KR101609818B1

KR101609818B1 - 진동 계측기 내 유체 파라미터 측정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101609818B1
Application number: KR1020147017769A
Authority: KR
Inventors: 조엘 웨인스테인; 마크 제임스 벨; 앤드류 티모씨 파텐
Original assignee: 마이크로 모우션, 인코포레이티드
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2016-04-20
Also published as: WO2010056244A1; RU2011123896A; US10466087B2; BRPI0823229A2; KR20110079919A; AR074091A1; EP2366098A1; RU2502962C2; CA2743507A1; AU2008363999B2; JP2012508377A; KR20130055704A; EP2366098B1; MX2011004353A; CN102216739B; BRPI0823229B1; CA2743507C; HK1162660A1; US20110264385A1; CN102216739A

Abstract

진동 유량계를 통해 흐르는 유동의 유체 파라미터 계산 방법이 제공된다. 상기 방법은 하나 이상의 주파수로 유량계를 진동시키는 것과 진동 응답을 수신하는 것을 포함한다. 상기 방법은 제1 유체 특성을 생성하는 것과 적어도 제2 유체 특성을 생성하는 것을 더 포함한다. 상기 방법은 제1 유체 특성 및 적어도 제2 유체 특성에 기초하여 유체 파라미터를 계산하는 것을 더 포함한다.

Description

진동 계측기 내 유체 파라미터 측정 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING A FLUID PARAMETER IN A VIBRATING METER}

본 발명은 유량계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 유량계 내 유체 파라미터 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.

유량계는 유동하는 물질의 질량 유량, 밀도 및 다른 특성들을 측정하기 위해 사용된다. 유동 물질은 액체, 기체, 액체 또는 기체에 현탁된(suspended) 고체 또는 그 임의의 조합을 포함할 수 있다. 코리올리 질량 유량계 및 진동 밀도계와 같은 진동 도관 센서들(vibrating conduit sensors)은 일반적으로 유동 물질을 포함하는 진동하는 도관의 운동을 탐지하는 것에 의해서 동작한다. 질량 유량, 밀도 등과 같은 도관 내 물질과 결부된 특성(properties)은 도관과 결부된 운동 트랜스듀서로부터 수신된 측정 신호들을 처리하는 것에 의해서 결정될 수 있다. 진동하는 물질로 채워진 시스템의 진동 모드들은 일반적으로 포함하는 도관 및 거기에 포함된 물질의 결합 질량(combined mass), 강성(stiffness), 및 댐핑 특성들에 의해서 영향 받는다.

전형적인 코리올리 질량 유량계는 하나 이상의 도관들을 포함하는데 하나 이상의 도관들은 파이프라인 또는 다른 운송 시스템(transport system)에서 직렬로(inline) 연결되고 시스템 내 예를 들어 유체들, 슬러리들 등과 같은 물질을 이송(convey)한다. 각각의 도관은 예를 들어 단순 굽힘, 비틀림, 방사상(radial) 및 커플링(coupled) 모드들을 포함하는 일 세트의(a set of) 자연 진동 모드들을 구비하는 것으로서 보여질 수 있다. 전형적인 코리올리 질량 유량 측정 어플리케이션에 있어서, 도관은 도관을 통해 물질이 흐를 때 하나 이상의 진동 모드들에서 가진되고(excited), 도관의 운동은 도관을 따라 이격된 지점들에서 측정된다. 여기는 일반적으로 액추에이터에 의해서 예를 들어 주기적으로 도관을 섭동하는(perturb) 보이스-코일 타입 구동기(voice coil-type driver)와 같은 전자기계 장치에 의해서 제공된다. 트랜스듀서 위치들에서의 운동들 간의 시간 지연 또는 위상차를 측정하는 것에 의해서 질량 유량이 결정될 수 있다. 유동 물질의 밀도는 유량계의 진동 응답의 주파수로부터 결정될 수 있다. 두 개의 이러한 트랜스듀서들(또는 픽-오프 센서들)은 일반적으로 유관 또는 유관들의 진동 응답을 측정하기 위해 채택되고 액추에이터의 상류 및 하류인 위치들에서 위치된다. 두 개의 픽-오프 센서들은 일반적으로 두 개의 독립된 쌍들인 와이어들과 같은 케이블링에 의해서 전자계측기기(electronic instrumentation)에 연결된다. 계측기기는 두 개의 픽-오프 센서들로부터 신호들을 수신하고 유동 측정치들을 도출하기 위해서 신호들을 처리한다.

진동 유량계들에 있어서 에러를 야기하는 하나의 잠재적인 원인은 음속 효과로서도 알려진 압축률(compressibility)에 의해서 야기된다. 이러한 에러는 일반적으로 튜브 진동 주파수 증가에 따라서 증가하고 따라서 에러는 종종 고주파수 동작 동안 발생한다. 진동 유량계 내 음속 효과를 특징지우기 위한 다수의 모델들이 개발되어 왔다. 예를 들면, 측정된 밀도 및 질량 유량에서의 에러 효과가 Hemp J 및 Kutin J의 측정된 유체의 압축률에 기인한 코리올리 유량계 판독에 있어서의 에러 이론(Theory of errors in Coriolis flowmeter readings due to compressibility of the fluid being metered)에 의해서 특징지워졌다. 유동 측정 및 계측(Flow Measurement and Instrumentation), 17:359-369 (2006)에 의하면:

여기서 ω = 각 진동 주파수

d = 유관의 내직경

c = 프로세스 유체의 음속

따라서 프로세스 유체 내 음속이 알려진다면, 측정된 밀도 및 질량 유량의 에러가 결정되고 보정될 수 있다. 종래 기술에 따른 해법은 일반적으로 프로세스 유체가 둘 이상의 상들을 가지는 혼합물을 포함하고 개별 상들의 음속이 알려진 상황을 다루어 왔다. 예를 들면, 본 출원의 출원인에게 양도되고 인용에 의하여 본 명세서에 편입되는 PCT 특허 출원 PCT/US07/74711은 성분들(components)에 대한 알려진 음속들에 기초하여 다상 유동 혼합물에 대한 음속 결정 방법을 개시한다. 앞서 인용한 PCT 특허 출원에 제공된 수학식들뿐만 아니라 위에 열겨된 수학식들이 진동하는 튜브에 미치는 VOS 효과들에 대한 모델의 예시들에 불과함을 이해할 수 있을 것이다. 다른 모델들이 또한 알려져 있고 발명의 상세한 설명 및 청구항들의 범주 내에 속한다. 위에 주어진 특정한 예시 및 명세서 전반에서 사용되는 예시들은 본 발명의 범주를 제한하지 아니한다.

많은 상황들(circumstances)에 있어서, 예를 들어, 기체 혼합물이 미지의 조성이라면, 음속이 미지일 수 있다. 나아가, 조성이 알려져 있더라도, 이들 성분들에 대한 음속이 미지일 수 있다. 다른 종래 기술에 따른 해법들은 음속을 측정하기 위한 어쿠스틱 센서들과 같은 추가적인 센서들을 채택한다. 이러한 접근은 비용이 더 들뿐만 아니라 공간 및 비용 제약 때문에 많은 상황들에 있어서 비실용적일 수 있다.

이에, 본 기술 분야에 있어서 오직 진동 유량계로부터 얻어진 측정치들에 기초하여 음속 값을 얻는 방법이 요구되어 왔다. 나아가, 본 기술 분야에 있어서, 성분들이 미지인 단상 유체의 음속 측정치를 얻는 방법이 요구되어 왔다. 본 발명은 본 기술 분야에서의 이러한 문제 및 다른 문제들을 해결하고 본 기술 분야에서의 개선을 성취한다.

양태들( ASPECTS )

본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 제1 진동 유량계를 통해 흐르는 유동의 유체 파라미터 계산 방법은:

하나 이상의 주파수로 진동 유량계를 진동시키는 단계;

진동 응답을 수신하는 단계;

유체의 제1 유체 특성을 생성하는 단계;

상기 유체의 적어도 제2 유체 특성을 생성하는 단계;

그리고 상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성에 기초하여 유체 파라미터를 계산하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성은, 제1 밀도 측정치와 적어도 제2 밀도 측정치를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성은, 제1 질량 유량과 적어도 제2 질량 유량을 포함한다.

바람직하게는, 상기 진동 유량계를 진동시키는 단계는:

제1 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키는 단계; 그리고

적어도 제2 주파수로 상기 진동 유량계를 추가적으로 진동시키는 단계;

를 포함하고,

상기 적어도 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 다른 주파수이다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터 계산 방법은, 상기 진동 응답을 상기 진동 응답의 제1 주파수 성분 및 상기 진동 응답의 적어도 제2 주파수로 분리하는 단계;를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 유체 특성은 상기 진동 응답의 제1 주파수 성분에 기초하고, 상기 적어도 제2 유체 특성은 상기 진동 응답의 적어도 제2 주파수 성분에 기초한다.

