KR101206350B1 - 유량계를 위한 고속 주파수 및 위상 평가 - Google Patents

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Abstract

유량계에서 센서 신호들을 처리하고 질량 유량, 밀도 또는 체적 유량을 계산하는 계량기 전자장치(20)는 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 인터페이스(201) 및 상기 인터페이스(201)와 통신하는 프로세싱 시스템(203)을 포함하고, 상기 프로세싱 시스템(203)은 힐버트 변환을 사용하여 제 1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하고 상기 90도 위상 편이, 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호로부터 위상 차를 계산하도록 구성된다. 주파수는 제 1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이로부터 계산된다. 제 2의 90도 위상 편이는 제 2 센서 신호로부터 생성될 수 있다.

Description

유량계를 위한 고속 주파수 및 위상 평가{HIGH SPEED FREQUENCY AND PHASE ESTIMATION FOR FLOW METERS}
본 발명은 유량계에서 하나 이상의 신호를 처리하기 위한 계량기 전자장치(meter electronics) 및 방법에 관한 것이다.
1985년 1월 1일 J.E. Smith 등에게 허여된 미국 특허 제4,491,025호 및 1982년 2월 11일자 J.E. Smith의 Re. 31,450에 개시된 바와 같이, 파이프라인을 통해 흐르는 물질의 질량 유량, 밀도, 체적 유량 및 그 밖의 다른 정보를 측정하기 위하여 코리올리 질량 유량계(Coriolis mass flow meter)를 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 유량계들은 상이한 구성을 갖는 하나 이상의 유동 튜브를 갖는다. 각각의 도관 구성은 예를 들어, 단순한 휨 모드(bending mode), 비틀림 모드(torsional mode), 방사형 모드(radial mode) 및 결합 모드(coupled mode)를 포함하는 고유 진동 모드들의 세트를 갖는 것으로 고려된다. 전형적인 코리올리 질량 유량 측정 응용예에서, 도관 구성은 물질이 도관을 통해 흐를 때 하나 이상의 진동 모드들로 여기되고, 도관의 운동은 도관을 따라 이격된 지점들에서 측정된다.
물질이 충전된 시스템들의 진동 모드들은 부분적으로 유동 튜브들과 유동 튜 브 내 물질의 결합된 질량에 의해 정해진다. 물질은 유량계의 유입구 측에서 연결된 파이프라인으로부터 유량계 안으로 흐른다. 그 다음 물질은 유동 튜브 또는 유동 튜브들을 통해 안내되고 유량계를 빠져 나와 유출구 측에 연결된 파이프라인으로 간다.
구동기(driver)는 유동 튜브에 힘을 인가한다. 힘은 유동 튜브가 진동하게 한다. 유량계를 통해 흐르는 물질이 없는 때, 유동 튜브 상의 모든 지점들은 동일 위상으로 진동한다. 물질이 유동 튜브를 통해 흐르기 시작한 때, 코리올리 가속도는 유동 튜브 상의 각 지점이 유동 튜브 상의 다른 지점들에 대해 상이한 위상을 갖게 한다. 유동 튜브의 유입구 측 상의 위상은 구동기에 비해 지연되는 반면, 유출구 측 상의 위상은 구동기보다 선행한다. 센서들은 상이한 지점들에서의 유동 튜브의 운동을 나타내는 사인파 신호들을 생성하기 위하여 유동 튜브 상의 상이한 지점들에 배치된다. 2개의 센서 신호들 간의 위상 차는 유동 튜브 또는 유동 튜브들을 통해 흐르는 물질의 질량 유량(mass flow rate)에 비례한다. 하나의 선행 기술에 따른 접근법에서, 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT) 또는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)은 센서 신호들 간의 위상 차를 결정하기 위해 사용된다. 위상 차이, 및 유동 튜브 어셈블리의 진동 주파수 응답은 질량 유량을 얻기 위해 사용된다.
하나의 선행 기술에 따른 접근법에서, 독립적인 참조 신호가 예컨대, 진동 구동기 시스템(vibrational driver system)으로 보내진 주파수를 사용함으로써 픽오프 신호 주파수(pickoff signal frequency)를 결정하기 위해 사용된다. 또다른 선행 기술에 따른 접근법에서, 픽오프 센서에 의해 생성된 진동 응답 주파수는 노치 필터(notch filter)의 그러한 주파수에 중심을 맞춤으로써 결정될 수 있고, 선행 기술에 따른 유량계는 픽오프 센서 주파수에서 노치 필터의 노치(notch)를 유지하도록 시도한다. 이러한 선행 기술은 유량계의 유동 물질이 균일하고 결과적으로 나오는 픽오프 신호 주파수가 상대적으로 안정된 비활동 조건들(quiescent conditions) 하에서 상당히 잘 작동한다. 그러나, 유동 물질이 균일하지 않는 때, 예컨대, 유동 물질이 액체 및 고체를 포함하거나 액체 유동 물질에 공기 방울이 있는 경우 유동 물질이 2개의 위상으로 흐를 때, 선행 기술의 위상 측정은 문제가 생긴다. 그러한 상황에서, 선행 기술에 의해 결정된 주파수는 급속히 변동될 수 있다. 빠르고 큰 주파수 전이의 조건들 동안, 픽오프 신호들이 부정확한 위상 및 주파수 측정을 야기하면서 필터 대역폭 밖으로 이동하는 것이 가능하다. 이것은 또한 유량계가 반복적으로 빈 상태와 충만 상태를 교대하면서 동작하는 공허-충만-공허 일괄처리(empty-full-empty batching)에서도 문제가 된다. 또한, 만약 센서의 주파수가 급속히 이동한다면, 복조 프로세스(demodulation process)는 실제 주파수 또는 측정된 주파수를 따라가지 못할 수 있고, 부정확한 주파수에서의 복조를 야기한다. 만약 결정된 주파수가 부정확하다면, 그 결과 유도된 밀도, 체적 유량 등의 값 또한 부정확할 것이다. 게다가, 에러는 후속적인 유동 특성 결정에서 배가될 수 있다.
선행 기술에서, 픽오프 신호들은 디지털화될 수 있고 노치 필터를 구현하기 위하여 디지털로 다루어질 수 있다. 노치 필터는 단지 주파수의 협대역만을 허용 한다. 따라서, 목표 주파수가 변화하고 있을 때, 노치 필터는 하나의 시간 주기동안 목표 신호를 추적할 수 없을 수도 있다. 전형적으로, 디지털 노치 필터 구현은 변동하는 목표 신호를 추적하기 위하여 1-2초 걸린다. 주파수를 결정하기 위하여 선행 기술에 의해 요구되는 시간으로 인하여, 결과적으로 주파수 및 위상 결정은 에러를 포함할 뿐만 아니라, 에러 측정은 에러 및/또는 2개의 위상 유동이 실제로 일어나는 시간 범위를 초과하는 시간 범위를 포함한다. 이것은 노치 필터 구현의 응답이 상대적으로 느림에 기인한다.
그 결과, 선행 기술에 따른 유량계는 유량계에 유동 물질이 2개의 위상으로 흐르는 동안 픽오프 센서 주파수를 정확히, 신속히, 또는 만족스럽게 추적하거나 결정할 수 없다. 결과적으로, 선행 기술이 결정된 픽오프 주파수를 사용하여 위상 차를 도출할 때, 위상 결정은 마찬가지로 느리고 에러가 있는 경향이 있다. 따라서, 주파수 결정에서의 임의의 에러는 위상 결정에서 배가된다. 그 결과, 주파수 결정 및 위상 결정에서 에러가 증가하고, 질량 유량 결정에 있어 에러를 증가시킨다. 부가하여, 결정된 주파수 값은 밀도 값(밀도는 대략 1/주파수 제곱과 같음)을 결정하기 위하여 사용되기 때문에, 주파수 결정에서의 에러는 밀도 결정에서 반복되고 배가된다. 이것은 또한 체적 유량 결정에 대해서도 마찬가지이고, 체적 유량은 밀도로 나누어진 질량 유량과 같다.
선행 기술에 따른 계량기 전자장치는 Yokoi 등에게 허여된 미국 특허 제5,578,764호에서 제시된다. Yokoi 특허는 업스트림 및 다운스트림 픽오프 센서 신호들을 수신하여 신호들 간의 위상차를 계산하기 위해 두 신호를 사용하는 힐버트 변환기(Hilbert transformer)(21) 및 삼각 함수 계산기(31)를 개시한다. 힐버트 변환기(21)는 90도 만큼 두 개의 픽오프 신호를 위상 편이시키고 두 개의 위상 편이된 신호들은 위상 차 계산에 사용된다. Yokoi 특허에서, 그 결과 획득된 위상 차는 독립적으로 측정된 외부 주파수와 함께 질량 유량을 계산하기 위해 사용된다. 따라서, Yokoi 특허에 따른 선행 기술은 매우 정확한 질량 유량을 계산하기 위해 요구되는 주파수 성분을 빠르고 정확히 도출하지 못한다. 부가하여, Yokoi 특허는 주파수 결정을 기다려야 하기 때문에 질량 유량을 신속하게 생성할 수 없다.
