JP5728052B2 - Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters - Google Patents

Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters Download PDF

Info

Publication number
JP5728052B2
JP5728052B2 JP2013153716A JP2013153716A JP5728052B2 JP 5728052 B2 JP5728052 B2 JP 5728052B2 JP 2013153716 A JP2013153716 A JP 2013153716A JP 2013153716 A JP2013153716 A JP 2013153716A JP 5728052 B2 JP5728052 B2 JP 5728052B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal compensation
compensation factor
geometric
flow meter
geometric thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013153716A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013231737A (en
Inventor
プライセン,アート・アール
マールテンスディュク,ジャコブ・アンドレアス・ジンテ
ガーネット,ロバート・バークレー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micro Motion Inc
Original Assignee
Micro Motion Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Micro Motion Inc filed Critical Micro Motion Inc
Priority to JP2013153716A priority Critical patent/JP5728052B2/en
Publication of JP2013231737A publication Critical patent/JP2013231737A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5728052B2 publication Critical patent/JP5728052B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

本発明は、流量計に関するもので、特に、流量計における幾何学的熱補償のための計器電子装置及び方法に関する。   The present invention relates to flow meters, and more particularly to instrument electronics and methods for geometric thermal compensation in flow meters.

典型的には、コリオリ流量計や振動型密度計のような振動型管路センサは、流れる資材を収容する振動型管路の運動を検出することによって動作される。質量流量や密度のような、管路内の資材に関連する特性は、管路に関連付けられた運動トランスデューサから受信される測定信号を処理することによって決定され得る。一般に、資材で満たされた振動システムの振動モードは、収容する管路とそこに収容される資材との組み合わされた質量、剛性及び減衰特性によって影響される。   Typically, a vibratory line sensor, such as a Coriolis flow meter or a vibratory density meter, is operated by detecting the movement of a vibratory pipe that contains flowing material. Properties associated with material in the pipeline, such as mass flow and density, can be determined by processing measurement signals received from motion transducers associated with the pipeline. In general, the vibration mode of a vibration system filled with material is affected by the combined mass, stiffness, and damping characteristics of the containing conduit and the material contained therein.

典型的なコリオリ流量計は、パイプラインや他の運搬システムにおいてインラインで接続されていて例えば流体、スラリ等の資材をシステムにおいて運搬する1つ又は複数の流れ管路又は流管を備えている。それぞれの管路は、例えば単純曲げモード、捻れモード、ラジアル・モード、結合モードを含む固有振動モードの組を有するものとみなされる。典型的なコリオリ流量測定の応用においては、資材が管路を通って流れるときに、1つ又は複数の振動モードで管路が励振される。典型的には、励振は、周期的に管路を振動させるボイスコイル型駆動装置のような電気機械的装置等のアクチュエータによって与えられる。質量流量は、トランスデューサの場所での運動間の時間遅延又は位相を測定することによって決定される。典型的には、流れ管路の振動応答を測定するために、こうした2つのトランスデューサ(又はピックオフ・センサ)が採用され、典型的には、アクチュエータの上流側又は下流側の位置に配置される。2つのピックオフ・センサは2対の独立したワイヤ等の配線によって電子計器に接続される。電子計器は2つのピックオフ・センサから信号を受け取り、これらの信号を処理して質量流量測定値を導出する。   A typical Coriolis flow meter includes one or more flow lines or flow tubes that are connected inline in a pipeline or other transport system and transport materials such as fluids, slurries, etc. in the system. Each pipe line is considered to have a set of natural vibration modes including, for example, a simple bending mode, a torsion mode, a radial mode, and a coupled mode. In a typical Coriolis flow measurement application, the conduit is excited in one or more vibration modes as material flows through the conduit. Typically, the excitation is provided by an actuator such as an electromechanical device such as a voice coil drive that periodically vibrates the conduit. Mass flow rate is determined by measuring the time delay or phase between motions at the transducer location. Typically, these two transducers (or pick-off sensors) are employed to measure the vibration response of the flow line and are typically placed at positions upstream or downstream of the actuator. The two pickoff sensors are connected to the electronic instrument by wiring such as two pairs of independent wires. The electronic instrument receives signals from the two pickoff sensors and processes these signals to derive mass flow measurements.

(例えば、特定の温度、据え付け、外部負荷等の)流量計の条件の組に対して、質量流量はピックオフ・センサ間の時間遅延(Δt)に正比例する。この関係は下記の式1、即ち   For a set of flow meter conditions (eg, specific temperature, installation, external load, etc.), the mass flow rate is directly proportional to the time delay (Δt) between pickoff sensors. This relationship is expressed by Equation 1 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる。FCF項は比例定数であり、普通は流量補償係数と呼ばれる。zero値は、経験的に導出されたゼロ流量オフセットである。
FCFは流量計の管路の剛性と幾何学的形状とに主に依存する。幾何学的形状は、位相又は時間の2つの測定が行われる場所のような特徴を含む。剛性は、流れ管路の材質特性と管路の幾何学的形状とに依存する。特定の流量計の場合、FCF値及びzero値は、特定の校正温度において2つの既知の質量流量で流れる校正流体により実施される校正プロセスによって見出される。
特表2003−528305号公報 特表2003−503723号公報
Given by. The FCF term is a proportionality constant and is usually called a flow compensation coefficient. The zero value is an empirically derived zero flow offset.
FCF depends primarily on the stiffness and geometry of the flow meter conduit. The geometric shape includes features such as where two measurements of phase or time are made. Stiffness depends on the material properties of the flow line and the geometry of the line. For a particular flow meter, the FCF value and the zero value are found by a calibration process performed with a calibration fluid flowing at two known mass flow rates at a particular calibration temperature.
Special table 2003-528305 gazette Special table 2003-503723 gazette

流量計の剛性又は幾何学的形状が動作期間に変化すると、初期校正時間の後にFCFも変化する。例えば、動作温度が校正温度よりも高くなると、流量計の剛性に変化が生じる。正確な質量流量測定を保証するには、FCF値とzero値とがほぼ一定であることが必要である。これは達成が極めて困難である。代わりに、正確な質量流量測定は、FCF値やzero値の変化を補償する堅固な方法が採用されることを求めている。   As the stiffness or geometry of the flow meter changes during operation, the FCF also changes after the initial calibration time. For example, when the operating temperature is higher than the calibration temperature, the stiffness of the flow meter changes. To ensure accurate mass flow measurement, the FCF value and the zero value need to be approximately constant. This is extremely difficult to achieve. Instead, accurate mass flow measurement requires that a robust method be employed to compensate for changes in FCF and zero values.

典型的には、従来の流量計は特定の基準温度(T)において校正される。しかし、使用状態においては、流量計は、基準温度とは異なる温度で動作することが多い。従来技術においては、比較的簡単な方法で流量計が温度変化について補償される。従来から、弾性率が温度と共に変化することが知られている。その結果、従来技術においては、弾性率に対する影響を補償するために、質量流量と密度との式が追加される。 Typically, a conventional flow meter is calibrated at a specific reference temperature (T 0 ). However, in use, the flow meter often operates at a temperature different from the reference temperature. In the prior art, the flow meter is compensated for temperature changes in a relatively simple manner. Conventionally, it is known that the elastic modulus changes with temperature. As a result, in the prior art, equations for mass flow and density are added to compensate for the effect on the modulus of elasticity.

