KR20000029999A

KR20000029999A - 코리올리질량유량계의압력측정방법과장치

Info

Publication number: KR20000029999A
Application number: KR1019997001276A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 케이쓰 레빈
Original assignee: 제프리 디. 웨어; 마이크로 모우션, 인코포레이티드
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2000-05-25
Also published as: US5734112A; RU2182696C2; CA2262444A1; EP0918980A1; AU722370B2; JP3276154B2; WO1998007009A1; CN1233322A; BR9711070A; CA2262444C; AU4056997A; CN1135365C; PL186422B1; DE69723706D1; MY120704A; EP0918980B1; HK1022189A1; DE69723706T2; PL331604A1; KR100342180B1

Abstract

본 발명은 코리올리효과 질량유량계(10)내의 압력을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다. 코리올리 유량계 유동튜브(130, 130')는 굽힘모우드(질량유량을 측정하기 위하여 통상적인 것임)와 비틀림모우드로 진동된다. 유동튜브가 각 두 진동모우드로 진동하는 기본주파수의 비율은 유동튜브내의 압력에 비례한다. 우선 실시 형태에서, 초기에 합/차 방법이 두 진동모우드의 기본주파수를 나타내는 중복된 정현파를 격리한다. 고속공액기울기(FCG)디지털필터(512)(514)가 각 두 진동모우드의 기본주파수를 신속히 평가하는데 이용된다. 그리고 평가된 주파수는 굽힘모우드 및 비틀림 모우드 기본주파수 평가값을 증강시키기 위하여 디지털노치(518, 508) 및 대역통과필터(506,1520)를 포함하는 필터체인과 반복최대가능(RML)디지털 필터(510,522)에 의하여 이용된다. 증강된 굽힘모우드 및 비틀림 모우드 주파수평가값은 두 주파수의 비율의 함수로서 유동튜브내의 압력을 측정하고 질량유량계산을 위하여 두 진동감지기 채널의 굽힘모우드주파수를 증강시키는데 사용된 노치 및 대역통과필터의 중심을 맞추도록 이용된다. 이와 같이 측정된 압력은 질량유량계산의 보정 또는 다른 입력측정을 위하여 이용될 수 있다.

Description

코리올리 질량유량계의 압력측정방법과 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING PRESSURE IN A CORIOLIS MASS FLOWMETER}

본 발명은 코리올리효과 질량유량계의 작동에 응답하여 물질압력정보를 유도하고 유량계의 작동에 응답하여 정밀한 질량유동정보를 유도하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.

어떠한 도관을 통하여 유동하는 물질의 질량유동 및 다른 정보를 측정하기 위하여 코리올리효과 질량유량계를 이용하는 것이 알려져 있다. 이러한 유량계는 모두 제이. 이. 스미스 등에게 특허된 1978년 8월 29일자 미국특허 제 4,109,524 호, 1985년 1월 1일자 제 4,491,025 호 및 1982년 2월 11일자 Re 31,450 에 기술되어 있다. 이들 유량계는 직선 또는 곡선형인 하나 이상의 유동튜브를 갖는다. 코리올리 질량유량계에서 각 유동튜브의 구성은 간단한 굽힘, 회전 또는 결합형일 수 있는 일련의 고유진동모우드를 갖는다. 각 유동튜브는 이들 고유모우드의 하나에서 공진으로 진동토록 구동된다. 물질은 유량계의 유입측에서 연결도관으로부터 유량계로 유입되고, 유동튜브 또는 튜브들을 통하여 안내되며, 유출구를 통하여 유량계에서 떠난다. 진동하는 물질충전계의 고유진동모우드는 유동튜브의 조합된 질량과 유동튜부내에서 유동하는 물질에 의하여 부분적으로 한정된다.

유량계를 통하여 유동이 없을 때, 유동튜브를 따라 모든 지점은 인가된 구동력에 의하여 동일위상으로 진동한다. 물질이 유동하기 시작할 때, 코리올리가속도는 유동튜브를 따른 각 지점이 상이한 위상을 갖도록 한다. 유동튜브 유입측의 위상이 드라이버를 지연시키는 반면에, 유출측의 위상은 드라이버를 선도한다. 유동튜브의 운동을 나타내는 정현파 신호를 발생하기 위하여 유동튜브에 감지기가 배치된다. 두 감지기 사이의 위상차는 유동튜브를 통하여 유동하는 물질의 질량유량에 비례한다. 이러한 방법에 있어서의 복잡성 요인은 전형적인 공정물질의 밀도가 변화한다는 점이다. 유량계구동제어시스템은 유동튜브가 공진으로 진동을 유지하므로 진동주파수가 밀도의 변화에 응답하여 변화한다. 이 경우에 있어서 질량유량은 위상차 및 진동주파수의 비율에 비례한다.

상기 언급된 스미스의 미국특허 Re 31,450 에는 질량유량을 측정할 때 위상차 및 진동주파수를 측정할 필요가 없는 질량유량계를 기술하고 있다. 위상차는 유량계의 두 정현파 신호의 레벨크로싱 사이의 시간지연을 측정함으로서 결정될 수 있다. 이러한 방법이 이용될 때, 진동주파수의 변화가 소거되고 질량유량은 측정된 시간지연에 비례한다. 이러한 측정방법을 이후부터 시간지연방법 또는 Δt 측정방법이라 한다.

코리올리 질량유량계에서 유동하는 물질의 특성에 관한 정보는 전형적으로 유량계의 감지기의 두 출력신호 사이의 위상 또는 시간지연을 측정하는 수단에 의하여 유도된다. 이들 측정은 유도된 유량정보가 판독값의 적어도 0.15 % 의 정확성을 갖는 것이 요구되므로 정확도가 커야한다. 이들 유량계출력신호는 정현파이고 물질이 유동하는 유량계에 의하여 발생된 코리올리 힘에 의하여 결정되는 양만큼 시간 또는 위상이 이동한다. 이들 감지기출력신호를 수신하는 신호처리회로는 이러한 위상차를 정확히 측정하고 요구된 판독값의 적어도 0.15 % 의 정확도에 대하여 유동공정물질의 요구된 특성을 발생한다.

1995년 12월 12일자 특허된 미국특허 제 5,473,949 호(Cage 외)에는 코리올리 질량유량계에 압력과 밀도를 측정하는 방법이 기술되어 있다. 상기 특허문헌에서는 상이한 두 모우드에서 진동도관의 여기를 교시하고 있다. 유체가 도관으로 유동하게 되고 측정이 유량계의 "작동점" 에서 두 진동모우드로 이루어진다. 유량계를 유동하는 물질의 압력과 밀도는 상기 특허문헌에 의하여 제공된 바와 같이 두 등식의 동시해법을 통하여 측정된다.

디지털신호처리(DSP)기술은 코리올리유량계 감지기로부터의 신호를 처리하는 정확도를 개선한다. DSP 기술과 장치는 측정과정을 통하여 두 신호 사이에 위상이동을 도입함이 없이 감지기신호 사이의 위상차를 측정한다. DSP 작동에 의하여 유도된 어떠한 이상(지연)은 두 감지기신호에 대하여 동일하다. 아울러, DSP 기술은 유량계가 작동되는 환경에 의하여 신호에 유도된 주위잡음신호로부터 데이터를 추출토록 신호를 보다 효과적으로 여과할 수 있다.

유량계의 유동튜브내의 압력변화는 질량유량측정의 정확도에 영향을 줄 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 유동튜브내에서 유동하는 물질의 압력변화는 유량계의 유동튜브의 강도를 변화시킬 수 있다. 공진주파수와 질량유량측정에서 압력변화의 효과를 최소화하기 위하여, 대개는 유동튜브의 벽을 강화시킨다. 그러나, 압력변화의 효과를 감소시키기 위하여 유동튜브의 강도를 증가시키는 것은 유량계의 제조비용을 증가시키고 유량계의 감도를 저하시킨다. 압력효과에 의한 감소된 감도는 유량계의 유용한 적용범위를 제한한다.

종래 순간물질압력을 측정하기 위하여 유량계와 함께 압력계를 이용하는 것과 질량유량측정의 보정에 측정된 압력값을 이용하는 것이 알려져 있다.

본 발명은 별도의 압력계를 부가함이 없이 코리올리 질량유량계내의 압력을 측정하기 위한 방법과 장치를 제공함으로서 상기 문제점과 다른 문제점들을 해소하여 유용한 기술의 진전을 가져온다. 코리올리효과 질량유량계의 작동으로부터 유도된 압력측정값은 유량계의 질량유량측정값을 보정하는데 이용된다. 압력측정값은 도관내의 압력측정을 요구하는 다른 목적을 위하여 제어과정에 직접 이용될 수 있다. 본 발명의 방법과 장치는 굽힘모우드와 비틀림모우드 모두에서 유동튜브를 진동시키므로서 코리올리효과 질량유량계를 작동시킨다. 각 진동모우드는 이와 관련된 기본주파수를 갖는다. 유동튜브의 진동의 함수로서 질량유량을 유도하기 위하여 잘 알려진 신호처리기술이 유동튜브상에 배치된 감지기와 함께 이용된다. 또한 본 발명의 방법은 진동튜브의 제 1 진동모우드 주파수(예를들어 비틀림모우드 주파수)와 유동튜브의 제 2 진동모우드 주파수(예를들어 굽힘모우드 주파수) 사이의 비율이 유동튜브내의 압력에 따라 변화한다는 사실을 이용한다. 두 측정된 주파수의 비율은 유동튜브내의 물질압력을 측정토록 본 발명의 신호처리방법과 장치에 의하여 이용된다. 동일한 신호처리장치가 질량유량을 유도하고 유량계 유동튜브내의 압력을 측정하기 위하여 사용된다. 이는 대부분의 물질유동측정 분야에서 별도의 압력측정장치의 필요성을 배제한다. 유동튜브온도와 물질밀도를 포함하는 여러 다른 보정계수가 신호처리장치에 의하여 측정되고 질량유량측정값과 압력측정값을 모두 보정하는데 이용된다. 유동튜브내의 압력을 측정함으로서 질량유량측정값이 질량유량측정값에 대한 압력의 효과를 밝히기 위하여 보정될 수 있다.

유동튜브내의 압력을 측정하고 유동튜브진동 특성에 대한 압력변화의 효과를 보정하도록 측정된 질량유량을 보정하는 것은 유동튜브의 벽을 얇은 물질로 구성할 수 있도록 한다. 유동튜브는 작동하는 유동튜브내의 물질의 정압력을 견딜 수 있도록 하는 두께를 가지면 된다. 유동튜브는 단순히 질량유량의 측정값에 대한 압력변화의 효과를 줄이기 위한 목적으로 두꺼울 필요는 없다. 이와 같이 얇은 두께의 구조는 유동측정분야에서 유량계의 감도가 최대가 되도록 한다. 얇은 유동튜브의 벽은 질량유동측정에 보다 양호한 감도를 제공한다. 특히, 얇은 벽의 구조는 저밀도물질의 질량유동의 측정에 있어서 통상적인 것과 같이 유량계가 낮은 질량유량을 측정할 수 있도록 한다.

본 발명에 따라서, 두 진동모우드 주파수의 비율은 두 진동모우드 주파수가 어떠한 특성에 맞는 경우 압력을 측정하는데 이용될 수 있다. 두 진동모우드는 유동튜브내의 압력변화에 대하여 상이하게 응답하여야 한다. 이러한 기준에 부합하는 어느 두 진동모우드 주파수는 두 진동모우드 주파수의 비율로부터 유동튜브내의 압력을 측정하기 위하여 이용될 수 있다. 비록 다음의 설명이 특정한 두 진동모우드(제 1 굽힘모우드와 제 1 비틀림모우드)를 고려하여 본 발명의 방법이 제공되고 있으나 다른 진동모우드가 이러한 동일한 기준을 만족시킬 수 있으며 유량계내의 압력을 측정하기 위하여 동일하게 이용될 수 있다. 또한 본 발명에 따라서, 압력이 단일 진동모우드의 주파수를 측정함으로서 유도될 수 있다. 이는 모우드 중의 하나가 설치조건, 유동튜브의 온도 및 물질의 밀도의 변화에 의하여 영향을 받지 않을 때 수행될 수 있다.

본 발명은 제 1 이상굽힘모우드(밴드모우드 또는 밴딩모우드)와 제 1 이상비틀림모우드(트위스트모우드 또는 트위스팅모우드)로 진동토록 유동튜브를 구동시킨다. 특정유량계분야의 필요성에 따라 유동튜브는 양 모우드로 동시에 또는 교대로 진동토록 구동될 수 있으며, 튜브는 굽힘모우드에 이어 비틀림모우드로 연속 및 반복적으로 구동될 수 있다. 아울러, 튜브는 주기적으로 압력을 측정하고 이로부터 질량유동보정이 이루어지도록 통상적인 질량유동측정을 위하여 굽힘모우드에서 연속적으로 진동되고 비틀림모우드에서 주기적으로 동시에 진동될 수 있다.

신호처리장치는 각 진동모우드의 주파수를 격리하고 측정하기 위하여 진동하는 유동튜브에 부착된 감지기의 출력신호를 표본추출한다. 신호처리장치는 잘 알려진 바와 같이 굽힘모우드 진동신호표본으로부터 질량유량을 측정한다. 굽힘모우드 주파수와 비틀림모우드 주파수의 비율은 질량유량계의 유동튜브내의 물질압력에 따라 부분적으로 달라진다. 신호처리장치는 이러한 비율을 계산하고 이용하여 유량계내의 압력을 측정한다. 그리고 질량유량보정계수가 압력측정값을 이용하여 측정될 수 있다. 이러한 보정계수는 질량유량을 보정하기 위하여 신호처리장치에 의하여 이용된다. 그리고 이와 같이 보정된 질량유량측정값은 공정유동에 관한 정보를 제어 또는 보고하는데 이용된다.

질량유량측정의 보정에 부가하여, 본 발명의 압력측정은 그 자체가 별도의 압력측정장치의 필요성을 배제하는데 이용될 수 있다. 본 발명은 압력측정이 요구되는 코리올리 유량계의 분야에서 압력측정장치의 필요성을 충족시킨다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 방법이 적용되는 질량유동기구에 설치된 전형적인 질량유량계를 보인 사시도.

도 2 는 도 1 에서 보인 질량유동기구의 상세한 구성을 보인 블록 다이아그램.

도 3 은 굽힘진동모우드의 전형적인 유동튜브를 보인 사시도.

도 4 는 비틀림진동모우드의 전형적인 유동튜브를 보인 평면도.

도 5 는 본 발명의 합/차 방법의 우선 실시형태를 이용하여 도 1 의 질량유동기구내의 DSP 에서 프로그램으로 처리되는 신호를 격리하고 증강시킬 수 있도록 적용되는 여러 디지털필터를 보인 블록 다이아그램.

도 6 은 본 발명의 제 4 순위 방법의 다른 실시형태를 이용하여 도 1 의 질량유동기구내의 DSP 에서 프로그램으로 처리되는 신호를 격리하고 증강시킬 수 있도록 적용되는 여러 디지털필터를 보인 블록 다이아그램.

도 7 - 9 는 도 1 의 질량유동기구의 DSP 내에서 작동가능한 본 발명의 실시형태의 방법들을 보인 흐름도.

도 10 은 합/차 방법을 이용하여 진동하는 유동튜브의 요구된 기초 주파수를 격리하는 도 2 구동회로의 블록 다이아그램.

도 11 은 도 10 의 평형연산증폭기회로의 회로도.