전술한 문제들 및 다른 문제들은 유량계의 센서 신호들을 처리하기 위한 계량기 전자장치 및 방법을 제공함으로써 해결되고 종래 기술에 대한 진보가 달성된다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 계량기 전자장치가 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 계량기 전자장치는 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 인터페이스 및 그러한 인터페이스와 통신하고 제 1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하고 그러한 90도 위상 편이를 사용하여 위상 차를 계산하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 계량기 전자장치는 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 계량기 전자장치는 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 인터페이스 및 그러한 인터페이스와 통신하고 제 1 센서 신호로부터 제 1의 90도 위상 편이를 생성하고 그러한 제 1의 90도 위상 편이를 사용하여 주파수를 계산하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 하나의 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 단계, 제 1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하는 단계, 및 상기 90도 위상 편이를 사용하여 위상 차를 계산하는 단계를 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 하나의 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 단계, 제 1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하는 단계, 및 상기 90도 위상 편이를 사용하여 주파수를 계산하는 단계를 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 하나의 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 단계, 제 1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하는 단계, 상기 90도 위상 편이를 사용하여 위상 차를 계산하는 단계, 및 상기 90도 위상 편이를 사용하여 주파수를 계산하는 단계를 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 하나의 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 단계, 제 1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하는 단계, 상기 90도 위상 편이를 사용하여 위상 차를 계산하는 단계, 상기 90도 위상 편이를 사용하여 주파수를 계산하는 단계, 및 질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 이상을 계산하는 단계를 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 하나의 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 단계, 제 1 센서 신호로부터 제 1의 90도 위상 편이를 생성하고 제 2 센서 신호로부터 제 2의 90도 위상 편이를 생성하는 단계, 및 상기 제 1의 90도 위상 편이 또는 상기 제 2의 90도 위상 편이 중 하나를 사용하여 주파수를 계산하는 단계를 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 하나의 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 단 계, 제 1 센서 신호로부터 제 1의 90도 위상 편이를 생성하고 제 2 센서 신호로부터 제 2의 90도 위상 편이를 생성하는 단계, 상기 제 1의 90도 위상 편이 또는 상기 제 2의 90도 위상 편이 중 하나를 사용하여 주파수를 계산하는 단계, 및 질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 이상을 계산하는 단계를 포함한다.
유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 하나의 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하는 단계, 제 1 센서 신호로부터 제 1의 90도 위상 편이를 생성하고 제 2 센서 신호로부터 제 2의 90도 위상 편이를 생성하는 단계, 상기 제 1의 90도 위상 편이 또는 상기 제 2의 90도 위상 편이 중 하나를 사용하여 주파수를 계산하는 단계, 상기 제 1의 90도 위상 편이 및 상기 제 2의 90도 위상 편이를 사용하여 위상 차를 계산하는 단계, 및 질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 이상을 계산하는 단계를 포함한다.
동일한 참조 번호는 모든 도면 상에서 동일한 엘리먼트를 나타낸다.
도 1 내지 도 13 및 이하의 설명은 당업자에게 본 발명의 최적 모드를 어떻게 구성하고 사용하는지를 설명하기 위한 특정 예시를 기술한다. 본 발명의 원리를 설명하기 위한 목적을 위하여, 소정의 종래 특징들은 단순화되거나 생략되었다. 당업자는 이러한 예들로부터 본 발명의 범위 내에 있는 여러 변형예들을 생각할 수 있을 것이다. 당업자는 이하에 기술된 특징들이 본 발명의 다수의 변형예를 형성하기 위하여 다양한 방식으로 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 결과적으로, 본 발명은 이하에 기술된 특정 예시들에 한정되는 것이 아니라 청구항들 및 그의 균등 물에 의해 한정된다.
도 1은 계량기 어셈블리(meter assembly)(10) 및 계량기 전자장치(20)를 포함하는 코리올리 유량계(5)를 도시한다. 계량기 어셈블리(10)는 처리 물질의 질량 유량 및 밀도에 응답한다. 계량기 전자장치(20)는 경로(26)에 밀도, 질량 유량, 온도 정보 및 본 발명과 무관한 다른 정보를 제공하기 위하여 도선들(100)을 경유하여 계량기 어셈블리(10)에 연결된다. 본 발명이 코리올리 질량 유량계에 의해 제공되는 부가의 측정 능력없이 진동 튜브 농도계(vibrating tube densitometer)로서 구현될 수 있음이 당업자에게 자명함에도 불구하고, 코리올리 유량계 구조가 기술된다.
계량기 어셈블리(10)는 한 쌍의 매니폴드들(150 및 150'), 플랜지 넥(110 및 110')을 구비한 플랜지들(103 및 103'), 한 쌍의 평행한 유동 튜브들(130 및 130'), 구동 기계(180), 온도 센서(190), 및 한 쌍의 속도 센서들(170L 및 170R)을 포함한다. 유동 튜브들(130 및 130')은 2개의 기본적으로 직선인 유입 레그들(131 및 131') 및 유출 레그들(134 및 134')을 포함하고, 상기 유입 레그들 및 유출 레그들은 유동 튜브 마운팅 블록들(120 및 120')에서 서로를 향해 수렴한다. 유동 튜브들(130 및 130')은 길이 방향을 따라 2개의 대칭적인 위치에서 휘어지고 그들의 길이에 걸쳐 기본적으로 평행하다. 브레이스 바(brace bar)(140 및 140')가 축 (W 및 W')을 정의하는데 사용되고, 상기 축 (W 및 W')을 중심으로 각각의 유동 튜브가 진동한다.
유동 튜브들(130 및 130')의 측면 레그들(131, 131' 및 134, 134')은 유동 튜브 마운팅 블록들(120 및 120')에 고정적으로 부착되고, 상기 블록들은 차례로 매니폴드들(150 및 150')에 고정적으로 부착된다. 이것은 코리올리 계량기 어셈블리(10)를 통과하는 연속적인 폐쇄 물질 경로를 제공한다.
홀들(102 및 102')을 갖는 플랜지들(103 및 103')이 유입 단부(104) 및 유출 단부(104')를 경유하여 측정되는 처리 물질을 운반하는 프로세스 라인(미도시)으로 연결될 때, 물질은 플랜지(103)의 오리피스(orifice)(101)를 통해 유량계의 단부(104)에 진입하여 매니폴드(150)를 통해 표면(121)을 갖는 유동 튜브 마운팅 블록(120)으로 안내된다. 매니폴드(150) 내에서, 물질은 나누어져 유동 튜브들(130 및 130')을 통해 라우팅된다. 여기된 유동 튜브(130 및 130') 상에서, 처리 물질은 매니폴드(150') 내에서 단일 흐름(stream)으로 재결합되고, 그 후에 볼트 구멍들(102')을 갖는 플랜지(103')에 의해 프로세스 라인(미도시)으로 연결된 출구 단부(104')로 라우팅된다.
유동 튜브들(130 및 130')은 선택되고 유동 튜브 마운팅 블록들(120 및 120')에 적절히 설치되어, 휨 축(bending axe)들(W--W 및 W'--W')에 대하여 각각 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 및 영률(Young's modulus)을 갖는다. 휨 축들은 브레이스 바들(140 및 140')을 통해 진행한다. 유동 튜브들의 영률이 온도에 따라 변화하고 이러한 변화가 유량 및 밀도의 계산에 영향을 주는 한, 저항식 온도 검출기(resistive temperature detector; RTD)(190)는 유동 튜브의 온도를 연속적으로 측정하기 위하여 유동 튜브(130')에 설치된다. 유동 튜브의 온도 및 그로 인해 주어진 통과 전류에 대해 RTD 양단에 나타나는 전압은 유동 튜브를 통과 하는 물질의 온도에 의해 좌우된다. RTD 양단에 나타나는 온도 종속 전압은 유동 튜브 온도의 변화로 인한 유동 튜브들(130 및 130')의 탄성계수의 변화를 보상하기 위하여 계량기 전자장치(20)에 의해 공지된 방법으로 사용된다. RTD는 도선(195)에 의해 계량기 전자장치(20)에 연결된다.
두 개의 유동 튜브들(130 및 130')은 각각의 휨 축(W 및 W')에 대해 반대 방향들로 구동기(180)에 의해 구동되고, 유량계의 제 1 위상 반전 휨 모드(out-of-phase bending mode)로 언급된다. 이러한 구동 기계(180)는 다수의 공지된 장치들 중 하나, 예를 들어, 유동 튜브(130')에 설치된 자석 및 유동 튜브(130)에 설치되고 두 개의 유동 튜브들을 진동시키기 위하여 교류 전류가 통과하는 대향 코일을 포함할 수 있다. 적절한 구동 신호는 계량기 전자장치(20)에 의해 도선(185)을 경유하여 구동 기계(180)에 인가된다.