弾性率又はヤング率(E)に対する温度補償を含む従来の典型的な質量流量式は下記の式2、即ち   The conventional typical mass flow equation including temperature compensation for elastic modulus or Young's modulus (E) is:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる。ヤング率の項(1−φ・ΔT)は、基準温度(T)からの流量計温度の変化に対応してFCFがどのように変化するかを定義する。
上記の関数φの勾配はFTと呼ばれることが多く、典型的には、特定の流量計設計又は流量計群に対する実験を通して決定される。従来技術においては、FCFは、温度に対する弾性率の勾配と本質的に同一であると普通は考えられている。しかし、弾性率は、流量計が動作する全温度範囲にわたって線形であるとは限らない。この非線形性を補償するために、この変化を更に良好に補償する高次多項式、例えば下記の式3、即ち
Given by. The Young's modulus term (1-φ · ΔT) defines how the FCF changes in response to changes in flow meter temperature from the reference temperature (T 0 ).
The slope of the function φ is often referred to as FT and is typically determined through experimentation with a particular flow meter design or group of flow meters. In the prior art, FCF is usually considered to be essentially the same as the gradient of modulus of elasticity over temperature. However, the modulus of elasticity is not always linear over the entire temperature range in which the flow meter operates. To compensate for this non-linearity, higher order polynomials that better compensate for this change, eg, Equation 3 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

が採用されてきた。高次多項式の項(1−φ・ΔT−φ・ΔT・・・・)は、流量計温度の変化につれてFCFがどのように変化するかを定義する。ヤング率の項はTFとして表される。(TF)項は一次の線形項を含み、又は多項式を含むことができる。 Has been adopted. The high-order polynomial term (1-φ 1 · ΔT−φ 2 · ΔT 2 ...) Defines how the FCF changes as the flow meter temperature changes. The Young's modulus term is expressed as TF y . The (TF y ) term includes a first order linear term or can include a polynomial.

また、コリオリ流量計は基準振動フレーム内のプロセス流体の密度(ρ)を測定することができる。振動周期の二乗は、振動系の質量を剛性で割った値に正比例する。流れ管路の特定の条件に対して、剛性と質量は一定であり、流体密度(ρ)は周期の二乗に正比例する。この関係は下記の式4、即ち The Coriolis flow meter can also measure the density (ρ f ) of the process fluid in the reference vibration frame. The square of the vibration period is directly proportional to the value obtained by dividing the mass of the vibration system by the stiffness. For certain conditions of the flow line, stiffness and mass are constant and fluid density (ρ f ) is directly proportional to the square of the period. This relationship is given by Equation 4 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる。C項は比例定数であり、C項はオフセットである。係数C、Cは、流れ管路の剛性に依存するとともに、流量計内の流体の質量及び体積に依存する。係数C、Cは、既知の密度の2つの流体を用いて流量計を校正することにより決定される。 Given by. The C 1 term is a proportionality constant and the C 2 term is an offset. The coefficients C 1 and C 2 depend on the stiffness of the flow line and on the mass and volume of the fluid in the flow meter. The coefficients C 1 and C 2 are determined by calibrating the flow meter with two fluids of known density.

従来技術においては、密度計算も温度で補償されている。弾性率に対する温度補償を含む典型的な密度計算の形は、下記の式5、即ち   In the prior art, density calculations are also compensated with temperature. A typical form of density calculation including temperature compensation for the modulus of elasticity is Equation 5 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる。(TF)項は、先に検討した基準温度(T)からの温度の変化と共に管周期の二乗がどのように変化するかを定義する。
上記の関数φの勾配はDTと呼ばれることが多く、典型的には、特定の流量計設計又は流量計群に対する実験を通して決定される。留意されるように、質量流量におけると同様に、密度温度補償プロセスに対する温度の影響を除くために、高次関数を用いることができる。FTと同様に、従来技術においては、DTは、温度に対する弾性率の勾配と同一であると普通は考えられている。その結果、従来技術においては、質量流量と密度が同じように温度補償される。
Given by. The (TF y ) term defines how the square of the tube period changes with the change in temperature from the previously discussed reference temperature (T 0 ).
The slope of the function φ is often referred to as DT and is typically determined through experimentation with a particular flow meter design or group of flow meters. As noted, higher order functions can be used to remove the effect of temperature on the density temperature compensation process, as well as at mass flow rate. Like FT, in the prior art, DT is usually considered to be the same as the gradient of modulus of elasticity over temperature. As a result, in the prior art, mass flow and density are temperature compensated in the same way.

基準温度(即ち校正温度)付近で、DT及びFTの温度補償手順は、十分許容し得るほどに機能する。しかし、温度の両極端においては、その固有の不正確さや不完全さが顕著になり、目立つようになる。このため、従来技術においては、追加の補償及び校正プロセスが必要になることが多い。例えば、90°Cのような高温で使用される流量計については、同様に高い基準温度で新たな校正プロセスが実行される。この追加の校正プロセスは、この新たな校正温度付近の温度で流量計が所望の精度内で動作することを保証する。しかし、周囲温度が大幅に低下(又は上昇)すると、流量計の精度は悪影響を受ける。   Near the reference temperature (ie, calibration temperature), the DT and FT temperature compensation procedures work well tolerate. However, at the extremes of temperature, the inherent inaccuracies and imperfections become prominent and become noticeable. For this reason, additional compensation and calibration processes are often required in the prior art. For example, for flow meters used at high temperatures such as 90 ° C, a new calibration process is performed at a similarly high reference temperature. This additional calibration process ensures that the flowmeter operates within the desired accuracy at temperatures near this new calibration temperature. However, if the ambient temperature is significantly reduced (or increased), the accuracy of the flow meter is adversely affected.

本発明の実施の形態によると、流量計の幾何学的熱補償のための計器電子装置が提供される。この計器電子装置は、流量計のセンサ信号と温度信号(T)とを受け取るように構成されるインターフェースを備える。また、計器電子装置は、インターフェースと結合され、センサ信号と温度信号とを受け取るよう構成され、温度信号(T)を用いて流量計の1つ又は複数の流れ管路に対する幾何学的熱補償係数(TF)を計算する処理システムを備える。幾何学的熱補償係数(TF)は第1及び第2のセンサ信号を処理するのに用いられる。 In accordance with an embodiment of the present invention, meter electronics for flow meter geometric thermal compensation is provided. The instrument electronics includes an interface configured to receive a flow meter sensor signal and a temperature signal (T). The meter electronics is also coupled to the interface and configured to receive the sensor signal and the temperature signal, and the temperature signal (T) is used to geometrically compensate the thermal coefficient for one or more flow lines of the flow meter. A processing system for calculating (TF e ) is provided. A geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process the first and second sensor signals.

本発明の実施の形態によると、流量計における幾何学的熱補償のための方法が提供される。この方法は、流量計のセンサ信号と温度信号とを受け取ること、及び、温度信号(T)を用いて流量計の1つ又は複数の流れ管路に対する幾何学的熱補償係数(TF)を計算することを含む。幾何学的熱補償係数(TF)は第1及び第2のセンサ信号を処理するのに用いられる。 According to an embodiment of the present invention, a method for geometric thermal compensation in a flow meter is provided. The method receives a flow meter sensor signal and a temperature signal and uses the temperature signal (T) to determine a geometric thermal compensation factor (TF e ) for one or more flow lines of the flow meter. Including calculating. A geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process the first and second sensor signals.

本発明の実施の形態によると、流量計における幾何学的熱補償のための方法が提供される。この方法は、流量計のセンサ信号と温度信号とを受け取ること、及び、温度信号(T)を用いて流量計の1つ又は複数の流れ管路に対する幾何学的熱補償係数(TF)を計算することを含む。更に、方法は、熱的に補償された密度と熱的に補償された質量流量とのうちの両方又は一方を計算することを含む。幾何学的熱補償係数(TF)は第1及び第2のセンサ信号を処理するのに用いられる。 According to an embodiment of the present invention, a method for geometric thermal compensation in a flow meter is provided. The method receives a flow meter sensor signal and a temperature signal and uses the temperature signal (T) to determine a geometric thermal compensation factor (TF e ) for one or more flow lines of the flow meter. Including calculating. Further, the method includes calculating both or one of the thermally compensated density and the thermally compensated mass flow rate. A geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process the first and second sensor signals.

態様
計器電子装置の1つの態様において、幾何学的熱補償係数(TF)は一次式を含む。
計器電子装置の他の態様において、幾何学的熱補償係数(TF)は多項式を含む。
In one aspect of the aspect meter electronics, the geometric thermal compensation factor (TF e ) comprises a linear equation.
In another aspect of the meter electronics, the geometric thermal compensation factor (TF e ) includes a polynomial.

