KR20020089397A

KR20020089397A - 코리올리 유량계에서의 드라이브 제어용 초기화 알고리즘

Info

Publication number: KR20020089397A
Application number: KR1020027012062A
Authority: KR
Inventors: 리챠드 엘. 메이지니스
Original assignee: 마이크로 모우션, 인코포레이티드
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2002-11-29
Also published as: AR027649A1; EP1264161B1; CN1210545C; CN1418309A; WO2001069185A3; PL358493A1; AU4358001A; CA2401420C; KR100538456B1; DE60139675D1; AU2001243580B2; WO2001069185A2; EP1264161A2; ATE441092T1; DK1264161T3; CA2401420A1; BR0109173A; HK1054427B; HK1054427A1; JP2003527593A

Abstract

드라이브 회로에서 파라미터를 초기화하기 위한 시스템. 본 발명은 유동 튜브(103A, 103B, 201)이 진동하게 하는 드라이브 회로에 초기 드라이브 신호를 인가한다. 그러면 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 형성은 유동 튜브(103A, 103B, 201)와 연계된 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 수용되는 픽-오프 신호로부터 결정된다. 그러므로 드라이브 신호의 생성을 위한 파라미터는 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 형상에 기초하여 설정된다.

Description

코리올리 유량계에서의 드라이브 제어용 초기화 알고리즘{INITIALIZATION ALGORITHM FOR DRIVE CONTROL IN A CORIOLIS FLOWMETER}

기 술 분 야

본 발명은 장치 내의 적어도 하나의 진동 도관을 관류하는 재료의 성질을 측정하는 장치에서 드라이브 신호를 제어하기 위한 전자 요소에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 원하는 주파수로 도관을 진동시키는 드라이브 신호를 초기화하고 유지하는데 사용되는 알고리즘에 관한 것이다.

과 제

유량계의 도관을 관류하는 재료에 대하여 질량 유량과 다른 정보를 측정하기 위하여 코리올리 효과 질량 유량계를 사용하는 것은 공지되어 있다. 예시적인 코리올리 유량계는 J. E. Smith 등에 의한 1978년 8월 29일자의 미국 특허 제 4,109,524호와, 1985년 1월 1일자의 미국 특허 제 4,491,025호와, 그리고 1982년 2월 11일자의 Re. 31,450호에 기술되어 있다. 이러한 유량계는 직선 또는 곡선 형상의 하나 또는 그 이상의 도관을 구비한다. 코리올리 질량 유량계의 각각의 도관의 형상은 고유 진동 모드 세트를 구비하는데, 이러한 모드는 단순한 굽힘, 비틀림 또는 결합형일 수도 있다. 각각의 도관은 이러한 고유 모드 중의 어느 하나에서 공진하여 진동하도록 드라이브된다. 재료는 유량계 유입측에 연결된 파이프라인으로부터 유량계로 유동하고, 도관 또는 도관들을 거쳐 지향되며, 그리고 유량계의출구측을 거쳐 유량계로부터 배출된다. 진동, 재료로 채워진 시스템의 중립 진동 모드는 도관과 도관 내부를 관류하는 재료의 복합 질량으로 부분적으로 정의된다.

유량계를 관류하는 유동이 없는 경우, 인가된 드라이버 힘으로 인하여 동일한 위상 또는 수정될 수 있을 정도로 작은 초기 고정 위상 오프셋으로 도관을 따른 모든 지점에서 발진한다. 재료가 관류하기 시작하는 경우, 코리올리 힘은 도관을 따른 각각의 지점이 상이한 위상을 구비하도록 한다. 도관의 유입측의 위상은 드라이버보다 늦은 반면, 도관의 출구측 위상은 드라이버를 앞선다. 도관의 픽-오프 센서는 도관의 운동을 나타내는 정현파형 신호를 생성한다. 픽-오프 센서로부터 출력되는 신호는 프로세싱되어 픽-오프 센서 사이의 위상 차를 결정한다. 두 개의 픽-오프 센서 신호 사이의 위상 차이는 도관을 관통하는 재료의 질량 유량에 비례한다.

계측 전자부는 드라이브 신호를 생성하여 드라이버를 작동하고 그리고 픽-오프 센서로부터 수신되는 신호로부터 재료의 질량 유량과 다른 특성을 결정한다. 전형적인 계측 전자부는 드라이브 신호를 생성하고 픽-오프 센서로부터의 신호를 검출하도록 설계되는 아날로그 회로로 구성된다. 아날로그 계측 전자부는 오랫동안 최적화되어 왔고, 그리고 상대적으로 제조 비용이 낮았다. 그러므로 전형적인 계측 전자부를 사용할 수 있는 코리올리 유량계를 설계하는 것이 바람직하다.

전형적인 계측 전자부는 협소한 작동 주파수 범위의 신호로 작업해야 한다는 문제점이 있다. 이러한 작동 주파수의 범위는 통상적으로 20헤르쯔와 200헤르쯔 사이이다. 이는 설계자로 하여금 협소한 주파수 범위에서 유동 튜브를 공진하게할 드라이브 신호의 협소한 범위를 생성하도록 제한한다. 그러므로, 통상적인 계측 전자부를 사용하여 300 내지 800 헤르쯔의 보다 높은 주파수에서 작동하는 직선 튜브 유량계와 같은 일정한 유량계용 드라이브 신호를 생성하는 것은 비효율적이다. 직선 튜브는 질량 유량을 측정하는데 사용되는 코리올리 효과에 대한 감도가 보다 적게 나타나는 경향이 있기 때문에, 직선 튜브 유량계는 300 내지 800헤르쯔로 작동한다. 그러므로, 통상적인 계측 전자부는 직선 튜브 유량계용 드라이브 신호를 생성하는데 효과적으로 사용될 수 없다.

코리올리 유량계 분야의 당업자는 수 개의 상이한 형태의 유량계로 사용될 수 있는 계측 전자부를 설계하기를 원한다. 이는 제조업자가 유량계용 계측 전자부를 보다 저렴하게 생산할 수 있게 한다는 점에서 경제적인 측면에서 장점이 있다. 직선 튜브 설계와 같이 보다 높은 주파수에서 작동하는 유량계에 의해 아날로그 전자부 요소에 부과되는 측정 해상도와 정확도의 보다 높은 요구는, 신호들이 계측 전자부에 의하여 수신되는 픽-오프로부터의 신호를 디지털화시킴으로써 회피되기 때문에 디지털 신호 프로세서가 바람직하다. 더욱이, 디지털 프로세서에 의하여 사용되는 신호 프로세스에 대한 지시는 재료의 특성을 결정하기 위하여 그리고 드라이브 신호를 생성하기 위하여 수 개의 상이한 주파수로 작동하도록 수정될 수도 있다.

수 개의 상이한 형태의 유량계와 함께 사용되는 계측 전자부를 설계하는데 문제점 중의 한가지는 유량계의 스타트 업 또는 초기화이다. 직선 튜브 유량계는 이중 곡선 튜브 대응부에 비하여 상당히 높게 감쇠된다. 통상적으로, 직선 튜브유량계는 직선 튜브 유량계가 더욱 감쇠되는 크기 차수가 되도록 하는 10^-4차수의 제타 값을 구비한다. 이는 직선 튜브 유량계에 문제를 만든다.

직선 튜브 유량계를 시동하는데 있어 한 가지 특별한 문제점은 계측기를 관류하는 재료가 반출된 공기(entrained air)를 포함하는 경우이다. 반출된 공기는 적절한 드라이브 주파수의 신뢰할만한 판독을 어렵게 하는 것과 같이 스타트 업 시에 문제를 일으킨다. 동시에, 스타트 업 시의 초과 드라이브 여기로 인하여 센서에 과응력을 주지 않도록 해야 한다. 그러므로, 대부분의 현재 스타트 작동은 스톨(stall)되거나 달리 말하면 원하는 드라이브 주파수에 도달하지 않는다. 그러므로, 어떠한 형태의 유량계와도 사용될 수 있는 계측 전자부를 제공하기 위하여 더욱 신뢰할 만한 스타트 업 알고리즘이 필요하다.

해결 방안

상기 및 다른 문제점들은 본 발명에 따른 코리올리 유량계를 위한 드라이브 알고리즘에 의하여 해결되며 종래 기술은 개선된다. 본 발명의 첫 번째 장점은 수 많은 형태의 재료 유동 하의 코리올리 유량계의 수 많은 형태에 대하여 신뢰할 만한 스타트 업이 확보된다는 점이다. 두 번째 장점은 코리올리 유량계를 스톨시키는 유동 조건을 포함하는 가변 유동 조건하에서 정상 유동 작동이 유지된다는 점이다.

본 발명에 따른 드라이브 알고리즘은 코리올리 유량계의 작동을 제어하는데 사용되는 계측 전자부에 의하여 실행된다는 점이다. 바람직한 실시예에서, 계측전자부는 프로세서를 포함하는데, 이 프로세서는 이와 연계된 메모리에 저장된 드라이브 알고리즘에 대한 지시를 실행한다. 대안적으로 본 알고리즘은 펌웨어 또는 다른 형태의 회로에 의하여 실행될 수도 있다.

본 발명에 따른 드라이브 알고리즘은 코리올리 유량계의 적절한 스타트 업을 확보하는 다음의 방식으로 실행된다. 본 알고리즘은 사전 설정된 게인으로 드라이버에 신호를 인가하여 유량계 튜브의 진동을 초기화시킴으로써 시작한다. 유량계 튜브의 진동은 유량계 튜브와 연계된 픽-오프 센서로부터 수신되는 픽-오프 신호에 의하여 측정된다. 그런후 드라이버에 인가되는 신호의 전압이 제어되어 픽-오프 센서로부터 수신되는 픽-오프 신호의 속도를 유지한다. 그런 후 픽-오프 신호는 노치 필터가 유량계 튜브의 드라이브 주파수로 수렴하는데 사용된다. 노치 필터가 드라이브 주파수로 수렴된 후에, 드라이버에 인가되는 신호의 전압이 제어되어 유량계 튜브의 변위를 유지한다.

또한 픽-오프 신호로부터 상기 유량계 튜브의 발진 주파수를 결정할 수도 있다. 그런후 발진 주파수는 문턱값 주파수에 비교되어 유량계 튜브가 직선 튜브인지 아니면 이중 곡선 유동 튜브인지를 결정할 수도 있다. 발진 주파수가 문턱값 주파수보다 큰 경우, 유량게 튜브는 직선 유동 튜브이다. 발진 주파수가 문턱값 주파수보다 작다면, 유동 튜브는 이중 곡선 유동 튜브이다.

신호를 드라이버에 인가하여 유량계 튜브의 진동을 초기화하는 것은 상기 드라이브 신호를 생성하는데 사용하기 위한 적어도 하나의 변수를 설정하는 것을 포함할 수도 있다. 변수는 픽-오프 진폭, 유동 튜브 주기, 그리고 원하는 드라이브목표일 수도 있다. 드라이버에 신호를 인가하여 진동을 초기화하는 동안, 킥 게인 신호는 오프로 설정되고 그리고 프로그램화 가능한 게인은 단일 게인으로 설정된다. 이 시점에서 후속 단계에 필요한 타이머 및 노치 필터는 초기화될 수도 있다.

노치 필터가 드라이브 주파수에 수렴하는 가를 결정하는 것은 타임 아웃에 도달했는가를 결정하는 단계와 그리고 도달된 타임 아웃에 반응하는 알고리즘을 반복하는 단계를 포함한다.

