量管科里奥利振幅之间的关系。

详述

本发明的方法和仪器通过提供能自动响应流量管科里奥利偏移的平衡棒克服在单管流量计中由物料密度改变而引起流量灵敏度改变的问题。平衡棒的响应按这样的方式随物料密度改变以便抗衡现有单管流量计的灵敏度随密度的改变。为了理解这是如何完成的，需要理解在流量管上科里奥利力的性质，在流量管中从而产生的挠曲，以及挠曲如何沿流量管导致相移。

图1将在后面被描述，它是图6流量计的振动的速度的矢量图。

图2示出管202，当它绕其末端201逆时针转动时，通过它物料在流动。管202每单位长度上的科里奥利力可能从科里奥利加速度 A_c的公式和牛顿定律被导出。

科里奥利加速度可被表示作：

A_c=2( ω_c× V) ω_c=角速度V=物料速度科里奥利力可被表示作：

F_c=M A_c=2M( ω× V) M=物料质量由于物料质量

M=ρA_tl ρ=物料密度

At=管流面积

l=管长

F_c=2ρA_tl( ω× V)

\frac{{\bar{F}}_{c}}{l} = 2 ρ A_{t} l (\bar{ω} \times \bar{V})

但：

ρ A_{t} \bar{V} = \bar{\overset{\cdot}{M}}

=质量流速

\frac{{\bar{F}}_{c}}{l} = 2 \bar{\overset{\cdot}{M}} \times \bar{ω}

科里奥利力 Fc沿管202的长度是均匀的，因为管202的各个部分以相同的速度转动而质量流率遍及流量管是相同的。

图3示出直流量管300，它可以绕每个末端301及302自由旋转，但在末端301及302处在移动方面被固定。流量管300借助驱动器D按第一种弯曲模在其谐振频率下被振动，如同吉他弦，同时物料通过它流动。当流量管通过它的直线(零位移)位置303向下时，其左半部顺时针转动而其右半部逆时针转动。转动随着管中心被接近而减弱。中心不转动而是只移动。科里奥利力在流量管300上的空间分布当它通过零位移处303时被示于图4上。科里奥利力在两半部是相反方向的，因为管的转动方向是相反的。科里奥利力在中心减小到零，因为管的转动在中心减弱到零。

图3的振动管300与图2的转动管202之间的另一个主要差别是振动管300并不持续转动，而会停止并倒转方向。在振动方向倒转时，转动为零而且在整个流量管上的科里奥利力为零。结果是图4的科里奥利力的大小随时间正弦式地改变，如在图4上所示以最大值出现在流量管的振动通过零振幅及最大速度时。在第一种弯曲(驱动)模中当流量管达到其最大振幅及零速度时，零科里奥利力出现在整个流量管上。科里奥利力对流量管正弦式作用的频率等同于流量管被振动的频率；即，流量管的第一种弯曲(驱动)模的振动频率。

如图5中所示，流量管300弯曲以响应周期性科里奥利力。实线示出流量管为响应科里奥利力当管在驱动模向下通过零位移时所取的形状(大大地被夸大的)。虚线示出当流量管在驱动模向上移过零位移时它所取的形状。应注意在这时刻流量管上实际通过零位移的唯一的点是管的中点。图5的形状类似于第二种弯曲模的形状。然而，这只是吻合。流量管的第二种弯曲模的频率比图4的科里奥利力被施加时的频率(第一种弯曲模的频率)高得多。由于流量管被科里奥利力在远远低于其第二种弯曲谐振频率下被激发，这个科里奥利力引起图5的挠曲与图4的科里奥利力彼此同相位出现。流量管300当它在其驱动振动(第一种弯曲)模中穿过零位移轴303时因此呈现图5的形状。物料流使图5的科里奥利力诱发的振动叠加在图3的驱动振动上。这在图6上被示出。这两个振动都在第一种弯曲模的驱动频率下出现，但它们相互相移90度。当第一种弯曲模在沿轴303的零位移处时，科里奥利力诱发位移的极大(实线)出现。当第一种弯曲模在极大位移(虚线)时，科里奥利位移变为零。图6类似于图4在于就科里奥利偏移而论它表示在流量管300穿过零轴303时流量管的状态。在这时，而且仅仅在这时，科里奥利力和科里奥利诱发的偏移处于最大的振幅。如已经对图4阐明的，当流量管300的偏移在或向上或向下的方向达到最大值时，科里奥利力减弱并最后变为零。在这时，流量管的速度为零并且所施加的科里奥利力和总的科里奥利偏移也是如此。因而，当流量管300在其第一种弯曲模中在其最大的正和负的偏移之间由驱动信号被正弦式地振动时，被示于图5的正弦式的科里奥利响应在驱动频率下在振幅上正弦式地变化。在图5和6上所示的科里奥利偏移的振幅为了清楚起见被大大地夸大。振幅实际上比流量管300的第一种弯曲模的振幅小得多因为第一种弯曲模在流量管的谐振频率下被驱动而科里奥利模并不是。因而，在所有图中被示出的科里奥利形变都被大大地夸大。

在现有技术的流量计中与物料流相联系的相位延迟是流量管的第一种弯曲(驱动)模和科里奥利偏移叠加的结果。在图5中能够被看出右边的速度传感器SR在左边的速度传感器SL之前穿过零位移。可以说左传感器及其输出电压的相位落后于右传感器及其输出电压。反之，也可以说右传感器SR的相位超前左传感器SL。相位差(或时间延迟)正比于科里奥利力诱发的偏移振幅，它本身又正比于物料的流率。

本发明包含平衡棒的各种模形状的频率级次的变换。振动模根据它们的形状而不是频率的级次被确定。第一种弯曲模以后将被认为是在图3中所示的那种。第二种弯曲模将是图5中所示的形状。实用的规则是模数等于节点数减1。第一种模具有两个节点(在末端)。第二种模具有三个(在末端和在中心)。第三种模具有四个节点，等等。

在通用的单管科里奥利流量计中，平衡棒只在第一种弯曲模振动并且对流量管上的科里奥利力没有任何响应。图6示出现有技术的单管科里奥利流量计600，它具有流量管601和借助在平衡棒602末端的固定杆603及604被连接的平衡棒602。图6的实线示出流量管601和602当它们伴随物料流在第一种弯曲(驱动)模横穿过零位移轴303。没有科里奥利偏移出现在图6中的平衡棒602上。虚线示出流量管和平衡棒在第一种弯曲(驱动)模它们振动的向外程度。