도 12 는 도 1 의 질량유동기구내의 집적회로장치를 보인 블록 다이아그램.

도 13 은 질량유량계의 교정계수와 유량계 유동튜브내 압력 사이의 전형적인 관계를 보인 그래프.

도 14 는 굽힘모우드 주파수에 대한 비틀림모우드 주파수의 비율과 유량계 유동튜브내 압력 사이의 전형적인 관계를 보인 그래프.

개관 - 코리올리 유량계의 응용

전형적인 코리올리 질량유량계(10)가 각각의 이상 굽힘축선 W - W 및 W' - W' 를 중심으로 하여 동일한 스프링상수와 관성모멘트를 갖도록 매니폴드 동체(30)에 부착된 두 개의 유동튜브(12)(14)를 갖는 것으로 도 1 에 도시되어 있다. 전문가라면 도 1 에서 보인 외팔보 취부형 유량계구조가 본 발명의 방법이 유리하게 적용되는 코리올리효과 질량유량계의 예인 것을 알 것이다. 본 발명의 방법은 여러 상이한 유동튜브구조를 갖는 유량계와 다중유동튜브 또는 단일 유동튜브를 갖는 유량계에 유리하게 적용할 수 있다.

구동코일 및 자석(20)이 축선 W - W 및 W' - W' 를 중심으로 하여 유동튜브(12)(14)를 진동시키도록 유동튜브(12)(14)의 상측부(130)(130') 사이의 중간영역에 착설된다. 이러한 진동을 본문에서는 "굽힘" 진동모우드 또는 간단히 "굽힘모우드" 라 하였다. 도 3 은 축선 W 를 중심으로 하여 진동하는 매니폴드 동체(30)에 취부된 단일 유동튜브(14)를 사시도로 보인 것이다.

한 쌍의 구동코일 및 자석(21R)(21L)은 유동튜브의 좌우측에 대하여 위상을 달리하여 각 유동튜브의 중심축선, 즉 T 와 T' 를 중심으로 하여 유동튜브를 진동토록 유동튜브(12)(14)의 우측 및 좌측에 착설된다. 이러한 진동을 본문에서는 "비틀림" 진동모우드 또는 간단히 "비틀림모우드" 라 하였다. 전문가라면 구동코일 및 자석(21R)(21L)이 이들 모우드에서 진동토록 유동튜브(12)(14)를 구동시킬 수 있는 경우 상측부(130)(130')에 배치된 구동코일 및 자석(20)은 생략될 수 있음을 알 것이다. 도 4 는 축선 T 를 중심으로 하여 비틀림모우드로 진동하는 매니폴드 동체(30)에 취부된 단일 유동튜브(12)의 평면도이다. 도 1 의 경우와 같이, 각 유동튜브(12)(14)는 각 자신의 축선 T 와 T' 를 중심으로 하여 비틀림모우드로 진동하도록 구동된다.

좌측 감지기(16)와 우측 감지기(18)가 유동튜브(12)(14)의 상대운동을 감지하기 위하여 유동튜브(12)(14)의 상측부의 각 단부 가까이에 착설된다. 이러한 감지과정은 속도감지기를 적용하는 잘 알려진 기술에 의하여 수행된다. 유동튜브(12)(14)는 좌측 각부(脚部)(131)(131')와 우측 각부(134)(134')를 갖는다. 이들 각부는 상대측을 향하여 하측으로 수렴하고 매니폴드 요소(121)(121')의 면(120)(120')에 고정된다. 지지봉(140R)(140L)이 유동튜브(12)(14)의 각부에 용접되고 드라이버(20)가 경로(156)를 통하여 작동할 때 유동튜브가 위상을 달리하여 진동하게 되는 축선 W - W 및 W' - W' 를 한정한다. 축선 W - W 및 W' - W' 의 위치는 유동튜브의 측부 각부(131)(131'),(134)(134')상에서 지지봉(140R)(140L)의 위치에 의하여 결정된다.

온도검출기(22)가 유동튜브의 온도와 그 내부에서 유동하는 물질의 온도를 측정하기 위하여 유동튜브(14)의 각부(131)상에 착설된다. 이러한 온도정보는 유동튜브의 스프링상수의 변화를 측정하는데 이용된다. 드라이버(20)(21R)(21L), 감지기(16)(18)와 온도검출기(22)가 각각의 경로(156)(161)(160)(157)(158)(159)를 통하여 질량유동기구(24)에 연결된다. 질량유동기구(24)는 유량계(10)를 통하여 유동하는 물질의 질량유량과 물질의 밀도 및 온도와 같은 다른 측정값을 측정하기 위하여 감지기(16)(18)(22)로부터 수신된 신호를 처리하는 적어도 하나의 마이크로프로세서를 포함한다. 또한 질량유동기구(24)는 축선 W - W 및 W' - W' 를 중심으로 하고 위상을 달리하여 굽힘모우드로 유동튜브(12)(14)를 진동시키도록 경로(156)를 통하여 드라이버(20)에 구동신호를 인가한다. 아울러, 기구(24)는 축선 W" 를 중심으로 하여 비틀림모우드로 유동튜브(12)(14)를 진동시키도록 경로(160)(161)를 통하여 드라이버(21L)(21R)에 구동신호를 인가한다. 전문가라면 드라이버(21L)(21R)가 요구된 두 진동모우드로 유동튜브(12)(14)를 동시에 물리적이고 전기적으로 구동시킬 수 있다면 드라이버(20)는 생략될 수 있음을 알 것이다. 또한 드라이버는 연속하여 상이한 두 모우드, 즉 한번에 한 모우드로 유동튜브를 구동시킬 수 있다.

또한 전문가라면 유동튜브의 구성에 따라 유동튜브상에 정확히 배치된 단일드라이버회로가 두 모우드로 진동토록 유동튜브를 구동시킬 수 있음을 용이하게 이해할 것이다.

매니폴드 동체(30)는 주조물(150)(150')로 구성된다. 이들 주조물(150)(150')은 플랜지(103)(103')에 의하여 공급도관 및 배출도관(도시하지 않았음)에 취부될 수 있다. 매니폴드 동체(30)는 물질의 유동을 공급도관으로부터 유동튜브(12)(14)로 전환시켰다가 배출도관으로 전환한다. 매니폴드 플랜지(103)(103')가 유입단부(104) 및 유출단부(104')를 통하여 측정될 공정물질을 이송하는 도관시스템(도시하지 않았음)에 연결될 때, 물질이 플랜지(103)의 유입공(101)을 통하여 매니폴드 동체(30)와 매니폴드 요소(110)로 도입되며 주조물(150)내에서 점진적으로 단면이 변화하는 채널(도시하지 않았음)로 유동튜브(12)(14)에 연결된다. 물질은 매니폴드 요소(121)에 의하여 각 유동튜브(12)(14)의 좌측 각부(131)(131')측으로 나누어져 경유한다. 그리고 물질은 상측부(130)(130')와 우측 각부(134)(134')를 통하여 유동하고 유동튜브의 매니폴드 요소(121')내에서 단일 흐름으로 재조합된다. 이후에 유체는 유출측 주조물 요소(150')의 채널(도시하지 않았음)과 유출측 매니폴드 요소(110')을 지난다. 유출단부(104')는 볼트공(102')을 갖는 플랜지(103')에 의하여 도관시스템(도시하지 않았음)에 연결된다. 물질은 유출공(101')을 통하여 나와서 도관시스템(도시하지 않았음)의 흐름으로 복귀된다.

질량유동기구(24)는 경로(157)(158)(159)를 통하여 수신된 신호를 분석하고 도관시스템(도시하지 않았음)을 통한 질량유량의 모니터링과 제어를 위하여 제어시스템 또는 작업자에 의하여 이용되는 질량유량을 지시하도록 경로(155)에 표준출력신호를 발생한다. 또한 질량유량기구(24)는 경로(162)상에 질량유량계내의 압력을 나타내는 출력신호를 발생한다. 상기 언급된 바와 같이, 이와 같이 측정된 압력은 질량유량의 계산을 보정토록 질량유동기구 내에서 이용되고 별도로 압력측정값을 요구하는 다른 제어목적을 위하여 사용될 수 있다.

개관 - 유동튜브진동에 대한 압력효과

코리올리효과 질량유량계 내에서의 질량유량은 Δt(상기 언급된 시간차)에 비례하는 것으로 알려져 있다. 따라서 질량유량은 다음과 같이 표현될 수 있다.

m = CFΔt

여기에서 CF 는 교정계수이고 m 은 유량이다. 그러나, 코리올리효과 질량유량계의 유동튜브내에서 압력이 증가 또는 감소함에 따라 유동튜브의 강도가 변화한다. 유동튜브강도의 변화는 유량계의 질량유량감도에 영향을 준다. 또한 유동튜브강도의 변화는 유량계의 진동주파수에 영향을 준다. 유동튜브의 굽힘모우드와 비틀림모우드의 진동주파수 사이의 비율은 유동튜브의 압력변화에 응답하여 변화한다. 따라서 주파수 비율은 유동튜브내의 압력(다수의 다른 계수와 함께)에 관계가 있다.

도 13 과 도 14 는 상기 언급된 효과를 설명하는 작동 코리올리효과 질량유량계로부터의 실험적 데이터의 그래프이다. 도 13 은 유량계 교정계수에 대한 전형적인 압력의 효과를 보이고 있다. 그래프(1300)는 x - 축에서 유동튜브내 압력의 함수로서 y - 축에 유량계 교정계수를 보인 것이다. 좌표에 표시된 데이터포인트(1302)(1304)(1306)는 Micro Motion D300 유량계(비틀림구동력과 굽힘구동력을 가하기 위한 부가적인 구동코일을 제공토록 수정됨)로 부터의 측정 데이터이다(비틀림구동력과 굽힘구동력을 가하기 위한 부가적인 구동코일을 제공토록 수정됨). 이 그래프(1300)에서 교정계수가 D300 유동튜브내의 압력이 증가함에 따라 증가함을 알 수 있다.

도 14 는 유동튜브의 주파수 비율에 대한 전형적인 압력의 효과를 보이고 있다. 그래프(1400)는 x - 축에서 유동튜브내 압력의 함수로서 y - 축에서의 굽힘모우드진동에 대한 비틀림모우드진동의 주파수비율을 보인 것이다. 커브(1402)(1404)는 Micro Motion CMF300 질량유량계(비틀림구동력과 굽힘구동력을 가하기 위한 부가적인 구동코일을 제공토록 수정됨)로 부터 측정된 데이터포인터에 맞춘 것이다. 특히, 커브(1402)는 CMF300 을 통하여 물이 유동되는 동안에 측정된 데이터포인트이고 커브(1404)는 CMF300 을 통하여 콘 시럽(corn syrup)이 유동되는 동안에 측정된 데이터포인트이다. 그래프(1400)의 커브(1402)(1404)에서 주파수비율은 유동튜브내의 압력(그리고 이 유동튜브를 통하여 유동하는 물질의 밀도)에 의하여 영향을 받는 것을 알 수 있다.

도 14 에서 보인 바와 같이, 물질의 밀도는 주파수비율에 영향을 준다. 마찬가지로 유동튜브의 온도와 취부파라메타는 주파수비율측정에 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다. 이들 요인은 특정분야에 사용되는 것과 같이 질량유량계의 교정에 의하여 용이하게 특정화될 수 있고 보상될 수 있다. 따라서 이들 보상이 적용되는 주파수비율은 작동하는 질량유량계 유동튜브내의 간접 압력값으로서 이용될 수 있다. 요구된 보상에 대한 상세한 내용은 이후 상세히 설명될 것이다.

주파수비율이 적당히 조절되었을 때, 이는 유동튜브내의 해당 압력을 측정하는데 이용될 수 있다. 잘 알려진 커브구성 또는 테이블 탐색과 보간수치기술이 보상주파수비율이 주어진 압력을 계산하는데 적용될 수 있다. 이와 같이 측정된 압력은 그 자체가 이러한 측정값을 필요로 하는 경우에 직접압력값으로서 이용될 수 있다.

아울러, 이와 같이 측정된 압력은 그 질량유량측정값을 보정토록 질량유량계의 교정계수를 보정하는데 이용된다. 압력은 질량유량측정값을 보정토록 적용되는 압력보정계수를 결정하는데 이용된다. 따라서 진동하는 유동튜브내의 질량유량은 다음과 같이 측정될 수 있다.

m = CF CP Δt

여기에서 CF 와 Δt 는 상기 정의한 바와 같고 CP 는 압력보정계수이다. 이 압력보정계수는 질량유량계의 교정시 결정되고 다음과 같이 계산된 압력의 함수로서 계산된다.

CP = 1+((K_p/100)(P-P_o))

여기에서 K_p는 압력교정계수(psi 압력에 대하여 퍼센트로 표현됨)이고, P 는 유동튜브내의 압력(상기와 같이 측정됨)이며, P_o는 교정라인압력(그 의도된 분야에서 공칭작동을 위하여 유량계를 교정하도록 사용된 공칭압력)이다. 압력교정계수 K_p와 교정라인압력 P_o는 전문가에게 잘 알려진 표준 공장 또는 현장 교정기술을 통하여 결정될 수 있다.

개관 - 질량유동기구

본 발명은 질량유동기구(24) 내에서 계산기능을 수행하기 위하여 디지털신호처리기(DSP)칩 내에서 운영가능한 디지털신호처리방법으로 구성된다. 불연속표본은 각 유동튜브감지기로부터의 출력으로서 발생된 아날로그신호를 이용한다. 좌우측 감지기로부터의 불연속표본은 표준 아날로그 - 디지털변환(A/D) 장치를 이용하여 디지털화 한다. 디지털화 되었을 때 표본의 추가 처리가 DSP 칩 내에서 디지털신호처리방법에 의하여 수행된다.

디지털신호처리소프트웨어(이후 설명됨)가 도 12 에서 상세히 보인 질량유동기구(24)에서 운영된다. 도 12 의 디지털신호처리기(1200)는 통상적인 마이크로프로세서와 유사하나 신호처리작업을 위한 범용기능을 갖는 계산장치이다. 대부분의 이러한 DSP 프로세서 장치는 전문가에게는 잘 알려진 것이다. 이러한 장치의 한 예로서는 Texas Instruments 의 TMS 320C31 이 있다. 이 장치는 신호처리계산의 성능을 향상시키기 위한 하드웨어부동점처리유니트를 포함한다. 전문가라면 예를들어 특정분야의 오우버섀도우 성능의 코스트를 감안하여 정밀한 고정점계산을 위하여 소프트웨어대리실행 라이브러리와 함께 고정점신호처리장치가 사용될 수 있다.

처리기(1200)는 버스(1252)를 통하여 프로그램 ROM(1202)으로부터 프로그램지시를 판독하고 버스(1254)를 통하여 RAM(1204)에서 데이터와 버퍼를 처리한다. 전문가라면 어떠한 환경에서는 제비용 및 성능요인에 따라 명령의 도출에 있어 처리기의 성능을 개선하기 위하여 ROM(1202)로 부터 RAM(1204)으로의 프로그램명령을 복사하는 것이 좋다.

A/D 변환기(200)는 각각 경로(157)(158)에 인가된 이들의 각 유동튜브감지기출력신호로부터 아날로그신호를 수신한다. 처리기(1200)는 각 경로(250)(252)를 통하여 A/D 변환기(200)에 제어신호를 인가하고 각 경로(250)(252)를 통하여 A/D 변환기(200)로 부터 디지털화된 표본값을 수신한다. 역시 전문가라면 여러 구성요소에 의하여 요구된 클록신호가 크리스탈 제어형 오실레이터, 또는 상업적으로 입수가능한 여러 클록발생집적회로와 같은 잘 알려진 클록발생기술에 의하여 발생됨을 알 것이다.

