KR20120047290A

KR20120047290A - 진동 유량계에서 제로 오프셋을 결정하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120047290A
Application number: KR1020127006430A
Authority: KR
Inventors: 폴 제이. 헤이스; 조엘 웨인스테인
Original assignee: 마이크로 모우션, 인코포레이티드
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2012-05-11
Also published as: CN102713533A; CA2770135A1; KR101533569B1; AU2009351106B2; AU2009351106A1; CN102713533B; WO2011019345A1; BR112012002920A2; EP2464950A1; RU2012108877A; BR112012002920B1; RU2502963C2; AR077826A1; EP2464950B1; US8720281B2; JP2013501934A; MX2012001687A; SG178100A1; US20120125124A1; CA2770135C

Abstract

진동 유량계의 작동 방법 및 장치가 제공된다. 상기 방법은 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하는 단계와, 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 현재 제로 오프셋은 상기 수신된 센서 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 방법은 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건은 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교될 수 있다. 또한, 상기 방법은, 상기 오프셋 상관관계가 상기 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 평균 제로 오프셋을 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 평균 제로 오프셋은 상기 현재 제로 오프셋과 상기 이전에 결정된 제로 오프셋들에 기초할 수 있다.

Description

진동 유량계에서 제로 오프셋을 결정하기 위한 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING A ZERO OFFSET IN A VIBRATING FLOW METER}

본 발명은 진동 유량계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동 유량계에서 제로 오프셋의 변화를 결정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

예컨대, 진동 밀도계와 코리올리 유량계와 같은 진동 센서들이 일반적으로 알려져 있으며, 상기 유량계의 도관을 통해 유동하는 물질의 질량 유동과 다른 정보를 측정하기 위해 사용된다. 예시적인 코리올리 유량계가 제이.이. 스미스 등의 미국특허 제4,109,524호, 미국특허 제4,491,025호 및 재등록 특허 제31,450호에 개시되어 있다. 이 유량계들은 직선형 또는 곡선형 구조의 하나 또는 그보다 많은 도관을 갖는다. 코리올리 질량 유량계에서 각각의 도관 구조는 자연 진동 모드 세트를 갖고, 이는 간단한 벤딩, 비틀림, 또는 커플링 형태일 수 있다. 각각의 도관은 바람직한 모드로 진동하도록 구동될 수 있다.

물질은 유량계의 입구측에 연결된 파이프라인으로부터 유량계로 유입되고, 도관(들)을 통과하여, 유량계의 출구측을 통해 유량계를 빠져나간다. 진동 물질 충전 시스템의 자연 진동 모드는 도관과 도관 내부를 유동하는 물질의 통합된 질량에 의해 부분적으로 규정된다.

유량계를 통한 유동이 없을 때, 도관(들)에 인가된 구동력은 도관(들)을 따라 모든 지점들이 동일한 위상 또는 작은 "제로 오프셋"으로 진동하도록 만들고, 상기 제로 오프셋은 제로 유동에서 측정된 시간 지연이다. 물질이 유량계를 통해 유동하기 시작함에 따라, 코리올리력은 도관(들)을 따라 각각의 지점들이 상이한 위상을 갖도록 한다. 예를 들면, 유량계의 입구 단부에서의 위상은 중앙 구동기 위치에서의 위상 보다 지연되는 반면, 상기 출구에서의 위상은 중앙 구동기 위치에서의 위상 보다 선행한다. 도관(들) 상의 픽-오프 센서들은 도관(들)의 운동을 나타내는 사인곡선적 신호를 생성한다. 상기 픽-오프 센서들로부터 출력되는 신호들은 픽-오프 센서들간의 시간 지연을 결정하기 위해 프로세스된다. 2개 또는 그보다 많은 픽-오프 센서들간의 시간 지연은 도관(들)을 통해 유동하는 물질의 질량 유동에 비례한다.

구동기에 연결된 계측 전자장치는 당해 구동기를 작동시키기 위해 구동 신호를 발생시키고, 픽-오프 센서로부터 수신된 신호로부터 물질의 질량 유량과 다른 특성들을 결정한다. 상기 구동기는 공지의 많은 배열체중 하나를 포함할 수 있으나, 자석과 마주하는 구동 코일이 유량계 산업에서 큰 성공을 거두었다. 도관(들)을 소정의 유동관 진폭 및 주파수로 진동시키기 위해 교류가 구동 코일에 전달된다. 또한, 구동기 배열체와 매우 유사한 자석과 코일 배열체로서 픽-오프 센서들을 제공하는 것이 당업계에 공지되어 있다. 그러나, 구동기는 운동을 유도하는 전류를 수신하는 반면, 픽-오프 센서는 전압을 유도하기 위해 구동기에 의해 제공된 운동을 이용할 수 있다. 픽-오프 센서에 의해 측정된 시간 지연의 크기는 매우 작으며, 종종 나노세컨드 단위로 측정된다. 따라서, 트랜스듀서 출력이 매우 정확하도록 할 필요가 있다.

일반적으로, 코리올리 유량계는 초기에 교정될 수 있으며, 제로 오프셋과 함께 유동 교정 계수가 발생될 수 있다. 사용시, 상기 유동 교정 계수는 질량 유량을 발생시키기 위해 제로 오프셋을 감산한 픽-오프 센서에 의해 측정된 시간 지연으로 곱해질 수 있다. 대부분의 상황에서, 상기 코리올리 유량계는 통상적으로 제작자에 의해 초기에 교정되며, 후속 교정을 필요로하지 않고 정확한 측정을 제공할 것으로 간주된다. 또한, 종래 기술의 접근법은, 유동을 중지시키고, 밸브를 폐쇄하며, 프로세스 조건에서의 제로 유량 기준을 계측기에 제공함으로써, 설치후 유량계를 사용자가 제로 교정하는 단계를 포함한다.

전술한 바와 같이, 코리올리 유량계를 포함한 많은 진동 센서들에서, 종래 기술의 접근법이 초기에 보정하는 제로 오프셋이 존재할 수 있다. 이 초기에 결정된 제로 오프셋이 제한된 환경에서 측정을 적절하게 보정할 수 있을지라도, 상기 제로 오프셋은 다양한 작동 조건의 변화, 주로 온도의 변화로 인해 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며, 단지 부분적인 보정만을 초래하게 된다. 그러나, 온도, 유체 밀도, 센서 장착 조건 등을 포함한 다른 작동 조건들도 제로 오프셋에 영향을 미칠 수 있다. 아울러, 제로 오프셋은 계측기 마다 상이한 비율로 변할 수 있다. 이는 동일한 유체 유동이 측정되고 있으면 각각의 계측기가 동일하게 판독하도록 하나 이상의 계측기가 직렬로 연결된 상황에서 특히 중요하다.

따라서, 진동 센서의 제로 오프셋 변화를 결정하고 보상하는 방법이 당업계에서 요구된다. 본 발명은 여타 문제점을 극복하고, 당업계에서 발전을 이루었다.

제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건 간에 전에 설정된 오프셋 상관관계를 가진 진동 유량계를 작동시키기 위한 방법이 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하는 단계와, 수신된 센서 신호에 기초하여 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 결정하는 단계와, 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시에에 따르면, 상기 오프셋 상관관계가 상기 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 상기 방법은 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들에 기초한 평균 제로 오프셋을 발생시킨다.

본 발명의 실시예에 따라 진동 유량계의 계측 전자장치가 제공된다. 상기 계측 전자장치는 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다. 또한, 상기 프로세싱 시스템은 수신된 센서 신호에 기초하여 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 결정하고, 하나 또는 그보다 많은 작동 조건을 결정하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 계측 전자장치도 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교하고, 상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들에 기초한 평균 제로 오프셋을 발생시키도록 구성될 수 있다.

양태

본 발명의 양태에 따르면, 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건 간에 이전에 설정된 오프셋 상관관계를 가진 진동 유량계를 작동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은,

상기 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하는 단계;

상기 수신된 센서 신호에 기초하여 상기 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 결정하는 단계;

하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 결정하는 단계;

상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 상기 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교하는 단계; 및

상기 오프셋 상관관계가 상기 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들에 기초한 평균 제로 오프셋을 발생시키는 단계;를 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건과 상기 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 저장하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 평균 제로 오프셋을 발생시키는 단계는,

제 1 가중 제로 오프셋을 발생시키기 위해 상기 현재 제로 오프셋에 제 1 가중 계수를 적용하는 단계;

제 2 가중 제로 오프셋을 발생시키기 위해 상기 이전에 결정된 제로 오프셋에 제 2 가중 계수를 적용하는 단계; 및

상기 제 1 및 제 2 가중 제로 오프셋에 기초하여 상기 평균 제로 오프셋을 계산하는 단계;를 포함한다.

