KR100684263B1 - 모드 선택 필터링을 사용하는 코리올리 질량 유량계 - Google Patents

모드 선택 필터링을 사용하는 코리올리 질량 유량계 Download PDF

Info

Publication number
KR100684263B1
KR100684263B1 KR1020037010745A KR20037010745A KR100684263B1 KR 100684263 B1 KR100684263 B1 KR 100684263B1 KR 1020037010745 A KR1020037010745 A KR 1020037010745A KR 20037010745 A KR20037010745 A KR 20037010745A KR 100684263 B1 KR100684263 B1 KR 100684263B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mode
motion
generating
signals
estimates
Prior art date
Application number
KR1020037010745A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030094249A (ko
Inventor
티모시 제이. 쿠닝햄
데이비드 리 캠프벨
토마스 딘 샤프
Original Assignee
마이크로 모우션, 인코포레이티드
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
Priority claimed from US09/788,194 external-priority patent/US6694279B2/en
Priority claimed from US09/788,189 external-priority patent/US6466880B2/en
Priority claimed from US09/785,869 external-priority patent/US6535826B2/en
Application filed by 마이크로 모우션, 인코포레이티드 filed Critical 마이크로 모우션, 인코포레이티드
Publication of KR20030094249A publication Critical patent/KR20030094249A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100684263B1 publication Critical patent/KR100684263B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8431—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details electronic circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8436—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details signal processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8472—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane
    • G01F1/8477—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane with multiple measuring conduits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/849—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits

Abstract

본 발명은 질량 유량 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 구조내 물질의 질량 유량은 모드 선택 필터링 운동 신호가 도관의 진동 모드와 관련된 운동을 우선적으로 나타내도록 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(315)를 생성하기 위해 도관(100)의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호(109)를 모드 선택 필터링함으로써 추정된다. 다수의 위상 추정치(325)는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 생성된다. 질량 유량 추정치(335)는 다수의 위상 추정치로부터 생성된다. 다수의 위상 추정치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나로부터 유도된 위상 기준(620)을 사용하여 추정된다. 몇몇 실시예에서, 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호의 하나의 주파수(710)가 추정된다. 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호(720)가 추정된 주파수에 기초하여 생성된다. 다수의 위상 추정치(740)는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 생성된다. 다수의 시간차 추정치 b가 다수의 위상 추정치로부터 생성되고, 질량 유량 추정치(630)가 다수의 시간차 추정치로부터 생성된다. 다수의 시간차 추정치는 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 추정된 모드 주파수를 사용하여 다수의 위상 추정치를 분할함으로써 다수의 위상 추정치(530)로부터 생성된다. 본 발명은 방법 및 장치로서 구현될 수 있다.

