KR20080106326A - 유량계 배선의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법 및 유량계 - Google Patents

유량계 배선의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법 및 유량계 Download PDF

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Abstract

본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 픽오프 개방 전선 이상에 대하여 상기 배선의 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 픽오프 전선 및 제2 픽오프 전선에서 픽오프 개방 전선 이상이 결정되지 않으면, 픽오프 연결 방향 이상에 대하여 상기 제1 픽오프 전선 및 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 드라이버 개방 전선 이상에 대하여 상기 케이블의 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 드라이버 전선에서 드라이버 개방 전선 이상이 결정되지 않으면, 드라이버 연결 방향 이상에 대하여 상기 드라이버 전선을 테스트하는 단계를 더 포함한다.
Figure P1020087023870
유량계, 배선, 이상탐지

Description

유량계 배선의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법 및 유량계 {FLOW METER AND METHOD FOR DETECTING A CABLE FAULT IN A CABLING OF THE FLOW METER}
본원발명은 유량계 배선의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법 및 유량계에 관한 것이다.
코리올리 유량계와 같은 진동 도관 센서는 통상적으로 유동 물질을 포함하는 도관의 진동 운동을 탐지함으로써 작동한다. 질량 유량, 밀도 등등과 같은 도관 내의 물질과 관련된 특성은 도관과 연관된 운동 변환기(motion transducer)로부터 수신한 측정신호를 처리함으로써 결정될 수 있다. 진동 물질이 채워진 시스템의 진동 모드는 일반적으로 도관 및 그 내부에 포함된 물질의 결합 질량, 강성도(stiffness) 및 감쇄 특성에 의해 영향을 받는다.
통상적인 코리올리 질량 유량계는 하나 또는 그 이상의 도관을 포함하며, 이러한 도관은 파이프라인이나 다른 수송 시스템에 정렬되어 연결되어 시스템 내에서 예를 들어 유체, 슬러리 등과 같은 물질을 수송한다. 각각의 도관은 예를 들어 단순 굽힘, 비틀림, 방사상, 및 결합 모드를 포함하는 일련의 자연 진동 모드를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 통상적인 코리올리 질량 유량 측정 장치에서, 도관은 물질이 도관을 통해 유동함에 따라 하나 또는 그 이상의 진동 모드로 여기되고, 도관 의 운동은 도관을 따라 이격된 지점에서 측정된다. 여기(excitation)는 예를 들어 음성 코일 형태 구동기와 같이 도관을 주기적으로 교란시키는 전자기계장치 등의 액츄에이터에 의해 통상적으로 제공된다. 질량 유량은 변환기 위치에서의 운동 간의 시간 지연 또는 위상차를 측정함으로써 결정된다. 유동 도관 또는 도관들의 진동 응답을 측정하기 위하여 두 개의 이러한 변환기(또는 픽오프 센서)가 통상적으로 사용되며, 액츄에이터의 상류 및 하류 위치에 통상적으로 배치된다. 두 개의 픽오프 센서는 두 개의 독립적인 전선(wire) 쌍과 같은 배선에 의해 전자 기기에 연결된다. 이러한 전자 기기는 두 개의 픽오프 센서로부터 신호를 수신하고, 질량 유량 측정을 얻기 위하여 이러한 신호들을 처리한다.
코리올리 유량계의 유동 도관 또는 도관들이 비워지게 되면, 두 개의 픽오프 신호 사이의 위상차가 이상적으로는 영(0)이 된다. 이와 대조적으로, 정상 작동 동안에는 유량계를 통한 유동이 코리올리 효과로 인해서 두 개의 픽오프 신호 사이의 위상차를 야기하게 된다. 위상차는 도관을 통한 물질 유동에 직접 비례한다. 따라서 신호 차이의 정확한 측정을 함으로써 유량계가 질량 유량을 정확하게 측정할 수 있다.
코리올리 유량계는 통상적으로 유동 도관(들)을 구동하기 위하여 그리고 이에 따른 유동 도관 진동을 측정하기 위하여 코일을 사용한다. 많은 경우에 있어서, 유동 센서 기구(즉, 유동 도관(들), 픽오프 센서, 및 드라이버)는 송신 전자장치에 일체적으로 장착되지 않는다. 통상적인 코리올리 유량계는 송신기/계측 전자장치 및 유동 센서 기구 사이의 케이블에 다발로 묶여진 9개의 전선을 포함한다. 배선은 통상적으로 저항 온도 탐지기(Resistance Temperature Detector; RTD) 센서를 위한 3개의 전선, 제1 픽오프 센서를 위한 2개의 전선, 제2 픽오프 센서를 위한 2개의 전선, 및 드라이버를 위한 2개의 전선을 포함한다.
배선은 통상적으로 현장에서 사용자에 의해 연결된다. 이로 인해 배선에 문제가 초래될 수 있다. 전선 쌍이 바뀔 수 있다. 전선이 뒤섞일 수 있다. 불량한 단자 연결이나 잘못된 코일은 개방 회로를 초래할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽오프 센서가 제1 방향에서 연결되고 제2 픽오프 센서가 반대의 제2 방향에서 연결되면, 영점 조준 작동(zeroing operation) 동안에 측정된 위상 변이가 과도하게 커질 것이다. 유사하게, 드라이버로의 전선 연결이 전환된 곳에서는, 기대되는 위상 특성이 관측되지 않을 것이며 드라이버 회로의 피드백 루프가 응답을 기본 주파수로 구동하는 대신에 응답을 영(0)으로 구동할 수 있다.
발생할 수 있는 다른 문제점은 구성 요소 간에서의 단절된 또는 연결되지 않는 전선이다. 단절되거나 연결되지 않은 전선은 장치가 사용되기 전까지는 탐지되지 않을 수 있다. 사용자의 현장에서 문제점을 조정하는 것은 비용 및 시간이 소비된다. 또한, 사용자는 비가동 시간, 비용지출, 및 불만을 갖게 될 것이다.
센서가 정확하게 배선되어 있는지를 송신기가 자동적으로 결정하여, 만약 잘못되었다면 부딪힌 문제점을 해결하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 것을 프로세스 변화와 무관하게 결정하는 것이 바람직하다.
