KR100463371B1 - 코리올리 유량계의 구동 제어를 위한 형태 판단 방법 및 장치 - Google Patents

코리올리 유량계의 구동 제어를 위한 형태 판단 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

코리올리 유량계는 일반적으로 2가지 상이한 형태, 2개의 상이한 구성으로 이루어진다. 본 발명은 유동관을 진동시키도록 구동 회로에 초기 구동신호를 인가(401)한다. 유동관의 구성은 유동관과 연계된 픽오프 센서로부터 수신된 신호로부터 결정(404)된다. 그런 다음 상기 구동신호의 생성을 위한 변수가 상기 유동관의 구성을 기초로 하여 설정(405)된다.

Description

코리올리 유량계의 구동 제어를 위한 형태 판단 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR TYPE IDENTIFICATION FOR DRIVE CONTROL OF A CORIOLIS FLOWMETER}
유량계의 도관을 통해 흐르는 물질의 유량이나 다른 여러 정보를 측정하기 위해 코리올리 효과 질량 유량계를 사용하는 것은 공지된 사실이다. 제이. 이. 스미스 등에게 허여된 미국특허 제 4,109,524호(1978. 8.29), 제 4,491,025호(1985. 1.1), 및 재발행 특허 31,450(1982. 2.11)에 이러한 코리올리 유량계가 개시되어 있다. 이러한 유량계들은 하나 또는 그 이상의 직선 또는 곡선형 도관을 갖는다. 코리올리 질량 유량계의 각 도관의 형태는 고유 진동 모드 세트를 갖는데, 이것은 단순 굽힘, 비틀림 또는 결합 형태일 수 있다. 각 도관은 이들 고유 진동 모드 중 하나에서 공진으로 진동되도록 구동된다. 유량계의 입구측에 연결된 파이프라인으로부터 유량계로 흐르는 물질은 도관 또는 도관들을 통해 인도되며, 유량계의 출구측을 통해 유량계를 빠져나간다. 진동하는, 물질로 채워진 시스템의 고유 진동 모드는 부분적으로 도관의 질량 및 도관 내부를 흐르는 물질의 통합 질량에 의해 결정된다.
유량계를 통한 유동이 없는 경우, 도관을 따른 모든 지점들이 인가된 구동력에 의해 동일한 위상 또는 보정 가능한 경미한 최초 고정 위상 오프셋으로 요동한다. 물질이 흐르기 시작하면, 코리올리력에 의해 도관을 따른 각 지점이 서로 다른 위상을 갖게 된다. 도관의 입구측의 위상은 구동기에 지연되는 한편, 도관의 출구측의 위상은 구동기에 앞선다. 도관(들)상의 픽오프 센서가 도관(들)의 모션을 나타내는 사인 신호를 생성한다. 픽오프 센서로부터의 신호 출력은 픽오프 센서들간의 위상차를 결정하도록 처리된다. 2개의 픽오프 센서 신호들간의 위상차는 도관(들)을 통과하는 물질의 질량 유량에 비례한다.
종종 물질의 흐름이 산발적이고 공기를 동반하는 것이 문제이다. 이 동반된 공기(entrained air)는 도관의 진동이 진폭을 변화하도록 한다. 이는 흐르는 물질의 측정된 특성, 예컨대 질량 유량에서 오류를 초래할 수 있다. 이는 직선 유동관이 곡선형 유동관에 비해 훨씬 높은 주파수에서 진동하도록 구동되어야 하고 직선 유동관의 진동의 분열(disruption)이 물질 특성의 계산에 더 나쁜 영향을 줄 수 있기 때문에, 직선 유동관 구성에서 특히 그러하다.
송신기(transmitter)는 구동기를 작동시키도록 구동 신호를 생성하고 픽오프 센서로부터 수신된 신호를 바탕으로 물질의 질량 유량 및 다른 여러 특성들을 결정한다. 종래의 송신기는 구동 신호를 생성하고 픽오프 센서로부터 신호를 검출하도록 설계된 아날로그 회로소자로 만들어졌다. 아날로그 송신기는 수년에 결쳐 최적화되어 왔으며 제조 비용이 비교적 저렴해졌다. 따라서 종래의 송신기를 사용할 수 있는 코리올리 유량계를 설계하는 것이 바람직하다.