바람직하게는, 상기 진동 유량계를 진동시키는 단계는:

제1 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키는 단계; 그리고

상기 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수로 분리하는 단계;

를 포함하고,

상기 제1 주파수 성분 및 상기 적어도 제2 주파수 성분은 상기 제1 주파수로 진동시키는 것에 의해서 생성된다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터 계산 방법은:

적어도 제2 진동 유량계를 진동시키는 단계;

상기 제1 진동 유량계로부터 상기 제1 유체 특성을 생성하는 단계; 그리고

상기 적어도 제2 진동 유량계로부터 상기 적어도 제2 유체 특성을 생성하는 단계;

를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 진동 유량계와 상기 적어도 제2 진동 유량계를 진동시키는 단계는:

제1 주파수로 상기 제1 진동 유량계를 진동시키는 단계; 그리고

적어도 제2 주파수로 상기 적어도 제2 진동 유량계를 추가적으로 진동시키는 단계;

를 포함하고,

바람직하게는, 상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성은

제1 밀도 측정치와 적어도 제2 밀도 측정치를 포함하고,

상기 제1 밀도 측정치는 알려진 유체 밀도로부터 생성된다.

바람직하게는, 상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치 및 적어도 제2 밀도 측정치를 포함하고,

상기 유체 파라미터 계산 방법이:

상기 제1 밀도 측정치를 기대 밀도 측정치와 비교하는 단계; 그리고

상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 밀도 측정치가 실제 유체 밀도를 포함한다는 것을 결정하는 단계;

를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성은 제1 질량 유량 및 적어도 제2 질량 유량을 포함하고,

상기 유체 파라미터 계산 방법이:

상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하는 단계; 그리고

상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 질량 유량이 실제 질량 유량을 포함한다는 것을 결정하는 단계;

를 더 포함한다.

상기 유체 파라미터 계산 방법이:

*상기 제1 밀도 측정치를 기대 밀도 측정치와 비교하는 단계; 그리고

상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값을 초과하면 상기 유체의 음속 및 실제 밀도를 계산하는 단계;

를 더 포함한다.

상기 유체 파라미터 계산 방법이:

상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값을 초과하면 상기 유체의 음속 및 실제 질량 유량을 계산하는 단계;

를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터는 밀도를 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터는 질량 유량을 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터는 상기 유체의 음속을 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터 계산 방법은 계산된 음속에 기초하여 밀도 에러를 계산하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터 계산 방법은 계산된 밀도 에러에 기초하여 밀도를 보정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터 계산 방법은 계산된 음속에 기초하여 질량 유량 에러를 계산하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터 계산 방법은 계산된 질량 유량 에러에 기초하여 질량 유량을 보정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터 계산 방법은 계산된 음속을 기대 음속과 비교하는 단계; 그리고

계산된 음속과 기대 음속 간의 차이가 임계값을 초과하면 에러 상태(error condition)임을 결정하는 단계;

를 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 진동 센서들 및 상기 진동 센서들에 커플링된 계측 전자기기를 포함하는 계측 조립체를 포함하는,

유동하는 유체의 유체 파라미터를 계산하기 위한 진동 유량계는,

상기 계측 전자기기가:

상기 진동 센서들로부터 진동 응답을 수신하고;

유체의 제1 유체 특성을 생성하고;

상기 유체의 적어도 제2 유체 특성을 생성하고; 그리고

상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성에 기초하여 유체 파라미터를 계산하도록;

구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 계측 전자 기기는 제1 주파수 및 적어도 제2 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키도록 추가적으로 구성되고, 상기 적어도 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 다른 주파수이다.

바람직하게는, 상기 계측 전자 기기는 상기 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수로 분리하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 계측 전자 기기는:

제1 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키고; 그리고

상기 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수로 분리하도록;

추가적으로 구성되고,

제1 밀도 측정치와 적어도 제2 밀도 측정치를 포함하고,

상기 제1 밀도 측정치는 알려진 유체 밀도로부터 생성된다.

상기 계측 전자기기가:

상기 제1 밀도 측정치를 기대 밀도 측정치와 비교하고; 그리고

상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 밀도 측정치가 실제 유체 밀도를 포함한다는 것을 결정하도록;

추가적으로 구성된다.

상기 계측 전자기기가:

상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하고; 그리고

상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 질량 유량이 실제 질량 유량을 포함한다는 것을 결정하도록;

추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터는 밀도를 포함한다.

바람직하게는, 상기 계측 전자기기는 계산된 음속에 기초하여 밀도 에러를 계산하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 계측 전자기기는 상기 밀도 에러에 기초하여 밀도를 보정하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 계측 전자기기는 계산된 음속에 기초하여 질량 유량 에러를 계산하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 계측 전자기기는 계산된 질량 유량 에러에 기초하여 질량 유량을 보정하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 계측 전자기기는:

계산된 음속을 기대 음속과 비교하고; 그리고

계산된 음속과 기대 음속 간의 차이가 임계값을 초과하면 에러를 결정하도록;

추가적으로 구성된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 제1 유량계 및 적어도 제2 유량계 그리고 상기 제1 유량계 및 적어도 제2 유량계에 커플링된 프로세싱 시스템을 포함하는,

유동하는 유체의 유체 파라미터를 계산하기 위한 진동 유량계 시스템은,

상기 프로세싱 시스템이:

상기 제1 유량계로부터 제1 진동 응답을 수신하고 상기 적어도 제2 유량계로부터 적어도 제2 진동 응답을 수신하고;

상기 제1 진동 응답에 기초하여 상기 유체의 제1 유체 특성을 생성하고;

상기 적어도 제2 진동 응답에 기초하여 상기 유체의 적어도 제2 유체 특성을 생성하고; 그리고

구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 제1 주파수에서 상기 제1 유량계를 진동시키고 그리고 적어도 제2 주파수로 상기 적어도 제2 유량계를 진동시키도록 추가적으로 구성되고, 상기 적어도 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 다른 주파수이다.

바람직하게는, 상기 제1 유체 특성 및 상기 적어도 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치와 적어도 제2 밀도 측정치를 포함하고, 상기 제1 밀도 측정치는 알려진 유체 밀도로부터 생성된다.

상기 프로세싱 시스템이:

추가적으로 구성된다.

상기 프로세싱 시스템이:

상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값을 초과하면 상기 유체의 음속 및 실제 밀도를 계산하도록;

추가적으로 구성된다.

상기 프로세싱 시스템이:

상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하고; 그리고

추가적으로 구성된다.

상기 프로세싱 시스템이:

상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하고; 그리고

상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값을 초과하면 상기 유체의 음속 및 실제 질량 유량을 계산하도록;

추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터는 밀도를 포함한다.

바람직하게는, 상기 유체 파라미터는 음속을 포함한다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 계산된 음속에 기초하여 밀도 에러를 계산하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 계산된 밀도 에러에 기초하여 밀도를 보정하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 계산된 음속에 기초하여 질량 유량 에러를 계산하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 계산된 질량 유량 에러에 기초하여 질량 유량을 보정하도록 추가적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은:

계산된 음속을 기대 음속과 비교하고; 그리고

추가적으로 구성된다.

도 1은 유량계 조립체 및 계측 전자기기를 포함하는 진동 유량계를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 유동 내 음속 계산 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 주파수 및 적어도 제2 주파수를 생성하는 회로를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 힐베르트 프랜스폼(Hilbert transform) 블록들의 일부의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 블록의 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 주파수 및 적어도 제2 주파수를 생성하는 회로를 나타낸다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 유동 내 음속 계산 시스템을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 유동 내 음속 계산 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 내지 도 8과 후술하는 상세한 설명은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 최적 모드(best mode)를 만들고 사용하는 방법을 교시하기 위한 특정한 예시들을 묘사한다. 발명의 원리들을 교시하고자 하는 목적으로, 몇몇 통상적인 양태들(aspects)이 단순화되거나 생략되었다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 범주 내에 속하는 이들 예시로부터의 변형들을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 다수의 변형들을 만들어 내기 위해 아래 기술된 기술적 특징들(features)이 다양한 방식으로 결합될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 기술된 특정한 예시들로 한정되지 아니하며 단지 청구항 및 그 균등물에 의해서 한정된다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 유량계(5)를 나타내는데, 진동 유량계(5)는 유량계 조립체(10)와 계측 전자기기(20)를 포함한다. 계측 전자기기(20)는 리드들(leads)(100)을 통해 계측 조립체(10)에 연결되고 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 총 질량 유동(totalized mass flow), 온도, 음속, 점도, 상 조성(phase composition) 및 다른 정보 중 하나 이상의 측정치들을 통신 경로(communication path)(26) 너머로 제공하도록 구성된다. 진동의 동작 모드, 유관들, 픽오프 센서들, 또는 구동기들의 수에 무관하게, 임의의 유형의 코리올리 유량계에서 본 발명이 사용될 수 있음을 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 이해할 수 있을 것이다. 또한 유량계(5)가 대안적으로 진동 밀도계와 같이, 코리올리 유량계의 질량 유동 측정 능력이 결여된 진동 유량계를 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

유량계 조립체(10)는 한 쌍의 플랜지들(101 및 101')과 매니폴드들(102 및 102'), 구동기(104)와 픽오프 센서들(105 내지 105')을 포함하는 진동 센서들 그리고 유관들(103A 및 103B)를 포함한다. 구동기(104)와 픽오프 센서들(105 내지 105')은 유관들(103A 및 103B)에 연결된다.