본원발명의 요약
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 계측 전자장치가 제공된다. 상기 계측 전자장치는 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 그리고 상기 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서에 결합하는 배선을 포함한다. 상기 배선은 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 포함한다. 상기 계측 전자장치는 상기 배선에 결합되는 신호 주입 장치를 더 포함한다. 상기 신호 주입 장치는 주입신호를 생성하고 상기 주입신호를 상기 배선 및 상기 제1 픽오프 센서와 제2 픽오프 센서로 전송하도록 구성된다. 상기 계측 전자장치는 상기 배선에 결합되는 신호 조정 회로를 더 포함한다. 상기 신호 조정 회로는, 상기 주입신호에 응답하여 상기 제1 픽오프 센서와 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 하나 이상의 응답신호를 수신하고, 상기 배선의 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 전선 중 하나 또는 모두에서의 하나 또는 그보다 많은 픽오프 개방 전선 이상 및 픽오프 연결 방향 이상을 결정하도록 구성된다.
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 계측 전자장치가 제공된다. 상기 계측 전자장치는 드라이버, 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서, 및 상기 드라이버(204)와 상기 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서에 결합되는 배선을 포함한다. 상기 계측 전자장치는 상기 배선에 결합되는 드라이버 회로로서, 구동신호를 생성하고 상기 구동신호를 상기 배선 및 상기 드라이버로 전송하도록 구성되는, 드라이버 회로를 더 포함한다. 상기 계측 전자장치는 상기 배선에 결합되는 신호 조정 회로를 더 포함한다. 상기 신호 조정 회로는 상기 구동신호에 응답하여 상기 제1 픽오프 센서와 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 하나 이상의 응답신호를 수신하고, 상기 배선의 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 하나 또는 그보다 많은 드라이버 개방 전선 이상 및 드라이버 연결 방향 이상을 결정하도록 구성된다.
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신된 응답신호의 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계, 및 상기 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면, 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 또는 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 픽오프 응답신호의 제1 픽오프 응답 위상과 제2 픽오프 응답신호의 제2 픽오프 응답 위상 사이의 위상차를 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치에 비교하는 단계를 포함한다. 상기 제1 픽오프 응답신호 및 제2 픽오프 응답신호는 상기 배선을 통하여 상기 제1 픽오프 센서 및 상기 제2 픽오프 센서로부터 수신된다. 상기 방법은 상기 위상차가 상기 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하면, 픽오프 연결 방향 이상을 결정하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 드라이버 회로의 출력부에서의 구동 저항기(RD)를 가로지른 구동 저항기 전압을 미리 결정된 전압 한계치에 비교하는 단계, 및 상기 구동 저항기 전압이 상기 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않으면, 하나 또는 그보다 많은 전선에서의 드라이버 개방 전선 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 응답신호 위상차를 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치에 비교하는 단계를 포함한다. 상기 응답신호 위상차는 응답신호 위상 및 구동신호 위상 사이의 차이를 포함한다. 상기 응답신호 위상은 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신된다. 상기 방법은 상기 응답신호 위상차가 상기 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하면, 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 진동 응답의 진동 응답 진폭을 결정하는 단계, 및 상기 진동 응답 진폭이 구동 신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않으면, 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 픽오프 개방 전선 이상에 대하여 상기 배선의 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계를 포함한다. 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선이 상기 배선 내에 포함되며 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서에 각각 연결된다. 상기 방법은 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서 픽오프 개방 전선 이상이 결정되지 않으면, 픽오프 연결 방향 이상에 대하여 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 드라이버 개방 전선 이상에 대하여 상기 배선의 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계를 더 포함한다. 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선은 드라이버로 연결된다. 상기 방법은 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서 드라이버 개방 전선 이상이 결정되지 않으면, 드라이버 연결 방향 이상에 대하여 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 태양
계측 전자장치의 일 태양에서는, 상기 신호 조정 회로가 하나 이상의 응답신호의 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하고, 상기 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 또는 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 개방 전선 이상을 결정하도록 구성된다.
계측 전자장치의 다른 태양에서는, 상기 신호 조정 회로가 제1 픽오프 응답신호 및 제2 픽오프 응답신호를 수신하고, 상기 신호 조정 회로가 제1 픽오프 응답 위상 및 제2 픽오프 응답 위상 사이의 위상차와 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 비교하고, 상기 위상차가 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하면 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 또는 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 연결 방향 이상을 결정하도록 구성된다.
계측 전자장치의 또 다른 태양에서는, 상기 신호 주입 장치가, 디지털 주파수 명령을 수신하고 주파수 입력을 출력하도록 구성된 디지털-아날로그(D/A) 변환기, 상기 D/A 변환기로부터 주파수 입력을 수신하고, 상기 주파수 입력에 의해 특정된 주파수의 주입신호를 출력하는 주입신호 생성기, 및 상기 주입신호를 상기 배선으로 전송하는 변압기를 포함한다.
계측 전자장치의 또 다른 태양에서는, 상기 신호 조정 회로가, 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 하나의 픽오프 센서로부터의 수신된 응답신호를 전환하도록 구성된다.
계측 전자장치의 또 다른 태양에서는, 상기 신호 조정 회로가 상기 드라이버 회로의 출력부에서의 구동 저항기(RD)를 가로지르는 구동 저항기 전압을 미리 결정된 전압 한계치에 비교하고, 상기 구동 저항기 전압이 상기 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 개방 전선 이상을 결정하도록 구성된다.
계측 전자장치의 또 다른 태양에서는, 상기 신호 조정 회로가 응답신호 위상차를 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치에 비교하고, 상기 응답신호 위상차가 상기 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하면 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하도록 구성되고, 상기 응답신호 위상차가 응답신호 위상 및 구동 신호 위상 사이의 차이를 포함하고, 상기 응답신호 위상이 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신된다.
계측 전자장치의 또 다른 태양에서는, 상기 계측 전자장치가 진동 응답의 진동 응답 진폭을 결정하고, 상기 진동 응답 진폭이 구동 신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하도록 추가로 구성된다.
계측 전자장치의 또 다른 태양에서는, 상기 드라이버 회로가, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 구동신호를 전환하도록 추가로 구성된다.