우선 실시형태에서, A/D 변환기(200)는 다중변환기와 DSP 처리기에 대한 단일통신버스연결장치를 갖는 단일 집적회로 내에 구성된다. 이는 두 표본추출된 신호사이의 위상관계가 A/D 변환기회로를 물리적으로 분리하기 위하여 인쇄회로기판에서 경로를 추적하는 신호트레이스의 효과보다는 진동하는 유동튜브의 코리올리효과에 의한 것임을 확인해주는데 도움이된다. 대부분의 이러한 스테레오 A/D 변환기칩은 잘 알려져 있다. 이러한 칩의 한 예로서는 Crystal Semiconductors CS5329, 2 - 채널스테레오 A/D 변환기장치가 있다. 처리기(1200)는 표본추출된 채널사이의 위상차로부터 Δt 값을 결정하고 이 Δt 에 비례하는 신호를 경로(1256)에 인가한다. D/A 변환기(1206)는 경로(1256)에 인가된 디지털신호값을 경로(155)에 인가된 질량유량에 비례하는 아날로그신호로 변환한다. 또한 본 발명에 따라서 처리기(1200)는 표본추출된 채널로부터 코리올리효과 질량유량계내의 압력을 측정하고 이 압력에 비례하는 신호를 경로(1260)에 인가한다. D/A 변환기는 경로(1260)에 인가된 디지털신호값을 경로(162)에 인가된 압력에 비례하는 아날로그신호로 변환한다. 경로(155)(162)의 신호는 특정유량측정분야에 적합한 이용수단(도시하지 않았음)에 인가된다.

구동회로는 좌우채널감지기에 의하여 발생되어 경로(157)(158)에 인가되는 아날로그신호를 수신한다. 구동회로(1208)는 굽힘모우드주파수와 비틀림모우드주파수를 격리한다. 구동회로(1208)는 비틀림모우드주파수로부터 굽힘모우드주파수를 격리하도록 좌우채널신호의 합과 좌우채널신호의 차를 결정한다. 굽힘모우드진동에 의하여 유도되어 좌우채널신호경로에 인가되는 신호는 동위상인 반면에 유동튜브의 비틀림모우드진동에 의하여 유도된 신호는 이위상(약 180。)이다. 따라서 좌우채널신호의 합은 굽힘주파수에서 강한 주파수성분을 가지며 비틀림주파수에서는 현저히 감소된 주파수성분을 갖는다. 반대로 좌우채널신호의 차는 비틀림모우드주파수에서 강한 주파수성분을 가지며 굽힘모우드주파수에서는 현저히 감소된 주파수성분을 갖는다.

도 10 과 도 11 은 구동회로(1208)를 부가적으로 상세히 설명하고 있다. 도 10 의 평형연산증폭기(1008)는 상기 언급된 바와 같이 신호의 합과 차를 얻기 위하여 좌우채널로부터의 신호를 조합한다. 경로(157)에서의 그래프(1000)(1004)는 경로(157)상에서 각 굽힘모우드와 비틀림모우드진동이 중첩됨을 보이고 있다. 마찬가지로 그래프(1002)(1006)는 경로(158)상에서 각 굽힘모우드와 비틀림모우드진동이 중첩됨을 보이고 있다. 굽힘모우드진동유도 신호를 보인 그래프(1000)(1002)는 실질적으로 동위상이고 비틀림모우드진동유도 신호를 보인 그래프(1004)(1006)는 실질적으로 이위상이다. 그래프(1010)는 평형연산증폭기회로(1008)에 의하여 발생되고 경로(156)에 인가된 좌우채널신호의 합이고 그래프(1012)는 평형연산증폭기회로(1008)에 의하여 발생되고 경로(160)(161)에 인가된 좌우채널신호의 차이다. 전문가라면 경로(156)(160)(161)에 인가된 신호가 이들이 구동신호로서 유량계(10)에 인가되기 전에 증폭되고 조절되어야 하는 것을 알 것이다. 그래프(1010)로 보인 주파수는 좌우채널로부터의 신호의 굽힘모우드주파수성분이고 그래프(1012)로 보인 주파수는 동 신호의 비틀림모우드주파수성분이다. 회로(1008)의 합/차 방법은 각 채널의 중첩된 신호의 두 성분을 격리한다. 도 11 은 도 10 의 평형연산증폭기회로(1008)로 구성되는 종속연산증폭기를 보인 것이다.

또한 전문가라면 상기 언급된 구동회로(1208)와 동일한 디지털처리기술을 용이하게 이해할 것이다. 상기 언급된 구동회로의 일반설계는 유동튜브감지기로부터의 감지기출력신호가 비틀림모우드진동에 대하여 서로 180。 이위상인 반면에 감지기신호는 굽힘모우드진동에 대하여 동위상이라는 사실을 신뢰한다. 이러한 사실로부터 감지기출력신호에서 중첩된 두 진동모우드 주파수를 격리하기 위하여 상기 언급된 합/차 아날로그회로 설계의 이용을 가능하게 한다. 아날로그회로의 디지털변형은 전문가에게 명백하다. 아울러 상기 언급된 바와 같이 0。 와 180。 위상의 관계가 아닌 다른 진동모우드가 본 발명에 이용될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 여러 진동모우드 주파수의 격리와 적당한 구동신호의 발생을 위하여 잘 알려진 디지털신호처리기술이 이용될 수 있을 것이다.

신호처리방법 - 주파수측정

도 2 는 본 발명의 유량계기구(24)의 일반적인 구조와 이에 관련된 정보의 흐름을 보인 것으로, 특히 DSP(1200) 내에서의 정보의 흐름과 계산을 보인 것이다. 본 발명의 유량계전자장치는 동일한 두 "채널", 즉 좌측유동튜브감지기 출력신호를 처리하기 위한 제 1 채널과 우측유동튜브감지기 출력신호를 처리하기 위한 제 2 채널의 두 채널로 구성된다. 두 "채널" 은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 노치필터의 하중적응에 대한 것을 제외하고는 기본적으로 대칭이다.

다음의 설명은 굽힘모우드진동튜브의 기본주파수가 약 100 Hz 인 전형적인 코리올리 유량계분야에 의하여 제공된다. 이러한 예시의 굽힘모우드 주파수에 일치하는 전형적인 비틀림모우드주파수는 예를들어 약 250 Hz 이다. 다른 유동튜브구성은 압력을 측정하고 이로부터 질량유량값을 보정하는데 마찬가지로 유용한 다른 비율에 일치하는 다른 주파수에서 진동할 것이다. 따라서, 전문가라면 본 발명의 장치와 방법이 진동모우드와 주파수의 여러 조합에 적용될 수 있음을 알 것이다.

DSP(1200)로 수행되는 계산이 도 2 에서 DSP(1200) 내의 계산요소 블록으로 도시되어 있다. 이후 설명되는 많은 계산요소들은 유동튜브 감지기출력신호의 여러 표본과 관련된 클록신호와 동기화되어 작동한다. 도 2 의 CLOCK (214)은 이후 설명되는 계산요소의 여러 표본율과 관련된 클록신호를 제공한다. 질량유량기구(24)내의 신호처리방법의 운영에 요구된 클록신호는 CLOCK(214)에 의하여 적당히 공급된다. 도 2 에서 보인 요소내에서 여러 계산의 타이밍은 선행계산 단계로부터 신호의 유용성에 의하여 추가로 "클록" 된다(또는 게이트된다). 환언컨데, 도 2 의 DSP(120) 내에서 보인 각 계산블록은 선행계산으로부터의 데이터 유용성에 대하여 동기화되어 작동할 것이다. 따라서 CLOCK(214)은 모든 계산요소들이 A/D 변환기(200)에 의하여 발생된 정밀하게 클록되는 디지탈화된 표본에 따라 달라지는 선행의 중간계산에 따라 달라지는 모든 계산을 위한 클록킹을 개념적으로 공급한다.

DSP(1200)내에 있는 여러 계산요소에 결합하여 도 2 에서 보인 데이터 경로는 일측 계산요소 또는 단계로부터 타측으로 데이터가 통과하는 것을 보이고 있다. 전문가라면 등가계산이 계산의 상이한 중간단계가 여러 계산 요소 중에서 통과되는 것으로 보이는 다수의 유사한 형태로 인수분해 될 수 있다. 도 2 에서 블록으로 보인 요소로의 특정한 계산의 분해는 설명을 간단히 하기 위하여 선택된 것이다. 정확한 방법은 도 7 - 도 9 의 흐름도에 대하여 이후 상세히 설명된다.

CLOK(214)은 유동튜브감지기에 의하여 발생된 원시(미처리) 신호의 표본율을 측정하기 위하여 경로(270)를 통해 A/D 변환기(200)에 주기성 펄스신호 클럭을 공급한다. 각 A/D 변환기(200)는 그 일치하는 아날로그 신호를 표본추출하고 표본추출된 값을 CLOCK(214)에 의하여 경로(270)에 인가되는 각 신호 펄스에 대하여 디지털형태로 변환한다. 경로(270)를 통하여 A/D 변환기(200)에 인가된 이러한 클록신호는 본 발명의 처리를 위하여 요구된 바와 같이 고정표본율에서 유동튜브출력신호의 표본추출을 허용토록 매우 정확한 주파수를 가져야한다. 이러한 클록 펄스정밀도는 크리스탈 제어형 클록을 이용하여 얻을 수 있다. 어느정도 CLOCK(214)은 그 자체가 프로그램가능하며, DSP(1200)는 CLOCK(214)의 적당한 레지스터를 통하여 CLOCK(214)의 작동파라메타를 프로그램한다

도 1 의 우측유동튜브감지기(18)로 부터의 출력신호는 도 1 의 경로(158)를 통하여 A/D 변환기(200)에 인가된다. 도 1 의 좌측유동튜브감지기(16)으로부터의 출력신호는 도 1 의 경로(157)를 통하여 A/D 변환기(200)에 인가된다. A/D 변환기(200)는 유동튜브감지기로 부터의 아날로그신호를 표본추출하여 디지털값으로 변환한다. A/D 변환기(200)는 시스템 와이드 CLOCK(214)에 의하여 공급되고 경로(270)에서 수신되는 고정주파수 주기성 클럭신호에 응답하여 작동한다.

좌측채널감지기출력에 일치하는 변화된 디지털값은 경로(252)를 통하여 48 : 1 부분추출필터요소(202)에 공급된다. 48 : 1 부분추출필터요소(202)는 채널의 A/D 변환기(200)로부터 수신된 각 표본에 응답하여 DSP(1200) 내에서 작동할 수 있다. 부분추출필터요소(202)는 표본수를 48 의 계수만큼 감소시키는 반면에 표본추출된 신호값의 앨리어싱방지필터링이 이루어질 수 있도록 한다. 전문가라면 48 : 1 의 특정부분 추출율이 특정분야의 환경에 따라 설계상 선택가능한 것임을 알 것이다. 48 : 1 부분추출필터요소(202)는 두 단계, 즉 8 : 1 단계에 이은 6 : 1 단계로 작동을 수행한다. 부분추출필터요소(202)의 이들 두 단계는 유한 임펄스응답(FIR) 앤티-앨리어싱 필터로 구성될 수 있다. FIR 필터는 최적 필터를 생성하는 잘 알려진 렘츠(Remez) 알고리즘을 이용하여 설계 및 구성된다. 역시 전문가라면 부분추출단계에서 무한임펄스응답(IIR)필터가 이용될 수 있음을 알 것이다. FIR 대 IIR 필터링은 계산의 복잡도에 기초하여 그리고 특정설계에 이용된 계산요소의 상대파워에 기초하여 설계상 선택할 수 있는 것이다.

부분추출필터요소(202)의 제 1 단계는 약 39.1 kHz 로 부터 약 4.9 kHz 까지의 표본율에서 8 : 1 감소를 수행한다. 이러한 제 1 단계를 위하여 통과대역은 약 300 Hz 에서 종료되고 정지대역은 약 2319 Hz 에서 시작한다. 제 1 단계의 통과대역은 가중값 1 을 가지며 정지대역의 가중값은 약 10⁴이다. 커널강도는 72 이다. 부분추출필터요소(202)의 제 2 단계는 약 4.9 kHz 로 부터 약 814 Hz 까지의 표본율에서 6 : 1 감소를 수행한다. 제 2 단계를 위하여 통과대역은 약 30 Hz 에서 종료하고 정지대역은 약 400 Hz 에서 시작하며 통과대역의 가중값은 1 이며 정지대역의 가중값은 10⁴이고, 커널강도는 181 이다.

제 1 단계 부분추출필터의 커널계수는 다음과 같다 :

-0.00000081764524630121

0.00000698245451987758

0.00001773963885136871

0.00003898240757193200

0.00007548672488844681

0.00013409289751968492

0.00022348636822400024

0.00035427612800655528

0.00053901217722666664

0.00079209847140532400

0.00112956940174060416

0.00156872083590591968

0.00212758437199228352

0.00282427204255895904

0.00367616275994291200

0.00469898731907314112

0.00590584018301447296

0.00730617267761646208

0.00890478563478318592

0.01070092291349931840

0.01268750876431035520

0.01485057644139987840

0.01716893380830959680

0.01961418511740982400

0.02215097935643592320

0.02473769406056195200

0.02732738160877671360

0.02986905691870672640

0.03230924399368606080

0.03459371442646413440

0.03666937963516617600

0.03848619661702702080

0.03999905354911612160

0.04116950605355454720

0.04196728384459161600

0.04237150120084636160

0.04196728384459161600

0.04116950605355454720

0.03999905354911615160

0.03848619661702702080

0.03666937963516617600

0.03459371442646413440

0.03230924399368606080

0.02986905691870672640

0.02732738160877671360

0.02473769406056195200

0.02215097935643592320

0.01961418511740982400

0.01716893380830959680

0.01485057644139987840

0.01268750876431035520

0.01070092291349931840

0.00890478563478318592

0.00730617267761646208

0.00590584018301447296

0.00469898731907314112

0.00367616275994291200

0.00282427204255895904

0.00212758437199228352

0.00156872083590591968

0.00112956940174060416

0.00079209847140532400

0.00053901217722666664

0.00035427612800655528

0.00022348636822400024

0.00013409289751968492

0.00007548672488844681

0.00003898240757193200

0.00001773963885136871

0.00000698245451987758

-0.00000081764524630121

제 2 단계 부분추출필터의 커널계수는 다음과 같다 :

0.00000442476810646958

0.00000695183248940121

0.00000923764143759751

0.00000714413514201519

-0.00000492704497770928

-0.00003489048179859716

-0.00009263530705114960

-0.00018905831520468072

-0.00033444730957182660

-0.00053626977796454416

-0.00079662003202712672

-0.00110972681566274544

-0.00146004062478959264

-0.00182142399675758176

-0.00215800240585865472

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0.03006335482259185280

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0.10098866498628454400

0.11884306255475470400

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0.13437210128885929600

0.13038232897640233600

0.11884306255675470400

0.10098866498628454400

0.07869841218265049600

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-0.00033444730957182660

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-0.00009263530708114960

-0.00003489048179859716

-0.00000492704497770928

0.00000714413514201519

0.00000923764143759751

0.00000695183248940121

0.00000442476810646958

A/D 변환기(200)와 경로(250)를 통하여 연결된 부분추출필터요소(202)로 구성된 좌측채널은 상기 언급된 우측채널과 동일하게 작동한다. A/D 변환기(200)는 경로(157)를 통하여 좌측 감지기(16)에 의하여 발생된 신호를 수신하고 아날로그신호를 디지털형태로 변화하며 디지털값을 경로(250)를 통하여 좌측채널의 부분추출 필터(202)에 인가한다. 좌측채널의 부분추출 필터요소(202)의 출력은 그 출력신호를 추가 처리를 위하여 경로(254)에 인가하고 우측채널은 그 출력을 추가처리를 위하여 경로(256)에 인가한다.