플랜지들(101 및 101')은 매니폴드들(102 및 102')에 부착된다. 매니폴드들(102 및 102')은 스페이서(106)의 양 끝단에 부착될 수 있다. 스페이서(106)는 매니폴드들(102 및 102') 간의 간격을 유지하여서, 유관들(103A 및 103B) 내 원치 않는 진동들을 막는다. 측정되는 유동 물질을 지니는(carry) 도관 시스템(미도시) 내로 유량계 조립체(10)가 삽입될 때, 유동 물질은 플랜지(101)를 통해 유량계 조립체(10)로 유입되고 유동 물질의 총량(total amount)이 유관들(103A 및 103B)에 유입되도록 지향된 유입 매니폴드(102)를 거쳐 지나가고 유관들(103A 및 103B)을 거쳐 흐르고 유동 물질이 플랜지(101')를 통해 계측 조립체(10)를 빠져나가는 유출 매니폴드(102') 내로 되돌려진다.

각각이 굽힘 축들(W--W 및 W'--W')을 중심으로 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트들, 및 탄성 계수들을 가지도록, 유관들(103A 및 103B)이 선택되고 유입 매니폴드(102) 및 유출 매니폴드(102')에 적절히 장착된다. 유관들(103A 및 103B)은 실질적으로 평행하게 매니폴드들(102 및 102')로부터 외측으로 연장된다.

유량계(5)의 1차 위상차 굽힘 모드(out of phase bending mode)라고 명명된 것에서 및 각각의 굽힘 축들(W 및 W')을 중심으로 반대 방향으로 구동기(104)에 의해서 유관들(103A 및 103B)이 구동된다. 구동기(104)는 유관(103A)에 장착된 자석과 유관(103B)에 장착된 대향 코일(opposing coil)과 같은 잘 알려진 많은 배열들 중의 하나를 포함할 수 있다. 교류 전류가 대향 코일을 통해 흐르는 것에 의해서 두 도관들이 진동하도록 할 수 있다. 적절한 구동 신호가 계측 전자기기(20)에 의해 리드(100)를 경유하여 구동기(104)에 제공된다.

계측 전자기기(20)는 기결정된 주파수에서 구동 신호를 생성할 수 있다. 계측 전자기기(20)는 다수의 중첩된(superimposed) 주파수들을 포함하여 가변 주파수들에서 구동 신호를 생성할 수 있다.

계측 전자기기(20)는 리드들(111 및 111') 각각에서 센서 신호들을 수신한다. 계측 전자기기(20)는 리드(110) 상에 구동 신호를 생성하는데, 구동 신호는 구동기(104)가 유관들(103A 및 103B)을 진동시키도록 한다. 계측 전자기기(20)는 픽오프 센서들(105 및 105')로부터의 좌 및 우 속도 신호들을 처리하여 질량 유량을 연산한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 계측 전자기기(20)는 질량 유량을 연산하기 위해 구동기(104)로부터 수신된 신호들을 처리할 수 있다. 통신 경로(26)는 계측 전자기기(20)로 하여금 작업자(operator) 또는 다른 전자 시스템들과 인터페이스할 수 있도록 하는 입력 및 출력 수단을 제공한다. 도 1의 상세한 설명은 단지 코리올리 유량계 동작의 예시로서 제공된 것이며 본 발명의 교시를 제한하고자 의도되지 아니하였다.

이롭게도, 가용한 저주파수 진동 유량계들은 음속으로부터의 음의 효과(negative effects)가 과다하지 아니할 때 정확하게 밀도를 측정할 수 있다. 따라서 본 기술 분야에 일반적으로 알려진 바와 같이 저주파수 진동 유량계들로부터 얻어진 밀도들은 일반적으로 정확한 값들을 포함하는 것으로 가정될 수 있다. 반대로, 유량계의 진동 주파수를 정확하게 측정하는 고주파수 유량계들이 가용하지만, 밀도 측정치들에 미치는 음속 효과에 의해서 야기되는 추가적인 에러에 의해서 방해된다. 이롭게도 이들 두 특성들은 정확하고 신뢰성 있게 밀도 및 다른 유동 특성들을 결정하기 위해서 채택된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체의 유체 파라미터 계산 방법을 나타내는 순서도(200)이다. 유체 파라미터는 음속, 질량 유량, 또는 밀도를 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이하의 기술에 있어서 유체 파라미터는 종종 음속을 포함하는 것으로서 지칭된다. 이것은 단지 하나의 예시에 불과하며 본 발명은 기술된 특정한 실시예들로 한정되지 아니함을 이해할 수 있을 것이다. 단계 201에서, 진동 유량게의 유량계 조립체가 진동된다. 본 발명의 이러한 실시예에는 단지 하나의 진동 유량계가 필요할 뿐이다. 하나 이상의 주파수로 유량계 조립체가 진동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 유량계 조립체는 하나의 구동 주파수로 진동된다. 하나의 구동 주파수는 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분을 포함하는 진동 응답을 생성할 수 있는데, 하나의 구동 주파수에서 계측 조립체를 진동시키는 것이 다수의 주파수 응답 성분들을 유도할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 유량계를 통한 유동에 의해 생성되는 노이즈가 일반적으로 적어도 제2 주파수에서 유량게 조립체 내 진동을 생성할 것이다. 적어도 제2 주파수는 일반적으로 구동 주파수와는 다른 주파수일 것이다. 진동 응답의 이러한 적어도 제2 주파수 성분은 일반적으로 제1 주파수 성분보다 그 진폭이 훨씬 더 작을 것이다. 그러나 적어도 제2 주파수 성분은 증폭 및 처리될 수 있다. 제1 진동 주파수 응답 및 적어도 제2 진동 주파수 응답은 후속하여 후술하는 단계들로 처리될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 하나의 유량계의 유량계 조립체가 제1 구동 주파수에서 진동되고 또한 적어도 제2 구동 주파수에서 진동된다. 적어도 제2 구동 주파수는 제1 구동 주파수와는 다르다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 구동 주파수는 저주파수를 포함하고 적어도 제2 구동 주파수는 더 높은 구동 주파수를 포함한다. 제1 구동 주파수 및 적어도 제2 구동 주파수에 대하여 하나의 진동 유량계가 캘리브레이트(calibrate)될 것이 필요할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 하나의 진동 유량계는 예를 들어 공기 및 물을 사용하여 캘리브레이트될 수 있다. 제1 및 제2 구동 주파수들은 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분을 포함하는 진동 응답을 생성한다. 더 많은 구동 주파수들이 이용될수록 더 많은 진동 응답들이 얻어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 몇몇 실시에들에 있어서 셋 이상의 구동 주파수들이 이용되어서 계산된 유체 파라미터의 정확성을 높일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 유량계 조립체는 제1 구동 주파수로 진동되고 이어서 적어도 제2 구동 주파수로 진동된다. 대안적으로, 유량계는 제1 구동 주파수 및 적어도 제2 구동 주파수 양자에서 동시에 진동될 수도 있다. 이것은 구동 신호가 예를 들어 둘 이상의 주파수들을 포함할 때 가능할 수 있다. 따라서 유량계의 진동 응답은 둘 이상의 성분 주파수들을 포함한다.

*앞서의 실시예들 모두에 있어서, 하나의 진동 유량계는 진동 응답을 생성한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 진동 응답은 제1 주파수 성분과 적어도 제2 주파수 성분을 포함한다. 그러나, 진동 유량계가 단지 더 높은 구동 주파수에서 진동된다면, 진동 응답이 단지 하나의 주파수 성분을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 후속하여 진동 응답은 아래의 단계들로 처리될 수 있다.

단계 202에서, 진동 응답이 하나의 진동 유량계로부터 수신된다. 진동 응답은 픽-오프 센서들(105A, 105B)로부터 또는 대안적으로 구동기(104)로부터 수신될 수 있다. 진동 응답은 제1 주파수 성분과 적어도 제2 주파수 성분을 포함할 수 있다. 적어도 제2 주파수 성분은 제1 주파수 성분과 다른 주파수를 포함한다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 적어도 제2 주파수 성분은 제1 주파수 성분보다 높은 주파수를 포함할 수 있다. 진동 응답은 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분이 얻어지도록 처리될 수 있다. 상기 처리는 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분으로 분리하는 것을 포함할 수 있다. 상기 처리는 예를 들어 대역 통과 필터들의 사용하는 것을 통해서와 같이, 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분으로 분리하는 것을 포함할 수 있다.