본원발명의 방법의 일 실시예에서는, 상기 픽오프 개방 전선 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 다른 실시예에서는, 상기 비교 및 결정 단계가, 제1 픽오프 센서로부터의 제1 응답신호의 제1 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계; 상기 제1 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 제1 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계; 제2 픽오프 센서로부터의 제2 응답신호의 제2 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계; 및 상기 제2 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 제2 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 경보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 결정 단계 이후에, 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 하나의 픽오프 센서로부터 수신된 응답신호를 전환하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 드라이버 개방 전선 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 결정 단계 이후에, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 상기 드라이버 회로로부터의 구동신호를 전환하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 결정 단계 이후에, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 상기 드라이버 회로로부터의 구동신호를 전환하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에, 상기 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에, 또는 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에 개방 전선 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에, 상기 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에, 또는 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 픽오프 개방 전선 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 픽오프 센서를 테스트하는 단계가, 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신된 응답신호의 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계; 및 상기 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면, 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선이나 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 픽오프 연결 방향 이상에 대하여 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계가, 제1 픽오프 응답신호의 제1 픽오프 응답 위상과 제2 픽오프 위상 신호의 제2 픽오프 응답 위상 간의 위상차를 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치에 비교하는 단계로서, 상기 제1 픽오프 응답신호 및 상기 제2 픽오프 응답신호가 상기 배선을 통하여 상기 제1 픽오프 센서 및 상기 제2 픽오프 센서로부터 수신되는, 비교 단계; 및 상기 위상차가 상기 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하면, 픽오프 연결 방향 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 픽오프 연결 방향 이상에 대한 테스트 단계 이후에, 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 하나의 픽오프 센서로부터 응답신호를 전환하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 개방 전선에 대한 드라이버 테스트 단계가, 드라이버 회로의 출력부에서 구동 저항기(RD)를 가로지르는 구동 저항기 전압을 미리 결정된 전압 한계치에 비교하는 단계; 및 상기 구동 저항기 전압이 상기 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 개방 전선 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 드라이버 연결 배향 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계가, 응답신호 위상차를 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치에 비교하는 단계로서, 상기 응답신호 위상차가 응답신호 위상과 구동신호 위상 사이의 차이를 포함하고, 상기 응답신호 위상이 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신되는, 비교 단계; 및 상기 응답신호 위상차가 상기 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하면, 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 드라이버 연결 배향 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계가, 진동 응답의 진동 응답 진폭을 결정하는 단계; 및 상기 진동 응답 진폭이 구동신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 방법의 또 다른 실시예에서는, 상기 드라이버 연결 방향 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계 이후에, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 상기 드라이버로부터의 구동신호를 전환하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 유량계 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 코리올리 유량계를 도시한다.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 따른 유량계의 일부의 다이어그램을 도시한다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도이다.
도 4는 본원발명의 일 실시예에 따른 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐 지하기 위한 방법의 순서도이다.
도 5은 본원발명의 일 실시예에 따른 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도이다.
도 6은 본원발명의 일 실시예에 따른 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도이다.
도 7은 본원발명의 일 실시예에 따른 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도이다.
도 8은 본원발명의 일 실시예에 따른 유량계를 도시한다.
도 1-8 및 이하의 설명은 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본원발명의 최상의 모드를 사용하고 제작하는 방법에 대하여 설명하기 위한 구체적인 실시예를 설명한다. 본원발명의 원리를 설명하기 위하여, 몇몇의 통상적인 측면은 간략하게 설명되거나 생략되었다. 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 실시예의 수정이 본원발명의 기술분야에 속한다는 것을 알 수 있다. 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이하에 설명된 특징들이 다양한 방식으로 결합되어 본원발명의 다양한 수정을 형성하게 된다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 본원발명은 이하에 기술된 특정 실시예에 의하여 제한되지 않으며, 단지 청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.
도 1은 유량계 조립체(10) 및 계측 전자장치(20)를 포함하는 코리올리 유량계(5)를 도시한다. 계측 전자장치(20)는 리드(100)를 통하여 유량계 조립체(10)에 연결되어 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 총 질량 유동, 온도, 및 기타의 정보를 경로(26) 위로 제공한다. 드라이버, 픽오프 센서, 유동 도관, 또는 진동의 작동 모드의 개수에 관계없이, 어떠한 유형의 코리올리 유량계에 대해서도 본원발명이 사용될 수 있다는 것은 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 비록 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본원발명이 코리올리 질량 유량계에 의해 제공되는 추가적인 측정 능력이 없이도 진동 관 농도계(densitometer)로서 실시될 수 있다는 것이 자명하기는 하지만, 코리올리 유량계 구조체에 관해 기술한다.
유량계 조립체(10)는 한 쌍의 플랜지(101 및 101'), 매니폴드(102 및 102'), 드라이버(104), 픽오프 센서(105-105'), 유동 도관(103A 및 103B)을 포함한다. 드라이버(104) 및 픽오프 센서(105 및 105')는 유동 도관(103A 및 103B)에 연결된다.
플랜지(101 및 101')는 매니폴드(102 및 102')에 부착된다. 매니폴드(102 및 102')는 스페이서(106)의 대향 단부에 부착된다. 스페이서(106)는 매니폴드(102 및 102') 사이의 간격을 유지하여 유동 도관(103A 및 103B)의 바람직하지 않은 진동을 방지한다. 유량계 조립체(10)가 측정되는 물질을 운반하는 파이프 라인 시스템(도시되지 않음) 내부로 삽입되면, 물질이 플랜지(101)를 통하여 유량계 조립체(10) 내부로 들어와서, 물질의 총량이 유동 도관(103A 및 103B)으로 들어가도록 향하는 유입 매니폴드(102)를 통과하여 유출 매니폴드(102')로 돌아가며, 여기서 플랜지(101')를 통하여 유량계 조립체(10)를 빠져나가게 된다.
유동 도관(103A 및 103B)은 실질적으로 동일한 굽힘 축(W--W 및 W'--W') 각 각의 주위에서의 탄성치(elastic modules), 질량 분포, 및 관성 모멘트를 가지도록 선택되어 유입 매니폴드(102) 및 유출 매니폴드(102')에 적절하게 장착된다. 유동 도관은 본질적으로 평행한 방식으로 매니폴드로부터 바깥쪽으로 연장한다.
유동 도관(103A-B)은 드라이버(104)에 의하여 그 각각의 굽힘 축(W 및 W') 주위에서 반대 방향으로 그리고 소위 유량계의 제1 이상 굽힘 모드(first out of bending mode of flow meter)에서 구동된다. 드라이버(104)는 유동 도관(103A)에 장착되는 자석 및 유동 도관(103B)에 장착되는 대향 코일과 같이 다수의 공지된 구성 중 하나를 포함할 수 있다. 교류 전류가 대향 코일을 통과하여 양 도관을 진동시킨다. 적절한 구동 신호가 계측 전자장치(20)에 의해 리드(110)를 통해 드라이버(104)에 가해진다.