일단 드라이브 주파수가 결정되면, 드라이브 신호의 전압이 제어되어 변위를 유지한다. 변위를 유지하기 위하여, 유량계 파라미터가 결정된다. 노치 필터의 수렴에 의하여 결정되는 드라이브 주파수는 노치 필터가 원하는 범위 내에 있는가를 결정하도록 테스팅될 수도 있다. 노치 필터가 원하는 범위 내에 있지 않다면, 알고리즘은 처음부터 반복된다. 상기 범위는 노치 필터와 최소값 및 최대값을 비교함으로써 테스팅된다. 바람직한 실시예에서, 최소값은 30헤르쯔이고 최대값은 900헤르쯔이다.

신호를 드라이버에 인가하여 유동 튜브의 진동을 초기화하기 위하여, 신호의 진폭은 초기 진폭으로 설정될 수도 있고 신호의 초기 어플리케이션 타임이 설정될 수도 있다. 그런 후 신호가 어플리케이션 타임과 동등한 시간 주기 동안 설정 진폭으로 인가된다. 그런 후 알고리즘은 픽-오프 신호의 진폭이 노치 필터에 대하여 충분한 가를 결정한다. 픽-오프 신호의 진폭이 노치 필터에 대하여 충분하지 않다면, 진폭과 어플리케이션 타임은 조정되고 그리고 프로세스가 지연 시간 후에 반복된다. 바람직한 실시예에서, 드라이브 신호의 진폭은 멀티플라잉 디지털 대 아날로그 변환(multiplying digital to analog conversion, DAC)을 2만큼 증가시킴으로서 조정되고 어플리케이션 타임은 어플리케이션 타임을 10밀리 초만큼 증가시킴으로써 조정된다. 픽-오프 신호의 진폭은 일정한 시간 양에서 충분하지 않다면, 알고리즘은 다른 순환 동안 처음부터 시작된다.

바람직한 실시예에서, 드라이버에 인가되는 신호의 전압이 제어되어 픽-오프 센서로부터 수신되는 픽-오프 신호의 속도를 50밀리볼트로 설정하는 것을 유지한다.

드라이브 주파수로 노치 필터가 수렴된 후에, 유량계 센서 파라미터가 결정된다. 이러한 파라미터의 한 가지는 드라이버에 인가되는 신호의 비례 게인이다. 두번째 파라미터는 드라이버에 인가되는 상기 신호의 적분 게인이다.

노치 필터가 드라이브 주파수에 수렴되고 그리고 신호가 제어되어 변위를 유지한 후에, 알고리즘은 드라이브 루프 게인이 록되는 가를 결정하도록 테스팅된다. 테스트는 유동 튜브와 연계된 픽-오프 센서로부터 수신되는 픽-오프 신호로부터 드라이브 에러를 결정하는 단계를 포함한다. 그런후 알고리즘은 드라이브 에러가 영으로 수렴하는 가를 결정할 수도 있다. 드라이브 에러가 사전 설정된 양의 시간에 영으로 수렴되지 않는 경우, 알고리즘은 처음부터 시작될 수도 있다.

일단 드라이브 루프가 록되는 것으로 결정되면, 프로그램화 가능한 게인 진폭이 설정된다. 일단 프로그램화 가능한 게인 진폭이 설정되면, 신호 프로세싱 체인에서 과도 상태를 설명하는 사전 설정된 양의 시간 동안 측정이 지연된다. 그러면 픽-오프 신호가 모니터링되어 픽-오프 신호의 진폭이 유지되는 가를 결정할 수도 있다. 픽-오프 신호의 진폭이 유지되지 않는 경우, 포기브 프로세스가 실행된다. 포기브 프로세스가 사전 설정된 양의 시간 동안 픽-오프 신호를 모니터링하여 진폭이 적절한 레벨로 복귀되는 가를 결정한다.

본 발명의 일면은 유동 튜브를 발진하는 드라이버에 인가되는 드라이브 신호를 생성하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법을 포함하고, 상기 방법은:

사전 설정된 게인으로 드라이브 신호를 드라이버에 인가하여 상기 유동 튜브의 진동을 초기화하는 단계;

상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 드라이브 전압을 제어하여 상기 유동 튜브와 연계된 픽-오프센서로부터 수신되는 픽-오프 신호의 속도를 유지하는 단계;

노치 필터가 상기 픽-오프 신호에 기초한 상기 유동 튜브의 드라이브 주파수로 수렴했는지를 결정하는 단계; 그리고

상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴했다는 결정에 반응하여 상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 유동 튜브의 변위를 유지하는 단계를 포함하는 방법이라는 것이다.

다른 일면은:

상기 픽-오프 센서로부터 상기 픽-오프 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다는 것이다.

또 다른 일면은:

상기 픽-오프 신호에 기초한 상기 유동 튜브의 상기 드라이브 주파수를 결정하는 단계를 포함한다는 것이다.

또 다른 일면은 상기 드라이브 주파수를 결정하는 상기 단계가:

상기 드라이브 주파수를 문턱값과 비교하는 단계; 그리고

상기 문턱값 주파수보다 큰 상기 드라이브 주파수에 반응하여 상기 유동 튜브가 직선 튜브라는 것을 결정하는 단계를 포함한다는 것이다.

상기 문턱값 주파수보다 작거나 또는 같은 상기 드라이브 주파수에 반응하여 상기 유동 튜브가 곡선 유동 튜브라는 것을 결정하는 단계를 추가적으로 포함한다는 것이다.

또 다른 일면은 상기 드라이버에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브의 진동을 초기화하는 단계가:

상기 드라이브 신호를 생성하는데 사용하기 위한 적어도 하나의 변수를 설정하는 단계를 포함한다는 것이다.

또 다른 일면은 적어도 하나의 변수를 설정하는 상기 단계가:

픽-오프 진폭을 설정하는 단계를 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 픽-오프 진폭이 원하는 전압으로 설정된다는 점이다.

유동 튜브 주기를 설정하는 단계를 포함한다는 점이다.

원하는 드라이브 목표를 설정하는 단계를 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 원하는 드라이브 목표가 목표에 의하여 분리되는 목표 전압으로 설정된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이브 신호를 상기 드라이버에 인가하여 상기 유동 튜브의 진동을 초기화하는 단계가:

킥 게인 신호를 오프로 설정하는 단계를 포함한다는 점이다.

프로그램화 가능한 게인 증폭기를 단일 게인으로 설정하는 단계를 포함한다는 점이다.

플랙을 초기화하는 단계를 포함한다는 점이다.

타이머를 초기화하는 단계를 포함한다는 점이다.

노치 필터를 초기화하는 단계를 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 노치 필터가 수렴됐는지를 결정하는 단계가:

타이머가 타임 아웃에 도달했는가를 결정하는 단계; 그리고

상기 타이머가 상기 타임 아웃에 도달했다는 결정에 반응하여 상기 드라이버에 드라이브 신호를 인가하는 단계로 복귀되는 단계를 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 변위를 유지하는 단계가:

상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴했다는 결정에 반응하여 유량계 파라미터를 결정하는 단계를 추가적으로 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은:

상기 노치 필터가 원하는 범위 내에 있는 노치 필터값에 상기 노치 필터가 수렴했는 가를 결정하는 단계; 그리고

상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 외부에 있다는 결정에 반응하여 상기 드라이버에 드라이브 신호를 인가하는 단계로 복귀시키는 단계를 포함하다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 내에 있는 것을 결정하는 상기 단계가:

상기 노치 필터값과 최소값을 비교하는 단계를 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 최소값이 30헤르쯔이라는 점이다.

또 다른 일면은 상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 내에 있다고 결정하는 단계가:

상기 노치 필터값과 최대값을 비교하는 단계를 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 최대값이 900헤르쯔라는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이브 신호를 상기 드라이버에 인가하여 상기 유동 튜브의 진동을 초기화시키는 단계가:

상기 드라이브 신호의 진폭을 초기 진폭으로 설정하는 단계를 포함한다는 점이다.

상기 드라이브 신호의 초기 어플리케이션 시간을 설정하는 단계를 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이버에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동튜브의 진동을 초기화하는 단계가:

상기 어플리케이션 타임의 지속 시간 동안 상기 드라이버에 상기 드라이브 신호를 인가하는 단계를 포함하는 점이다.

상기 픽-오프 신호의 진폭이 상기 노치 필터에 대하여 충분한 가를 결정하는 단계를 포함하는 점이다.

상기 노치 필터에 대하여 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 드라이브 신호의 상기 진폭을 조정하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이브 신호의 상기 진폭을 조정하는 상기 단계가:

멀티플라잉 디지털 대 아날로그 신호를 2만큼 증가시키는 단계를 포함하는 점이다.

상기 드라이브 신호의 상기 진폭이 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 어플리케이션 타임을 조정하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 어플리케이션 타임을 조정하는 상기 단계가:

상기 어플리케이션 타임을 10밀리초만큼 증가시키는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이브 신호를 상기 드라이버에 인가하여 상기 유동 튜브의 진동을 초기화하는 상기 단계가:

지연 주기 동안 대기하는 단계; 그리고

상기 드라이브 신호의 조정된 상기 진폭과 상기 지연 주기 동안 대기에 반응하는 조정된 상기 어플리케이션 타임을 사용하는 상기 드라이브 신호를 인가하는 단계를 포함하는 점이다.

타이머가 타임 아웃에 도달했는가를 결정하는 단계; 그리고

상기 타이머가 상기 타임 아웃에 도달했다는 결정에 반응하여 상기 드라이브 신호를 상기 드라이버에 인가하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 속도를 유지하는 상기 단계가 상기 속도가 적어도 50밀리볼트로 유지시키는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은:

상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수로 수렴됐다는 결정에 반응하여 유량계 센서 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 유량계 센서 파라미터를 결정하는 단계가:

상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 비례 게인을 결정하는 단계를 포함하는 점이다.

상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 적분 게인을 결정하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 변위를 유지하는 상기 단계가:

드라이브 루프 게인이 록되는 가를 결정하도록 테스팅하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 테스팅하는 상기 단계가,

상기 유동 튜브에 연계된 상기 픽-오프 센서로부터 수신되는 상기 픽-오프신호로부터의 드라이브 에러를 결정하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 드라이브 루프 게인이 록되는가를 결정하도록 테스팅하는 상기 단계가:

상기 드라이브 에러가 영으로 수렴됐는가를 결정하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 드라이브 루프 게인이 록되는 가를 결정하도록 테스팅하는 상기 단계가:

타이머가 타임 아웃에 도달했는 가를 결정하는 단계; 그리고

상기 타임 아웃에 도달하는 상기 타이머에 반응하여 상기 드라이버에 상기 드라이브 신호를 인가하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 점이다.

상기 드라이브 루프 게인이 록되지 않는다는 결정에 반응하여 상기 드라이버에 상기 드라이브 신호를 인가하는 상기 단계를 반복하는 단계를 추가적으로 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이버 전압을 제어하여 상기 변위를 유지하는 상기 단계가:

프로그램화 가능한 게인 진폭을 설정하는 단계;

상기 드라이브 신호를 생성하여 상기 유동 튜브와 연계된 상기 픽-오프 센서로부터 상기 픽-오프 신호의 진폭을 유지하는 단계;

상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 유지되는 가를 결정하는 단계; 그리고

유지되지 않는 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭에 반응하여 포기브 프로세스를 실행하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 변위를 유지하는 상기 단계가:

과도 상태를 설명하는 사전 설정된 양의 시간 동안 상기 픽-오프 신호의 측정을 지연시키는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 포기브 프로세스를 실행하는 단계가:

최종 델타 타임 연산을 유지하는 단계;

주어진 양의 시간에 상기 유지된 진폭으로 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭을 복귀시키는 가를 결정하는 단계; 그리고

상기 주어진 양의 시간에 상기 픽-오프 신호의 상기 유지된 진폭으로 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 복귀되지 않았다는 결정에 반응하여 상기 드라이버로 상기 드라이버 신호를 인가하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 재료가 관류하는 유동 튜브, 상기 유동 튜브를 진동시키는 드라이버, 상기 진동을 측정하도록 상기 유동 튜브와 연계된 픽-오프 센서, 그리고 상기 드라이버에 전달되는 드라이브 신호를 생성하여 상기 유동 튜브를 진동시키며 상기 픽-오프 센서로부터 픽-오프 신호를 수신하는 계측 전자부를 구비하는 상기 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치로서:

상기 계측 전자부의 회로가:

a.) 사전 설정된 게인으로 상기 드라이버에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브의 진동을 초기화하고;

b.) 상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 드라이브 전압을 제어하여 상기 픽-오프 센서로부터 수신되는 상기 픽-오프 신호의 속도를 유지하고;

c.) 상기 픽-오프 신호에 기초한 상기 유동 튜브의 드라이브 주파수에 수렴됐는가를 결정하고; 그리고

d.) 상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴했는가의 결정에 반응하여 상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 유동 튜브의 변위를 유지하도록 형성된 상기 계측 전자부를 포함하는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치를 포함하는 점이다.