계량기 전자장치(20)는 도선(195) 상의 RTD 온도 신호 및 도선들(165L 및 165R) 상에 나타나는 좌측 및 우측 속도 신호들을 각각 수신한다. 계량기 전자장치(20)는 엘리먼트(180)를 구동하고 유동 튜브들(130 및 130')을 진동시키기 위하여 도선(185) 상에 나타나는 구동 신호를 생성한다. 계량기 전자장치(20)는 계량기 어셈블리(10)를 통과하는 물질의 질량 유량 및 밀도를 계산하기 위하여 좌측 및 우측 속도 신호들 및 RTD 신호를 처리한다. 이러한 정보는 다른 정보와 함께 계량기 전자장치(20)에 의하여 경로(26)를 거쳐 사용 수단(utilization means)(29)에 인가된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계량기 전자장치(20)를 도시한다. 계량기 전자장치(20)는 인터페이스(201) 및 프로세싱 시스템(203)을 포함할 수 있다. 계량기 전자장치(20)는 계량기 어셈블리(10)로부터 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호, 예컨대, 픽오프/속도 센서 신호들을 수신한다. 계량기 전자장치(20)는 코리올리 유량계로서 동작하는 것을 포함하여 질량 유량계로서 동작할 수 있거나 농도계로서 동작할 수 있다. 계량기 전자장치(20)는 계량기 어셈블리(10)를 통해 흐르는 유동 물질의 유동 특성을 획득하기 위하여 제 1 및 제 2 센서 신호들을 처리한다. 예를 들어, 계량기 전자장치(20)는 센서 신호들로부터 위상 차, 주파수, 시간 차(Δt), 밀도, 질량 유량 및 체적 유량 중 하나 이상을 결정할 수 있다. 부가하여, 다른 유동 특성들은 본 발명에 따라 결정될 수 있다. 그러한 결정은 이하에서 논의된다.
위상 차 결정 및 주파수 결정은 선행 기술에 비해 훨씬 더 빠르고 정확하며 신뢰성 있다. 일 실시예에서, 위상 차 결정 및 주파수 결정은 임의의 주파수 참조 신호를 요구하지 않고 단지 하나의 센서 신호의 위상 편이로부터 직접 도출된다. 이것은 유리하게 유동 특성들을 계산하기 위하여 요구되는 프로세싱 시간을 감소시킨다. 또다른 실시예에서, 위상 차는 두 개의 센서 신호들의 위상 편이들로부터 도출되는 반면, 주파수는 단지 하나의 위상 편이 신호로부터 도출된다. 이것은 양쪽 유동 특성들의 정확성을 증가시키고, 양쪽 모두 선행 기술보다 훨씬 더 빨리 결정될 수 있다.
선행 기술 주파수 결정 방법들은 전형적으로 수행하는데 1-2초 걸린다. 반대로, 본 발명에 따른 주파수 결정은 50 밀리초(ms)만큼 짧은 시간에 수행될 수 있다. 프로세싱 시스템의 타입 및 구성, 진동 응답의 샘플링 비율(sampling rate), 필터 크기, 데시메이션 비율(decimation rate) 등에 따라, 훨씬 더 빠른 주파수 결정이 예상된다. 50 ms 주파수 결정 속도(determination rate)에서, 본 발명에 따른 계량기 전자장치(20)는 선행 기술보다 약 40배 더 빠를 수 있다.
인터페이스(201)는 속도 센서들(170L 및 170R) 중 하나로부터 도 1의 도선들(100)을 경유하여 센서 신호를 수신한다. 인터페이스(201)는 임의의 필요한 또는 목적하는 신호 조절, 예를 들어, 포맷팅, 증폭, 버퍼링 등의 임의 방식을 수행할 수 있다. 대안적으로, 소정의 또는 모든 신호 조절은 프로세싱 시스템(203)에서 수행될 수 있다.
부가하여, 인터페이스(201)는 계량기 전자장치(20)와 외부 장치들 간의 통신을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스(201)는 전자 통신, 광 통신 또는 무선 통신 중 임의의 방식을 수행할 수 있다.
일 실시예에서 인터페이스(201)는 디지털화 장치(digitizer)(202)와 결합되고, 여기서 센서 신호는 아날로그 센서 신호를 포함한다. 디지털화 장치(202)는 아날로그 센서 신호를 샘플링하고 디지털화하여 디지털 센서 신호를 생성한다. 디지털 장치(202)는 또한 임의의 필요한 데시메이팅을 수행할 수 있고, 여기서, 디지털 센서 신호는 요구되는 신호 처리량을 감소시키고 처리 시간을 감소시키기 위하여 데시메이팅(decimate)된다. 데시메이션은 이하에서 더 상세히 논의될 것이다.
프로세싱 시스템(203)은 계량기 전자장치(20)의 동작을 관리하고 유량계 어셈블리(10)로부터 유동 측정치들을 처리한다. 프로세싱 시스템(203)은 하나 이상 의 프로세싱 루틴들을 실행하여, 하나 이상의 유동 특성들을 생성하기 위하여 유동 측정치들을 처리한다.
프로세싱 시스템(203)은 범용 컴퓨터, 마이크로프로세싱 시스템, 논리 회로, 또는 소정의 다른 범용 또는 맞춤형 프로세싱 장치를 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 다수의 프로세싱 장치들 가운데 분포될 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 임의 방식의 일체형 또는 독립적인 전자식 저장 매체, 예를 들어 저장 시스템(204)을 포함할 수 있다.
프로세싱 시스템(203)은 센서 신호(210)로부터 하나 이상의 유동 특성들을 결정하기 위하여 센서 신호(210)를 처리한다. 하나 이상의 유동 특성들은 예를 들어, 유동 물질에 대한 위상 차, 주파수, 시간 차(Δt), 질량 유량 및/또는 밀도를 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 프로세싱 시스템(203)은 2개의 센서 신호들(210 및 211) 및 단일의 센서 신호 위상 편이(213)로부터 유동 특성들을 결정한다. 프로세싱 시스템(203)은 두 개의 센서 신호들(210 및 211) 및 단일의 위상 편이(213)로부터 적어도 위상 차 및 주파수를 결정할 수 있다. 그 결과, 제 1 또는 제 2의 위상 편이된 센서 신호(예를 들어, 업스트림 또는 다운스트림 픽오프 신호들 중 하나)는 유동 물질에 대한 위상 차, 주파수, 시간 차(Δt) 및/또는 질량 유량을 결정하기 위하여 본 발명에 따라 프로세싱 시스템(203)에 의해 처리될 수 있다.
저장 시스템(204)은 유량계 파라미터들 및 데이터, 소프트웨어 루틴, 상수 및 변수들을 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 저장 시스템(204)은 프로세싱 시스 템(203)에 의해 실행되는 루틴들을 포함한다. 일 실시예에서, 저장 시스템(204)은 위상 편이 루틴(212), 위상 차 루틴(215), 주파수 루틴(216), 시간 차(Δt) 루틴(217), 및 유동 특성 루틴(218)을 저장한다.
일 실시예에서, 저장 시스템(204)은 유량계, 예를 들어, 코리올리 유량계(5)를 동작시키기 위하여 사용되는 변수들을 저장한다. 일 실시예에서 저장 시스템(204)은 제 1 센서 신호(210) 및 제 2 센서 신호(211)와 같은 변수들을 저장하고, 상기 변수들은 속도/픽오프 센서들(170L 및 170R)로부터 수신된다. 부가하여, 저장 시스템(204)은 유동 특성들을 결정하기 위하여 생성되는 90도 위상 편이(213)를 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 저장 시스템(204)은 유동 측정치들로부터 획득된 하나 이상의 유동 특성들을 저장한다. 일 실시예에서, 저장 시스템(204)은 위상 차(220), 주파수(221), 시간 차(Δt)(222), 질량 유량(223), 밀도(224) 및 체적 유량(225)과 같은 유동 특성들을 저장하고, 상기 모든 유동 특성들은 센서 신호(210)로부터 결정된다.
위상 편이 루틴(212)은 입력 신호 상에서, 즉, 센서 신호(210) 상에서 90도 위상 편이를 수행한다. 위상 편이 루틴(212)은 일 실시예에서 힐버트 변환을 수행한다(이하에서 논의됨).