계측 전자장치(20)는 리드(111 및 111') 상에서 각각 센서 신호를 수신한다. 계측 전자장치(20)는 리드(110) 상에서 구동 신호를 생성하는데, 이는 드라이버(104)가 유동 도관(103A 및 103B)을 진동시키도록 한다. 계측 전자장치(20)는 질량 유량을 계산하기 위하여 픽오프 센서(105 및 105')로부터의 좌측 및 우측 속도 센서를 처리한다. 경로(26)는 계측 전자장치(20)가 작동자(operator)와 접속할 수 있게 하는 입력 및 출력 수단을 제공한다. 도 1의 설명은 단지 유량계 작동의 예로서 제공된 것으로서 본원발명의 개시내용을 제한하고자 하는 것이 아니다.
도 2는 본원발명의 실시예에 따른 유량계(5)의 일부의 다이어그램이다. 유량계(5)는 제1 픽오프 센서(201a), 제2 픽오프 센서(201b), 드라이버(204), 및 계측 전자장치(20)를 포함한다. 계측 전자장치(20)는 코리올리 유량계로서의 작동을 포함하여, 질량 유량계로서 작동하거나 농도계(densitometer)로서 작동할 수 있다. 계측 전자장치(20)는, 무엇보다도, 드라이버 회로(220), 신호 주입 장치(203), 및 신호 조정 회로(202)를 포함할 수 있다. 계측 전자장치(20)는 배선(205)에 의하여 드라이버(204) 및 픽오프 센서(201)에 연결된다. 배선(205)은 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b)를 신호 조정 회로(202) 및 신호 주입 장치(203)에 연결한다. 배선(205)은 드라이버(204)를 드라이버 회로(220)에 연결한다. 일 실시예에서, 신호 조정 회로(202) 및 신호 주입 장치(203)는 링크(210)에 의하여 상호 연결된다.
배선(205)은 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b)를 신호 조정 회로(202)에 전기적으로 연결하는 어떠한 방식의 전선, 케이블, 섬유, 등등을 포함할 수 있다. 배선(205)은 일 실시예에서 도 1의 리드(100)의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
통상적인 유량계는 송신기/계측 전자장치(20) 및 유량계 조립체(10) 사이의 배선(205)에 다발로 묶여진 9개의 전선을 포함한다. 배선(205)은 통상적으로 저항 온도 탐지기(Resistance Temperature Detector; RTD) 센서를 위한 3개의 전선, 제1 픽오프 센서를 위한 2개의 전선, 제2 픽오프 센서를 위한 2개의 전선, 및 드라이버를 위한 2개의 전선을 포함한다.
계측 전자장치(20)는 일 실시예에서 계측 전자장치(20)와 픽오프 센서(201a 및 201b) 사이의 배선(205)에 대한 배선 이상 결정(cable fault determinations)을 수행할 수 있다. 계측 전자장치(20)는 일 실시예에서 계측 전자장치(20)와 드라이 버(204) 사이의 배선(205)에 대한 배선 이상 결정을 수행할 수 있다.
드라이버 회로(220)는 구동신호를 생성하며 이 구동신호를 드라이버(204)에 전달한다. 드라이버(204)는 구동신호에 따라 유동 도관(103A 및 103B)을 진동시킨다. 따라서 구동신호는 진폭 특성(amplitude characteristic) 및 주파수 특성(frequency characteristic)을 포함한다. 계측 전자장치(20)가 폐쇄-루프 구동을 실행하는 곳에서는, 구동신호와 응답신호 사이의 차이가 구동 신호를 수정하기 위한 피드백으로서 사용된다. 예를 들어, 구동신호와 응답신호 사이의 위상차는 피드백을 포함할 수 있다. 이상적으로, 유량계가 정확하게 조정된다면, 비유동(no-flow) 상태하에서 위상차는 실질적으로 영(0)이 될 것이다.
드라이버 회로(220)는 구동신호를 생성할 수 있다. 구동신호는 일 실시예에서 드라이버 회로(220)에 의하여 생성되는 작동 구동 신호를 포함하는데, 여기서 상기 신호는 유동 도관(들)(103)을 진동시킨다. 구동신호에 따른 응답신호는 신호 조정 회로(202)에 수신될 수 있다. 대안적으로, 구동 신호는 특히 본원발명에 따라 고장 테스트(fault test)를 위해 생성될 수 있다.
신호 주입 장치(203)는 주입신호를 생성할 수 있으며 상기 주입신호를 배선(205)을 통해 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b) 중 하나 또는 모두에 전달할 수 있다. 신호 주입 장치(203)는 링크(210)를 통해 신호 조정 회로(202)로부터 수신될 수 있는 주입신호 명령에 따라 주입신호를 생성할 수 있다. 주입신호는 요구되는 어떠한 주파수 또는 주파수들을 포함할 수 있다. 주입신호는 구동신호와 동일하거나 더 크거나 또는 더 낮은 주파수를 포함할 수 있다.
신호 조정 회로(202)는 양 픽오프 센서(201a 및 201b)로부터 응답신호를 수신한다. 신호 조정 회로(202)는 응답신호를 검출 및/또는 처리한다. 신호 조정 회로(202)는 적절한 유동 측정을 생성하기 위하여 응답신호를 처리할 수 있다. 또한, 신호 조정 회로(202)는 본원발명의 실시예에 따라 배선(205)에서의 이상을 탐지하기 위하여 응답신호를 처리할 수 있다.
응답신호는 유량계(5)의 정상 작동에 따라 픽오프 센서(201)에 의해 생성될 수 있다. 대안적으로, 응답신호는 유동 도관(103)의 임의 방식의 테스트 진동에 응답하여 픽오프 센서(201)에 의하여 생성될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 응답신호는 신호 주입 장치(203)로부터의 주입신호에 응답하여 픽오프 센서(201)에 의하여 생성될 수 있다.