Description

모드 선택 필터링을 사용하는 코리올리 질량 유량계 {CORIOLIS MASS FLOW METER USING MODE SELECTIVE FILTERING}
본 발명은 센서 및 관련 방법 특히, 질량 유량 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
많은 센서의 응용은 기계적 진동 또는 다른 운동에 대한 검출과 관련한다. 이러한 운동 검출을 사용하는 센서의 예로 코리올리 질량 유량계 및 진동 튜브 밀도계가 있다. 이러한 장치는 전형적으로 주기적으로 동작 즉, 진동하는 도관 또는 다른 용기를 포함한다. 질량 흐름, 밀도 및 도관 또는 용기내에 포함된 물질과 관련된 것과 같은 특성이 격납 구조상에 위치한 운동 변환기로부터의 신호를 처리함으로써 결정되는데, 진동하는 물질-충전 시스템의 진동 모드가 일반적으로 함유하는 도관 또는 용기 구조 및 그 내부에 함유된 재료의 조합된 질량, 강도 및 감쇠 특성에 의해 영향을 받기 때문이다.
전형적인 코리올리 질량 유량계는 파이프라인 또는 다른 전달 시스템내에 인라인으로(inline) 연결되며 예를 들면, 유체, 슬러리 등과 같은 재료를 시스템내에서 운반하는 하나 이상의 도관을 포함한다. 각각의 도관은 예를 들면, 간단한 구부림, 비틀림, 방사상 및 커플링 모드를 포함하는 자연 진동 모드 세트를 가지는 것으로 간주된다. 전형적인 코리올리 질량 유량계 측정 분야에서, 도관은 도관을 통한 재료 흐름과 같은 자신의 자연 진동 모드중 하나에서 공진시 여기되고, 도관의 운동은 도관을 따른 여러 포인트에서 측정된다. 여기는 전형적으로 도관을 주기적으로 교란하는 보이스 코일형 드라이버와 같은 전자기 장치인 액추에이터에 의해 제공된다. 예시적인 코리올리 질량 유량계는 스미스의 미국특허 4,109,424호, 스미스의 미국특허 4,491,025호 및 스미스의 Re. 31,450에 개시되어 있다.
불행히도, 통상적인 코리올리 질량 유량계의 정확도는 도관 구조내 비선형성과 비대칭성, 유량계에 부착된 펌프와 압축기에 의해 발생된 힘과 같은 외부력에 의한 운동 및 유량계 도관을 통해 흐르는 재료에 의한 압박력에 의한 운동에 의해 떨어진다. 이러한 힘의 영향은 외부 진동에 기여하는 효과를 감소시키기 위해 밸런싱되는 유량계 설계를 사용함으로써 그리고 운동 신호의 성분을 여기 주파수로부터 필터링하도록 설계된 예를 들면, 대역통과 필터인 주파수 영역 필터를 사용함으로써 통상적으로 감소된다. 하지만, 기계적 필터링 방법은 예를 들면 재료의 제한, 장착 제약조건, 무게 제한, 크기 제한 등과 같은 기계적 고려사항에 의해 제한되고, 주파수 영역 필터링은 여기 주파수에 인접한 원치 않는 진동 기여요인을 제거하는데 비효율적이다.
PCT 국제출원 WO 00/49731은 힘 필터링 기술을 사용하여 처리 파라미터(즉, 질량 유량)를 결정하기 위한 시스템이 개시된다. 이러한 시스템은 원하는 힘만을 나타내는 신호만이 처리 파라미터의 결정에 사용되도록 도관의 운동을 나타내는 운동 신호를 힘 필터링한다.
PCT 국제출원 WO 00/04345는 처리 파라미터를 추정하기 위해 실수 정상 모드 좌표변환기(resolver)를 사용한다. 실수 정상 모드 좌표변환기는 도관의 운동을 나타내는 운동 신호의 실수 정상 성분을 결정하는데 사용된다.
PCT 국제출원 WO 00/08423은 도관내 포함된 재료와 관련된 처리 파라미터가 도관의 운동의 실수 정상 모드와 관련된 실수 정상 모드 잔류물 가요성(residual flexibility) 성분을 추정함으로써 추정되는 방법 및 장치를 개시한다. 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호가 수신된다. 질량 유량의 잔류물-가요성-보상된 추정치(estimate)는 수신된 다수의 운동 신호와 추정된 실수 정상 모드 잔류물 가요성 성분으로부터 생성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도관내 재료의 질량 유량은 모드 선택 필터링된 운동 신호가 우선적으로 도관의 진동 운동과 관련된 운동을 나타내도록 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(mode selective filtered motion signal)를 발생시키기 위해 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 모드 선택 필터링함으로써 추정된다. 다수의 위상 추정치가 다수의 모든 선택 필터링 운동 신호로부터 생성된다. 질량 유량 추정치는 다수의 위상 추정치로부터 생성된다. 다수의 위상 추정치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나로부터 유도된 위상 기준치를 사용하여 추정된다.
본 발명의 여러 실시예에서, 모드 변환이 모드 좌표 영역내 다수의 모드 응답 신호를 생성하도록 다수의 운동 신호에 적용된다. 모드 선택 변환은 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성하기 위해 다수의 모드 응답 신호에 적용된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수가 추정된다. 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호가 추정된 주파수에 기초하여 생성된다. 다수의 위상 추정치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 생성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치가 생성되고, 이러한 다수의 시간차 추정치로부터 질량 유량 추정치가 생성된다. 다수의 시간차 추정치는 다수의 시간차 값을 생성하도록 다수의 위상 추정치를 모드 주파수로 나눔으로써 다수의 위상 추정치로부터 생성된다. 다수의 0-유량 기준 시간차는 다수의 시간차 추정치를 생성하도록 다수의 시간차 값에 적용된다. 모드 주파수는 다수의 운동 신호로부터 생성된 모드 운동 신호로부터 추정된다. 도관내 재료의 밀도는 추정된 모드 주파수로부터 추정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도관내 재료의 질량 유량은 다수의 유사 차이 추정치를 생성하도록 타이밍 기준치로서 다수의 운동 신호 중 하나를 사용하는 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 처리하며, 다수의 차이 추정치를 기지(旣知)의 질량 유량에서 도관의 운동을 나타내는 다수의 유사 기준치 차이를 관련시키는 스케일링 함수의 기울기 파라미터를 추정하여 결정된다. 질량 유량 추정치는 추정된 기울기 파라미터 및 기지(旣知)의 질량 유량으로부터 추정된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 다수의 기준 차이를 포함하는 확대 행렬(agumented matrix)이 생성된다. 다수의 차이 추정치는 기울기 파라미터를 결정하기 위해 확대 행렬의 유사역원(pseudoinverse)이 곱해진다. 다른 실시예에서, 다수의 차이 추정치는 기울기 파라미터를 결정하기 위해 시준 시간차의 유사역원이 곱해진다. 스케일링 파라미터는 또한 예를 들면, 최소 평균 제곱(LMS) 추정 과정을 사용하여 기울기 파라미터를 결정하기 위해 반복적으로 추정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장치는 재료를 포함하도록 구성된 도관을 포함한다. 다수의 운동 변환기는 도관과 관련하여 동작하며 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 생성하도록 동작한다. 신호 처리 회로는 다수의 운동 신호를 수신하며, 모드 선택 필터는 다수의 운동 신호를 수신하여, 모드 선택 필터링 운동 신호가 우선적으로 도관의 진동 모드와 관련된 운동을 나타내도록 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성한다. 신호 처리 회로는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성하고, 다수의 위상 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성한다. 신호 처리 회로는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나로부터 유도된 위상 기준을 사용하여 다수의 위상 추정치를 생성한다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 장치는 도관 및 도관과 관련하여 동작하며 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 생성하는 다수의 운동 변환기를 포함한다. 신호 처리 회로는 다수의 운동 신호를 수신하여 다수의 유사 차이 추정치를 생성하기 위해 다수의 운동 신호중 하나를 타이밍 기준으로서 사용하여 다수의 운동 신호를 처리한다. 신호 처리 회로는 다수의 차이 추정치를 기지의 질량 유량의 도관의 운동을 나타내는 다수의 유사 기준 차이와 관련시키는 스케일링 함수의 기울기 파라미터를 추정하며, 추정된 기울기 파라미터와 기지의 질량 유량으로부터 질량 유량 추정치를 생성한다. 신호 처리 회로는 다수의 기준 처리를 포함하는 확대 행렬을 생성하며, 기울기 파라미터를 결정하기 위해 확대 행렬의 유사역원을 다수의 차이 추정치에 곱한다. 선택적으로, 신호 처리 회로는 기울기 파라미터를 결정하기 위해 기준 시간차의 유사역원을 다수의 차이 추정치에 곱한다. 신호 처리는 스케일링 함수를 반복적으로 추정한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 도관내 재료의 질량 유량을 추정하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터-판독가능 저장 매체내에 삽입된 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드를 가진 컴퓨터-판독가능 저장 매체를 포함한다. 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 모드 선택 필터링 운동 신호가 우선적으로 도관의 진동 모드와 관련된 운동을 나타내도록 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성하기 위해 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 모드 선택 필터링하며, 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성하며, 다수의 위상 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성하는 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드를 포함한다. 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 다수의 운동 신호중 하나로부터 유도된 위상 기준을 사용하여 다수의 위상 추정치를 생성한다. 예를 들면, 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나의 모드 선택 운동 신호의 하나의 주파수를 추정하며, 추정된 주파수에 기초하여 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호를 생성하고, 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하고 다수의 시간차 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성한다. 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 모드 좌표 영역내 모드 운동 신호를 생성하기 위해 다수의 운동 신호에 모드 변환을 적용하며, 모드 운동 신호로부터 모드 주파수를 추정하고, 추정된 모드 주파수를 사용하여 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성한다. 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 추정된 모드 주파수로부터 도관내 재료의 밀도를 추정하는 밀도 추정 컴퓨터 프로그램 코드를 더 포함한다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 컴퓨터-판독가능 저장 매체내 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 다수의 유사 차이 추정치를 생성하기 위해 타이밍 기준으로서 다수의 운동 신호중 하나를 사용하여 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 처리하며, 다수의 차이 추정치를 기지의 질량 유량의 도관의 운동을 나타내는 다수의 유사 기준 차이와 관련시키는 스케일링 함수의 기울기 파라미터를 추정하고, 추정된 기울기 파라미터와 기지의 질량 유량으로부터 질량 유량 추정치를 생성하는 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드를 포함한다. 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 다수의 기준 처리를 포함하며, 기울기 파라미터를 결정하기 위해 다수의 차리 추정치에 확대 행렬의 유사역원을 곱한다. 선택적으로, 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 기울기 파라미터를 결정하기 위해 기준 시간차의 유사역원을 다수의 차이 추정치에 곱한다. 질량 유량 추정 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드는 스케일링 함수를 반복적으로 추정한다.
본 발명의 실시예로서, 본 발명의 장치는 구조물과 연동되어 동작되며 상기 구조물의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 생성하도록 동작하는 장치; 상기 구조물의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 필터링하는 장치; 및 모드 선택 필터링 운동 신호가 우선적으로 상기 구조물의 진동 모드와 관련된 운동을 나타내도록 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성하는 장치를 포함한다는 것을 알 수 있을 것이다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 다수의 위상 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호 사이에서 다수의 시간차 추정치를 생성하기 위한 장치; 다수의 시간차 추정치로부터 상관 측정치를 생성하기 위한 장치; 및 생성된 상관 측정치로부터 질량 유량계의 상태를 결정하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 다수의 위상 추정치를 생성하기 위한 장치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 하나로부터 유도된 위상 기준을 사용하여 다수의 위상 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 모드 선택 필터링을 위한 장치는 모드 좌표 영역내 다수의 모드 응답 신호를 생성하기 위해 다수의 운동 신호에 모드 변환을 적용하기 위한 장치; 및 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호을 생성하기 위해 다수의 모드 응답 신호에 모드 선택 변환을 적용하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 다수의 위상 추정치를 생성하기 위한 장치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호의 하나의 주파수를 추정하기 위한 장치; 및 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성하기 위한 장치는 모드 선택 필터링 운동 신호의 개별 실수 및 허수 성분 신호를 생성하기 위해 제 1 및 제 2 기준 신호의 각각의 신호들을 모드 선택 필터링 운동 신호에 곱하기 위한 장치; 및 위상 추정치를 생성하기 위해 모드 선택 필터링 운동 신호의 실수 및 허수 성분 신호의 몫의 아크탄젠트를 추정하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 다수의 시간차 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하기 위한 장치는 다수의 위상 추정치를 다수의 시간차 값을 생성하기 위해 모드 주파수로 나누기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하기 위한 장치는 다수의 시간차 추정치를 생성하기 위해 다수의 제로-유량 기준 시간차를 다수의 시간차 값에 적용하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 모드 선택 필터링을 위한 장치는 모드 좌표 영역내 모드 운동 신호를 생성하기 위해 다수의 운동 신호에 모드 변환을 적용하기 위한 장치; 및 모드 운동 신호로부터 모드 주파수를 추정하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 추정된 모드 주파수로부터 도관내 재료의 밀도를 추정하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 기지의 섭동(perturbation)하에서 다수의 시간차 추정치를 다수의 기준 시간차와 관련시키는 스케일링 함수의 파라미터를 추정하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치에서 섭동은 질량 유량이다.
바람직하게, 파라미터를 추정하기 위한 장치는 다수의 기준 시간차를 포함하는 확대 행렬을 생성하기 위한 장치; 및 파라미터를 결정하기 위해 다수의 시간차 추정치를 확대 행렬의 유사역원(pseudoinverse)을 곱하기 위한 장치를 포함한다.