計器電子装置の更に他の態様において、計器電子装置は、幾何学的熱補償係数(TF)を記憶するよう構成された記憶システムを更に備える。
計器電子装置の別の態様において、計器電子装置は、密度及び質量流量を記憶するよう構成された記憶システムを更に備える。
In yet another aspect of the meter electronics, the meter electronics further comprises a storage system configured to store a geometric thermal compensation factor (TF e ).
In another aspect of the meter electronics, the meter electronics further comprises a storage system configured to store density and mass flow.

計器電子装置の更に別の態様において、処理システムは、温度信号(T)を用いて流量計の1つ又は複数の流れ管路に対する幾何学的熱補償係数(TF)を計算するよう構成される。 In yet another aspect of the meter electronics, the processing system is configured to use the temperature signal (T) to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) for one or more flow lines of the flow meter. The

計器電子装置の更に別の態様において、幾何学的熱補償係数は、基準温度(T)と温度信号(T)との間の温度差(ΔT)を含む。
計器電子装置の更に別の態様において、処理システムは、センサ信号と幾何学的熱補償係数(TF)とから1つ以上の流れ特性を計算するよう構成される。
In yet another aspect of the instrument electronics, the geometric thermal compensation factor includes a temperature difference (ΔT) between a reference temperature (T 0 ) and a temperature signal (T).
In yet another aspect of the meter electronics, the processing system is configured to calculate one or more flow characteristics from the sensor signal and a geometric thermal compensation factor (TF e ).

計器電子装置の更に別の態様において、処理システムは、熱的に補償された密度を計算するよう構成される。
計器電子装置の更に別の態様において、処理システムは、式
In yet another aspect of the meter electronics, the processing system is configured to calculate a thermally compensated density.
In yet another aspect of the meter electronics, the processing system comprises a formula

Figure 0005728052
Figure 0005728052

にしたがって、熱的に補償された密度を計算するよう構成される。ただし、(TF)項は一次熱膨張係数αを含む。
計器電子装置の更に別の態様において、(TF)項は弾性率熱補償項を含む。
And is configured to calculate a thermally compensated density. However, the (TF e ) term includes the primary thermal expansion coefficient α.
In yet another aspect of the meter electronics, the (TF y ) term includes an elastic modulus thermal compensation term.

計器電子装置の更に別の態様において、処理システムは、熱的に補償された質量流量を計算するよう構成される。
計器電子装置の更に別の態様において、処理システムは、式
In yet another aspect of the instrument electronics, the processing system is configured to calculate a thermally compensated mass flow rate.
In yet another aspect of the meter electronics, the processing system comprises a formula

Figure 0005728052
Figure 0005728052

にしたがって、熱的に補償された質量流量を計算するよう構成される。ただし、(TF)項は一次熱膨張係数αを含む。
計器電子装置の更に別の態様において、(TF)項は弾性率熱補償項を含む。
Is configured to calculate a thermally compensated mass flow rate. However, the (TF e ) term includes the primary thermal expansion coefficient α.
In yet another aspect of the meter electronics, the (TF y ) term includes an elastic modulus thermal compensation term.

方法の1つの態様において、幾何学的熱補償係数(TF)は一次式を含む。
方法の他の態様において、幾何学的熱補償係数(TFe)は多項式を含む。
方法の更に他の態様において、計算することは、温度信号(T)及び一次熱膨張係数α又は多項式を用いて1つ又は複数の流れ管路に対する幾何学的熱補償係数(TF)を計算することを更に含む。
In one aspect of the method, the geometric thermal compensation factor (TF e ) comprises a linear equation.
In another aspect of the method, the geometric thermal compensation factor (TFe) comprises a polynomial.
In yet another aspect of the method, calculating comprises calculating a geometric thermal compensation factor (TF e ) for the one or more flow lines using the temperature signal (T) and the primary thermal expansion coefficient α or polynomial. Further comprising.

方法の更に別の態様において、幾何学的熱補償係数は、基準温度(T)と温度信号(T)との間の温度差(ΔT)を含む。
方法の更に別の態様において、方法は、センサ信号と幾何学的熱補償係数(TF)とから1つ以上の流れ特性を計算することを更に含む。
In yet another aspect of the method, the geometric thermal compensation factor includes a temperature difference (ΔT) between a reference temperature (T 0 ) and a temperature signal (T).
In yet another aspect of the method, the method further includes calculating one or more flow characteristics from the sensor signal and a geometric thermal compensation factor (TF e ).

方法の更に別の態様において、方法は、熱的に補償された密度を計算することを更に含む。
方法の更に別の態様において、方法は、式
In yet another aspect of the method, the method further comprises calculating a thermally compensated density.
In yet another embodiment of the method, the method has the formula

Figure 0005728052
Figure 0005728052

にしたがって、熱的に補償された密度を計算することを更に含む。ただし、(TF)項は一次熱膨張係数αを含む。
方法の更に別の態様において、(TF)項は弾性率熱補償項を含む。
And further calculating a thermally compensated density. However, the (TF e ) term includes the primary thermal expansion coefficient α.
In yet another aspect of the method, the (TF y ) term includes an elastic modulus thermal compensation term.

方法の更に別の態様において、方法は、熱的に補償された質量流量を計算することを更に含む。
方法の更に別の態様において、方法は、式
In yet another aspect of the method, the method further comprises calculating a thermally compensated mass flow rate.
In yet another embodiment of the method, the method has the formula

Figure 0005728052
Figure 0005728052

にしたがって、熱的に補償された質量流量を計算することを更に含む。ただし、(TF)項は一次熱膨張係数αを含む。
方法の更に別の態様において、(TF)項は弾性率熱補償項を含む。
And further calculating a thermally compensated mass flow rate. However, the (TF e ) term includes the primary thermal expansion coefficient α.
In yet another aspect of the method, the (TF y ) term includes an elastic modulus thermal compensation term.

流量計組立体と計器電子装置とを備えるコリオリ流量計を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a Coriolis flow meter comprising a flow meter assembly and instrument electronics. 発明の実施の形態に係る流量計の計器電子装置を示す図である。It is a figure which shows the meter electronic device of the flowmeter which concerns on embodiment of invention. 発明の実施の形態に係る流量計を動作させる方法のフロー図である。It is a flowchart of the method of operating the flowmeter which concerns on embodiment of invention.

図1〜図3及びその説明は、発明の最良の形態を作成し使用する方法を当業者に教示する特定の例を示している。発明原理を教示するために、従来の態様の中には簡単化され又は省略されたものがある。当業者は理解するように、こうした例の変形は発明の範囲内に入る。当業者は理解するように、以下に記述される特徴は種々の方法で組み合わされて発明の複数の変形を形成することができる。その結果、本発明は、以下に記述される特定の例に限定されるものではなく、請求項とその均等物とによってのみ限定される。   1-3 and its description provide specific examples that teach those skilled in the art how to make and use the best mode of the invention. For the purpose of teaching inventive principles, some conventional aspects have been simplified or omitted. As those skilled in the art will appreciate, variations on these examples are within the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the features described below can be combined in various ways to form multiple variations of the invention. As a result, the invention is not limited to the specific examples described below, but only by the claims and their equivalents.

図1は、流量計組立体10と計器電子装置20とを備えるコリオリ流量計5を示している。計器電子装置20は、密度、質量流量、体積流量、総質量流量、温度及びその他の情報を経路26によって提供するために、リード線100を介して流量計組立体10に接続されている。当業者には明らかなように、本発明は、駆動装置、ピックオフ・センサ及び流れ管路の数や動作振動モードに無関係に、任意の形式のコリオリ流量計5によって使用されることができる。コリオリ流量計5によって提供される追加の測定能力無しに、本発明を振動管密度計として実施することができることは当業者には明らかであるけれども、コリオリ流量計5の構成が記述される。   FIG. 1 shows a Coriolis flow meter 5 comprising a flow meter assembly 10 and a meter electronics 20. Instrument electronics 20 is connected to flow meter assembly 10 via lead 100 to provide density, mass flow, volume flow, total mass flow, temperature, and other information via path 26. As will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be used with any type of Coriolis flow meter 5 regardless of the number of drives, pick-off sensors and flow lines and operating vibration modes. The construction of the Coriolis flow meter 5 will be described, although it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be implemented as a vibrating tube densimeter without the additional measurement capability provided by the Coriolis flow meter 5.