바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 가중 계수는 시간 가중 계수를 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 평균 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건에 기초하여 새로운 오프셋 상관관계를 발생시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 진동 유량계의 계측 전자장치는,

상기 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하고,

상기 수신된 센서 신호에 기초하여 상기 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 결정하며,

하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 결정하고,

상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 상기 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교하며; 및

상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들에 기초한 평균 제로 오프셋을 발생시키도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.

바람직하게, 상기 프로세싱 시스템은, 상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건과 상기 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 저장하도록 더 구성된다.

바람직하게, 상기 평균 제로 오프셋을 발생시키는 단계는,

바람직하게, 상기 프로세싱 시스템은 상기 평균 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건에 기초하여 새로운 오프셋 상관관계를 발생시키도록 더 구성된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 센서 조립체를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동 센서의 계측 전자장치를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유량계 시스템의 블럭도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차동 오프셋 결정 루틴을 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차동 오프셋 상관관계의 그래프이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차동 제로 결정 루틴을 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제로 오프셋 결정 루틴을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 7 및 아래 상세한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 형성하여 이용하는 방법을 당업자에게 교시하기 위한 특정 예를 개시하고 있다. 본 발명의 원리를 교시하기 위하여, 몇몇 통상적인 양태들은 단순화되거나 생략되었다. 당업자들은 본 발명의 범위 내에 속하는 이러한 예들로부터의 변형을 이해할 것이다. 당업자들은 아래 설명되는 특징들이 본 발명의 다양한 변형을 형성하도록 다양한 방식으로 조합될 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다. 결과적으로, 본 발명은 아래 설명되는 특정 실시예로 제한되지 않고, 특허청구범위 및 이들의 등가물에 의해서만 제한된다.

도 1은 유량계(10) 및 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치(20)를 포함하는 코리올리 유량계 형태의 진동 센서 조립체(5)의 예를 도시하고 있다. 상기 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치(20)는 유량계(10)에 연결되며, 예컨대, 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 총 질량 유동, 온도 및 다른 정보 등과 같은 유동 물질의 특성을 측정한다.

유량계(10)는 한 쌍의 플랜지(101 및 101'), 매니폴드(102 및 102'), 및 도관(103A 및 103B)을 포함한다. 매니폴드(102 및 102')는 도관(103A 및 103B)의 마주하는 단부에 부착된다. 본 실시예의 플랜지(101 및 101')는 매니폴드(102 및 102')에 부착된다. 본 실시예의 매니폴드(102 및 102')는 스페이서(106)의 마주하는 단부에 부착된다. 스페이서(106)는 도관(103A 및 103B)에서 바람직하지 않은 진동을 방지하기 위하여 본 실시예에서 매니폴드(102 및 102')들 사이의 간격을 유지한다. 유동 도관(103A 및 103B)은 필수적으로 평행한 방식으로 매니폴드로부터 외측으로 연장한다. 유량계(10)가 유동 물질을 운반하는 파이프라인 시스템(미도시) 내에 삽입되면, 상기 재료는 플랜지(101)를 통하여 유량계(10)로 유입되고, 유입 매니폴드(102)를 통과하고, 유입 매니폴드에서 상기 물질의 총량이 도관(103A 및 103B)으로 유입되도록 지향되고, 도관(103A 및 103B)을 통하여 유출 매니폴드(102') 내로 역으로 유동하며, 유출 매니폴드(102')에서, 플랜지(101')를 통하여 유량계(10)로부터 배출된다.

유량계(10)는 구동기(104)를 포함한다. 상기 구동기(104)는 당해 구동기(104)가 구동 모드에서 도관(103A 및 103B)을 진동시킬 수 있는 위치에서 도관(103A 및 103B)에 부착된다. 보다 구체적으로, 상기 구동기(104)는 도관(103A)에 부착된 제 2 구동기 부품(미도시)과 도관(103B)에 부착된 제 2 구동기 부품(미도시)을 포함한다. 구동기(104)는 도관(103A)에 장착되는 자석 및 도관(103B)에 장착되는 마주하는 코일과 같은 널리 알려진 다수의 배열체 중 하나를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 구동 모드는 제 1 위상차 벤딩 모드(first out of phase bending mode)이고, 도관(103A 및 103B)은 각각 벤딩 축선(W--W 및 W'--W')을 중심으로 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트 및 탄성 모듈을 가진 균형잡힌 시스템을 제공하도록 바람직하게 선택되어 유입 매니폴드(102) 및 유출 매니폴드(102')에 적절히 장착된다. 본 실시예에서, 상기 구동 모드는 제 1 위상차 벤딩 모드이고, 도관(103A 및 103B)은 그들 각각의 벤딩 축선(W--W 및 W'--W')을 중심으로 반대 방향으로 상기 구동기(104)에 의해 구동된다. 교류 형태의 구동 신호가 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치(20)에 의해, 예컨대, 패스웨이(110)를 경유하여 제공될 수 있으며, 상기 코일을 통과하여 양 도관(103A 및 103B)에 진동을 유발한다. 다른 구동 모드가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있음을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.

도시된 유량계(10)는 도관(103A 및 103B)에 부착된 한 쌍의 픽-오프(105 및 105')를 포함한다. 보다 구체적으로, 제 1 픽-오프 부품(미도시)은 도관(103A)에 위치되고, 제 2 픽-오프 부품(미도시)은 도관(103B)에 위치된다. 도시된 실시예에서, 상기 픽-오프(105 및 105')는 도관(103A 및 103B)의 속도와 위치를 나타내는 픽-오프 신호를 발생시키는 전자기 검출기, 예컨대, 픽-오프 자석 및 픽-오프 코일일 수 있다. 예를 들어, 픽-오프(105 및 105')는 패스웨이(111,111')를 경유하여 상기 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치에 픽-오프 신호를 공급할 수 있다. 당업자라면 상기 도관(103A 및 103B)의 운동이 유동 물질의 소정 특성, 예컨대, 도관(103A 및 103B)을 통해 유동하는 재료의 질량 유량 및 밀도에 비례한다는 것을 이해할 것이다.

전술한 유량계(10)는 이중 유동 도관 유량계를 포함하고 있으나, 단일 도관 유량계를 구현하는 것도 본 발명의 범위에 속한다는 것을 이해하여야 한다. 아울러, 상기 유동 도관(103A 및 103B)이 곡선형의 유동 도관 구조를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 직선형 유동 도관 구조를 포함하는 유량계로 구현될 수 있다. 따라서, 전술한 유량계(10)의 특수한 실시예는 단지 하나의 예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 전혀 아니다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치(20)는 픽-오프(105 및 105')로부터 픽-오프 신호를 수신한다. 패스(26)는 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치(20)가 작업자와 인터페이스할 수 있도록 하는 입출력 수단을 제공한다. 상기 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치(20)는 유동 물질의 특성, 예컨대, 상변화, 주파수, 시간 지연, 밀도, 질량 유량, 체적 유량, 총 질량 유동, 온도, 계측기 확인 및 다른 정보 등과 같은 유동 물질의 특성을 측정한다. 보다 구체적으로, 상기 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치(20)는, 예컨대, 픽-오프(105 및 105') 및 하나 또는 그보다 많은 온도 센서(미도시)로부터 하나 또는 그보다 많은 신호를 수신하고, 유동 재료의 특성을 측정하기 위해 이 정보를 이용한다.

예컨대, 코리올리 유량계 또는 밀도계와 같은 진동 센서 조립체로 유동 재료의 특성을 측정하는 기술은 공지되어 있으므로, 본 명세서의 명료함을 위하여 구체적인 설명은 생략한다.

위에서 약술한 바와 같이, 코리올리 유량계와 같은 진동 센서 조립체와 관련된 하나의 문제점은 제로 유체 유동에서 측정된 픽-오프(105 및 105')의 시간 지연인 제로 오프셋이 존재한다는 것이다. 제로 오프셋이 유량과 다양한 다른 유동 측정을 계산하는데 고려되지 않으면, 그 유동 측정은 통상적으로 측정 에러를 포함하게 될 것이다. 제로 오프셋을 보상하는 전형적인 종래 기술의 접근법은 초기 교정(calibration) 프로세스에서 초기 제로 오프셋(△t₀)을 측정하는 것으로서, 이는 일반적으로 밸브를 폐쇄하는 단계와 제로 유동 기준 조건을 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 교정 프로세스는 일반적으로 당업계에 알려져 있으며, 본 명세서의 명료함을 위하여 구체적인 설명은 생략한다. 일단 초기 제로 오프셋이 결정되면, 작동 중, 수학식(1)에 따라 측정된 시간차로부터 초기 제로 오프셋을 감산함으로서 유동 측정이 보정된다.