위상 차 루틴(215)은 단일의 90도 위상 편이(213)을 사용하여 위상 차를 결정한다. 부가의 정보는 또한 위상 차를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 위상 차는 제 1 센서 신호(210), 제 2 센서 신호(211), 및 90도 위상 편 이(213)로부터 계산된다. 결정된 위상 차는 저장 시스템(204)의 위상 차(220)에 저장될 수 있다. 위상 차가 90도 위상 편이(213)로부터 결정된 때 위상 차는 선행 기술보다 훨씬 더 빨리 계산되고 획득될 수 있다. 이것은 높은 유량을 갖는 유량계 응용예에서 또는 다위상 유동(multi-phase flow)들이 일어나는 경우 중요한 차이를 제공할 수 있다. 부가하여, 위상 차는 센서 신호(210) 또는 센서 신호(211)의 주파수에 무관하게 결정될 수 있다. 게다가, 위상 차는 주파수에 독립적으로 결정되기 때문에, 위상 차의 에러 성분은 주파수 결정의 에러 성분을 포함하지 않는다. 즉, 위상 차 측정에 배가되는 에러는 존재하지 않는다. 결과적으로, 위상 차 에러는 선행 기술의 위상 차에 비해 감소된다.
주파수 루틴(216)은 90도 위상 편이(213)로부터 주파수(제 1 센서 신호(210) 또는 제 2 센서 신호(211)에 의해 나타나는 것 같은 주파수)를 결정한다. 결정된 주파수는 저장 시스템(204)의 주파수(221)에 저장될 수 있다. 주파수가 단일의 90도 위상 편이(213)로부터 결정된 때, 주파수는 선행 기술보다 훨씬 더 빨리 계산되고 획득될 수 있다. 이것은 높은 유량을 갖는 유량계 응용예에서 또는 다위상 유동들이 발생하는 경우 중요한 차이를 제공할 수 있다.
시간 차(Δt) 루틴(217)은 제 1 센서 신호(210)와 제 2 센서 신호(211) 간의 시간 차(Δt)를 결정한다. 시간 차(Δt)는 저장 시스템(204)의 시간 차(Δt)(222)에 저장될 수 있다. 시간 차(Δt)는 실질적으로 결정된 주파수에 의해 나누어진 결정된 위상을 포함하고, 따라서 질량 유량을 결정하기 위하여 사용된다.
유동 특성 루틴(218)은 하나 이상의 유동 특성을 결정할 수 있다. 유동 특 성 루틴(218)은 예를 들어, 부가의 유동 특성들을 얻기 위하여 결정된 위상 차(220) 및 결정된 주파수(221)를 사용할 수 있다. 부가적인 정보가 예를 들어 질량 유량 또는 밀도와 같은 결정을 위해 요구될 수도 있다. 유동 특성 루틴(218)은 시간 차(Δt)(222)로부터 질량 유량을 결정할 수 있고, 따라서 위상 차(220) 및 주파수(221)로부터 질량 유량을 결정할 수 있다. 질량 유량을 결정하기 위한 공식은 Titlow 등에 의한 미국 특허 제 5,027,662 호에 제시되고, 상기 미국 특허는 참조에 의해 본 명세서에 편입된다. 질량 유량은 계량기 어셈블리(10)에서의 유동 물질의 질량 유량과 관련된다. 마찬가지로, 유동 특성 루틴(218)은 또한 밀도(224) 및/또는 체적 유량(225)을 결정할 수 있다. 결정된 질량 유량, 밀도 및 체적 유량은 각각 저장 시스템(204)의 질량 유량(223), 밀도(224), 체적(225)에 저장될 수 있다. 부가하여, 유동 특성들은 계량기 전자장치(20)에 의해 외부 장치들에 전달될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 유량계에서 센서 신호들을 처리하는 방법에 대한 흐름도(300)이다. 단계(301)에서, 제 1 및 제 2 센서 신호들이 수신된다. 제 1 센서 신호는 업스트림 또는 다운스트림 픽오프 센서 신호를 포함할 수 있다.
단계(302)에서, 센서 신호들이 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 조절은 잡음 및 원치 않는 신호들을 제거하기 위하여 필터링하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 필터링은 유량계의 예상되는 기본 주파수 주변에 집중된 대역통과 필터링을 포함할 수 있다. 부가하여, 다른 조절 동작들, 예컨대, 증폭, 버퍼링 등이 수행될 수 있다. 만약 센서 신호들이 아날로그 신호들을 포함하면, 상기 단계는 부가하여 디지털 센서 신호를 생성하기 위하여 수행되는 임의 방식의 샘플링, 디지털화 및 데시메이팅을 포함할 수 있다.
단계(303)에서, 단일의 90도 위상 편이가 생성된다. 90도 위상 편이는 센서 신호의 90도 위상 편이를 포함한다. 90도 위상 편이는 임의 방식의 위상 편이 메커니즘 또는 동작에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 90도 위상 편이는 힐버트 변환을 사용하여 수행되고, 디지털 센서 신호들 상에서 동작한다.
단계(304)에서, 위상 차가 단일의 90도 위상 편이를 사용하여 계산된다. 부가의 정보가 또한 위상 차를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 위상 차는 제 1 센서 신호, 제 2 센서 신호, 및 단일의 90도 위상 편이로부터 결정된다. 위상 차는 픽오프 센서에서의 응답 신호의 위상 차를 포함하고, 그것은 진동하는 계량기 어셈블리(10)에서의 코리올리 효과에 기인하여 관찰된다.
결과로 나오는 위상 차는 계산에 어떠한 주파수 값도 요구하지 않고 결정된다. 결과로 나오는 위상 차는 주파수를 사용하여 계산된 위상 차보다 훨씬 더 빨리 획득될 수 있다. 결과로 나오는 위상 차는 주파수를 사용하여 계산된 위상 차보다 더 높은 정확성을 갖는다.
단계(305)에서, 주파수가 계산된다. 본 발명에 따른 주파수는 유리하게 90도 위상 편이로부터 계산된다. 일 실시예에서의 주파수는 90도 위상 편이 및 90도 위상 편이를 도출하는 대응 센서 신호를 사용한다. 주파수는 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호 중 하나의 진동 응답 주파수이다(두 개의 센서 신호들의 주파수들 은 동작시 거의 동일함). 주파수는 구동기(180)에 의해 생성된 진동에 대한 유동 튜브 또는 유동 튜브들의 진동 주파수 응답을 포함한다.
그리하여 도출된 주파수는 임의의 독립적인 주파수 참조 신호를 요구하지 않으면서 획득된다. 주파수는 선행 기술에서보다 훨씬 더 빠른 동작에서 단일의 90도 위상 편이로부터 획득된다. 결과로 나오는 주파수는 선행 기술에서 계산된 주파수보다 더 높은 정확성을 갖는다.
단계(306)에서 유동 물질의 질량 유량이 계산된다. 질량 유량은 단계(304) 및 단계(305)에서 계산되어 결과로 나오는 위상 차 및 결과로 나오는 주파수로부터 계산된다. 부가하여, 질량 유량 계산은 위상 차 및 주파수로부터 시간 차(Δt)를 계산할 수 있고, 상기 시간 차(Δt)는 궁극적으로 질량 유량을 계산하기 위해 사용된다.
단계(307)에서, 밀도가 선택적으로 결정될 수 있다. 밀도는 유동 특성들 중 하나로서 결정될 수 있고, 예를 들어, 주파수로부터 결정될 수 있다.
단계(308)에서, 체적 유량이 선택적으로 결정될 수 있다. 체적 유량은 유동 특성들 중 하나로서 결정될 수 있고, 예를 들어, 질량 유량 및 밀도로부터 결정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 계량기 전자장치(20)를 보여준다. 도 2와 공통된 엘리먼트들은 동일한 참조번호를 공유한다.
이러한 실시예에서 계량기 전자장치(20)는 제 1 센서 신호(210) 및 제 2 센서 신호(211)를 포함한다. 프로세싱 시스템(203)은 제 1 및 제 2 센서 신호들로부 터 하나 이상의 유동 특성들을 결정하기 위하여 제 1 및 제 2 (디지털) 센서 신호(210 및 211)를 처리한다. 앞서 논의된 바와 같이, 하나 이상의 유동 특성들은 유동 물질에 대한 위상 차, 주파수, 시간 차(Δt), 질량 유량, 밀도 및/또는 체적 유량을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 프로세싱 시스템(203)은 임의의 외부 주파수 측정을 요구하지 않고 외부 주파수 참조 신호를 요구하지 않으면서 단지 두 개의 센서 신호들(210 및 211)로부터 유동 특성들을 결정한다. 프로세싱 시스템(203)은 2개의 센서 신호들(210 및 211)로부터 적어도 위상 차 및 주파수를 결정할 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 저장 시스템(204)은 위상 편이 루틴(212), 위상 차 루틴(215), 주파수 루틴(216), 시간 차(Δt) 루틴(217), 및 유동 특성 루틴(218)을 저장한다. 저장 시스템(204)은 제 1 센서 신호(210) 및 제 2 센서 신호(211)를 저장한다. 저장 시스템(204)은 또한 유동 특성들을 결정하기 위하여 센서 신호들로부터 생성된 제 1의 90도 위상 편이(213) 및 제 2의 90도 위상 편이를 저장한다. 앞서 논의된 바와 같이, 저장 시스템(204)은 위상 차(220), 주파수(221), 시간 차(Δt)(222), 질량 유량(223), 밀도(224) 및 체적 유량(225)을 저장한다.