流量計組立体10は、一対のフランジ101、101’と、マニホールド150、150’と、駆動装置180と、ピックオフ・センサ170L、170Rと、流れ管路130、130’とを備える。駆動装置180とピックオフ・センサ170L、170Rとは流れ管路130、130’に接続される。   The flow meter assembly 10 includes a pair of flanges 101, 101 ', manifolds 150, 150', a drive device 180, pick-off sensors 170L, 170R, and flow lines 130, 130 '. Drive device 180 and pickoff sensors 170L, 170R are connected to flow lines 130, 130 '.

測定される資材を運ぶパイプライン系(図示せず)に流量計組立体10が挿入されると、資材はフランジ101を通って流量計組立体10に入り、入口側マニホールド150を通過して、資材の全量が流れ管路130、130’に入るよう向きを変え、流れ管路130、130’を通って流れて出口側マニホールド150’へ戻り、フランジ101’を通って流量計組立体10から出る。   When the flow meter assembly 10 is inserted into a pipeline system (not shown) carrying the material to be measured, the material enters the flow meter assembly 10 through the flange 101, passes through the inlet side manifold 150, Reorient so that the entire amount of material enters the flow lines 130, 130 ', flow through the flow lines 130, 130', return to the outlet manifold 150 ', and from the flow meter assembly 10 through the flange 101'. Get out.

流れ管路130、130’は、それぞれの曲げ軸W−W、W’−W’に関して実質的に同一の質量分布、慣性モーメント及び弾性率を持つように選択され、入口側マニホールド150と出口側マニホールド150’とに適切に取り付けられる。   The flow lines 130, 130 ′ are selected to have substantially the same mass distribution, moment of inertia and elastic modulus with respect to their respective bending axes WW, W′-W ′, and the inlet side manifold 150 and outlet side Appropriately attached to the manifold 150 '.

流れ管路130、130’は、駆動装置180によって、それぞれの曲げ軸W、W’に関して逆方向に且ついわゆる流量計5の第1位相外れ曲げモードで駆動される。駆動装置180は流れ管路130に取り付けられた磁石と流れ管路130’に取り付けられた対向コイルのような、多くの公知の装置のうちの1つを備える。交流を対向コイルに流すと、両方の管路が振動させられる。リード線186を介して計器電子装置20から適宜の駆動信号が駆動装置180に印加される。   The flow lines 130, 130 ′ are driven by the drive device 180 in the opposite direction with respect to the respective bending axes W, W ′ and in the so-called first out-of-phase bending mode of the flow meter 5. The drive device 180 comprises one of many known devices, such as a magnet attached to the flow line 130 and a counter coil attached to the flow line 130 '. When alternating current is passed through the opposing coil, both lines are vibrated. An appropriate drive signal is applied from the instrument electronic device 20 to the drive device 180 via the lead wire 186.

計器電子装置20はリード線165L、165R上でセンサ信号を受け取る。計器電子装置20はリード線185上に駆動信号を生成し、それにより、駆動装置180は管路130、130’を振動させる。計器電子装置20は、周囲温度測定を行う抵抗温度装置(RTD)190から温度信号を受け取る。温度信号はRTD190からリード線195を介して受け取られる。計器電子装置20は、ピックオフ・センサ170L,170Rからの右温度信号及び左温度信号を処理して質量流量を計算する。経路26は計器電子装置20がオペレータとインターフェースを取る入出力手段を提供する。図1の記述は流量計5の動作の単なる例として提供されており、本発明の教示を限定するものではない。   Instrument electronics 20 receives sensor signals on leads 165L, 165R. Instrument electronics 20 generates a drive signal on lead 185, which causes drive 180 to vibrate conduits 130, 130 '. The meter electronics 20 receives a temperature signal from a resistance temperature device (RTD) 190 that performs ambient temperature measurements. A temperature signal is received from RTD 190 via lead 195. The meter electronics 20 processes the right and left temperature signals from the pickoff sensors 170L, 170R to calculate the mass flow rate. Path 26 provides an input / output means for instrument electronics 20 to interface with the operator. The description of FIG. 1 is provided merely as an example of the operation of the flow meter 5 and does not limit the teaching of the present invention.

図2は、発明の実施の形態に係る流量計5の計器電子装置20を示している。計器電子装置20はインターフェース23と処理システム24とを備えており、更に記憶システム25を備えることができる。   FIG. 2 shows the meter electronics 20 of the flow meter 5 according to an embodiment of the invention. The meter electronics 20 includes an interface 23 and a processing system 24 and can further include a storage system 25.

インターフェース23は、流量計組立体10から信号を受け取り、それらの信号を処理システム24へ伝えるよう構成される。例えば、インターフェース23は、第1のピックオフ・センサ170Lから第1のセンサ信号を、第2のピックオフ・センサ170Rから第2のセンサ信号を受け取るよう構成される。また、インターフェース23はRTD190から温度信号32を受け取って記憶するよう構成される。温度信号32は流れ管路130、130’の周囲温度の測定値を含む。   Interface 23 is configured to receive signals from flow meter assembly 10 and communicate those signals to processing system 24. For example, the interface 23 is configured to receive a first sensor signal from the first pickoff sensor 170L and a second sensor signal from the second pickoff sensor 170R. The interface 23 is also configured to receive and store the temperature signal 32 from the RTD 190. The temperature signal 32 includes a measurement of the ambient temperature of the flow lines 130, 130 '.

処理システム24は第1及び第2のセンサ信号31と温度信号32とを受け取って記憶する。また、処理システム24は一次熱膨張係数(α)33を含む。一次熱膨張係数(α)33は、温度に起因する、更に適切には温度変化に起因する幾何学的大きさの変化を表す。したがって、一次熱膨張係数(α)33は温度の一次関数を含むことができ、又は温度の多項式関数を含むことができる。発明の目的のために、温度変化は基準温度又は校正温度(T)からの温度(T)の変化、即ち、値T−Tである。 The processing system 24 receives and stores the first and second sensor signals 31 and the temperature signal 32. The processing system 24 also includes a primary coefficient of thermal expansion (α) 33. The primary coefficient of thermal expansion (α) 33 represents the change in geometric size due to temperature, more suitably due to temperature change. Thus, the primary coefficient of thermal expansion (α) 33 can include a linear function of temperature, or can include a polynomial function of temperature. For the purposes of the invention, the temperature change is the change in temperature (T) from the reference temperature or calibration temperature (T 0 ), ie the value T−T 0 .

一次熱膨張係数(α)33は流れ管路固有値を含む。一次熱膨張係数(α)33は流量計組立体10の流れ管路130、130’の少なくとも材質にしたがって選択される。更に、一次熱膨張係数(α)33は流量計組立体10の他の特性、例えば、管の形状や壁面の厚さ等にしたがって選択され得る。   The primary coefficient of thermal expansion (α) 33 includes a flow line eigenvalue. The primary coefficient of thermal expansion (α) 33 is selected according to at least the material of the flow lines 130, 130 ′ of the flow meter assembly 10. Further, the primary coefficient of thermal expansion (α) 33 may be selected according to other characteristics of the flow meter assembly 10, such as the shape of the tube, the thickness of the wall surface, and the like.