图1是揭示由如在图6中所显示的通用的单个直管科里奥利流量计所生成振动速度的矢量图。流量管在右速度传感器SR的响应是矢量103，它具有超前的相位φ_tube，由矢量103与实轴102之间的角度被表示。矢量103的长度表示其峰值速度(或振幅由于它们成正比)。它在X轴的投影表示其瞬时速度。由于平衡棒不受在流量管上所生成的科里奥利力影响，平衡棒的矢量106在相位上没有从轴102被移动。平衡棒矢量106沿实轴被示出并被称为V_Bal bar。流量管和平衡棒矢量的矢量和是矢量105，它具有相位角φ_net，矢量105表示流量管和平衡棒的合成矢量的振幅及相位。应注意出自右传感器SR的净相位角小于流量管单独的的相位角。在相位角(及流量计灵敏度)上的减小是由于在通用的单管流量计中平衡棒没有相移。

图27和28是现有技术的具有由于物料密度改变造成的不同振幅比的流量计的矢量图。两个图之间的比较通常可能是没有意义的，因为密度差除流量管相位以外在驱动频率上也导致改变。因此，相位角已经全部对频率“规范化”。这所意味的是相位已被除以流量管的频率。规范化的相位角实际上是时间延迟。由于科里奥利力并从而相位正比于流量管频率，流量管的规范化的相位角不依赖于流量管频率。图27中流量管的规范化的相位角因此等同于图28中对于同样流率的规范化的相位角而比较变得没有意义。图27是流量计的矢量图，该流量计具有较大的流量管矢量2703和较小的平衡棒矢量2706正象由具有低密度物料造成的那样。流量管矢量具有相对于X轴2702的规范化的相位φ_tube而平衡棒矢量2706沿X轴2702平放并具有零相位角。矢量2703和2706的矢量和是具有速度V_net及相对于X轴2702的规范化相位角φ_net的矢量2705。轴2701是虚轴。流量管平衡棒的振幅比率是矢量2703比起2706来的大小。图28是对于具有由较高物料密度造成的较小的流量管振幅矢量2803和较大的平衡棒矢量2806的同样的流量计的矢量图。流量管矢量V_tube具有相对于X轴2802的规范化相位φ_tube。平衡棒矢量V_bal bar具有零相位并且与X轴2802重合。这两个矢量的矢量和是具有相对于X轴2802规范化相位角φ_net的矢量V_net2805。虚轴是2801。

将图27与图28的矢量图相比较，能够看出对于较轻密度的物料流合成矢量2705的规范化相位大于对于较大密度物料流的图28的合成矢量2805的规范化相位。回想到在图27和28的各自合成矢量的规范化相位是相关流量计速度传感器的时间延迟，可以看到以较低密度物料流运行的流量计具有高于以较高密度物料流运行的同样的流量计的灵敏度。由此还可以看出单管流量计归因于振幅比的改变对较轻的物料(图27)比较重的物料(图28)固有地具有较高的灵敏度。

示于图7中的本发明的实施例提供了第二种弯曲模谐振频率略低于第一种弯曲模驱动频率的平衡棒。流量管601的科里奥利力诱发的偏移通过固定杆603及604在平衡棒602中激发第二种弯曲模。平衡棒602在其第二种弯曲模振动的振幅正比于流量管601的科里奥利偏移振幅并从而正比于物料的流率。图7上平衡棒602在其第二种弯曲模的振幅还是第一种弯曲模(驱动)频率与平衡棒第二种弯曲模谐振频率之间间距的函数。平衡棒第二种弯曲模频率越接近于第一种弯曲模(驱动)频率，平衡棒在其第二种弯曲模的振幅就将越大。这种关系在图9上被详细地示出，图9是平衡棒在其第二种弯曲模除以流量管的科里奥利偏移的振幅比与第一种弯曲模(驱动)频率与平衡棒第二种弯曲模谐振频率之间比率的关系曲线。X轴902表示第一种弯曲模(驱动)频率与平衡棒第二种弯曲模谐振频率之间的比率。Y轴901表示平衡棒602的科里奥利响应的放大系数。正如能被看到的，当驱动频率与平衡棒第二种弯曲模谐振频率之间的比率为1.0时，在平衡棒602中诱发的科里奥利响应处于极大值。当图9上两个频率的比率变为大于1.0时，平衡棒的科里奥利力诱发的响应904从其极大值朝零下降。当这两个频率的比率变为小于1时，平衡棒的科里奥利响应也从其极大值下降。

从图9还能被看出当频率比从任何一个方向接近1时，曲线的斜率变得更陡。因而在频率比邻近1时比它离得更远时，在驱动频率上小的改变将在平衡棒的第二种弯曲模振幅上产生更大的改变。就是这个在此放大曲线斜率上的改变在本发明中被用于确定应有怎样的频率间距以便精确地消除由于振幅比改变和其他原因所造成的在灵敏度上的改变。

这个关系根据本发明被用于实现对不同密度的物料具有平坦的校正系数及恒定流量灵敏度的流量计。

图7公开了实施例，在其中平衡棒第二种弯曲模谐振频率低于驱动频率但充分接近驱动频率以致流量管的科里奥利偏移在平衡棒中激发第二种弯曲模的类科里奥利偏移。在这个实施例中，平衡棒第二种弯曲模的类科里奥利振动与流量管的科里奥利偏移彼此异相位。从而在右传感器处流量管速度的相位与在右传感器处平衡棒速度的相位符号相同。如在图7上所示，在驱动器正穿过零位移的时刻，在流量管和平衡棒二者上的传感器SR都已经穿过零位移位置。这是超前的相位并借助正相位角被表示。流量管相位角的大小正比于流量管科里奥利偏移的振幅。平衡棒相位角的大小正比于平衡棒在其第二种弯曲模的类科里奥利振幅。在图7中能被看出平衡棒的作用就象另一根流量管一样并且提高了流量计的灵敏度。

图11是关于图7的实施例的矢量图。在这个实施例中，平衡棒第二种弯曲模的谐振频率低于驱动频率。在驱动模中的速度被示于X轴上而Y轴是虚轴(X轴也可以是振幅，由于在振动系统中速度与振幅成比例)。流量管速度矢量V_net 1104具有与其在驱动模峰值速度(或振幅)成正比的长度。它约长达平衡棒速度矢量1103,V_bal bar，的两倍，因为流量管具有比平衡棒高的振幅。流量管和平衡棒的瞬时速度能由它们的矢量在X轴上投影的长度被确定。流量管和平衡棒速度矢量的和是V_net。V_net矢量的长度1105表示速度传感器SR的两个组分(磁铁及线圈)之间的峰值相对速度。瞬时相对速度是V_net矢量1105在X轴上的投影。流量管右传感器SR的科里奥利偏移振幅(或速度)约长达平衡棒在右传感器SR处第二种弯曲模振幅(或速度)的三倍。由对流量管较大的规范化相位角φ_tube比起对平衡棒的规范化相位角φ_bal bar来这是明显的。V_net矢量1105与X轴之间的角度是净规范化相位φ_net，它是由右速度传感器SR所产生电压超前穿过零位移驱动器的相位。左速度传感器SL(在图11未被示出)落后于驱动器同样的规范化相位角。两个速度传感器的电压信号之间的规范化相位差是时间延迟并且正比于物料的流率。