신호 조정 회로(202)는 각각의 픽오프 센서에 대하여 응답신호 진폭을 결정할 수 있다. 신호 조정 회로(202)는 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b)로부터 수신되는 응답신호들 사이의 위상차를 결정할 수 있다. 진폭 및 위상차는 배선(205)에서의 연결 방향 이상을 결정하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 계측 전자장치(20)는 프로세서(도시되지 않음) 및 배선 수리 소프트웨어 루틴(cable troubleshooting software routine)을 포함할 수 있다. 프로세서는 배선 수리 소프트웨어 루틴을 실행할 수 있으며 배선(205)에 대한 개방 전선(open wire) 및 연결 방향 이상 결정을 감시하고 개시할 수 있다. 프로세서 및 배선 수리 소프트웨어 루틴은 신호를 픽오프 센서(201a 및 201b)에 전달할 수 있다. 프로세서 및 루틴은 개방 전선 및 연결 방향 이상 테스트로부터 측정치/데 이터를 수신할 수 있으며 적절한 이상 결정을 실행할 수 있다. 프로세서 및 루틴은 문제가 탐지되는 경보를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서 및 루틴은 부적당한 배선 방향을 보상하기 위하여 신호 또는 신호응답의 전환(inverting)을 포함하여, 보상 기술(compensation techniques)을 실행할 수 있다. 대안적으로, 신호 조정 회로(202), 신호 주입 장치(203), 드라이버 회로(220), 및 프로세서는 상기의 작동들을 실행하는 등가의 회로 및/또는 전문 회로 부품을 포함할 수 있다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도(300)이다. 이 방법에서는, 픽오프 개방 전선 이상 결정이 실행된다. 픽오프 개방 전선 이상 테스트는 배선(205)의 상응하는 픽오프 전선에서의 전선 단락(wire break) 또는 연결되지 않은 전선(unconnected wire)과 같은 개방 전선 이상(open wire fault)을 탐지할 수 있다.
단계(301)에서, 주입신호가 배선(205)의 하나 또는 그보다 많은 픽오프 전선으로 전송된다. 이에 따라, 주입신호가 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b) 중 하나 이상에 전송된다. 주입신호는 예를 들어 하나의 주입장치(203)에 의하여 생성될 수 있다. 주입신호가 하나의 주입장치(203)에 의하여 생성되면, 신호 조정 회로(202)는 양 픽오프 센서(201a 및 201b)로부터 응답신호를 실질적으로 동시에 수신하여야 한다.
단계(302)에서, 응답신호가 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교된다. 픽오프 센서(201)에 보내진 주입신호는 신호 조정 회로(202)로의 두 개의 상이한 복귀신호를 생성할 것이나, 이는 픽오프 전선이 개방되지 않았을 경우에만 그렇다. 제1 신호인 주입신호 성분은 주입신호의 회신(reflection)이며 주입신호의 주파수와 실질적으로 동일한 주파수이다. 픽오프 전선이 개방되지 않았다면, 상기 주입신호 성분은 진폭에 있어 주입신호와 유사해야 하며, 따라서 한계치에 비교될 수 있다. 제2 신호는 응답신호 성분이며 유동 도관(들)(103)의 진도의 영향에 기인하여 그리고 유동 도관(들)(103)의 유동 물질의 영향에 기인하여 원 주입신호와는 주파수가 차이가 난다. 그러나 이러한 응답신호 성분은 진폭에 있어서 변화가 있으며 또한 일부 경우에는 탐지될 수 없을 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 응답신호의 주입신호 성분은 비교에 사용된다.
단계(303)에서, 주입신호 성분이 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않는다면, 상기 방법이 단계(304)로 진행한다. 여기서, 응답신호가 수신되지 않았다는 것과 상응하는 픽오프 센서가 단락되거나 연결되지 않았다는 것이 결정된다. 그렇지 않고, 주입신호 성분이 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과한다면, 상기 방법이 단계(304) 주위로 갈라진다. 따라서, 응답신호가 수신되었다는 것과 상응하는 픽오프 전선이 단락되지 않았거나 비-연결되지 않았다는 것이 결정된다.
단계(304)에서, 주입신호 성분이 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않았기 때문에, 상응하는 픽오프 전선이 개방 전선 이상을 갖는 것으로 결정된다. 이후에, 계측 전자장치(20)는, 개방 전선 이상을 지시하는 경보의 생성을 포함하여, 다른 작동을 실행할 수 있다.
상기 단계들은 단일한 픽오프 센서 및 단일한 응답신호 진폭과 관련하여 설 명되었다. 그러나 단계(302-304)가 양 픽오프 센서(201a 및 201b)로부터의 응답신호에 대해서 실행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 4는 본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도(400)이다. 이 방법에서는, 픽오프 센서 연결 방향 이상 결정이 실행된다.
단계(401)에서, 드라이버(204)에 의해 가해지는 구동신호에 응답하여 배선(205)을 통해 하나 또는 모두의 픽오프 센서로부터 응답신호가 수신된다.
유량계(5)의 비유동 상태하에서는, 좌측 및 우측(또는 제1 및 제2) 픽오프 신호 사이의 위상차가 실질적으로 영(0)이 될 것이다. 유동 상태하에서는, 제1 픽오프 신호의 위상이, 유량계(5)를 통한 유동 물질의 질량 유량에 따라, 비교적 작은 양만큼 제2 픽오프 신호의 위상과 차이가 날 것이다. 그러나 두 개의 픽오프 신호 사이의 위상차가 너무 크게 되면, 연결 방향 이상이 존재한다.
단계(402)에서, 위상차는 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치에 비교된다. 위상차는 응답신호 위상 및 구동신호 위상 사이의 차이를 포함한다.
단계(403)에서, 위상차가 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하게 되면, 상기 방법이 단계(404)로 진행한다. 위상차가 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하지 않으면, 상기 방법이 단계(404) 주위로 분기된다.
단계(404)에서, 위상차가 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하였으므로, 상응하는 픽오프 전선에서의 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정된다. 예를 들어, 두 개의 응답신호는, 유동 도관(들)(103)에서의 유동 물질에 대한 응답에 의하여 야기되는 비교적 작은 위상차 부분을 더하거나 감하여, 약 180도의 위상차가 날 수 있다. 앞에서와 같이, 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보 상태가 생성될 수 있다. 또한, 계측 전자장치(20)는 영향을 받은 픽오프 센서로부터 수신된 후속되는 모든 응답신호를 전환할 수 있다. 이러한 방식에서, 부적당한 연결 방향이 교정될 수 있다.