一次熱膨張係数(α)33は幾何学的熱補償係数(TF)45という要素を含む。幾何学的熱補償係数(TF)45は、流量計組立体10の熱膨張や熱収縮に起因する幾何学的補償を実施するために使用される。したがって、幾何学的熱補償係数(TF)45は流量計組立体10の材質と特性とにしたがって形成され得る。幾何学的熱補償係数(TF)45については後で詳述する。 The primary thermal expansion coefficient (α) 33 includes an element called a geometric thermal compensation coefficient (TF e ) 45. The geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 is used to perform geometric compensation due to thermal expansion and contraction of the flow meter assembly 10. Accordingly, the geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 may be formed according to the material and characteristics of the flow meter assembly 10. The geometric thermal compensation coefficient (TF e ) 45 will be described in detail later.

処理システム24は、センサ信号31から1つ以上の流れ特性と1つ以上の流れ測定値とを計算するよう構成される。流れ測定値は質量流量35、密度34等々のうちの1つ又は複数を含むことができる。流れ特性は、流れ測定値を生成するのに使用される周波数(f)、位相差(Δθ)、時間遅延(Δt)等のうちの1つ又は複数を含むことができる。   The processing system 24 is configured to calculate one or more flow characteristics and one or more flow measurements from the sensor signal 31. The flow measurements may include one or more of mass flow 35, density 34, etc. The flow characteristics can include one or more of the frequency (f), phase difference (Δθ), time delay (Δt), etc. used to generate the flow measurement.

1つの実施の形態においては、処理システム24は、温度信号34を用いて、1つ又は複数の流れ管路130、130’における幾何学的熱補償係数(TF)45を計算するように構成される。幾何学的熱補償係数(TF)45はセンサ信号31を処理するのに使用される。 In one embodiment, the processing system 24 is configured to use the temperature signal 34 to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 in one or more flow lines 130, 130 ′. Is done. A geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 is used to process the sensor signal 31.

実施の形態によっては、幾何学的熱補償係数(TF)45は、例えば、(1+α・ΔT)項として表される一次補償係数を含むことができる。(TF)の一次補償は幾何学的熱膨張の一次近似を含むことができる。実施の形態によっては、一次補償係数(TF)は十分な精度を提供する。しかし、幾何学的な熱膨張又は熱収縮は厳密には線形ではなく、或る実施の形態においては、一次近似は所望の精度を達成しない。したがって、実施の形態によっては、幾何学的熱補償係数(TF)45は、ヤング率(E)について行い得たように多項式を含む(式(3)を参照のこと)。多項補償係数は、例えば(1+α・ΔT+α・ΔT+α・ΔT)項として表される。 In some embodiments, the geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 can include a primary compensation factor represented, for example, as a (1 + α · ΔT) term. The first order compensation of (TF e ) can include a first order approximation of geometric thermal expansion. In some embodiments, the primary compensation factor (TF e ) provides sufficient accuracy. However, the geometric thermal expansion or contraction is not strictly linear, and in certain embodiments, the first order approximation does not achieve the desired accuracy. Thus, in some embodiments, the geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 includes a polynomial as has been done for Young's modulus (E) (see equation (3)). The multinomial compensation coefficient is expressed, for example, as a (1 + α 1 · ΔT + α 2 · ΔT 2 + α 3 · ΔT 3 ) term.

1つの実施の形態においては、処理システム24は、温度信号を用いて1つ又は複数の流れ管路130、130’における幾何学的熱補償係数(TF)45を計算するよう構成されるとともに、幾何学的熱補償係数(TF)45を用いて、熱的に補償された密度を計算するよう構成される。1つの実施の形態においては、処理システム24は、温度信号を用いて1つ又は複数の流れ管路における幾何学的熱補償係数(TF)45を計算するよう構成されるとともに、幾何学的熱補償係数(TF)45を用いて、熱的に補償された質量流量を計算するよう構成される。幾何学的熱補償係数(TF)45により、他の流れ特性をも補償することができる。 In one embodiment, the processing system 24 is configured to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 in the one or more flow lines 130, 130 ′ using the temperature signal and The geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 is used to calculate the thermally compensated density. In one embodiment, the processing system 24 is configured to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 in the one or more flow lines using the temperature signal, and the geometric system. A thermal compensation factor (TF e ) 45 is used to calculate a thermally compensated mass flow rate. A geometric thermal compensation factor (TF e ) 45 can also compensate for other flow characteristics.

記憶システム25は、受け取った信号及びデータを記憶することができる。例えば、記憶システム25は、受け取ったセンサ信号31と受け取った温度信号32とを記憶することができる。記憶システム25は、計算に用いる定数を記憶することができる。例えば、記憶システム25は、基準温度(T)36、剛性値(K)38、第1定数C39、第2定数C40及びFCF値37を記憶することができる。記憶システム25は、密度34、質量流量35及び幾何学的熱補償係数(TF)45を含む計算値を記憶することができる。所望により、追加の計算値を記憶システム25に記憶させることができる。 The storage system 25 can store received signals and data. For example, the storage system 25 can store the received sensor signal 31 and the received temperature signal 32. The storage system 25 can store constants used for calculation. For example, the storage system 25 can store a reference temperature (T 0 ) 36, a stiffness value (K) 38, a first constant C 1 39, a second constant C 2 40, and an FCF value 37. Storage system 25 can store calculated values including density 34, mass flow rate 35, and geometric thermal compensation factor (TF e ) 45. If desired, additional calculated values can be stored in the storage system 25.

本発明の或る実施の形態によると、熱膨張又は熱収縮の項は、弾性率の補償に加えて、流量計に対する密度及び質量流量の式に含まれる。下記の式6〜式14は、幾何学的熱補償係数(TF)45を含む幾何学的熱補償の導出を示している。式15〜式19は、流量計5のセンサ信号を処理する際に項がどのように含まれるかを示す。 According to certain embodiments of the invention, thermal expansion or contraction terms are included in the density and mass flow equations for the flow meter, in addition to elastic modulus compensation. Equations 6-14 below show the derivation of the geometric thermal compensation including the geometric thermal compensation factor (TF e ) 45. Equations 15 through 19 show how the terms are included when processing the sensor signal of the flow meter 5.

コリオリ流量計の物理的動作はビーム・セオリによって良く近似される。オイラー・ベルヌーイのビームの固有周波数は、下記の式6、則ち   The physical operation of the Coriolis flowmeter is well approximated by beam theory. The natural frequency of Euler Bernoulli's beam is:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる。(E)項はビームの弾性率であり、(I)項はビームの慣性の面積モーメントであり、(M/l)項はビーム(管)とそれが収容する流体の単位長さ当たりの質量であり、(l)項はビームの長さであり、(βl)項はビームの境界条件に依存する定数である。 Given by. The (E) term is the elastic modulus of the beam, the (I) term is the area moment of inertia of the beam, and the (M / l) term is the mass per unit length of the beam (tube) and the fluid it contains. Where the (l) term is the length of the beam and the (β n l) 2 term is a constant that depends on the boundary conditions of the beam.

密度(ρ)と断面積(A)とを用いて表された単位長さ当たりの質量(M/l)は、下記の式7、即ち   The mass per unit length (M / l) expressed using the density (ρ) and the cross-sectional area (A) is expressed by the following formula 7,

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる。下付き文字は流れ管路又は管(t)と流体(f)を示している。
弾性率(E)は温度と共に変化する。下記の式8、即ち
Given by. The subscript indicates a flow line or tube (t) and fluid (f).
Elastic modulus (E) varies with temperature. Equation 8 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

は温度の関数としての弾性率を表している。これは線形であるように示されているが、高次多項式で表すことができる。(E)項は基準温度(T)での弾性率である。先に検討したとおり、(TF)項はヤング率であり、一次近似(1−φ・(T−T))又は多項式(1―φ・ΔT―φ・ΔT―φ・ΔT―φ・ΔT)として表される。 Represents the modulus of elasticity as a function of temperature. This is shown to be linear, but can be represented by a higher order polynomial. The term (E 0 ) is the elastic modulus at the reference temperature (T 0 ). As discussed above, the (TF y ) term is the Young's modulus, and is a linear approximation (1-φ · (T−T 0 )) or polynomial (1−φ · ΔT−φ 2 · ΔT 2 −φ 3 · ΔT 3 −φ 4 · ΔT 4 ).