위상 편이 루틴(212)은 제 1 센서 신호(210) 및 제 2 센서 신호(211)를 포함하는 입력 신호 상에서 90도 위상 편이를 수행한다. 일 실시예에서 위상 편이 루틴(212)은 힐버트 변환을 수행한다(이하에서 논의됨).
위상 차 루틴(215)은 제 1의 90도 위상 편이(213) 및 제 2의 90도 위상 편이(214)을 사용하여 위상 차를 결정한다. 부가적인 정보는 또한 위상 차를 계산하 기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 위상 차는 제 1 센서 신호(210), 제 2 센서 신호(211), 제 1의 90도 위상 편이(212), 및 제 2의 90도 위상 편이(213)로부터 계산된다. 결정된 위상 차는 앞서 논의된 바와 같이 저장 시스템(204)의 위상 차(220)에 저장될 수 있다. 위상 차는 제 1 및 제 2의 90도 위상 편이를 사용하여 결정된 때, 선행 기술보다 훨씬 더 빨리 계산되고 획득될 수 있다. 이것은 높은 유량을 갖는 유량계 응용예에서 또는 다위상 유동들이 발생하는 경우 중요한 차이를 제공할 수 있다. 부가하여, 위상 차는 센서 신호들(210 및 211)의 주파수에 무관하게 결정될 수 있다. 게다가, 위상 차는 주파수에 독립적으로 결정되기 때문에, 위상 차에서의 에러 성분은 주파수 결정의 에러 성분으로 인해 악화되지는 않는다. 즉, 위상 차 측정에서 배가되는 에러는 존재하지 않는다. 결과적으로, 위상 차 에러는 선행 기술의 위상 차보다 감소된다.
주파수 루틴(216)은 제 1의 90도 위상 편이(213) 및 제 2의 90도 위상 편이(214)로부터 주파수(예를 들어, 제 1 센서 신호(210) 또는 제 2 센서 신호(211)에 의해 나타나는 주파수)를 결정한다. 결정된 주파수는 앞서 논의된 바와 같이 저장 시스템(204)의 주파수(221)에 저장될 수 있다. 주파수는 제 1 및 제 2의 90도 위상 편이들로부터 결정될 때, 선행 기술보다 훨씬 더 빨리 계산되고 획득될 수 있다. 이것은 높은 유량을 갖는 유량계 응용예에서 또는 다위상 유동들이 일어나는 경우 중요한 차이를 제공할 수 있다.
시간 차(Δt) 루틴(217)은 제 1 센서 신호(210)와 제 2 센서 신호(211) 간의 시간 차(Δt)를 결정한다. 시간 차(Δt)는 앞서 논의된 바와 같이 저장 시스 템(204)의 시간 차(Δt)(222)에 저장될 수 있다. 실질적으로 시간 차(Δt)는 결정된 주파수에 의해 나누어진 결정된 위상을 포함하고, 따라서 질량 유량을 결정하기 위하여 사용된다.
유동 특성 루틴(218)은 앞서 논의된 바와 같이 질량 유량, 밀도, 및/또는 체적 유량 중 하나 이상을 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 유량계에서 제 1 및 제 2 센서 신호들을 처리하는 방법의 흐름도(500)이다. 단계(501)에서, 제 1 센서 신호가 수신된다. 일 실시예에서, 제 1 센서 신호는 업스트림 또는 다운스트림 픽오프 센서 신호를 포함한다.
단계(502)에서, 제 2 센서 신호가 수신된다. 일 실시예에서, 제 2 센서 신호는 다운스트림 또는 업스트림 픽오프 센서 신호(즉, 제 1 센서 신호의 반대)를 포함한다.
단계(503)에서, 센서 신호들이 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 조절은 잡음 및 원치 않는 신호들을 제거하기 위하여 필터링하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 필터링은 앞서 논의된 바와 같이 대역통과 필터링을 포함할 수 있다. 부가하여, 다른 조절 동작들, 예컨대, 증폭, 버퍼링 등이 수행될 수 있다. 만약 센서 신호들이 아날로그 신호들을 포함하면, 상기 단계는 부가하여 디지털 센서 신호를 생성하기 위하여 수행되는 임의 방식의 샘플링, 디지털화 및 데시메이팅을 포함할 수 있다.
단계(504)에서, 제 1의 90도 위상 편이가 생성된다. 제 1의 90도 위상 편이 는 제 1 센서 신호의 90도 위상 편이를 포함한다. 90도 위상 편이는 임의 방식의 메커니즘 또는 동작에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 90도 위상 편이는 힐버트 변환을 사용하여 수행되고, 디지털 센서 신호들 상에서 동작한다.
단계(505)에서, 제 2의 90도 위상 편이가 생성된다. 제 2의 90도 위상 편이는 제 2 센서 신호의 90도 위상 편이를 포함한다. 제 1의 90도 위상 편이에서와 같이, 90도 위상 편이는 임의 방식의 메커니즘 또는 동작에 의해 수행될 수 있다.
단계(506)에서, 위상 차가 제 1의 90도 위상 편이 및 제 2의 90도 위상 편이를 사용하여, 제 1 센서 신호와 제 2 센서 신호 사이에서 계산된다. 부가의 정보가 또한 위상 차를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 위상 차는 제 1 센서 신호, 제 2 센서 신호, 제 1의 90도 위상 편이, 및 제 2의 90도 위상 편이로부터 결정된다. 위상 차는 2개의 픽오프 센서들에서의 응답 신호의 위상 차를 포함하고, 그것은 진동하는 계량기 어셈블리(10)에서의 코리올리 효과에 기인하여 관찰된다.
결과로 나오는 위상 차는 계산에 어떠한 주파수 값도 요구하지 않고 결정된다. 결과로 나오는 위상 차는 주파수를 사용하여 계산된 위상 차보다 훨씬 더 빨리 획득될 수 있다. 결과로 나오는 위상 차는 주파수를 사용하여 계산된 위상 차보다 더 높은 정확성을 갖는다.
단계(507)에서, 주파수가 계산된다. 본 발명에 따른 주파수는 유리하게 제 1의 90도 위상 편이 및 제 2의 90도 위상 편이로부터 계산된다. 일 실시예에서, 주파수는 90도 위상 편이 및 상기 90도 위상 편이를 도출하는 대응 센서 신호를 사 용한다. 주파수는 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호 중 하나의 진동 응답 주파수이다(두 개의 센서 신호들의 주파수들은 동작시 거의 동일함). 주파수는 구동기(180)에 의해 생성된 진동에 대한 유동 튜브 또는 유동 튜브들의 진동 주파수 응답을 포함한다.
그리하여 도출된 주파수는 임의의 독립적인 주파수 참조 신호를 요구하지 않으면서 획득된다. 주파수는 선행 기술에서보다 훨씬 더 빠른 동작에서 상기 90도 위상 편이들로부터 획득된다. 결과로 나오는 주파수는 선행 기술에서 계산된 주파수보다 더 높은 정확성을 갖는다.
단계(508)에서 유동 물질의 질량 유량이 계산된다. 질량 유량은 단계(506) 및 단계(507)에서 계산되어 결과로 나오는 위상 차 및 결과로 나오는 주파수로부터 계산된다. 부가하여, 질량 유량 계산은 위상 차 및 주파수로부터 시간 차(Δt)를 계산할 수 있고, 상기 시간 차(Δt)는 궁극적으로 질량 유량을 계산하기 위해 사용된다.
단계(509)에서, 앞서 논의된 바와 같이 밀도가 선택적으로 결정될 수 있다.