(1)

여기서,

= 질량 유량

FCF= 유동 교정 계수

= 측정된 시간 지연

= 초기 제로 오프셋이다.

상기 수학식 (1)은 단순히 예로서 제공된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 전혀 아님을 이해하여야 한다. 상기 수학식 (1)이 질량 유량을 계산하기 위해 제공되었을지라도, 다양한 다른 유동 측정이 제로 오프셋에 의해 이루어질 수 있으며, 그에 따라 보정될 수도 있음을 또한 이해하여야 한다.

이러한 접근법은 많은 상황에서 제로 오프셋(

)의 초기 교정 및 결정시 존재하는 것들과 작동 조건이 실질적으로 동일한 상황에서 만족스러운 결과를 제공하지만, 사용시 작동 조건은 교정시 존재하는 작동 조건과 현저히 다르다. 조건의 변화에 따른 결과로서, 진동 유량계는 제로 오프셋의 변화(drift)를 경험하게 될 수 있다. 즉, 제로 오프셋이 초기에 측정된 제로 오프셋(

)으로부터 변할 수 있다. 제로 오프셋의 변화는 센서의 성능에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 부정확한 측정을 초래하게 된다. 이는 종래 기술에서 작동 중 측정된 시간차를 보상하기 위해 사용되는 제로 오프셋이 제로 오프셋의 변화를 고려하지 않고 단순히 초기에 계산된 제로 오프셋만을 포함하고 있기 때문이다. 다른 종래 기술의 접근법은 센서를 수동으로 재교정하는 단계를 필요로 하였다. 통상적으로, 재교정은 센서를 다시 제로로 하기 위해 센서를 통한 유동을 중지하는 단계를 필요로 한다. 이는 일반적으로 전체 시스템이 정지되어야만 하기 때문에 비용이 많이 소요될 수 있다. 또한, 종래 기술의 제로 교정을 실시하기 위해 유동이 중지되었을 때, 주변 온도가 유체 온도와 상이하다면, 계측기의 온도가 급속하게 변할 수 있다. 이는 불안정한 제로 교정을 초래할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 계측 전자장치(20)는 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건 간에 상관관계를 발생시키도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 계측 전자장치(20)는 제로 오프셋의 변화를 보상하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 계측 전자장치(20)는 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 측정가능한 작동 조건 간의 상관관계에 기초하여 제로 오프셋의 변화를 보상할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제로 오프셋은 절대 제로 오프셋을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제로 오프셋은 차동 제로 오프셋을 포함한다. 차동 제로 오프셋은 2개 또는 그보다 많은 센서 간의 차동 에러와 결합된 센서의 초기 제로 오프셋을 포함한다. 상기 차동 제로 오프셋은 해당 센서와 기준 센서에서 실질적으로 동일한 유량을 발생시키기 위해 요구될 수 있다. 즉, 위의 수학식 (1)을 참조하면, 동일한 유체 유량이 교정되는 센서와 기준 센서를 통해 유동한다면, 상기 2개의 센서들은 각각의 센서에 대해 수학식 (1)을 이용하여 2개의 질량 유량을 발생시킬 수 있다. 상기 기준 센서의 질량 유량이 교정되는 계측기의 질량 유량과 동일하다고 가정한다면, 교정되는 센서의 차동 제로 오프셋이 계산될 수 있다. 이 방법은 기준 유량을 반영하기 위해 교정되는 센서에 대한 새로운 제로 오프셋을 찾아낸다. 이 새로운 제로 오프셋이 본질적으로 차동 오프셋이다. 이는 수학식 (2) 및 (3)에 나타나 있다.

(2)

(3)

여기서,

= 기준 질량 유량

= 교정되는 센서의 초기 제로 오프셋

= 차동 에러

= 교정되는 센서의 측정된 시간 지연

FCFc= 교정되는 센서의 유동 교정 계수이다.

수학식 (3)은 교정되는 센서의 제로 오프셋과 차동 에러를 결합함으로써 더 축소될 수 있다. 그 결과가 차동 제로 오프셋을 규정하는 등식이며, 수학식 (4)에 나타나 있다.

(4)

여기서,

= 차동 제로 오프셋이다.

따라서, 해당 센서의 차동 제로 오프셋은 제로 유량에 대한 기준이 된다는 점에서 절대 제로 오프셋이 아니지만, 상기 제로 오프셋은 2개의 센서들 간의 차이를 고려한다는 점에서 차동 제로 오프셋을 포함한다. 이 차동 오프셋이 특정되고 제거되었을 때, 상기 센서 쌍의 차동 측정 성능은 현저히 개선된다. 상기 차동 오프셋을 작동 조건의 변화로 특정하는 것이 필수적일 수 있다. 유동 교정 계수 또는 초기 제로 오프셋 값과 같은 특정 값들이 일정하게 유지되는 것으로 가정함으로써, 수학식 (4)는 수많은 방식으로 더 축소될 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 수학식 (4)의 특정 형태가 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

각각의 실시예에서, 본 발명은 센서를 통한 유동을 정지시키지 않고 제로 오프셋의 변화를 보상할 수 있다. 유리하게, 본 발명은 정상 사용시 센서를 작동하면서도 제로 오프셋의 변화를 결정하고 보상할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 다른 계측 전자장치(20)를 도시하고 있다. 상기 계측 전자장치(20)는 인터페이스(201)와 프로세싱 시스템(203)을 포함할 수 있다. 상기 프로세싱 시스템(203)은 저장 시스템(204)을 포함할 수 있다. 상기 저장 시스템(204)은 도시된 바와 같이 내부 메모리를 포함할 수 있으며, 또는, 대안적으로, 외부 메모리를 포함할 수 있다. 상기 계측 전자장치(20)는 구동 신호(211)를 발생시키고, 그 구동 신호(211)를 구동기(104)에 공급할 수 있다. 또한, 상기 계측 전자장치(20)는 유량계(10) 및/또는 아래에 도시된 유량계(305)로부터 픽-오프/속도 센서 신호와 같은 센서 신호(210)를 수신할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 센서 신호(210)는 구동기(104)로부터 수신될 수 있다. 상기 계측 전자장치(20)는 코리올리 유량계로서의 작동을 포함하여, 질량 유량계로서 작동할 수 있으며, 또는 밀도계로서 작동할 수 있다. 상기 계측 전자장치(20)는 몇몇 다른 유형의 진동 센서 조립체로서 작동할 수도 있으며, 제시된 특수한 실시예가 본 발명의 범위를 한정하지 않음을 이해하여야 한다. 상기 계측 전자장치(20)는 유동 도관(103A,103A')을 통해 유동하는 물질의 유동 특성을 얻기 위해 상기 센서 신호(210)를 프로세스할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 계측 전자장치(20)는 예컨대, 하나 또는 그보다 많은 RTD 센서 또는 다른 온도 측정 기기로부터 온도 신호(212)를 수신할 수 있다.

상기 인터페이스(201)는 리드(110,111,111')를 경유하여 구동기(104) 또는 픽-오프 센서(105,105')로부터 센서 신호(210)를 수신할 수 있다. 상기 인터페이스(201)는 임의 방식의 포맷팅, 증폭, 버퍼링 등과 같은 임의의 필수적인 또는 필요한 신호 컨디셔닝을 실시할 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 모든 신호 컨디셔닝이 프로세싱 시스템(203)에서 실시될 수 있다. 또한, 상기 인터페이스(201)는 계측 전자장치(20)와 외부 기기들 간의 통신을 가능하게 할 수 있다. 상기 인터페이스(201)는 임의 방식의 전자, 광학 또는 무선 통신을 가능하게 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 인터페이스(201)는 디지타이저(digitizer)(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 센서 신호는 아나로그 센서 신호를 포함한다. 상기 디지타이저는 아나로그 센서 신호를 샘플링하고 디지털화하여 디지털 센서 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 디지타이저는 임의의 필요한 추출을 실시할 수 있으며, 필요한 신호 프로세싱의 수를 줄이고 프로세싱 시간을 줄이기 위해 상기 디지털 센서 신호는 추출된다.

상기 프로세싱 시스템(203)은 계측 전자장치(20)의 작동을 지휘하고, 유량계(10)로부터의 유동 측정을 프로세싱할 수 있다. 상기 프로세싱 시스템(203)은 차동 오프셋 결정 루트(213), 차동 제로 결정 루틴(215) 및 제로 오프셋 결정 루틴(216)과 같은 하나 또는 그보다 많은 프로세싱 루틴을 실행할 수 있으며, 그에 따라, 센서의 제로 오프셋 변화를 위해 보상된 하나 또는 그보다 많은 유동 특성을 발생시키기 위해 유동 측정을 프로세스할 수 있다.