종래의 송신기들은 좁은 범위의 작동 주파수를 갖는 신호에 대해 작업해야 한다는 문제가 있다. 이와같은 작동 주파수의 범위는 통상적으로 20Hz 내지 200Hz이다. 이는 이러한 주파수에서 유동관을 공진시키는 좁은 범위의 구동신호를 생성하도록 송신기 설계자들을 제한한다. 따라서, 예를들어 300Hz-800Hz와 같이 높은 범위의 주파수에서 작동하는 직선관 코리올리 유량계 등, 일부 유량계에 대해서는 종래의 송신기로 구동신호를 생성하도록 사용하는 것이 불가능하다. 따라서, 종래의 송신기는 직선관 유량계에 대한 구동신호를 생성하도록 사용될 수 없다.미국특허 제 5,321,991은 도관을 흐르는 물질의 질량 유량을 측정하기 위한 코리올리 유량계를 개시한다. 유량계의 요소들은 기존의 파이프나 다른 형태의 도관에 유동의 전환없이 직접 고정되어 있다. 유량계는 두 개의 지지물 사이의 파이프 영역을 요동시키기 위해 자기변형 구동기 등의 구동기를 포함한다. 이 구동기는 상기 파이프 영역의 고유 주파수의 제 2 조화 모드의 반대-노드(anti-node)에서 혹은 이의 근방에서 상기 파이프 영역에 설치되어 있다. 유동이 없는 동안 상기 파이프 영역의 고유 주파수의 제 2 조화 모드의 노드 지점(제로 유동 노드 지점)에서 상기 파이프 영역상에 가속도계와 같은 센서가 설치되어 있다. 이러한 두번째 센서는 진동하는 도관을 통해 흐르는 물질의 질량으로부터 코리올리 효과력에 기인한 제로 유동 노드 지점의 변위의 폭을 측정한다. 이러한 측정은 진동 도관을 흐르는 물질의 질량 유량을 나타낸다. 이 유량계는 위상차 검출에 의존하지 않고 외란의 영향을 받지 않으며 복잡한 설치를 요하지 않는다.
코리올리 유량계 분야에 정통한 사람이라면 수 개의 다른 형태의 유량계에 대해 사용 가능한 송신기를 설계하기를 바랄 것이다. 이것은 제조업자들로 하여금 보다 덜 비싼 유량계용 송신기를 경제적인 규모로 생산할 수 있게 해준다. 직선관 설계와 같이 고주파수에서 작동하는 유량계가 요구하는 아날로그 전자 요소의 높은 측정 분해능 및 정밀도는 송신기로 신호가 수신될 때 픽오프로부터의 신호를 디지털화함으로써 제거되므로, 디지털 신호 프로세서의 사용이 바람직하다. 또한, 디지털 신호 프로세서에 관한 명령이 물질의 특성을 결정하고 구동 신호를 생성하기 위해 수 개의 상이한 주파수에서 작동하도록 변형될 수 있다.
본 발명은 적어도 하나의 진동 도관을 통해 흐르는 물질의 특성을 측정하는 장치에서 구동 신호를 제어하는 전자 요소에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 진동 도관의 요동의 주파수로부터 구동신호를 생성하기 위한 변수들을 결정하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 하기 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 변수 초기화를 위한 처리공정을 수행하는 디지털 송신기를 갖는 이중관 코리올리 유량계를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 변수 초기화를 위한 처리공정을 수행하는 디지털 송신기를갖는 직선관 코리올리 유량계를 나타낸 것이다.
도 3은 디지털 신호 송신기의 블록선도를 나타낸 것이다
도 4는 변수를 초기화하기 위해 디지털 송신기에 의해 수행되는 작업의 흐름도를 나타낸 것이다.