부분추출단계의 계산은 요구된 계산상의 정확도를 유지하기 위하여 부동점 산술을 이용하는 것이 좋다. 노치여파, 위상계산, △t 계산 및 질량유량계산을 위한 연속계산은 보다 복잡한 기능을 갖는 광범위한 계산범위에 의하여 부동점 산술을 이용하여 수행되는 것이 좋다.

우측채널의 앨리어싱방지 부분추출의 디지털화된 신호값이 경로(256)를 통하여 주파수/위상 계산요소(204)에 인가한다. 마찬가지로 좌측채널의 앨리어싱방지 부분추출의 디지털화된 신호값이 경로(256)를 통하여 주파수/위상계산요소(204)에 인가된다. 주파수/위상계산요소(204)는 이후 상세히 설명하는 바와 같이 신호값을 강화한다. 이러한 공정은 유동튜브의 굽힘모우드 진동운동으로 발생된 신호를 여러 고조파 잡음으로부터 격리하고 비틀림 모우드진동은 운동으로부터 격리한다. 주파수/위상계산요소(204)는 굽힘모드에서 진동하는 유동튜브의 기본주파수에 중심이 맞추어진 주파수 대역(노치)을 제어한다. 그 결과의 신호는 굽힘모우드에서 진동하는 유동튜브의 기본 주파수에 중심이 맞추어진 노치 와측의 모든 잡음을 나타낸다. 이 잡음신호는 기본주파수에 부분추출 필터요소(202)에 의하여 필터링되지 않는 모든 잡음의 합인 경로(256)상에서 주파수/위상 계산요소(204)에 대한 입력으로서 인가된 신호로부터 감산된다. 대부분의 잡음신호의 필터링된 진동유동튜브의 기본 주파수를 나타내는 감산의 결과가 주파수/위상 계산요소(204)의 출력으로서 경로(261)에 인가된다. 좌우 채널 출력신력신호의 각 위상을 나타내는 값이 주파수/위상 계산요소(204)내에서 발상되는 각각 경로(261)(262)를 통하여 만 계산요소(208)에 인가된다. 주파수/위상 계산요소(204)의 파라메타(가중율 또는 계수와 디바이어싱 파라메타)가 노치의 특성 즉 노치의 형태(거절된 주파수의 대역폭)와 노치가 중심이 된 기본주파수의 특성을 결정한다. 파라메타는 주파수/위상 계산요소(204)내에서 가중적응요소에 의하여 계산돤다. 노치필터의 적응에 요구된 계산을 이후 부가적으로 설명된다. 노치의 형상은 노치필터가 기본주파수의 변화를 추적할 수 있는 속도를 결정한다. 넓은 노치가 적은 필터링을 제공한다. 기본주파수의 변화에 대하여 신속히 조절될 수 있다. 좁은 노치는 기본주파수의 변화에 보다 느리게 수렴하나, 입력감지기 신호의 우수한 필터링을 제공한다. 우선실시형태에서 노치의 형상은 변경될 필요가 없다. 실험데이터 프로그램 가능한 필터가 이들의 각 노치의 형상을 번경할 필요없이 이들의 각 입력 신호의 통상적인 변화를 추적할 수 있음을 보인다.

주파수/위상 계산요소(204)내에서 계산된 가중적응 파라메타는 좌우측 채널에 인가되어 양 감지기 신호출력채널이 동일하게 처리된다. 좌우측채널에 인가된 단일셋트를 이용하므로서 두 채널사이의 임계위상관계를 유지할 수 있다. 이러한 관계를 질량유량에 비례하는 △t 값을 계산하는데 이용한다.

굽힘모우드 유통튜브진동의 기본주파수는 주파수/위상 계산요소(204) 의하여 계산되지만 계산요소(208)에 대한 입력으로 경로(266)에 인가된다. 또한 증가된 신호가 요소(288)에 대한 입력으로 경로 (262)에 인가된다. 또한 증가된 신호가 요소(208)에 의한 중요한 △t 계산에 요구된 바와 같은 신호의 위상을 측정토록 주파수/위상계산요소(204)내에서 괴르첼 필터(Goertzel filter)에 의하여 추가로 처리된다. 굽힘모우드 진동튜브의 위상을 나타내는 값은 주파수/위상계산요소(204)내에서 발생되고 각각 좌우측 채널에 일치하는 경로(26)(262)에 인가된다.

요소(204)내에서의 위상계산은 여파된 신호의 위상을 측정하기 위하여 두 한닝 윈도우(Hanning windows)를 갖는 푸리에 변화기술을 이용한다. 윈도우즈의 길이는 공칭 또는 예상 유통튜브 위상을 결정하는 유통튜브의 전자장치내에 프로그램 되었다. 특정 설치/응용 현장에서 파라메타로서 입력되거나 또는 유량계의 작동과 적당한 측정값에 의하여 결정될 수 있다. 윈도우의 길이는 응답시간과 누설에 의한 잡음의 거절사이의 교환을 나타낸다. 위상을 결정토록 누적된 다수의 싸이클은 잡음의 부가적인 거절을 위하여 제공되나 부가적인 지연을 요구하므로 유동튜브 진동위상관계의 변화에 대한 응답이 느리도록 한다. 적은 표본은 지연을 감소시키며 이로써 유동튜브 진동위상 변화에 대한 응답속도를 개선하나 잡음거절이 떨어진다. 8 유동튜브사이클이 싸이클의 측정시 우선하는 윈도우 길이로서 선택된다. 주어진 예상주파수를 가정할 때 우선하는 윈도우크기(2N)은 다음과 같이 결정된다.

윈도우-길이 = 2 최저값(3200/예상-튜브-주파수)

여기에서 최저값(X)는 X 보다 작거나 같은 최대정수이다.

한닝윈도우는 1 한닝윈도우의 주기 동안 불연속 표본에 인가될 가중벡터로서 표현된다. 여기에서 2N 은 1 주기의 한닝윈도우내에서 불연속 표본의 수이고 K 번째 불연속 표본에 대한 가중치는 다음과 같이 결정된다(여기에서 K 는 0 ~ 2N-1 이다).

h(K)=½ (1-cos(2πK/(2N-1))

중복 한닝윈도우의 병렬계산에 관련하여 이후 상세히 설명되는 목적을 위하여 반윈도우 신호조건이 모든 N 불연속 표본(여기에서 표본추출된 감지기 출력신호의 완전한 한닝윈도우는 단일주기에서 2N 불연속 표본을 갖는다)에 적용된다(본 발명의 소프트웨어 방법내에서). 아울러 카운터 변수(예를들어 본 발명의 방법에서 SAMPNO 로 명명팀)는 현재 표본추출된 한닝윈도우내의 표본번호인덱스(예를 들어 0 ~ N-1의 모듈로 N 함수로서)를 계수한다. SAMPNO 카운터변수는 주파수/위상 계산요소(204)로부터의 각증강된 표본의 처리로 증분한다. SAMPNO 가 N-1 에 이를 때에 다음표본값은 SPMPNO 를 0 으로 리셋트한다. 반 윈도우신호는 0 와 동일한 SAMPNO 카운터에 일치한다. 본 발명의 우선 실시형테에서 SAMPNO 카운터는 한닝윈도우중에 처리된 불연속 부분추출 표본감지기 출력신호값의 수를 계수하는 소프트웨어로 수행된다. 전문가라면 소프트웨어 설계나 등가 회로구조에서 이러한 기능을 수행하는 많은 등가구조와 기능이 있음을 알 것이다.

각 윈도우의 변부에서 신호표본은 윈도우의 중앙을 향하는 것보다 낮은 가중값이 주어진다. 유효데이터를 보다 완전히 이용하기 위하여 두 푸리에 계산이 동시에 수행되어 윈도우가 윈도우의 반이 중복한다. 따라서 표본의 반 윈도우마다 각 채널에 대하여 새로운 푸리에 위상측정 값을 얻는다.

본 발명에서 일정한 윈도우 크기를 이용하므로서 유동측정이 시작하기 전에 한닝 윈도우 가중값이 사전에 계산될 수 있도록 한다. 본 발명에서와 같이 불연속 시간 푸리에 변환(DTFT)과 함께 이용될 때 윈도우 크기는 DTFT 필터출력, 잡음거절, 의사고조파 및 누설의 주파수 판별특성의 감도를 결정한다. 보다 긴 윈도우크기는 위상의 변화에 대한 필터의 느린 응답을 제공한다. 상기 결정된 바와 같은 윈도우 크기는 위상 변화에 대한 개선된 주파수판별과 잡음거절 대 신속응답의 경쟁목표를 평형화하는데 적합한 최상의 공지된 근사값을 나타낸다. 우선의 윈도우크기는 어떠한 환경조건에 대하여 최적화하도록 상이한 유량계 분야에 대해 변경될 수 있다.

주파수/위상 계산요소(204)내에서 수행되는 위상계산을 표본추출되고 여파된 감지기 출력신호의 위상을 나타내는 복소수를 발생토록 여파된 불연속 표본추출값을 합산한다. 이 복소수는 연속 △t 계산에 이용된다. 특히 좌우측 채널의 굽힘모우드 주파수에서 푸리에 성분을 결정하기 위하여 여파된 불연속 표본추출 감지기 출력신호값의 각 한닝윈도우에 괴르첼 필터의 푸리에 변환이 적용된다. 괴르첼 필터의 계수는 증감된 신호값의 선행 한닝 반윈도우에 대하여 RML 대역 주파수계수(이후 설명됨)의 평균값에 기초하는 주파수/위상 계산요소(204)내에서 주파수계산에 의하여 결정된다. 좌측채널과 우측채널에 대한 위상계산은 동일하게 이루어진다.

△t 계산요소(208)는 경로(260)(262)를 통하여 요소(204)로부터 수신된 바와 같이 좌우감지기 출력 신호사이의 위상차로부터 시간지연을 결정한다. 이와 같이 결정된시간지연은 코리올리유량계의 유동튜브를 통하여 유동하는 물질의 질량유량을 결정하기 위하여 경로(266)를 통해 요소(204)로부터 수신된 유동튜브의 굽힘 모우드 진동의 주파수평가와 함께 이용된다.

좌측 채널(경로 260 에서 △t 계산요소 208 에 의하여 수신됨)의 푸리에 성분(위상을 나타내는 복소수)은 우측채널(경로 262 에서 △t 계산요소 208 에 의하여 수신됨)의 푸리에 성분(위상을 나타내는 복소수)은 우측채널(경로 262에서 △t 계산요소 208 에 의하여 수신됨)의 푸리에 성분의 켤레로 승산된다. 그리고 복합결과의 각도가 계산된다. 이러한 위상차 각도는 △t 값을 얻기 위하여 굽힘모우드 진동 유동튜브의 튜브 주파수(경로 266 에서 △t 계산 요소 208 에 의하여 수신되고 위상 측정값에 정합토록 적당한 유니트로 전환된다)로 나누어진다. △t 계산요소(208)에 의하여 이와같이 결정된 △t 값이 경로(294)에서 질량유동계산요소(290)에 인가된다. 질양유동 계산요소(290)는 그 입력경로(294)에 인가되는 △t 값에 비례하여 유량계를 통하여 유동하는 물질의 질량유량을 결정한다. 잘 알려진 바와 같이, 질량유량 계산은 감지기(22)에 의하여 감지된 바와 같이 온도변화에 대하여 보정되고 경로(159)를 통하여 질량유동 계산요소(290)에 전달된다.

질량유동 계산요소(290)에 의하여 결정된 질량유량은 그 입력경로(162)에 인가된 입력측정 값에 의하여 추가로 보정된다. 그리고 보정된 질량유량은 기초처리 제어를 위하여 보정된 질량을 이용하는 이용수단(292)에 출력경로(155)를 통하여 인가된다.

유동튜브의 굽힘 모우드 진동으로 부터 질량 유량의 결정(상기 요약 된 바와 같음)에 부가하여 유동튜브의 비틀림 모우드 진동이 유량계내 압력을 측정하기 위하여 질량 유동기구(24)내의 계산요소에 의하여 이용된다. 상기 언급된 바와 같이, 유량계내의 압력은 유량 측정의 정확도에 영향을 준다. 따라서 질량 유동기구(24)내에서의 압력측정은 상기 요약된 질량 유량 계산값을 보정하는데 이용된다. 좌우 채널로부터 부분추출 표본값은 상기 언급된 바와 같이 경로(254)(256)를 통하여 주파수/위상 계산요소(204)에 인가된다. 주파수/위상 계산요소(204)는 여러 고조파, 잡음으로부터 그리고 굽힘 모우드 진동으로부터 유동튜브의 비틀림 모우드 진동운동에 의하여 발생된 신호를 격리하도록 각 채널로부터 부분추출된 표본신호값을 증감시킨다.

주파수/위상 계산요소(204)는 유동튜브의 비틀림 모우드진동의 기본 주파수를 결정하고 그 주파수를 경로(264)에 인가한다. 주파수 비율과 압력 계산요소(212)는 이와 같이 측정된 주파수를 경로(264)를 통하여 수신하고 두 주파수의 비율의 함수로서 유량계내의 압력을 측정한다.

주파수/위상 여파방법

도 2 의 주파수/위상 계산요소(204)는 진동 유동튜브에 착설된 좌측 채널 운동감지기와 우측채널 운동감지기에 의하여 발생된 신호를 증감토록 되어 있다. 노치의 형상(예를들어, 노치주파수의 폭)과 노치의 중심 주파수는 도2의 주파수/위상계산요소(204)내의 계산을 가중시키므로서 모두 적응가능하다. 본 발명의 우선 실시형태에서, 여러 노치필터에서 노치의 형상(즉, 노치폭 또는 통과대역폭)은 이들의 각 입력신호에서 기대되는 현저한 변화의 추적이 이루질 수 있도록 변경될 필요가 없다. 도 5 와 6 은 도 2 의 주파수/위상 게산요소(204)의 두 실시형태를 보다 상세히 보이고 있다. 도 2 의 주파수/위상 계산요소(204)는 굽힘 모우드와 비틀림 모우드 주파수의 변화에 대하여 여러 디지털 필터를 적응토록 적당한 적응계산요소와 함께 디지털 노치 필터와 디지털 대역통과 필터의 네트워크로 구성된다. 여러 디지털 필터는 각 필터의 중심 주파수의 변화에 응답하여 필터 파라메타의 신속한 수렴을 허용토록 종속접속되는 반면에 신호의 매우 정밀한 디지털 여파를 유지한다.

일반적으로 넓은 주파수응답(소위 "로우 Q")을 갖는 노치필터는 필터계수를 적응하기 위한 고속 켤레기울기(FCG)알고리즘과 함께 이용된다. 이러한 조합을 "FCG 필터" 라 하였다. FCG 필터 좌우 감지기채널로 부터의 신호를 처리하고 기본 주파수(굽힘 모우드 및 비틀림 모우드 진동 주파수)의 평가값에 신속히 수렴한다. 그리고 디지털 노치필터와 디지털 대역통과 필터는 각 두 기본주파수를 증감시키기 위하여 FCG 디지털 처리로 부터 유도되는 평가된 기본 주파수에 중심이 맞추어지도록 좁은 주파수 응답(소위 "하이 Q")을 갖는 디지털 필터와 함께 이용된다. RML 필터는 진동 유동튜브의 굽힘 모우드와 비틀림 모우드 주파수를 정확히 결정하고 이들 주파수를 도 2 의 압력 계산요소(212)에 의하여 추가 처리하기 위하여 주파수/위상 계산요소(204)의 출력경로에 인가한다.