단계 203에 있어서, 제1 유체 특성이 생성된다. 제1 유체 특성은 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 점성 등을 포함할 수 있다. 이러한 열거는 한정적인 것이 아니며 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 생성될 수 있는 추가적인 유체 특성들을 용이하게 인식할 수 있을 것이다. 이하의 기술은 단지 간명함을 위하여 제1 유체 특성이 밀도 측정치를 포함하는 것으로서 지칭하지만, 어떤 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하지는 아니한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 밀도 측정치는 제1 주파수 성분으로부터 도출된 제1 주파수를 사용하여 생성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 밀도 측정치가 저장되거나 알려진 밀도 값으로부터 생성된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 밀도 측정치는 유동하는 물질의 실제 밀도를 포함한다고 가정된다. 용어 "실제" 밀도는 음속 에러가 없는 경우에 얻어질 수 있는 밀도를 의미하는 것으로 의도됨을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 용어 실제 밀도가 사용되었을지라도 계산된 실제 밀도는 여전히 다른 변수들에 의해 야기된 에러를 포함할 수 있고 따라서 밀도 참값(true density)과 다를 수 있다. 제1 밀도 측정치가 실제 밀도를 포함하다는 가정은 일반적으로 밀도 측정치에서의 에러를 생성하는 음속 효과가 상대적으로 작고 따라서 있더라도 거의 없는(little) 영향을 미치는 작은 주파수를 제1 주파수가 포함할 때 정확하다. 그러나 특정한 어플리케이션들에 있어서 이것은 현실적인 가정이 아닐 수 있다. 따라서 제1 밀도 측정치는 예를 들어 룩업 테이블로부터 얻어지거나 저장된 기대 밀도와 비교될 수 있고 제1 밀도치와 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값을 초과한다면, 버려질 수 있다. 대안적으로, 제1 밀도치와 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값을 초과한다면, 하나의 수학식이 아닌 다수의 수학식들이 음속 계산에 사용될 수 있다. 이는 보다 상세하게 후술된다. 임계값은 저장된 값이거나 사용자/작업자로터 입력된 값일 수 있다. 대안적으로, 임계값은 정확한 측정에 대한 사용자/작업자의 요구에 기초할 수 있다. 나아가 기대 밀도는 저장된 값이거나 사용자/작업자로부터 입력된 값일 수 있다. 대안적으로, 기대 밀도는 이전의 측정치에 기초한 것일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 제1 밀도 측정치는 저장되거나 알려진 값으로부터 생성될 수 있다. 다시 말해서, 제1 밀도 측정치가 제1 주파수 성분으로부터 생성될 필요는 없다.

단계 204에서, 적어도 제2 유체 특성이 생성된다. 적어도 제2 유체 특성은 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 점성 등을 포함할 수 있다. 이러한 열거는 한정적인 것이 아니며 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 생성될 수 있는 추가적인 유체 특성들을 용이하게 인식할 수 있을 것이다. 적어도 제2 유체 특성은 제1 유체 특성과 같은 유체 특성을 포함할 수 있거나 또는 다른 유체 특성을 포함할 수 있다. 이하의 기술은 단지 간명함을 위하여 적어도 제2 유체 특성이 밀도 측정치를 포함하는 것으로서 지칭하지만, 어떤 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하지는 아니한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 제2 밀도 측정치는 적어도 제2 주파수 성분의 적어도 제2 주파수를 사용하여 생성된다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 제2 주파수는 제1 주파수와 다른 주파수이다. 반대로, 상이한 주파수들에서의 유동 물질의 진동 및 결과적인 음속 효과에 기인하여, 제1 밀도 측정치 및 적어도 제2 밀도 측정치는 상이할 것이다. 이것은 예를 들어 제1 밀도 측정치가 실제 밀도를 포함하고 제2 밀도 측정치가 음속 효과에 기인하여 밀도 측정치가 에러를 포함하는 보다 높은 주파수에서 얻어질 때 옳을 수 있다. 이러한 차이는 다양한 모델들을 사용하여 다양한 유체 파라미터들을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 유체 파라미터는 예를 들어 음속, 밀도, 또는 질량 유량을 포함할 수 있다. 이하 제공된 모델들은 단지 예시적인 것이며 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 추가적인 유체 파라미터들을 측정할 수 있는 다양한 추가적인 모델들을 용이하게 인식할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 하나의 예시적인 모델이 수학식 (3)에 제공된다.

여기서

수학식 (3)에 도시된 바와 같은 행렬을 사용하여, 다양한 유체 파라미터들이 결정될 수 있다. 결정된 특정한 수의 파라미터들은 예를 들어 이용된 진동 주파수의 수에 따라서 달라질 수 있다. 제공된 행렬에 있어서 유량계가 진동되는 각각의 주파수는 다른 수학식을 제공할 수 있다. 제1 및 적어도 제2 밀도 측정치를 사용하여 유체의 음속 및 실제 밀도를 결정하는 것으로 설명이 제한되어 있지만, 간단히 그 이상의 주파수로 유량계를 진동시키는 것과 다른 수학적인 모델들을 사용하는 것에 의해서 다른 유체 파라미터들 또한 결정될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 유체가 기체를 포함할 때와 같은 몇몇 실시예들에 있어서, 밀도 측정치는 적합한 분해능(resolution)을 제공하지 않을 수 있다. 그러나 질량 유량 측정치는 적합한 분해능을 제공할 수 있다. 따라서, 밀도 측정치를 이용하는 것보다 질량 유량 측정치가 수학식 (2)에 기초하여 이용될 수 있다. 이것은 수학식 (4)에 의해 도시된 것과 같은 모델을 야기할 것이다.

여기서

. 따라서, 행렬 (4)는 행렬 (3)과 유사한 방식으로 이용될 수 있다.

단계 205에서, 유동하는 물질의 유체 파라미터가 제1 밀도 측정치와 적어도 제2 밀도 측정치에 기초하여 결정된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체 파라미터는 예를 들어 음속을 포함할 수 있다. 이하의 설명에 있어서, 유체 파라미터는 종종 단지 예시적으로 음속을 포함하는 것으로서 지칭된다. 따라서 본 발명은 음속 계산으로 한정되지 아니한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유동하는 물질의 음속은 수학식 (5)를 이용하여 결정될 수 있다.

여기서:

= 제1 밀도 측정치

= 제2 밀도 측정치

= 적어도 제2 주파수

d = 유관(103A, 103B)의 내직경

c = 유동하는 물질의 음속

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 밀도 측정치가 실제 밀도를 포함한다고 간주되면, 다시 말해서 제1 밀도 측정치와 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값 이내이면, 수학식 (5)는 유동하는 그 자체로 물질의 음속을 계산하는 데에 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 몇몇 실시예들에 있어서, 제1 밀도 측정치는 알려지거나 저장된 밀도 측정치에 기초하여 생성된다. 따라서, 제1 밀도 측정치는 진동 응답의 제1 주파수 성분에 기초하여 생성될 필요는 없다. 제1 밀도 측정치는 메모리 등으로부터 검색(retrieve)되거나 또는 사용자/작업자에 의해 입력된 것일 수 있다. 음속을 제외한 수학식 (5)에서의 모든 것들이 전술한 바와 같이 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분을 사용하여 측정될 수 있다. 따라서 유동하는 물질에 대한 음속은 제1 주파수로부터 얻어진 제1 밀도 측정치와 적어도 제2 주파수로부터 얻어진 적어도 제2 밀도 측정치에 기초하여 계산될 수 있다. 제1 밀도 측정치 및 적어도 제2 밀도 측정치를 사용하여, 음속의 계산이 종래 기술에서와 같이 외부 측정 장치를 필요로 하지 아니하면서도, 하나의 진동 유량계를 사용하여 생성될 수 있다. 대안적으로, 둘 이상의 유량계가 후술하는 바와 같이 사용될 수 있다. 수학식 (5)는 필요한 경우 언제든지 사용될 수 있지만, 제1 밀도 측정치와 실제 유체 밀도 간의 차이가 임계값 내일 때 가장 정확한 계산을 제공한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 제1 주파수에서 얻어진 밀도의 실질적인 에러를 음속 효과가 생성하지 아니한다면, 이것은 합리적인 가정이다. 나아가, 수학식 (5)는 단지 하나의 예시적인 모델 수학식이고 다른 모델들이 고려될 수 있고 그들 또한 본 발명의 범주 내에 속함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 다른 유체 파라미터들이 계산될 수 있다.

특정한 상황들에 있어서, 제1 밀도 측정치가 실제 유체 밀도를 포함한다는 가정이 합리적이지 아니하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 밀도 측정치와 실제 밀도 간의 차이가 임계값을 초과하면, 두 수학식들이 유체 파라미터를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체 파라미터는 실제 유체 밀도를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유체 파라미터는 음속을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유체 파라미터는 실제 질량 유량을 포함할 수 있다. 용어 "실제" 질량 유량은 음속 효과 없을 때 얻어질 수 있는 질량 유량을 의미함을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 수학식 (6) 및 (7)은 제1 밀도 측정치가 실제 밀도인 것으로 믿어지지 아니하는 경우 또는 실제 밀도가 미지일 때 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 예를 들어 제1 밀도 측정치와 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값을 초과할 때 이것이 결정될 수 있다. 진동 유량계가 밀도 판독치에 미치는 음속 효과가 제1 주파수에서도 과다한 에러를 생성하는 고주파수 계측기라고 간주되면 이것이 또한 참일 수 있다.