상기한 그리고 다른 문제점들은, 코리올리 유량계의 송신기에서 구동 신호의변수를 초기화하는 시스템을 제공함에 의해 해소되며 이 분야의 진전이 이루어진다. 본 발명의 시스템은 진동 도관의 구동기에 대한 구동 신호를 생성하기 위해 메모리에 저장되며 프로세서에 의해 실행되는 처리공정들로 구성된다. 대안적으로, 본 발명의 처리공정은 아날로그 회로에 의해 수행될 수도 있다. 본 발명의 공정들은 송신기로 하여금 송신기에 부착되는 유동관 구성의 형태를 결정하고 구동신호를 생성하는데 필요한 변수들을 설정할 수 있도록 한다. 본 발명은 또한 유동관의 진동을 보다 견실하게 제어(robust control)할 수 있도록 구동신호의 보다 양호한 제어를 허용하도록 적분 구동 이득(gain)을 세번째 변수로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 시스템은 텍사스 인스트루먼츠 TM3205xx, 아날로그 디바이시스 ADSP21xx, 또는 모토롤라 5306xx 등의 디지털 신호 프로세서에 의해 제공된다. 디지털 신호 프로세서는 본 발명의 처리공정을 수행하기 위한 명령을 판독하고 실행한다.
초기 구동신호에 의해 유동관이 진동됨으로써 프로세스가 시작된다. 유동관의 진동 주파수가 그 다음에 판단된다. 진동 주파수로부터, 유동관의 형태가 결정된다. 그 다음에, 미리 저장된 변수 세트가 구동신호를 생성하는데 사용되는 변수로 설정된다.
상기 변수들은 적분 구동 이득 성분을 포함한다. 적분 이득 성분은 설정 포인트와 실제 목표간의 오차를 제어한다. 이것은 구동신호의 보다 견실한 제어를 허용하여 진동의 진폭이 보다 정교하도록 한다. 이것은 역류 상황에서조차 최적의 전력이 센서에 공급되도록 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 한가지 양태는 한 개 이상의 유동관, 상기 한 개 이상의 유동관을 요동시키는 구동기, 및 상기 한 개 이상의 유동관에 부착되어 있으며 상기 한 개 이상의 유동관의 모션을 나타내는 신호를 생성하는 센서를 갖춘 코리올리 유량계의 송신기를 작동하는 방법으로서, 상기 유동관을 진동하게 하는 초기 구동신호를 상기 구동기에 인가하는 단계, 및 픽오프 신호에 기초하여 상기 유동관의 요동 주파수를 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법에 있어서; 상기 방법이, 상기 유동관의 요동 주파수를 나타내는 상기 픽오프 신호에 반응하여 상기 유동관의 형태를 결정하는 단계, 및 상기 유동관의 상기 형태의 결정에 반응하여 상기 구동신호의 생성에 관한 변수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.본 발명의 다른 양태는 상기 유동관의 형태를 결정하는 단계가, 상기 요동 주파수를 임계 주파수와 비교하는 단계; 및 상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수보다 큰 것에 반응하여 상기 유동관의 형태를 직선 유동관으로 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.본 발명의 다른 양태는 상기 유동관의 형태를 결정하는 단계가, 상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수와 같거나 이보다 작은 것에 반응하여 상기 유동관의 형태를 곡선 유동관으로 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.본 발명의 다른 양태는 한 개 이상의 유동관, 상기 한 개 이상의 유동관을 요동시키는 구동기, 및 상기 한 개 이상의 유동관에 부착되어 있으며 상기 한 개 이상의 유동관의 모션을 나타내는 신호를 생성하는 센서를 갖춘 코리올리 유량계에 연결되어 있는 송신기로서, 상기 송신기가 프로세서를 포함하여 이루어지고, 상기 프로세서가, 상기 유동관이 진동하도록 상기 구동기에 대한 초기 구동신호를 생성하고, 상기 유동관이 진동하도록 상기 구동기에 구동신호를 인가하고, 그리고 픽오프 신호로부터 상기 유동관의 요동 주파수를 판단하도록 구성된 송신기에 있어서; 상기 프로세서가, 상기 유동관의 요동 주파수를 나타내는 상기 센서로부터의 픽오프 신호에 반응하여 상기 유동관의 형태를 결정하고, 그리고 상기 유동관의 형태의 결정에 반응하여 상기 구동신호의 생성에 관한 변수를 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.본 발명의 다른 양태는 상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수와 같거나 이보다 작은 것에 반응하여 상기 유동관의 형태를 곡선 유동관으로 결정함에 의해 상기 유동관의 형태를 결정하도록 구성되는 송신기이다.본 발명의 다른 양태는 상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수와 같거나 이보다 작은 것에 반응하여 상기 유동관의 형태를 곡선 유동관으로 결정함에 의해 상기 유동관의 형태를 결정하도록 구성되는 송신기이다.