管の大きさは、熱膨張に起因して温度と共に変動する。下記の式9、即ち、   The tube size varies with temperature due to thermal expansion. Equation 9 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

は、温度の関数としての管路長さ(l)の式である。これは線形であるように示されているが、弾性率と同様に、高次多項式で表すことができる。
項は基準温度Tでの長さであり、(TF)項は幾何学的熱膨張係数である。ここでも、(TF)項は、(T−T、即ちΔT)及び(α)項を含む幾何学的熱膨張係数を含む。α項は、本発明にしたがって導入される一次熱膨張係数を含む。α項は、幾何学的な膨張や収縮を熱的に補償するために導入される。
Is the equation for the pipe length (l) as a function of temperature. Although this is shown to be linear, it can be represented by a higher order polynomial, similar to the elastic modulus.
The l 0 term is the length at the reference temperature T 0 and the (TF e ) term is the geometric thermal expansion coefficient. Again, the (TF e ) term includes a geometric thermal expansion coefficient that includes (T−T 0 , ie ΔT) and (α) terms. The α term contains the primary coefficient of thermal expansion introduced in accordance with the present invention. The α term is introduced to thermally compensate for geometric expansion and contraction.

この関係は、内径や外径のような他の寸法に適用できる。内径及び外径は、下記の式10〜式12に示すように、管の断面積A(T)、流体の断面積A(t)及び慣性モーメントI(t)を計算するのに用いられる。 This relationship can be applied to other dimensions such as inner and outer diameters. The inner and outer diameters are used to calculate the cross-sectional area A t (T) of the pipe, the cross-sectional area A f (t) of the fluid, and the moment of inertia I (t) as shown in the following equations 10 to 12. It is done.

Figure 0005728052
Figure 0005728052

Figure 0005728052
Figure 0005728052

項は管の外径であり、d項は内径である。
管の質量は温度の共に変化することはないので、その密度は体積膨張と共に減少しなければならない。温度の函数としての管の密度(ρ)は下記の式13、即ち
The term d o is the outer diameter of the tube, and the term d i is the inner diameter.
Since the mass of the tube does not change with temperature, its density must decrease with volume expansion. The density (ρ t ) of the tube as a function of temperature is

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる。ρt0項は基準温度(T)での流れ管路の密度である。管周期(K)は、下記の式14、即ち Given by. The ρ t0 term is the density of the flow line at the reference temperature (T 0 ). The tube period (K) is expressed by the following equation 14,

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられるように、固有周波数(ω)に反比例する。
式6〜式14を用いると、流体密度(ρ)は、下記の式15、即ち
As inversely proportional to the natural frequency (ω n ).
Using Equations 6-14, the fluid density (ρ f ) is given by Equation 15 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられるように、管周期(K)、温度(T)、温度に対する弾性率の変化(φ)及び幾何学的熱補償係数(TF)を用いて書き表される。C項及びC項は、温度から独立した定数であって、基準温度における流れ管路の形状及び材料特性に関係する定数である。(TF)項と(TF)項は、温度(T)と基準温度(T)との間の差を含む(ΔT)項を含む。更に、(TF)項は一次熱膨張係数(α)を含む。 As given by the tube period (K), temperature (T), change in elastic modulus with respect to temperature (φ) and geometric thermal compensation factor (TF e ). The C 1 and C 2 terms are constants that are independent of temperature and are related to the shape and material properties of the flow line at the reference temperature. The (TF y ) and (TF e ) terms include a (ΔT) term that includes the difference between the temperature (T) and the reference temperature (T 0 ). Further, the (TF e ) term includes the primary thermal expansion coefficient (α).

コリオリ力に起因する、流体を運んでいるビームの2点間の位相角差(Δθ)は、下記の式16、即ち   The phase angle difference (Δθ) between the two points of the beam carrying the fluid due to the Coriolis force is given by

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられる形をしている。x項はビームの長さに沿う位置を表しており、長さ(l)によって与えられ、 It has the shape given by The x term represents the position along the length of the beam, given by the length (l),

Figure 0005728052
Figure 0005728052

項は質量流量であり、他の変数は定義済みである。
時間遅延(Δt)は、下記の式17、即ち
The term is the mass flow rate and the other variables are predefined.
The time delay (Δt) is given by Equation 17 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられるように、位相差(Δθ)に関係する。式6〜式16から、時間遅延(Δt)は、下記の式18、即ち As related to the phase difference (Δθ). From Equation 6 to Equation 16, the time delay (Δt) is given by Equation 18 below:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられるように、質量流量 Mass flow rate as given by

Figure 0005728052
Figure 0005728052

と定数(C)とを用いて書き表される。C項は、時間遅延(Δt)が測定される2点に基づく定数である。
質量流量
And a constant (C). The C term is a constant based on two points where the time delay (Δt) is measured.
Mass flow rate

Figure 0005728052
Figure 0005728052

は、以下の式19、即ち Is:

Figure 0005728052
Figure 0005728052

によって与えられるように、時間遅延(Δt)、温度(T)、温度に対する弾性率の変化(φ)及び幾何学的熱補償係数(TF)を用いて書き表される。FCF項は、温度から独立していて基準温度(T)における管の形状と材質特性とに関係する、実質的に一定の値を含む。(ΔT)値は温度(T)と基準温度(T)との間の差である。 As expressed by the time delay (Δt), temperature (T), change in elastic modulus with respect to temperature (φ), and geometric thermal compensation factor (TF e ). The FCF term includes a substantially constant value that is independent of temperature and related to the shape and material properties of the tube at the reference temperature (T 0 ). The (ΔT) value is the difference between the temperature (T) and the reference temperature (T 0 ).

幾何学的な熱膨張や熱収縮を適切に補償しないことで導入される質量流量誤差は、他の全ての変数が適切に特徴付けられ且つ温度測定が正確であれば、大きくはない。しかし、これに対して、幾何学的熱変化が考慮されない場合には、密度誤差は感知されるほどである。質量流量と密度との不正確さは周囲温度が基準温度から離れるにつれて顕著になる。   The mass flow error introduced by not properly compensating for geometrical thermal expansion and contraction is not significant if all other variables are properly characterized and temperature measurements are accurate. In contrast, however, density errors are perceptible when geometrical thermal changes are not considered. Inaccuracies in mass flow and density become more pronounced as the ambient temperature moves away from the reference temperature.

質量流量と密度とを計算する新規な方法は、熱膨張や熱収縮を補償することによって、コリオリ流量計及び振動密度計の精度を改善する。流体の密度が水の密度と相違し、温度が基準温度(T)の付近にない場合、密度測定精度の利点は有意義である。 A novel method for calculating mass flow and density improves the accuracy of Coriolis flow meters and vibration density meters by compensating for thermal expansion and contraction. If the density of the fluid is different from the density of water and the temperature is not near the reference temperature (T 0 ), the advantage of density measurement accuracy is significant.

図3は、本発明の実施の形態に係る流量計5を動作させる方法のフロー図300である。ステップ301において、センサ信号31が受け取られる。実施の形態によっては、第1及び第2のセンサ信号31が流量計から受け取られる。   FIG. 3 is a flow diagram 300 of a method for operating the flow meter 5 according to an embodiment of the present invention. In step 301, sensor signal 31 is received. In some embodiments, first and second sensor signals 31 are received from the flow meter.

ステップ302において、計器電子装置は流量計組立体10から温度信号を受け取る。温度は実質的に周囲温度を含む。ステップ303において、計器電子装置は先に検討したように幾何学的熱補償係数(TF)を計算する。幾何学的熱補償係数は、流れ管路の形状の熱膨張又は熱収縮について流れ特性を補償する。熱膨張又は熱収縮は、例えば、流れ管路の断面の大きさの変化及び/又は長さの変化を含む。 In step 302, the meter electronics receives a temperature signal from the flow meter assembly 10. The temperature substantially includes ambient temperature. In step 303, the instrument electronics calculates a geometric thermal compensation factor (TF e ) as previously discussed. The geometric thermal compensation factor compensates the flow characteristics for thermal expansion or contraction of the shape of the flow line. Thermal expansion or contraction includes, for example, a change in cross-sectional size and / or length of the flow line.