图11的画虚线的矢量示出增大流量计中物料密度的结果。相位角被规范化(被除以频率)以使对于两种密度的矢量能被呈现在相同的图上。在图11上流量管驱动模的振幅(或速度)矢量1104已随被增大的物料密度从位置1112减小到1108，而其规范化相位φ_tube仍保持不变。如从图27和28中能被看出流量管随物料密度改变的行为和现有技术的流量计相同，在两图中图27表示比图28较不密集的物料流。平衡棒振幅(及速度)矢量1103的大小已增大到如在现有技术的流量计中的较长矢量1110的大小。然而，与图27和28的现有技术的流量计不同，平衡棒的规范化相位角随物料密度的增大已从φ_{bal bar1}，增大到φ_bal bar2。平衡棒矢量1110的规范化相位角被增大，因为物料密度的增大降低了驱动模频率并且使它移到更接近于平衡棒第二种弯曲模的谐振频率。这导致在第二种弯曲模中较大的类科里奥利的振幅并从而导致较大的规范化相位角φ_bal bar2。

本发明的关键是平衡棒矢量1110的规范化相位角的改变为一个恰当的量以使在较低密度物料情况下V_net矢量1105在位置1111处的长度和从矢量1105的规范化相位角φ_net两方面都不改变。V_net矢量1105在长度上不被改变是流量计的电子学的振幅控制的结果，这在本发明和现有技术的流量计两方面都被遇到。V_net矢量1105在规范化相位角φ_net上不被改变是平衡棒第二种弯曲模的类科里奥利振幅随物料密度改变的结果。在平衡棒第二种弯曲模的类科里奥利振幅上的这个改变通过设计平衡棒被定到恰当的大小以使其第二种弯曲模的类科里奥利谐振频率离开驱动模频率适当的间距。在这个适当的频率间距，放大曲率的斜率是这样的以致物料密度上改变使频率间距变更和平衡棒第二种弯曲模类科里奥利振幅改变并使其数量是使V_net矢量1105不改变和流量计灵敏度不改变所需要的。

由于在驱动模振幅比上改变造成流量灵敏度随密度的改变是不可避免的。然而，有可能去调节流量灵敏度改变的数量。容易看到这如何能通过设想具有无限重(并无限坚硬以便保持合适的谐振频率)平衡棒的流量计被完成。这根平衡棒势必具有等于零的驱动模振幅以平衡流量管。改变在想象的流量计中流体的密度不会影响流量校正因数，因为平衡棒的振幅会保持为零而且流量管的振幅和相位会保持不变。

对于具有只不过比有流体的流量管重得多的平衡棒的更实际的流量计，平衡棒的振幅和速度矢量保持很小。改变流体密度将显著地改变平衡棒速度矢量的长度，但是，与流量管的速度矢量相比，平衡棒的速度矢量仍是小的。流量管速度矢量的长度与平衡棒速度矢量改变同样的数量但方向相反。长度的改变只占较长的流量管速度矢量的小的百分比。因为平衡棒的速度矢量与流量管速度矢量相比仍然很小，平衡棒矢量长度随流体密度的改变对净速度矢量和流量计流量的灵敏度只具有小的影响。

当流量管的驱动模振幅近似等于平衡棒的驱动模振幅时，流量计灵敏度随流体密度的改变为最大。这是由图27和图28所说明的情形。在图27中流体具有低密度而流量管具有比平衡棒大的振幅。在图28中流体具有高密度而平衡棒具有比流量管高的振幅。可以从这些图容易地看出净速度矢量相位的改变是大的，因为流量管速度矢量和平衡棒速度矢量二者都在长度上随流体密度的改变经历了显著的改变。

总起来说，当平衡棒的振幅接近等于流量管的振幅时，由于振幅比改变所造成的流量灵敏度的改变最大。当平衡棒的振幅与流量管的振幅相比很小时，灵敏度地改变最小。在现有技术的流量计中，平衡棒驱动模的振幅总是通过把棒制成象经济上可接受的那样重而成为很小。这使振幅比随流体密度改变的影响减到最小。然而，如在本文另一处所描述的，除驱动模振幅比的改变以外，对流量计随流体密度改变还有其他的原因。当驱动模振幅的比率改变时有些其他原因使流量灵敏度沿相反方向改变。因而它对识别在平衡棒质量与流量灵敏度改变之间的关系是有用的。平衡棒质量于是能被选定以使由于驱动模振幅比改变造成的灵敏度的改变与由其他原因造成的灵敏度的改变相反并相抵消。这些其他原因的一个是由于科里奥利偏移振幅对平衡棒第二种弯曲模振幅比率的改变造成的灵敏度随密度的改变。

图30说明当物料密度(并从而驱动频率)改变时平衡棒第二种弯曲振幅如何改变。在图30中X轴是频率并且在它上面是关于具有低密度物料的驱动频率(驱动频率1)，高密度物科的驱动频率(驱动频率2)，和平衡棒第二种弯曲模谐振频率(Bal Bar 2^nd频率)的竖直线。Y轴是平衡棒第二种弯曲模振幅除以流量管科里奥利振幅的比率。实线是对于平衡棒第二种弯曲模振幅与具有驱动频率1的轻物料的振幅比。平衡棒第二种谐振频率的竖直线贯穿这条曲线之处确定了平衡棒第二种/流量管科里奥利振幅的比率。因而可以看出驱动频率1导致Bal Bar 2^nd的振幅1。同样，画虚线的曲线是对于平衡棒第二种弯曲与具有驱动频率2的更密集的物料的振幅比。驱动频率2导致BalBar 2^nd的振幅2。在图30上可以看出对于在驱动频率上给定改变的振幅比的差别是平衡棒第二种谐振频率相对于驱动频率位置的函数。如果间距大，则平衡第二种振幅比随物料密度的改变就小。如果频率间距小(如果Bal Bar 2^nd频率线被移到右边)，则平衡棒第二种振幅比的改变就大。