본 발명은 본 발명의 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 하기에 보다 상세히 설명된다. 이 분야의 기술자라면, 본 발명을 다양한 형태로 구현할 수 있으나 여기에 나타난 실시예에 한정되도록 해석되어서는 안될 것임을 알 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 실시예들은 이 분야의 기술자에게 본 발명의 범위를 철저하고 완전하게 그리고 충분하게 전달하도록 제공되었다. 도면에서, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 도면부호를 사용하였다.
코리올리 유량계 개관-도 1
도 1은 코리올리 유량계 조립체(10) 및 송신기(20)를 구비하는 코리올리 유량계(5)를 나타낸다. 송신기(20)는 리드(100)를 통해 유량계 조립체(10)에 연결되어, 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 전체 질량 유량 및 다른 여러 정보를 경로(26)를 통해 제공한다. 본 발명은 물질의 특성을 측정하기 위해 진동 도관을 갖는 어떤 장치와 연계하여서도 실시될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이나, 특정한 코리올리 유량계(5)에 대해 기술하였다. 이러한 장치의 두번째 예시는 코리올리 질량 유량계에 의해 제공되는 부가적인 측정 능력을 갖지 않는 진동관 밀도계이다.
유량계 조립체(10)는 한쌍의 플랜지(101, 101'), 매니폴드(102), 및도관(103A, 103B)을 포함한다. 도관(103A, 103B)에는 구동기(104) 및 픽-오프 센서(105, 105')가 연결된다. 브레이스 바아(brace bar; 106, 106')는 축선(W 및 W')을 형성하며, 상기 축선에 대해 각 도관이 요동한다.
유량계(10)가, 측정될 공정 물질을 수송하는 파이프라인 시스템(미도시)내로 삽입될 때, 플랜지(101)를 통해 물질이 유량계 조립체(10)로 들어가고, 매니폴드(102)를 통과하여 도관(103A, 103B)속으로 들어가며, 도관(103A, 103B)을 통해 흘러서 매니폴드(102)로 되돌아오며 여기서 플랜지(101')를 통해 유량계 조립체(10)를 벗어난다.
도관(103A, 103B)은 선택되어 매니폴드(102)에 적절히 장착되어, 굽힘 축선(W-W 및 W'-W') 각각에 대해 거의 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 및 탄성계수를 갖는다. 상기 도관들은 대체로 평행한 방식으로 매니폴드로부터 외측으로 연장된다.
도관(103A-103B)들은 각 굽힘 축선(W, W')에 대해 반대 방향으로 구동기(104)에 의해서 구동되며, 이것은 유량계의 제 1 이상(out of phase) 굽힘 모드로 지칭된다. 구동기(104)는 도관(103A)에 장착된 자석 및 도관(103B)에 장착된 대향 코일과 같은 널리 공지된 장치로 구성될 수 있으며, 교번전류가 두 도관을 진동시키기 위해 상기 장치를 통과한다. 적절한 구동 신호가 리드(110)를 통해 유량계 전자요소(20)에 의해 구동기(104)에 인가된다.
송신기(20)는 리드(111, 111')상에 각각 나타나는 좌측 및 우측 속도 신호를 수신한다. 송신기(20)는 리드(110)상에 나타나는 구동신호를 생성하여구동기(104)가 관(103A, 103B)을 진동시키도록 한다. 송신기(20)는 유량계 조립체(10)를 통과하는 물질의 밀도 및 질량 유량을 계산하기 위해 좌측 및 우측 속도 신호를 처리한다. 이러한 정보는 경로(26)에 인가된다.
코리올리 유량계(5)가 진동관 농도계와 구조상 매우 유사하다는 것은 이 분야의 기술자에게 공지된 사실이다. 또한, 진동관 농도계들은 유체가 유동하거나, 샘플형의 농도계의 경우, 유체가 수용되어 있는 진동관을 이용한다. 진동관 농도계들은 또한 도관을 진동시키기 위한 여기(excitation)를 제공하는 구동시스템을 채용한다. 밀도 측정이 주파수 측정만을 요하고 위상 측정은 필요없기 때문에, 진동관 농도계는 통상적으로 단일 피이드백 신호만을 이용한다. 여기에 기술된 본 발명은 진동관 농도계에 동일하게 적용된다.