상기 단계들은 단일한 픽오프 센서 및 단일한 위상차와 관련하여 설명되었다. 그러나 단계(402-404)가 양 픽오프 센서(201a 및 201b)로부터의 응답신호에 대해서 실행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 5는 본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선(205)에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도(500)이다. 이 방법에서는, 드라이버 개방 전선 이상 결정이 실행된다. 드라이버 개방 전선 이상 테스트는 전선 단락 또는 연결되지 않은 전선과 같은 개방 전선 이상을 탐지할 수 있다.
단계(501)에서, 구동신호가 드라이버(204)로 및 배선(205)의 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선으로 전송된다. 구동신호는, 전술한 바와 같이, 드라이버 회로(220)에 의하여 생성될 수 있다. 구동신호는 정상 작동 구동 신호를 포함하거나 전선 개방 이상 테스트에 적당한, 어떠한 생성된 신호도 포함할 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 드라이버 회로(220)는 출력부에서 구동 저항기(RD)를 포함한다. op-앰프(221)가 구동 저항기(RD)를 가로질러 연결된다. 일 실시예에서, op-앰프(221)는 구동 저항기(RD)를 가로지르는 전압을 증폭하며 구동 저항기 전압을 출력한다. 구동 저항기 전압은 미리 결정된 전압 한계치에 비교될 수 있는 아날로그 전압 신호를 포함할 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 단계(502)에서 구동 저항기(RD)를 가로지르는 구동 저항기 전압이 미리 결정된 전압 한계치에 비교된다. op-앰프(221)의 출력부에서의 구동 저항기 전압이 미리 결정된 전압 한계치를 초과하면, 기대된 수준의 전류가 배선(205)을 통해 드라이버(204)로 흐른다.
단계(503)에서, 구동 저항기 전압이 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않으면, 상기 방법이 단계(504)로 진행한다. 그렇지 않고, 구동 저항기 전압이 미리 결정된 전압 한계치를 초과하면, 개방 전선 상태가 존재하지 않는다는 것이 결정되며 따라서 상기 방법은 단계(504) 주위로 분기된다.
단계(504)에서, 구동 저항기 전압이 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않았으므로, 드라이버 개방 전선 이상 상태가 드라이버(204)로의 배선(205)에 존재한다는 것이 결정될 수 있다. 이러한 단계는, 전술한 바와 같이, 경보 상태를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적으로, op-앰프(221)는 구동 저항기(RD)의 배선측에서의 전압을 정압(즉, 미리 결정된 전압 한계치)에 비교하고 디지털의 참 또는 거짓 출력을 생성하는 비교기 장치(comparator device)를 포함할 수 있다. 따라서 디지털 출력은 구동 저항기 전압이 미리 결정된 전압을 초과하면 제1 디지털 출력을 포함하고 구동 저항기 전압이 미리 결정된 전압을 초과하지 않으면 제2 디지털 출력을 포함한다. 따라서 단계(502)의 비교는 비교기 장치에 대한 내부의 비교를 포함할 수 있고, 여기서 미리 결정된 전압 한계치는 비교기 장치로의 전압 입력을 포함한다.
도 6은 본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도(600)이다. 이러한 방법에서, 드라이버 연결 방향 이상 결정이 수행된다.
단계(601)에서, 드라이버 회로(220)는 구동 신호를 생성하여, 상술한 바와 같이, 배선(205)을 통하여 드라이버(204)로 구동신호를 전달한다. 이에 따라, 드라이버(204)는 구동신호를 이용하여 유동 도관(103A 및 103B)에서의 물리적인 여기를 발생시킨다. 결과적으로, 신호 조정 회로(202)는 드라이버(204)에 의한 유동 도관의 진동에 응답하여 배선(205)을 통해 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b)로부터의 제1 및 제2 응답신호를 수신한다.
단계(602)에서, 응답신호 위상차가 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치와 비교된다. 응답신호 위상차는 응답신호 위상과 구동신호 위상 사이의 차이를 포함한다. 구동신호 위상은 드라이버 회로(220)에 제공되는 위상특성, 즉, 드라이버 회로(220)와 드라이버(204)가 달성하도록 목표하는 구동 위상이다. 응답의 실제 위상은 상기 위상에 가까워야 하며, 유동 도관(103) 내의 유동 물질의 질량 유량과 관련하여 통상적으로 다르게 될 것이다.
단계(603)에서, 응답신호 위상차가 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하면, 드라이버 전선에서 드라이버 연결 방향 이상이 결정되며 상기 방법은 단계(604)로 진행하게 된다. 그렇지 않고, 응답신호 위상차가 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하지 않으면, 드라이버 연결 방향이 정확한 것으로 결정되어 상기 방법이 단계(604) 주위로 분기된다.
단계(604)에서, 응답신호 위상차가 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하였기 때문에, 드라이버 연결 방향 이상이 드라이버 전선에 존재하는 것으로 결정된다. 예를 들어, 위상차는, 유동 도관(들)(103)에서의 유동 물질에 대한 응답에 의하여 야기되는 비교적 작은 위상차 부분을 더하거나 감하여, 약 180도의 위상차가 날 수 있다. 앞에서와 같이, 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보 상태가 생성될 수 있다. 또한, 계측 전자장치(20)는 구동신호를 전환할 수 있다. 예를 들어, 구동신호는 드라이버(204)로 전송되기에 앞서 전환될 수 있다. 이러한 방식에서, 부적당한 드라이버 연결 방향이 교정될 수 있다.
도 6 또는 도 7의 방법 중 어느 것도 드라이버 연결 방향 결정을 실행하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 7은 본원발명의 일 실시예에 따라 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법의 순서도(700)이다. 이러한 방법에서, 드라이버 연결 방향 이상 결정이 실행된다.
단계(701)에서, 진동 응답 진폭이 결정된다. 진동 응답 진폭은 어느 한쪽의 픽오프로부터의 응답신호의 진폭을 포함할 수 있다.
단계(702)에서, 진동 응답 진폭이 구동 신호 진폭에 비교된다. 이러한 비교는 하나 또는 그보다 많은 순간적인 시점에서의 두 개의 진폭의 비교일 수 있다. 대안적으로, 상기 비교는 평균되거나 필터링된 값 등을 비교할 수 있다.
단계(703)에서, 진동 응답 진폭은 구동신호 진폭을 실질적으로 뒤따르게(tracking) 되면, 상기 방법이 종료된다. 진동 응답 진폭이 구동신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않는다면, 상기 방법은 단계(704)로 진행한다.