아울러, 주파수/위상 계산요소(204)내에서의 디지털 여파의 증감된 좌우채널감지기 출력신호의 굽힘 모우드 주파수가 위상 측정계산을 위하여 요소(204)내의 괴르첼 필터에 인가된다. 유동튜브의 굽힘 모우드 진동에 일치하는 좌우채널감지기 출력신호의 위상값이 도 2 의 △t 계산요소(208)에 의한 추가처리를 위하여 주파수/위상 계산요소(224)의 출력경로에 인가한다.

주파수/위상 여파방법 - 합/차 우선모우드

도 5 는 주파수/위상 계산요소(204)의 내용을 보인 블록 다이아그램이다. 도 5 에서 보인 바와 같이, 제 2 순위 디지털 필터는 중복된 비틀림 모우드 진동 유도신호로 부터 각 경로(254)(256)의 좌우 채널 감지기로 부터 수신된 굽힘모우드 진동 유도신호를 격리하는 "합/차" 방법과 함께 사용된다. 합/차 방법은 경로(254)(256)에 수신된 신호로 부터 두 진동 모우드를 분리하기 위하여 잘 알려진 굽힘모우드와 비틀림 모우드 진동의 대칭을 이용한다. 유동튜브의 비틀림 모우드진동은 좌우채널 감지기에 이위상으로 나타나는 반면에 유동튜브의 굽힘 모우드진동은 두 채널에 동위상으로 나타난다. 이와 같이 좌우채널로 부터의 일치하는 표본추출값을 가산함으로 결과의 신호를 굽힘모우드진동에 대하여 강화되는 반면에 비틀림 모우드진동으로 부터의 성분은 감쇠된다. 가산된 신호값은 굽힘 모우드진동 성분내의 강성분을 갖는다고 할 수 있다. 반대로, 두 채널의 출력신호사이의 차(좌측채널 신호 - 우측채널 신호)는 강한 비틀림 모우드 성분과 감소된 굽힘 모우드성분을 갖는다. 이와 같이 두 중첩된 정현파를 분리함으로서 각 진동 모우드의 주파수 평가는 신호를 증가하는데 사용된 여러 디지털 노치 필터와 디지털 대역통과 필터의 제어를 위하여 용이하게 유도될 수 있다.

좌측채널 감지기신호 값이 도 5 의 경로(254)에서 수신되고 우측채널 감지기값이 경로(256)에서 수신된다. 두 값은 가산접속부(504)에 의하여 가산되고 결과의 합(L+R 이라 함)이 경로(554)에 인가된다. 아울러, 두 신호값 사이의 차는 가산접속부(516)에 의하여 계산되고 그 결과의 차(L-R 이라 함)가 경로(570)에 인가된다. 신호합 L+R 은 유동튜브의 굽힘 모우드 진동의 주파수를 대충 평가하는 고속 켤레기울기(FCG) 필터(512)에 경로(554)를 통하여 인가된다. 입력신호의 여파부족으로 비록 평가값이 정밀치 않다하나 FCG 필터(512)의 평가값은 굽힘 모우드 진동 주파수의 변화에 신속히 응답하여 수렴한다. FCG 필터(512)의 굽힘모우드 주파수 평가값은 경로(560)에 인가된다.

FCG 와 RML 필터에 의하여 계산된 주파수 평가값은 다음과 같이 주파수에 관련된 주파수계수 "a" 로서 나타낸다.

a = - 2cos(ωTs)

여기에서 ω 는 주파수, Ts 는 샘플링(부분추출)시간이다. 이들 값은 도 5 의 우선실시형태와 도 6 의 실시형태에 사용된 제 2 순위 노치와 통과대역 필터를 조화시키는데 필요한 형태이다. 이러한 형태를 이용함으로서 계산상 복잡한 삼각법 변환의 필요성을 피할 수 있다.

신호 차 L-R 은 경로(570)를 통하여 노치필터(518)에 인가한다. 신호차 L-R 은 유동튜브의 비틀림 모우드에서 강한 주파수성분을 가지며 굽힘 모우드 에서 현저히 감소된 주파수 성분을 갖는다. 노치필터(518)는 그 입력에 인가된 L-R 신호로부터 굽힘 모우드진동 주파수의 나머지 부분을 노치 아웃시키도록 설정된다. 노치의 중심주파수는 FCG 필터(512)에 의하여 발생된 평가주파수로 부터 경로(560)를 통하여 파라메타로서 공급된다. 유통튜브의 격리된 비틀림모우드 진동성분은 노치필터(518)로부터 경로(568)에 출력으로서 인가된다.

경로(554)의 신호합 L+R 은 역시 대역통과 필터(506)의 입력에 인가된다. 신호합 L+R 은 굽힘모우드에서 강한 주파수성분을 가지고 현저히 감소된 주파수 비틀림모우드성분을 갖는다. 대역통과 필터(506)는 FCG 필터(512)에 의하여 평가된 굽힘모우드 주파수에 중심이 맞추어지고 경로(560)를 통하여 파라메타로서 대역통과필터9506)에 인가되는 범위의 주파수를 통과시킨다. 유동튜브의 격리된 굽힘모우드성분은 대역통과 필터(506)에 인가되는 범위의 주파수를 통과시킨다. 유동튜브의 격리된 굽힘모우드성분은 대역통과필터(506)로부터 출력으로서 경로(556)에 인가된다.

FCG 필터(514)는 경로(568)에서 노치필터(518)에 의하여 발생되는 격리된 비틀림모우드성분을 수신한다. FCG 필터(514)는 비틀림모우드 진동주파수를 평가하고 그 평가값을 그 출력으로서 경로(562)에 인가한다. 진동유동튜우브의 비틀림모우드주파수의 이 평가 값은 노치필터(508)와 대역통과필터(520)의 중심주파수파라메타로서 경로(562)를 통하여 수신된다. 노치필터(508)는 증강신호에서 비틀림모우드성분의 나머지부분을 노치아웃시켜 대역통과필터(506)으로부터 경로(566)를 통하여 수신된 굽힘모우드성분을 더욱 증강시킨다. 또한 대역통과 필터(520)는 유동튜브의 비트림모우드의 평가값에 중심이 맞추어진 협소대역이외의 주파수를 여파하여 제거하므로서 노치필터(518)로부터 경로(568)를 통하여 수신된 비틀림모우드성분을 증강시킨다. 환언컨데, 대역통과필터(506)와 노치필터(508)로 구성되는 필터체인은 신호합 L+R 에서 굽힘모우드 진동주파수성분을 증강시키는 반면에 노치필터(518)와 대역통과필터(520)로 구성되는 필터체인은 신호차 L-R 에서 비틀림모우드 주파수성분을 증강시킨다. 이들 필터체인의 모든 필터(506, 508, 518 및 520)는 FCG 필터(512)(514)에 의하여 진동하는 유동튜브의 주파수변화에 신속히 적응한다.

모든 제 2 순위 노치필터의 정의 등식은 다음과 같다

y(k) = u(k) + au(k-1) + u(k-2) - αay(k - 1) - α²y(k - 2)

여기에서 u 는 입력표본이고, y 는 증강된 출력표본이며, α 는 디바이어싱 파라메타이고, a 는 적응계수이다. 모든 제 2 순위 대역통과필터의 정의등식은 다음과 같다.

y(k) = (α - 1)au(k - 1) + (α²- 1)u(k - 2) - αay(k - 1) - α²y(k - 2)

제 2 순위 대역통과 필터의 정의등식은 등가의 매트릭스형으로 설명될 수도 있다. 이러한 매트릭스형은 FCG 필터의 설명(아래)에 유용하다. p 미지계수에 대하여 아래의 X 와 A(k)는 p×1 벡터이다. 따라서 제 2 순위 대역통과 필터의 매트릭스형은 다음과 같다.

y(k) = A'(k)X + (α²- 1)u(k - 2) - α²y(k - 2)

여기에서 X = [a], A(k) = [(α - 1)u(k - 1) - αy(k - 1)]

FCG 알고리즘은 진동모우드의 주파수변화에 필터를 동조시키도록 대역통과 및 노치필터의 계수를 적응시킨다. 이 알고리즘은 다른 기존의 알고리즘에 비하여 그 고속수렴특성, 수치안정성 및 계산상의 안정성 때문에 선택된다. FCG 알고리즘은 적응될 필터의 에러함수를 최소화하도록 가중치를 적응시킨다. 매트릭스형으로 표현된 에러함수는 다음과 같다.

여기에서 y(i)는 최신계수 Xn 으로 계산된다. FCG 알고리즘은 출발값이 다음과 같은 다음의 등식들에 의하여 계산될 수 있다.

X₀= 0, Q₀= A₀A₀', e₀= y₀- u₀, g₀= A₀e₀, 및 d₀= -g₀:

ρ_n= Q_nd_n

X_n+1= X_n+Y_nd_n

Q_n+1= λQ_n+A_n+1A'_n

e_n+1= y_n+1-u_n+1

g_n+1= λ(g_n+Y_nρ_n)+e_n+1A_n+1

만약 ∥g_n+1∥₂＞ ∥g_n∥₂이면 d_n+1= -g_n+1그렇지않으면 d_n+1= -g_n+β_nd_n

상기 FCG 알코리름에서, 제 2 순위 FCG 필터에 이용하기 위하여, 모든 파라메타는 스칼라양이다. p 미지계수를 갖는 필터에 대하여 Qn 은 p×p 매트릭스이고 dn, gn 및 Xn 은 p×1 벡터이다. 상기 등식에서 ε 는 어떤 경우에 있어서 0 으로 나누어지는 수치상의 문제점을 피하기 위하여 가산되는 작은 값이다. 값이 작은 한 알고리즘의 성능은 현저히 떨어지지 않는다.

FCG 필터는 상기 언급된 노치 및 대역통과필터의 주파수에 중심이 맞추어지도록 사용된 주파수평가값을 그 출력에서 발생한다. 주파수 평가값은 다음과 같이 결정된다.

비틀림 및 굽힘 증강필터체인의 출력이 유통튜브의 굽힘모우드와 비틀림모우드진동주파수의 보다 정확한 평가값을 계산하기 위하여 해당 RML 필터(510)(522)에 인가된다. 특히 노치필터(508)의 출력으로서 발생된 굽힙모우드 진동성분의 증강된 평가값이 최종주파수평가를 위하여 RML 필터(510)에 인가된다. 마찬가지로, 노치필터(520)의 출력으로서 발생된 비틀림모우드진동성분의 증강된 평가값은 최종주파수평가를 위하여 RML 필터(522)에 인가된다. RML 필터(510)(522)는 이들의 입력이 필터에 의하여 증가되어 관련없고 바람직하지 않은 신호성분을 제거하므로 이들의 각 입력신호의 우수주파수 평가값을 제공한다. RML 여파방법의 느린 수렴성에 관련된 문제점은 이들의 각 입력으로서 공급된 신호의 증강으로 해결된다.

RML 필터는 스칼라양으로 나타내는 다음 등식에 따라서 작동하며, 여기에서 출발값은 ρ(0) = 0, Φ(0) = 0, (0) = 0,_F(0) = 0, u_F(0) = 0, a(0) = 0 이며, a 의 제 1N 값은 FCG 필터로부터의 주파수평가값을 이용하여 초기화된 후 계산된다.

y(n) = u(n)+u(n-2)-α²(n-2)-Φ(n)a(n-1)

a(n) = a(n-1)+ρ(n)X(n)y(n)

(n) = u(n)+u(n-2)-α²(n-2)-Φ(n)a(n)

_F(n) = (n)-α² _F(n-2)-α_F(n-1)a(n)

u_F(n) = u(n)-α²u_F(n-2)-αu_F(n-1)a(n)

Φ(n) = -u(n-1)+α(n-1)

X(n) = -u_F(n-1)+α_F(n-1)

그리고 굽힘 및 비틀림모우드주파수는 주파수/위상계산요소(204)로 부터 출력값으로서 인가된다. 특히, RML 필터(522)의 출력으로서 발생된 유동튜브의 비틀림 모우드주파수는 추가 처리를 위하여 경로(264)에 인가된다. 아울러, RML 필터(510)의 출력으로서 발생된 유동튜브의 굽힘모우드주파수는 추가 처리를 위하여 경로(266)에 인가된다.

굽힘모우드 대 비틀림모우드와 이들의 각 주파수의 평가값이 격리에 부가하여 주파수/위상계산요소(204)는 괴르첼 필터요소(528)에 의하여 수행된 위상계산값에 정확한 정현파신호입력값을 제공토록 각 채널에 대한 굽힘모우드신호를 증강시킨다. 특히 RML 필터(522)에 의하여 발생된 비틀림모우드주파수 평가값이 경로(566)를 통하여 노치필터(500)(524)에 적응토록 중심주파수파라메타로서 인가된다. 마찬가지로, RML(510)에 의하여 발생된 굽힘모우드주파수 평가값이 대역통과필터(502)(526)에 적응토록 중심주파수파라메타로서 경로(564)를 통하여 인가된다. 경로(254)를 통하여 수신된 좌측채널로 부터의 증강되지 않은 신호는 비틀림모우드주파수 평가값에 장확히 중심이 맞추어진 주파수의 노치를 제거하도록 노치필터(500)에 인가된다. 노치필터(500)의 출력은 굽힘모우드주파수 평가값에 정확히 중심이 맞추어진 협소대역의 주파수를 통과시키는 대역통과필터(502)에 경로(550)를 통하여 인가된다. 대역통과필터(502)의 출력은 경로(552)에 인가되고 좌측채널감지기에 의하여 발생된 굽힘모우드신호의 증강된 버전을 나타낸다. 마찬가지로, 우측채널에 대하여 증강되지 않은 우측채널신호값이 경로(256)에 수신되고 비틀림모우드주파수를 제거토록 노치필터(524)에 인가되며 굽힘모우드주파수에 정확히 중심이 맞추어진 협소대역의 모든 주파수를 제어함으로서 신호를 더욱 증강시키도록 경로(574)를 통하여 대역통과필터(526)에 인가된다. 대역통과필터(526)의 출력은 경로(576)에 인가되고 우측채널감지기에 의하여 발생된 굽힘모우드진동신호의 증강된 버전을 나타낸다.

도 5 에서 보인 여러 필터의 응답은 다음의 정의등식에 따라서 필터에 대하여 선택된 특정 파라메타값에 따라 달라진다. 실험적인 연구에서 다음의 값들은 전형적인 유량계의 굽힘 및 비틀림모우드 주파수에 유효한 것으로 확인되었다.