추가적인 일면은:

상기 픽-오프 센서로부터 상기 픽-오프 신호를 수신하도록 형성된 상기 계측 전자부의 회로를 포함하는 점이다.

추가적인 일면은:

상기 픽-오프 신호에 기초한 상기 유동 튜브의 상기 드라이브 주파수를 결정하도록 형성된 상기 계측 전자부의 회로를 포함하는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 주파수와 문턱값 주파수를 비교하고, 그리고 상기 유동 튜브가 상기 문턱값 주파수보다 큰 상기 드라이브 주파수에 반응하는 직선 튜브라는 것을 결정하도록 형성되는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 문턱값 주파수보다 작거나 또는 같은 상기 드라이브 주파수에 반응하여 상기 유동 튜브가 곡선 유동 튜브라는 것을 결정하도록 형성되는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 신호에 사용을 위한 적어도 하나의 변수를 설정하도록 형성되는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

픽-오프 진폭을 설정하도록 형성되는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

유동 튜브 주기에 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

원하는 드라이브 목표를 설정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 원하는 드라이브 목표가 목표 주파수에 의하여 분할되는 목표 전압으로 설정된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

킥 게인 신호를 오프시키도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

프로그램화 가능한 게인 증폭기를 단일 게인으로 설정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

플랙을 초기화하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

타이머를 초기화하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

노치 필터를 초기화하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

타이머가 타임 아웃에 도달했는 가를 결정하고 그리고 상기 타이머가 상기 타임 아웃에 도달했다는 결정에 반응하여 회로로 복귀되도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴했다는 결정에 반응하여 유량계 파라미터를 결정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

원하는 범위 내에 있는 노치 필터값에 상기 노치 필터가 수렴했는가를 결정하고, 그리고 상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 밖에 있다는 결정에 반응하여 a) 작동으로 복귀하도록 형성되는 상기 계측 전자부의 회로를 추가적으로 포함한다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 노치 필터값을 최소값에 비교하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 최소값이 30헤르쯔라는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 노치 필터값을 최대값에 비교하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 최대값이 900헤르쯔라는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 신호의 진폭을 초기 진폭으로 설정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 신호의 초기 어플리케이션 타임을 설정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 신호를 상기 어플리케이션 타임의 지속 시간 동안 상기 드라이브에 인가하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 픽-오프 신호의 진폭이 상기 노치 필터에 충분한 가를 결정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 상기 노치 필터에 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 드라이브 신호의 상기 진폭을 조정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

멀티플라잉 디지털 대 아날로그 변화를 2만큼 증가시키도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 신호의 상기 진폭이 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 어플리케이션 타임을 조정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 어플리케이션 타임을 10 밀리초만큼 증가시키도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

지연 주기동안 대기하고 그리고 상기 지연 주기에 반응하여 상기 드라이브 신호의 상기 조정된 진폭과 상기 조정된 어플리케이션 타임을 사용하는 상기 드라이버 신호를 인가하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

타임 아웃에 도달했는가를 결정하고 그리고 상기 타임 아웃 주기가 종료됐다는 결정에 반응하여 작업 a)를 반복하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가 적어도 50밀리볼트로 상기 속도를 유지하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴됐다는 결정에 반응하여 유량계 센서 파라미터를 결정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 비례 게인을 결정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이버에 인가되는 상기 드라이브 신호의 적분 게인을 결정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

드라이브 루프 게인이 록되는 가를 결정하도록 테스트를 실행하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 유동 튜브와 연계된 상기 픽-오프 센서로부터 수신되는 상기 픽-오프 신호로부터 드라이브 에러를 결정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 에러가 영으로 수렴됐는 가를 결정하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

타이머가 타임 아웃에 도달했는 가를 결정하고 그리고 상기 타임 아웃에 도달하는 상기 타이머에 반응하여 작업 a)를 반복하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 드라이브 루프 게인이 록되지 않았다는 결정에 반응하여 작업 a)를 반복하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

프로그램화 가능한 게인 진폭을 설정하고, 상기 드라이브 신호를 생성하여 상기 유동 튜브와 연계된 상기 픽-오프 센서로부터 상기 픽-오프 신호의 진폭을 유지하고, 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 유지됐는 가를 결정하고, 그리고 유지되지 않는 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭에 반응하여 포기브 프로세스를 생성하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

과도 상태를 설명하는 사전 설정된 양의 시간 동안 상기 픽-오프 신호의 측정을 지연하도록 형성된다는 점이다.

또 다른 일면은 상기 회로가:

상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 주어진 양의 시간에 상기 유지되는 진폭으로 복귀하는 가를 결정하고, 그리고 상기 주어진 양의 시간에 상기 픽-오프 신호의 상기 유지된 진폭으로 상기 진폭이 복귀되지 않는 다는 결정에 반응하여 작업 a)를 반복하도록 형성된다는 점이다.

도면의 설명

본원 발명은 다음의 상세한 기술과 첨부된 도면으로부터 이해될 수 있다.

도 1은 본원 발명에 따른 파라미터 초기화를 위한 프로세스를 실행하는 계측 전자부를 구비하는 이중-루프 코리올리 유량계를 도시하고;

도 2는 본원 발명에 따른 파라미터 초기화를 위한 프로세스르 실행하는 계측 전자부를 구비하는 직선 튜브 코리올리 유량계를 도시하고;

도 3은 본원 발명에 따른 계측 전자부의 블록 선도를 도시하고;

도 4는 본원 발명에 따른 계측 전자부에 의하여 실행되는 흐름도를 도시하고;

도 5는 본원 발명에 따른 드라이브 회로 시스템을 초기화하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시하고;

도 6은 본원 발명에 따른 초기화 프로세스의 파라미터를 설정하기 위한 흐름도를 도시하고;

도 7은 본원 발명에 따른 픽-오프 신호의 속도를 제어하기 위한 흐름도를 도시하고;

도 8은 본원 발명에 따른 드라이브 주파수의 노치 필터의 수렴에 대하여 테스팅하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시하고;

도 9는 본원 발명에 따라 유동 파라미터를 가지기 위한 프로세스의 흐름도를 도시하고;

도 10는 본원 발명에 따른 드라이브 루프가 록되었는 가를 결정하는 테스트의 흐름도를 도시하고;

도 11은 본원 발명에 따라 록되는 드라이브 루프에 반응하여 픽-오프 신호의 진폭을 제어하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시하고;

도 12는 본원 발명에 따라 포기브 프로세스의 흐름도를 도시하고;

도 13은 본원 발명에 따른 바람직한 실시예의 상태 흐름도를 도시한다.

상세한 설명

본 발명은 첨부된 도면으로 본 발명의 실시예가 도시된 도면을 참조하여 이하 더욱 상세하게 설명될 것이다. 본 기술의 당업자는 본 발명이 다양한 형태로 구현될 수도 있고 여기서 설명되는 실시예에 한정되어 해석되어서는 안되며, 오히려 이러한 실시예는 본 명세서가 완성되도록 그리고 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 이해하도록 제공된다는 것을 이해할 것이다. 도면에서는 전반적으로 동일한 구성 요소에 대하여 동일한 도면 부호를 사용하였다.

전체적인 코리올리 유량계 - 도 1

도 1은 코리올리 계측 어셈블리(10)와 계측 전자부(20)를 포함하는 코리올리 유량계(5)를 도시한다. 계측 전자부(20)는 리드(leads, 100)를 통하여 계측 어셈블리(10)에 연결되어 밀도, 질량 유량, 체적 유량 및 총체적 질량 유동 정보를 경로(26)에 대하여 제공한다. 본 발명은 재료의 특성을 측정하기 위하여 진동 도관을 구비하는 장치와 결합되어 실행될 수 있다는 것은 당업자에게 명백한 것이지만, 코리올리 유량계의 구조를 기술한다. 이와 같은 장치의 두 번째 실시예는 코리올리 질량 유량계에 의하여 제공되는 부가적인 측정 용량을 구비하지 않는 진동 튜브 덴시토미터(vibrating tube densitometer)이다.

계측 어셈블리(10)는 한 쌍의 플랜지(101 및 101'), 매니폴드(102) 및 도관(103A 및 103B)을 포함한다. 드라이버(104), 픽-오프 센서(105) 및 다른 픽-오프 센서(105')는 도관(103A 및 103B)에 연결된다. 브레이스 바(brace bars, 106 및 106')는 축(W 및 W')을 정하도록 제공되는데, 이 축 주위로 각각의 도관이 진동한다.

측정되는 프로세스 재료를 이송하는 파이프라인 시스템(도시 안됨)으로 유량계(5)가 삽입되는 경우, 재료는 플랜지(101)를 거쳐 계측 어셈블리(10)로 진입하고 , 재료가 도관(103A 및 103B)에 진입하도록 지향되는 매니폴드(102)를 거쳐 통과하며, 도관(103A 및 103B)을 관류하고 매니폴드(102)로 복귀되는데 이 매니폴드로부터 플랜지(101')를 거쳐 계측 어셈블리(10)로 배출된다.

도관(103A 및 103B)은 각각의 굽힘 축(W-W 및 W'-W')에 대하여 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 그리고 탄성 모듈(elastic modules)을 가지도록 선택되고 적절하게 매니폴드(102)에 장착된다. 도관은 본질적으로 평행한 방식으로 매니폴드로부터 외부를 향하여 연장된다.

도관(103A 및 103B)은 각각의 굽힘 축(W 및 W')에 대하여 반대 방향으로 그리고 유량계의 제 1 위상 상이 굽힘 모드(first out of phase bending mode)라 불리는 것에서 드라이버(104)에 의하여 드라이브된다. 드라이버(104)는 도관(103A)에 장착되는 자석과 그리고 도관(103B)에 장착되어 양 도관을 진동시키기 위하여 교류가 흐르는 대응 코일(opposing coil)과 같이 수 많은 공지된 장치 중의 어느 하나를 포함할 수도 있다. 계측 전자부(20)는 트랜스미터(transmitter)를 포함할 수 있다. 계측 전자부(20)는 리드(110)을 통하여 드라이버(104)에 적절한 드라이브 신호를 인가한다.

계측 전자부(20)는 리드(111 및 111') 상의 좌측 및 우측 속도 신호를 개별적으로 수신한다. 계측 전자부(20)는 리드(110) 상에 나타나고 드라이브(104)가 튜브(103A 및 103B)를 진동하게 하는 드라이브 신호를 생성한다. 계측 전자부(20)는 좌측 및 우측 속도 신호를 프로세싱하여 계측 어셈블리(10)를 관통하는 재료의 질량 유량과 밀도를 연산한다. 이러한 정보는 경로(26)에 인가된다.