단계(704)에서, 진동 응답 진폭이 구동신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않으므로, 드라이버 연결 방향 이상이 드라이버 전선에 존재하는 것으로 결정된다. 앞서와 같이, 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 경보 상태가 생성될 수 있다. 또한, 계측 전자장치(20)는 구동신호를 전환할 수 있다. 예를 들어, 구동신호는 드라이버(204)로 전송되기에 앞서 전환될 수 있다. 이러한 방식에서, 부적당한 드라이버 연결 방향이 교정될 수 있다.
도 8은 본원발명의 실시예에 따른 유량계(5)를 도시한다. 도 2와 공통되는 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다. 이러한 실시예에서, 신호 주입 장치(203)는 디지털-아날로그(D/A) 변환기(808), 주입신호 생성기(806), 및 변압기(807)를 포함한다. D/A(808)는 신호 조정 회로(202) 및 주입신호 생성기(806)에 연결된다. 주입신호 생성기(806)는 추가로 변압기(807)로 연결된다.
D/A(808)는 신호 조정 회로(202)로부터 디지털 주파수 명령을 수신한다. D/A(808)는 디지털 주파수 명령을 주입신호 생성기(806)로의 주파수 입력으로 변환하며, 여기서 상기 주파수 입력은 생성될 (단일한) 주입신호의 주파수를 특정한다. 주입신호 생성기(806)는 주입신호를 생성하고, 이러한 주입신호를 변압기(807)의 1차 권선(810)으로 송신한다.
변압기(807)는 분기된 변압기 2차측을 이용하여 제1 및 제2 주입신호를 생성 하며, 여기서 변압기(807)의 2차 권선(811)은 실질적으로 동일한 쌍의 2차 권선을 포함한다. 이러한 방식으로, 변압기(807)의 1차 권선(810)에서의 주입신호가 2차 권선(811)에서의 제1 및 제2 주입신호로 변환된다. 두 개의 2차 권선(811)은 배선(205)으로 연결되며 제1 픽오프 센서(201a)와 제2 픽오프 센서(201b)로 연결되며, 여기서 신호들은 픽오프 센서로 주입될 수 있다. 앞에서처럼, 신호 조정 회로(202)는 제1 및 제2 주입신호의 주입에 따라 생성되는 제1 및 제2 응답신호를 수신한다.

Claims (34)

  1. 유량계(5)의 배선(205)에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 계측 전자장치(20)로서, 상기 계측 전자장치(20)가 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b) 그리고 상기 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b)에 결합되는 배선(205)을 포함하고, 상기 배선(205)이 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 포함하는 계측 전자장치(20)에 있어서,
    상기 배선(205)에 결합되는 신호 주입 장치(203)로서, 주입신호를 생성하고 상기 주입신호를 상기 배선(205) 및 상기 제1 픽오프 센서(201a)와 제2 픽오프 센서(201b)로 전송하도록 구성된 신호 주입 장치(203); 및
    상기 배선(205)에 결합되는 신호 조정 회로(202)로서, 상기 주입신호에 응답하여 상기 제1 픽오프 센서(201a)와 제2 픽오프 센서(201b) 중 하나 이상으로부터 하나 이상의 응답신호를 수신하고, 상기 배선(205)의 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 전선 중 하나 또는 모두에서의 하나 또는 그보다 많은 픽오프 개방 전선 이상 및 픽오프 연결 방향 이상을 결정하도록 구성된, 신호 조정 회로(202); 를 포함하는,
    계측 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 조정 회로(202)가 하나 이상의 응답신호의 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하고, 상기 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 또는 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 개방 전선 이상을 결정하도록 구성되는,
    계측 전자장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 조정 회로(202)가 제1 픽오프 응답신호 및 제2 픽오프 응답신호를 수신하고,
    상기 신호 조정 회로(202)가 제1 픽오프 응답 위상 및 제2 픽오프 응답 위상 사이의 위상차와 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 비교하고, 상기 위상차가 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하면 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 또는 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 연결 방향 이상을 결정하도록 구성되는,
    계측 전자장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 주입 장치(203)가,
    디지털 주파수 명령을 수신하고 주파수 입력을 출력하도록 구성된 디지털-아날로그(D/A) 변환기(708);
    상기 D/A 변환기(708)로부터 주파수 입력을 수신하고, 상기 주파수 입력에 의해 특정된 주파수의 주입신호를 출력하는 주입신호 생성기(706); 및
    상기 주입신호를 상기 배선(205)으로 전송하는 변압기(707); 를 포함하는,
    계측 전자장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 조정 회로(202)가, 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 하나의 픽오프 센서(201)로부터의 수신된 응답신호를 전환하도록 추가로 구성되는,
    계측 전자장치.
  6. 유량계(5)의 배선(205)에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 계측 전자장치(20)로서, 상기 계측 전자장치(20)가 드라이버(204), 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b), 및 상기 드라이버(204)와 상기 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b)에 결합되는 배선(205)을 포함하는, 계측 전자장치(20)에 있어서,
    상기 배선(205)에 결합되는 드라이버 회로(220)로서, 구동신호를 생성하고 상기 구동신호를 상기 배선(205) 및 상기 드라이버(204)로 전송하도록 구성되는, 드라이버 회로(220); 및
    상기 배선(205)에 결합되는 신호 조정 회로(202)로서, 상기 구동신호에 응답하여 상기 제1 픽오프 센서(201a)와 제2 픽오프 센서(201b) 중 하나 이상으로부터 하나 이상의 응답신호를 수신하고, 상기 배선(205)의 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 하나 또는 그보다 많은 드라이버 개방 전선 이상 및 드라이버 연결 방향 이상을 결정하도록 구성된, 신호 조정 회로(202); 를 포함하는,
    계측 전자장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호 조정 회로(202)가 상기 드라이버 회로의 출력부에서의 구동 저항기(RD)를 가로지르는 구동 저항기 전압을 미리 결정된 전압 한계치에 비교하고, 상기 구동 저항기 전압이 상기 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 개방 전선 이상을 결정하도록 구성되는,
    계측 전자장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 신호 조정 회로(202)가 응답신호 위상차를 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치에 비교하고, 상기 응답신호 위상차가 상기 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하면 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하도록 구성되고,
    상기 응답신호 위상차가 응답신호 위상 및 구동 신호 위상 사이의 차이를 포함하고,
    상기 응답신호 위상이 제1 픽오프 센서(201a) 및 제2 픽오프 센서(201b) 중 하나 이상으로부터 수신되는,
    계측 전자장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 계측 전자장치(20)가 진동 응답의 진동 응답 진폭을 결정하고, 상기 진동 응답 진폭이 구동 신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하도록 추가로 구성되는,
    계측 전자장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 드라이버 회로(220)가, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 구동신호를 전환하도록 추가로 구성되는,
    계측 전자장치.