직선관 코리올리 유량계-도 2
도 2는 직선관 코리올리 유량계(25)를 나타낸다. 직선관 코리올리 유량계(25)는 코리올리 센서(200) 및 연계된 유량계 전자요소(20)를 포함하여 이루어진다. 유동관(201)은 그 좌측 단부 부분(201L) 및 우측 단부 부분(201R)을 포함한다. 유동관(201) 및 그 단부 부분들은 유동관(201)의 입구 단부(207)로부터 유동관의 출구 단부(208)로 유량계의 전체 길이로 뻗어있다. 브레이스 바아(221)에 의해 평형 바아(220)의 단부가 유동관에 연결된다.
유동관(201)의 좌측 단부 부분(201L)은 입구 플랜지(202)에 부착되어 있고 우측 단부 부분(201R)은 출구 플랜지(202')에 부착되어 있다. 입구 플랜지(202) 및 출구 플랜지(202')는 코리올리 센서(210)를 파이프라인에 연결시킨다.
종래의 주지 기술로부터, 구동기(204), 좌측 픽오프(205) 및 우측 픽오프(205')가 유동관(201) 및 평형 바아(220)에 연결된다. 구동기(204)는 경로(210)를 통해 유량계 전자요소(20)로부터 신호를 수신하여, 물질이 채워진 유동관(201)의 공진 주파수로 유동관(201)과 평형 바아(220)를 반대 위상으로 진동시키도록 구동기(204)를 자극한다. 진동하는 유동관(101) 및 그 내부의 유동 물질의 요동은 잘 알려진 바와 같이 유동관내에 코리올리 편향(deflection)을 유도한다. 이러한 코리올리 편향이 픽오프(205, 205')에 의해 검출되는데, 이들 픽오프의 출력은 전도체(211, 211')를 통해 유량계 전자요소(20)로 전송된다.
디지털 송신기(20)-도 3
도 3은 디지털 송신기(20)의 구성요소를 나타낸다. 경로(111-111'/211-211')는 유량계 조립체(10/200)로부터 송신기(20)로 좌우측 속도신호를 전송한다. 속도신호들은 유량계 전자요소(20)내의 아날로그/디지털(A/D) 변환기(303-303')로 전송된다. A/D 변환기(303-303')는 좌우측 속도신호를 처리 유닛(301)이 사용할 수 있는 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호를 경로(310-310')를 통해 전송한다. 별개의 요소로 도시되었으나, A/D 변환기(303-303')는 크리스탈 세미사가 제조한 CS4218 스테레오 16-비트 코덱 칩 등의 단일 변환기일 수 있다. 디지털 신호는 경로(310-310')에 의해 프로세서(301)로 전달된다. 이 분야의 기술자라면 유동관의 온도를 판단하기 위해 픽오프 센서 또는 RTD 센서 등의 다른 여러 센서가 몇 개라도 프로세서(301)에 연결될 수 있음을 알 것이다.
신호를 디지털/아날로그(D/A) 변환기(302)에 인가하는 경로(312)를 통해 구동신호가 전송된다. D/A 변환기(302) 또한 경로(390)를 통해 픽오프(105-105'/205-205')중 하나로부터 전압을 수신한다. 구동신호는 아날로그 구동신호를 생성하기 위해 경로(390)를 통해 수신된 전압을 변형시키는 명령을 포함한다. D/A 변환기(302)는 아날로그 디바이시스에 의해 제조된 AD7943 칩 등의 공통 D/A 변환기이다. D/A 변환기로부터의 아날로그 신호는 경로(391)를 통해 증폭기(305)에 인가된다. 증폭기(305)는 적절한 진폭의 구동신호를 생성하고 그 구동신호를 경로(110-210)를 통해 구동기(104-204)로 인가한다. 증폭기(305)는 전류 증폭기 또는 전압 증폭기일 수 있다. D/A 변환기(302)에 의해 생성된 전류 또는 전압인 신호는 증폭기(305)의 형태에 달려있다. 경로(26)는 송신기(20)로 하여금 운전자로부터 데이터를 받거나 또는 운전자에게 전달할 수 있게 하는 입출력 수단(미도시)으로 신호를 전달한다.