단계(510)에서, 앞서 논의된 바와 같이 체적 유량이 선택적으로 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세싱 시스템(203)의 일부에 대한 블록 다이어그램(600)이다. 도면에서, 블록들은 프로세싱 회로 또는 프로세싱 동작/루틴들을 나타낸다. 블록 다이어그램(600)은 단계 1 필터 블록(601), 단계 2 필터 블록(602), 힐버트 변환 블록(603), 및 분석 블록(604)을 포함한다. LPO 및 RPO 입력들은 좌측 픽오프 신호 입력 및 우측 픽오프 신호 입력을 포함한다. LPO 또는 RPO는 제 1 센서 신호를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 단계 1 필터 블록(601) 및 단계 2 필터 블록(602)은 프로세싱 시스템(203)에서 구현되는 디지털 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response; FIR) 다상 데시메이션 필터(polyphase decimation filter)들을 포함한다. 이러한 필터들은 하나 또는 두 개의 센서 신호를 필터링하고 데시메이팅(decimate)하기 위한 최적의 방법을 제공하고, 필터링 및 데시메이팅은 동일한 발생순서 시간(chronological time)에서 그리고 동일한 데시메이션 비율로 수행된다. 대안적으로, 단계 1 필터 블록(601) 및 단계 2 필터 블록(602)은 무한 임펄스 응답(Infinite Impulse Response; IIR) 필터 또는 다른 적절한 디지털 필터들 또는 필터 처리를 포함할 수 있다. 그러나 다른 필터 처리 및/또는 필터 실시예들도 고려되고 본 발명의 범위 내에 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 힐버트 변환 블록(603)의 세부도를 보여준다. 도시된 실시예에서, 힐버트 변환 블록(603)은 LPO 분기(700) 및 RPO 분기(710)를 포함한다. LPO 분기(700)는 LPO 필터 블록(702)과 병렬로 LPO 지연 블록(701)을 포함한다. 마찬가지로, RPO 분기는 RPO 필터 블록(712)과 병렬로 RPO 지연 블록(711)을 포함한다. LPO 지연 블록(701) 및 RPO 지연 블록(711)은 샘플링 지연을 도입한다. 따라서 LPO 지연 블록(701) 및 RPO 지연 블록(711)은 시간적으로 발생순서 면에서 더 이후에 있는 LPO 및 RPO 디지털 신호 샘플들을 선택하고, LPO 및 RPO 디지털 신호 샘플들은 LPO 필터 블록(702) 및 RPO 필터 블록(712)에 의 해 필터링된다. LPO 필터 블록(702) 및 RPO 필터 블록(712)은 입력된 디지털 신호 샘플들 상에서 90도 위상 편이를 수행한다.
힐버트 변환 블록(603)은 위상 측정을 제공하는 제 1 단계이다. 힐버트 변환 블록(603)은 필터링되고 데시메이팅된 LPO 및 RPO 신호들을 수신하고 힐버트 변환을 수행한다. 힐버트 변환은 LPO 및 RPO 신호들의 90도 위상 편이된 버전, 즉, 원래의 동위상(in-phase; I) 신호 성분들의 직각위상(Q) 성분들을 생성한다. 따라서 힐버트 변환 블록(603)의 출력은 원래의 동위상(I) 신호 성분들 LPO I 및 RPO I과 함께, 새로운 직각위상(Q) 성분들 LPO Q 및 RPO Q를 제공한다.
힐버트 변환 블록(603)에 대한 입력은 이하와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112009047482075-pat00001
.........................................(2)
Figure 112009047482075-pat00002
.....................................(3)
힐버트 변환을 사용하면 출력은 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00003
....................................(4)
Figure 112009047482075-pat00004
...............................(5)
원래의 항과 힐버트 변환의 출력을 결합하면 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00005
..............(6)
Figure 112009047482075-pat00006
....(7)
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 블록(604)의 2개의 독립 분기들에 대한 블록 다이어그램이다. 분석 블록(604)은 주파수, 차동 위상 및 델타 T(Δt) 측정의 최종 단계이다. 도 8은 동위상(I) 및 직각위상(Q) 성분들로부터 위상 차를 결정하는 제 1 분기를 포함하는 위상 부분(604a)이다. 도 9는 단일 센서 신호의 동위상(I) 및 직각위상(Q) 성분들로부터 주파수를 결정하는 주파수 부분(604b)이다. 단일 센서 신호는 도시된 바와 같이 LPO 신호를 포함하거나 대안적으로 RPO 신호를 포함할 수 있다.
도 8의 실시예에서, 분석 블록(604)의 위상 부분(604a)은 결합 블록(join block)들(801a 및 801b), 켤레 블록(conjugate block)(802), 복소수 곱셈 블록(complex multiplication block)(803), 필터 블록(804) 및 위상각 블록(805)을 포함한다.
결합 블록들(801a 및 801b)은 센서 신호의 동위상(I) 및 직각위상(Q) 양 성분을 수신하여 넘겨준다. 켤레 블록(802)은 센서 신호(여기서는 LPO 신호) 상에서 켤레 복소수를 수행하여 허수 신호의 음수를 형성한다. 복소수 곱셈 블록(803)은 RPO 신호 및 LPO 신호를 곱하여 이하의 식 (8)을 수행한다. 필터 블록(804)은 앞서 논의된 FIR 필터와 같은 디지털 필터를 수행한다. 필터 블록(804)은 센서 신호의 동위상(I) 및 직각위상(Q) 성분들로부터 고조파 정보(harmonic content)를 제거하고 상기 신호를 데시메이팅하기 위하여 다상 데시메이션 필터를 포함할 수 있다. 필터 계수들은 입력된 신호의 데시메이션, 예컨대, 10배 만큼의 데시메이션을 제공하도록 선택될 수 있다. 위상각 블록(805)은 LPO 신호 및 RPO 신호의 동위상(I) 및 직각위상(Q) 성분들로부터 위상각을 결정한다. 위상각 블록(805)은 이하에 도시된 식 (11)을 수행한다.
도 8에 도시된 위상 부분(604a)은 이하의 식을 수행한다.
Figure 112009047482075-pat00007
..........................................................................(8)
여기서,
Figure 112009047482075-pat00008
는 LPO의 켤레 복소수이다. 이하를 가정하면,
Figure 112009047482075-pat00009
................................................(9)
그 다음,
Figure 112009047482075-pat00010
.............(10)
그 결과 나오는 차동 위상각은 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00011
........................................(11)
도 9는 본 발명에 따른 분석 블록(604)의 주파수 부분(604b)의 블록 다이어그램이다. 주파수 부분(604b)은 좌측 또는 우측 픽오프 신호(LPO 또는 RPO) 상에서 동작할 수 있다. 도시된 실시예에서 주파수 부분(604b)은 결합 블록(901), 켤레 복소수 블록(902), 샘플링 블록(903), 복소수 곱셈 블록(904), 필터 블록(905), 위상각 블록(906), 상수 블록(907), 및 나눗셈 블록(908)을 포함한다.
이전에 논의된 바와 같이, 결합 블록(901)은 센서 신호의 동위상(I) 및 직각위상(Q) 양쪽 성분들을 수신하여 넘겨준다. 켤레 블록(902)은 센서 신호(여기서는 LPO 신호) 상에서 켤레 복소수를 수행하여 허수 신호의 음수를 형성한다. 지연 블록(903)은 주파수 부분(604b)으로 샘플링 지연을 도입하고, 따라서 시간적으로 발생순서 면에서 더 오래된 디지털 신호 샘플을 선택한다. 이러한 더 오래된 디지털 신호 샘플에는 복소수 곱셈 블록(904)에서의 현재 디지털 신호가 곱해진다. 복소수 곱셈 블록(904)은 LPO 신호 및 LPO 켤레 신호를 곱하여 이하의 식 (12)를 수행한다. 필터 블록(905)은 앞서 논의된 FIR 필터와 같은 디지털 필터를 수행한다. 필터 블록(905)은 센서 신호의 동위상(I) 및 직각위상(Q) 성분들로부터 고조파 정보를 제거하고 상기 신호를 데시메이팅하기 위하여 다상 데시메이션 필터를 포함할 수 있다. 필터 계수들은 입력된 신호의 데시메이션, 예컨대, 10배 만큼의 데시메이션을 제공하도록 선택될 수 있다. 위상각 블록(906)은 LPO 신호의 동위상(I) 및 직각위상(Q) 성분들로부터 위상각을 결정한다. 위상각 블록(906)은 이하의 식 (13)의 부분을 수행한다. 상수 블록(907)은 식 (14)에 기재된 바와 같이 2π에 의해 나누어진 샘플링 비율 FS를 포함하는 계수를 공급한다. 나눗셈 블록(908)은 식 (14)의 나눗셈 동작을 수행한다.
주파수 부분(604b)은 이하의 식을 수행한다.
Figure 112009047482075-pat00012
.........................................................................(12)
따라서 2개의 연속적인 샘플들 간의 각은 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00013
........................(13)
상기의 것은 좌측 픽오프의 각 주파수이다. 이것을 Hz로 변환하면 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00014
...................................(14)
여기서, "FS"는 힐버트 변환 블록(603)의 비율이다. 앞서 논의된 예시에서, "FS"는 약 2kHz이다.
도 10은 정상 조건들 하에서 유량계의 픽오프 센서 신호의 파워 스펙트럼 밀도 도면이다. 유량계의 기본 주파수는 그래프에서 가장 높은 스파이크이고 약 135 Hz에 위치한다. 상기 도면은 또한 주파수 스펙트럼에서 몇 개의 다른 큰 스파이크들을 보여준다(제 1 비-기본 모드는 기본 모드 주파수의 약 1.5배의 주파수에서 비틀림 모드임). 이러한 스파이크들은 유량계의 고조파 주파수들을 포함하고, 또한 다른 바람직스럽지 못한 센서 모드들(즉, 비틀림 모드, 제 2 휨 모드 등)을 포함한다.