바람직하게, 파라미터를 추정하기 위한 장치는 스케일링 함수를 반복적으로 추정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 파라미터를 반복적으로 추정하기 위한 장치는 최소 평균 제곱(LMS) 추정 과정을 적용하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 파라미터를 추정하기 위한 장치는 다수의 기준 시간차를 생성하기 위해 기지의 섭동하에서 구조체의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 처리하기 위한 장치가 선행된다.
바람직하게, 스케일링 함수의 파라미터는 기울기 파라미터이고, 기울기 파라미터와 기지의 질량 유량으로부터 질량 유량 추정을 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 기울기 파라미터를 추정하기 위한 장치는 기울기 파라미터를 결정하기 위해 다수의 시간차 추정치에 다수의 기준 시간차의 유사역원을 곱하기 위한 장치를 포함한다.
바람직하게, 스케일링 함수의 파라미터는 차단(intercept) 파라미터이고, 차단 파라미터로부터 시스템 상태를 결정하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 모드 선택 필터링을 위한 장치는 구조물과 연동되어 동작되는 다수의 운동 변환기로부터 다수의 운동 신호를 수신하기 위한 장치가 선행되고, 상기 시스템 상태를 결정하기 위한 장치는 차단 파라미터로부터 운동 변환기의 상태를 결정하기 위한 장치를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 추정된 모드 주파수로부터 구조물내 물질의 밀도를 추정하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호 중 제 1 모드 선택 필터링 운동 신호의 하나의 주파수를 추정하기 위한 장치; 및 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호 중 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 추정된 주파수의 차이 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함한다.
바람직하게, 차이 추정치를 생성하기 위한 장치는 추정된 주파수에 기초하여 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호를 생성하기 위한 장치; 및 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 차이 추정치를 생성하기 위한 장치를 포함한다.
바람직하게, 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터의 차이 추정치는 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하기 위한 장치; 및 위상 추정치로부터 시간차 추정치를 생성하기 위한 장치를 포함한다.
바람직하게, 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하기 위한 장치는 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 개별 실수 및 허수 성분 신호를 생성하기 위해 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호에 제 1 및 제 2 기준 신호를 곱하기 위한 장치; 및 위상 추정치를 생성하기 위해 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 실수 및 허수 성분 신호의 몫의 아크탄젠트를 추정하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시예로서, 본 발명의 장치를 동작시키는 본 발명의 방법은, 구조물의 운동을 추정하는 단계; 구조물의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 모드 선택 필터링하는 단계; 및 구조물의 진동 운동과 관련된 운동을 나타내는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 다수의 위상 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하는 단계; 및 다수의 시간차 추정치로부터 상관 측정치를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 상관 측정치로부터 질량 유량계 시스템의 상태를 결정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서 다수의 위상 추정치를 생성하는 단계는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호중 하나로부터 유도된 위상 기준을 사용하여 다수의 위상 추정치를 생성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 모드 선택 필터를 제공하는 상기 단계는 모드 좌표 영역내 다수의 모드 응답 신호를 생성하기 위해 다수의 운동 신호에 모드 변환을 적용하는 단계; 및 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성하기 위해 다수의 모드 응답에 모드 선택 변환을 적용하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 다수의 위상 추정치를 생성하는 단계는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수를 추정하는 단계; 및 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 다수의 기준 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 다수의 위상 추정치를 생성하는 단계는 모드 선택 필터링 운동 신호의 개별 실수 및 허수 성분 신호를 생성하기 위해 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호에 제 1 및 제 2 기준 신호중 각각의 신호를 곱하는 단계; 및 위상 추정치를 생성하기 위해 모드 선택 필터링 운동 신호의 실수 및 허수 성분 신호의 상(quotient)의 아크탄젠트를 추정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 다수의 시간차 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하는 상기 단계는 다수의 시간차 값을 생성하기 위해 다수의 위상 추정치를 모드 주파수로 나누는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하는 상기 단계는 다수의 시간차 추정치를 생성하기 위해 다수의 시간차 값에 다수의 제로-유량 기준 시간차를 적용하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 다수의 위상 추정치로부터 다수의 시간차 추정치를 생성하는 상기 단계는 다수의 제로 유량 위상값을 사용하여 다수의 위상 추정치를 상관시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 모드 선택 필터링하는 상기 단계는 모드 좌표 영역내 모드 운동 신호를 생성하기 위해 다수의 운동 신호에 모드 변환을 적용하는 단계를 포함하며, 본 발명의 방법은 모드 운동 신호로부터 모드 주파수를 추정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 추정된 모드 주파수로부터 도관내 물질의 밀도를 추정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 다수의 시간차 추정치를 기지의 섭동하에서 구조의 운동을 나타내는 다수의 시간차와 관련시키는 스케일링 함수의 파라미터를 추정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 섭동은 질량 유량이다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 파라미터를 추정하는 상기 단계는 다수의 기준 시간차를 포함하는 확대 행렬을 생성하는 단계; 및 파라미터를 결정하기 위해 다수의 시간차 추정치에 확대 행렬의 유사역원을 곱하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 파라미터를 추정하는 상기 단계는 스케일링 함수를 반복적으로 추정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 반복적으로 추정하는 상기 단계는 최소 평균 제곱(LMS) 추정 과정을 적용하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 파라미터를 추정하는 상기 단계는 다수의 기준 시간차를 생성하기 위해 기지의 섭동하에서 구조의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호를 처리하는 단계가 선행된다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 스케일링 함수의 파라미터는 기울기 파라미터이고, 기울기 파라미터와 기지의 질량 유량으로부터 질량 유량 추정치를 생성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 기울기 파라미터를 추정하는 상기 단계는 기울기 파라미터를 결정하기 위해 다수의 시간차 추정치에 다수의 기준 시간차의 유사역원을 곱하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 스케일링 함수의 파라미터는 차단 파라미터이고, 차단 파라미터로부터 시스템 상태를 결정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 상기 모드 선택 필터링 단계 이전에, 구조물과 연동되어 동작되는 다수의 운동 변환기로부터 다수의 운동 신호를 수신하는 단계가 선행되며, 시스템의 상태를 결정하는 상기 단계는 차단 파라미터로부터 운동 변환기의 상태를 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 추정된 모드 주파수로부터 구조물내 물질의 밀도를 추정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 제 1 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수를 추정하는 단계; 및 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 추정된 주파수로부터 차이 추정치를 생성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 상기 차이 추정치를 생성하는 단계는 추정된 주파수에 기초하여 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호를 생성하는 단계: 및 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 차이 추정치를 생성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 차이 추정치를 생성하는 단계는 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하는 단계; 및 상기 위상 추정치로부터 시간차 추정치를 생성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 방법에서, 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하는 단계는 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 개별 실수 및 허수 성분 신호를 생성하기 위해 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호에 제 1 및 제 2 기준 신호를 곱하는 단계; 및 위상 추정치를 생성하기 위해 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 실수 및 허수 성분 신호의 상(quotient)의 아크탄젠트를 추정하는 단계를 포함한다.
용어 해설
모드 선택 필터: 모드 선택 필터는 단지 원하는 모드만을 나머지 신호 처리 체인으로 통과시키도록 물리-모드-물리 영역내에서 동작한다. 모드 통과 필터는 모드 필터, 선택 행렬, 및 (일반적으로 모드 형상 행렬 Φ 또는 이의 몇몇 부분집합을 사용하여) 모드 정보를 다시 물리 영역으로 변환하는 행렬로 구성된다.
모드 선택 행렬: 원하는 모드에 해당하는 위치에 있는 모드를 가진 대각선 행렬.
모드 형상 행렬: 원하는 물리적 위치로 감소된 모드 행렬; 모드 영역-물리 영역 변환.
진동 모드: 구조물이 힘에 대해 반응(운동)하는 방식을 한정하는데 사용될 수 있는 구조의 고유 특성. 수학적 표현으로, 구조의 운동식에 대한 행렬(종종 동적 행렬로 불림)의 고유벡터.
위상 추정치: 두 사인파 신호 사이의 차이(라디안 또는 도). 임의의 사인파 신호는 3개의 상수 파라미터인 진폭, 위상 및 주파수로 분리되며, 이들은 임의 시간 t에서 신호의 값을 한정한다. 픽오프 신호가 사인파로서 거의 정확하게 표현될 수 있고, 각각의 진폭 및 위상에 대해 공통 주파수를 가진다. 픽오프 신호 사이의 위상차는 유량에 비례한다.
상관 측정치: 상관(correlation)은 얼마나 많은 출력량(예를 들면, 운동, 에너지, Δt 등)이 입력량(예를 들면, 힘, 에너지, 유량 등)과 관련되는가에 대한 측정치이다. 측정된 및/또는 계산된 값 사이의 가정된 상관(예를 들면, 질량 유량이 시간 지연에 비례)이 유효한가를 확인하는데 사용될 수 있다. 우수한 상관으로부터 열악한 상관으로의 변화는 가정된 상관이 예를 들면, 픽오프 실패로 인해 더이상 유효하지 않다는 것을 나타낼 수 있다. 열악한 상관은 초기 설정 또는 검정동안 존재하지 않았던 시스템으로 유입된 추가의 에너지로 인한 것일 수 있다. 예를 들면, 실험실 조건에서 정확하게 동작하며 드라이버에 입력된 에너지만을 갖는 코리올리 센서는 공기 주입에 의한 잡음성 유량이 발생될 때 유량 측정에 에러를 발생시키는데, 유량으로 인한 상당한 추가 에너지가 존재하기 때문이다. 추정치의 표준 에러와 같은 상관 측정치는 시스템이 변화되었는지를 식별한다.
모드 변환: 물리 영역에서 모드 영역으로의 좌표 시스템내 변화로, X=Φη으로 정의되고, η은 모드 좌표이다. 모드 좌표는 무엇인가를 정의하고 사용 가능한 정의인지를 살피는 것으로 간주되는 수학적 개념중 하나이다. 이는 또한 x 및 y 모두가 변화되는 것이 요구되는 x-y 평면내 사이클을 정의하는 것으로부터 θ만이 변화되어야 하는 극좌표 r 및 θ를 사용하는 것으로 간단하게 변화될 수 있는 것으로 간주될 수 있다. 새로운 좌표로의 변환은 시스템에 대한 설명을 단순화시킨다.
직교위상(quadrature) 제 1 및 제 2 기준 신호: 사인파 신호를 복조하기 위한 표준 방법. 복조는 임의 사인파의 주파수가 알려지면, 임의의 사인파의 진폭 및 위상을 추정하는 방법이다. 노치 필터가 픽오프 신호의 주파수 추정치를 제공한다. 주파수 추정치로부터 회전 함수(twiddle function)는 일반적으로 단위 진폭에서 서로에 대해 90도로 위상이 어긋난(직교위상으로 정의, 위상이 90도) 동일한 주파수의 두 개의 사인파를 생성한다.
스케일링 함수: 신호에 상수 또는 상수의 벡터를 곱함.
확대 행렬: 행렬의 확대는 주어진 행렬에 행 또는 열을 부가하는 것이다. 문제의 전체 차원을 사용하기 위해 미지의 행렬을 기지의 상수와 조합하는데 사용한다 즉, 행렬내 1의 열 또는 0의 행을 합산한다. 차단 파라미터를 가진 기울기 파라미터를 확대하는 것은 표준-최소 제곱 곡선 정합 기술이다.
기울기(slope) 및 차단(intercept) 파라미터: 식 y=mx+b는 직선을 나타내는 파라미터이다. m은 기울기 파라미터이고, b는 차단 파라미터이다.
확대 행렬의 유사역원(pseudoinverse): 수학적으로 직선이 두 포인트에 정확히 정합될 수 있다. 하지만, 임의의 두 개의 데이터 포인트는 또한 미지의 잡음 성분을 가질 수 있다. 직선을 매 2 포인트마다 정합하는 것은 직선의 잡음성 추정치를 제공한다. 데이터 포인트의 많은 집합의 사용은 실제 잡음을 평균화하고 기울기 및 차단 파라미터의 더 우수한 적은 잡음성 추정치를 제공한다. 많은 잡음을 가진 많은 포인트를 통한 직선의 정합하는 하나의 방법은 최소-제곱 기술을 사용하는 것이다. 최소-제곱 기술은 정합된 선으로부터 모든 데이터 포인트의 거리의 합을 최소화한다. 유사역원은 최소-제곱 정합 처리를 구현하는 효율적이고 표준인 방법이다. 유사역원내에서 확대 행렬을 사용하는 것은 한번의 계산으로 기울기와 차단 파라미터를 모두 구한다. 유사역원에 대한 행렬의 확대는 최적 정합선이 넌제로 차단 파라미터를 가지도록 한다. 즉, 원점을 통과할 필요가 없다.
도 1은 곡선형 튜브 유량 센서 구조를 개념적으로 도시하는 개략도.
도 2는 직선형 튜브 유량 센서 구조를 개념적으로 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 추정 장치를 도시하는 개략도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 처리 회로를 도시하는 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 질량 유량 추정 장치를 도시하는 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 및 밀도를 추정하는 장치를 도시하는 개략도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상 추정치를 생성하는 장치를 도시하는 개략도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 추정치를 생성하는 장치를 도시 하는 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시간차를 생성하는 장치를 도시하는 개략도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량을 추정하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질량 유량을 추정하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 질량 유량 추정 동작을 도시하는 파형도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 스케일링 벡터를 반복적으로 추정하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 위상 추정치를 생성하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질량 유량을 추정하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 차이 추정치를 생성하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량을 추정하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 밀도를 추정하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