처리 유닛(301)는 마이크로-프로세서, 프로세서, 또는 메모리로부터 명령을 판독하여 유량계의 다양한 기능 수행을 위해 명령을 실행시키는 프로세서 그룹이다. 바람직한 실시예에서, 프로세서(301)는 아날로그 디바이시스사가 제조한 ADSP-2185L 마이크로프로세서이다. 수행되는 기능들로는 경로(321)를 통해 고정 기억장치(ROM)(320)로부터 물질의 밀도 계산, 물질의 질량 유량 계산, 및 물질의 체적 유량 계산을 포함하지만 여기에 한정되는 것은 아니다. 이러한 정보 및 여러 기능 수행을 위한 명령은 임의 접근 기억장치(RAM)(330)에 저장된다. 프로세서(301)는 경로(331)를 통해 RAM 기억장치(230)에서 작업을 읽거나 기록한다.
디지털 송신기(20)에 의해 수행되는 작업의 개요-도 4
도 4는 코리올리 유량계(5/25)의 구동신호 변수를 초기화하기 위해 디지털 송신기(20)에 의해 수행되는 프로세스의 개요를 나타낸다. 상기는 코리올리 유량계(5/25)용 디지털 송신기(20)에 관한 설명이었고 하기는 변수를 초기화하는 시스템을 제공하기 위해 디지털 송신기(20)에 의해 수행되는 프로세스에 관한 설명이다. 이 분야의 기술자라면 아날로그 회로소자를 이용하여 동일한 처리공정을 제공할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
프로세스(400)는 단계(401)에서 디지털 송신기(20)가 초기 구동신호를 생성함으로써 시작된다. 초기 구동신호가 구동회로에 인가되고 이에 따라 구동회로는 상기 초기 구동신호를 구동기(104/204)에 인가한다. 구동기(104/204)는 유동관(103A-B/201)을 진동시킨다. 유동관의 진동이 픽오프(105-105'/205-205')에 의해 측정되고 픽오프는 리드(111-111'/211-211')로 신호를 인가한다. 그 다음에 단계(402)에서 송신기(20)에 의해 신호가 수신된다. 단계(403)에서 송신기(20)는 유동관의 요동 주파수를 판단한다. 요동 주파수를 판단하는 한가지 방법으로 "도관을 흐르는 물질의 특성을 디지털 송신기를 이용하여 판단하는 시스템"이라는 제목으로 본 출원과 동일자로 출원되어 콜로라도 보울더에 소재한 마이크로 모션 인코포레이티드에 양도된 특허출원에 상세히 설명되어 있는, 노치 필터 적응 라인 추정기 기법(notch filter adaptive line estimator technique)을 사용하는 것이 있다. 신호의 주파수를 판단하는 다른 방법이 "코리올리 질량 유량계 측정시 적응 라인 개선을 위한 방법 및 장치"라는 제목으로 1996. 9. 10자로 더어비 등에게 특허가 허여되어 콜로라도 보울더에 소재한 마이크로 모션 인코포레이티드에 양도된 미국특허 제 5,555,190호에 제공되어 있다.
단계(404)에서, 유동관의 요동 주파수에 의해 유동관의 형태가 결정된다. 이를 실행하는 한가지 방법은 주파수가 임계 주파수보다 큰지 여부를 판단하는 것이다. 만일 요동 주파수가 임계 주파수보다 크면, 유량계는 직선관 형태이다. 만일 주파수가 임계 주파수와 같거나 작으면, 유량계는 곡선형태의 유동관을 갖는다. 이것은 설계상의 분석 및 유동관의 현장 경험을 통해 알려진 것이다.
단계(405)에서, 유량계의 형태의 결정에 반응하여 구동신호에 대한 제어변수가 설정된다. 아래의 표는 변수 세트의 예시이다.
변수 주파수 <= 300Hz곡선형 구성을 지시 주파수 > 300Hz직선 유동관 구성을 지시
milliVolts/Hz 3.4 1.0
Kp, 비례 구동 이득 1000 2000
Ki, 적분 구동 이득 5 5
MilliVolts/Hz는 구동 목표 또는 설정 포인트의 측정치이다. 비례 구동 이득 목표는 유동관을 구동하는데 필요한 millivolts/Hz의 양이다. 적분 구동 이득은 신호에 대해 수용가능한 millivolts/Hz에서의 편차이다. 이 바람직한 실시예에서, 적분 구동 이득은 직선관과 이중관 유량계에서 동일하게 나타났다.