在图7中可以看出，平衡棒在其第二种弯曲模的偏移看来象在第二根流量管中的科里奥利偏移。因而在平衡棒第二种弯曲振幅的增大导致在图11中所示平衡棒速度矢量相位上的增大。图11还示出如果平衡棒速度矢量的相位随密度的增大是数量恰当的，则净速度矢量能在规范化相位和振幅上保持不变。这意味着流量计的流量灵敏度能对改变的密度保持不变。图30示出平衡棒第二种弯曲振幅随密度的改变为何能借助在平衡棒第二种谐振频率与驱动频率之间的频率间距被调节。较小的频率间距导致较大的灵敏度随密度的提高。因而借助平衡棒第二种弯曲谐振频率的适当设置有可能设计出具有速度矢量相位改变恰当数量以使净速度矢量不随物料密度改变而改变的平衡棒的流量计。这样的设计产生出具有流量灵敏度不受物料密度影响的单管科里奥利流量计。

图8示出一种实施例，在那里平衡棒第二种弯曲模谐振频率高于驱动频率并充分接近驱动频率以致流量管中的科里奥利偏移在平衡棒中激发起类科里奥利第二种弯曲模的振动。在这个实施例中，平衡棒第二种弯曲模的类科里奥利振动与流量管的科里奥利偏移彼此同相位。这意味着在右传感器SR处流量管速度的相位具有与在右传感器处平衡棒的相位相反的符号。如在图8上被示出，流量管上的传感器SR已经穿过零位移位置而平衡棒上的传感器SR尚未穿过零位移位置。从而流量管具有超前的相位而平衡棒具有落后的相位。这些分别由正的和负的规范化的相位角被表示在图12上。流量管规范化相位角φ_tube的大小正比于流量管的科里奥利偏移的振幅而平衡棒的规范化相位角φ_bal bar正比于平衡棒在其第二种弯曲模的类科里奥利振幅。在图8中可以看出平衡棒起着另一根流量管的作用只是具有负的科里奥利偏移。

图12是关于图8所描绘的实施例的矢量图。在这种实施例中，平衡棒第二种弯曲模的频率高于驱动频率。在驱动模的速度被示于X轴上而Y轴是虚轴。流量管速度矢量1204V_tube在位置1212处具有正比于它在驱动模的峰值速度(或振幅)的长度。它约长达平衡棒速度矢量1203,V_bal bar，的两倍，因为流量管在驱动模具有比平衡棒高的振幅。流量管和平衡棒的瞬时速度能由它们的矢量在X轴上投影的长度被确定。流量管和平衡棒的速度矢量的和是1205V_net。V_net矢量的长度1205表示速度传感器SR的两个组分之间的峰值相对速度。瞬时相对速度是V_net矢量在X轴上的投影。

流量管右传感器SR的科里奥利偏移振幅(或速度)1204约长达平衡棒在右传感器SR处类科里奥利第二种弯曲振幅1203(或速度)的三倍。由对于流量管较大的规范化相位角φ_tube比起对平衡棒的规范化相位角φ_bal bar来这是明显的。应注意平衡棒矢量的规范化相位角φ_{bal bar}是负的。这是持有第二种弯曲谐振频率高于驱动频率的结果。V_net矢量1205与X轴之间的规范化相位角φ_net是由右速度传感器SR所生成的电压超前穿过零位移的驱动器的净时间延迟。左速度传感器SL(未在图11上被示出)落后于驱动器相同的时间延迟。两个速度传感器的电压信号之间的时间差正比于物料的流率。

在图12中画虚线的矢量示出在流量计中增大物料密度的结果。相位角再一次被规范化(被除以频率)以使对两种密度的矢量将能被呈现在相同的图上。在图12中可被看出流量管驱动模振幅(及速度)矢量1204的大小随着被增大的物料密度已从位置1212被减小到位置1208而其规范化相位φ_tube保持不变。平衡棒在驱动模的振幅(及速度)矢量1203已增大到较大的矢量1210。然而，不同于现有技术的流量计，并且不同于图7的实施例，平衡棒的规范化相位角随着物料密度的增大已从φ_bal bar1被减小到φ_bal bar2(被移到更接近于X轴)。平衡棒的规范化相位角被减小因为物料密度的增大降低了驱动模频率并使它移到离平衡棒第二种弯曲模谐振频率更远。这导致了在第二种弯曲模的较小的类科里奥利振幅并从而较小的规范化相位角。然而，因为相位角是负的，该减小导致在流量计灵敏度上的增加。

具有平衡棒第二种弯曲谐振频率高于驱动频率的实施例，如在图7和12的实施例，的关键是随着密度的改变平衡棒规范化相位角改变的数量是允许V_net矢量1205在长度和规范化相位角两方面都不改变所需的。V_net矢量1205在长度上的不被改变是流量计的电子学的振幅控制的结果，它在本发明和现有技术的流量计两方面都被遇到。V_net矢量1205在其规范化相位角上不被改变是在平衡棒第二种弯曲振幅随物料密度改变的结果。在平衡棒第二种弯曲模振幅上改变的大小通过设计平衡棒被定到以使其第二种弯曲模谐振频率离开驱动频率适当距离所需要的数量。在适当的频率间距，放大曲线的斜率是这样的以致物料密度的改变使频率间距和平衡棒第二种弯曲模振幅改变的数量是允许V_net矢量1205不改变和流量计灵敏度不改变所需要的。

图29说明当物料密度(并从而驱动频率)改变时平衡棒第二种弯曲振幅如何改变。图29与图30相同只是平衡棒第二种弯曲谐振频率高于驱动频率而不是低于它。如在图30中，实线是平衡棒与具有驱动频率1的轻物料的振幅比率。平衡棒第二种谐振频率的竖直线贯穿曲线处确定了平衡棒第二种/流量管科里奥利的振幅比。从而可以看出驱动频率1导致Bal Bar 2^nd振幅1。同样，画虚线的曲线是对于平衡棒第二种弯曲与具有驱动频率2的更密集物料的振幅比。驱动频率2导致Bal Bar 2^nd振幅2。在图29中可以看出当物料密度增大而且驱动频率降低时，驱动频率与平衡棒第二种弯曲谐振频率之间的间距增大。这导致在平衡棒第二种弯曲振幅上的减小。因而在图29中，平衡棒的振幅2(对于较高密度的物料)低于平衡棒的振幅1。振幅的降低导致平衡棒速度矢量相位角大小的减小。然而，因为相位角是负的，在大小上的减小是在平衡棒速度矢量的相位上的增大。平衡棒相位随物料密度的这个增大(负相位的减小)使净矢量能在长度和规范化相位上保持不变。在图29中，如在图30中，对于驱动频率上给定的改变振幅比的差别是平衡棒第二种谐振频率相对于驱动频率位置的函数。如果间距大，平衡棒第二种振幅比随物料密度的改变就小。如果频率间距小(如果Bal Bar 2^nd频率线被移到左边)，则平衡棒第二种振幅比的改变就大。因而，通过设计恰当的频率间距，平衡棒速度矢量相位的改变能被设定以产生恒定的净矢量。