상기 프로세싱 시스템(203)은 범용 컴퓨터, 마이크로프로세싱 시스템, 논리 회로, 또는 몇몇 다른 범용 또는 전용 프로세싱 기기를 포함할 수 있다. 상기 프롯세싱 시스템(203)은 다중 프로세싱 기기들 사이에 분포될 수 있다. 상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 저장 시스템(204)과 같은 임의 방식의 일체형 또는 독립형 전자 저장 매체를 포함할 수 있다.

상기 프로세싱 시스템(203)은 특히 구동 신호(211)를 발생시키기 위해 센서 신호(210)를 프로세스한다. 상기 구동 신호(211)는 도 1의 도관(103A 및 103B)과 같이 연관된 유동관(들)을 진동시키기 위해 구동기(104)로 공급된다.

상기 계측 전자장치(20)는 당업계에 공지된 다양한 다른 부품 및 기능을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 이 추가적인 특징들은 명료함을 위하여 상세한 설명과 도면으로부터 생략되었다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명된 특정 실시예에 한정되지 않아야 한다.

상기 프로세싱 시스템(203)이, 예컨대, 질량 유량 또는 체적 유량과 같이 다양한 유동 특성을 발생시킬 때, 진동 유량계의 제로 오프셋으로 인해, 특히 진동 유량계의 제로 오프셋 변화 또는 변동으로 인해, 발생된 유량에 에러가 연관될 수 있다. 전술한 바와 같이 제로 오프셋이 통상 초기에 계산되지만, 진동 유량계의 온도 와 같은 하나 또는 그보다 많은 작동 조건의 변화를 포함하여 많은 변수로 인해 제로 오프셋은 이 초기에 계산된 값으로부터 변화될 수 있다. 상기 온도의 변화는 유체 온도의 변화, 주변 온도의 변화, 또는 이들 모두의 변화에 기인할 수 있다. 온도의 변화는 초기 제로 오프셋을 결정할 때 센서의 기준 또는 교정 온도(T₀)로부터의 변화일 수 있다. 온도의 변화는 센서의 온도 변화, 계측 전자장치의 온도 변화, 또는 이들 모두의 온도 변화에 기여할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 계측 전자장치(20)는 하기된 바와 같이 차동 오프셋 결정 루틴(213)을 실시할 수 있다.

본 발명이 단일 진동 유량계와 관련하여 전술하였으나, 다중 진동 유량계를 직렬로 이용하는 많은 응용예가 있다. 이와 같이 많은 응용예에서, 각각의 개별 유량계에 의해 측정된 절대 유량은 관심사가 아니지만, 다양한 유량계에 의해 측정된 유량의 차이는 중요하다. 그러한 상황과 관련한 2개의 일반적인 예가 연료 효율 측정과 누설 검출 측정 분야에 있다. 연료 효율 응용예가 도 3에 도시되어 있으나, 다중의 유량계가 직렬로 설치되고 적어도 2개의 유량계 간의 측정차가 중요시 되는 누설 검출 시스템과 같은 다른 상황에도 이 도면은 동일하게 응용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유량계 시스템(300)의 블럭도를 도시하고 있다. 상기 유량계 시스템(300)이 전형적인 연료 효율 시스템으로서 도시되어 있으나, 연료는 단지 하나의 예일 뿐이며, 상기 시스템(300)이 다른 유체에도 동일하게 적용될 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 상기 연료의 용도는 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 상기 유량계 시스템(300)은 연료 공급 장치(301), 연료 공급 도관(302), 상기 연료 공급 도관(302)에 위치된 제 1 진동 유량계(10), 연료 출구(304), 연료 회귀 도관(306) 및 상기 연료 회귀 도관(306)에 위치된 제 2 진동 유량계(305)를 포함한다. 전형적으로, 엔진 또는 다른 연료 소비 장치가 제 1 및 제 2 진동 유량계(10,305) 사이에 위치되지만, 상기 장치는 도면의 복잡성을 줄이기 위해 도면으로부터 생략되었다. 도시되지는 않았지만, 상기 유량계(10,305)들이 전술한 바와 같은 하나 또는 그보다 많은 계측 전자장치에 통상적으로 연결될 것임을 이해하여야 한다. 몇몇 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 유량계(10,305)는 동일한 계측 전자장치에 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 유량계(10,305)는 코리올리 유량계를 포함한다. 그러나, 상기 유량계들은 코리올리 유량계의 측정 능력이 없는 다른 유형의 진동 센서들을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 코리올리 유량계에 한정되지 않는다.

사용에 있어서, 연료와 같은 유체가 유체 공급 도관(302)을 경유하여 제 1 유량계(10)로 공급될 수 있다. 상기 제 1 유량계(10)는 전술한 바와 같이 유체 유량을 포함하여 다양한 유체 변수를 계산할 수 있다. 그 후, 상기 연료는 제 1 유량계(10)를 빠져나와 연료 소비 장치를 통과한 다음 연료 출구(304) 또는 제 2 유량계(3058)로 유동하게 된다. 예컨대, 엔진이 작동하여 연료를 소비하고 있는 경우와 같이, 연료가 연료 출구(304)로부터 인출되고 있으면, 상기 제 1 유량계(10)를 빠져나오는 연료의 단지 일부만이 제 2 유량계(305)로 유동하게 될 것이다. 따라서, 제 1 및 제 2 유량계(10,305)에 의해 측정된 유량이 상이하게 될 것이다. 미사용 연료는 제 2 진동 유량계(305)를 통과하여 도시된 바와 같이 연료 공급장치(301)로 회귀할 수 있다. 상기 연료 효율 시스템(300)은 오직 하나의 연료 출구(304)와 2개의 진동 유량계(10,305)만을 도시하고 있으나, 다중의 연료 출구들과 그에 따라 3개 이상의 진동 유량계(305)가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 유량계(10,305)에 의해 측정된 유량의 차이는 유체 출구(304)를 빠져나가는, 즉, 엔진에 의해 소비되는 연료의 유량과 실질적으로 동일하다. 따라서, 2개의 유량계(10,305) 간에 측정된 유량의 차이는 도 3에 도시된 구조와 유사한 대부분의 응용예에서 중요한 값이다. 그 결과, 유량이 동일하다고, 즉 유체가 연료 출구(304)를 빠져나가지 않는다고 가정할 때, 하나의 계측기는 기준 계측기로서 설정될 수 있으며, 다른 계측기는 기준 계측기와 일치하도록 교정될 수 있다. 대부분의 실시예에서, 어느 계측기가 기준 계측기로서 설정되는지는 중요하지 않다.

상기 연료 출구(304)를 빠져나가는 연료의 유량(연료 소비)은 상기 공급 및 회귀 도관(302,306)에서의 유량 보다 통상적으로 훨씬 더 적으므로, 과잉크기의 센서들을 초래한다. 압력 강하가 매우 작도록 이 구성들에서 유량계의 크기를 교정할 필요가 있으며, 이는 계측기 크기에 대해 상대적으로 유량이 적다는 것을 의미한다. 계측기의 크기에 비해 유량이 이와 같이 적으므로, 픽-오프들간의 시간 지연 또한 상대적으로 작다. 측정된 시간 지연이 제로 오프셋에 가까우면, 유량계의 제로 오프셋은 계측기의 정확도에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 상기 시스템(300)에서 제로 오프셋에 대해 증대된 민감도 때문에, 제로 오프셋의 작은 변화도 전체 시스템에 악영향을 미칠 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다. 그러나, 측정에서의 차이가 중요한 값이기 때문에, 개별 유량계(10,305)의 절대 제로 오프셋이 측정을 보정하기 위해 필요하지는 않다. 대신, 하나의 계측기의 초기 교정된 제로 오프셋이 사용될 수 있으며, 앞에서 규정한 바와 같이 차동 제로 오프셋이 제 2 계측기를 위해 계산될 수 있다. 예로서, 제 2 유량계(305)가 제 1 유량계(10)에 대한 기준이 될 수 있다. 따라서, 제로 오프셋이 차동 제로 오프셋을 포함하는 실시예들에서, 유량계중 하나는 기준 유량계로 간주되고, 다른 유량계의 제로 오프셋은 기준 유량계와 일치하도록 교정된다. 따라서, 차동 제로 오프셋은 수학식 (3)을 이용하여 계산될 수 있다.