프로세스(400)는 단계(405) 후에 끝난다. 이제 송신기(20)는 프로세스(400)에서 식별된 센서의 형태를 근거로 하여 유동관(103A-B 또는 201)의 안정적인 구동 제어를 생성 및 유지할 수 있다. 안정적 구동 제어는 유량계의 특유한 구조적 동특성에 기초하여 유지되고, 유량계에서의 입력 외란에 대한 최적의 응답시간을 제공한다.
상기에서 구동회로의 변수를 초기화하는 시스템을 기술하였다. 하기 특허청구범위에 설정된 본 발명을 문언적으로 또는 균등론을 통해 침해하는 다른 장치 및 프로세스를 설계할 수도 있을 것으로 예견된다.

Claims (9)

  1. 한 개 이상의 유동관(103A-103B), 상기 한 개 이상의 유동관을 요동시키는 구동기(104), 및 상기 한 개 이상의 유동관에 부착되어 있으며 상기 한 개 이상의 유동관의 모션을 나타내는 신호를 생성하는 센서를 갖춘 코리올리 유량계(5)의 송신기(20)를 작동하는 방법(400)으로서,
    상기 유동관을 진동하게 하는 초기 구동신호를 상기 구동기에 인가하는 단계(401); 및
    픽오프 신호에 기초하여 상기 유동관의 요동 주파수를 결정하는 단계(403)를 포함하여 이루어지는 방법(400)에 있어서,
    상기 방법이,
    상기 유동관의 요동 주파수를 나타내는 상기 픽오프 신호에 반응하여 상기 유동관의 형태를 결정하는 단계(404); 및
    상기 유동관의 상기 형태의 결정에 반응하여 상기 구동신호의 생성에 관한 변수를 설정하는 단계(405)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 코리올리 유량계의 송신기 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동관의 형태를 결정하는 단계(404)가,
    상기 요동 주파수를 임계 주파수와 비교하는 단계; 및
    상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수보다 큰 것에 반응하여 상기 유동관(103A-103B)의 형태를 직선 유동관으로 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는, 코리올리 유량계의 송신기 작동 방법(400).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유동관의 형태를 결정하는 단계(404)가,
    상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수와 같거나 이보다 작은 것에 반응하여 상기 유동관(103A-103B)의 형태를 곡선 유동관으로 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는, 코리올리 유량계의 송신기 작동 방법.
  4. 한 개 이상의 유동관(103A-103B), 상기 한 개 이상의 유동관을 요동시키는 구동기(104), 및 상기 한 개 이상의 유동관에 부착되어 있으며 상기 한 개 이상의 유동관의 모션을 나타내는 신호를 생성하는 센서(105-105')를 갖춘 코리올리 유량계에 연결되어 있는 송신기(20)로서, 상기 송신기가 프로세서(301)를 포함하여 이루어지고, 상기 프로세서가,
    상기 유동관이 진동하도록 상기 구동기에 대한 초기 구동신호를 생성하고,
    상기 유동관이 진동하도록 상기 구동기에 구동신호를 인가하고, 그리고
    픽오프 신호로부터 상기 유동관의 요동 주파수를 판단하도록 구성된 송신기에 있어서, 상기 프로세서가,
    상기 유동관의 요동 주파수를 나타내는 상기 센서로부터의 픽오프 신호에 반응하여 상기 유동관의 형태를 결정하고, 그리고
    상기 유동관의 형태의 결정에 반응하여 상기 구동신호의 생성에 관한 변수를 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송신기(20).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 프로세서(301)가,
    상기 요동 주파수를 임계 주파수와 비교하고; 그리고
    상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수보다 큰 것에 반응하여 상기 유동관의 형태를 직선 유동관으로 결정함에 의해 상기 유동관(103A-103B)의 형태를 결정하도록 구성되는 송신기(20).
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프로세서(301)가, 상기 요동 주파수가 상기 임계 주파수와 같거나 이보다 작은 것에 반응하여 상기 유동관의 형태를 곡선 유동관으로 결정함에 의해 상기 유동관(103A-103B)의 형태를 결정하도록 구성되는 송신기(20).