코리올리 유량계(5)는 구조 면에서 진동 튜브 덴시토미터(densitometer)와아주 유사하다는 것은 당업자에게 공지되어 있다. 진동 튜브 덴시토미터도 유체가 관류하는 또는 단순한 형태의 덴시토미터의 경우에 있어 유체를 수용하는 진동 튜브를 사용한다. 또한 진동 튜브 덴시토미터는 도관이 진동하도록 여기시키기 위한 드라이브 시스템을 채택한다. 밀도 측정은 주파수의 측정만 요구되고 위상 측정은 불필요하기 때문에, 통상적으로 진동 튜브 덴시토미터는 단일 피드백 신호만을 사용한다. 본 발명의 기술된 내용은 진동 튜브 덴시토미터에도 동일하게 적용된다.

직선 튜브 코리올리 유랑계 - 도 2

도 2는 직선 튜브 코리올리 유량계(25)를 도시한다. 코리올리 유랑계(25)는 코리올리 센서(200)와 그리고 연계된 계측 전자부(20)로 구성된다. 유동 튜브(flow tube, 201)는 도면 부호 (201L)로 지시되는 좌측 단부 부분을 포함하고 그리고 도면 부호(201R)로 지시되는 우측 단부 부분을 포함한다. 유동 튜브(201) 및 그 단부 부분은 유량계(25)의 전체 길이가 유동 튜브(201)의 입력 단부(207)로부터 유동 튜브(201)의 출력 단부(208)까지의 길이가 되도록 연장된다. 밸런스 바(balance bar, 220)는 브레이스 바(brace bar, 221)에 의하여 단부에서 유동 튜브(201)에 연결된다.

유동 튜브(201)의 좌측 단부 부분(201L)은 유입 플랜지(202)에 부착되고 그리고 좌측 단부 부분(201R)은 유출 플랜지(202')에 부착된다. 유입 플랜지(202) 및 유출 플랜지(202')는 코리올리 센서(200)를 파이프 라인에 연결시킨다.

공지된 통상적인 방식으로, 드라이버(204), 좌측 픽-오프(left pick-off, 205) 및 우측 픽-오프는 유동 튜브(201) 및 밸런스 바(220)에 연결된다.드라이버(204)는 계측 전자부(20)로부터 경로(210)를 통하여 신호를 수신하여 유동 튜브(201) 내에 충진된 재료의 공진 주파수에서 반대 위상(in-phase opposition)으로 드라이버(204)가 유동 튜브(201)와 밸런스 바(220)를 진동시킨다. 재료 유동과 함께 진동 유동 튜브(201)의 발진(oscillation)은 잘 알려진 방식으로 유동 튜브 내의 코리올리 디플렉션(Coriolis deflections)을 유발한다. 이러한 코리올리 디플렉션은 픽-오프(205 및 205')에 의하여 검출되고 이러한 픽-오프들의 출력은 컨덕터(211 및 211')를 거쳐 계측 전자부(20)로 전달된다.

계측 전자부- 도 3

도 3은 계측 전자부(20)의 구성 요소의 블록 선도를 도시한다. 경로(111 및 111')는 유량계 어셈블리(10)로부터의 좌측 및 우측 속도 신호를 계측 전자부(20)로 전달한다. 속도 신호는 계측 전자부(20)의 아날로그 대 디지털(A/D) 컨버터(303, 303')에 의하여 수신된다. A/D 컨버터(303, 303')는 좌측 및 우측 속도 신호를 프로세싱 유니트(301)에 의하여 사용 가능하게 디지털 신호로 변환하고 그리고 이 디지털 신호를 경로(310-310')를 통하여 전달한다. A/D 컨버터(303, 303')는 개별적인 구성 요소로 도시되었으나, 일본의 AKM에 의하여 제조되는 AK4516 16-비트 코드 칩과 같이 멀티플렉싱을 사용하여 픽-오프(105, 105', 205, 205')으로부터의 신호를 교번적으로 변환하는 신호 변환기일 수도 있다. 디지털 신호는 경로(310-310')을 통하여 프로세싱 유니트(301)로 전송된다. 당업자는 수 개의 픽-오프 및 유동 튜브의 온도를 검출하기 위한 RTD 센서와 같은 다른 센서가 프로세싱 유니트(301)에 연결될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.

드라이버 신호는 드라이브 신호를 인가하는 경로(312)를 통하여 D/A 컨버터(302)로 전달된다. D/A 컨버터(302)도 경로(340)을 통하여 픽-오프(105, 105', 205, 205')의 어느 하나로부터 전류를 수신한다. 드라이브 신호는 경로(340)을 통하여 수신되는 전류를 수정하여 아날로그 드라이브 신호 생성하는 지시를 포함한다. D/A 컨버터(302)는 Analog Devices, Inc.에서 제조하는 AD7943 칩과 같은 통상적인 D/A 컨버터이다. D/A 컨버터(302)로부터의 아날로그 신호는 경로(391)를 거쳐 증폭기(305)로 인가된다. 증폭기(305)는 적당한 진폭의 드라이브 신호를 생성하고 경로(110, 210)를 통하여 드라이버(104, 204)로 상기 드라이브 신호를 인가한다. 증폭기(305)는 전류 증폭기 또는 전압 증폭기일 수도 있다. D/A 컨버터(302)에 의하여 생성되는 신호는 증폭기(305)의 형태에 의존한다. 경로(26)는 신호를 입력 및 출력 수단(도시 안됨)에 전달하고, 입력 및 출력 수단은 계측 전자부(20)가 작업자로부터 데이터를 수신하고 작업자에게 데이터를 전달하도록 한다.

프로세싱 유니트(301)는 메모리로부터의 지시를 판독하고 지시를 실행하여 유량계의 다양한 기능을 수행하는. 마이크로-프로세서, 프로세서, 또는 프로세서 그룹이다. 바람직한 실시예로서, 프로세싱 유니트(301)는 Analog Devices, Inc.에 의하여 제조되는 ADSP-2185L 마이크로프로세서이다. 이에 한정되는 것은 아니지만, 수행되는 기능들은 경로(321)를 통하여 판독 전용 기억 장치(Read Only Momory; 롬, ROM, 320)로부터 재료의 질량 유량 연산, 재료의 체적 유량 연산, 그리고 재료의 밀도 연산 등을 포함한다. 다양한 기능을 수행하기 위한 지시와 데이터는 랜덤 엑세스 메모리(램, Random Access Memory, RAM, 330)에 저장된다. 프로세싱 유니트(301)는 경로(331)를 통하여 램 메모리(330)에서 판독 및 기록 작업을 실행한다.

도 4는 본 발명에 따라 코리올리 유량계(25)를 작동시키도록 프로세싱 유니트에 의하여 실행되는 초기화 알고리즘(400)의 흐름도를 도시한다. 초기화 알고리즘(400)은 유량계의 형태 또는 측정되는 재료에 무관하게 스톨(stall)없이 유량계(25)가 시동되는 것을 보장한다. 프로세스(400)는 단계(401)에서 시작된다. 단계(401)에서, 프로세싱 유니트(301)는 드라이버(104)에 인가되어 유동 튜브(201)가 발진하기 시작하도록 하는 신호를 생성한다.

유동 튜브(201)가 발진한 후에, 단계(402)에서 프로세싱 유니트(301)는 신호를 생성하여 픽-오프 센서(205, 205')로부터의 픽-오프 신호가 일정한 속도를 유지하게 하는 드라이버(204)에 신호를 인가한다. 주파수 추정에 대한 필요없이 일정한 레벨의 볼트 또는 밀리볼트 까지 픽-오프 신호 진폭을 제어하는 것이 바람직하다. 픽-오프 신호를 일정한 볼트 또는 밀리볼트의 레벨로 픽-오프 신호를 제어하는 것은 제어 속도로 언급된다. 볼트의 견지에서 픽-오프 진폭은 유동 튜브(201)의 속도에 비례하고, 그리고 유량계(25)가 작동을 시작하는 경우 노치 필터(notch filter)가 추정하는 정규 주파수(legitimate frequency) 또는 신호가 없기 때문에 이러한 속도 신호는 픽-오프 센서(205, 205')로부터 도출된다. 직선 튜브 유량계(25)로 유동 튜브(201)의 속도는 밸런스 바(221)에 대한 것이다. 하지만, 이러한 속도 신호의 진폭을 제어할 수 있는 것이 바람직하여 제어의 속도 형이 실행된다. 일단 유량계(25)가 작동하면, 정규 노치 출력이 있고 그리고 노치 필터가 드라이브 주파수를 록하는 그리고 대부분의 유량계의 드라이브 회로에서 통상적인 변위 또는 위치 형 제어로 스위칭하는 적절한 신호가 있다.

단계(403)에서, 드라이브 주파수가 결정되는 경우에 수렴되는 노치 필터에 수신된 픽-오프 신호가 인가된다. 그리고 나서 단계(404)에서, 프로세싱 유니트(301)가 드라이브 신호를 생성하고 이 신호를 픽-오프(205, 205')으로부터 픽-오프 신호에서 일정한 진폭을 유지시키는 드라이버(204)에 인가한다. 이는 변위 또는 위치 형 제어로 명명되는데, 이는 픽-오프 진폭과 튜브 주기의 곱이다.

도 5는 프로세싱 유니트(301)를 초기 세팅하여 초기 드라이브 신호를 생성하고 인가하는 프로세스(500)를 도시한다. 프로세스(500)는 신호 생성에 앞서 변수가 로딩되는 단계(501)에서 시작한다. 도 6에 도시된 프로세스(600)는 이러한 변수를 로딩하기 위한 프로세스이다. 프로세스(600)는 픽-오프 진폭을 설정함으로써 단계(601)에서 시작한다. 이는 코리올리 센서로부터의 픽-오프 신호의 진폭이다. 드라이브 알고리즘 동안 픽-오프 신호의 진폭은 댜양한 방식으로 사용된다. 픽-오프 진폭이 사용되는 일실시예는 유동 튜브의 변위를 결정하는데 사용되는 것이다. 제 1 가변 픽-오프 진폭이 로딩되고 그리고 밀리볼트로 변환된다. 이는 픽-오프 신호의 실제 진폭이다.

단계(602)에서, 튜브 주기가 결정된다. 이러한 튜브 주기는 유량계(5, 25) 작동 주파수의 역수의 작동 주파수 추정치이다. 드라이브를 제어하기 위하여 픽-오프 진폭과 함께 튜브 주기가 필요하다. 단계(603)에서, 원하는 목표 설정을 초기화함으로써 프로세스(600)가 종료된다. 목표 설정은 드라이브 알고리즘용 설정 포인트이고 그리고 때때로 헤르쯔 당 밀리볼트(millivolts per Hertz)의 단위로 주어지는 변위 목표로서 언급된다.

도 5를 다시 참조하면, 프로세스(500)는 단계(502)에서 계속된다. 프로세싱 유니트(301)는 킥 하이 게인(kick high gain)을 오프하도록 설정된다. 단계(503)에서 프로그램화 가능한 게인 증폭기는 단일 게인(unity gain)으로 설정된다. 프로그램화 가능한 게인 증폭기는 A/D 컨버터(303. 303')의 입력부에 있다.

단계(504)에서, 작동에 요구되는 플랙(flags)이 초기화된다. 플랙은 코덱 프로그램화 가능한 게인 진폭(codec programmable gain amplitude, codec PGA), 세트 노치 변환, 그리고 튜브 주파수 변환을 포함한다. 이러한 세 개의 변수는 바람직한 실시예에서 거짓(false)으로 설정된다. 연속적인 수 개의 단계는 타임 아웃(time outs)을 요구하기 때문에, 계속적인 사용을 위하여 단계(505)에서 타이머도 초기화된다.