따라서 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 계산된 음속이 더 높은 주파수 계측기에서의 음속 효과를 보상하는데 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 수학식 (5)를 사용하여 주어진 온도에서 주어진 유체에 대하여 음속이 계산된다면, 이렇게 계산된 음속은 예를 들어 수학식 (1) 및 (2)를 사용하여 음속 효과에 기인한 밀도 또는 질량 유량 에러를 보상하기 위해 더 높은 주파수 계측기들에서 이용될 수 있다. 그러나, 더 높은 주파수 계측기들에서 그렇게 이용되기 위해서는 실제 유체 밀도가 알려지거나 또는 수학식 (6) 및 (7) 양자가 이용될 필요가 있을 수 있다. 이것은 두 미지수들(유체에 대한 음속 및 실제 밀도 측정치)에 대한 두 수학식들을 제공한다. 따라서, 고주파수 계측기에서 음속 효과는 이제 본 발명에 따른 방법을 이용하여 보상될 수 있다. 본 발명은 수학식 (6) 및 (7)로 제한되지 아니하며 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 제1 밀도 측정치 및 적어도 제2 밀도 측정치를 이용하여 다른 유체 파라미터들을 계산하는 데에 사용될 수 있는 유사한 다른 수학식들을 용이하게 인식할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

계산된 음속은 다양한 목적을 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 계산된 음속은 예를 들어 장래의(future) 밀도 및 질량 유량 측정치의 에러를 계산하는 데에 수학식 (1) 및 (2)와 함께 이용될 수 있다. 이것은 음속 효과에 기인한 밀도 및 질량 유량 측정치들에서의 에러를 야기하기에 충분히 높은 구동 주파수에서 유량계가 동작되는 실시예들에서 특히 유용하다.

본 발명은 진동 계측기에 관하여 기술되어졌다. 앞서 코리올리 유량계에 관하여 기술되었지만, 많은 실시예들에 있어서 코리올리 유량계의 능력을 포함하지 아니하는 다른 진동 계측기들에 의해서도 본 발명이 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 진동 계측기는 예를 들어 진동 밀도계를 포함할 수 있다. 그러나, 질량 및/또는 체적 유량이 필요한 경우들이 있을 수 있다. 따라서 코리올리 질량 유량계가 구현되지만 질량 유량 능력이 단지 때때로(on occasion) 사용되는 경우가 있을 수 있다. 유체의 음속을 계산하는 것에 의해서, 본 발명은 또한 질량 유량을 계산할 수 있다. 이것은 기체와 같은 압축성 유체에 대하여 특히 정확하다.

일단 유체에 대한 음속이 결정되어지면 본 발명이 다수의 목적을 위해서 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 기체에 있어서 종종 결정되기 어려운 두 변수들은 기체의 비열비(specific heat ratio)(k) 및 성분들의 별 기체 상수(R)이다. 종종 유용한 기체에 대한 수학식들은 이상 기체에서의 음속 및 실제 기체 방정식이다.

여기서 k = 기체의 비열비

R은 성분들의 개별 기체 상수

T는 온도

여기서:

P = 압력

= 실제 유체 밀도

이롭게도 많은 진동 유량계들에 있어서, 온도는 알려진 변수이다. 따라서 일단 음속이 결정되면, 남아있는 변수들이 용이하게 계산될 수 있다. 이들 두 수학식들은 종종 별개로 또는 일단 음속이 알려져 있으면 예를 들어 혼합물 분자량(mixture molecular weight), 압축기 효율, 측정치 보정 등과 같은 시스템의 임의의 수의 특성들을 결정하기 위해 조합하여 이용될 수 있다. 특정한 예시들은 어떠한 방식으로든 본 발명의 범주를 제한하지 아니하며, 단지 본 발명의 이용을 이해하는 데에 도움을 주고 계산은 음속이 어떻게 이용될 수 있는지에 관한 예시들을 제공하기 위해 제공된 것이다.

앞서 언급한 방법의 한 가지 특정한 이점은 진동 계측기에서의 유체의 음속이 변화에 대하여 모니터링될 수 있다는 것이다. 유체에 대한 음속의 변화는 다수의 조건들(conditions)을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체에 대한 계산된 음속은 이전에 계산된 음속과 비교될 수 있다. 상기 비교는 예를 들어 유체 조성의 변화를 결정하기 위한 진단(diagnostic)으로서 사용될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 비교는 예를 들어 유체 상의 변화를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

코리올리 유량계 어플리케이션에 있어서, 유체 상의 변화 예를 들어 유체 내 수반된 기체의 변화가 구동 이득(drive gain) 변화에 기초하여 결정될 수 있음을 잘 알려져 있다. 그러나, 구동 이득이 영향 받기 위해서는, 수반된 기체의 양이 특정한 임계량 이상일 필요가 있다. 특정한 임계값은 조건들 및 모니터링되는 유체에 따라서 달라질 수 있다. 본 발명의 출원인은 훨씬 적은 레벨의 수반 기체가 유체에 대한 음속의 변화를 모니터링하는 것에 의해서 탐지될 수 수 있다고 결정했다.

일반적으로 액체에 대한 음속은 동일한 조성의 기체에 대한 음속보다 더 크다. 그러나 혼합된 상의 음속은 일반적으로 어느 하나의 순수한 상에 대한 음속보다 일반적으로 더 작다. 많은 조성들에 대하여, 유체가 소량의 수반된 제2 상을 가지는 하나의 상을 포함할 때 예를 들어 소량의 수반된 기체를 가지는 액체 또는 대안적으로 수반된 고체를 가지는 액체 또는 기체 또는 수반된 액체 액적들(droplets)을 가지는 가스의 경우에 현저하게 음속이 떨어진다. 주된 이유들 중의 하나는 혼합물 밀도가 상대적으로 일정하게 유지되는 반면 압축률이 현저하게 변하기 때문이다. 따라서 유체에 대한 음속은 본 출원에서 개요가 구성되는 방법들 중 하나에 따라서 결정될 수 있고 기대 음속과 비교될 수 있다. 계산된 음속 및 기대 음속 간의 차이가 임계값보다 더 크다면, 계측 전자기기(20)는 또는 대안적으로 사용자/작업자는 에러를 결정할 수 있다. 에러는 예를 들어 유체 조성 및/또는 유체 상이 변하였는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 기대 음속은 이전에 계산된 음속에 기초할 수 있거나 룩업 테이블, 메모리에 저장된 값 또는 사용자/작업자 입력 등으로부터 얻어질 수 있다.

전술한 바와 같이 상기 비교가 제1 계산된 음속을 적어도 제2 음속에 비교하는 것일 수 있지만, 상기 비교는 유체에 대하여 계산된 음속을 기대 음속과 비교하는 것일 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 앞서 기술한 진단을 수행하기 위해서 단지 하나의 계산이 이루어질 필요가 있다.

일단 음속이 계산되면 유관(103A, 103B) 내 밀도와 정체(stagnation) 밀도 간의 밀도비를 제공하는 수학식 (10)을 사용하여 질량 또는 체적 유량이 계산될 수 있다.

여기서:

= 유관 내 밀도

po = 정체 밀도

k = 기체의 비열비(앞서 수학식 (8) 및 (9)로부터 계산됨)

Ma = 마흐 수(Mach number)

따라서 수학식 (10)은 또한 다음과 같이 정의되는 마흐 수를 계산하기 위해 사용될 수 있다.

여기서 V는 유체 속도이다. 따라서 음속이 이미 알려진 값이기 때문에 수학식 (11) 및 (12)에 기초하여 유관 면적이 알려져 있다면 체적 유량(

)이 계산될 수 있다.

여기서 A는 유관 면적이다. 밀도가 또한 알려져 있기 때문에, 질량 유량이 종래 기술에서 일반적으로 알려진 바와 같이 계산될 수 있다.

따라서 본 발명은 유체의 계산된 음속에 기초하여 진동 밀도계를 사용하여 질량 및/또는 체적 유량이 게산될 수 있도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 제1 밀도 측정치와 적어도 제2 밀도 측정치를 생성할 것을 필요로 한다. 제1 밀도 측정치 및 적어도 제2 밀도 측정치는 제1 주파수 응답 및 적어도 제2 주파수 응답에 기초할 수 있다. 이하 본 발명에 일 실시에에 따라서 주파수 응답들이 어떻게 생성되는지를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 제1 주파수 및 적어도 제2 주파수를 생성하기 위한 회로(300)를 나타낸다. 이러한 실시예는 하나의 진동 유량계에 의해서 사용되고 따라서 회로(300)는 진동 유량계(5)의 하나의 픽-오프(105, 105')에 커플링된다. 회로(300)는 계측 전자기기(20)의 일부를 포함할 수 있다. 대안적으로 회로(300)는 계측 프로세싱 시스템(707)(도 7 및 그와 관련된 설명 참조)의 일부를 포함할 수 있다. 회로(300)는 필터들(302A 및 302B), 힐베르트 트랜스폼(304A 및 304B) 및 분석 블록들(306A 및 306B)을 포함한다.