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7784360B2 (en) 1999-11-22 2010-08-31 Invensys Systems, Inc. Correcting for two-phase flow in a digital flowmeter
US7404336B2 (en) 2000-03-23 2008-07-29 Invensys Systems, Inc. Correcting for two-phase flow in a digital flowmeter
US20030216874A1 (en) * 2002-03-29 2003-11-20 Henry Manus P. Drive techniques for a digital flowmeter
US8447534B2 (en) 1997-11-26 2013-05-21 Invensys Systems, Inc. Digital flowmeter
US6311136B1 (en) * 1997-11-26 2001-10-30 Invensys Systems, Inc. Digital flowmeter
US7124646B2 (en) 1997-11-26 2006-10-24 Invensys Systems, Inc. Correcting for two-phase flow in a digital flowmeter
US8467986B2 (en) * 1997-11-26 2013-06-18 Invensys Systems, Inc. Drive techniques for a digital flowmeter
MY124536A (en) * 2000-03-14 2006-06-30 Micro Motion Inc Initialization algorithm for drive control in a coriolis flowmeter
EP1266192B1 (en) * 2000-03-23 2009-08-12 Invensys Systems, Inc. Correcting for two-phase flow in a digital flowmeter
US6505135B2 (en) * 2001-03-13 2003-01-07 Micro Motion, Inc. Initialization algorithm for drive control in a coriolis flowmeter
DK200101968A (da) * 2001-12-29 2003-01-15 Danfoss As Coriolis masse-flowmåler samt fremgangsmåde til måling af masse-flow
US7188534B2 (en) * 2003-02-10 2007-03-13 Invensys Systems, Inc. Multi-phase coriolis flowmeter
US7059199B2 (en) * 2003-02-10 2006-06-13 Invensys Systems, Inc. Multiphase Coriolis flowmeter
US7013740B2 (en) * 2003-05-05 2006-03-21 Invensys Systems, Inc. Two-phase steam measurement system
US7072775B2 (en) * 2003-06-26 2006-07-04 Invensys Systems, Inc. Viscosity-corrected flowmeter
US7065455B2 (en) * 2003-08-13 2006-06-20 Invensys Systems, Inc. Correcting frequency in flowtube measurements
AU2003297868A1 (en) * 2003-12-10 2005-07-14 Micro Motion, Inc. Flow meter type identification
CN102084224B (zh) 2008-07-01 2017-04-19 微动公司 用于生成振动测量设备中的驱动信号的系统、方法
RU2561821C2 (ru) * 2008-07-01 2015-09-10 Майкро Моушн, Инк. Система, способ и компьютерный программный продукт для генерации управляющего сигнала в вибрационном измерительном устройстве
RU2487321C1 (ru) * 2009-05-26 2013-07-10 Майкро Моушн, Инк. Расходомер, включающий в себя балансный элемент
CN107131947B (zh) * 2016-02-26 2020-09-18 高准公司 确定振动传感器零点
CN107131948A (zh) * 2016-02-26 2017-09-05 高准公司 确定振动传感器类型

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4823614A (en) * 1986-04-28 1989-04-25 Dahlin Erik B Coriolis-type mass flowmeter
DE3738018A1 (de) 1987-11-09 1989-05-24 Flowtec Ag Verfahren zur fehlererkennung und -korrektur, insbesondere bei einem massendurchfluss-messgeraet
US4817488A (en) * 1988-06-15 1989-04-04 Los Santos Federico E De Guitar slide bar apparatus
US4934196A (en) * 1989-06-02 1990-06-19 Micro Motion, Inc. Coriolis mass flow rate meter having a substantially increased noise immunity
EP0597021B1 (en) 1991-08-01 1996-04-24 Micro Motion Incorporated Coriolis effect mass flow meter
US5555190A (en) 1995-07-12 1996-09-10 Micro Motion, Inc. Method and apparatus for adaptive line enhancement in Coriolis mass flow meter measurement
US5734112A (en) 1996-08-14 1998-03-31 Micro Motion, Inc. Method and apparatus for measuring pressure in a coriolis mass flowmeter
EP0866319B1 (de) 1997-03-21 1999-11-24 Endress + Hauser Flowtec AG Mess- und Betriebsschaltung eines Coriolis-Massedurchflussmessers

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Publication number Publication date
BR0011914B1 (pt) 2012-07-10
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