总起来说，在图8中可被看出平衡棒在第二种弯曲模的偏移看来象在第二根流量管中负的科里奥利偏移。因而平衡棒第二种弯曲振幅的降低导致图12中所示平衡棒速度矢量的负相位的减小。图12还示出如果平衡棒速度矢量的负相位随密度减小恰当的数量，则净速度矢量在规范化相位和振幅上保持不变。这意味着流量计的流量灵敏度能在改变密度的情况下保持不变。图29示出平衡棒第二种弯曲振幅随密度的改变如何能借助在平衡棒第二种谐振频率与驱动频率之间的频率间距被调节。因而通过平衡棒第二种弯曲谐振频率的适当设置，可能设计出具有其速度矢量的相位改变适当数量以许可净速度矢量不随物料密度改变的平衡棒的流量计。这样的设计产生出流量灵敏度不受物料密度影响的单管科里奥利流量计。

因此本发明具有两种实施例。在一种实施例中，平衡棒第二种谐振频率低于驱动频率而在另一种中它高于驱动频率。在两种实施例中平衡棒的第二种弯曲模都由流量管的科里奥利偏移激发。在两种实施例中，平衡棒被激发的程度都是第二种谐振频率与驱动频率之间间距的函数。在两种实施例中适当的间距能被选定以使流量计的流量灵敏度不依赖物料的密度。

设计细节

前面的描述已经涉及平衡棒第二种弯曲模频率对第一种弯曲模驱动频率的有用的关系。一个实施例是有被设置在低于第一种弯曲模驱动频率的第二种弯曲模的频率以使流量计的流量灵敏度不随物料密度改变。得到第二种弯曲模频率低于第一种弯曲模驱动频率是有些人会认为是不可能的独特情况。由此这被完成的设计细节如下。

确定振动结构谐振频率的两个因数是质量和弹性系数。关于谐振频率的公式是：

ω = \sqrt{\frac{K}{M}}

其中：

K=弹性系数

M=质量为了使第二种弯曲模频率低于第一种弯曲模(驱动)频率，对通用的平衡棒必须做出改变，在提高其第一种弯曲模(驱动)频率和降低其第二种弯曲模频率两方面。增大质量和降低弹性系数(刚度)二者都足以降低频率。降低第二种弯曲模的谐振频率以使它低于第一种弯曲模的驱动频率要求平衡棒的质量和刚度在它们对一种模比另一种模更具有显著性的领域内被改变。在低振幅领域内改变质量是只有小的影响。同样，在低挠矩领域内改变刚度K也只有小的影响。

图13和14示出平衡棒1301的第一种和第二种弯曲模的模形状及挠矩的图形。为了使K在第二种弯曲模软化(降低)而不使K在第一种弯曲模软化，平衡棒1301的刚度可在那些领域内被降低，在该领域其挠矩在第一种弯曲模接近零而在第二种弯曲模高。图13和14的虚线ⅰ和ⅱ示出应是1306和1308的这样两个位置。在位置1306和1308处降低平衡棒1301的刚度K，对图13的第一种弯曲模频率只有小的影响，由于流量管在第一种弯曲模在这些位置比较直而且具有低的挠矩。因而，在位置1306和1308处降低刚度并不影响第一种弯曲模(驱动)频率。然而，如在图14中所示，位置1306和1308对于第二种弯曲模具有高的挠矩。因而，在其位置1306和1308处降低平衡棒的刚度或弹性系数将使第二种弯曲模频率下降。

平衡棒1301的第一种弯曲模频率可通过在那些领域增大其刚度被提高，在该领域它在其第一种弯曲模具有高的挠矩而且在第二种弯曲模具有接近零的挠矩。图14中的线ⅲ示出应是1307的这个位置。对图13和14的观察表明在位置1307处，平衡棒1301在图13的其第一种弯曲模中具有高挠矩而在图14的其第二种弯曲模中具有低挠矩。因而，具有在领域1307被增大刚度的平衡棒将具有较高的驱动频率而许可图14的第二种弯曲模频率不被影响。

为进一步相对于第一种弯曲模频率降低第二种弯曲模频率，平衡棒的质量可在那些领域被增大，该领域在第二种弯曲模具有高振幅而在第一种弯曲模具有低振幅。这是图13-17上的位置ⅰ和ⅱ处。此外，减小平衡棒1301在图13-17上线ⅲ部分的质量将使驱动频率升高而不影响第二种弯曲模频率。因为，如在图13和图14上可被看出，在位置1307处对于第一种弯曲模振幅高而对第二种弯曲模振幅低，如在图14上所示。因而，从平衡棒的位置1307处移去一些质量将提高驱动频率但并不影响第二种弯曲模频率。

图15示出这种设计的实施例。通过从在其中央部分1506两侧的1508和1509部分移去材料平衡棒1503的刚度被降低。这使驱动频率只稍微提高而使第二种弯曲模频率显著降低。质量1504和1505仍被添加到平衡棒1503被降低刚度区域1508和1509的外侧。这使第二种弯曲模频率进一步降低。质量从平衡棒1503的中央部分1506被移去而留下空隙1507。对于图15的流量计，图16示出结果的驱动模形状而图17示出结果的科里奥利第二种弯曲模形状。

图18示出使用波纹管1808和1809以降低平衡棒刚度的本发明的另一种实施例。图18的实施例类似于图15,16和17的在于它具有与图15上1506部分可比的中央部分1806。图18的实施例另外具有与图15上1507部分可比的质量被减少的区域1807。它还具有与图15的所添加质量可比的被添加的质量1504和1505。图18上可伸缩的波纹管1808和1809具有与图15上1508和1509部分可相比的被降低的刚度。图18中实施例的这些特征足以按对于图15中实施例的情况相同的方式提高驱动频率并降低第二种弯曲模频率。

对于图15-18所描述的这些设计特点最好也不过能促使平衡棒1503的第二种弯曲模频率下降到第一种弯曲模(驱动)频率。这可通过假定平衡棒1503的中央部分没有质量而平衡棒的被降低刚度的区域没有刚度来说明。在这种最极端的情况中，平衡棒的中央部分可以被完全忽略而平衡棒1503就象两根独立的悬臂1511(图19)一样。第一种弯曲(驱动)模的形状于是看来象图20而科里奥利第二种弯曲模的形状看来象图21。在驱动模与第二种弯曲模之间在平衡棒的形状上并没有差别只是在图20的驱动模中两根平衡棒的末端1511同相位而在图21的第二种弯曲模中它们彼此异相位。由于棒的末端未被连接，它们相互间的相位关系对它们的谐振频率并不形成差别。因而图21的第二种弯曲(异相位的)模具有与图20的第一种弯曲(同相位的)模相等的频率。