필터(302A)는 픽-오프 센서들(105, 105')로부터 제1 주파수 성분(다시 말해서 몇몇 실시예들에 있어서 "로우 모드(low mode)")을 걸러내고 필터(302B)는 적어도 제2 주파수 성분(다시 말해서 몇몇 실시예들에 있어서 "하이 모드(high mode)")을 걸러낸다. 따라서 필터들(302A 및 302B)은 두 개의 별개의 프로세싱 가지들을 생성한다. 셋 이상의 진동 주파수들이 채택되는 것과 같이 필요한 경우에는 셋 이상의 프로세싱 가지들이 구성될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 필터링은 기대되는 기본(fundamental) 주파수 부근에서 중심을 가지는 대역 통과 필터링을 포함할 수 있다. 필터링은 노이즈 및 원치 않는 신호들을 제공하기 위한 필터링을 포함할 수 있다. 또한, 증폭, 버퍼링과 같은 다른 컨디셔닝 작업들이 수행될 수 있다. 센서 신호들이 아날로그 신호를 포함한다면, 이러한 블록은 디지털 센서 신호들을 생성하기 위해 수행되는 임의의 방식의 샘플링, 디지털화, 데시메이션(decimation)을 더 포함할 수 있다.

몇몇 실시예들에 있어서, 모드 필터들(302A 및 302B)은 디지털 FIR(Finite Impulse Response) 폴리페이즈(폴리페이즈 데시메이션) 데시메이션 필터들을 포함한다. 그러나, 모드 필터들이 반드시 FIR 필터들을 포함할 필요는 없으며 따라서 사용된 특정한 필터들이 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아님을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터들은 계측 전자기기(20) 또는 프로세싱 시스템(707)의 프로세싱 장치에서 또는 프로세싱 루틴에서 구현될 수 있다. 이들 필터들은 동일한 시간(chronological time)에서 동일한 데시메이션 비율로 필터링 및 데시메이션이 이루어지게 하면서 픽-오프 센서 신호를 필터링하고 데시메이셔닝하는 최적 방법을 제공한다. 대안적으로, 필터들(302A 및 302B)은 HR(Infinite Impulse Response) 필터들 또는 다른 적합한 디지털 필터들 또는 필터 프로세스들을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 필터링 프로세스들 및/또는 필터링 실시예들이 고려될 수 있고 이들 또한 본 발명의 상세한 설명 및 청구항의 범주 내에 속함을 이해할 수 있을 것이다.

힐베르트 트랜스폼(304A)은 제1 주파수 성분을 약 90도 만큼 위상 편이시키고(phase shift) 힐베르트 트랜스폼(304B)은 적어도 제2 주파수 성분을 약 90도 만큼 위상 편이시킨다. 위상 편이 작업은 개개의 주파수 성분들의 I 및 Q 성분들(다시 말해서 in-phase 및 quadrature 성분들)을 생성한다. 그러나 임의의 방식의 위상 편이 기구 또는 작업에 의해 90도 위상 편이가 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

I 및 Q 성분들은 분석 블록들(306A 및 306B)에 의해서 수신되고 처리된다. 프로세싱은 제1 주파수(fA) 및 적어도 제2 주파수(fB)를 생성한다. 제1 주파수(fA) 및 적어도 제2 주파수(fB)는 제1 밀도 및 적어도 제2 밀도를 생성하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주파수는 바람직하게는 90도 위상 편이로부터 연산된다. 일 실시예에서 주파수는 90도 위상 편이와 상응하는 센서 신호 - 이로부터 90도 위상 편이가 유도됨(다시 말해서 I 및 Q 성분들로부터) - 를 사용한다.

이렇게 유도된 주파수는 임의의 독립적인 주파수 참조 신호를 필요로 하지 아니하면서 얻어진다. 매우 빠른 작업에서 하나의 90도 위상 편위로부터 상기 주파수가 얻어진다. 결과적인 주파수는 매우 높은 정확도를 가진다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 힐베르트 트랜스폼 블록들(304A 및 304B)의 일부의 상세를 나타낸다. 도시된 실시예에 있어서, 힐베르트 트랜스폼 블록들(304A 및 304B)은 각각 필터 블록(412)과 병렬인 지연 블록(411)을 포함한다. 지연 블록(411)은 샘플링 지연들을 도입한다. 따라서 지연 블록(411)은 필터 블록(412)에 의해 병렬로 필터링되는 디지털 신호 샘플들보다 시간적으로 후인(chronologically later) 디지털 신호 샘플들을 선택한다. 필터 블록(412)은 입력된 디지털 신호 샘플에 대한 90도 위상 편이를 수행한다.

힐베르트 트랜스폼 블록들(304A 및 304B)은 픽-오프 신호들의 90도 위상 편이된 버전들을 생성하고 다시 말해서 그들은 원래의 I(in-phase) 신호의 Q(quadrature) 성분을 생성한다. 따라서 힐베르트 트랜스폼 블록들(304A 및 304B)의 출력은 제1 및 적어도 제2 제2 진동 응답들에 대한 원래의 I 신호 성분들과 함께, 제1 및 적어도 제2 진동 응답들에 대한 새로운 Q 성분들(PO Q 및 PO Q)를 제공한다. 힐베르트 트랜스폼 블록(304A 또는 304B)에 대한 입력들은 다음과 같이 표현될 수 있다.

힐베르트 트랜스폼을 사용하면 출력은 다음과 같다:

원래의 항들을 힐베르트 트랜스폼의 출력과 결합하면 다음이 얻어진다:

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 블록(306A 또는 306B)의 블록 다이어그램이다. 분석 블록(306A 또는 306B)은 하나의 픽-오프(PO) 신호로부터 신호를 수신한다. 도시된 실시예에서 분석 블록(306A 또는 306B)은 조인 블록(501), 복소 공액 블록(complex conjugate block)(502), 샘플링 블록(503), 복소 승산 블록(complex multiplication block)(504), 필터 블록(505), 위상각 블록(506), 상수 블록(507). 분할 블록(division block)(508)을 포함한다.

조인 블록(501)은 특정한 진동 응답의 I 성분 및 Q 성분을 수신하고 그들을 넘긴다(pass on). 복소 공액 블록(502)은 진동 응답에 대한 복소 공액을 수행하고 음의 허수부 신호를 형성한다. 지연 블록(503)은 분석 블록(306A 또는 306B)으로 샘플링 지연을 도입하고 따라서 시간적으로 더 오래된 디지털 신호 샘플을 선택한다. 시간적으로 더 오래된 디지털 신호 샘플은 복소 승산 블록(504)에서 현재의 디지텅 신호에 의해서 곱해진다. 복소 승산 블록(504)은 아래의 수학식 (20)을 구현하면서 PO 신호 및 PO 공액 신호를 곱한다. 필터 블록(505)은 이전에 기술된 FIR 필터와 같은 디지털 필터를 구현한다. 필터 블록(505)은 신호를 데시메이셔닝하기 위해서뿐만 아니라 센서 신호의 I 성분, Q 성분으로부터 하모닉 성분(harmonic content)을 제거하기 위해 사용되는 폴리페이즈 데시메이션 필터를 포함할 수 있다. 필터 계수들은 예를 들어 계수(factor) 10에 의한 데시메이션과 같이 입력된 신호의 데시메이션을 제공하기 위해 선택될 수 있다. 위상각 블록(506)은 PO 신호의 I 성분 및 Q 성분으로부터 위상각을 결정한다. 위상각 블록(506)은 후술할 수학식 (16)의 일부를 구현한다. 상수 블록(507)은 수학식 18에 도시된 바와 같이 2π에 의해서 나누어지는 샘플링 비율(Fs)을 포함하는 계수를 제공한다. 분할 블록(508)은 수학식 (18)의 나눗셈 연산을 수행한다.

분석 블록(306A 또는 306B)은 다음의 수학식을 구현한다:

따라서 두 연속적인 샘플들 간의 각도는 다음과 같다:

이것은 진동 응답의 라디안 주파수이다. Hz로 변환하면:

여기서 "Fs"는 힐베르트 트랜스폼 블록(304A 또는 304B)의 비율이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 주파수 및 적어도 제2 주파수를 생성하기 위한 회로(300)를 나타낸다. 다른 실시예들과 공통되는 성분들에 대해서는 동일한 참조 번호들을 사용한다. 이러한 실시예는 평균 필터(averaging filter)(609)를 더 포함한다는 점에서 이전의 실시예(300)와 다르다.

이러한 실시예는 마찬가지로 하나의 픽-오프 센서(105, 105')로부터 진동 응답을 수신한다. 그러나, 이러한 실시예에서 하나의 진동 유량계는 단지 하나의 주파수로 진동될 수 있고 여기서 유량계 내 노이즈가 앞서 기술한 바와 같이 제2 진동 응답을 생성한다. 따라서 회로(300)는 유동 시스템의 노이즈의 이점을 취한다. 소량의 유동 노이즈가 센서 모드들을 자극할 것이기 때문에, 자체-유도된 더 높은 진동 응답 모드가 어떠한 구동 신호가 제공되지 아니하는 경우에도차 탐지될 수 있을 것이다 이것은 단지 하나의 구동 신호가 필요하다는 것을 의미한다.