도 20A, 20B 및 21-27은 본 발명의 특징에 따른 시스템 변화의 예시적인 효과를 도시하는 파형도.
도 28-30은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 상태를 모니터링하고 시스템 변화를 보상하기 위한 동작을 도시하는 순서도.
본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 충분히 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니라, 이들 실시예들은 이러한 설명이 완전하고 완성되도록 하기 위해 제공되며 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달할 것이다. 당업자라면, 본 발명이 시스템(장치), 방법 또는 컴퓨터 프로그램 부품으로서 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
여기서 설명된 본 발명의 실시예들은 코리올리 질량 유량계와 관련한다. 하지만, 당업자라면 기계적 구조에 대한 여러 변화에 운동의 결정에 적용가능하고 이에 따라 본 발명의 장치 및 방법이 코리올리 질량 유량 측정에 한정되는 것이 아니다.
당업자라면, 본 발명은 장치 및/또는 방법 및/또는 컴퓨터 프로그램 부품으로서 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 하드웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 매체내에 구현된 컴퓨터-사용가능 프로그램 코드를 가진 컴퓨터-사용가능 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 부품의 형태를 가질 수 있다. 반도체 메모리 장치(예를 들면, RAM, ROM, EEPROM 등), 하드 디스크, CD-ROM, 광학 저장 장치 및 자기 저장 장치를 포함하는 임의의 적정 컴퓨터 판독가능 매체가 사용될 수 있다.
본 발명의 동작을 수행하는 컴퓨터 프로그램 코드는 Java
Figure 112005036111685-pct00001
또는 C++와 같은 객체 지향 프로그래밍 언어 및/또는 "C"와 같은 프로시저 프로그래밍 언어로 기록될 수 있다. 프로그램 코드는 마이크로콘트롤러, 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 처리기(DSP)와 같은 단일 컴퓨터 또는 데이터 처리 장치중 하나를 수행하거나 또는 전자 회로 기판, 캐시 또는 어셈블리내에서 직렬 또는 병렬 데이터 버스를 통해 통신하거나 근거리 통신망(LAN), 원거리 통신망(WAN) 또는 인터넷과 같은 데이터 통신망의 일부를 형성하는 다중 데이터 처리 장치와 같은 다중 장치상에서 수행될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 실시예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 부품의 순서도 및/또는 블록도를 참조하여 이하에서 설명된다. 순서도 및/또는 블록도의 각각의 블록과 순서도 및/또는 블록도내 블록의 조합이 컴퓨터 프로그램 코드(명령)에 의해 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 코드는 컴퓨터의 프로세서 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치를 통해 수행되는 명령이 순서도내 및/또는 블록도 블록내 특정 기능을 구현하기 위한 수단을 형성하도록 기계를 생성하기 위해 범용 컴퓨터, 특수목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공된다.
이러한 컴퓨터 프로그램 부품은 컴퓨터-판독 가능 메모리내에 저장된 컴퓨터 프로그램이 순서도내 및/또는 블록도 블록내 특정 기능을 구현하는 명령 수단을 포 함하는 제조 물품을 생성하도록 특정 방식으로 기능하기 위해 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치를 유도하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체(예를 들면, 자기 디스크 또는 반도체 메모리, 코드 자기 메모리 등)내에 구현된다.
컴퓨터 프로그램 코드는 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 장치상에서 수행되는 코드가 순서도내 및/또는 블록도 블록내 특정 기능을 구현하기 위한 단계를 제공하도록 컴퓨터 구현 처리를 생성하기 위해 일련의 동작 단계가 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 장치상에서 수행되도록 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치상에 로딩된다.
진동하는 도관의 모드 특성
코리올리 질량 유량계 도관과 같은 진동하는 구조의 특성이 진동의 관련 고유 주파수를 가진 하나 이상의 고유 모드의 견지에서 설명된다. 모드 및 관련 고유 주파수는 고유벡터 및 관련 고유치에 의해 수학적으로 기술되며, 고유벡터는 절대 크기가 아닌 상태 크기이며 구조의 질량 및 경도에 대해 직교하는 단일값이다. 벡터의 선형 종속 집합은 구조의 운동을 기술하는 결합되지 않은 식들에 대한 변환으로서 사용된다. 특히, 여기에 대한 구조의 응답은 스케일링 모드의 중첩으로서 표현될 수 있고, 스케일링은 구조의 운동에 대한 각각의 모드의 기여를 나타낸다. 여기에 의존하여, 몇몇 모드는 다른 것보다 더 기여한다. 몇몇 모드는 원하는 모드의 공진 주파수에서 에너지에 기여하고 이에 따라 구동 주파수에서 취해진 위상차 측정치와 같은 원하는 모드의 공진 주파수에서 취해진 측정치를 변조시키기 때문에 바람직하지 않다.
통상적인 코리올리 질량 유량계는 전형적으로 원치 않는 모드의 효과를 감소시키기 위해 구조적 및 일시적 필터링을 사용한다. 통상적인 구조 필터링 기술은 동상(in phase) 및 이상(out of phase) 휨 모드에서 디커플링되도록 설계된 브레이스 바(brace bar), 원하지 않는 모드는 잘 여기시키지 않도록 위치된 액추에이터 및 원하지 않는 모드에 덜 민감하도록 위치된 변환기와 같은 기계적 특징부들을 사용하는 것을 포함한다. 구조적 필터링 기술은 원하지 않는 모드의 에너지를 감소시키는데 매우 효율적일 수 있지만 기하학적 및 제조 억압요인에 의해 한정된다.
일시적 필터링 기술은 전형적으로 시간 영역 또는 주파수 영역 파라미터에 기초하여 변환기 신호를 변조시킨다. 예를 들면, 전형적인 코리올리 질량 유량계는 원하지 않는 모드와 상당히 상관된 주파수 성분을 제거하도록 설계된 주파수 영역을 포함한다. 하지만, 원하지 않는 모드로부터의 오프-공진(off-resonant) 에너지는 원하는 모드의 공진 주파수에서 에너지에 상당히 기여한다. 주파수-영역 필터가 일반적으로 주어진 주파수에서 다중 모드의 기여를 식별하는데 비효율적이기 때문에, 측정 주파수에서의 원하지 않는 모드의 기여는 처리 파라미터 측정치내 에러의 큰 원인이다.
무시할 수 있는 감쇠 및 제로 유량을 가진 센서 도관 구조물은 진동의 완전한 실제 고유 또는 정상 모드를 가지는 것으로 간주된다 즉, 각각의 모드에서 구조물의 각각의 포인트는 최대차에 동시에 도달한다. 하지만, 무시할 수 없는 감쇠와 도관을 통한 흐르는 재료를 가진 실제 도관은 일반적으로 최대 진폭에 동시에 도달하지 않는다. 도관 구조물의 운동은 실수 및 허수 성분 또는 크기와 위상 성분을 가진 복소 모드로서 설명된다. 흐르는 재료에 의한 코리올리 힘은 센서 도관의 운동이 수학적으로 복소수 형태로 표현되도록 한다.
비록 복소수 형태이기는 하지만, 도관 구조의 운동은 스케일링된 고유("정상" 또는 "단일 자유도(SDOF)") 모드의 중첩으로서 설명되는데, 복소 모드의 실수부 및 허수부는 정의에 의해 선형 종속이다. 복소 운동을 나타내기 위해, 복소 스케일링 계수는 구성성분의 실수 정상 모드를 조합하는데 사용된다. 특정 실수 정상 모드는 복소 모드의 허수 성분과 근접하게 상관되지만 복소 모드의 실수 성분과는 거의 상관되지 않는다. 따라서, 이러한 특정 실수 정상 모드는 센서 도관내 재료와 관련된 코리올리 힘과 더욱 근접하게 상관되고, 이에 따라 재료와 관련된 파라미터의 정확한 추정치를 생성하기 위한 정보를 제공할 수 있다.
한 형태의 코리올리 질량 유량계 센서(10)의 개념적 모델이 도 1에 제공된다. 운동 변환기(105A, 105B, 105C, 105D(예를 들면, 속도 변환기))는 재료(108)가 도관(103A, 103B)을 통해 흐르기 때문에 액추에이터(106)에 의해 진동되는 센서(100)의 제 1 및 제 2 곡선형 도관(103A, 103B)의 상대 운동을 검출하도록 위치하고, 운동 변환기(105A, 105B, 105C, 105D)는 운동 신호(109)를 생성한다. 도 2에 도시된 "직선형 튜브" 코리올리 유량계 센서(200)는 프랜지(202)에서 센서(200)에 연결된 파이프라인(207)으로부터 재료(208)를 포함하도록 구성된 도관(203)을 포함한다. 도관(203)을 감싸는 하우징(204)내에서, 액추에이터(206)는 도관(203)을 여기시키도록 동작한다. 운동 변환기(205A, 205B, 205C, 205D)(예를 들면, 속도 변환기, 가속도계 또는 다른 운동-감지 장치)는 도관(203)을 따라 위치한다. 운동 변환기(205A, 205B, 205C, 205D)는 예를 들면, 액추에이터(206)에 의한 구동력, 흐르는 재료(208)로부터의 코리올리의 힘, 재료(208)에 의한 압착력 및 파이프라인(207)에 의한 힘과 파이프라인(207)에 연결된 펌프, 압축기 및 다른 장치(미도시)에 의해 생성되어 프랜지(202)를 통해 도관(203)에 전달되는 힘과 같은 다른 외부력을 포함하는 다수의 힘 F에 응답하여 도관(203)의 운동을 나타내는 운동 신호(209)를 생성한다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 유량계 구조에 대해, 응답 벡터 x는 도 1 및 도 2의 운동 변환기(105A, 105B, 105C, 105D, 205A, 205B, 205C, 205D)에 의해 생성된 운동 신호(109, 209)와 같은 구조와 연동되어 동작되는 운동 변환기에 의해 생성된 신호로 구성될 수 있다. 예를 들면, 운동 신호는 응답 벡터 x의 운동 신호값 x1, x2, ..., xn을 발생시키도록 샘플링된다. 실제 정상 모드 행렬 Φ 즉, 다수의 고유 (SDOF) 모드에서의 운동을 나타내는 모드 운동 벡터 η와 물리적 운동 벡터를 관련시키는 고유벡터 행렬은 다음과 같다:
x=Φη (1)
모드 행렬 Φ는 시행착오(trial and error) 또는 반전 기술을 포함하는 많은 기술을 이용하여 식별될 수 있다.
예시적인 질량 유량계들
본 발명의 실시예에 따른 선택 모드 필터링 기술은 위상 추정치를 생성하는데 사용되는 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성하는데 사용되며, 위상 추정치는 다시 질량 유량 추정치를 생성하는데 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 실시예는 특히 도 2의 센서(200)와 같은 "직선형 관(straight tube)"을 사용하는 실시예에서 설명된다. 하지만, 당업자라면 본 발명이 도 1에 도시된 센서(100)에서 사용되는 것과 같은 곡선형 도관 구조물 및 질량 유량계, 밀도계 등에서 사용되는 재료-함유 구조물에 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 당업자라면 여러 다른 구조물에서 운동의 특성에 본 발명이 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 추정 장치(300)를 도시한다. 장치(300)는 재료-함유 도관(203) 및 유량계 센서(200)와 연동되어 동작되는 운동 변환기(205A, 205B, 205C, 205D) 및 운동 변환기(205A, 205B, 205C, 205D)에 의해 생성된 운동 신호(305)로부터 질량 유량 추정치를 생성하도록 동작하는 신호 처리 도관(301)을 함께 포함한다. 센서(200)의 유사 요소에 대해 도 2 및 도 3에서 유사 참조 번호가 사용되었으며, 그 상세한 설명은 도 2에 대한 설명에 의해 여기서는 반복되지 않는다.
신호 처리 도관(301)은 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(315)를 생성하기 위해 운동 신호(305)를 수신하도록 구성되며 운동 신호(305)의 하나 이상의 성분을 선택적으로 통과시키도록 동작하는 모드 선택 필터(310)를 포함한다. 신호 처리 회로(301)는 모드 선택 필터링 운동 신호(315)에 응답하며 그로부터의 위상 추정치(325)를 생성하도록 동작하는 위상 추정치(320)를 포함할 수 있다. 신호 처리 회로(301)는 위상 추정치(320)에 응답하며 다수의 위상 추정치(325)로부터 질량 유량 추정치(335)를 생성하는 질량 유량 추정기(330)를 더 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모드 선택 필터(410), 위상 추정기(420) 및 질량 유량 추정기(430)의 예시적인 구현을 도시한다. 다수의 운동 신호(405a) 예를 들면, 도관 또는 다른 재료-함유 용기와 연동되어 동작되는 속도 또는 다른 운동 변환기로부터의 출력은 A/D 컨버터(440)에 의해 샘플링되고 디지털화되어, 다수의 디지털 운동 신호(405b)를 생성한다. 디지털 운동 신호(405b)는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(415)를 생성하기 위해 디지털 모드 선택 필터(410)에 의해 처리된다. 디지털 처리 추정기(420)는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(415)로부터 다수의 디지털 위상 추정치(425)를 생성한다. 디지털 질량 유량 추정기(430)는 다수의 디지털 위상 추정기(425)로부터 디지털 질량 유량 추정치(435)를 생성한다. 도시된 바와 같이, 모드 선택 필터(410), 위상 추정기(420) 및 질량 유량 추정기(430)는 예를 들면, 컴퓨터(예, 마이크로콘트롤러, 마이크로프로세서, 디지털 신호 처리(DSP) 또는 다른 계산장치) 및 관련 저장 매체(예, 반도체 메모리 자기 저장장치 및/또는 광학 저장장치)의 조합인 데이터 프로세서(450)에 의해 수행된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드로서 구현된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 질량 유량 추정 장치(500)를 도시한다. 장치(500)는 재료-함유 도관(203) 및 도 2와 관련한 설명과 같은 직선형 튜브 센서(200)의 운동 변환기(205A, 205B, 205C, 205D)를 포함하고, 이들에 대한 상세한 설명은 도 2에 대한 설명으로 대체한다. 신호 처리 회로(501)는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(515)를 생성하도록 센서(200)에 의해 생성된 운동 신호를 수신하며 운동 신호(505)의 하나 이상의 성분을 선택적으로 통과시키도록 동작하는 모드 선택 필터(510)를 포함한다. 모드 선택 필터(510)는 적어도 하나의 모드 운동 신호(517), 즉 도관(203)의 적어도 하나의 고유(SDOF) 모드에 의해 한정된 모드 영역내 도관(203)의 운동을 나타내는 적어도 하나의 신호를 생성하도록 동작한다. 모드 선택 필터(510)는 센서(200)의 모드 특성화로부터 바람직하게 유도된다.
신호 처리 회로(501)는 모드 선택 필터(510)에 응답하며 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(510)로부터 다수의 위상 추정치(525)를 생성하도록 동작하는 위상 추정기(520)를 더 포함한다. 신호 처리 회로(501)는 또한 위상 추정기(520)에 응답하며 모드 주파수 추정기(540)에 의해 생성된 적어도 하나의 모드 주파수 추정기(545)를 사용하여 다수의 위상 추정치(525)로부터 질량 유량 추정치(535)를 사용하는 질량 유량 추정기(530)를 포함한다. 모드 주파수 추정기(540)는 적어도 하나의 모드 운동 신호(517)에 응답하는 적어도 하나의 모드 주파수 추정치(545)를 생성한다. 신호 처리 회로(501)는 밀도 추정치(535)를 생성하기 위해 적어도 하나의 모드 주파수 추정치(545)에 응답하는 밀도 추정기(550)를 더 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다수의 운동 신호(605)로부터 질량 유량 및 밀도를 추정하도록 동작하는 장치(600)를 도시한다. 장치(600)는 모드 선택 필터(610), 위상 추정기(620), 질량 유량 추정기(530), 모드 주파수 추정기(640) 및 밀도 추정기(650)를 포함한다. 모드 선택(또는 "모드 통과") 필터(610)는 다수의 운동 신호(605)를 다수의 고유 모드내 운동을 나타내는 다수의 모드 운동 신호(613)로 변환하는 모드 변환부(612)를 포함하고, 이는 식 (1)과 관련하여 설명된 바와 같다. 모드 선택 필터(610)는 또한 다수의 모드 운동 신호(613)를 모드 영역으로 선택적으로 변환하는 모드 선택 변환부(614)를 포함하며, 하나 이상의 원하는 모드와 관련된 최초 운동 신호(615)의 성분이 다른 원치 않는 고유 모드와 관련된 성분에 비해 우선적으로 통과되도록 필터링되는 모드 선택 필터링 운동 신호(615)를 생성한다. 모드 운동 신호(613)는 모드 주파수 추정기(640)로 통과되고, 이러한 모드 주파수 추정기는 하나 이상의 모드 주파수 추정치(645)를 생성한다.