使第二种弯曲模频率降低到低于驱动频率所需要的最后的设计特点可通过更改平衡棒的弹性刚度以使它在第二种弯曲模具有比在第一种弯曲模小的刚度而被实现。这个设计特点的本质是平衡棒被做得非常坚硬(除了对图22中两个被降低刚度的区域1508和1509)以使大部分弯折出现在平衡棒1502上。平衡棒1503的净刚度然后变成平衡棒1503与流量管1501之间振幅比的函数。这具有将有效弹性从平衡棒1503移开并将弹性聚集在固定杆1502上以使弹性与末端节点邻近的作用。移动节点的位置而且对平衡棒的有效弹性系数具有显著影响。

在图22中流量管1501和平衡棒1503具有相等的驱动模振幅。图23示出上述的平衡棒驱动模振幅连同近乎为零的流量管振幅。在两个图中，固定杆1502在流量管1501与平衡棒1503之间具有静止的节点平面2201。静止的节点平面2201是零振动平面并且既不随流量管也不随平衡棒振动。在图22中，由于相等的振幅，静止的节点平面2201被定位在流量管1501与平衡棒1503之间近似一半距离处。在图23中，流量管1501具有低得多的振幅(及较大的质量)，因此在固定杆1502中静止的节点平面2201被定位在非常接近流量管1501处。就系统的动力学而论，静止的节点平面在每个固定杆1502中标明了平衡棒1503弹性区的尽头。图22的平衡棒1503的较短的有效弹性区给予它比图23中平衡棒1503的较长有效弹性区更高的有效刚度。借助保存在固定杆1502中的平衡棒1503的大部分弹性功能，较高的流量管/平衡棒振幅比导致比较低的振幅比更短并更坚硬的有效的平衡棒弹性区。因而设计流量计以使它具有在第一种弯曲(驱动)模高于在科里奥利第二种弯曲模的流量管/平衡棒振幅比可导致科里奥利第二种弯曲模具有低于第一种弯曲(驱动)的谐振频率。这在下面被解释。

在驱动模中振幅比由两个振动构件的质量和刚度确定。如果流量管1501和平衡棒1503具有相等的谐振频率(并且它们必须对动平衡的流量计)，则下列关系有效：

\sqrt{\frac{K_{t}}{M_{t}}} = \sqrt{\frac{K_{bb}}{M_{bb}}}

而且，动量守恒定律成立：

M_tV_t=M_bbV_bb从这两个定律可被证明振幅比是质量比的倒数而且质量比和刚度比必须相等：

\frac{A_{t}}{A_{bb}} = \frac{M_{bb}}{M_{t}} = \frac{K_{bb}}{K_{t}}

因此，为了使平衡棒1503具有低于流量管1501的振幅，平衡棒需要具有高于流量管的质量和刚度。

驱动频率按下述方式被提高到高于科里奥利第二种弯曲模频率。在流量管1501与平衡棒1503之间在第一种弯曲模被设置为高振幅比。这通过使平衡棒1503和其构件1511与流量管1501相比沉重并坚硬来完成。结果是在固定杆1502中的静止节点平面2201接近于平衡棒1503。这使平衡棒1503的弹性系数(在驱动模)高。然而，在科里奥利弯曲模，振幅比是相反的。流量管的科里奥利偏移振幅是低的，因为它不是在其谐振频率下被科里奥利力驱动的。平衡棒在第二种弯曲模的振幅是高的，因为它是正在或接近其第二种弯曲模谐振频率下被流量管1501的科里奥利偏移激发的。在科里奥利第二种弯曲模中流量管/平衡棒的振幅比因而是低的并导致静止节点平面接近于流量管1501。这使平衡棒的有效弹性区较长并且平衡棒在科里奥利第二种弯曲模的弹性系数低。这降低了第二种弯曲模的频率。具有低振幅比的科里奥利第二种弯曲模被示于图24中。因为振幅比在驱动模是高的而在科里奥利第二种弯曲模是低的，平衡棒的弹性区(它们保存在固定杆1502中)在驱动模比在科里奥利第二种弯曲模坚硬。这使第二种弯曲模能事实上具有比第一种弯曲驱动模低的频率。

总起来说，有四个设计特点使平衡棒第二种弯曲模频率能低于驱动频率。第一个是刚度在其中央区域1506的两侧被降低。这降低了平衡棒的第二种弯曲谐振频率。这借助柔性并具有低弹性系数的构件1508和1509被完成。第二，平衡棒1503的质量在其中央区域1506被降低并且在接近被降低硬度的区域1508和1509的外侧被增大。这提高了驱动频率并降低了平衡棒第二种弯曲模频率。第三，平衡棒1503在其横梁构件1511被做得坚硬以使振动结构的大部分弹性出现在固定杆1502中。这使得平衡棒的弹性刚度变成流量管与平衡棒之间振幅比的函数。第四，流量管1501与平衡棒1503的相对质量和刚度被设置得以使振幅比(流量管/平衡棒)在驱动模高于在科里奥利第二种弯曲模。这使平衡棒第二种弯曲模能具有比第一种弯曲(驱动)模略小的谐振频率。可能并不需要利用所有这些设计特点去使平衡棒第二种频率低于驱动频率。只需要充分利用这些特点去使平衡棒1503的第二种弯曲模频率降低到低于驱动频率足以使流量计的流量灵敏度保持与物料密度无关。

本发明的另外的实施例，在其中第二种弯曲模谐振频率被设置为高于驱动频率，是借助使用相同于对第一种实施例所描述的设计技术被完成的。仅有的差别是平衡棒第二种弯曲谐振频率不必被降低同样多。它必须被降低一些，因为第二种弯曲模通常具有比驱动频率高到这个程度以致它不被流量管的科里奥利偏移(它出现在驱动频率)显著地激发。为了供这个实施例减少较琐细的要点，只需要应用少数的设计技术，或适度地应用它们。

前面所描述的本发明的实施例采取在流量管旁边持有平行平衡棒的单个直管的形式。这样被完成只是为了发明概念的清晰。本发明的原理和设计特点同样适用于具有共轴平衡棒(图25)的单个直管科里奥利流量计以及具有共轴平衡棒的单个弯管流量计(图26)。优选的实施例是图25的具有共轴平衡棒的单个直管。图25和图26，为了清晰起见，平衡棒的前一半被除去以使流量管能被看到。图25是最简单并最紧凑的实施例。