이러한 방법은 더 높은 모드의 신호(구동에 의해서 강화되지(reinforce) 아니함)가 훨씬 더 작은 진폭일 것이기 때문에 훨씬 더 많은 필터링을 요한다. 더 높은 모드의 진동 응답의 대략적인 주파수 범위가 알려져 있기 때문에, 더 낮은 진폭이 중요한 문제가 되지는 아니한다. 또한, 더 낮은 진폭 때문에 밀도 측정치가 또한 훨씬 노이즈를 많이 끼고 있다는 것이 다른 문제(concern)이다. 더 늦은 응답 시간(response times)이 수용가능한 이상, 이러한 문제는 주파수 측정이 이루어진 후에 많은 샘플들을 평균내는 것에 의해서 제거될 수 있다. 이를 위해서 평균 필터(609)가 주파수 결정을 향상시키고 노이즈 및 결과에서의 에러를 줄이기 위해 적어도 제2 주파수를 평균낼(average out) 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 유량계 시스템(700)을 나타낸다. 진동 유량계 시스템(700)은 제1 유량계(5A) 및 적어도 제2 유량계(5B)를 포함한다. 유량계들(5A 및 5B)은 회로(711)로 연결된다. 유량계들(5A 및 5B)은 둘 다 도관(711) 내 유동하는 유동 물질을 측정한다. 프로세싱 시스템(707)은 제1 유량계(5A) 및 적어도 제2 유량계(5B)에 커플링된다. 프로세싱 시스템(707)은 제1 유량계(5A)로부터 제1 진동 응답을 수신하고 적어도 제2 유량계(5B)로부터 적어도 제2 진동 응답을 수신한다. 프로세싱 시스템(707)은 앞서 기술한 봐와 같이 그리고 도 8을 참조하여 후술하는 바와 같이 유동 물질에 대한 제1 밀도, 적어도 제2 밀도 그리고 음속을 결정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체의 유체 파라미터 결정 방법을 나타내는 순서도(800)이다. 단계 801에서, 제1 진동 유량계 및 적어도 제2 진동 유량계가 진동된다. 제1 진동 유량계는 제1 주파수로 진동되고 제1 진동 응답을 생성한다. 적어도 제2 진동 유량계는 적어도 제2 주파수로 진동되고 적어도 제2 진동 응답을 생성한다.

본 발명의 이러한 실시예에 따라서 둘 이상의 진동 유량계들이 채택된다. 둘 이상의 진동 유량계들이 포함될 수 있고 둘 보다 많은 수의 진동 응답이 수신될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 다수의 진동 응답들이 채택될 수 있고 유체 파라미터 계산을 추가적으로 세밀하게(refine) 할 수 있다.

단계 802에서, 제1 진동 응답 및 적어도 제2 진동 응답이 제1 진동 유량계 및 적어도 제2 진동 유량계로부터 수신된다. 적어도 제2 진동 응답은 앞서 기술한 바와 같이 제1 진동 응답과 다른 주파수를 포함한다.

단계 803에서, 제1 유체 특성이 앞서 기술한 바와 같이 생성된다.

단계 804에서, 적어도 제2 유체 특성이 앞서 기술한 바와 같이 생성된다.

단계 805에서, 유동 유체의 유체 파라미터가 제1 유체 특성 및 적어도 제2 유체 특성에 기초하여 앞서 기술한 바와 같이 계산된다.

앞서 기술한 본 발명에 의하면 진동 계측기의 사용자/작업자로 하여금 다양 한 유체 파라미터들을 계산할 수 있도록 한다. 상기 계산은 진동 응답에 기초하여 수행될 수 있다. 진동 응답은 적어도 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분을 포함할 수 있다. 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분은 다수의 주파수들로 유량계를 진동시키는 것의 결과물일 수 있다. 대안적으로 제1 주파수 성분 및 적어도 제2 주파수 성분은 하나의 주파수로 유량계를 진동시키는 것의 결과물일 수 있다. 따라서 본 발명은 종래 기술에서 요구되는 바와 같이 음속을 측정하기 위해 별개의 어쿠스틱 계측기를 사용하는 것을 필요로 하지 아니한다. 나아가 몇몇 실시예들에 있어서, 본 발명은 단지 하나의 유량계를 사용하여 음속을 계산할 수 있도록 한다.

계산된 음속은 앞서 기술한 바와 같이 다수의 상이한 방식으로 사용될 수 있다. 앞서 기술한 구현들은 본 발명의 효용을 강조하기 위한 예시들에 불과하며 어떤 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하지 아니함을 이해할 수 있을 것이다. 오히려, 본 발명의 적용은 앞서 기술한 예시들에 국한되지 아니하고 이들보다 훨씬 더 넓게 이루어질 수 있다.

앞서의 실시예들에 관한 상세한 설명은 발명자들에 의해서 본 발명의 범주 내에 속한다고 간주되는 모든 실시예들을 온전하게 설명하고 있는 것은 아니다. 실제로 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 앞서 기술한 실시예들의 특정한 요소들(elements)이 추가적인 실시예들을 생성하기 위하여 다양한 방식으로 결합되거나 생략될 수 있음을 인지할 수 있을 것이며 이러한 추가적인 실시예들 또한 본 발명의 범주 및 교시 내에 속함을 인지할 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 범주 및 교시 내에 속하는 추가적인 실시예들을 생성하기 위하여 전체적으로 또는 부분적으로 앞서 기술한 실시예들이 결합될 수 있음을 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 특정한 실시예들 및 예시들이 단지 설명적인 목적으로 본 명세서에 기술되었지만 본 기술 분야의 통상의 기술자들이 인지할 수 있는 바와 같이, 다양한 등가적인 변형들(modifications)이 본 발명의 범주 내에 속한다. 본 명세서에 제공된 교시들은 다른 진동 계측기에도 적용될 수 있으며 단지 앞에서 기술하고 첨부된 도면에 도시된 실시예들에만 적용될 수 있는 것이 아니다. 따라서 본 발명의 범주는 후술하는 청구항으로부터 결정되어야 한다.