유리하게, 2개 또는 그보다 많은 계측기 간의 차동 제로 오프셋의 보상은 작동 조건 기반 제로 오프셋 차이를 보상할 뿐만 아니라, 예컨대, 설치 효과로 인한 계측기들 간의 절대 제로 오프셋 차이를 제거한다. 아울러, 유체가 당해 유량계를 통과하고 기준 유량계가 실질적으로 동일한 유체 유량을 갖는 한, 유량계를 통과하는 유량이 제로일 때, 차동 제로 오프셋이 필수적으로 결정될 필요는 없다. 따라서, 차동 제로 오프셋은, 예컨대, 엔진이 오프될 때마다, 결정될 수 있다. 그러나, 이는 측정된 유량들 간의 임의의 차이가 제로 오프셋의 변화에 기인한 것이며, 유동 교정 계수의 변화와 같은 다른 변수에 기인한 것이 아님을 가정한 것이다. 많은 응용예에서, 차동 제로 오프셋 보다 연료 소비가 통상적으로 5배 더 크기 때문에 엔진이 작동하고 있는지를 결정하는 것은 비교적 용이하다. 따라서, 차동 제로 오프셋에 대하여 연료 소비로 인해 제 1 및 제 2 유량계(10,305)의 측정값들 간의 차이가 잘못되기는 쉽지 않다. 본 발명의 실시예에 따르면, 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 제로 오프셋 상관관계(214)를 결정하기 위해 실행될 수 있다. 제로 오프셋 상관관계(214)가 차동 제로 오프셋에 대한 상관관계를 포함하는 것으로 하기되어 있으나, 절대 제로 오프셋 상관관계를 발생시키기 위해 유사한 루틴이 실행될 수 있음을 이해하여야 한다. 그러나, 이러한 상관관계는 다양한 제로 오프셋 값들을 발생시키기 위해 진동 유량계를 통한 유량이 제로가 될 것을 필요로 할 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차동 오프셋 결정 루틴(213)을 도시하고 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 계측 전자장치(20)는, 예컨대, 차동 오프셋 결정 루틴(213)을 실행하도록 구성될 수 있다. 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 제작자에 의해, 또는 센서가 장착된 후 사용자에 의해 실행될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 다중의 유량계로 차동 오프셋 결정 루틴(213)이 실행되는 실시예에 따르면, 상기 루틴(213)은 2개 또는 그보다 많은 유량계를 통한 유량이 제로인 유체 유량을 포함하여 실질적으로 동일할 때 실행될 수 있다. 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 2개 또는 그보다 많은 유량계 간의 차동 제로 오프셋을 교정하기 위해 실행될 수 있다. 따라서, 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)이 정확한 절대 질량 유량을 판독하기 위해 유량계들을 필수적으로 교정하지 않을 수 있으나, 그 대신, 2개의 유량계들 간의 차동 판독이 정확하도록 상기 유량계들이 교정될 수 있다. 예를 들면, 시험기 또는 그와 유사한 기기에 의해 결정된 바와 같이, 제 1 유량계(10)를 통한 진정한 유량이 2000 ㎏/시간이고, 출구(304)를 통해 빠져나가는 유체의 유량이 1000 ㎏/시간이면, 제 2 유량계(305)와 제 1 유량계(10) 간의 차이는 1000 ㎏/시간이 되는 것이 바람직하다. 그러나, 많은 실시예들에서, 제 2 유량계(305)가 1020 ㎏/시간을 판독하도록 교정되는 한, 제 1 유량계(10)가 2020 ㎏/시간의 유량을 측정한다면, 이는 허용될 수 있다. 따라서, 각각의 계측기를 통한 절대 유량이 정확하지 않을 수 있지만, 차동 판독은 정확하거나 적어도 허용가능한 오차 범위 내에 있다. 전술한 값들은 단지 예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 전혀 제한하지 않음을 이해하여야 한다.

상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 엔진과 같은 유체 소비 기기가 오프되었을 때 실행될 수 있다. 다른 실시예에서, 누설 검출 시스템이 누설을 검출하지 않은 것으로 결정되는 것과 같이, 제 1 유량계(10)와 제 2 유량계(305)에 의해 측정된 유량이 동일한 측정값을 포함하는 것으로 예상될 때 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 실행될 수 있다. 따라서, 상기 유량계(10,305)를 통한 유동이 필수적으로 제로 유동을 포함하지는 않으며, 많은 실시예에서, 차동 오프셋 결정 루틴(213)에서 제로 유동을 포함하지 않을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 진동 유량계의 초기 교정 후에 실시될 수 있으며, 또는 진동 유량계의 초기 교정의 일부를 포함할 수 있다. 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 진동 유량계의 하나 또는 그보다 많은 작동 조건과 진동 유량계의 제로 오프셋 간의 상관관계를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 제로 오프셋은 전술한 바와 같이 절대 제로 오프셋 또는 차동 제로 오프셋을 포함할 수 있다.

상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 단계(401)에서 시작하며, 여기서 하나 또는 그보다 많은 센서 신호가 제 1 진동 유량계(10)와 제 2 진동 유량계(305)로부터 수신될 수 있다. 상기 센서 신호들은, 예컨대, 제 1 진동 유량계(10)의 픽-오프 센서(105,105')와 같은 픽-오프 센서들에 의해 수신될 수 있다. 도 3에서와 같이, 다중의 진동 유량계들이 있기 때문에, 상기 센서 신호들은 유량계들을 통해 유체가 유동할 때 양 유량계로부터 수신될 수 있다.

단계(402)에서, 수신된 센서 신호들은 제 1 진동 유량계(10)에 의해 결정된 바와 같은 제 1 유량과 제 2 진동 유량계(305)에 의해 결정된 바와 같은 제 2 유량을 결정하기 위해 프로세스될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 유량은 예컨대 수학식 (1)을 사용하여 결정될 수 있다.

단계(403)에서, 제 1 유량계(10)의 차동 제로 오프셋이 결정될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 차동 제로 오프셋은 예컨대 수학식 (3)을 사용하여 결정될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 결정된 제로 오프셋은 초기에 결정된 제로 오프셋을 포함할 수 있다. 이는 제로 오프셋 결정 루틴(213)이 예컨대 진동 유량계의 초기 교정의 일부로서 실행된 경우일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 결정된 제로 오프셋은 후속 결정된 제로 오프셋을 포함할 수 있다. 후속 결정된 제로 오프셋은 초기에 결정된 제로 오프셋과 상이할 수 있다. 이는 특히 작동 조건이 예컨대 초기 제로 오프셋이 결정되었을 때의 작동 조건과 상이한 경우일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 루틴(213)은 단계(403) 후에 종료될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 루틴(213)은 단계(404) 또는 단계(406)로 계속될 수 있다.

단계(404)에서, 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건이 결정될 수 있다. 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건은 단계(401)에서 수신된 센서 신호들을 프로세싱함으로서 결정될 수 있다. 대안적으로, 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건은 외부 온도 센서, 점도계 등과 같은 외부 입력으로부터 결정될 수 있다. 상기 작동 조건은 온도, 압력, 유체 밀도, 센서 장착 조건, 구동 이득 등 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 구동 이득은 한계값과 비교될 수 있으며, 구동 이득이 한계값을 초과하면, 단계(402)에서 결정된 제로 오프셋은 에러로 간주되어 저장되지 않을 수 있다. 상기 에러는 포획된 가스에 기인할 수 있다. 상기 작동 조건들 중 하나가 온도를 포함하면, 상기 온도는 예컨대 RTD를 사용하여 결정될 수 있다. 상기 온도는 예컨대 유량계 온도 또는 계측 전자장치 온도에 대응할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 온도는 제 1 유량계(10)와 제 2 유량계(305) 간에 실질적으로 동일한 것으로 간주된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 유량계(10)와 제 2 유량계(305) 간의 온도차는 실질적으로 일정하게 유지되는 것으로 간주된다.