图25的实施例类似于图22-24的只是平衡棒2503与流量管共轴并环绕流量管2501。平衡棒2503在其末端借助固定杆2502被连接到流量管2501。由于空隙2507，平衡棒2503中央部分的重量轻。部分2508和2509是被降低刚度的。平衡棒2503也具有对应于图22-24上构件1504和1505的被添加质量的构件2504和2505。图25的实施例的设计使平衡棒2503的第二种弯曲模频率有可能将会低于第一种弯曲模(驱动)频率并提供前面所描述的对图22-24的实施例同样的优点。平衡棒2503包括终端部分2511和中央部分2506。

图26公开了实施例，它在大多数方面类似于图25的实施例，只是流量管2601及其环绕的共轴平衡棒2603不是直的而是在部分2615及2616从水平面向上弯曲，从那里它们向上延伸直到它们在区域2617及2618作出从竖直到水平的转变。平衡棒2603的中央部分具有包含空隙及细长构件2608及2609的低质量区域2607，细长构件额外地具有低弹性系数。构件2604及2605按图25的实施例的构件2504及2505以及图22-24的实施例的构件1504及1505同样的方式提供附加的质量。

在图25上，流量计的电子构件2420通过路径2423对驱动器D施加驱动信号，驱动器结合邻近的磁铁M使流量管2501和平衡棒2503在谐振驱动频率下彼此异相位振动。借助振动流量管中的物料流，如在本领域所熟知的科里奥利力被施加到流量管使其左边部分相对于右边部分异相位地偏移。这些科里奥利偏移被左传感器SL和右传感器SR检测。代表科里奥利偏移的信号越过路径2421及2422被施加到流量计的电子构件2420，它按传统的方式处理信号以生成与流动物料有关系的输出信息。信息被施加到路径2424并可包括物料密度、物料流率，等等。在图25上，驱动器D，左传感器SL和右传感器SR各自包含线圈/磁铁对，磁铁被标示为M并接近于各个线圈/磁铁对的线圈SL,D及SR被连接到流量管。

图26的实施例同样伴随有可与流量计电子设备2420相比的电子构件(未被示出)。图26的实施例同样具有驱动器D，左传感器SL及右传感器SR(全部未被示出)，它们不在图26的视域中，由于流量管在横切图26图象的平面内振动。在这个视域中，只有与传感器SL(未被示出)相联系的左边的磁铁M，与驱动器D(未被示出)相联系的中央磁铁M及与传感器SR(未被示出)相联系的右边的磁铁M可在图26上被看到。

应该明确地理解到被申请专利的发明并不打算被优选实施例的描述所局限，然而包含了在本发明概念的范围和精神内的其他改进及变更。

Claims

1．操纵具有流量管(2501)和基本上平行于流量管取向的平衡棒(2503)的科里奥利流量计的方法，该方法包含步骤：

使物料流过流量管；

在基本上等于平衡棒和有物料流的流量管的谐振频率的驱动模频率下使流量管和平衡棒振动；

驱动模频率依赖于物料流的密度并随着物料流密度的改变而逆向改变；

在平衡棒中在驱动频率下诱发类科里奥利偏移以响应流量管的科里奥利偏移；

类科里奥利偏移确定平衡棒被诱发的振动模，它具有充分接近流量管科里奥利偏移频率的谐振频率，以提高在平衡棒中类科里奥利偏移的振幅；

流量计对物料流密度的改变敏感以保持流量计基本上恒定的流量灵敏度；

该方法另外包含步骤：

生成代表流量管科里奥利偏移和平衡棒类科里奥利偏移的信号(2421,2422)以及

导出有关物料流的信息(2420)以响应信号的生成。

2．权利要求1的方法包括步骤：

操纵流量计响应物料流密度的改变而变更在流量管(2501)与平衡棒(2503)驱动模的振幅之间比率以改变流量计在第一个方向上的流量灵敏度并且进一步变更在流量管科里奥利偏移振幅与平衡棒类科里奥利偏移振幅之间的比率以改变在与第一个方向相反的第二个方向上流量计的流量灵敏度；

流量计在第一个方向和第二个方向上流量灵敏度的改变对实现基本上与物料密度改变无关的流量计流量灵敏度是有效的。

3．权利要求1的方法进一步包含步骤：

平衡棒的类科里奥利偏移具有随驱动模频率离被诱发的振动模谐振频率的间距大小而逆向改变的振幅；

操纵流量管(2501)改变驱动模频率以响应物料流密度的改变；

变更流量计在第一个方向上的流量灵敏度以响应由物料流密度改变造成的流量管与平衡棒的驱动模振幅比的改变；

变更流量管科里奥利偏移振幅与平衡棒类科里奥利偏移振幅之间的比率去变更在与第一个方向相反的第二个方向上流量计的流量灵敏度，以响应由物料流密度改变造成的驱动模频率的改变；

4．权利要求1的方法，其中：

流量管(2501)周期性科里奥利偏移由偏移区域和没有偏移的节点赋予特征；

平衡棒(2503)的类科里奥利偏移具有与流量管的周期性科里奥利偏移相同数目的节点。

5．权利要求1的方法，其中提高类科里奥利偏移振幅的步骤包括以具有谐振频率小于驱动频率的诱发模在平衡棒(2503)中诱发类科里奥利偏移的步骤。

6．权利要求1的方法，其中提高类科里奥利偏移振幅的步骤包括以具有谐振频率大于驱动频率的诱发模在平衡棒(2503)中诱发类科里奥利偏移的步骤。

7．权利要求1的方法，其中提高类科里奥利偏移振幅的步骤包括使表现出周期性科里奥利偏移的力从流量管(2501)通过固定杆装置(2502)延伸到平衡棒以在平衡棒中诱发谐振频率等于驱动频率诱发模的步骤。

8．权利要求1的方法，其中在平衡棒(2503)中诱发类科里奥利偏移的步骤包括步骤：

为响应周期性科里奥利偏移使流量管的末端弯曲以弯折固定杆装置(2502)的第一个末端；以及

为响应第一个末端弯折使固定杆装置的第二个末端弯折以诱发在平衡棒(2503)中的类科里奥利偏移。

9．权利要求1的方法另外包含将平衡棒(2503)的有效弹性从平衡棒传递到固定杆装置以降低平衡棒第二种弯曲模谐振频率的步骤。

10．权利要求1的方法另外包含通过减小平衡棒的有效弹性以降低平衡棒(2503)诱发模谐振频率的步骤。

11．权利要求10的方法另外包含通过在平衡棒上提供至少一个易弯曲部分连同在平衡棒的至少一个其他部分上提供增大的质量(2504,2505)，以及在平衡棒至少一部分中提供空隙(2507)以降低平衡棒(2503)诱发模谐振频率的步骤。