Claims

제1 진동 유량계를 통해 흐르는 유체의 음속(velocity of sound)을 계산하기 위한 방법으로서:
하나 이상의 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키는 단계;
진동 응답을 수신하는 단계;
상기 유체의 제1 유체 특성을 생성하는 단계;
상기 유체의 제2 유체 특성을 생성하는 단계;
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성에 기초하여 상기 유체의 상기 음속을 계산하는 단계 ― 상기 제1 유체 특성은 상기 진동 응답의 제1 주파수 성분에 기초하며 상기 제2 유체 특성은 상기 진동 응답의 제2 주파수 성분에 기초함 ― ; 및
상기 계산된 음속을 기대 음속과 비교하여 상기 계산된 음속과 상기 기대 음속 간의 차이가 임계값을 초과하면 에러 상태(error condition)임을 결정하는 단계를 포함하며,
상기 에러 상태는 상기 유체의 조성 및 상(phase) 중 적어도 하나가 변하였음을 결정하는 것을 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은,
제1 밀도 측정치와 제2 밀도 측정치를 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은,
제1 질량 유량과 제2 질량 유량을 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
상기 진동 유량계를 진동시키는 단계는:
제1 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키는 단계; 그리고
제2 주파수로 상기 진동 유량계를 추가적으로 진동시키는 단계;
를 포함하고,
상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 다른 주파수인,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
상기 진동 응답을 상기 진동 응답의 제1 주파수 성분(frequency component) 및 상기 진동 응답의 제2 주파수 성분으로 분리하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 진동 유량계를 진동시키는 단계는:
제1 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키는 단계; 그리고
상기 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분으로 분리하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 주파수 성분 및 상기 제2 주파수 성분은 상기 제1 주파수로 진동시키는 것에 의해서 생성되는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
제2 진동 유량계를 진동시키는 단계;
상기 제1 진동 유량계로부터 상기 제1 유체 특성을 생성하는 단계; 그리고
상기 제2 진동 유량계로부터 상기 제2 유체 특성을 생성하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제8 항에 있어서,
상기 제1 진동 유량계를 진동시키는 단계 및 상기 제2 진동 유량계를 진동시키는 단계는:
제1 주파수로 상기 제1 진동 유량계를 진동시키는 단계; 그리고
제2 주파수로 상기 제2 진동 유량계를 추가적으로 진동시키는 단계;
를 포함하고,
상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 다른 주파수인,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치와 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 제1 밀도 측정치는 알려진 유체 밀도로부터 생성되는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치 및 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 유체 파라미터 계산 방법이:
상기 제1 밀도 측정치를 기대(expected) 밀도 측정치와 비교하는 단계; 그리고
상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 밀도 측정치가 실제 유체 밀도를 나타낸다고 결정하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 질량 유량 및 제2 질량 유량을 포함하고,
상기 유체 파라미터 계산 방법이:
상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하는 단계; 그리고
상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 질량 유량이 실제 질량 유량을 나타낸다고 결정하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치 및 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 유체 파라미터 계산 방법이:
상기 제1 밀도 측정치를 기대 밀도 측정치와 비교하는 단계; 그리고
상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값을 초과하면 실제 밀도를 계산하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 질량 유량 및 제2 질량 유량을 포함하고,
상기 유체 파라미터 계산 방법이:
상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하는 단계; 그리고
상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값을 초과하면 실제 질량 유량을 계산하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
계산된 음속에 기초하여 밀도 에러를 계산하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제15 항에 있어서,
계산된 밀도 에러에 기초하여 밀도를 보정하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
계산된 음속에 기초하여 질량 유량 에러를 계산하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제17 항에 있어서,
계산된 질량 유량 에러에 기초하여 질량 유량을 보정하는 단계;
를 더 포함하는,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
진동 센서들(104, 105, 105') 및 상기 진동 센서들에 커플링된 계측 전자기기(meter electronics)(20)를 포함하는 계측 조립체(10)를 포함하는,
유동하는 유체의 음속을 계산하기 위한 진동 유량계(5)로서,
상기 계측 전자기기(20)가:
상기 진동 센서들로부터 진동 응답을 수신하고;
상기 유체의 제1 유체 특성을 생성하고;
상기 유체의 제2 유체 특성을 생성하고;
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성에 기초하여 상기 유체의 상기 음속을 계산하고 ― 상기 제1 유체 특성은 상기 진동 응답의 제1 주파수 성분에 기초하며 상기 제2 유체 특성은 상기 진동 응답의 제2 주파수 성분에 기초함 ― ; 그리고
상기 계산된 음속을 기대 음속과 비교하여 상기 계산된 음속과 상기 기대 음속 간의 차이가 임계값을 초과하면 에러 상태임를 결정하도록 구성되며,
상기 에러 상태는 상기 유체의 조성 및 상(phase) 중 적어도 하나가 변하였음을 결정하는 것을 포함하는,
진동 유량계(5).
청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제19 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은,
제1 밀도 측정치와 제2 밀도 측정치를 포함하는,
진동 유량계(5).
청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제19 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은,
제1 질량 유량과 제2 질량 유량을 포함하는,
진동 유량계(5).
삭제
제19 항에 있어서,
상기 계측 전자기기(20)는 제1 주파수 및 제2 주파수로 상기 진동 유량계(5)를 진동시키도록 추가적으로 구성되고,
상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 다른 주파수인,
진동 유량계(5).
제19 항에 있어서,
상기 계측 전자기기(20)는 상기 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분으로 분리하도록 추가적으로 구성되는,
진동 유량계(5).
제19 항에 있어서,
상기 계측 전자기기(20)는:
제1 주파수로 상기 진동 유량계를 진동시키고; 그리고
상기 진동 응답을 제1 주파수 성분 및 제2 주파수 성분으로 분리하도록;
추가적으로 구성되고,
상기 제1 주파수 성분 및 상기 제2 주파수 성분은 상기 제1 주파수로 진동시키는 것에 의해서 생성되는,
진동 유량계(5).
청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제19 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은
제1 밀도 측정치와 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 제1 밀도 측정치는 알려진 유체 밀도로부터 생성되는,
진동 유량계(5).
청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제19 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치 및 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 계측 전자기기(20)가:
상기 제1 밀도 측정치를 기대 밀도와 비교하고; 그리고
상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 밀도 측정치가 실제 밀도를 나타낸다고 결정하도록;
추가적으로 구성되는, 진동 유량계(5).
청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제19 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 질량 유량 및 제2 질량 유량을 포함하고,
상기 계측 전자기기(20)가:
상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하고; 그리고
상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 질량 유량이 실제 질량 유량을 나타낸다고 결정하도록;
추가적으로 구성되는, 진동 유량계(5).
제19 항에 있어서,
상기 계측 전자기기(20)는 계산된 음속에 기초하여 밀도 에러를 계산하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계(5).
청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제29 항에 있어서,
상기 계측 전자기기(20)는 상기 밀도 에러에 기초하여 밀도를 보정하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계(5).
제19 항에 있어서,
상기 계측 전자기기(20)는 계산된 음속에 기초하여 질량 유량 에러를 계산하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계(5).
청구항 32은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제31 항에 있어서,
상기 계측 전자기기(20)는 상기 질량 유량 에러에 기초하여 질량 유량을 보정하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계(5).
제1 유량계(5A) 및 제2 유량계(5B), 그리고
상기 제1 유량계(5A) 및 상기 제2 유량계(5B)에 커플링된 프로세싱 시스템(707)을 포함하는,
유동하는 유체의 음속을 계산하기 위한 진동 유량계 시스템(700)으로서,
상기 프로세싱 시스템(707)이:
상기 제1 유량계(5A)로부터 제1 진동 응답을 수신하고 상기 제2 유량계(5B)로부터 제2 진동 응답을 수신하고;
상기 제1 진동 응답에 기초하여 상기 유체의 제1 유체 특성을 생성하고;
상기 제2 진동 응답에 기초하여 상기 유체의 제2 유체 특성을 생성하고;
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성에 기초하여 상기 유체의 상기 음속을 계산하고 ― 상기 제1 유체 특성은 상기 진동 응답의 제1 주파수 성분에 기초하며 상기 제2 유체 특성은 상기 진동 응답의 제2 주파수 성분에 기초함 ― ; 그리고
상기 계산된 음속을 기대 음속과 비교하여 상기 계산된 음속과 상기 기대 음속 간의 차이가 임계값을 초과하면 에러 상태임을 결정하도록 구성되며,
상기 에러 상태는 상기 유체의 조성 및 상(phase) 중 적어도 하나가 변하였음을 결정하는 것을 포함하는,
진동 유량계 시스템(700).
청구항 34은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제33 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은,
제1 밀도 측정치와 제2 밀도 측정치를 포함하는,
진동 유량계 시스템(700).
청구항 35은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제33 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은,
제1 질량 유량과 제2 질량 유량을 포함하는,
진동 유량계 시스템(700).
제33 항에 있어서,
상기 프로세싱 시스템(707)은 제1 주파수에서 상기 제1 유량계(5A)를 진동시키고 그리고 제2 주파수로 상기 제2 유량계(5B)를 진동시키도록 추가적으로 구성되고,
상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 다른 주파수인,
진동 유량계 시스템(700).
제33 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은
제1 밀도 측정치와 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 제1 밀도 측정치는 알려진 유체 밀도로부터 생성되는,
진동 유량계 시스템(700).
청구항 38은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제33 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치 및 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 프로세싱 시스템(707)이:
상기 제1 밀도 측정치를 기대 밀도 측정치와 비교하고; 그리고
상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 측정치 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 밀도 측정치가 실제 유체 밀도를 나타낸다고 결정하도록;
추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
청구항 39은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제33 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 밀도 측정치 및 제2 밀도 측정치를 포함하고,
상기 프로세싱 시스템(707)이:
상기 제1 밀도 측정치를 기대 밀도와 비교하고; 그리고
상기 제1 밀도 측정치 및 상기 기대 밀도 간의 차이가 임계값을 초과하면 실제 밀도를 계산하도록;
추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
청구항 40은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제33 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 질량 유량 및 제2 질량 유량을 포함하고,
상기 프로세싱 시스템(707)이:
상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하고; 그리고
상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값보다 작으면 상기 제1 질량 유량이 실제 질량 유량을 나타낸다고 결정하도록;
추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
청구항 41은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제33 항에 있어서,
상기 제1 유체 특성 및 상기 제2 유체 특성은 제1 질량 유량 및 제2 질량 유량을 포함하고,
상기 프로세싱 시스템(707)이:
상기 제1 질량 유량을 기대 질량 유량과 비교하고; 그리고
상기 제1 질량 유량 및 상기 기대 질량 유량 간의 차이가 임계값을 초과하면 실제 질량 유량을 계산하도록;
추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
제33 항에 있어서,
상기 프로세싱 시스템(707)은 계산된 음속에 기초하여 밀도 에러를 계산하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
청구항 43은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제42 항에 있어서,
상기 프로세싱 시스템(707)은 계산된 밀도 에러에 기초하여 밀도를 보정하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
제33 항에 있어서,
상기 프로세싱 시스템(707)은 계산된 음속에 기초하여 질량 유량 에러를 계산하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
청구항 45은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제44 항에 있어서,
상기 프로세싱 시스템(707)은 계산된 질량 유량 에러에 기초하여 질량 유량을 보정하도록 추가적으로 구성되는, 진동 유량계 시스템(700).
청구항 46은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제11 항에 있어서,
유체 밀도로부터의 상기 음속의 계산은 아래 식을 이용하여 수행되며,

여기서,
는 제1 밀도 측정치,
는 제2 밀도 측정치,
는 제2 주파수, d는 유관의 내직경, c는 음속인,
유체의 음속을 계산하기 위한 방법.
청구항 47은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제27 항에 있어서,
유체 밀도로부터의 상기 음속의 계산은 아래 식을 이용하여 수행되며,

여기서,
는 제1 밀도 측정치,
는 제2 밀도 측정치,
는 제2 주파수, d는 유관의 내직경, c는 음속인,
진동 유량계(5).
청구항 48은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제33 항에 있어서,
유체 밀도로부터의 상기 음속의 계산은 아래 식을 이용하여 수행되며,

여기서,
는 제1 밀도 측정치,
는 제2 밀도 측정치,
는 제2 주파수, d는 유관의 내직경, c는 음속인,
진동 유량계 시스템(700).