단계(405)에서, 오프셋 상관관계(214)가 상기 차동 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건 사이에 발생될 수 있다. 상관관계는 다양한 작동 조건에서 차동 오프셋 결정 루틴(213)을 다수회 반복함으로써 향상될 수도 있으나, 상관관계(214)는 대응하는 작동 조건과 함께 단일의 결정된 차동 제로 오프셋으로부터 발생될 수 있음을 이해하여야 한다. 이는 초기에 계산된 제로 오프셋이 예컨대 초기 교정으로부터 이용가능한 경우 특히 그러하다. 그러나, 다양한 추가적인 작동 조건에서 더 많은 제로 오프셋이 결정될수록, 오프셋 상관관계(214)는 더 포괄적이 된다는 것을 용이하게 이해할 수 있다. 예를 들면, 상기 온도가 단계(403)에서 측정된 온도와 상이한 새로운 온도로 조절될 수 있으며, 다른 제로 오프셋이 결정될 수 있다. 대안적으로, 상기 진동 유량계를 통한 유량이 실질적으로 제로일 때마다, 또는 상기 제 1 유량계(10)와 제 2 유량계(305)를 통한 유량이 실질적으로 동일할 때, 상기 제로 오프셋 결정 루틴(213)이 실행될 수 있다. 상기 오프셋 상관관계(214)에 대해 추가값을 부가하기 위해 새로운 제로 오프셋이 새로운 온도와 함께 저장될 수 있다. 상기 오프셋 상관관계(214)는 계측 전자장치(20)에 의한 미래의 검색을 위해 저장될 수 있다. 상기 오프셋 상관관계(214)는 예컨대 룩업 테이블, 그래프, 등식 등을 포함하여 다양한 포맷으로 저장될 수 있다. 작동 조건으로서 포함된 온도에 한정하여 전술하였으나, 온도 이외의 다른 작동 조건들도 고려될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 오프셋 상관관계(214)는 다차원 보정을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 오프셋 상관관계(214)는 온도 뿐만 아니라 유체 밀도도 고려할 수 있다. 따라서, 상기 제로 오프셋은 온도와 유체 밀도 모두에 의해 변할 수 있으며, 따라서 3차원 상관관계를 도출하게 된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각의 유체 밀도에 대하여 별도의 제로 오프셋 상관관계가 발생될 수 있다. 예를 들면, 2개의 유체가 시스템을 통해 유동할 것으로 예상되면, 2개의 유체 각각에 대해 별도의 상관관계가 발생될 수 있다. 상이한 밀도를 가진 제 3 유체가 후속하여 측정되면, 보정된 제로 오프셋이 이용가능한 상관관계로부터 추정(extrapolating)하거나 보간(interpolating)함으로써 얻어질 수 있다.

차동 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건들 간에 오프셋 상관관계(214)가 일단 결정되면, 특정 작동 조건에서 연관된 제로 오프셋을 결정하기 위해, 측정된 작동 조건은 상기 상관관계(214)에 저장된 이전의 작동 조건과 비교될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 보정된 제로 오프셋은 다양한 유동 특성에 대한 보다 정확한 결정을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 차동 제로 오프셋에 기초하여 보상된 유량이 발생될 수 있다. 상기 보상된 유량은 온도와 같은 하나 또는 그보다 많은 작동 조건의 변화로 인한 상기 제로 오프셋의 변동을 고려할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 오프셋 상관관계(214)는 다양한 포맷으로 저장될 수 있다. 룩업 테이블의 예가 도 5에 나타낸 대응하는 그래프와 함께 아래의 표 1에 도시되어 있다.

온도(℃)	차동 제로 오프셋(nsec)
0	0
10	20
20	80
30	144

표 1에 사용된 본 발명의 실시예에 따르면, 초기 교정은 0℃에서 실시되었다. 따라서, 0℃에서는 상기 제 1 및 제 2 유량계(10,305) 사이에 차동 제로 오프셋이 없다. 그러나, 온도가 상승할수록, 초기에 계산된 제로 오프셋과 새로운 작동 조건에서 결정된 제로 오프셋 간의 차동 제로 오프셋이 또한 증가한다. 룩업 테이블 1은 추후 검색을 위해 계측 전자장치(20)의 저장 시스템(204) 또는 몇몇 다른 저장 시스템에 저장될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차동 제로 오프셋 상관관계의 그래프를 나타낸다. 따라서, 온도는 측정된 작동 조건을 포함한다. 그러나, 유사한 플롯을 발생시키기 위해 임의의 많은 다른 작동 조건들이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 도 5에서 알 수 있는 같이, 상기 차동 제로 오프셋 상관관계는 거의 선형이다. 항상 이러한 것이 아닐 수 있음을 이해하여야 한다. 상기 특수한 상관관계는 당해 유량계 뿐만 아니라, 다른 변수들과 함께 유체 밀도에 따라 좌우될 수 있다. 아울러, 도 5에 도시된 특정값들은 단순히 예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 전혀 한정하지 않음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 루틴(213)에 의해 결정된 제로 오프셋 상관관계(214)는 차동 제로 오프셋을 결정하기 위해 정상 작동시 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제로 오프셋 상관관계(214)는 하나 또는 그보다 많은 측정된 작동 조건에 기초하여 제 1 유량계(10)와 적어도 제 2 유량계(305) 간의 차동 제로 오프셋을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 결정이 도 6에 도시된 차동 제로 결정 루틴(215)에 나타나 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차동 제로 결정 루틴(215)을 나타낸다. 상기 차동 제로 결정 루틴(215)은 정상 작동시 실행될 수 있다. 상기 차동 제로 결정 루틴(215)은 예컨대 계측 전자장치(20)에 의해 실행될 수 있다. 상기 차동 제로 결정 루틴(215)은 도 3에 도시된 바와 같은 진동 유량계 시스템에 의해 실행될 수 있다. 상기 차동 제로 결정 루틴(215)은 진동 유량계의 제로 오프셋 변화를 보상하기 위해 사용될 수 있다. 상기 차동 제로 결정 루틴(215)은 단계(601)에서 시작되며, 여기서 센서 신호들이 진동 유량계(10)와 같은 진동 유량계로부터 수신될 수 있다. 센서 신호들이 수신되는 상기 진동 유량계는 예컨대 오프셋 상관관계(214)와 같이 이전에 결정된 오프셋 상관관계를 가진 진동 유량계를 포함한다. 단계(601)에서 수시된 센서 신호들은 정상 작동시, 예컨대, 유체가 진동 유량계를 통해 유동할 때 수신될 수 있다. 상기 센서 신호들은 시간 지연, 상변화, 주파수, 온도 등을 포함할 수 있다. 상기 센서 신호들은 단계(602)에 하나 또는 그보다 많은 작동 조건을 결정하기 위해 프로세스될 수 있다. 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건들은 온도, 유체 밀도, 압력, 구동 이득 등을 포함할 수 있다.

단계(603)에서, 상기 하나 또는 그보다 많은 작동 조건들은 상기 오프셋 상관관계의 이전에 결정된 작동 조건들과 비교될 수 있다. 상기 이전에 결정된 작동 조건들은 현재의 작동 조건들과 동일한 작동 조건들을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 현재의 작동 조건들은 2개 또는 그보다 많은 이전에 결정된 작동 조건들과 비교될 수 있다.

단계(604)에서, 예컨대, 오프셋 상관관계에 기초하여 차동 제로 오프셋이 결정될 수 있다. 상기 차동 제로 오프셋은 초기 제로 오프셋이 결정되었을 때 상기 작동 조건들로부터 하나 또는 그보다 많은 작동 조건의 변화로 인한 초기에 결정된 제로 오프셋으로부터 먼 제로 오프셋의 변화를 고려한 제로 오프셋을 포함한다. 그 다음, 상기 차동 제로 오프셋은 절대 제로 오프셋을 사용하기 보다는 차동 제로 오프셋을 사용하여 수학식 (1)의 해를 구함으로써 보상된 유량을 발생시키기 위해 사용될 수 있다.