요소 형태 파라메타

500 제 2 순위 노치필터 α = 0.99

502 제 2 순위 대역통과필터 α = 0.99

506 제 2 순위 대역통과필터 α = 0.95

508 제 2 순위 노치필터 α = 0.95

510 제 2 순위 RML 적응필터 α = 0.99, λ = 0.99

512 제 2 순위 FCG 적응필터 α = 0.01, λ = 0.99

514 제 2 순위 FCG 적응필터 α = 0.01, λ = 0.99

518 제 2 순위 노치필터 α = 0.95

520 제 2 순위 대역통과필터 α = 0.95

522 제 2 순위 RML 적응필터 α = 0.99, λ = 0.99

524 제 2 순위 노치필터 α = 0.99

526 제 2 순위 대역통과필터 α = 0.99

좌우채널감지기에 대하여 증강된 굽힘모우드신호는 각각 경로(522)(576)를 통하여 괴르첼필터 위상계산요소(528)에 인가된다. 또한 괴르첼 필터는 RML 필터(510)로 부터 경로(564)를 통하여 굽힘모우드주파수 평가값을 수신하고 표본의 선행 반 윈도우주기를 통하여 평균주파수를 결정한다. 상기 언급된 바와 같이, 괴르첼 필터는 각 증강된 신호에 가중값을 인가하고 한닝윈도우에 요구된 표본수를 통하여 가중값을 합산한다. 괴르첼 필터 계산은 각 좌우채널감지기 신호값에 대하여 병렬로 수행된다. 각 채널감지기 값에 대한 괴르첼 필터 계산으로 복소수가 채널의 증강된 신호값으로 나타내는 정현파 위상을 나타낸다. 양측 좌우채널감지기신호의 위상을 나타내는 결과의 복소수는 괴르첼 필터 위상계산요소(528)의 출력으로서 각각 경로(260)(262)에 인가된다.

도 7 - 도 9 는 합/차 여파방법을 수행함에 있어 DSP(1200)의 작동을 설명하는 흐름도이다. 도 7 - 도 9 의 흐름도에서 보인 방법은 도 5 의 블록다이아그램에 대하여 상기 언급된 기능성의 다른 관점을 보인다. 도 7 - 도 9 의 흐름도는 DSP(1200) 내에서 운영가능한 소프트웨어의 구성을 설명한다. 도 7 의 요소(700 - 720)는 주파수/위상계산요소(204) 내에서 제 1 여파상(제 1 단계)의 작동을 설명한다. 특히, 이 제 1 단계는 굽힘모우드 및 비틀림모우드 진동주파수의 FCG 여파방법을 이용하여 평가값을 제공한다. FCG 여파방법은 좌우 채널감지기 출력값으로 부터 계산된 합/차 값이 주어진 주파수의 신속한 평가가 이루어지도록 한다. 도 8 의 요소(722 - 742)는 DSP(1200) 내에서의 제 2 여파처리 단계를 설명한다. 제 2 단계는 노치필터, 대역통과필터와, RML 여파방법의 이용을 통하여 제 1 단계에 의해 제공된 굽힘 및 비틀림 주파수평가값을 증강시킨다. 끝으로, 제 9 도에서 보인 제 3 단계는 특정 적응처리의 제어를 위하여 이와같이 제공된 압력값과 질량유량값을 이용한다.

요소(700)는 FCG 여파계산이 RML 주파수평가값이 요구된 범위를 벗어났음을 결정할 때 RML 여파계산을 수정토록 사용된 두 변수를 이용한다. RML 여파계산기술은 평가된 값이 허용예상범위를 벗어난 경우 입력주파수의 변화에 거의 수렴하지 않는 것으로 알려져 있다. 변수는 여파방법의 시작시에 RML 여파계산을 지연시키도록 계수 100 의 표본에 대하여 모두 초기화된다. 100 개 표본이 처리될 때까지, 평가된 굽힘 및 비틀림 모우드주파수를 발생하는 FCG 여파계산은 주파수평가값의 최종증강을 위하여 RML 필터의 이용을 허용토록 충분히 안정화된 평가값에 수렴하지 아니한다. 이러한 시간동안에 해당 FCG 필터의 주파수평가값이 RML 필터를 초기화하는데 이용된다. 본 발명의 특징은 RML 적응의 시작점이 정확한 주파수에 가깝도록하여 RML 적응이 신속한 수렴이 이루어지도록 한다. 요소(702)는 다음으로 유효 좌우채널 표본신호쌍을 얻도록 작동한다. 표본추출된 신호는 도 2 의 부분추출필터(202)에 의하여 도 2 에서 보인 바와 같이 경로(254)(256)에 인가된다. 전문가라면 본 발명의 방법하에 표본신호쌍이 부분추출된 표본값이 저장되는 FIFO 또는 메모리저장어레이로부터 회복된다.

다음으로 요소(704)가 요소(702)로 부터 회복된 좌우채널표본값의 합을 계산한다. 상기 언급된 바와 같이, 좌우채널신호 사이의 굽힘모우드진동이 동위상이고 비틀림모우드 진동주파수가 180。 의 이위상이므로 좌우채널표본값의 합은 합산된 신호중 비틀림 모우드주파수 성분은 제거하는 반면에 합산된 신호중 굽힙모우드주파수성분은 증강시킨다. 따라서 두 채널신호의 합은 굽힘모우드주파수의 강한 주파수성분과 비틀림모우드주파수의 현저히 감소된 주파수성분을 갖는다.

요소(706)은 다음으로 FCG 여파방법의 이용을 통하여 좌우채널신호의 합으로부터 굽힘모우드주파수를 평가하도록 작동한다. 요소(708)는 다음으로 FCG 및 RML 필터주파수 평가값이 서로 충분히 근접한 경우를 결정토록 작동한다. FCG 적응필터는 특히 주파수 에러가 클 때에 해당 RML 필터보다 신속히 수렴한다. 이와같이, 주파수 평가값이 상당히 상이한 경우, FCG 평가값이 증강된 RML 평가값보다 현재주파수의 근사값에 가깝다고 가정될 수 있다. 이들 조건하에서, RML 필터의 수렴은 RML 필터를 FCG 필터 주파수 평가값을 추적(이용)토록 하므로서 가속될 수 있다. DELAY_RML_BEND 변수는 RML 필터주파수 평가값을 "유예" 하는 카운터 값이다. RML 필터 평가값이 이와같이 유예되어있는 동안에 RML 필터 주파수 평가값 계산은 RML 필터계산의 초기화에 있어서 FCG 필터 평가주파수의 이용에 의해 정확한 주파수에 근접하게 된다. RML 필터처리가 회복토록 허용될 때(DELAY_RML_BED 카운터가 0 으로 감분된 후), RML 필터에 의하여 계산된 평가주파수는 보다 정확히 평가된 주파수값에 신속히 수렴할 것이다. FCG 와 RML 주파수 평가값이 충분히 근접하였는가 하는 것을 결정하기 위하여 다음의 시험이 유용한 것으로 확인되었다.

|1-(π+2cosω_FCG)/(π+2cosω_RML)|≤0.01

전문가라면 어떠한 값이 RML 여파계산의 이용을 지연(유예)토록 이용됨을 알 것이다. 실험적으로, 100 개 표본에 대한 지연은 RML 여파가 이후 상세히 설명되는 바와 같이 평가된 굽힘모우드주파수를 이용하기 전에 굽힘모우드주파수의 FCG 여파계산 평가값이 안정화가 확실하게 이루어지도록 하는데 충분한 시간을 제공한다. 아울러, 전문가라면, 다른 부등식시험이 RML 필터 출력이 FCG 필터 평가값에 충분히 근접한가 하는 것을 결정하는데 유용하게 이용될 수 있음을 알 것이다. 특정분야 또는 유량계설계에 관련된 변화가 전문가에게 충분히 이해될 것이다.

요소(712)는 다음으로 좌우채널신호값 사이의 차이를 계산토록 작동한다. 다시 상기 언급된 바와 같이, 굽힘 및 비틀림모우드주파수의 위상관계에 의하여 두 표본신호 사이의 차이는 비틀림모우드주파수의 강화된 주파수성분과 굽힘모우드주파수에서 충분히 감소된 주파수성분을 가질 것이다. 그리고, 요소(714)는 굽힘모우드주파수의 나머지 부분을 제거토록 차신호값을 노치토록 작동된다. 환언컨데, 요소(714)는 좌우채널신호값 사이의 차로소 계산된 신호값을 어느 정도 증강시킨다. 요소(716)는 다음으로 요소(714)의 노치필터에 의하여 증강되는 것과 같이 차이값에 인가되는 FCG 여파계산의 이용에 의하여 증강되는 것과 같이 차이값에 인가되는 FCG 여파계산의 이용에 의하여 비틀림모우드주파수값을 평가토록 작동한다. 요소(718)(720)는 상기 언급된 바와 같은 요소(708)(710)과 유사한 방법으로 작동한다. 특히 요소(718)은 요소(716)의 FCG 여파계산으로 발생된 비틀림모우드주파수 평가값과 RML 여파계산으로 발생된 주파수평가값이 RML 필터 계산의 신속한 수렴에 대하여 너무 넓게 분리되어 있는가 하는 점을 결정한다. 만약 그렇다면, 요소(720)는 RML 여파계산의 이용으로 더욱 지연되도록 지연카운터변수를 리셋트하도록 작동한다. 어느경우에 있어서나, 처리과정은 여파과정의 제 2 단계를 갖는 도 8 에서 계속된다.

도 8 의 요소(702)는 요소(704)의 작동으로 상기 결정된 합에 대하여 대역 통과 여파계산을 적용한다. 요소(706)의 작동으로 발생되는 평가된 굽힘모우드주파수에 중심이 맞추어진 주파수는 대역통과여파의 작동으로 통과된다. 다음으로 요소(724)는 요소(722)의 작동으로 발생되는 부분적으로 증강된 굽힘모우드주파수 평가값에서 비틀림모우드주파수의 나머지 부분을 추가로 제거하기 위하여 노치필터를 적용하므로서 굽힘모우드주파수를 더욱 증강시키도록 작동한다. 요소(726)는 다음으로 RML 필터기술을 이용하여 굽힘모우드주파수의 증강된 평가값을 발생토록 작동한다. 굽힘모우드진동신호의 증강된 버전을 입력으로서 이용하므로서 요소(726)는 상기 언급된 요소(706)의 경우보다 굽힘모우드주파수의 보다 정확한 평가값을 발생한다.

요소(728 - 732)는 RML 여파에 적용된 계산의 계수가 요소(710) 또는 요소(700)의 작동으로 설정된 지연플래그의 값에 따라서 리셋트될 필요가 있는지의 여부를 결정토록 작동한다. 특히 요소(728)는 요소(710 또는 700)의 작동에 의하여 설정된 지연카운터값이 0 이 아닌지의 여부를 결정토록 작동된다. 만약 지연카운터값이 0 이 아니면 요소(730)(732)가 다음으로 상기 요소(706)에서의 FCG 여파작동으로 발생된 평가계수에 대하여 RML 여파계산계수를 리셋트하도록 작동한다. 요소는 RML 여파계산에 사용된 RML 계수가 1 표본주기 동안 지연되었음을 나타내도록 지연카운터 값을 감분하도록 작동한다.

요소(734 - 742)는 RML 여파계산계수가 상기요소(720 또는 700)의 작동에 의하여 설정된 지연카운터값에 따라 설정된 필요가 있는지의 여부를 결정토록 작동된다. 특히 지연카운터값이 0 이 아닐 때, 요소(740)는 상기 요소(716)의 작동에 의하여 수행되는 FCG 여파계산에 의하여 제공된 평가계수에 대하여 RML 여파계산계수를 설정토록 작동된다. 그리고 요소(742)는 RML 계수가 부가적인 1 표본주기동안 리셋트되었음을 나타내도록 지연카운터값을 감분토록 작동된다. 이들 두 경우에 있어서 처리과정은 도 9 에서 보인 여파작동의 제 3 단계로 계속된다.

도 9 의 요소(744 - 762)에 의하여 나타낸 제 3 여파단계는 좌우채널신호의 굽힘모우드진동주파수성분을 증강토록 증강된 비틀림모우드와 굽힘모우드진동주파수를 이용한다. 그리고 여러 증강된 신호값이 작동하는 코리올리효과 질량유량계내의 압력을 측정하고 증강된 좌우채널 표본값과 코리올리효과 질량유량계내의 계산된 압력의 함수로서 보정된 질량유량을 측정토록 제 3 처리단계에서 이용한다.

특히, 요소(744)는 먼저 좌측채널신호값으로부터의 비틀림모우드주파수 신호를 노치하고 증강된 좌측채널신호값으로부터 굽힘모우드주파수 신호대역을 통과시키도록 작동된다. 요소(744)의 작동은 도 5 에서 보인 노치필터(500)와 대역통과필터(502)에 일치한다. 요소(746)의 작동은 도 5 의 노치필터(524)와 대역통과필터(526)에 일치한다.

비록 도 5 의 요소(500)(502)와 같은 필터체인에서 대역통과여파와 노치여파의 조합이 본질적으로 중복되는 것으로 보이나 전문가라면 간단한 제 2 순위 대역통과필터가 선택된 대역밖의 잡음과 다른 신호를 충분히 거절할 수 없음을 알 것이다. 특히, 적당한 필터 대역폭을 갖는 굽힘모우드진동주파수의 효과적인 감쇠가 이루어질 수 없다. 이들 이유로 본 발명을 구현하는 최상의 모우드는 요구된 신호를 충분히 증강시키기 위하여 대역통과여파 및 노치여파의 조합을 요구한다.

요소(748)(750)는 괴르첼 필터의 계산과 각 불연속(부분추출 및 증강된) 표본에 대한 평가된 주파수의 평균을 업데이트한다. 특히 요소(748)는 적당한 한닝윈도우 가중값으로 증강된 좌우채널표본값을 승산하므로서 현재의 힌닝(반)윈도우의 표본에 대한 진행하는 괴르첼 필터 계산을 업데이트한다. 그리고 이 값은 연속계산에 이용된 위상을 나타내는 값을 발생토록 현재의 한닝(반)윈도우에 대한 진행 DTFT 계산에 통합된다. 요소(750)는 진동하는 유동튜브의 각 진동모우드에 대한 평균주파수의 진행계산을 업데이트한다. 계산상으로 복잡한 역삼각함수의 이용을 최소화하기 위하여 실제 굽힘 및 비틀림모우드주파수는 굽힘 및 비틀림모우드주파수를 추적하는데 이용된 RML 필터가 모든(부분추출된) 표본에 대한 평가값을 발생한다하여도 단지 매번 반윈도우주기에만 계산된다. 상기 언급된 바와 같이, RML 필터는 다음의 식으로 주파수에 관련된 필터계수의 형태에서 이들의 각 주파수 평가값을 나타낸다.

a = -2cos(ωT_S)

여기에서 ω 는 주파수이고 T_S는 부분추출된 표본주파수이다. 굽힘 및 비틀림모두드진동주파수의 평가값은 선행 반윈도우주기에 주파수를 나타내는 계수 "a" 의 평균값을 계산하고 이를 다음식에 대입하므로써 매 한닝 반윈도우주기마다 계산된다.

ω = cos^-1(-a/2)/T_s

따라서 요소(750)는 굽힘 및 비틀림모우드 진동주파수 평가값에 대한 주파수 표시계수의 평균값을 계산한다.

요소(752)는 이러한 특정(부분추출 및 증강된) 표본이 현재 한닝반윈도우주기에서 표본의 처리를 완료하는지의 여부를 결정토록 작동된다. 만약 그렇지않다면 다음 표본을 대기하도록 요소(702)(라벨 "A" 에서)로 복귀하므로서 처리가 계속된다. 그렇지 않으면 현재 한닝반윈도우주기의 처리를 완료하도록 요소(754 - 762)로 처리가 계속된다.