모드 선택 필터링 운동 신호(615)는 위상 추정기(620)로 통과되고, 이러한 위상 추정기는 다수의 운동 신호(605)로부터 유도된 위상 기준을 사용하여 다수의 위상 추정치(625)를 생성한다. 예를 들면, 도 7과 관련하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 위상 기준은 하나 이상의 모드 선택 필터링 운동 신호(615)로부터 유도된다. 선택적으로, 위상 기준은 모드 주파수 추정기(640)에 의해 하나 이상의 모드 운동 신호(613)로부터 생성된 하나 이상의 모드 주파수 추정치(645)로부터 유도된다.
위상 추정치(625)는 시간차 추정기(632)와 공간 적분기(634)를 포함하는 질량 유량 추정기(630)로 통과된다. 모드 주파수 추정기(640)에 의해 생성된 하나 이상의 주파수 추정치(645)를 사용하여, 시간차 추정기(632)는 다수의 위상 추정치(625)로부터 다수의 시간차 추정치(633)를 생성한다. 시간차 추정기(640)는 제로-유량 기준 시간차(631), 즉 다른 질량 유량에서 특정치를 손상시킬 제로 질량 유량 조건하에서 시간차를 나타내는 값을 사용하여, 이러한 "제로 오프셋"을 수정하는 시간차(633)를 생성한다. 이하에서 설명될 바와 같이, 드라이브 모드 주파수의 추정치는 모드 주파수 추정기(640)에 의해 생성되며, 위상 추정치는 이러한 추정된 드라이브 모드 주파수에 의해 분할되어 수정되지 않은 시간차 추정치를 생성한다. 수정되지 않은 시간차 추정치는 제로-유량 기준 시간차(631)(예, 감산)를 사용하여 수정되어 시간차 추정치(633)를 생성한다.
시간차 추정기(632)에 의해 생성된 시간차 추정치(633)는 공간 적분기(634)에 의해 제공된다. 이하에서 설명될 바와 같이, 공간 적분기(634)는 다수의 시간차 추정치(633)를 기지의 질량 유량에 해당하는 다수의 기준 시간차(637)와 관련시키는 스케일링 벡터 함수의 기울기 파라미터를 결정한다. 이러한 기울기 파라미터는 기지의 질량 유량으로부터 질량 유량 추정치(635)를 생성하는데 사용된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 밀도 추정기(650)는 질량 유량이 결정될 재료의 밀도에 대한 추정치를 생성하기 위해 모드 주파수 추정치(645)를 사용한다. 밀도 추정기(650)는 비모드 선택 필터링 변환기 신호로부터 밀도 추정치(655)를 생성하는데 사용된 것과 유사한 기술을 사용한다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따르면, 밀도 추정치는 언급된 특허들에서 사용된 통상적인 주파수 추정치 대신에 모드 주파수 추정치를 사용함으로써 생성된다.
도 7 내지 도 9는 도 6의 여러 컴포넌트에 대한 예시적인 구조를 도시한다. 도 6의 모드 선택 필터(610), 위상 추정기(620), 질량 유량 추정기(630), 모드 주파수 추정기(640) 및 도 7-9의 구조가 예를 들면, 수행 가능 모듈, 서브루틴, 마이크로프세서상에서 실행되는 객체 및/또는 다른 형태의 소프트웨어 및/또는 펌웨어, 마이크로콘트롤러, DSP 또는 다른 계산장치인 디지털 영역에서 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 구현에서, 모드 운동 신호(613), 모드 선택 필터링 운동 신호(615) 및 위상 추정치(633)와 같은 "신호"는 계산 간격에서 생성되며 상술된 기능을 구현하도록 계산이 수행되는 디지털 신호의 벡터를 포함한다. 하지만, 이들 신호중 모두 또는 몇몇은 일반적으로 디지털 또는 아날로그일 수 있고, 이들에 대해 수행되는 동작은 특수 목적의 디지털 하드웨어 및/또는 아날로그 하드웨어에 의해 수행될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상 추정기(estimator)(700)의 예를 도시한다. 위상 추정기(700)는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호(7011, 7012,... 701n)중 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호(7011)의 하나의 주파수를 추정하는 주파수 추정기(710)를 포함한다. 주파수 추정기(710)는 추정된 주파수를 가지며 서로에 대해 동상의 직교위상인 제 1 및 제 2(예를 들면, 사인 및 코사인) 기준 신호(725a, 725b)를 생성하는 직교위상의 기준 신호 발생기(720)에 제공되는 주파수 추정치(715)를 생성한다. 위상 추정기(710)는 예를 들면, 주파수 추정치(715)를 결정하도록 동작하는 디지털 구현 적응성 노치 필터일 수 있으며, 직교위상 기준 신호 발생기(720)는 "회전" 함수를 사용하여 직교위상 기준 신호(725a, 725b)를 생성한다. 하지만, 동상 및 직교위상 기준 신호를 생성하기 위한 다른 디지털 및 아날로그 신호 처리 기술을 포함하는 다른 기술이 주파수 추정치(715) 및/또는 직교위상 기준 신호(725a, 725b)를 생성하는데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 7에 도시된 모드 선택 필터링 신호로부터 주파수 추정치(715)를 생성하는 것을 제외하고, 주파수 추정치는 도 6의 모드 주파수 추정기(640)에 의해 생성된 하나 이상의 모드 주파수 추정치(645)와 같은 모드 주파수 추정치일 수 있다.
제 1 및 제 2 위상 기준 신호(725a, 725b)는 모드 선택 필터링 운동 신호(7011, 7012,... 701n)의 각각의 개별 신호로부터 개별 위상 추정치(735 1, 7352,..,735n)를 생성하는 다수의 위상 계산기(7301, 7302,... 730n)에 적용될 수 있다. 다음으로 위상 추정치(7351, 7352,... 735n)가 다수의 정규화된 위상 추정치(7451, 7452,... 745n)를 생성하기 위해 정규화기(740)에 의해 하나의 위상 추정치(7351)에 대해 정규화된다. 다음으로 정규화된 위상 추정치(7451, 7452,... 745n)가 도 6과 관련하여 설명된 바와 같이 질량 유량을 추정하는데 사용된다.
도 6을 다시 참조하면, 모드 주파수 추정기(640)는 도 7에 대해 설명된 바와 유사한 주파수 추정 기술을 사용한다. 예를 들면, 주파수-결정 적응성 노치 필터링 기술은 모드 운동 신호(617)에 대해 적어도 하나의 주파수 추정치(645)를 생성하는데 사용된다.
합성된 직교위상(예를 들면, 사인 및 코사인) 기준 신호(701j)를 사용하여 모드 선택 필터링 운동 신호(701j)를 복조하기 위한 예시적인 계산 동작이 도 8에 도시된다. 모드 선택 필터링 운동 신호(701j)는 각각의 직교위상 기준 신호(725a, 725b)와 각각 곱해져, 실수 및 허수 성분 신호(805b, 805a)를 생성한다. 다음으로, 아크탄젠트 계산기(810)는 위상 추정치(735j)를 생성하기 위해 실수 및 허수 성분 신호(805b, 805a)의 아크탄젠트를 계산한다. 바람직하게, 실수 및 허수 성분 신호9805b, 805a)는 아크탄젠트 계산기(810)에 제공되기 이전에 필터링되어, 신호(805b, 805a)의 비-DC 성분이 감쇠되도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 시간차 추정치(633)를 생성하기 위한 예시적인 계산 구조를 도시한다. 위상 추정치(625)의 벡터(정규화되었음)는 하나의 추정된 모드 주파수(645), 바람직하게는 드라이브 모드와 관련된 하나 이상의 주파수로 나뉜다. 결과적인 시간차 벡터(915)는 제로-유량 기준 시간차(631)의 해당 벡터를 감산함으로써 수정되어, 수정된 시간차 추정치(633)의 벡터를 생성한다. 유사 수정이 상술된 위상 추정치(7351, 7352,... 735n)로부터 제로와 관련된 위상 값의 벡터를 감산함으로써 달성될 수 있다.
시간차 추정치의 공간 적분
본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 상술된 수정된 시간차 추정치와 같은 시간차 추정치는 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 "공간 적분" 과정을 사용하여 처리된다. 후술될 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 미지의 질량 유량과 관련된 시간차 추정치를 기지의 질량 유량과 관련된 기준 시간차와 관련시키는 기울기 파라미터를 결정하는데 여러 기술이 사용될 수 있으며, 폐쇄형 유사역원 기술 및 반복 기술을 포함한다. 이러한 기울기 파라미터는 미지의 질량 유량의 추정치를 생성하는데 사용된다.
언급된 1998년 7월 16일 출원된 미국특허 출원번호 09/116,410호에 개시된 바와 같이, 기지의 질량 유량 Fc 의 시간차 값의 벡터 Ye 가 정의되고, 미지의 질량 은 이러한 기준 시간차 벡터 Y e의 견지에서 설명될 수 있다. 즉, 미비의 질량 유량에 대한 추정된 시간차의 벡터 Xe 가 스케일 인자 a(이하, "기울기 파라미터")에 의해 스케일링되어 기준 시간차 벡터 Ye 를 생성한다. 미지의 질량 유량을 결정하기 위해, 기지의 질량 유량 Fc 에 기울기 파라미터 a가 곱해진다. 기준 시간차 벡터 Ye 및 시간차 추정치 벡터 Xe 가 다음과 같이 관련된다:
Figure 112003030060758-pct00002
(2)
식 (2)을 재정리하면:
Figure 112003030060758-pct00003
(3)
여기서, 확대 행렬 Z는 기준 시간차 벡터 Ye를 1의 열로 확대함으로써 형성된다. 식 (3)은 확대 행렬 Z의 유사역원 W로 시간차 추정치 벡터 Xe 를 사전에 곱함으로써 스케일링 벡터 c에 대해 구해진다:
Figure 112003030060758-pct00004
(4)
여기서, 역행렬 연산자(-1)는 유사역원을 표현하는데 사용된다. 벡터 c를 구하고 다음으로 F c 에 벡터 c의 기울기 파라미터 a를 곱함으로써 질량 유량의 추정치를 산출할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 여러 실시예에 따른 다수의 시간차 추정치로부터 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 예시적인 동작의 순서도이다. 당업자라면 이러한 순서도의 동작이 컴퓨터 명령어들을 사용하여 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 명령어들은 도시된 동작을 수행하도록 동작하는 장치(시스템)를 형성하기 위해 컴퓨터 또는 도 4의 데이터 처리기(450)와 같은 다른 데이터 처리 장치상에서 수행될 수 있다. 컴퓨터 명령어들은 또한 컴퓨터 또는 다른 데이터 처리 장치가 도시된 동작을 수행하도록 지시할 수 있는 직접회로 메모리, 자기 디스크, 테이프 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체상에서 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드로서 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 또한 장치가 컴퓨터-구현 처리를 수행하도록 하는 컴퓨터 또는 다른 데이터-처리 장치상에서 수행된다. 따라서, 도 10 및 도 11은 도시된 동작을 수행하기 위해 장치(시스템), 컴퓨터 프로그램 부품 및 방법을 지지한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 상술된 라인을 따라 시간차 추정치의 벡터 X e로부터 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 동작(100)을 도시한다. 1의 열에 의해 확대된 기지의 질량 유량 Fc 와 관련된 기준 시간차 Ye 의 벡터를 포함하는 확대 행렬 Z의 유사역원 W이 결정된다(블록 1010). 확대 행렬 Z와 유사역원 W의 결정은 간헐적 기반 예를 들면, 보정이 수행되어 계산상 부담을 감소시킨다. 시간차 추정치의 벡터 Xe 는 유사역원 W이 곱해져서, 기울기 파라미터 a와 차단 파라미터 b를 포함하는 스케일링 벡터 c를 생성한다(블록 1020). 다음으로, 기울기 파라미터 a는 기지의 질량 유량 Fc 이 곱해져서 질량 유량 추정치를 생성한다(블록 1030). 질량 유량 추정치는 예를 들면, 질량 유량 추정치가 필터링된 질량 유량 측정치를 생성하도록 시간 주기도안 결정된 다른 질량 유량 추정치와 평균되어지도록 추가 처리된다(블록 1040). 차단 파라미터 b는 예를 들면, 시스템 변화를 검출하도록 모니터링된다(블록 1050).
벡터 c의 차단 파라미터 b를 모니터링하기 위한 여러 방법이 있으며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 하지만, 질량 유량 추정치를 생성하기 위해 차단 파라미터 b를 반드시 계산할 필요는 없다. 식 (2)는 다음과 같이 다시 표현될 수 있다:
Figure 112003030060758-pct00005
(5)
이는 어떠한 차단 파라미터 b도 사용하지 않은 것이다. 식 (5)는 위상 정규화를 고려하지 않고 기준 시간차 벡터 Ye 의 형상에 시간차 추정치 벡터 Xe 의 형상을 정합시키고자하는 시도를 나타낸다. 식 (5)는 시간차 추정치 벡터 Ye 와 기준 시간차 벡터 Xe 가 임의로 정규화되면 동작하고, 시간차 추정치 Xe 의 결정 이전에 기준 위상에 의해 모든 위상이 정규화되면 더 우수한 결과를 산출한다. 기울기 파라미터 a를 구하기 위해, 이하의 관계가 사용된다:
Figure 112003030060758-pct00006
(6)
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차단 파라미터 b를 결정함없이 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 동작(1100)을 도시한다. 기지의 질량 유량 Fc 와 관련된 기준 시간차 Ye 의 벡터의 유사역원 Ye -1 이 결정된다(블록 1110). 유사역원 Ye - 1의 결정은 계산상의 부담을 감소시키기 위해 예를 들면, 보정을 통해 간헐적 기반으로 수행된다. 시간차 추정치 벡터 Xe 는 기울기 파라미터 a를 결정하기 위해 유사역원 Ye -1 이 곱해진다(블록 1120). 다음으로 기울기 파라미터 a가 질량 유량 추정치를 생성하기 위해 기지의 질량 유량 Fc 가 곱해진다. 질량 유량 추정치가 추가로 처리될 수 있음을 알 수 있을 것이다; 예를 들면, 질량 유량 추정치는 필터링된 질량 유량 측정치를 생성하기 위해 시간 주기 동안 결정된 다른 질량 유량 추정치와 평균될 수 있다(블록 1140).
도 12와 도 13은 질량 유량 추정치를 생성하기 위해 차단 파라미터 b의 결정이 반드시 필요하지 않음을 나타내는 본 발명의 실시예에 따른 프로토타입 코리올리 질량 유량계에 대한 테스트 결과를 그래프로 도시한다. 특히, 도 12와 도 13은 원하는 시간 간격동안(대략 10 내지 30초) 상술된 유사역원 방법중 하나를 사용하여(즉, 차단 파라미터 b의 결정하에서 그리고 차단 파라미터의 결정없이) 생성된 질량 유량 추정치가 다른 수단을 사용하여 얻어진 시간 간격에 대한 실험적 질량 유량 속도 측정치와의 일치 정도를 나타낸다는 것을 도시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반복 기술이 상술된 유사역원 기술 대신에 벡터 c를 구하기 위해 사용된다. 에러식은
Figure 112005036111685-pct00007
(7)
이고, 관련 코스트(cost) 함수는
삭제
Figure 112005036111685-pct00008
(8)
로 정의될 수 있다. 코스트 함수 J를 원하는 레벨로 감소시키기 위한 방법을 찾는데 그레디언트(gradient) 방법이 사용될 수 있고, 그레디언트는 다음과 같다:
삭제
Figure 112003030060758-pct00009
(9)
그레디언트를 코스트 함수 J의 최소값으로 향하도록 하기 위해 몇가지 단계가 취해진다. k번째 단계에서, 벡터 c(k)의 새로운 추정치는 이하의 관계를 사용하여 생성된다:
Figure 112003030060758-pct00010
(10)
여기서, 벡터 c(k-1)은 선행 k-1 반복에 의해 생성된 결과를 나타내고 γ는 처리에 대한 적응율이다. 코스트 함수 J가 사전설정 레벨로 감소될 때까지 계산이 반복적으로 수행된다. γ는 수렴을 보장하기 위해 0보다는 크고 2보다는 작아야 한다. γ의 값은 일반적으로 반복처리의 수렴 속도와 감도에 잡음이 섞이도록 한다. 일반적으로, γ 값이 클수록 처리가 빠르게 수렴한다; 하지만 큰 γ 값은 잡음에 대한 감도를 증가시킨다. γ에 대한 최적의 값은 실험적으로 결정되며, 이는 전형적으로 0.1의 값이다.
식 (10)은 파라미터 추정에 대한 최소 평균 제곱(LMS)를 나타낸다. 이러한 적응성 접근에 대한 잠재적으로 더 견고한 정규화된 최소 평균 제곱(NLMS) 버전이 다음과 같이 사용될 수 있다:
Figure 112003030060758-pct00011
(11)
여기서,
Figure 112003030060758-pct00012
(12)