단계(506)에서, 노치 필터도 초기화된다. 노치 필터는 선택적인 라인 추정기로 언급될 수도 있다. 유니트가 파워 업되는 경우 초기에 노치 필터는 홀드 모드로 된다. 바람직한 실시예에서, 노치 필터는 500 헤르쯔로 초기화된다. 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터의 픽-오프 신호 상에 적절한 신호 대 노이즈 비가 없다면 노치 필터는 록되는 신호를 구비하지 않을 것이기 때문에 500 헤르쯔가 사용된다. 단계(507)에서, 홀드 플랙이 참(ture)으로 설정된다. 홀드 플랙은 △T 연산 프로세스에 최종적으로 알려진 값을 유지시키도록 지시한다. 이러한 수치를 유지하는 이유는 유량계가 적절하게 작동을 시작하지 않는 경우 고객에게 질량 유동 정보를 궁극적으로 생성하는 △T 수치를 시스템의 시동 동안 전송하는 값이 거의 없기 때문이다. 바람직한 실시예에서, △T는 파워 업 시에 영 나노 초(zero nano seconds)인 초기화된 수치나 또는 최종적으로 알려진 우수한 수치로 유지될 것이다. 예를 들어, 통상적으로 상기 수치는 10초 전의 것 또는 달리 말하자면 10초 전에 얻어진 수치이다. 드라이버(104, 204)가 신호 상에 록되고 이하 설명되는 안정적인 출력을 구비하는 것이 확보되도록 조건들이 만족되는 경우에만, 밀도에 대하여 사용되는 주파수 추정과 본 △T 경우의 프로세스 변수가 있을 것이고, 그런 후 이는 계측 전자부(20)에 의하여 실행되는 다른 어플리케이션으로 릴리즈되고 전달될 수 있을 것이다. 프로세스(500)는 단계(507) 후에 종료된다.

도 7은 유동 튜브의 진동을 시작하도록 드라이브 신호를 인가하기 위한 프로세스(700)를 도시한다. 이는 킥 프로세스로 언급된다. 프로세스(700)는 폐 루프 피드백 시스템의 증폭을 포함한다. 하드웨어 게인은 최대값으로 설정되고 그리고 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')는 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')에 의하여 가능한 어떠한 노이즈 또는 신호를 재생식으로 사용하여 스타트 업할 수 있다. 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터의 노이즈 또는 신호는 드라이버(104, 204)에 상당히 증폭되어 피드백되고 그리고 드라이버(104, 204)에 인가된다. 킥 프로세스는 점전적인 에너지 알고리즘이다. 킥 프로세스(700)는 진폭을 증가시킴으로써 뿐만 아니라 에너지가 인가되는 너비 또는 시간을 선형적으로 증가시킴으로써 튜브에 인가되는 에너지 양을 점진적으로 증가시킨다.

프로세스(700)는 프로세스(700)를 완성하는데 필요한 어떠한 플랙을 초기화하는 프로세싱 유니트(301)로 단계(701)에서 시작한다. 그런 후 타이머는 단계(702)에서 초기화된다. 초기화된 타이머는 이하 어플리케이션 시간과 다운 시간을 측정하는데 사용된다. 그런 후 인가되는 신호의 진폭은 단계(703)에서 초기화되고 그리고 초기화 어플리케이션 시간은 단계(704)에서 설정된다.

그런 후 이하 설명되는 방식으로 픽-오프 신호의 충분한 진폭이 달성될 때까지 수 회의 반복을 통하여 신호가 인가된다.

단계(705)에서, 프로세싱 유니트(301)은 타임 아웃(time out)에 도달되는 가를 결정한다. 바람직한 실시예에서, 타임 아웃 주기는 15초이다. 만약 프로세스(700)가 충분한 픽-오프 신호를 달성하지 못한다면, 프로세스(700)는 프로세스(400)의 단계(401)로 귀환하여 스타트 업 알고리즘을 반복한다. 타임 아웃이 달성되지 않는다면, 단계(706)의 어플리케이션 시간 동안 드라이브 신호를 드라이버(104, 204)에 인가된다. 그런후 픽-오프 신호는 단계(707)에서 체크되어 신호의 진폭이 노치 필터에 인가되기에 충분한 것인지가 결정된다. 그런 후 픽-오프 신호는 노치 필터가 드라이브 주파수의 추정치에 수렴하는 적절한 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio)를 구비하여야 한다. 바람직한 실시예에서, 진폭은 50 밀리볼트이다. 픽-오프 신호의 진폭이 충분하면, 프로세스(700)는 종료된다.

픽-오프 신호의 진폭이 충분하지 않다면, 프로세스(700)는 드라이버(104, 204)에 인가되는 픽-오프 신호의 진폭이 조정되는 단계(708)로 계속된다. 바람직한 실시예에서, 멀티플라잉 디지털 대 아날로그 변환(digital to analogconversion, DAC)을 2만큼 증가시킴으로써 진폭이 조정된다. 단계(709)에서, 어플리케이션 시간이 조정된다. 바람직한 실시예에서, 10 밀리초(milliseconds)가 어플리케이션 시간에 부가된다. 그런 후 프로세싱 유니트(301)는 단계(710)에서 지연 시간을 대기하고 그리고 프로세스(700)가 단계(705)로부터 반복된다.

다음은 바람직한 실시예에서 프로세스(700)가 어떻게 작동하는 가를 도시한다. 프로세스(700)를 첫 번째 통과하는 것은 킥 프로세스(700)의 온-타임(on-time)이 10밀리초의 지속 시간을 가지도록 하는 반면, 오프-타임은 100밀리초의 지속 시간을 가지게 한다. 오프-타임의 지속 시간은 100밀리초에서 고정된다. 단계(705) 내지 단계(710)를 모두 순차적으로 거칠때 마다 10밀리초의 증분만큼 온-타임의 너비를 점진적으로 증가시킨다. 그래서, 이와 같은 루틴의 두 번째 콜(call)은 킥 온-타임이 20밀리초가 되도록 할 것이다. 세 번째 콜은 30밀리초의 킥 온-타임이 될 것이다. 이와 같은 온 타임 간격 동안, 드라이버(104, 204)에 인가되는 신호의 게인의 진폭은 2의 멀티플라잉 DAC 값으로 시작하여 이 값을 2 스텝으로 선형적으로 증가시켜 조정된다.

픽-오프 신호의 진폭이 50밀리볼트(millivolts)에 도달한 후에, 프로세싱 유니트(301)는 드라이버(104, 204)에 인가되는 전압을 제어하여 픽-오프 신호의 진폭을 유지시키고 도 4에 도시된 프로세스(400)의 단계(403)에서 노치 필터 수렴이 실행된다. 노치 수렴이 예를 들어 15초와 같은 주기 내에 달성되지 않는 경우, 프로세스(400)는 단계(401)를 반복한다.

프로세스(800)는 노치 필터가 드라이브 주파수에 수렴하는 가를 결정하기 위한 프로세스이다. 프로세스(800)는 타임 아웃 주기가 종료되었는가를 결정함으로써 시작된다. 시간 주기가 종료되는 경우, 단계(810)에서 프로세싱 유니트(301)는 프로세스(400)의 단계(401)로 복귀되어 유량계(5, 25)를 재시작한다.

타임 아웃 주기가 종료되지 않는 경우, 단계(802)에서 수렴에 대하여 노치 필터가 시험된다. 노치 수렴에 대한 기준은 .316 제곱 헤르쯔(Hertz squared)와 같은 사전 설정된 문턱값 이하로 주파수 추정 벡터의 변동이 떨어지는 경우 주파수 추정 벡터의 변동 연산에 기초한다. 노치 필터가 최종값으로 수렴하면, 후속적인 상태에서 변위를 제어하는 경우 노치 필터 또는 드라이브 주파수는 드라이브 루프에 사용하기에 충분하게 안정된 것으로 간주된다. 노치 필터가 수렴되지 않는 경우, 프로세스(800)가 반복된다.

노치 필터가 튜브 주파수의 수렴된 추정치를 획득한 후에, 프로세스(800)는 단계(803)에서 프로세스(900)을 실행한다. 프로세스(900)에서, 루프 드라이브 제어를 위한 유량계(5, 25) 파라미터가 획득된다. 특히 비례 게인 값은 단계901)에서 결정되고 그리고 적분 게인은 단계(902)에서 결정된다. 비례 및 적분 게인 값은 주파수 추정에 의하여 결정된 테이블로부터 판독된다.

택일적으로 유량계 파라미터는 다음 방식으로 결정될 수도 있다. 노치 필터 주파수가 체크되어 부착된 유량계의 형이 결정된다. 주파수가 350 헤르쯔와 같은 사전 설정된 주파수 이상인 경우, 부착된 유량계(25)는 직선 튜브이고 이러한 게인 파라미터가 로딩될 것이라는 것이 결정된다. 주파수가 350 헤르쯔 이하인 경우, 유량계(5)는 곡선 튜브이고 그리고 이러한 유량계 형에 대하여 적절한 게인 파라미터가 로딩될 것이다. 단계(803) 후에, 프로세스(800)가 종료된다.

프로세스(800)가 완결되고 노치 필터가 수렴된 후에, 프로세싱 유니트(301)는 프로세스(400)의 단계(404)에서 통상적인 위치 또는 변위 방법을 통하여 드라이브 신호를 제어할 수 있다. 연속적인 제어는 목표로서 헤르쯔당 수 밀리볼트를 사용하는 튜브의 위치에 기초한다. 직선 튜브 유량계(25)의 경우에, 바람직한 실시예로서 상기 목표는 헤르쯔당 1/2 밀리볼트로 설정된다.

그런 후 계측 전자부(20)는 프로세스(1000)를 실행하여 루프 록 테스트(loop lock test)를 실행한다. 타임 아웃 주기가 종료될 것인지를 결정하는 단계(1001)에서 프로세스(1000)가 시작한다. 시간 주기가 종료되는 경우, 프로세싱 유니트(301)는 프로세스(400)의 단계(401)로 복귀한다. 타임 아웃 주기가 도달되지 않는 경우, 루프 안정성을 위한 테스트가 단계(1002)에서 실행된다. 노치 주파수 추정 변환에 사용되는 방식과 유사한 방식으로 루프 안정성 또는 루프 수렴을 위한 테스트가 실행된다. 루프 안정성을 위하여, 단계(1002)에서 결정된 드라이브 에러 신호(drive error signal)로 수렴 테스트가 단계(1003)에서 실행된다. 드라이브 에러는 원하는 목표와 실제 달성되는 값의 차이이다. 직선 튜브 유량계(25)의 경우에, 상기 차이는 헤르쯔당 1/2밀리볼트이다. 바람직한 실시예에서, 에러 벡터의 변동이 제곱 헤르쯔당 .01 제곱 밀리볼트 내에 있는지 테스팅된다. 목표 설정점의 50% 내를 의미하는 에러의 절대값 뿐만 아니라 상기 기준이 충족되는 경우, 단계(1004)에서 루프가 수렴되고 록된 것으로 명해지고 적절한 변수가 이러한 조건을 나타내도록 설정되며, 그리고 프로세스(1000)가 종료된다. 이러한 에러의평균 또는 예상 오차는 영이 되도록 설계되어야 하기 때문에, 드라이브 에러에 대한 수렴 테스트는 드라이브 루브로부터 도출되는 에러 신호에의 효과적인 에너지 연산이다.

프로세스(100)가 실행되고 그리고 드라이브 루프가 안정하다고 판정된 후에, 프로세스(1100)는 유량계의 정상적인 작동을 유지하도록 실행된다. 단계(1101)에서, 프로그램화 가능한 게인 진폭이 설정된다. 단계(1101)는 A/D 컨버터(303, 303') 상에서의 입력 신호 대 잡음비의 최적화이다. 일단 프로그램화 가능한 게인 증폭기가 설정되면, 단계(1102)에서 지연이 실행된다. 지연은 게인 변화의 결과로 입력 데이터 스트림 상에 발생할 수도 있는 과도 현상을 고려한다. 바람직한 실시예에서, 지연 시간은 1/2 초로 설정된다. 일단 지연이 종료되면, 단계(1103)에서 신호가 변위 또는 위치 형 제어에 따라 생성되고 그리고 모든 프로세스 변수가 정상적으로 갱신될 수 있다. 특히, 질량 유량이 고객에게 제공될 수 있도록 하기 위하여 △T가 갱신될 수 있다.