요소(754)는 과거(직전에 완료됨) 한닝윈도우 동안에 괴르첼 필터에 의하여 발생된 값의 함수("f")로서 Δt 값을 계산한다. 상기 언급된 바와 같이 괴르첼필터는 각 좌우채널에 대한 각 감지기 출력의 위상을 나타내는 복소수를 발생한다. 잘 알려진 바와 같이, 표본신호값의 위상은 코리올리효과 질량유량계의 유동튜브내에서 유동하는 물질의 질량유량에 비례하는 Δt 값을 결정하는데 이용된다.

요소(756)는 유동튜브의 굽힘 및 비틀림모우드진동의 증강되고 평균된 주파수 평가값의 함수("g")로서 유동튜브내의 압력을 결정한다. 상기 언급된 바와 같이 굽힘모우드주파수에 대한 비틀림주파수의 비율은 작동하는 질량유량계의 유동튜브내 압력에 비례한다.

요소(758)는 과거(직전에 완료됨) 한닝윈도우주기에서 평균된 보정질량유량을 상기 계산된 Δt 와 압력값의 함수("h")로서 계산토록 작동된다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 보정된 질량유량은 보정되지 않은 질량유량과 여러 보정계수에 기초한 반복과정으로서 계산된다(이들중의 기본은 본 발명의 교시에 따라 결정된 압력보정이다).

그리고 요소(706)는 처리상태를 결정 또는 제어하기 위하여 보정된 질량유량 또는 압력계산값 자체를 이용하는 처리과정을 나타낸다. 이러한 이용은 본 발명의 방법으로부터 유도된 보정질량유량 또는 압력자체의 유용한 응용을 나타낸다.

끝으로, 요소(762)는 한닝윈도우의 주기에서 작동하는 요소(748)(750)에 의하여 상기 수행된 계산을 리셋트하도록 작동된다. 특히 괴르첼필터가중평균 및 평균주파수계산은 다음 한닝윈도우주기의 시작을 위한 준비로 리셋트된다. 그리고 처리과정이 이 한닝윈도우에 대하여 종료되고 다른 부분추출표본의 유용성을 대기토록 요소(702)(라벨 "A")로 복귀하여 계속된다.

주파수/위상여파방법-제 4 순위 필터방법

도 6 은 유동튜브의 굽힘모우드와 비틀림모우드진동주파수의 근사값을 제공토록 제 4 순위 FCG 필터기능을 이용하는 주파수/위상 계산요소(204)의 다른 실시형태를 부가하여 상세히 보인 것이다. 주파수평가값을 발생하는 것에 부가하여 제 4 순위 FCG 필터는 입력신호의 일부를 증강시킨다. 제 4 순위 FCG 실시형태는 이 제 4 순위 FCG 필터가 좌우채널감지기 출력신호사이의 불균형에 민감치 않은 것이 상기 언급된 종래기술의 합/차 방법에 비하여 잇점을 갖는다. 그러나, 제 4 순위 FCG 필터는 계산상으로 약간 복잡하다. 실험적인 시험결과 상기 언급된 합/차 방법의 특정분야에 있어서 좌우채널감지기신호의 잠재적인 불균형이 주파수평가값과 신호증강의 결과에 영향을 주기 않는 것으로 확인되었다. 따라서 제 4 순위 FCG 필터의 부가적인 복잡성은 압력 또는 질량유량에 대한 측정의 정확성을 개선하는데 요구되지 않는다.

제 4 순위 FCG 의 증강된 출력은 유동튜브의 비틀림모우드 및 비틀림모우드진동을 격리하고 더욱 증강시키도록 두 필터체인에 각각 인가된다. 각 필터체인은 제 4 순위 FCG 필터의 적당히 증강된 출력신호를 수신하고 그 출력이 대역통과 필터에 인가되는 노치필터로 구성된다. 각 필터체인의 대역통과필터의 출력은 각 격리된 주파수신호의 증강을 완료하도록 제 2 순위 RML 필터에 인가된다. 부가된 쌍의 필터체인이 유동튜브의 굽힘모우드진동에 의하여 이로부터 발생된 신호를 증강시키도록 좌우신호채널에 결합된다. 각 좌우채널감지기를 위한 증강된 신호는 도 5 에 대하여 상기 언급된 바와 같이 괴르첼 필터 위상계산요소(528)에 인가된다.

제 4 순위 FCG 필터(600)는 경로(254)로 부터 좌측채널신호값을 수신한다. 제 4 순위 FCG 필터(600)는 그 입력데이터에서 두 개의 최강신호(최대진폭정현파)에 대한 주파수평가값을 계산한다. 하위의 두 평가주파수는 굽힘모우드주파수이고 상위의 두 평가주파수는 비틀림모우드주파수인 것으로 가정된다. 이로써 제 4 순위 FCG(600)는 유동튜브의 굽힘모우드진동의 주파수평가값을 제공하고 이 평가값을 경로(625)에 인가한다. 또한 제 4 순위 FCG 필터(600)는 또한 비틀림모우드주파수의 평가값을 제공하고 이 평가값을 경로(654)에 인가한다. 최종적으로, 제 4 순위 FCG 필터(600)는 강한 두 성분의 외측의 잡음신호를 제거하도록 경로(254)로 부터 입력신호를 적당히 증가시키고 증강된 신호를 경로(650)에 인가한다.

모든 제 2 순위 노치 및 대역통과필터와 RML 필터의 정의 등식은 상기 언급된 바와 같다. 제 4 순위 대역통과필터의 스칼라형 정의 등식은 다음과 같다 :

y(k)=

(α-1)x(1)u(k-1)+(α²-1)x(2)u(k-2)+(α³-1)x(1)u(k-3)+(α⁴-1)u(k-4)

-αx(1)y(k-1)-α²x(2)y(k-2)-α³x(1)y(k-3)-α⁴y(k-4)

여기에서 u 는 입력신호, y 는 증강된 출력신호, α 는 디바이어싱 파라메타, x(1)와 x(2)는 적응계수이며 x(1) = a + b, x(2) = 2 + 2b 이다. 이 정의등식은 다음과 같이 매트릭스형으로 설명될 수 있다 :

y(k)=A'(k)X+(α⁴-1)u(k-4)-α⁴y(k-4)

여기에서

제 4 순위 FCG 필터(600)는 도 6 에서 보인 여러 노치 및 대역 통과필터의 주파수를 중심에 맞추도록 사용된 두 주파수평가값을 그 출력에서 발생한다. 주파수 평가값은 다음과 같이 결정된다.

또한 제 4 순위 FCG 필터(600)는 경로(256)에서 공급되는 우측채널감지기 값으로 부터 그 입력을 수신한다. 전문가라면 제 4 순위 FCG 필터(600)의 작동에 관련된 두 입력옵션의 동치를 용이하게 이해할 것이다.

제 1 필터체인은 또한 입력경로(650)에 인가된 신호에서 굽힘모우드주파수를 격리하고 증강시킨다. 노치필터(602)는 먼저 요소(612)에 의하여 계산된 평가 비틀림모우드주파수에 중심이 맞추어진 주파수를 노치아웃시킨다. 노치필터(602)의 출력은 요소(600)에 의하여 계산된 평가굽힘모우드주파수에 중심이 맞추어진 좁은 주파수 대역을 통과시키도록 대역통과필터(604)에 경로(656)를 통하여 인가된다. 대역통과필터(604)의 출력은 굽힘모우드주파수의 최종 평가값을 얻기 위하여 경로(658)를 통하여 제 2 순위 RML 필터(606)에 인가된다. 그리고 이 최종주파수평가값이 경로(266)에 인가된다.

또한 제 2 필터체인은 입력경로(650)에 인가되는 신호중 비틀림모우드진동주파수 성분을 격리하고 증강시킨다. 노치필터(608)가 먼저 요소(606)에 의하여 계산된 평가굽힘모우드진동주파수에 중심이 맞추어진 주파수를 노치아웃 시킨다. 노치필터(608)의 출력은 요소(600)에 의하여 계산된 평가비틀림모우드에 중심이 맞추어진 좁은 주파수대역을 통과시키도록 경로(660)를 통하여 대역통과필터(610)에 인가된다. 대역통과필터(610)의 출력은 비틀림모우드주파수의 최종 평가값을 얻기 위하여 경로(662)를 통하여 제 2 순위 RML 필터(612)에 인가된다.

제 4 순위 FCG 필터(600)에 의하여 발생되고 경로(625)에 인가된 굽힘모우드주파수 평가값이 필터의 통과대역의 중심주파수를 적응토록 대역통과필터(604)에 의하여 수신된다. 마찬가지로, 제 4 순위 FCG 필터(600)에 의하여 발생되고 경로(654)에 인가된 비틀림모우드주파수 평가값이 필터의 통과대역의 중심주파수를 적응토록 대역통과필터(610)에 의하여 수신된다. 제 2 순위 RML 필터(606)에 의하여 발생되고 경로(266)에 인가된 유동튜브의 정밀한 굽힘모우드주파수는 노치필터의 중심주파수를 적응토록 노치필터(608)에 의하여 수신된다. 마찬가지로 제 2 순위 RML 필터(612)에 의하여 발생되고 경로(264)에 인가된 유동튜브의 정확한 비틀림모우드주파수는 노치필터의 중심주파수를 적응토록 노치필터(602)에 의하여 수신된다.

제 2 쌍의 필터체인은 각 좌우채널감지신호를 위하여 굽힘모우드주파수를 격리하고 증강시키도록 이용한다. 노치필터(614)는 경로(254)에서 증강되지 않는 좌측채널감지기 신호값을 수신하고 제 2 순위 RML 필터(612)로 부터 경로(264)를 통하여 공급된 정밀한 비틀림모우드주파수에 중심이 맞추어진 노치내의 주파수를 여파제거한다. 노치필터(614)에 의하여 발생된 증강신호는 경로(664)를 통하여 대역통과필터(616)에 인가된다. 대역통과필터(616)는 제 2 RML 필터(606)로 부터 경로(266)에 의하여 공급된 정밀한 굽힘모우드진동주파수에 중심이 맞추어진 주파수의 협소대역을 통과시킨다. 대역통과필터(616)에 의한 증강신호출력은 좌측채널감지기 신호값의 굽힘모우드신호를 나타내고 도 5 에 대하여 상기 언급된 것과 유사한 방법으로 괴르체 필터요소(528)에 경로(666)를 통하여 인가된다.

유사한 필터체인은 우측채널감지기 신호값을 처리한다. 노치필터(618)는 경로(256)의 증가되지 않는 우측채널감지기 신호값을 수신하고 제 2 순위 RML 필터(612)로 부터 경로(264)를 통하여 공급된 정밀한 비틀림모우드주파수에 중심이 맞추어 노치내의 주파수를 여파제거한다. 노치필터(618)에 의하여 발생된 증강신호는 경로(668)를 통하여 대역통과필터(620)에 인가된다. 대역통과필터(620)는 제 2 순위 RML 필터(606)으로 부터 경로(266)를 통하여 공급된 정밀한 굽힘모우드주파수에 중심이 맞추어진 협소대역의 주파수를 통과시킨다. 대역통과필터(620)에 의한 증강신호출력은 우측채널감지기 신호값의 굽힘모우드신호를 나타내며 도 5 에 대하여 상기 언급된 것과 유사한 방법으로 경로(670)를 통하여 괴르첼 필터요소(528)에 인가된다.

도 6 에서 보인 여러 필터의 응답은 상기 주어진 정의 등식에 따라서 필터에 선택된 특정 파라메타값에 따라 달라질 수 있다. 실험적 연구결과 다음의 값이 전형적인 유량계의 굽힘 및 비틀림모우드주파수에 효과적인 것으로 확인되었다.

요소 형태 파라메타

600 제 4 순위 FCG 적응필터 α=0.01, λ=0.99

602 제 2 순위 노치필터 α=0.8

604 제 2 순위 대역통과필터 α=0.5

606 제 2 순위 RML 적응필터 α=0.99, λ=0.99

608 제 2 순위 노치필터 α=0.8

610 제 2 순위 대역통과필터 α=0.5

612 제 2 순위 RML 적응필터 α=0.99, λ=0.99

614 제 2 순위 노치필터 α=0.99

616 제 2 순위 대역통과필터 α=0.99

618 제 2 순위 노치필터 α=0.99

620 제 2 순위 대역통과필터 α=0.99

RML 필터요소(606)(612)에 의하여 발생된 주파수평가값은 상호피드백구성에 이용될 수 있다는 점이 중요하다. 환언컨데, RML 필터요소(606)에 의하여 발생된 주파수 평가값은 RML 필터(612)의 입력을 여파하는 노치필터(608)를 제어하는데 이용된다. 반대로 RML 필터요소(612)에 의하여 발생된 주파수평가값은 RML 필터(606)에 대한 입력을 여파하는 노치필터(602)를 제어하는데 이용된다.

이와같이 교차결합형 시스템의 적정한 수렴성은 두 가지 방법으로 보장된다. 첫째로, 대역통과필터(604)(610)는 제 4 순위 FCG 필터(600)의 출력을 이용하여 동조된다. 이는 각 필터체인에 대한 원치않는 성분을 강하게 감쇠한다(즉, RML 필터 606 을 포함하는 필터체인의 비틀림모우드주파수를 제거하고 RML 필터 612 를 포함하는 필터체인의 굽힘모우드주파수를 제거한다). 노치필터(602)(608)는 불필요한 성분을 추가로 감쇠한다. 둘째로, 만약 RML 주파수 평가값이 제 4 순위 FCG 필터(600)에 의하여 발생된 해당 모우드주파수 평가값으로 부터 현저하게 다른 경우 , 각 RML 필터(606 또는 612)는 합/차 방법에 대하여 상기 언급된 것과 유사한 방법으로 해당 FCG 필터 평가값을 이용하여 초기화된다. 이러한 초기화는 제 4 순위 FCG 필터(600)로 부터 RML 필터(606 및 612)까지 연장한 점선으로 표시된다.

도 5 에 대하여 상기 언급된 바와 같이 괴르첼 필터 위상계산요소(528)는 좌우채널감지기의 굽힘모우드 진동운동을 나타내는 증가된 신호를 수신하고 각 채널신호의 정현파 위상을 결정한다. 한닝윈도우 가중값의 제어하에 표본값을 합산하므로서 결정된 복소수로 나타내는 각 채널의 위상이 도 2 의 Δt 계산요소(212)에 의한 추가 처리를 위하여 경로(260)(262)에 인가된다.

주파수비율 보상

상기 언급된 본 발명의 방법은 진동하는 유동튜브의 굽힘모우드주파수와 비틀림모우드주파수를 정확히 측정하는데 적용된다. 비틀림모우드 대 굽힘모우드의 비율은 상기 언급된 바와 같이 유동튜브내 압력을 측정하는데 이용될 수 있다. 그러나, 상기 언급된 바와 같이 주파수비율은 유량계의 다른 파라메터에 의하여 영향을 받는다. 이들 다른 요인들은 잘 알려진 교정기술에 의하여 주파수 비율을 보상하는데 이용될 수 있다. 그리고 보상된 주파수비율은 질량유량계의 유동튜브내 압력을 정확히 측정하는데 이용될 수 있다.

원시 주파수비율 FR_RAW이 상기 언급된 바와 같이 진동하는 유동튜브의 굽힘모우드주파수에 대한 비틀림모우드주파수의 비율로서 주기적으로 결정된다. FR_RAW은 다음과 같이 FR_CORR을 결정토록 물리적인 취부상태, 온도, 일도 및 평가된 질량유동비(표본주기를 통하여 반복적으로 보정된 것과 같은 질량유량)를 위한 보상계산을 적용하므로서 보정된다.