많은 경우에 있어서, 정확하게 측정된 작동 조건이 상관관계 값으로서 저장될 수 없음을 이해하여야 한다. 그러나, 적절한 제로 오프셋이 오프셋 상관관계(214)의 공지된 값으로부터 보간되거나 추정될 수 있다. 예를 들면, 측정된 작동 조건이 20℃의 온도를 포함하고, 저장된 오프셋 상관관계(214)이 10℃와 30℃의 온도에 대응하는 제로 오프셋 값들을 갖는다면, 2개의 이용가능한 온도들로부터 적절한 차동 제로 오프셋 값이 보간될 수 있다. 유리하게, 상기 오프셋 상관관계(214)와 상기 측정된 작동 조건을 이용하여 차동 제로 오프셋이 발생될 수 있다. 상기 차동 제로 오프셋은 진동 유량계를 다시 제로로 하지 않고도 결정될 수 있다. 상기 차동 제로 오프셋은 유체 유동을 정지하지 않고도 결정될 수 있다. 그 대신, 상기 오프셋 상관관계(214)에 대해 측정된 작동 조건을 비교함으로써, 상기 차동 제로 오프셋이 간단히 결정될 수 있다. 따라서, 상기 차동 제로 오프셋은 하나 또는 그보다 많은 작동 조건의 변화로 인한 제로 오프셋의 변화를 고려한 제로 오프셋을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 상기 결정된 작동 조건들은 초기 교정시 존재하였던 작동 조건들과 동일하거나, 한계값 내에 있을 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 상기 측정된 작동 조건들은 초기 교정 작동 조건들과 비교될 수 있다. 차이가 한계치 보다 작다면, 상기 차동 제로 결정 루틴(215)은 차동 제로 오프셋의 검색을 시도하지 하지 않고, 상기 초기에 교정된 제로 오프셋을 사용할 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 오프셋 상관관계를 발생시키거나 이전에 발생된 오프셋 상관관계를 저장하지 않고도 진동 유량계의 제로 오프셋 변화를 보상하는 것이 바람직할 수 있다. 아울러, 몇몇 실시예에서, 진동 유량계(10,305)의 제로 오프셋은 초기에 교정된 값으로부터 상당히 변할 수 있으나, 제로 오프셋들은 연료 소비 주기들 간에 현저히 변하지 않을 수 있다. 이 실시예들에서, 상기 진동 유량계들의 제로 오프셋 변화를 보정하기 위해 상관관계를 발생시키는 대신, 제 1 및 제 2 진동 유량계(10,305)를 통한 유량이 실질적으로 동일할 때마다 새로운 차동 오프셋이 결정될 수 있다. 새로 결정된 차동 오프셋은 다른 차동 오프셋이 결정될 때까지 사용될 수 있다. 이는 단계(403)에서 단계(404)가 아닌 단계(406)로 진행하는 차동 오프셋 결정 루틴(213)에 나타나 있다.

단계(406)에서, 후속 제 1 센서 신호들이 제 1 진동 유량계(10)로부터 수신된다. 상기 후속 제 1 센서 신호들은 초기 제 1 및 제 2 센서 신호들 이후에 수신될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 진동 유량계(10,305)를 통한 유량이 실질적으로 동일할 때, 상기 제 1 및 제 2 센서 신호들이 수신될 수 있고, 엔진이 작동하여 연료를 소비하고 있을 때와 같이 제 1 및 제 2 진동 유량계를 통한 유량이 동일하지 않을 때, 상기 후속 제 1 및 제 2 센서 신호들이 수신될 수 있다.

단계(407)에서, 단계(403)에서 결정된 차동 제로 오프셋과 상기 후속하여 수신된 제 1 신호 센서들에 기초하여 보상된 유량이 결정될 수 있다. 단계(403)에서 결정된 차동 제로 오프셋은 상기 제 1 및 제 2 진동 유량계(10,305)를 통한 유량이 다시 한번 실질적으로 동일할 때까지 사용될 수 있으며, 새로운 차동 제로 오프셋이 결정될 수 있음을 이해하여야 한다.

유리하게, 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)은 작동 조건을 결정하고 상기 작동 조건을 오프셋 상관관계의 이전 작동 조건과 비교할 필요가 없다. 그 대신, 차동 오프셋 결정 루틴(216)은 상기 작동 조건이 차동 제로 오프셋이 마지막으로 결정되었을 때의 작동 조건과 실질적으로 동일한 것으로 간주한다.

이상의 설명은 상기 제로 오프셋 또는 하나 또는 그보다 많은 진동 유량계의 제로 오프셋에서의 변화를 결정하고 보정하기 위한 다양한 방법들에 대한 논의에 한정하였다. 통상적으로, 센서들의 크기가 과다한 연료 효율 응용예와 같이 유동이 낮은 응용예에서, 작동 조건의 변화에 의한 제로 오프셋의 변화는 측정에서 가장 큰 잠재적 오류들 중 하나의 원인이 된다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 진동 유량계의 유동 교정 계수에서의 변화 또는 차이가 또한 고려될 수 있다. 제로 오프셋 보다 작동 조건들을 변화시키기 때문에 상기 유동 교정 계수가 일반적으로 더 안정적이지만, 차동 측정을 최적화하기 위해 2개의 유량계들 간의 임의의 바이어스를 제거하는 것이 훨신 유리하다. 일반적으로, 종래 기술의 상황에서, 상기 유동 교정 계수가 결정되고, 예컨대, 넓은 범위의 유량과 유동 조건에서 실질적으로 일정하게 유지되는 것으로 간주된다. 그러나, 해당 값이 2개 또는 그보다 많은 유량계의 측정 간의 차이인 상황에서는, 심지어 유동 교정 계수에서의 작은 변화 또는 차이가 측정에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 유동 교정 계수에서의 변화 또는 차이는 제 1 유량계(10)와 제 2 유량계(305) 간의 바이어스로서 해석될 수 있다. 예를 들면, 제 1 유량계(10)는 100 ㎏/시간의 질량 유량을 측정할 수 있는 반면, 제 2 유량계(305)는 101 ㎏/시간의 질량 유량을 측정할 수 있으며, 즉 2개의 계측기 간에 1% 바이어스가 존재한다. 이 바이어스는 유동 교정 계수에 의해 보상될 수 있다. 이 1% 바이어스는 유량과 관계없이 유지되며, 제 1 유량계(10)가 1000 ㎏/시간의 질량 유량을 측정한다면, 제 2 유량계(305)는 1010 ㎏/시간의 질량 유량을 측정하게 될 것이다. 그러나, 이 1% 바이어스로부터 먼 변화는 유동 교정 계수의 변화에 기인할 수 있으며, 다른 작동 조건들은 일정하게 유지되는 것으로 간주한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 다른 작동 조건들은 동일하게 유지하면서 상이한 유량으로 2개의 별도의 테스트가 실시될 수 있다. 센서의 제로 오프셋과 유동 교정 계수 모두에 대한 값들이 결정될 수 있다. 이는 예컨대 수학식 (1)을 사용하여 이루어질 수 있다.

예를 들어, 본 발명이 다중의 유량계를 직렬로 가진 상기 연료 효율 시스템(300) 또는 그와 유사한 시스템으로 실시되면, 하나의 유량계, 예를 들어, 제 2 유량계(305)가 기준 유량계로서 선택될 수 있다. 제 1 및 제 2 유량계(10,305)에 실질적으로 동일한 유량을 생성하기 위해 엔진을 오프하면, 제 1 및 제 2 유량계(10,305) 모두로부터 센서 신호들이 수신될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 당업계에 일반적으로 알려진 바와 같이, 제 2 유량계(기준 유량계)(305)로부터 질량 유량이 발생될 수 있다. 이 계산된 유량은 제 1 유량계(10)를 위해 수학식 (1)로 삽입될 수 있다. 따라서, 수학식 (1)에 따르면, 2개의 미지수, 즉 제 1 유량계(10)의 유동 교정 계수와 제로 오프셋(이 경우에서, 차동 오프셋)이 존재한다. 전술한 실시예에서, 상기 유동 교정 계수는 초기 교정으로부터 변하지 않은 것으로 가정되었으며, 따라서 이 값 역시 알려져 있다. 그러나, 이 가정이 만들어지지 않았다면, 하나의 등식에 2개의 미지수가 존재한다. 양 미지수의 해를 구하기 위해, 작동 조건들은 질량 유량을 제외하고 동일하게 유지되며, 질량 유량은 다른 값으로 조절된다. 상이한 질량 유량으로서, 제 2 유량계(305)에 의해 발생되는 질량 유량의 센서 신호들이 다시 한번 수신된다. 이 때, 2개의 미지수와 2개의 등식이 존재한다. 제 1 유량계(10)에 대한 차동 제로 오프셋과 유동 교정 계수 모두가 계산될 수 있다. 하나 이상의 작동 조건에서 이 결정이 이루어지면, 작동 조건들 중 하나 또는 그보다 많은 것과 상기 유동 교정 계수 및 차동 제로 오프셋 모두 간에 상관관계가 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유동 교정 계수를 포함한 상관관계는 유체 유량이 한계값을 초과하면 필요할 뿐이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 예컨대 유체 유량이 한계치 아래로 유지되면, 상기 유동 교정 계수는 일정하게 유지되는 것으로 간주될 수 있다.