12．权利要求1的方法，该方法另外包含通过在平衡棒的高挠矩位置处为类科里奥利偏移提供平衡棒(2503)的易弯曲部分以降低平衡棒诱发模谐振频率的步骤。

13．权利要求1的方法另外包含在连接流量管和平衡棒的固定杆装置(2502)中保持振动流量管(2501)和平衡棒(2503)的末端节点的步骤。

14．权利要求13的方法，其中该保持的步骤包含在平衡棒(2503)上提供坚硬的部分(2511,2506)和不包含坚硬部分的平衡棒的易弯曲部分(2508,2509)。

15．权利要求1的方法，其中该驱动模包含第一种弯曲模并且其中类科里奥利偏移包含平衡棒(2503)的第二种弯曲模。

16．权利要求15的方法另外包含通过提供平衡棒的中央部分(2506)和在中央部分的每侧提供易弯曲的部分(2508,2509)连同在平衡棒中央部分的每侧提供被增大的质量(2504,2505)以降低平衡棒(2503)第二种振动模频率的步骤。

17．权利要求15的方法另外包含通过在平衡棒的高挠矩位置处提供平衡棒的易弯曲部分(2508,2509)和在第二种弯曲模的高振幅位置处提供增大的质量(2504,2505)以降低平衡棒第二种弯曲模谐振频率的步骤。

18．具有适合于容纳物料流的流量管(2501)，基本上平行于流量管取向的平衡棒(2503)以及将流量管与平衡棒连接起来的固定杆装置(2502)的科里奥利流量计，该科里奥利流量计另外包含：

用于使流量管和平衡棒在近似于平衡棒和有物料流的流量管的谐振频率的驱动模频率下振动的驱动装置(D)；

物料流对在振动的流量管中诱发周期性科里奥利偏移是有效的；

包括对流量管的科里奥利偏移敏感的用于在平衡棒中诱发在驱动频率下类科里奥利偏移的固定杆装置；类科里奥利偏移具有与科里奥利偏移振幅成正比的振幅；

类科里奥利偏移确定平衡棒的诱发振动模，它具有充分接近，但不等于驱动模频率的谐振频率，以改变类科里奥利偏移的振幅而响应驱动模频率的改变；

响应物料流密度的改变以保持流量计的基本上恒定的流量灵敏度的装置(2501,2503,2520)；

用于生成代表流量管周期性科里奥利偏移和平衡棒类科里奥利偏移信号的装置(SL,SR)；以及

用于导出有关物料流信息以响应该信号生成的装置(2420)。

19．权利要求18的科里奥利流量计包括：

用于操纵流量计响应物料密度的改变而变更在流量管与平衡棒驱动模振幅之间的比率以改变流量计在第一个方向上灵敏度的装置(2501,2503)；

对由物料流密度改变造成的驱动模频率改变敏感而变更在流量管科里奥利偏移振幅与平衡棒类科里奥利偏移振幅之间的比率以改变流量计在与第一个方向相反的第二个方向上灵敏度的装置(2501,2503)；

流量计在第一个方向和第二个方向上流量灵敏度的改变对实现基本上与物料流密度变化无关的基本上恒定的流量计流量灵敏度是有效的。

20．权利要求18的科里奥利流量计，其中平衡棒的类科里奥利偏移具有随驱动频率离诱发模振动谐振频率的间距大小而逆向改变的偏移振幅；流量计另外包含：

为响应物料流密度的改变而变更流量计在第一个方向上的流量灵敏度以响应流量管与平衡棒的驱动模振幅比改变的装置(2503)；

对密度改变敏感以变更驱动模频率的装置(2501)；

为响应由驱动模频率改变造成的流量管的科里奥利偏移振幅对平衡棒的类科里奥利偏移振幅的比率的改变以变更流量计在与第一个方向相反的第二个方向上流量灵敏度的装置；

在第一个方向和第二个方向上流量灵敏度的改变对实现流量计的基本上恒定的物料流量灵敏度是有效的。

21．权利要求18的科里奥利流量计，其中：

流量管的周期性科里奥利偏移由偏移区域和没有偏移的节点赋予特征；

平衡棒的类科里奥利偏移具有与流量管周期性科里奥利偏移同样数目的节点。

22．权利要求18的科里奥利流量计，其中用于使平衡棒振动的装置(D)包括用于在驱动频率下在平衡棒中诱发类科里奥利偏移的装置，该诱发模的谐振频率大于驱动模的频率。

23．权利要求18的科里奥利流量计，其中用于在平衡棒(2503)中诱发类科里奥利偏移的装置(D)使表现出周期性科里奥利偏移的力从至少一个流量管通过固定杆(2502)延伸到平衡棒以诱发在平衡棒中的类科里奥利偏移。

24．权利要求18的科里奥利流量计另外包含用于使平衡棒的诱发模谐振频率降低到接近但不等于驱动模频率大小的装置(2511,2504,2505,2508,2509,2507,2506)。

25．权利要求24的科里奥利流量计，其中用于降低的装置包含在诱发模于高振幅的区域在平衡棒(2503)上被添加的质量(2504,2505)并且包含在诱发模于高挠矩的位置处的平衡棒易弯曲部分(2508,2509)。

26．权利要求24的科里奥利流量计，其中驱动模包含第一种弯曲模而其中诱发模包含第二种弯曲模。

27．权利要求25的科里奥利流量计，其中用于降低的装置另外包含平衡棒的刚性中央部分(2506)和在刚性中央部分的每侧被添加的质量(2504,2505)而且其中用于降低的装置进一步包含在刚性中央部分的每侧位置处的平衡棒的易弯曲部分(2508,2509)。

28．权利要求27的科里奥利流量计，其中用于降低的装置另外包含用于提高驱动频率的在中央部分的空隙(2507)。

29．权利要求27的科里奥利流量计，其中易弯曲部分包含波纹管(1808,1809)。

30．权利要求25的科里奥利流量计另外包含用于减小平衡棒的有效弹性以降低平衡棒诱发模谐振频率的装置(2508,2509)。

31．权利要求18的科里奥利流量计另外包含用于使至少一个流量管和平衡棒的有效弹性聚集在固定杆中的装置(2508,2509)。

32．权利要求31的科里奥利流量计，其中用于聚集的装置包含在平衡棒上的坚硬构件(2511,2506)和由平衡棒的各部分组成而不包含坚硬构件的易弯曲构件(2508,2509)。

33．权利要求18的科里奥利流量计，其中流量管和平衡棒的末端节点被保持在固定杆中。

34．权利要求18的科里奥利流量计包含基本上直的流量管(2501)和基本上直的平衡棒(2503)。

35．权利要求18的科里奥利流量计包含具有弯曲部分(2615)的流量管(2601)和具有弯曲部分(2611)的平衡棒(2603)。

36．权利要求18的科里奥利流量计，其中类科里奥利偏移包含平衡棒的第二种弯曲模。