이고, α는 Z 접근의 기준이 0일 때, 수적 불안정성과 같은 것을 감소시키기 위해 상수이다. 식 (11)의 수렴을 위해, 식 (12)는 만족되어야 한다. α의 값은 바람직하게 작은 양의 값이며 실험에 기초하여 선택된다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 동작(1400)을 도시하며, 스케일링 벡터 c는 상술된 라인을 따라 반복적으로 결정된다. 시간차 추정치의 벡터 X e 가 결정된다(블록 1410). 초기 스케일링 벡터 c(k)가 생성된다(블록 1420). 초기 값 c(k)는 예를 들면, 0 또는 X e 의 이전 값으로부터 생성된 스케일링 벡터 c의 최종 추정치이다. 유량이 유량 측정사이에 급격하게 변화되지 않는다는 가정하에서, 질량 측정 선택은 수렴 속도를 증가시키는데, 스케일링 벡터 c에 대해 이전에 추정된 값이 결정될 새로운 값에 근접해야하기 때문이다. 관련 에러 L(k)와 코스트 J(k)는 예를 들면, 식 (7)과 식 (8)을 사용하여 결정된다(블록 1440). 만일 코스트 J(k)가 스케일링 벡터 추정치 c(k)의 수용가능 정확도를 나타내는 사전설정 값보다 작다면, 질량 유량의 추정치가 생성되고(블록 1450, 1455), 시간차 추정치 X e 의 새로운 벡터가 생성된다(블록 1410). 그렇지 않다면, 예를 들면, 식 (10) 또는 식 (11)을 사용하여 스케일 벡터 c(k)의 업데이팅 추정치가 생성되고(블록 1460, 1470), 새로운 에러 및 코스트 함수 값이 계산된다(블록 1430, 1440).
당업자라면 도 14를 참조한 설명외 다른 동작이 본 발명에서 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 많은 계산이 조합 및 변화될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 상술한 LMS 및 NLMS 기술외에 식 (3)을 구하는데 사용되는 많은 다른 반복 기술이 있을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 여러 실시예에 따른 예시적인 동작의 순서도이다. 당업자라면 이러한 순서도의 동작이 컴퓨터 명령어들을 사용하여 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 명령어들은 도시된 동작을 수행하도록 동작하는 장치를 형성하기 위해 도 3의 데이터 처리기(450)와 같은 컴퓨터 또는 다른 데이터 처리 장치(시스템)상에서 수행될 수 있다. 컴퓨터 명령어들은 컴퓨터 또는 다른 데이터 처리 장치가 도시된 동작을 수행하도록 하는 직접회로 메모리, 자기 디스크, 테이프 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체상에 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드로서 정장되고, 이에 따라 도시된 동작을 수행하는 수단을 제공한다. 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드는 장치가 컴퓨터-구현 처리를 수행하도록 컴퓨터 또는 다른 데이터 처리 장치상에서 수행된다. 따라서, 도 15 내지 도 19는 도시된 동작을 수행하기 우한 장치(시스템), 컴퓨터 프로그램 부품 및 방법을 지지한다.
도 15에 도시된 본 발명의 실시예에 따라, 구조의 운동과 관련된 위상 추정치를 생성하기 위한 동작(1500)은 예를 들면 도 6을 참조하여 상술된 것과 같은 기술을 사용하여 해당 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성하기 위해 구조의 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 모드 선택 필터링하는 것을 포함한다(블록 1510). 다음으로 다수의 위상 추정치는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 생성된다(블록 1520).
도 16에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 질량 유량 추정 동작(1600)에서, 도관내 운동을 나타내는 다수의 운동 신호가 모드 선택 필터링되어 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성한다(블록 1610). 다음으로 다수의 위상 추정치가 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 생성되고(블록 1620), 질량 유량 추정치를 생성하는데 사용된다(블록 1630).
도 17에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 차이 추정 동작(1700)에서, 구도물의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호가 모드 선택 필터링되어 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호를 생성한다(블록 1710). 제 1 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수는 예를 들면, 도 7을 참조한 상술된 적응성 노치 필터링 동작을 사용하여 결정된다(블록 1720). 다음으로 차이 추정치, 예를 들면 위상차 추정치 및/또는 시간차 추정치가 예를 들면, 도 7을 참조하여 설명된 복조 동작을 사용하여 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호로부터 결정된다.
도 18은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 동작(1800)을 도시한다. 도관의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호가 예를 들면, 시간차 추정치 또는 위상차 추정치인 다수의 차이 추정치를 생성하기 위해 처리된다(블록 1810). 다수의 차이 추정치를 기지의 질량 유량에 해당하는 다수의 기준 차이 값에 관련시키는 기울기 파라미터가 추정되고(블록 1820), 질량 유량 추정치가 추정된 기울기 파라미터와 기지의 질량 유량으로부터 생성된다(블록 1830). 이들 동작은 예를 들면, 도 10과 도 11을 참조한 상술된 동작을 사용하여 구현된다.
도 19에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 밀도 추정 동작(1900)에서, 용기의 적어도 하나의 진동 모드에 의해 한정되는 모드 영역내 해당 운동을 나타내는 적어도 하나의 모드 운동 신호를 생성하기 위해 재료-함유 용기의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호에 모드 변환이 적용된다. 다음으로 적어도 하나의 모드 주파수가 적어도 하나의 모드 운동 신호로부터 결정되고(블록 1920), 용기내 재료의 밀도가 예를 들면, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 적어도 하나의 주파수 추정치로부터 결정된다(블록 1930).
시스템 상태를 검출하는 공간 차단 또는 다른 상관 측정치의 모니터링
도 10과 도 11을 참조하여 상술된 바와 같이, 스케일링 벡터 c의 차단 파라미터 b가 질량 유량 추정에 필요하지 않지만, 운동 변환기 고장, 장착 조건의 변화 등과 같은 시스템 변화를 검출하는데 유용하다. 차단 파라미터의 잠재적 유용성이 도 20A, 도 20B 및 도 21의 그래프에 도시된다. 도 20A 및 도 20B는 대략 20초에 운동 변환기의 고장에 대해 계산된 질량 유량 속도 및 공간 차단 파라미터내 변화를 그래프로 시뮬레이팅하며, 특정 변환기의 고장이 변환기에 의해 생성된 시간차 추정치의 벡터내 해당 엘리먼트를 제로 아웃함으로써 시뮬레이팅된다. 도 20A에 도시된 바와 같이, 변환기의 손실은 계산된 질량 유량 속도내 변화를 생성하고, 이는 질량 유량 속도내 실제 변화로서 에러를 가진 상태로 변환된다.
차단 파라미터내 변화는 본 발명의 실시예에 따라 결함 수정 설계를 트리거링하는데 사용된다. 예를 들면, 도 20A 및 도 20B에 도시된 바와 같이 확대 행렬 Z의 유사역원 W는 고장난 변환기에 해당하는 열을 가격함으로서 재계산되고 다음으로 새로운 질량 유량 추정치를 생성하는데 사용된다. 도 20A에 도시된 바와 같이, 이러한 수정이 대략 40초에서 질량 유량 시작을 위해 구현될 때 개선된 정확도가 달성된다. 특히, 도시된 예에 대해, 이러한 수정없이 4%의 에러가 발생했던 거에 비해 이러한 수정을 통해 0.5%의 에러가 발생한다.
5개의 운동 변환기 그룹의 각각의 변환기의 고장에 대한 차단 파라미터 값을 도시하는 도 21에 도시된 바와 같이, 운동 변환기의 고장은 차단 파라미터내 해당 큰 변화에 의해 시그널링되고, 이러한 현상은 질량 유량내 미세한 변화에 응답하여 발생하지는 않는다. 장착시 변화 또는 다른 조건내 변화와 같은 다른 시스템 변화는 차단 파라미터내 변화에 의해 식별된다. 특히, 도 22는 감쇠가 유량계의 구조에 부가된 이후 프로토타입 코리올리 모드 선택 필터링에 대한 차단 파라미터내 변화를 도시한다.
차단 파라미터는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 변화를 검출하는데 사용되는 여러 다른 수정 측정치중 하나이다. 일반적으로, 스케일링 벡터 c가 계산되면, 상기 식 (3)이 시간차의 벡터 Xest에 적용되고, 이는 바이어스 벡터에 대한 시간차의 "측정된" 벡터 Xe (상술된 바와 같이 생성)의 최소 제곱이다:
X est = Zc (13)
시간차 벡터의 예상 벡터 X est 는 여러 목적을 위해 사용될 수 있는 수정 측정치를 생 성하기 위해 시간차 추정치의 측정된 벡터 X e 에 비교된다. 비교는 간헐적으로 또는 질량 유량의 각각의 계산에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상관 계수 r은 시간차의 예상된 벡터 X est 로부터 생성되고 시스템 변화를 검출하는데 사용된다. 상관 계수 r은 +1과 -1 사이의 크기가 없는 스칼라량이며, 시간차 추정치 X e 의 평균인 양
Figure 112003030060758-pct00013
를 사용한다:
Figure 112003030060758-pct00014
(14)
여기서 N은 데이터 포인트의 수 예를 들면, 운동 변환기 신호의 수이다. 상관 계수 r은 전체 변환에 대한 계산된 변화의 비로서 정의된다:
Figure 112003030060758-pct00015
(15)
도 23은 이러한 상관 계수가 특히, 변환기 고장을 검출하는데 사용되는 방법을 도시한다. 질량 유량은 변환기 #1-#5에 의해 생성된 운동 신호로부터 생성된 시간차 추정치의 벡터 X e 를 사용하여 1 내지 15초 동안의 제 1 시간주기에 대해 추정된다. 다음으로 생성된 시간차 추정치의 벡터 Xe는 15 내지 30초에 하나의 운동 변환기(#2)에 해당하는 운동 신호 값을 제로 아웃함으로써 교란되고, 상기 시간 주기동안 상기 변환기의 고장을 시뮬레이팅힌다. 시간차 추정치의 벡터 Xe는 #2 변환기와 관련된 운동 신호 값을 두 배로 함으로써 45 내지 60초동안 다시 교란되고, 변환기내 게인 변화 또는 "잡음성" 변환기 신호를 시뮬레이팅한다. 도 23에 도시된 바와 같이, 질량 유량 추정치는 #2 변환기 입력이 제로가 되고 두 배가된 운동 신호 입력을 가지고 대략 15lbm/min 증가될 때 대략 20lbm/min 낮게 감소된다.
표준 질량 측정 기술에서, 이러한 변화가 실제 질량 유량 변화 또는 측정 실패에 기여하는지의 여부를 구별할 수 없다. 하지만, 차단 파라미터를 참조하여 상술된 방식과 유사한 방식으로, 상관 계수 r이 이러한 시스템 변화를 검출하는데 사용될 수 있다. 도 23과 동일한 시간 간격에 대해 상관 계수 r의 특성을 도시하는 도 24에 도시된 바와 같이, 상관 계수 r은 고장(0) 또는 잡음성 운동 신호에 대한 값에서의 큰 변화를 나타낸다.
추정치의 에러는 시스템 상태를 검출하기 위해 사용되는 다른 상관 측정치이다. 추정치의 표준 에러 sx,y는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112003030060758-pct00016
(16)
도 23 및 도 24의 시간 간격에 대해 추정치의 표준 에러 sx,y의 특성을 도시하는 도 25에 도시된 바와 같이, 표준 에러 sx,y는 상술된 시스템 변화에 대해 큰 변화를 나타낸다(샘플링 이론이 적은 수의 변환기 입력(예, 6)에 대해 분모내 N을 N-2로 대체함으로써 좀 더 큰 정확도가 달성될 수 있음을 지시한다는 것에 주목한다).
추정치 측정의 에러의 다른 특성이 특정 고장 변환기의 식별과 같은 고정의 원인을 결정하는데 사용될 수 있다. 추정치의 표준 에러는 데이터 세트의 표준 편 차와 유사한 것으로 간주된다 즉, 99.7%의 시간에 시간차 추정치의 추정 에러가 시간차의 예상 벡터 Xest의 표준 에러 추정치 sx,y의 3배 이내라는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 개별 변환기와 관련된 개별 시간차 추정치에 대한 개별 추정치 에러는 추정치의 표준 에러의 사전설정된 배수(예를 들면, 3배)내인지를 체크할 수 있다. 이러한 테스트는 이하의 부등식으로 표현된다:
Figure 112003030060758-pct00017
(17)
이는 다시 다음과 같이 재정렬된다:
Figure 112003030060758-pct00018
(18)
고장 변환기를 식별하기 위해, 예를 들면 식 (17)과 식 (18)의 기준이 시간차 추정치의 각각의 생성된 벡터의 각각의 성분에 적용될 수 있다. 고장 변환기와 관련된 특정 시간차 추정치 Xe의 에러(Xe-Xest)는 전형적으로 추정치의 표준 에러의 수 배일 것이다. 이는 도 26에 도시되며, 그룹의 추정치의 표준 에러와 관련하여 변환기 그룹의 고장 변환기 #2에 대한 에러(Xe-Xest)를 도시한다(공칭 벡터를 감산함으로써 수렴을 위해 정규화되는 값). 도시된 바와 같이, 변환기 #2와 관련된 에러은 그룹의 추정치 경계의 표준 에러 외부에 위치한다(도시된 예에 대해, 도 26의 도표상에서 보이는 것보다 훨씬 작은 대략 ±0.07).
또한 일단 식별되고 나면 고장 변환기에 대해 계산된 질량 유량 속도를 수정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 확대 행렬 Z는 고장 변환기와 관련된 열을 검출함으로써 재공식화된다. 새로운 유사역행렬 W는 재공식화된 확대 행렬 Z를 역을 취함으로써 형성된다. 다음으로 질량 유량 속도는 새로운 유사역행렬 W에 의해 고장 변환기와 관련된 열이 제로 아웃되는 시간차 추정치의 감소된 크기 벡터 Xe 를 미리 곱함으로써 추정된다. 도 27은 질량 유량 속도 추정치의 이러한 수정을 도시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유량계 장치는 시스템 상태를 검출하기 위해 차단 파라미터, 상관 계수, 추정치의 표준 에러 또는 다른 상관 측정을 모니터링한다. 예를 들면, 차단 파라미터에서 큰 변화가 검출되면, 특정 고장 변환기가 식별되고 모드 선택 필터 및/또는 차이 추정치를 생성하기 위해 장치에 의해 사용된 유사역원이 고장 변환기를 보상하기 위해 재계산된다. 유사하게, 추정치의 표준 에러에 의해 한정된 범위의 외부로 운동하는 특정 변환기와 관련된 시간차 추정치의 에러는 변환기 고장을 검출하여 올바른 작동을 트리거링하는데 사용된다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 상태를 검출하기 위한 동작(2800)을 도시한다. 다수의 차이 추정치 예를 들면, 시간차 추정치의 벡터 Xe는 상술된 바와 같이, 생성된다(블록 2810). 차단 파라미터, 상관 계수 또는 추정치의 에러와 같은 상관 측정치가 결정된다(블록 2820). 시스템 상태는 결정된 상관 측정치로부터 결정된다(블록 2830).
도 29는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 동작(2900)을 도시한다. 시간차 추정치의 벡터 Xe가 생성된다(블록 2910). 차단 파라미터, 상관 계수 또는 추정치의 에러와 같은 상관 측정치가 결정된다(블록 2920). 만일 상관 측정치내 변화가 사전설정 기준과 맞는다면, 고장 변환기가 식별된다(블록 2930, 2940). 고장 변환기가 식별된 이후, 확대 행렬 Z의 적정 엘리먼트가 제로 아웃되고, 유사역원 W가 후속 질량 유량 및 다른 계산에서의 사용을 위해 재계산된다(블록, 2950, 2960, 2910). 이러한 방식으로, 고장 변환기로부터의 입력은 후속 질량 유량 추정치로부터 제외된다.
다른 수정 동작은 상관 측정치에 기초하여 수행된다. 예를 들면, 도 30에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 동작(3000)에서, 차단 파라미터가 모니터링되고(블록 3010), 차단 파라미터내 변화가 사전설정 기준에 맞으면 장치는 모드 선택 필터를 재계산하고, 질량 유량 추정치를 생성하는데 사용한다(블록 3020, 3030). 초기값으로부터 차단 파라미터의 최대 편차, 사전설정 시간 간격에 대한 차단 파라미터의 평균값 등에 기초한 기준과 같은 여러 변화 기준이 사용된다.
당업자라면 본 발명이 개시된 실시예외 다른 여러 방법으로 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 개시된 계산은 분리 계산으로 구현되거나 또는 동등한 결과를 달성하는 하나 이상의 계산에 조합될 수 있다. 일반적으로, 개시된 기능은 디지털 및/또는 아날로그 신호 처리 기술을 사용하여 구현된다. 당업자라면 본 발명이 코리올리 질량 유량계와 같은 장치내에 구현될 수 있거나 이러한 장치에 의해 수행되는 방법으로 구현될 수 있으며, 본 발명이 처리 제어 장치내 유량계 또는 센서 장치와 관련되어 동작하도록 구성된 장치내에 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명이 자기 디스크, 집적회로 메모리 장치, 자기 테이프, 버블 메모리 등과 같은 컴퓨터 판독가능 저장 매체내에 구현되는 컴퓨터 판독가능 명령 또는 프로그램 코드 형태로 제조되는 물품내에 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 수행되거나 도관 또는 다른 용기와 같은 구조물과 연동되어 동작되는 운동 변환기로부터 공급된 운동 신호에 응답하는 컴퓨터 또는 다른 데이터 처리기에 의해 수행된다는 것을 알 수 있을 것이다.
도면과 상세한 설명에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 제공되었으며, 특정 용어들이 사용되었지만 이들은 설명적 차원에서 제공된 것이지 한정을 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 개시된다.