  11. 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법으로서,
    제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신된 응답신호의 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계; 및
    상기 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면, 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 또는 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 픽오프 개방 전선 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 비교 및 결정 단계가,
    제1 픽오프 센서로부터의 제1 응답신호의 제1 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계;
    상기 제1 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에서의 제1 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계;
    제2 픽오프 센서로부터의 제2 응답신호의 제2 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계; 및
    상기 제2 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면 상기 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 제2 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계; 를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  14. 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법으로서,
    제1 픽오프 응답신호의 제1 픽오프 응답 위상과 제2 픽오프 응답신호의 제2 픽오프 응답 위상 사이의 위상차를 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치에 비교하는 단계로서, 상기 제1 픽오프 응답신호 및 제2 픽오프 응답신호가 상기 배선을 통하여 상기 제1 픽오프 센서 및 상기 제2 픽오프 센서로부터 수신되는, 비교 단계; 및
    상기 위상차가 상기 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하면, 픽오프 연결 방향 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 경보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 결정 단계 이후에, 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 하나의 픽오프 센서로부터 수신된 응답신호를 전환하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  17. 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법으로서,
    드라이버 회로의 출력부에서의 구동 저항기(RD)를 가로지른 구동 저항기 전압을 미리 결정된 전압 한계치에 비교하는 단계; 및
    상기 구동 저항기 전압이 상기 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않으면, 하나 또는 그보다 많은 전선에서의 드라이버 개방 전선 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 드라이버 개방 전선 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  19. 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법으로서,
    응답신호 위상차를 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치에 비교하는 단계로서, 상기 응답신호 위상차가 응답신호 위상 및 구동신호 위상 사이의 차이를 포함 하고, 상기 응답신호 위상이 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신되는, 비교 단계; 및
    상기 응답신호 위상차가 상기 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하면, 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 결정 단계 이후에, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 상기 드라이버 회로로부터의 구동신호를 전환하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  22. 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법으로서,
    진동 응답의 진동 응답 진폭을 결정하는 단계; 및
    상기 진동 응답 진폭이 구동 신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않으면, 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 결정 단계 이후에, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 상기 드라이버 회로로부터의 구동신호를 전환하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  25. 유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법으로서,
    픽오프 개방 전선 이상에 대하여 상기 배선의 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계로서, 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선이 상기 배선 내에 포함되며 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서에 각각 연결되는, 픽오프 개방 전선 이상에 대하여 상기 배선의 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계;
    상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서 픽오프 개방 전선 이상이 결정되지 않으면, 픽오프 연결 방향 이상에 대하여 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계;
    드라이버 개방 전선 이상에 대하여 상기 배선의 드라이버로 연결되는 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계; 및
    상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서 드라이버 개방 전선 이상이 결정되지 않으면, 드라이버 연결 방향 이상에 대하여 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에, 상기 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에, 또는 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에 개방 전선 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선에, 상기 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에, 또는 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면 경보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 픽오프 개방 전선 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 픽오프 센서를 테스트하는 단계가,
    제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신된 응답신호의 주입신호 성분을 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치에 비교하는 단계; 및
    상기 주입신호 성분이 상기 미리 결정된 픽오프 진폭 한계치를 초과하지 않으면, 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선이나 상응하는 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선에서의 픽오프 개방 전선 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 픽오프 연결 방향 이상에 대하여 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 픽오프 전선 및 하나 또는 그보다 많은 제2 픽오프 전선을 테스트하는 단계가,
    제1 픽오프 응답신호의 제1 픽오프 응답 위상과 제2 픽오프 위상 신호의 제2 픽오프 응답 위상 간의 위상차를 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치에 비교하는 단계로서, 상기 제1 픽오프 응답신호 및 상기 제2 픽오프 응답신호가 상기 배선을 통하여 상기 제1 픽오프 센서 및 상기 제2 픽오프 센서로부터 수신되는, 비교 단계; 및
    상기 위상차가 상기 미리 결정된 픽오프 위상차 한계치를 초과하면, 픽오프 연결 방향 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 픽오프 연결 방향 이상에 대한 테스트 단계 이후에, 픽오프 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 하나의 픽오프 센서로부터 응답신호를 전환하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 개방 전선에 대한 드라이버 테스트 단계가,
    드라이버 회로의 출력부에서 구동 저항기(RD)를 가로지르는 구동 저항기 전압을 미리 결정된 전압 한계치에 비교하는 단계; 및
    상기 구동 저항기 전압이 상기 미리 결정된 전압 한계치를 초과하지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 개방 전선 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  32. 제25항에 있어서,
    드라이버 연결 배향 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계가,
    응답신호 위상차를 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치에 비교하는 단계로 서, 상기 응답신호 위상차가 응답신호 위상과 구동신호 위상 사이의 차이를 포함하고, 상기 응답신호 위상이 제1 픽오프 센서 및 제2 픽오프 센서 중 하나 이상으로부터 수신되는, 비교 단계; 및
    상기 응답신호 위상차가 상기 미리 결정된 드라이버 위상차 한계치를 초과하면, 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계; 를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  33. 제25항에 있어서,
    드라이버 연결 배향 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계가,
    진동 응답의 진동 응답 진폭을 결정하는 단계; 및
    상기 진동 응답 진폭이 구동신호 진폭을 실질적으로 뒤따르지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선에서의 드라이버 연결 방향 이상을 결정하는 단계; 를 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
  34. 제25항에 있어서,
    상기 드라이버 연결 방향 이상에 대하여 하나 또는 그보다 많은 드라이버 전선을 테스트하는 단계 이후에, 상기 드라이버 연결 방향 이상이 존재하는 것으로 결정되면, 상기 드라이버로부터의 구동신호를 전환하는 단계를 더 포함하는,
    유량계의 배선에서의 케이블 이상을 탐지하기 위한 방법.
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