단계(1104)에서, 프로세싱 유니트(301)는 픽-오프 신호의 진폭을 모니터링한다. 진폭이 원하는 레벨에 있지 않다면, 단계(1105)에서 포기브 프로세스(forgive process)가 시행된다. 이는 직선 튜트의 경우에는 헤르쯔당 사전 설정된 1/2 밀리볼트로 Eh는 이중 곡선 튜브의 경우에 헤르쯔당 3.4 밀리볼트로 검사되는 튜브의 변위를 유지한다. 이러한 상태 동안, 픽-오프 신호의 진폭은 충분한 신호 레벨에 대하여 모니터링된다. 좌측 픽-오프(105, 205)에서의 신호 레벨이 20 밀리볼트보다 높게 유지되는 동안, 프로세스(1100)는 단계(1103 및 1104)를 반복한다. 예를들어 20 밀리볼트와 같은 문턱값 이하로 낮아지는 경우, 단계(1105)에서 포기브 프로세스가 실행된다.

도 12는 포기브 프로세스(1200)를 도시한다. 프로세스(1200)는 단계(1201)에서 시작된다. 단계(1201)에서, 모든 어플리케이션에 의하여 사용되는 델타 시간의 신뢰할 만한 최종 수치를 나타내도록 홀드 플랙이 설정된다. 단계(1202)에서, 픽-오프 신호의 진폭이 사전 설정된 양의 시간에 원하는 레벨로 복귀되는 가를 결정한다. 픽-오프 신호가 원하는 진폭으로 복귀되는 경우, 프로세스(1200)는 프로세스(1100)의 단계(1103)로 복귀된다. 픽-오프 신호가 원하는 진폭으로 복귀되지 않는 경우, 프로세스(1200)는 프로세스(400)의 단계(401)로 복귀되어 유량계를 재시동한다.

도 13은 본 발명의 알고리즘의 바람직한 실시예를 제공하는 계측 전자부(20)에 의하여 시행되는 상태 머신(state machine)을 도시한다. 드라이브 알고리즘(1300)은 상태 머신에 의하여 구현되고 그리고 소프트웨어로 실현된다. 상태 기계의 초기 기능은 갱신 드라이브로 불린다. 이러한 기능은 Colorado Boulder에 소재한 Micro Motion Inc.에 의하여 제조되는 Altus 계측 전자부(Altus meter electronis, 20)와 같은 계측 전자부(20)의 포어그라운드(foreground)에서 호출된다. Altus 계측 전자부(20)는 초당 750 호출(calls per second)로 작동한다. 이는 드라이브 알고리즘(1300)이 설계되는 속도이다.

드라이브 알고리즘(1300)은 상태 머신으로 개시하는 부분에 앞서 수 개의 변수가 로딩되는 상태(1301)로 시작한다. 먼저는 좌측 픽-오프 진폭이다. 좌측 픽-오프 신호의 진폭은 드라이브 알고리즘(1300) 동안 다양한 방식으로 사용된다. 예를 들어, 좌측 픽-오프 진폭은 튜브의 변위를 결정하는데 사용된다. 좌측 픽-오프 진폭이 로딩되고 그리고 밀리볼트로 전환된다. 좌측 픽-오프 진폭은 픽-오프 신호의 실제 진폭이다.

튜브 주기도 로딩된다. 튜브 주기값은 센서의 작동 주파수 역수의 추정치이다. 드라이브 제어를 달성하기 위하여 픽-오프 진폭과 함께 튜브 주기가 사용된다.

원하는 목표도 설정된다. 원하는 목표는 드라이브 알고리즘에 대한 설정점이다. 원하는 목표는 헤르쯔당 밀리볼트의 단위로 주어진다.

그런 후 좌측 픽-오프 진폭이 필터링된다. 좌측 픽-오프의 진폭에는 종종 잡음이 섞여 있어, 좌측 픽-오프 진폭을 평탄화하는데 사용되는 단일 폴 재귀 필터(single pole recursive filter)가 있다.

일단 이러한 변수가 초기화되는 경우, 갱신 드라이브 루틴은 상태(1301)에서 호출된다. 이번이 특히 계측 전자부(20)의 파워 업에서 상태 머신이 호출되는 첫번째인 경우 상태(1301)는 주로 초기화 상태이다. 또한 드라이버(104, 204)가 드라이브 신호에 의하여 여기되는 첫번째라면 상태(1301)는 초기화 상태이다. 킥 하이 게인 킥 신호를 턴 오프함으로써 그리고 A/D 컨버터의 입력에서 입력인 프로그램화 가능한 게인 증폭기를 단일 게인을 달성하도록 설정함으로써 초기화가 시작된다.

또한 플랙 신호는 상태(1301)에서 초기화된다. 플랙은 코덱 PGA, 설정 노치변환 및 주파수 변환을 포함한다. 이러한 세 개의 변수는 모두 거짓으로 설정된다. 수 개의 상태가 타임 아웃을 요구하기 때문에, 초기화된 이러한 타이머를 필요로 하는 상태에 의하여 후속적인 사용을 위하여 적합한 상태(1301)에서 초기화된다. 또한 노치 필터는 500 헤르쯔로 초기화된다. 픽-오프 입력부의 적절한 신호 대 잡음 비가 없다면 록되거나 드리프트될 수도 있는 신호를 노치 필터가 구비하지 않을 것이기 때문에, 500헤르쯔가 사용된다. 일단 드라이브에 도입되는 에너지가 충분하면 노치 필터가 좌측 픽-오프로부터 정규 신호를 포착하는 것을 어렵게 하는 DC를 향하여 노치 필터는 통상적으로 드리프트 다운된다. 노치 필터가 일정한 최소값 및 보다 큰 양의 일정한 값 사이의 적절한 값에 대하여 체크된다. 통상적으로 최소값은 30헤르쯔이고 최대값은 900헤르쯔이다. 이러한 값 내에 있는 경우, 노치 필터는 현재 값을 유지한다. 다른 한편으로, 노치 필터가 이러한 범위의 밖에 있다면, 노치 필터는 500헤르쯔로 재설정된다. 정상 조건 하에서 드라이브 알고리즘(1300)의 경로 동안, 드라이브 에러 신호는 실제 주파수와 원하는 목표 주파수 사이의 차이이다. 수렴 테스트가 실행되고 그리고 후에 실행되는 드라이브 신호 에러 테스트에 대한 초기화가 상태(1301)에서 행해진다. 유사하게, 수렴 테스트가 적응성 라인 추정기 출력(adaptive line estimator output)에서 실행된다.

플랙(PV_Hold)은 상태(1301)에서 참으로 설정된다. PV_홀드(PV_Hold) 플랙은 △T 연산 프로세스가 공지된 최종 값을 유지하도록 지시한다. 이러한 이유는 시스템을 스타트 업하는 동안 센서가 적절히 시동되지 않는 경우 궁극적으로 질량 유동 정보를 생성하는 △T 값을 고객에게 송부하는 값이 거의 없다는 점이다. 슬러그 유동 조건 및 스타트 업 동안, △T는 영 나노 초인 초기화 값 또는 최종 공지된 우수한 값으로 유지된다. 최종 공지된 우수한 값은 거의 10초된 값이고, 10초 전에 획득된 값이다. 일단 드라이버(104, 204)가 신호 상에 록되고 그리고 시스템이 록되는 경우, 이 경우에 △T인 프로세스 변수 및 주파수 추정은 릴리즈되고 다른 어플리케이션에 통과될 수 있다.

최종적으로, 1/750 초의 지연이 상태(1302)에 의하여 제공된다. 이러한 지연은 후속적인 상태에서 유동 튜브가 진동하기 시작하는 공지된 우수한 데이터로 A/D 버퍼가 채워지는 시간을 허용한다. 우수한 데이터로 버퍼를 채우는 것은 컬럽트(corrupt) 또는 예전 데이터때문에 상태(1301)로 복귀시키기 위한 최소 문턱값 조건이 발생하지 않는다는 것을 확보한다. 지연은 데이터 스트림에서의 과도 조건이 상태(1303)가 진입되기 전에 통과하는 것을 허용한다.

상태(1302)에서 지연된 후에, 상태(1303)로 진입한다. 상태(1303)는 상태(1304)에 기술된 킥 알고리즘용 초기화 기능이다. 또한 상태(1303)는 타이머를 초기화하여 사전 설정된 양의 시간 후에 상태(1304)가 타임 아웃되는 것을 확보한다. 이러한 시간은 15초로 설정된다.

상태(1304)에서, 유동 튜브의 진동이 시작된다. 이는 킥 프로세스로 알려진다. 킥 프로세스는 기초적으로 폐 루프 피드백 시스템의 증폭을 포함한다. 하드웨어 게인은 최대값으로 설정되고 그리고 유량계(5, 25)는 픽-오프 유량계(5, 25)에서 유용한 어떠한 노이즈 또는 신호를 재생적으로 사용하여 스타트 업 할 수 있고 상기 노이즈 또는 신호는 보드에서 상당히 증폭되어 드라이브 코일로 송부된다.상태(1304)의 킥 알고리즘은 점진적인 에너지 알고리즘으로 언급된다. 킥 알고리즘은 진폭을 증가시킴으로써 뿐만 아니라 에너지가 인가되는 너비 또는 시간을 선형적으로 증가시킴으로써 튜브에 인가되는 에너지 양을 점진적으로 증가시킨다.

이러한 킥 알고리즘 또는 점진적인 알고리즘은 다섯 개의 상태를 포함한다. 알고리즘을 첫번째 통과하는 것은 오프-타임은 100밀리초의 지속 시간을 갖는 반면 킥의 온-타임은 10 밀리초의 지속 시간을 구비하게 한다. 오프-타임의 지속 시간은 100밀리초로 고정된다. 킥 알고리즘에 대한 모든 후속적인 호출은 10 밀리초의 증분만큼 온-타임 간격의 너비를 점진적으로 증가시킨다. 그런 후, 킥 알고리즘에 대한 두번째 호출은 20밀리초의 킥-온 타임을 초래한다. 세번째 호출은 30밀리초의 킥 온-타임일 것이다. 온-타임 간격 동안, 게인의 진폭은 2의 멀티플라잉 DAC 값으로 시작하여 2의 스텝으로 이 값을 선형적으로 증가되어 조정된다.

점진적인 듀티 사이클 여기(duty cycle excitation)에 대한 목적은 구조에 분산되는 과도한 스트레스(overdue stresses)없이 튜브를 안전하게 시작하는 것이다. 일단 픽-오프 신호가 50밀리볼트에 달성되면, 상태(1305)가 진입된다. 상태(1305)는 센서 킥 오프 알고리즘이다. 상태(1305)에서, 픽-오프 신호의 진폭은 노치 필터에 대하여 적합하고 노치 홀드 변수는 거짓으로 설정된다. 노치 홀드 변수를 거짓으로 설정하는 것은 적응성 노치 필터로 하여금 튜브 주파수를 추정하도록 할 수 있다.

대안적으로, 상태(1304)는 15초의 타임 아웃이 발생한 후에 상태(1305)로 진행한다. 노치 필터는 노치 홀드 변수가 참으로 설정된 것을 유지하도록 진폭이 없는 충분하지 않은 주어진 드라이브 주파수 상에 록되게 시도한다. 노치 홀드 변수가 참인 경우, 상태(1305)로부터 시작 상태(1301)로 복귀되고 알고리즘(1300)이 반복되는 것을 보장한다. 이 프로세스는 픽-오프 신호가 적어도 50 밀리볼트의 충분한 진폭이 있을 때까지 계속될 것이다.