Claims (59)

  1. 구조물(100)의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호들(109)을 형성하도록 동작되는 장치(105A-D);
    상기 구조물의 운동을 나타내는 상기 다수의 운동 신호들을 필터링하는 장치(310);
    모드 선택 필터링된 상기 운동 신호들이 상기 구조물의 진동 모드와 관련된 운동을 나타내도록 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들(315)을 생성하는 장치; 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들로부터 다수의 위상 추정치들(325)을 생성하는 장치(320)
    를 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 질량 유량 추정치(335)를 생성하기 위한 장치(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들간의 다수의 시간차 추정치들(633)을 생성하기 위한 장치(632);
    상기 다수의 시간차 추정치들로부터 상관 측정치를 생성하기 위한 장치(634); 및
    상기 생성된 상관 측정치로부터 질량 유량계 시스템의 상태를 결정하기 위한 장치(450)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하기 위한 장치는 상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 하나로부터 유도된 위상 기준을 이용하여 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하기 위한 장치(620)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 모드 선택 필터링을 위한 장치는,
    모드 좌표 영역내 다수의 모드 응답 신호들을 생성하도록 상기 다수의 운동 신호들에 모드 변환을 적용하기 위한 장치(612); 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들을 생성하도록 상기 다수의 모드 응답 신호들에 모드 선택 변환을 적용하기 위한 장치(614)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하기 위한 장치는,
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수를 추정하기 위한 장치(710);
    상기 추정된 주파수에 기초하여 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호를 생성하기 위한 장치(720); 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들과 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하기 위한 장치(740)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 6 항에 있어서, 상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들과 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하기 위한 장치는,
    상기 모드 선택 필터링 운동 신호의 각각의 실수 및 허수 성분 신호를 생성하도록 모드 선택 필터링 운동 신호에 상기 제 1 및 제 2 기준 신호를 각각 곱하기 위한 장치(725); 및
    위상 추정치를 생성하도록 상기 모드 선택 필터링 운동 신호의 실수 및 허수 성분 신호의 상(quotient)의 아크탄젠트(arctangent)를 추정하기 위한 장치(810)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하기 위한 장치(632)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 다수의 시간차 추정치들로부터 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 장치(630)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하기 위한 장치는 다수의 시간차 값들을 생성하도록 상기 다수의 위상 추정치를 모드 주파수로 분할하기 위한 장치(530)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 10 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하기 위한 장치는 상기 다수의 시간차 추정치들을 생성하도록 상기 다수의 시간차 값들에 다수의 제로-유량 기준 시간차들을 적용하기 위한 장치(632)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 10 항에 있어서, 상기 모드 선택 필터링을 위한 장치는,
    모드 좌표 영역내 모드 운동 신호를 생성하도록 상기 다수의 운동 신호들에 모드 변환을 적용하기 위한 장치(612); 및
    상기 모드 운동 신호로부터 상기 모드 주파수를 추정하기 위한 장치(640)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서, 상기 추정된 모드 주파수로부터 상기 구조물내 물질의 밀도를 추정하기 위한 장치(650)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 8 에 있어서, 상기 다수의 시간차 추정치들을 기지(旣知)의 섭동(perturbation)하에서 상기 구조물의 운동을 나타내는 다수의 기준 시간차들과 관련시키는 스케일링 함수의 파라미터를 추정하기 위한 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 14 항에 있어서, 상기 섭동은 질량 유량인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 14 항에 있어서, 상기 파라미터를 추정하기 위한 장치는,
    상기 다수의 기준 시간차들을 포함하는 확대 행렬(augmented matrix)을 생성하기 위한 장치; 및
    상기 파라미터를 결정하도록 상기 다수의 시간차 추정치들에 상기 확대 행렬의 유사역원(pseudoinverse)을 곱하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 14 항에 있어서, 상기 파라미터를 추정하기 위한 장치는 상기 스케일링 함수를 반복적으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 17 항에 있어서, 상기 파라미터를 반복적으로 추정하기 위한 장치는 최소 평균 제곱(LMS) 추정 과정을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 14 항에 있어서, 상기 파라미터를 추정하기 위한 장치 이전에, 상기 다수의 기준 시간차들을 생성하기 위해 상기 기지의 섭동하에서 상기 구조물의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호들을 처리하기 위한 장치가 선행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항에 있어서, 상기 스케일링 함수의 파라미터는 기울기 파라미터이며, 상기 기울기 파라미터 및 기지의 질량 유량으로부터 질량 유량 추정치를 생성하기 위한 장치(630)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 20 항에 있어서, 상기 기울기 파라미터를 추정하기 위한 장치(634)는 상기 기울기 파라미터를 결정하기 위해 상기 다수의 시간차 추정치들에 다수의 기준 시간차들의 유사 역행렬(pseudoinverse of a matrix)을 곱하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 14 항에 있어서, 상기 스케일링 함수의 파라미터는 차단(intercept) 파라미터이며, 상기 차단 파라미터로부터 시스템 상태를 결정하기 위한 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 22 항에 있어서, 상기 모드 선택 필터링을 위한 장치 이전에, 상기 구조물과 연동되어 동작되는 다수의 운동 변환기들로부터 다수의 운동 신호들을 수신하기 위한 장치가 선행되며, 상기 시스템 상태를 결정하기 위한 장치는 상기 차단 파라미터로부터 운동 변환기의 상태를 결정하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서, 상기 추정된 모드 주파수로부터 상기 구조물내 물질의 밀도를 추정하기 위한 장치(650)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 제 1 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수를 추정하기 위한 장치(640); 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 추정된 주파수로부터 차이 추정치를 생성하기 위한 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 25 항에 있어서, 상기 차이 추정치를 생성하기 위한 장치는,
    상기 추정된 주파수에 기초하여 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호를 생성하기 위한 장치(720); 및
    상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 차이 추정치를 생성하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서, 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 차이 추정치를 생성하기 위한 장치는,
    상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하기 위한 장치; 및
    상기 위상 추정치로부터 시간차 추정치를 생성하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 27 항에 있어서, 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하기 위한 장치는,
    상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 개별 실수 및 허수 성분 신호를 생성하도록 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호에 상기 제 1 및 제 2 기준 신호를 곱하기 위한 장치; 및
    상기 위상 추정치를 생성하도록 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 상기 실수 및 허수 성분 신호의 상(quotient)의 아크탄젠트를 추정하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 청구항 제 1 항에 따른 장치를 동작시키는 방법으로서,
    구조물의 운동을 추정하는 단계;
    상기 구조물의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호들을 모드 선택 필터링하는 단계;
    상기 구조물의 진동 모드와 연동되는 운동을 나타내는 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들을 생성하는 단계; 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들로부터 다수의 위상 추정치들을 생성하는 단계
    를 포함하는 동작 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 질량 유량 추정치를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 29 항에 있어서,
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하는 단계;
    상기 다수의 시간차 추정치들로부터 상관 측정치를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 상관 측정치로부터 상기 구조물의 상태를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  32. 청구항 32은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 29 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하는 단계는 상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 하나로부터 유도된 위상 기준을 이용하여 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  33. 청구항 33은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 29 항에 있어서, 상기 모드 선택 필터링 단계는,
    모드 좌표 영역내 다수의 모드 응답 신호들을 생성하기 위해 상기 다수의 운동 신호들에 모드 변환을 적용하는 단계; 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들을 생성하기 위해 상기 다수의 모드 응답 신호들에 모드 선택 변환을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  34. 청구항 34은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 29 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하는 단계는,
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 하나의 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수를 추정하는 단계;
    상기 추정된 주파수에 기초하여 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들과 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  35. 청구항 35은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 34 항에 있어서, 상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들과 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 상기 다수의 위상 추정치들을 생성하는 단계는,
    상기 모드 선택 필터링 운동 신호의 각 실수 및 허수 성분 신호를 생성하기 위해 상기 모드 선택 필터링 운동 신호에 상기 제 1 및 제 2 기준 신호 각각을 곱하는 단계; 및
    위상 추정치를 생성하기 위해 상기 모드 선택 필터링 운동 신호의 실수 및 허수 성분 신호의 상(quotient)의 아크탄젠트를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  36. 청구항 36은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 29 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  37. 청구항 37은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 36 항에 있어서, 상기 다수의 시간차 추정치들로부터 질량 유량 추정치를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  38. 청구항 38은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 36 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하는 단계는 다수의 시간차 값들을 생성하기 위해 상기 다수의 위상 추정치들을 모드 주파수로 나누는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  39. 청구항 39은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 38 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하는 단계는 상기 다수의 시간차 추정치들을 생성하기 위해 상기 다수의 시간차 값들에 다수의 제로-유량 기준 시간차들을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  40. 청구항 40은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 38 항에 있어서, 상기 다수의 위상 추정치들로부터 다수의 시간차 추정치들을 생성하는 단계는 다수의 제로 유량 위상값들을 이용하여 상기 다수의 위상 추정치들을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  41. 청구항 41은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 38 항에 있어서, 상기 모드 선택 필터링 단계는 모드 좌표 영역에 모드 운동 신호를 생성하기 위해 상기 다수의 운동 신호들에 모드 변환을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 동작 방법은 상기 모드 운동 신호로부터 상기 모드 주파수를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  42. 청구항 42은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 41 항에 있어서, 상기 추정된 모드 주파수로부터 도관내 물질의 밀도를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  43. 청구항 43은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 36 항에 있어서, 상기 다수의 시간차 추정치들을 기지의 섭동하에서 상기 구조물의 운동을 나타내는 다수의 기준 시간차들과 관련시키는 스케일링 함수의 파라미터를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  44. 청구항 44은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 43 항에 있어서, 상기 섭동은 질량 유량인 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  45. 청구항 45은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 43 항에 있어서, 상기 파라미터를 추정하는 단계는,
    상기 다수의 기준 시간차들을 포함하는 확대 행렬을 생성하는 단계; 및
    상기 파라미터를 결정하기 위해 상기 다수의 시간차 추정치들에 상기 확대 행렬의 유사역원(pseudoinverse)을 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  46. 청구항 46은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 43 항에 있어서, 상기 파라미터를 추정하는 단계는 상기 스케일링 함수를 반복적으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  47. 청구항 47은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 46 항에 있어서, 상기 반복적으로 추정하는 단계는 최소 평균 제곱(LMS) 추정 과정을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  48. 청구항 48은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 43 항에 있어서, 상기 파라미터를 추정하는 단계 이전에, 상기 다수의 기준 시간차들을 생성하기 위해 상기 기지의 섭동하에서 상기 구조물의 운동을 나타내는 다수의 운동 신호들을 처리하는 단계가 선행되는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  49. 청구항 49은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항에 있어서, 상기 스케일링 함수의 파라미터는 기울기 파라미터이며, 상기 기울기 파라미터와 기지의 질량 유량으로부터 질량 유량 추정치를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  50. 청구항 50은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 49 항에 있어서, 상기 기울기 파라미터를 추정하는 단계는 상기 기울기 파라미터를 결정하기 위해 상기 다수의 시간차 추정치들에 상기 다수의 기준 시간차들의 유사역행렬을 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  51. 청구항 51은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 43 항에 있어서, 상기 스케일링 함수의 파라미터는 차단 파라미터이며, 상기 차단 파라미터로부터 시스템 상태를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  52. 청구항 52은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 51 항에 있어서, 상기 모드 선택 필터링 단계 이전에, 상기 구조물과 연동되어 동작되는 다수의 운동 변환기들로부터 상기 다수의 운동 신호들을 수신하는 단계가 선행되며, 상기 시스템 상태를 결정하는 단계는 상기 차단 파라미터로부터 운동 변환기의 상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  53. 청구항 53은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 41 항에 있어서, 상기 추정된 모드 주파수로부터 상기 구조물내 물질의 밀도를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  54. 청구항 54은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 29 항에 있어서,
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 제 1 모드 선택 필터링 운동 신호의 주파수를 추정하는 단계; 및
    상기 다수의 모드 선택 필터링 운동 신호들 중 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 추정된 주파수로부터 차이 추정치를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  55. 청구항 55은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서, 상기 차이 추정치를 생성하는 단계는,
    상기 추정된 주파수에 기초하여 직교위상의 제 1 및 제 2 기준 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 차이 추정치를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  56. 청구항 56은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 55 항에 있어서, 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 차이 추정치를 생성하는 단계는,
    상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하는 단계; 및
    상기 위상 추정치로부터 시간차 추정치를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  57. 청구항 57은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 56 항에 있어서, 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호와 상기 제 1 및 제 2 기준 신호로부터 위상 추정치를 생성하는 단계는,
    상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 각 실수 및 허수 성분 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호에 상기 제 1 및 제 2 기준 신호를 곱하는 단계; 및
    상기 위상 추정치를 생성하기 위해 상기 제 2 모드 선택 필터링 운동 신호의 실수 및 허수 성분 신호의 상(quotient)의 아크탄젠트를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
  58. 삭제
  59. 삭제
KR1020037010745A 2001-02-16 2002-02-08 모드 선택 필터링을 사용하는 코리올리 질량 유량계 KR100684263B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/788,194 US6694279B2 (en) 2001-02-16 2001-02-16 Methods, apparatus, and computer program products for determining structural motion using mode selective filtering
US09/785,869 2001-02-16
US09/788,189 US6466880B2 (en) 2001-02-16 2001-02-16 Mass flow measurement methods, apparatus, and computer program products using mode selective filtering
US09/785,869 US6535826B2 (en) 2001-02-16 2001-02-16 Mass flowmeter methods, apparatus, and computer program products using correlation-measure-based status determination
US09/788,194 2001-02-16
US09/788,189 2001-02-16
PCT/US2002/003965 WO2002066934A2 (en) 2001-02-16 2002-02-08 Coriolis mass flow meter using mode selective filtering