도 11은 단일 위상 편이 실시예에 따른 대안적인 힐버트 변환 블록(603')을 도시한다. 이러한 실시예에서 힐버트 변환 블록(603')은 LPO 분기(1100) 및 RPO 분기(1110)를 포함한다. LPO 분기(1100)는 필터 블록(702)에 병렬로 지연 블록(701)을 포함한다. 이러한 실시예에서 RPO 분기(1110)는 단지 지연 블록(701)만을 포함한다. 이전과 같이, 지연 블록들(701)은 샘플링 지연을 도입한다. 이전와 같이, 필터 블록(702)은 입력된 디지털 신호 샘플 상에 90도 위상 편이를 수행한다. 대안적으로 힐버트 변환 블록(603')은 단지 RPO 신호만을 위상 편이시킬 수 있다.
이러한 프로세싱 실시예는 주파수 및 위상 차 양자 모두를 유도하기 위하여 단지 하나의 센서 신호의 힐버트 변환/위상 편이를 사용한다(도 2-도 3 참조). 이것은 위상 측정을 수행하기 위해 필요한 계산의 수를 현저히 감소시키고 질량 유량을 얻기 위하여 요구되는 계산의 수를 현저히 감소시킨다.
이러한 실시예에서, 힐버트 변환 블록(603')의 출력은 좌측 또는 우측 센서 신호(양쪽 신호들 모두는 아님)의 직각위상(Q) 성분들을 제공할 것이다. 이하의 예에서, LPO 신호가 위상 편이된다.
Figure 112009047482075-pat00015
........................................(26)
Figure 112009047482075-pat00016
......................................(27)
힐버트 변환을 사용하면, 출력은 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00017
....................................(28)
*
Figure 112009047482075-pat00018
.....................................(29)
LPO 원래 항과 힐버트 변환의 출력(즉, 90도 위상 편이)을 결합하면 이하와 같이 나온다.
Figure 112009047482075-pat00019
..............(30)
반면 RPO는 이하와 같이 동일하게 유지된다.
Figure 112009047482075-pat00020
......(31)
도 12는 단일의 위상 편이 실시예에 대한 분석 블록(604a')을 보여준다. 이러한 실시예에서 분석 블록(604a')은 하나의 결합 블록(801), 복소수 곱셈 블록(803), 저역 통과 필터 블록(1201), 및 위상각 블록(805)을 포함한다. 이러한 실시예에서 분석 블록(604a')는 이하의 식을 수행한다.
Figure 112009047482075-pat00021
...................................................................(32)
저역 통과 필터 블록(1201)은 복소수 곱셈 블록(803)에 의해 생성된 고주파수 성분을 제거하는 저역 통과 필터를 포함한다. 저역 통과 필터 블록(1201)은 임의 방식의 저역 통과 필터링 동작을 수행할 수 있다. 곱셈 동작의 결과는 2개의 항을 생성한다.
Figure 112010080235711-pat00022
항과
Figure 112010080235711-pat00023
항은 서로 소거되기 때문에,
Figure 112010080235711-pat00024
항은 결합하여 위상(phase-only) φ 항(DC 결과)으로 단순화된다.
Figure 112010080235711-pat00025
은 2배의 주파수에서
Figure 112010080235711-pat00026
항으로 단순화된다. 그 결과는 두 항의 합이기 때문에, 고주파수
Figure 112010080235711-pat00027
항이 제거될 수있다. 여기에서 관심있는 유일한 신호는 DC 항이다. 고주파수
Figure 112010080235711-pat00028
항은 2개의 저역 통과 필터를 사용하여 상기 결과로부터 필터링될 수 있다. 저역 통과 필터의 컷오프(cut-off)는 0과 2ω 사이의 어디든 위치할 수 있다.
필터링 이후의 결과는 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00029
.............(33)
따라서, 차동 위상각은 이하와 같다.
Figure 112009047482075-pat00030
........................................(34)
두 개 대신에 하나의 픽오프 신호의 힐버트 변환을 채택함으로써, 코리올리 질량 유량계에서 위상 및 주파수 평가를 수행하기 위해 요구되는 계산 부하는 유리하게 감소된다. 따라서 위상 및 주파수는 2개의 센서 신호들을 사용하여, 그러나 단지 하나의 90도 위상 편이를 사용하여 결정될 수 있다.
도 13은 선행 기술과 비교한 본 발명의 센서 프로세싱을 도시하며, 여기서, 각각의 시간 차(Δt) 값이 비교된다. 차트는 가스 유동(즉, 예를 들어 가스 거품)을 포함한 유동 물질을 도시한다. 이러한 조건 하에서, 유동 잡음은 위상 및 주파수 계산의 속도 때문에 새로운 알고리즘에서 상당히 감소된다. 그래프로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 의해 도출되는 결과는 선행 기술 (Δt) 측정들에 반영된 큰 피크 및 밸리들을 나타내지 않는다.
본 발명은 선행 기술과 상이하다. 우선, 선행 기술은 전형적으로 진동 응답 주파수를 결정하기 위하여 픽오프 신호 및 독립적인 주파수 원, 예컨대, 구동기 시스템으로 전달되는 구동기 신호를 사용하여 픽오프 주파수를 결정한다. 반대로, 본 발명은 2개의 센서 신호들 중 하나의 위상을 편이시킴으로써 주파수를 결정한다. 선행 기술은 센서 신호의 위상 편이로부터 진동 응답 주파수를 결정하지 못한다.
둘째, 대부분의 선행 기술에 따른 유량계들은 선행 기술 주파수 결정을 사용하여 픽오프 신호들 간의 위상 차를 결정한다. 결과적으로, 선행 기술 주파수 결정에 포함된 임의의 에러는 선행 기술에서 위상 차 결정에 포함되고, 선행 기술에 따른 질량 유량 결정에서의 전체 에러를 배가시킨다. 반대로, 본 발명은 임의의 주파수 결정을 사용하지 않고도 하나 또는 두 개의 위상 편이 센서 신호들로부터 직접적으로 위상 차를 결정한다. 그 결과, 임의의 에러 항은 단지 위상 차 결정의 위상 조작 및 위상 측정의 결과이고, 임의의 주파수 결정 에러에 의해 영향받지 않는다.
셋째, 선행 기술은 독립적으로 결정된 외부 주파수를 사용하여 질량 유량을 결정한다. 전형적으로, 선행 기술은 또한 독립적으로 결정된 외부 주파수를 사용 하여 획득된 위상 차를 사용한다. 결과적으로, 선행 기술에서, 질량 유량은 주파수 결정에서의 임의의 에러에 의해 두 배 영향을 받을 수 있고, 따라서 만족스러울 만큼 정확하거나 신뢰성있지 못하다. 반대로, 본 발명에서 주파수 결정 및 위상 차 결정은 독립적으로 도출된다. 따라서 본 발명에서 주파수 결정 및 위상 차 결정은 훨씬 더 작은 에러 성분을 포함한다. 결과적으로, 본 발명의 계량기 전자장치 및 방법을 사용하여, 질량 유량 결정에서의 에러 양은 크게 줄어든다. 결과적으로, 본 발명에 따른 밀도 및 체적 유량 또한 정확성 및 신뢰성 면에서 개선된다.
넷째, 선행 기술의 주파수 결정은 비교적 오랜 시간이 걸린다. 유동 물질이 2-위상 또는 3-위상 유동을 포함하는 경우, 예를 들어, 유입된 고체 및/또는 유입된 가스(예를 들어, 공기 방울)를 포함하는 액체의 경우, 선행 기술에 따른 주파수 결정은 안정적이고 상대적으로 정확한 주파수 측정을 제공하기 위하여 1-2초 정도 걸릴 수 있다. 반대로, 본 발명에 따른 주파수 및 위상 차 결정은 훨씬 더 빨리, 예컨대, 수 밀리초 또는 수백 밀리초 정도로 빨리 달성될 수 있다. 주파수 및 위상 차로부터 도출된 모든 유동 특성들 또한 훨씬 더 짧은 시간 내에 획득될 수 있다.
본 발명에 따른 센서 신호들을 처리하는 계량기 전자장치 및 방법은 필요하다면 몇 가지 이점들을 달성하기 위하여 임의의 실시예에 따라 수행될 수 있다. 본 발명은 2개의 위상 편이된 센서 신호들로부터 위상 차를 계산할 수 있다. 본 발명은 더 큰 정확성 및 신뢰성을 가진 위상 차 결정을 제공할 수 있다. 본 발명은 더 적은 프로세싱 시간을 소모하면서 선행 기술보다 더 빠른 위상 차 결정을 제 공할 수 있다.