ステップ304において、幾何学的熱補償係数(TF)を用いて、1つ以上の流れ特性が計算される。先に検討したように、流体の補償された密度値を計算することができる。先に検討したように、流体の補償された質量流量値を計算することができる。 In step 304, one or more flow characteristics are calculated using the geometric thermal compensation factor (TF e ). As discussed above, the compensated density value of the fluid can be calculated. As discussed above, a compensated mass flow value of the fluid can be calculated.

温度補償は精度の改善をもたらす。温度補償は流量計の実質的に全動作温度範囲にわたって精度の改善をもたらす。温度補償は質量流量測定の一層正確な補償を提供する。温度補償は密度の一層正確な補償を提供する。温度補償は、テスト間で温度が変動したときにテスト結果の分析を改善する。   Temperature compensation results in improved accuracy. Temperature compensation provides improved accuracy over substantially the entire operating temperature range of the flow meter. Temperature compensation provides more accurate compensation for mass flow measurements. Temperature compensation provides more accurate compensation of density. Temperature compensation improves the analysis of test results when the temperature varies between tests.

Claims (12)

振動型流量計(5)における幾何学的熱補償のための計器電子装置(20)であって、前記振動型流量計(5)の1つ又は複数の振動型センサ信号と温度信号Tとを受け取るように構成されたインターフェース(23)を備える計器電子装置(20)において、
前記インターフェース(23)と結合され、前記1つ又は複数の振動型センサ信号と前記温度信号(T)とを受け取るように構成され、前記温度信号(T)を用いて前記振動型流量計(5)の1つ又は複数の流れ管路(130、130’)の幾何学的熱補償係数(TF)を計算する処理システム(24)を備え、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が1つ又は複数の振動型センサ信号を処理するのに用いられ、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が、高次多項式表現を含み、
前記処理システム24が、式
Figure 0005728052
にしたがって、熱的に補償された密度を計算するよう構成され、前記(TF)項が一次熱膨張係数(α)を含み、Kは管周期であり、CとCは校正定数であり、ρは流体密度であり、TFはヤング率であり、Tfは幾何学的熱補償係数である、
計器電子装置。
An instrument electronics (20) for geometric thermal compensation in a vibratory flow meter (5) comprising one or more vibratory sensor signals and a temperature signal T of the vibratory flow meter (5). In an instrument electronics (20) comprising an interface (23) configured to receive:
Coupled with the interface (23) and configured to receive the one or more vibration type sensor signals and the temperature signal (T), and using the temperature signal (T), the vibration type flow meter (5 A processing system (24) for calculating a geometric thermal compensation factor (TF e ) of one or more flow lines (130, 130 ′) of
The geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process one or more vibration type sensor signals;
The geometric thermal compensation factor (TF e) is, only contains the high-order polynomial expression,
The processing system 24 has the formula
Figure 0005728052
And the (TF e ) term includes the primary coefficient of thermal expansion (α), K is the tube period, and C 1 and C 2 are the calibration constants. There, [rho f is the fluid density, TF y is the Young's modulus, the Tf e a geometric thermal compensation factor,
Instrument electronics.
前記(TF)項が弾性率熱補償項を含む、請求項に記載の計器電子装置。 The instrument electronics of claim 1 , wherein the (TF y ) term includes an elastic modulus thermal compensation term. 振動型流量計(5)における幾何学的熱補償のための計器電子装置(20)であって、前記振動型流量計(5)の1つ又は複数の振動型センサ信号と温度信号Tとを受け取るように構成されたインターフェース(23)を備える計器電子装置(20)において、
前記インターフェース(23)と結合され、前記1つ又は複数の振動型センサ信号と前記温度信号(T)とを受け取るように構成され、前記温度信号(T)を用いて前記振動型流量計(5)の1つ又は複数の流れ管路(130、130’)の幾何学的熱補償係数(TF)を計算する処理システム(24)を備え、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が1つ又は複数の振動型センサ信号を処理するのに用いられ、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が、高次多項式表現を含み、
前記処理システム(24)が、式
Figure 0005728052
にしたがって、熱的に補償された質量流量を計算するよう構成され、前記(TF)項が一次熱膨張係数(α)を含み、FCFは流量補償係数であり、ΔTは1つ又は複数の振動型センサ信号の時間遅延であり、Kは管周期であり、
Figure 0005728052
は質量流量であり、TFはヤング率であり、Tfは幾何学的熱補償係数である、
計器電子装置。
An instrument electronics (20) for geometric thermal compensation in a vibratory flow meter (5) comprising one or more vibratory sensor signals and a temperature signal T of the vibratory flow meter (5). In an instrument electronics (20) comprising an interface (23) configured to receive:
Coupled with the interface (23) and configured to receive the one or more vibration type sensor signals and the temperature signal (T), and using the temperature signal (T), the vibration type flow meter (5 A processing system (24) for calculating a geometric thermal compensation factor (TF e ) of one or more flow lines (130, 130 ′) of
The geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process one or more vibration type sensor signals;
The geometric thermal compensation factor (TF e) is, only contains the high-order polynomial expression,
The processing system (24) has the formula
Figure 0005728052
, Wherein the (TF e ) term includes a primary thermal expansion coefficient (α), FCF is a flow compensation coefficient, and ΔT is one or more Is the time delay of the vibration sensor signal, K is the tube period,
Figure 0005728052
Is the mass flow rate, TF y is the Young's modulus, Tf e is the geometric thermal compensation factor,
Instrument electronics.
前記(TF)項が弾性率熱補償項を含む、請求項に記載の計器電子装置。 The instrument electronics of claim 3 , wherein the (TF y ) term includes an elastic modulus thermal compensation term. 振動型流量計における幾何学的熱補償のための方法であって、前記振動型流量計の1つ又は複数の振動型センサ信号と温度信号(T)とを受け取るステップを含む方法において、
前記温度信号(T)を用いて前記振動型流量計の1つ又は複数の流れ管路の幾何学的熱補償係数(TF)を計算するステップを備え、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が1つ又は複数の振動型センサ信号を処理するのに用いられ、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が、高次多項式表現を含み、

Figure 0005728052
にしたがって、熱的に補償された密度を計算するステップを更に備え、前記(TF)項が一次熱膨張係数(α)を含み、Kは管周期であり、CとCは校正定数であり、ρは流体の密度であり、TFはヤング率であり、Tfは幾何学的熱補償係数である、
方法。
A method for geometric thermal compensation in a vibratory flow meter, the method comprising receiving one or more vibratory sensor signals and a temperature signal (T) of the vibratory flow meter.
Using the temperature signal (T) to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) of one or more flow lines of the vibratory flow meter;
The geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process one or more vibration type sensor signals;
The geometric thermal compensation factor (TF e) is, only contains the high-order polynomial expression,
formula
Figure 0005728052
, Further comprising the step of calculating a thermally compensated density, wherein the (TF e ) term includes a primary coefficient of thermal expansion (α), K is the tube period, and C 1 and C 2 are calibration constants. in and, [rho f is the density of the fluid, TF y is the Young's modulus, the Tf e a geometric thermal compensation factor,
Method.
前記(TF)項が弾性率熱補償項を含む、請求項に記載の方法。 The method of claim 5 , wherein the (TF y ) term comprises an elastic modulus thermal compensation term. 振動型流量計における幾何学的熱補償のための方法であって、前記振動型流量計の1つ又は複数の振動型センサ信号と温度信号(T)とを受け取るステップを含む方法において、
前記温度信号(T)を用いて前記振動型流量計の1つ又は複数の流れ管路の幾何学的熱補償係数(TF)を計算するステップを備え、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が1つ又は複数の振動型センサ信号を処理するのに用いられ、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が、高次多項式表現を含み、