상태(1305)는 킥 오프 알고리즘을 완성하고 그리고 노치 준비 상태(1306)를 위하여 타임 아웃 타이머를 초기화한다. 상태(1306)에서 튜브를 제어하는 초기 시도가 행하여 지고 그리고 함수 PI 드라이브가 호출된다. PI 드라이브는 예를 들어 노치 추정과 같은 센서 드라이브 주파수에는 의존하지 않는 속도 제어이다. 상태(1306)에서 후속적인 호출은 노치 필터가 출력 수렴에 대하여 체크되는 동안 픽-오프 신호를 50밀리볼트로 유지시키도록 시도된다. 노치 수렴이 15초 내에 달성되지 않는 경우, 상태(1306)는 시작 상태(1301)로 복귀되어 드라이브 알고리즘(1300)을 반복한다. 주파수 추정 벡터의 변동이 .316 제곱 헤르쯔의 사전 설정된 문턱값 이하로 낮아지는 경우 노치 수렴에 대한 기준은 주파수 추정의 벡터의 변동 연산에 기초한다. 상태(1306)는 노치가 최종값으로 수렴된다는 것을 결정하는 경우, 후속적인 상태에서의 변위를 제어하는 경우 드라이브 주파수는 드라이브 루프에서 사용하기에 충분히 안정된 것으로 간주된다.

노치 필터가 최종값으로 수렴하고 노치 추정기가 튜브 주파수의 수렴 추정을 획득하는 경우, 상태(1307)가 진입된다. 상태(1307)에서, 루프 드라이브 제어에 대한 센서 페리미터가 획득된다. 특히, 비례 및 적분 게인값은 주파수 추정에 의하여 결정되는 테이블로부터 판독된다. 주파수가 350헤르쯔 이상인 경우,상태(1307)는 부착된 유량계가 직선 튜브라고 결정하고 직선 튜브에 대한 게인 파라미터를 로딩한다. 주파수 추정이 350헤르쯔 이하인 경우, 상태(1307)는 유량계가 곡선 튜브라고 결정하고 곡선 튜브 센서에 대한 적절한 게인 파라미터가 로딩한다.

또한, 상태(1307)는 목표 타입을 속도 타입으로부터 위치 또는 변위 목표 타입으로 변화시킨다. 그래서 드라이브 신호의 후속적인 제어는 목표로서의 헤르쯔당 밀리볼트를 사용하는 튜브의 위치에 기초한다. 직선 튜브 센서의 경우에, 목표는 헤르쯔당 1/2밀리볼트로 설정된다.

상태 머신은 루프 록 테스트로 명명된 상태(1308)로 진행한다. 상태(1308)에서, 비례 적분 드라이브 제어 함수가 호출된다. 비례 적분 드라이브 제어는 변위 또는 위치 제어에 기초한다. 앞서 로딩된 드라이브 루프 게인 파라미터는 비례 적분 드라이브 제어 기능에 사용된다.

이 시점에서, 상태(1308)는 루프 안정성에 대한 테스트를 실시한다. 상태(1308)에서 실행되는 루프 안정성 또는 루프 수렴에 대한 테스트는 노치 주파수 추정 변환에 대하여 사용되는 것과 유사한 방식으로 결정된다. 루프 안정성을 위하여, 수렴 테스트가 드라이브 에러 신호에서 행해진다. 드라이브 에러 신호는 원하는 목표 주파수와 실제 주파수 사이의 차이이다. 직선 튜브의 경우에는 원하는 목표는 헤르쯔당 1/2 밀리볼트이다. 직선 튜브의 경우에, 에러 벡터의 변동이 제곱 헤르쯔당 .01 제곱 밀리볼트 내에 있는지 테스트된다. 이러한 변동이 충족되고 에러의 절대값이 목표 설정 지점의 50% 내인 경우 루프는 수렴된다고 판정된다.상태(1308)에 의하여 적절한 변동은 루프가 안정적이라는 것을 나타내도록 설정된다. 에러의 평균값 또는 예상값은 0으로 설게되어야 하기 때문에, 수렴 테스트는 PI 드라이브 루프로부터 도출되는 에러 신호의 효과적인 에너지 연산이다.

또한 상태(1308)는 15초의 타임 아웃 주기를 구비한다. 타임 아웃이 완성된 후에 드라이브 알고리즘(1300)은 루프가 안정적인 록을 달성하는지 아니면 그렇지 않은 지에 무관하게 상태(1309)로 진행한다. 상태(1309)는 지연 1 상태이다. 상태(1308)는 실제로 여분적이며 알고리즘(1300)에서 거의 아무런 역할도 하지 않는다. 상태(1309)는 이러한 실시예에서 레거시(legacy)이다.

알고리즘(1300)은 상태(1310)으로 진행된다. 상태(1310)는 A/D 컨버터(303, 303') 상의 입력 신호 대 잡음 비의 최적화가 실행되는 프로그램화 가능한 게인 진폭(PGA)을 설정한다. 일단 프로그램화 가능한 게인 증폭기 설정이 행해지면, 알고리즘(1300)은 상태(1311)로 진행된다. 상태(1311)는 게인의 변화로 인한 픽-오프 신호로부터의 입력 데이터 스트림 상에 발생할 수도 있는 과도 상태를 고려하는 지연 상태이다. 상태(1311)에서 지연 시간이 설정된다. 일단 이러한 1/2 초의 지연 시간이 종료되면, 알고리즘은 PI-드라이브 상태(1312)로 진행한다.

알고리즘(1300)은 상태(1312)에서 대다수의 정상 작동을 소모한다. 상태(1312)는 모든 프로세스 변수가 정상적으로 갱신될 수 있도록 모든 플랙을 설정한다. 특히, △T는 질량 유동이 다른 어플리케이션을 통하여 고객에게 제공될 수 있도록 갱신될 수 있다. 이 시점까지, 다른 어플리케이션은 적어도 공지된 우수한 값에서의 △T를 유지한다. 추가적으로, PI 드라이브 제어 함수는 상태(1312)에서실행된다. PI드라이브 제어 함수는 체크 시에 사전 설정된 문턱값으로 튜브의 변위를 연속적으로 유지하는 것이다. 직선 튜브 유량계의 경우에, 문턱값은 헤르쯔당 1/2밀리볼트이다. 이중 튜브 곡선 구조의 경우에 문턱값은 헤르쯔당 3.4밀리볼트이다.

상태(1312) 동안, 픽-오프 신호의 진폭은 충분한 신홀 레벨에 대하여 모니터링된다. 좌측 픽-오프에서의 신호 레벨은 예를 들어 20밀리볼트의 문턱값보다 크게 유지되는 동안, 상태(312)는 정상 작동을 계속한다. 진폭이 문턱값 이하로 낮아지는 경우, 알고리즘(1300)은 포기브(forgive)라 명명된 상태(1313)로 진행된다.

상태(1313)는 5초의 타임 아웃을 구비한다. 그러므로 센서 진폭의 회복은 5초 동안의 간격에서 일어나야만 하거나 또는 알고리즘(1300)은 도면 부호(1301)로 복귀되고 반복된다. 포기스 상태(1313) 동안, 프로세스 가변 플랙은 유지되도록 설정된다. 이는 △T의 갱신을 방지하여 타임 아웃 주기 동안 최종 공지된 우수한 값으로 유지되도록 한다. 픽-오프 신호의 진폭이 원하는 문턱값 이상으로 복귀되어 증가하는 경우, 알고리즘(1300)은 상태(1312)로 복귀하고 그리고 정상 작동의 일부로서 제어를 시작한다. 프로세스 가변 플랙은 일단 거짓으로 설정되고 다시 △T 갱신이 발생하는 것을 허용한다. 반면 알고리즘(1300)이 상태(1313)에 있는 경우, 노치 추정은 변쇠되기 쉽다. 그러므로, 필터는 부적절한 값까지 낮아질 수 없도록 노치 필터가 유지된다.

상기는 코리올리 유량계용 드라이브 알고리즘에 대한 기술이다. 당업자는 이하 청구 범위로 기술되는 본 발명을 문자적으로나 균등론으로 침해하는 다른 드라이브 알고리즘을 설계할 수 있다고 예상된다.

Claims

유동 튜브(103A, 103B, 201)를 발진시키는 드라이버(104, 204)에 인가되는 드라이브 신호를 생성하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400)으로서, 상기 방법이:

(401) 사전 설정된 게인에서 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 단계;

(402) 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 드라이브 전압을 제어하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)와 연계된 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 수신되는 픽-오프 신호의 속도를 유지하는 단계;

(403) 상기 픽-오프 신호에 기초하는 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 드라이브 주파수에 노치 필터가 수렴되는 가를 결정하는 단계; 그리고

(404) 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여, 상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴되는 가의 결정에 반응하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 변위를 유지하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 상기 픽-오프 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 2항에 있어서,

(800) 상기 픽-오프 신호에 기초하는 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 상기 드라이브 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 3항에 있어서, 상기 드라이브 주파수를 결정하는 단계가,

상기 드라이브 주파수를 문턱값 주파수와 비교하는 단계; 그리고

상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)는 상기 문턱값 주파수보다 큰 상기 드라이브 주파수에 반응하는 직선 튜브(201)라는 것을 결정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 4항에 있어서, 상기 드라이브 주파수를 결정하는 단계가,

상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)는 상기 문턱값 주파수보다 작거나 같은 상기 드라이브 주파수에 반응하는 곡선 유동 튜브(103A, 103B)라는 것을 결정하는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이브 신호를 상기 드라이버(104, 204)에 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화시키는 상기 단계(401)가,

(501) 상기 드라이브 신호를 생성하는데 사용하기 위한 적어도 하나의 변수를 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수를 설정하는 상기 단계(501)가,

(610) 픽-오프 진폭을 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 7항에 있어서, 상기 픽-오프 진폭이 원하는 전압으로 설정되는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수를 설정하는 상기 단계(501)가,

(602) 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201) 주기를 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수를 설정하는 상기 단계(501)가,

(603) 원하는 드라이브 목표를 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 10항에 있어서, 상기 원하는 드라이브 목표가 목표에 의하여 분할되는 목표 전압으로 설정되는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이브(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(502) 킥 게인 신호를 오프로 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(503) 프로그램화 가능한 게인 증폭기를 단일 게인으로 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(504) 플랙을 초기화하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(504) 타이머를 초기화하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

노치 필터를 초기화하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 노치 필터가 수렴되는 가를 결정하는 상기 단계(403)가,

(801) 타이머가 타임아웃에 도달하는 가를 결정하는 단계; 그리고

(810) 상기 타이머가 상기 타임 아웃에 도달했다는 결정에 반응하여 상기 드라이버(104, 204)에 드라이브 신호를 인가하는 상기 단계로 복귀되는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 변위를 유지시키는 단계(404)가,

(803) 상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴됐다는 결정에 반응하여 상기 유량계 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서,

(804) 원하는 범위 내에 있는 노치 필터 값에 상기 노치 필터가 수렴하는지를 결정하는 단계; 그리고

(810) 상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 외부에 있다는 결정에 반응하여 상기 드라이버(104, 204)에 드라이브 신호를 인가하는 상기 단계로 복귀하는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 19항에 있어서, 상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 내에 있는지를 결정하는 상기 단계가,

상기 노치 필터값과 최소값을 비교하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 20항에 있어서, 상기 최소값이 30헤르쯔인 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 19항에 있어서, 상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 내에 있는 지를 결정하는 상기 단계가,