본 발명은 단지 하나의 위상 편이된 센서 신호로부터 주파수를 계산할 수 있다. 본 발명은 더 큰 정확성 및 신뢰성을 가진 주파수 결정을 제공할 수 있다. 본 발명은 더 적은 프로세싱 시간을 소모하면서 선행 기술보다 더 빠른 주파수 결정을 제공할 수 있다.
본 발명은 단지 하나 또는 두 개의 센서 신호로부터 다른 것들 가운데 질량 유량, 밀도 및/또는 체적 유량을 계산할 수 있다. 본 발명은 더 큰 정확성 및 신뢰성을 가진 질량 유량 결정을 제공할 수 있다. 본 발명은 더 적은 프로세싱 시간을 소모하면서 선행 기술보다 더 빠른 질량 유량 결정을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 유입된 공기 조건들, 공허-충만-공허(empty-full-empty) 조건들, 가스 응용예들, 및 정상 상태(steady state) 조건들에 대하여 상당히 더 나은 성능을 제공한다.
도 1은 본 발명의 예에서 코리올리 유량계를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계량기 전자장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 유량계의 센서 신호를 처리하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계량기 전자장치를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유량계에서 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 처리하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로세싱 시스템의 일부에 대한 블록 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 힐버트 변환 블록의 상세도를 도시한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 분석 블록의 2개의 독립적인 분기(branch)의 블록 다이어그램이다.
도 10은 정상 조건(normal condition)들 하에서 유량계의 픽오프 센서 신호의 파워 스펙트럼 밀도 도면이다.
도 11은 단일 위상 편이 실시예에 따른 힐버트 변환 블록을 도시한다.
도 12는 단일 위상 편이 실시예에 대한 분석 블록을 도시한다.
도 13은 선행 기술과 비교한 본 발명의 센서 프로세싱을 도시하는데, 여기서, 각각의 시간 차이(Δt) 값이 비교된다.

Claims (35)

  1. 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 계량기 전자장치(20)로서,
    제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 수신하기 위한 인터페이스(201); 및
    상기 인터페이스(201)와 통신하는 프로세싱 시스템(203)
    을 포함하며, 상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 제 1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하고 상기 제 1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하도록 구성되고, 상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수(complex conjugate)와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 제1 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성하는, 계량기 전자장치(20).
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 인터페이스(201)는 상기 센서 신호를 디지털화하도록 구성되는 디지털화기(202)를 포함하는, 계량기 전자장치(20).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계량기 전자장치(20)는 상기 제1 센서 신호로부터 상기 90도 위상 편이를 생성하기 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하도록 추가로 구성되는, 계량기 전자장치(20).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계량기 전자장치(20)는 상기 제1 센서 신호, 상기 90도 위상 편이 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하도록 추가로 구성되는, 계량기 전자장치(20).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 질량 유량(mass flow rate), 밀도 또는 체적 유량(volume flow rate) 중 하나 또는 둘 이상을 계산하도록 추가로 구성되는, 계량기 전자장치(20).
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 제1 센서 신호, 상기 90도 위상 편이, 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하고, 상기 위상차 및 상기 주파수로부터 질량 유량을 계산하도록 추가로 구성되는, 계량기 전자장치(20).
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 계량기 전자장치(20)로서,
    제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하기 위한 인터페이스(201); 및
    상기 인터페이스(201)와 통신하는 프로세싱 시스템(203)
    을 포함하며, 상기 프로세싱 시스템은 상기 제1 센서 신호로부터 제1 90도 위상 편이를 생성하고, 상기 제1 센서 신호 및 상기 제1 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하고, 상기 제1 센서 신호, 상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상 차를 계산하도록 구성되며, 상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 제1 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성하는, 계량기 전자장치(20).
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 인터페이스(201)는 상기 센서 신호를 디지털화하도록 구성되는 디지털화기(202)를 포함하는, 계량기 전자장치(20).
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 계량기 전자장치(20)는 상기 제1 센서 신호로부터 상기 90도 위상 편이를 생성하기 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하도록 추가로 구성되는, 계량기 전자장치(20).
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 계산하도록 추가로 구성되는, 계량기 전자장치(20).
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 위상차 및 상기 주파수로부터 질량 유량을 계산하도록 추가로 구성되는, 계량기 전자장치(20).
  12. 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하는 단계
    를 포함하며, 상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 제1 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 90도 위상 편이를 계산하는 단계 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는 상기 제1 센서 신호, 상기 90도 위상 편이 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 센서 신호, 상기 90도 위상 편이 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하는 단계; 및
    질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 계산하는 단계
    를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제12항에 있어서,
    힐버트 변환(Hilbert transform)을 사용하여 상기 90도 위상 편이를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하는 단계;
    상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 센서 신호, 상기 90도 위상 편이 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하는 단계
    를 포함하며, 상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 제1 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제17항에 있어서,
    상기 90도 위상 편이를 계산하는 단계 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제17항에 있어서,
    질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제17항에 있어서,
    힐버트 변환을 사용하여 상기 90도 위상 편이를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  21. 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 센서 신호로부터 90도 위상 편이를 생성하는 단계;
    상기 제1 센서 신호, 상기 90도 위상 편이 및 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하는 단계;
    상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하는 단계 ? 상기 제1 센서 신호 및 상기 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 제1 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성함 ? ; 및
    질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 계산하는 단계
    를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항에 있어서,
    상기 90도 위상 편이를 계산하는 단계 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  23. 청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항에 있어서,
    힐버트 변환을 사용하여 상기 90도 위상 편이를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 센서 신호로부터 제1 90도 위상 편이를 생성하는 단계 및 상기 제2 센서 신호로부터 제2 90도 위상 편이를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 센서 신호 및 상기 제1 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하는 단계 또는 상기 제2 센서 신호 및 상기 제2 90도 위상 편이로부터 상기 주파수를 계산하는 단계
    를 포함하며, 상기 센서 신호 및 대응하는 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제24항에 있어서,
    상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 90도 위상 편이를 계산하는 단계 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제24항에 있어서,
    상기 제1 센서 신호, 상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하는 단계, 또는 상기 제1 센서 신호, 상기 제2 센서 신호 및 상기 제2 90도 위상 편이로부터 상기 위상차를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제24항에 있어서,
    질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제24항에 있어서,
    힐버트 변환을 사용하여 상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 90도 위상 편이를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  29. 청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 센서 신호로부터 제1 90도 위상 편이를 생성하는 단계 및 상기 제2 센서 신호로부터 제2 90도 위상 편이를 생성하는 단계;
    상기 제1 센서 신호 및 상기 제1 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하는 단계 또는 상기 제2 센서 신호 및 상기 제2 90도 위상 편이로부터 상기 주파수를 계산하는 단계 ? 상기 센서 신호 및 대응하는 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성함 ? ; 및
    질량 유량, 밀도 또는 체적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 계산하는 단계
    를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  30. 청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제29항에 있어서,
    상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 90도 위상 편이를 계산하는 단계 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제29항에 있어서,
    상기 제1 센서 신호, 상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하는 단계, 또는 상기 제1 센서 신호, 상기 제2 센서 신호 및 상기 제2 90도 위상 편이로부터 상기 위상차를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  32. 청구항 32은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제29항에 있어서,
    힐버트 변환을 사용하여 상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 90도 위상 편이를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  33. 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 센서 신호로부터 제1 90도 위상 편이를 생성하는 단계 및 상기 제2 센서 신호로부터 제2 90도 위상 편이를 생성하는 단계;
    상기 제1 센서 신호 및 상기 제1 90도 위상 편이로부터 주파수를 계산하는 단계 또는 상기 제2 센서 신호 및 상기 제2 90도 위상 편이로부터 상기 주파수를 계산하는 단계;
    상기 제1 센서 신호, 상기 제1 90도 위상 편이, 및 상기 제2 센서 신호로부터 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호 사이의 위상차를 계산하는 단계 또는 상기 제1 센서 신호, 상기 제2 센서 신호, 및 상기 제2 90도 위상 편이로부터 상기 위상차를 계산하는 단계 ? 상기 센서 신호 및 대응하는 90도 위상 편이를 실수 성분 및 허수 성분으로 포함하는 복소 신호가 상기 복소 신호의 지연된 켤레복소수와 곱셈되어 제곱 진폭 항(A2) 및 상기 센서 신호와 상기 지연된 켤레복소수 사이 각도의 코사인 및 사인을 생성함 ? ; 및
    질량 유량, 밀도, 또는 체적 유량 중 하나 또는 둘 이상을 계산하는 단계
    를 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  34. 청구항 34은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제33항에 있어서,
    상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 90도 위상 편이를 계산하는 단계 이전에 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
  35. 청구항 35은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
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    힐버트 변환을 사용하여 상기 제1 90도 위상 편이 및 상기 제2 90도 위상 편이를 계산하는 단계를 더 포함하는, 진동 유량계에서 센서 신호들을 처리하기 위한 방법.
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