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030094249A KR20030094249A (ko) 2003-12-11
KR100684263B1 true KR100684263B1 (ko) 2007-02-20

Family

ID=27419830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020037010745A KR100684263B1 (ko) 2001-02-16 2002-02-08 모드 선택 필터링을 사용하는 코리올리 질량 유량계

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1360463B1 (ko)
JP (2) JP4818570B2 (ko)
KR (1) KR100684263B1 (ko)
CN (1) CN1302262C (ko)
BR (1) BRPI0207229B8 (ko)
CA (1) CA2434064C (ko)
HK (1) HK1066274A1 (ko)
MX (1) MXPA03007238A (ko)
WO (1) WO2002066934A2 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60335420D1 (de) 2003-09-29 2011-01-27 Micro Motion Inc Diagnostisches gerät und verfahren für einen coriolisdurchflussmesser
EP1925916A3 (en) * 2005-07-11 2011-08-03 Invensys Systems, Inc. Coriolis mode processing techniques
US7343253B2 (en) 2005-07-11 2008-03-11 Invensys Systems, Inc. Coriolis mode processing techniques
RU2376556C1 (ru) 2005-09-20 2009-12-20 Майкро Моушн, Инк. Измерительная электроника и способы для генерирования сигнала возбуждения для вибрационного расходомера
BRPI0722139B1 (pt) * 2007-10-08 2018-03-20 Micro Motion, Inc. Dispositivo de fluxo, e, método para operar o mesmo
JP5149263B2 (ja) * 2009-12-01 2013-02-20 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド コリオリ流量計用の診断方法及び装置
EP2938972B1 (de) * 2012-12-30 2023-05-31 Endress+Hauser Flowtec AG Messwandler vom vibrationstyp sowie damit gebildetes messsystem

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6199022B1 (en) * 1997-07-11 2001-03-06 Micro Motion, Inc. Drive circuit modal filter for a vibrating tube flowmeter
US6249752B1 (en) * 1998-07-16 2001-06-19 Micro Motion, Inc. Vibrating conduit parameter sensors, operating methods and computer program productors utilizing real normal modal decomposition
US6272438B1 (en) * 1998-08-05 2001-08-07 Micro Motion, Inc. Vibrating conduit parameter sensors, methods and computer program products for generating residual-flexibility-compensated mass flow estimates
US6577977B2 (en) * 1999-02-16 2003-06-10 Micro Motion, Inc. Process parameter sensor apparatus, methods and computer program products using force filtering

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004521338A (ja) 2004-07-15
CA2434064C (en) 2010-05-25
CA2434064A1 (en) 2002-08-29
HK1066274A1 (en) 2005-03-18
CN1302262C (zh) 2007-02-28
BR0207229A (pt) 2004-03-09
BRPI0207229B1 (pt) 2016-03-15
KR20030094249A (ko) 2003-12-11
WO2002066934A3 (en) 2002-11-21
CN1502036A (zh) 2004-06-02
JP4818570B2 (ja) 2011-11-16
BRPI0207229B8 (pt) 2016-06-07
WO2002066934A2 (en) 2002-08-29
JP2011047953A (ja) 2011-03-10
EP1360463A2 (en) 2003-11-12
MXPA03007238A (es) 2004-06-30
EP1360463B1 (en) 2017-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3581653B2 (ja) 振動導管及び補償された質量流量評価値を生成する方法
JP3590587B2 (ja) 標準モード分解を利用した振動導管のためのパラメータ・センサ
KR100342180B1 (ko) 코리올리 질량유량계의 압력측정방법과 장치
US6347293B1 (en) Self-characterizing vibrating conduit parameter sensors and methods of operation therefor
JP2010019847A (ja) 振動形状制御を使用するセンサ装置、方法及びコンピュータ・プログラム製品
JP2011047953A (ja) 振動センサ及びその動作方法
US6694279B2 (en) Methods, apparatus, and computer program products for determining structural motion using mode selective filtering
US6466880B2 (en) Mass flow measurement methods, apparatus, and computer program products using mode selective filtering
JP3497825B2 (ja) 雑音フィルタ処理を用いてコリオリ質量流量計等における振動を検出する装置および方法
JP2004521338A5 (ko)
US6535826B2 (en) Mass flowmeter methods, apparatus, and computer program products using correlation-measure-based status determination
RU2272999C2 (ru) Устройство вибрирующей трубки с использованием модоселективной фильтрации и способ его функционирования

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130128

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140128

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150128

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160125

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180130

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200130

Year of fee payment: 14