상기 노치 필터값과 최대값을 비교하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 22항에 있어서, 상기 최대값이 900헤르쯔인 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(703) 상기 드라이브 신호의 진폭을 초기 진폭으로 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 24항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(704) 상기 드라이브 신호의 초기 어플리케이션 시간을 설정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 25항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계가,

(706) 상기 어플리케이션 시간의 지속 시간 동안 상기 드라이브 신호를 상기 드라이버(104, 204)에 인가하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 26항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(707) 상기 픽-오프 신호의 진폭이 상기 노치 필터에 충분한 지를 결정하는단계 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 27항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(708) 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 상기 노치 필터에 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 드라이브 신호의 상기 진폭을 조정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 28항에 있어서, 상기 드라이브 신호의 상기 진폭을 조정하는 상기 단계(708)가,

2만큼 멀티플라잉 디지털 대 아날로그 변환을 증가시키는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 29항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(709) 상기 드라이브 신호의 상기 진폭이 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 어플리케이션 시간을 조정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 30항에 있어서, 상기 어플리케이션 타임을 조정하는 상기 단계(709)가,

상기 어플리케이션 타임을 10 밀리초만큼 증가시키는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 31항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

지연 주기를 대기하는 단계; 그리고

상기 지연 주기 대기에 반응하여 상기 드라이브 신호의 상기 조정된 진폭과 상기 조정된 어플리케이션 타임을 사용하는 상기 드라이브 신호를 인가하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하는 상기 단계(401)가,

(705) 타이머가 타임 아웃에 도달하는지를 결정하는 단계; 그리고

상기 타이머가 상기 타임 아웃에 도달했다는 결정에 반응하여 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이버 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 속도를 유지하는 상기 단계(402)가 적어도 50밀리볼트로 상기 속도를 유지하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기위한 방법(400).
제 1항에 있어서,

(803) 상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수 상에 수렴됐다는 결정에 반응하여 유량계 센서 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 35항에 있어서, 상기 유량계 센서 파라미터를 결정하는 상기 단계(803)가,

(901) 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 비례 게인을 결정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 35항에 있어서, 상기 유량계 센서 파라미터를 결정하는 상기 단계가,

(902) 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 적분 게인을 결정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 변위를 유지하는 단계가,

(1000) 드라이브 루프 게인이 록되었는지를 결정하도록 테스팅하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 38항에 있어서, 드라이브 루프 게인이 록되었는 가를 결정하도록 테스팅하는 상기 단계(1000)가,

(1002) 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)와 연계된 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 수신되는 상기 픽-오프 신호로부터 드라이브 에러를 결정하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 39항에 있어서, 드라이브 루프 게인이 록되는 가를 결정하도록 테스팅하는 상기 단계(1000)가,

(1003) 상기 드라이브 에러가 영으로 수렴됐는 가를 결정하는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 38항에 있어서, 드라이브 루프 게인이 록되었는 가를 결정하도록 테스팅하는 상기 단계(1000)가,

(1001) 타이머가 타임 아웃에 도달했는 가를 결정하는 단계; 그리고

상기 타임 아웃에 도달한 상기 타이머에 반응하여 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 38항에 있어서, 드라이브 루프 게인이 록되었는 가를 결정하도록 테스팅하는 상기 단계(1000)가,

상기 드라이브 루프 게인이 록되지 않는다는 결정에 반응하여 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 1항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 상기 변위를 유지시키는 상기 단계(404)가,

(1101) 프로그램화 가능한 게인 진폭을 설정하는 단계;

(1103) 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)와 연계된 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 상기 픽-오프 신호의 진폭을 유지하도록 상기 드라이브 신호를 생성하는 단계;

(1104) 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 유지되는 가를 결정하는 단계; 그리고

(1105) 유지되지 않는 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭에 반응하여 포기브 프로세스를 실행하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 43항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하여 변위를 유지하는 상기 단계가,

(1102) 과도 상태를 나타내는 사전 설정된 양의 시간 동안 상기 픽-오프 신호의 측정을 지연시키는 단계를 더 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
제 43항에 있어서, 상기 포기브 프로세스를 실행하는 상기 단계가,

(1201) 최종 델타 시간 연산을 유지하는 단계;

(1202) 주어진 양의 시간에 상기 유지된 진폭으로 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 복귀되는 가를 결정하는 단계; 그리고

상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 상기 주어진 양의 시간에 상기 픽-오프 신호의 상기 유지된 진폭으로 복귀되지 않았다는 결정에 반응하여 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이버 신호를 인가하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 드라이브 회로를 초기화하기 위한 방법(400).
재료가 관류하는 유동 튜브(103A, 103B, 201), 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)를 진동시키는 드라이버(104, 204), 상기 진동을 측정하도록 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)와 연계되는 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205'), 그리고 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)를 진동시키도록 상기 드라이버(104, 204)에 전달되는 드라이브 신호를 생성하고 그리고 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 픽-오프 신호를 수신하는 계측 전자부(20)를 구비하는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25)로서, 상기 장치(5-25)가:

상기 계측 전자부(20)의 회로로서,

a) (401) 사전 설정된 게인으로 상기 드라이브 신호를 상기 드라이버(104,204)에 인가하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 진동을 초기화하고;

b) (402) 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 드라이브 전압을 제어하여 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 수신되는 상기 픽-오프 신호의 속도를 유지하고;

c) (403) 상기 픽-오프 신호에 기초하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 드라이브 주파수에 노치 필터가 수렴됐는가를 결정하고; 그리고

d) 상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴됐다는 결정에 반응하여 (404) 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 상기 드라이브 전압을 제어하고 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 변위를 유지시키도록 구성된 상기 계측 전자부(20)의 회로를 더 포함하는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 상기 픽-오프 신호를 수신하도록 형성되는 상기 계측 전자부(20)의 회로를 더 포함하는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 47항에 있어서,

상기 픽-오프 신호에 기초한 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)의 상기 드라이브 주파수를 결정하도록 형성되는 상기 계측 전자부(20)의 회로를 더 포함하는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 48항에 있어서, 상기 계측 전자부의 회로는:

상기 드라이브 주파수와 문턱값 주파수를 비교하고, 그리고 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)가 상기 문턱값 주파수보다 큰 상기 드라이브 주파수에 반응하는 직선 튜브(201)라는 것을 결정하도록 형성되는 회로인 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 49항에 있어서, 상기 회로가:

상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)는 상기 문턱값 주파수보다 작거나 또는 동일한 상기 드라이브 주파수에 반응하는 곡선 유동 튜브(103A, 103B)라는 것을 결정하도록 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 상기 드라이브 신호를 생성하는데 사용을 위한 적어도 하나의 변수를 설정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 51항에 있어서, 상기 회로가 픽-오프 진폭을 설정하도록 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 52항에 있어서, 상기 픽-오프 진폭이 원하는 전압으로 설정되는 재료의프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 51항에 있어서, 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201) 주기를 설정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 51항에 있어서, 원하는 드라이브 목표를 설정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 55항에 있어서, 상기 원하는 드라이브 목표는 목표 주파수에 의하여 분할되는 목표 전압으로 설정되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 킥 게인 신호를 오프로 설정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 프로그램화 가능한 게인 증폭기를 단일 게인으로 설정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 플랙을 초기화하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 타이머를 초기화하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 노치 필터를 초기화하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서,

타이머가 타임 아웃에 도달했는지를 결정하고, 그리고 (810) 상기 타이머가 상기 타임 아웃에 도달했다는 결정에 반응하여 a) 작동으로 복귀하도록 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서,

상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴했다는 결정에 반응하여 유량계 파라미터를 결정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 상기 회로가 추가적으로

(804) 상기 노치 필터가 원하는 범위 내에 있는 노치 필터값에 수렴했는지를결정하도록, 그리고 (810) 상기 노치 필터값이 상기 원하는 범위 외부에 있다는 결정에 반응하여 a) (401) 작동으로 복귀하도록 형성된 상기 계측 전자부(20) 내의 회로를 추가적으로 포함하는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 64항에 있어서, 상기 노치 필터값을 최소값과 비교하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 65항에 있어서, 상기 최소값이 30헤르쯔인 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 64항에 있어서, 상기 노치 필터값을 최대값과 비교하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 67항에 있어서, 상기 최대값이 900헤르쯔인 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 상기 드라이브 신호의 진폭을 초기 진폭으로 설정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 69항에 있어서, (704) 상기 드라이브 신호의 초기 어플리케이션 타임을 설정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 70항에 있어서, 상기 어플리케이션 타임의 지속 시간 동안 상기 드라이버(104, 204)에 상기 드라이브 신호를 인가하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 71항에 있어서, 상기 픽-오프 신호의 진폭이 상기 노치 필터에 대하여 충분한지를 결정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 72항에 있어서, 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 상기 노치 필터에 대하여 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 드라이브 신호의 상기 진폭을 조정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 73항에 있어서, 멀티플라잉 디지털 대 아날로그 변환을 2만큼 증가시키도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 74항에 있어서, 상기 드라이브 신호의 상기 진폭이 충분하지 않다는 결정에 반응하여 상기 어플리케이션 타임을 조정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 75항에 있어서, 상기 어플리케이션 타임을 10 밀리초만큼 증가시키도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 76항에 있어서,

지연 주기 동안 대기하고, 그리고 상기 드라이브 신호의 상기 조정된 진폭 및 상기 지연 주기 동안의 대기에 반응하는 상기 조정된 어플리케이션 타임을 사용하여 상기 드라이브 신호를 인가하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 타이머가 타임 아웃에 도달했는가를 결정하고, 그리고 상기 타이머가 상기 타임 아웃에 도달했다는 결정에 반응하여 a) 작동을 재시작하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 상기 속도를 적어도 50 밀리볼트로 유지되도록 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서,

상기 노치 필터가 상기 드라이브 주파수에 수렴됐다는 결정에 반응하여 유량계 센서 파라미터를 결정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 80항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이버 신호의 비례 게인을 결정하도록 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 80항에 있어서, 상기 드라이버(104, 204)에 인가되는 상기 드라이브 신호의 적분 게인을 결정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서, 드라이브 루프 게인이 록되는 가를 결정하는 테스트를 실행하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 83항에 있어서, 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)와 연계된 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 수신되는 상기 픽-오프 신호로부터 드라이브 에러를 결정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 84항에 있어서, 상기 드라이브 에러가 영으로 수렴되는 가를 결정하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 83항에 있어서,

타이머가 타임 아웃에 도달하는 가를 결정하고, 그리고 상기 타임 아웃에 도달하는 상기 타이머에 반응하여 a) 작업을 반복하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 83항에 있어서, 상기 드라이브 루프 게인이 록되지 않는다는 결정에 반응하여 a) 작업을 반복하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 46항에 있어서,

프로그램화 가능한 게인 진폭을 설정하고, (1103) 상기 드라이브 신호를 생성하여 상기 유동 튜브(103A, 103B, 201)와 연계된 상기 픽-오프 센서(105, 105', 205, 205')로부터 상기 픽-오프 신호의 진폭을 유지하고, (1104) 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 유지되는 가를 결정하고, 그리고 (1105) 유지되지 않는 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭에 반응하여 포기브 프로세스를 실행하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 88항에 있어서,

과도 상태를 설명하는 사전 설정된 양의 시간 동안 상기 픽-오프 신호의 측정을 지연시키도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).
제 88항에 있어서,

주어지 양의 시간에 상기 유지된 진폭으로 상기 픽-오프 신호의 상기 진폭이 복귀되는 가를 결정하고, 그리고 상기 주어진 양의 시간에 상기 픽-오프 신호의 상기 유지된 진폭으로 상기 진폭이 복귀되지 않는다는 결정에 반응하여 a) 작업을 반복하도록 상기 회로가 형성되는 재료의 프로세스 파라미터를 측정하기 위한 장치(5-25).