FR_CORR= FR_RAW- ΔFR_O- ΔFR_T+ ΔFR_ρ+ ΔFR_m

ΔFR_O는 유량계의 물리적인 취부상태에 응답하여 유동튜브의 주파수응답의 변화를 감안한 보상값이다. 목적한 분야에서 유량계의 물리적인 취부상태는 제작시 유량계를 교정하는데 사용된 물리적인 취부상태에 비하여 유동튜브의 진동응답을 변경시킬 수 있다. ΔFR_O는 유량계의 설치 또는 재초기화시 주파수비율을 측정하고(목적한 도관에 취부된 FR_S) 교정시 측정된 주파수비율을 감산하여(교정구조물에 취부된 FR_o) 결정된다. 또한 측정된 설치주파수비율(FR_S)은 교정온도에 대한 설치온도의 차이를 감안하여 조절된다. ΔFR_O는 다음과 같이 결정된다.

ΔFR_O= FR_S- (f_T(T_o)-f_T(T_S))-FR_O

여기에서 f_T(T_o)는 특정유량계에 적당한 T_o(유동튜브의 교정온도)의 다항식이고 f_T(T_S)는 특정유량계에 적당한 T_S(유동튜브의 설치온도)의 다항식이다.

ΔFR_T는 교정온도로부터 유동튜브온도의 변화에 응답하여 유동튜브의 주파수 비율의 변화를 감안한 보상계수이다. 특히 ΔFR_T는 다음과 같이 결정된다.

ΔFR_T= f_T(T_o) - f_T(T_m)

여기서 f_T(_To)는 특정유량계에 적당한 T_o(유동튜브의 교정온도)의 다항식이고 f_T(_Tm)은 특정유량계에 적당한 T_m(유동튜브의 현재 측정된온도)의 다항식이다.

ΔFR_ρ는 교정밀도로부터 유동튜브내에서 유동하는 물질의 밀도변화에 응답하여 유동튜브의 주파수비율을 감안하는 보상계수이다. 특히 ΔFR_ρ은 다음과 같이 결정된다.

ΔFR_ρ= fρ(ρ_o) - fρ(ρ_m)

여기에서 fρ(ρ_o)는 특정유량계에 적당한 ρ_O(유동튜브내 물질의 교정밀도)의 다항식이고 fρ(ρ_m)는 특정유량계에 적당한 ρ_m(유동튜브내 물질의 현재 측정된 밀도)의 다항식이다.

△FRm 은 유동튜브를 통한 질량유량의 변화에 응답하여 유동튜브의 주파수비율 변화를 감안한 보상계수이다. 특히 △FRm 은 다음과 같이 결정된다.

△FRm = fm(m)

여기에서 fm(m)은 특정유량계에 적당한 m(표본주기동안 반복적으로 보정된 질량유량)의 다항식이다. 질량유량보상계수는 과거 표본주기의 선행 보정값으로 부터의 보정값으로서 보정계수가 부분적으로 발생되는 방향으로 반복한다. 따라서 특정보상계수는 선행보정계산에 기초하여 질량유량의 보정시 피드백 제어가 이루어지도록 한다.

이와 같이 주파수비율을 계산하고 보정하므로서 이에 관련된 압력이 압력을 주파수비율에 연계시켜 제조시 확립된 교정곡선에 기초한 표준계산으로 결정될 수 있다. 압력의 함수로서 주파수비율의 교정데이타에 적합한 곡선에 일치하는 다항식 함수가 FR_CORR에 적용될 수 있다. 또한 표준테이블탐색 및 보간 기술이 주파수비율 대 압력에 상관하는 측정된 교정데이터를 나타내는 테이블에 적용될 수 있다.

특정유량계와 그 응용에 따라서, 상기 언급된 일부 또는 모든 원시주파수비율 FR_RAW의 보정은 적당한 정확성을 갖는 압력값을 결정하는데 필요치 않다. 예를들어 특정 분야에서 주어진 유량계에 대한 관련 진동모우드의 주파수가 취부상태, 온도, 밀도 및 질량유량의 변화에 영향을 받지 않는 경우, FRRAW 는 이들 계수가 효과를 갖도록 보정될 필요만 있다.

특정유량계에 이용되는 자동모우드의 하나는 압력, 취부상태, 온도, 밀도 및 질량유량의 변화에 영향을 받지 않거나 이들 파라메타의 변화에 의한 효과가 요구된 압력측정값의 정확도 범위내에서 무시될 수 있다. 이들 조건하에서 단일주파수만을 측정하므로서 압력을 측정할 수 있다. 한 예로서 굽힘모우드주파수를 갖는 유량계는 압력을 포함하는 상기 언급된 요인의 변화에 대하여 영향을 받지 않거나 영향을 받는다하여도 무시될 수 있다. 압력은 비틀림모우드주파수를 측정하고 비틀림모우드주파수를 압력에 직접 상관시켜 결정된다. 이는 상기 언급된 바와 같이 본 발명의 방법을 통하여 수행되나 주파수비에 이용된 주파수의 하나는 적당히 분자 또는 분모이든 일정한 값을 갖는 것으로 가정된다. 유량계가 상기 언급된 요인에 의하여 영향을 받으나 유량계의 비틀림모우드주파수보다는 비교적 적게 영향을 받는 굽힘모우드주파수를 갖는 경우 낮는 압력 측정성능이 허용될 수 있으며 이들의 압력 측정 및 압력보상에 대하여 비틀림모우드 주파수만을 이용할 수 있다.

전문가라면 본 발명의 방법이 진동튜브밀도계에도 동일하에 적용할 수 있는 것임을 알 것이다. 진동튜브밀도계의 측정튜브는 상기 언급된 바와 같이 두 모우드의 진동에서 여기된다. 진동튜브내의 압력을 나타내는 신호를 발생토록 두 주파수가 상기 언급된 바와 같이 측정되고 처리된다. 밀도계는 질량유량을 측정하는데 이용되지 않으므로 압력측정값이 압력표시 및 측정 밀도 보상값으로서 이용되고 상기 언급된 바와 같이 질량유량신호를 보상하기 위하여서는 이용되지 아니한다.

청구된 본 발명은 우선 실시형태의 내용으로 국한되지는 않고 본 발명의 범위와 기술사상내에서 다른 변경형태와 수정형태가 포함될 수 있다. 특히, 본 발명의 방법과 장치는 소위 "U" 자형 투브, 직선형 투브등을 포함하는 다양한 튜브를 갖는 코리올리효과 질량유량계에 적용될 수 있다. 특정유량계 구조에 대한 본 발명의 방법의 교정에는 많는 변수가 기여한다. 따라서, 여러 도면에서 보인 데이터는 단순히 설명한 것에 불과하다. 많은 변수가 관련되어 있으므로 도시된 수치값은 다른 값으로 대체될 수 있는 것으로 가정될 수 없다.

Claims

진동하는 유동튜브수단(130, 130')을 갖는 유량계(10)내의 압력을 측정하는 방법으로서, 상기 유량계(10)의 상기 유동튜브수단(130, 130')을 제 1 진동모우드(14, 1000, 1002)로 진동시키는 단계와, 상기 유동튜브의 상기 제 1 진동모우드에 응답하여 상기 유동튜브수단의 제 1 공진주파수를 측정하는 단계(702, 704, 706)로 구성되는 압력측정방법에 있어서, 상기 방법이 상기 유량계(10)의 상기 유동튜브수단(130, 130')을 제 2 진동모우드(12, 1004, 1006)로 진동시키는 단계, 상기 제 2 진동모우드에 응답하여 상기 유동튜브의 제 2 공진주파수를 측정하는 단계(712, 714, 716)와, 상기 제 1 공진주파수와 상기 제 2 공진주파수사이의 비율을 계산하므로서 상기 유량계내의 상기 압력을 측정하는 단계(756)를 포함함을 특징으로 하는 코리올리 질량유량계의 압력측정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 압력이 상기 물질의 밀도에 관계없이 측정됨을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 압력이 상기 물질의 제로 질량유량에서 측정됨을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 압력이 0 보다 큰 상기 물질의 질량유량에서 측정됨을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유량계가 코리올리 질량유량계임을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유량계가 진동튜브밀도계임을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 진동모우드가 상기 유동튜브수단을 굽힘모우드(14)로 진동시키며 상기 제 2 진동모우드가 상기 유동튜브수단을 비틀림 모우드(12)로 진동시킴을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유량계를 통하여 유동하는 물질에 해당하는 보정되지 않은 질량유량을 결정하는 단계(754)와, 상기 보정되지 않는 질량유량의 측정(754)과 상기 압력측정(756)에 응답하여 상기 유량계를 통하여 유동하는 물질의 보정된 질량유량을 유도하는 단계(758)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공진주파수를 측정하는 단계가 상기 유량계의 진동하는 유동튜브수단과 결합된 제 1 감지기의 운동에 의하여 발생된 제 1 신호를 감지하는 단계(702), 상기 유량계의 진동하는 유동튜브수단과 결합된 제 2 감지기의 운동에 의하여 발생된 제 2 신호를 감지하는 단계(702)와, 상기 제 1 공진주파수에 일치하는 신호성분을 추출토록 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호를 여파하는 단계(704, 706)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 진동모우드가 상기 유동튜브를 굽힘모우드로 진동시킴을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 여파하는 단계가 굽힘모우드주파수의 강한 주파수성분을 갖는 격리된 신호를 발생토록 상기 제 1 신호를 상기 제 2 신호에 가산하는 단계(704)와, 굽힘모우드주파수의 증강된 신호를 발생토록 상기 격리된 신호의 요구되지 않는 성분을 제거하도록 상기 격리된 신호를 증강시키는 단계(706,708,710)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 굽힘모우드에서 상기 유동튜브의 상기 진동에 응답하여 상기 유량계를 통하여 유동하는 물질에 일치하는 보정 되지 않는 질량유량을 측정하는 단계(754)와, 상기 보정 되지 않는 질량유량의 측정과 상기 압력측정에 응답하여 상기 유량계를 통하여 유동하는 물질에 대하여 보정된 질량 유량을 유도하는 단계(756, 758)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 공진주파수를 측정하는 단계가 상기 유량계의 진동하는 유동튜브수단에 부착된 제 1 감지기의 운동에 의하여 발생된 제 1 신호를 감지하는 단계(702), 상기 유량계의 진동하는 유동튜브수단에 부착된 제 2 감지기의 운동에 의하여 발생된 제 2 신호를 감지하는 단계(702)와, 상기 제 2 공진주파수에 일치하는 신호성분을 추출토록 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호를 여파하는 단계(712, 714)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제 2 진동모우드가 상기 유동튜브를 비틀림 모우드로 진동시킴을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호를 여파하는 단계가 비틀림 모우드주파수의 강한 주파수성분을 갖는 격리된 신호를 발생토록 상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호를 감산하는 단계(712, 714)와, 증강된 비틀림 모우드주파수신호를 발생토록 상기 격리된 신호의 요구되지 않는 성분을 제거하기 위하여 상기 격리된 신호를 증강시키는 단계(716, 718, 720)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유동튜브수단이 상기 제 1 진동모우드와 제 2 진동모우드 모두에 동시 진동됨을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유동튜브수단이 상기 제 1 진동모우드와 상기 제 2 진동모우드로 연속하여 한번에 하나씩 진동됨을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 압력을 측정하는 상기 단계가 상기 제 1 공진주파수와 상기 제 2 공진주파수 사이의 비율을 결정하는 단계(756)와, 상기 유량계의 파라메타변화에 의한 상기 비율의 변화에 대하여 상기 비율을 보상하는 단계(756)를 포함하고, 상기 압력이 상기 보상된 비율에 응답하여 결정됨을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 파라베타가 상기 유량계의 취부조건이고, 상기 보상 단계가 상기 유량계가 제 1 취부조건으로 교정될 때 제 1 교정비율을 결정하는 단계(756), 상기 유량계가 제 2 취부조건으로 목적한 적용을 위해 설치될 때 제 2 교정비율을 결정하는 단계(756), 상기 제 1 교정비율과 상기 제 2 교정비율의 상기 결정에 응답하여 비율보상값을 발생하는 단계와, 상기 비율보상값으로 상기 비율을 보상하는 단계로 구성되고 상기 압력이 상기 보상비율에 응답하여 결정됨을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 파라메타가 상기 진동하는 유동튜브수단의 온도이고, 상기 보상 단계가 상기 유량계가 제 1 온도로 교정될 때 제 1 교정비율을 결정하는 단계(756), 상기 유량계가 제 2 온도로 교정될 때 제 2 교정비율(756)을 결정하는 단계, 상기 제 1 교정비율과 상기 2 교정비율의 상기 결정에 응답하여 비율보상값을 발생하는 단계, 상기 진동하는 유동튜브수단의 온도를 측정하는 단계와, 상기 측정온도에 응답하여 상기 비율보상값으로 상기 비율을 보상하는 단계로 구성되고, 상기 압력이 상기 보상비율에 응답하여 결정됨을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 파라메타가 상기 진동하는 유동튜브수단내의 상기 물질의 밀도이고, 상기 보상단계가 상기 유량계가 제 1 밀도를 갖는 상기 물질로 교정될 때 제 1 교정비율(756)을 결정하는 단계, 상기 유량계가 제 2 밀도를 갖는 상기 물질로 교정될 때 제 2 교정비율을 결정하는 단계(756), 상기 제 1 교정비율과 상기 제 2 교정비율의 상기 결정에 응답하여 비율보상값을 발생하는 단계, 상기 진동하는 유동튜브수단내의 상기 물질의 밀도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 밀도에 응답하여 상기 비율보상값으로 상기 비율을 보상 하는 단계로 구성되고, 상기 압력이 상기 보상비율에 응답하여 결정됨을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 비율을 결정하는 상기 단계가 상기 유량계가 제 1 질량유량을 갖는 상기 물질로 교정될 때 제 1 교정비율을 결정하는 단계, 상기 유량계가 제 2 질량유량을 갖는 상기 물질로 교정될 때 제 2 교정비율을 결정하는 단계, 상기 제 1 교정비율과 상기 제 2 교정비율의 상기 결정에 응답하여 비율 보상값을 발생하는 단계와, 상기 보정된 질량유량에 응답하여 상기 비율 보상값으로 상기 비율을 보상하는 단계를 포함하고, 상기 압력이 상기 보상된 비율에 응답하여 결정됨을 특징으로 하는 방법.
진동하는 튜브수단을 갖는 유량계내의 압력을 측정하기 위한 장치로서, 이 장치가 상기 유동튜브수단을 제 1 진동모우드로 진동시키기 위한 수단(20, 2008), 상기 유동튜브수단을 제 2 진동모우드로 진동시키기 위한 수단(21 R, 21 L, 2008), 상기 유동튜브수단의 운동에 응답하여 신호를 발생토록 작동하는 상기 진동하는 유동튜브에 취부된 감지기 수단(16, 18)과, 상기 제 1 진동모우드의 제 1 주파수를 결정하기 위하여 상기 감지기 수단에 응답하는 수단(204)으로 구성되는 것에 있어서, 상기 장치가 상기 제 2 진동모우드의 제 2 주파수를 결정하기 위하여 상기 감지기 수단에 응답하는 수단(204), 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수사이의 비율을 결정하기 위한 수단(212), 상기 진동하는 유동튜브수단내의 상기 물질의 밀도를 측정하기 위한 수단(204), 상기 측정된 밀도에 응답하여 상기 비율을 보상하기 위한 수단(212)과, 상기 보상비율에 응답하여 상기 압력을 측정하기 위한 수단(212)을 포함함을 특징으로 하는 유량계의 압력측정장치.