Figure 0005728052
にしたがって、熱的に補償された質量流量を計算するステップを更に備え、前記(TF)項が一次熱膨張係数(α)を含み、FCFは流量補償係数であり、ΔTは1つ又は複数の振動型センサ信号の時間遅延であり、Kは管周期であり、
Figure 0005728052
は質量流量であり、TFはヤング率であり、Tfは幾何学的熱補償係数である、
方法。
A method for geometric thermal compensation in a vibratory flow meter, the method comprising receiving one or more vibratory sensor signals and a temperature signal (T) of the vibratory flow meter.
Using the temperature signal (T) to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) of one or more flow lines of the vibratory flow meter;
The geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process one or more vibration type sensor signals;
The geometric thermal compensation factor (TF e) is, only contains the high-order polynomial expression,
formula
Figure 0005728052
, Wherein the (TF e ) term includes a primary coefficient of thermal expansion (α), FCF is a flow compensation factor, and ΔT is one or more. Is the time delay of the vibration type sensor signal, K is the tube period,
Figure 0005728052
Is the mass flow rate, TF y is the Young's modulus, Tf e is the geometric thermal compensation factor,
Method.
前記(TF)項が弾性率熱補償項を含む、請求項に記載の方法。 The method of claim 7 , wherein the (TF y ) term comprises an elastic modulus thermal compensation term. 振動型流量計における幾何学的熱補償のための方法であって、前記振動型流量計の1つ又は複数の振動型センサ信号と温度信号(T)とを受け取るステップを含む方法において、
前記温度信号(T)を用いて前記振動型流量計の1つ又は複数の流れ管路の幾何学的熱補償係数(TF)を計算するステップであって、当該幾何学的熱補償係数(TF)が、高次多項式表現を含むものと、
熱的に補償された密度と熱的に補償された質量流量とのうちの少なくとも一方を計算するステップと、
を備え、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が1つ又は複数の振動型センサ信号を処理するのに用いられ
熱的に補償された密度を計算する前記ステップが、式
Figure 0005728052
にしたがって、熱的に補償された密度を計算するステップを更に備え、前記(TF)項が一次熱膨張係数(α)を含み、Kは管周期であり、CとCは校正定数であり、ρは流体の密度であり、TFはヤング率であり、Tfは幾何学的熱補償係数である、
方法。
A method for geometric thermal compensation in a vibratory flow meter, the method comprising receiving one or more vibratory sensor signals and a temperature signal (T) of the vibratory flow meter.
Using the temperature signal (T) to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) of one or more flow lines of the vibratory flow meter, the geometric thermal compensation factor (TF e ) TF e ) includes a higher order polynomial representation,
Calculating at least one of a thermally compensated density and a thermally compensated mass flow rate;
With
The geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process one or more vibration type sensor signals ;
The step of calculating the thermally compensated density comprises the equation
Figure 0005728052
, Further comprising the step of calculating a thermally compensated density, wherein the (TF e ) term includes a primary coefficient of thermal expansion (α), K is the tube period, and C 1 and C 2 are calibration constants. in and, [rho f is the density of the fluid, TF y is the Young's modulus, the Tf e a geometric thermal compensation factor,
Method.
前記(TF)項が弾性率熱補償項を含む、請求項に記載の方法。 The method of claim 9 , wherein the (TF y ) term comprises an elastic modulus thermal compensation term. 振動型流量計における幾何学的熱補償のための方法であって、前記振動型流量計の1つ又は複数の振動型センサ信号と温度信号(T)とを受け取るステップを含む方法において、
前記温度信号(T)を用いて前記振動型流量計の1つ又は複数の流れ管路の幾何学的熱補償係数(TF)を計算するステップであって、当該幾何学的熱補償係数(TF)が、高次多項式表現を含むものと、
熱的に補償された密度と熱的に補償された質量流量とのうちの少なくとも一方を計算するステップと、
を備え、
前記幾何学的熱補償係数(TF)が1つ又は複数の振動型センサ信号を処理するのに用いられ
熱的に補償された質量流量を計算する前記ステップが、式
Figure 0005728052
にしたがって、熱的に補償された質量流量を計算するステップを更に備え、前記(TF)項が一次熱膨張係数(α)を含み、FCFは流量補償係数であり、ΔTは1つ又は複数の振動型センサ信号の時間遅延であり、Kは管周期であり、
Figure 0005728052
は質量流量であり、TFはヤング率であり、Tfは幾何学的熱補償係数である、
方法。
A method for geometric thermal compensation in a vibratory flow meter, the method comprising receiving one or more vibratory sensor signals and a temperature signal (T) of the vibratory flow meter.
Using the temperature signal (T) to calculate a geometric thermal compensation factor (TF e ) of one or more flow lines of the vibratory flow meter, the geometric thermal compensation factor (TF e ) TF e ) includes a higher order polynomial representation,
Calculating at least one of a thermally compensated density and a thermally compensated mass flow rate;
With
The geometric thermal compensation factor (TF e ) is used to process one or more vibration type sensor signals ;
Said step of calculating the thermally compensated mass flow comprises the equation
Figure 0005728052
, Wherein the (TF e ) term includes a primary coefficient of thermal expansion (α), FCF is a flow compensation factor, and ΔT is one or more. Is the time delay of the vibration type sensor signal, K is the tube period,
Figure 0005728052
Is the mass flow rate, TF y is the Young's modulus, Tf e is the geometric thermal compensation factor,
Method.
前記(TF)項が弾性率熱補償項を含む、請求項11に記載の方法。
The method of claim 11 , wherein the (TF y ) term comprises an elastic modulus thermal compensation term.
JP2013153716A 2013-07-24 2013-07-24 Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters Active JP5728052B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013153716A JP5728052B2 (en) 2013-07-24 2013-07-24 Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013153716A JP5728052B2 (en) 2013-07-24 2013-07-24 Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009530323A Division JP2010505114A (en) 2006-09-28 2006-09-28 Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015022327A Division JP5952928B2 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013231737A JP2013231737A (en) 2013-11-14
JP5728052B2 true JP5728052B2 (en) 2015-06-03

Family

ID=49678267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013153716A Active JP5728052B2 (en) 2013-07-24 2013-07-24 Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5728052B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5497665A (en) * 1991-02-05 1996-03-12 Direct Measurement Corporation Coriolis mass flow rate meter having adjustable pressure and density sensitivity
JP3134984B2 (en) * 1995-12-15 2001-02-13 富士電機株式会社 Vibration type measuring instrument
JP2966356B2 (en) * 1996-09-30 1999-10-25 株式会社オーバル Mass flow meter converter
US6512987B1 (en) * 2000-03-22 2003-01-28 Micro Motion, Inc. Method and apparatus for operating coriolis flowmeters at cryogenic temperatures

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013231737A (en) 2013-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101201392B1 (en) Vibratory flow meter and method for determining a fluid temperature of a flow material
JP2010505114A (en) Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters
JP5851601B2 (en) Vibration type flow meter and zero check method
JP4866423B2 (en) Flowmeter electronics and method for determining one or more of stiffness coefficient or mass coefficient
JP2014522972A5 (en)
JP7313516B2 (en) How to compensate for mass flow using known density
JP6279109B2 (en) Fluid momentum detection method and related apparatus
JP2023027371A (en) Determination of attenuation of meter assembly
JP5952928B2 (en) Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters
JP5728052B2 (en) Instrument electronics and method for geometric thermal compensation in flow meters
AU2018437114B2 (en) Determining a decay characteristic of a meter assembly
RU2443980C2 (en) Vibrating-type flow meter and method of determining temperature of flowing liquid material
JP2023532039A (en) Method, system and electronics for correcting Coriolis flowmeter measurements for temperature effects

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140502

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20141022

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150206

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20150218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150306

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150403

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5728052

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S802 Written request for registration of partial abandonment of right

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250