전술한 다양한 실시예들에 따르면, 각각 측정된 작동 조건에서 단지 단일의 제로 오프셋이 결정된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 시간에 따라 발생할 수 있는 보상된 제로 오프셋의 변화를 고려하기 위해, 후속하여 계산되는 제로 오프셋 값은 이미 저장된 작동 조건에서 결정될 수 있다. 전술한 상관관계(214)는 통상적으로 하나 또는 그보다 많은 교정 루틴들에서 결정된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 교정은 자동으로 실시될 수 있으며, 진동 유량계의 수명 동안 발생할 수 있는 변화를 고려하기 위해 상기 오프셋 상관관계(214)를 계속 갱신할 수 있다. 이로서 본 발명은 조건 변화에 계속 적응할 수 있다. 하기된 제로 오프셋 결정 루틴(216)은 도 1에 도시된 바와 같은 단일의 유량계에서 사용되거나, 대안적으로, 도 3에 도시된 바와 같은 다중의 유량계에서 사용될 수 있다. 따라서, 전술한 오프셋 상관관계(214)가 차동 제로 오프셋과 주로 관련되어 있으나, 상기 제로 오프셋 결정 루틴(216)은 절대 제로 오프셋을 갱신하기 위해 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제로 오프셋 결정 루틴(216)을 나타낸다. 상기 계측 전자장치(20)는 제로 오프셋 결정 루틴(216)을 이용하여 특정 진동 유량계의 제로 오프셋을 자동으로 갱신할 수 있다.

단계(701)에서, 센서 신호들이 수신될 수 있다. 상기 센서 신호들은 전술한 바와 같이 수신될 수 있다. 상기 센서 신호들은 예컨대 진동 유량계(10)와 같은 단지 하나의 진동 유량계로부터 수신될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제로 오프셋 결정 루틴(216)이 다중의 진동 유량계에 의해 실행될 때, 상기 센서 신호들은 하나 이상의 진동 유량계로부터 수신될 수 있다. 본 발명의 실시예에 다르면, 상기 센서 신호들은 이전에 결정된 오프셋 상관관계를 가진 진동 유량계로부터 수신될 수 있다. 상기 이전에 결정된 오프셋 상관관계는 오프셋 상관관계(214)와 같은 차동 제로 오프셋에 대응할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 이전에 결정된 오프셋 상관관계는 예컨대 단일의 진동 유량계를 위한 절대 제로 오프셋에 대응할 수 있다. 상기 절대 제로 오프셋 상관관계는, 상기 절대 제로 오프셋은 유량이 실질적으로 제로일 때 결정되어야 한다는 것을 제외하고, 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213)과 유사한 방식으로 결정될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 온도와 같은 상기 작동 조건들이 결정되고 상관관계가 발생될 수 있다.

단계(702)에서, 현재의 제로 오프셋이 발생될 수 있다. 상기 현재의 제로 오프셋은 예컨대 단계(701)에서 수신된 센서 신호들을 이용하여 발생될 수 있다. 상기 현재의 제로 오프셋은 절대 제로 오프셋을 포함하거나, 대안적으로, 차동 제로 오프셋을 포함할 수 있다.

단계(703)에서, 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건이 결정될 수 있다.

단계(704)에서, 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건은, 예컨대, 오프셋 상관관계(214)와 같이 제로 오프셋과 작동 조건들 간의 이전에 결정된 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교될 수 있다.

단계(705)에서, 상기 제로 오프셋 결정 루틴(216)은 이전에 결정된 제로 오프셋이 현재 작동 조건들에 존재하는지를 결정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 결정된 작동 조건에 대한 제로 오프셋을 포함하지 않으면, 상기 루틴(216)은 단계(706)로 진행하고, 여기서, 상기 단계(702)에서 발생된 현재 제로 오프셋은 연관된 결정된 작동 조건과 함께 제로 오프셋 상관관계(214)에 새로운 값으로서 저장될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 결정된 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 상기 제로 오프셋 결정 루틴(216)은 단계(707)로 진행할 수 있다. 상기 이전에 결정된 제로 오프셋은 '베스트 게스트(best guest)' 제로 오프셋을 포함할 수 있으며, 이는 예컨대 제작자에 의해 프로그램될 수 있다.

단계(707)에서, 평균 제로 오프셋이 결정될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 현재 제로 오프셋과 상기 이전에 결정된 제로 오프셋에는 가중 계수가 부여될 수 있으며, 가중 제로 오프셋은 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들의 가중 평균을 포함할 수 있다. 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들에 부여된 가중 계수들은 예컨대 시간에 기초할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 새로 결정된 제로 오프셋들에는 오래전에 결정된 제로 오프셋들 보다 더 큰 가중치가 주어진다. 따라서, 상기 현재 제로 오프셋은 상기 이전에 결정된 제로 오프셋 보다 더 많은 가중치가 주어지게 될 것이다. 예를 들면, 평균 제로 오프셋을 결정할 때, 현재 제로 오프셋에는 이전에 결정된 제로 오프셋의 가중치의 2배가 주어질 것이다. 마찬가지로, 상기 현재 제로 오프셋에 주어진 특정 가중치는 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들 간의 상대적인 시간 경과에 기초할 수 있다. 상기 가중 계수는 예컨대 상기 차동 제로 결정 루틴(215)과 같은 정상 작동시 보상된 제로 오프셋을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 가중된 제로 오프셋은 예컨대 오프셋 상관관계(215)와 함께 저장될 수 있다. 따라서, 상기 차동 제로 결정 루틴(215)에서, 상기 오프셋 상관관계(214)와 함께 저장된 제로 오프셋 값들은 가중된 제로 오프셋 값들을 포함할 수 있다.

상기 제로 오프셋을 갱신하기 위해 가중 평균을 이용함으로써, 본 발명은 조건 변화에 연속적으로 적응할 수 있을 뿐만 아니라, 측정된 작동 조건 이외의 계수에 영향을 미칠 수 있는 단일의 제로 오프셋에서의 극심한 변화에 의해 생성되는 상당한 에러를 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 계측 전자장치(20)는 하나 또는 그보다 많은 측정된 작동 조건을 상기 오프셋 상관관계(214)와 비교할 때 갱신된 제로 오프셋 값을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 차동 오프셋 결정 루틴(213) 또는 상기 제로 오프셋 결정 루틴(216)과 같은 제로 오프셋 결정 루틴이 실시될 때마다, 상기 오프셋 상관관계(214)가 데이터베이스에 저장될 수 있다. 발생된 각각의 성공적인 오프셋 상관관계에 의해, 상기 데이터베이스는 성장한다.

상기 보상된 제로 오프셋은 예컨대 상기 계측 전자장치(20)에 의해 자동으로 결정될 수 있음을 또한 이해하여야 한다. 이는 이전에 발생된 상관관계에 기초하여 보상된 제로 오프셋을 사용자/작업자가 수동으로 입력할 필요가 없게 한다.

전술한 바와 같은 본 발명은 코리올리 유량계와 같은 진동 유량계의 제로 오프셋에서 발생할 수 있는 변화를 결정하고 보상하는 다양한 방법들을 제공한다. 아울러, 본 발명은 차동 측정 성능을 최대화하기 위해 시간이 지나며 발생할 수 있는 유동 교정 계수의 변화를 보상하거나, 보다 단순하게는, 2개 또는 그보다 많은 계측기들 간의 유동 교정 계수들의 일정한 차이를 제거하는 다양한 방법을 제공한다. 전술한 실시예들은 유량계, 특히 코리올리 유량계와 연관되었으나, 본 발명은 코리올리 유량계에 한정되어서는 아니되며, 본 명세서에 개시된 방법들은 코리올리 유량계의 측정 능력들 중 일부가 없는 다른 유형의 유량계, 다른 진동 센서들과 함께 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.

상기 실시예들에 대한 상세한 설명은 본 발며의 범위에 속하는 것으로 본 발명자들이 고려한 모든 실시예들을 총망라하여 설명한 것이 아니다. 사실, 당업자들은 전술한 실시예들의 특정 요소가 다른 실시예들을 만들기 위해 다양하게 조합되거나 제거될 수 있으며, 그 다른 실시예들은 본 발명의 범위와 교시에 속한다는 것을 이해할 것이다. 또한, 전술한 실시예들이 본 발명의 범위와 교시에 속하는 추가적인 실시예들을 만들기 위해 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있음이 당업자들에게는 명백할 것이다.

따라서, 본 발명의 특정 실시예들과 예들은 설명을 목적으로 본 명세서에 기술되었으나, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 다양한 등가의 변형들이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 본 명세서에 개시된 교시들은, 첨부도면에 도시된 전술한 실시예들에 대해서만이 아니라,다른 진동 센서들에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 하기된 특허청구범위로부터 결정되어야 한다.

Claims

제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건 간에 이전에 설정된 오프셋 상관관계를 가진 진동 유량계를 작동시키기 위한 방법으로서,
상기 진동 유량계로부터 센서 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 센서 신호에 기초하여 상기 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 결정하는 단계;
하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 결정하는 단계;
상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 상기 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교하는 단계; 및
상기 오프셋 상관관계가 상기 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 이후 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들에 기초한 평균 제로 오프셋을 발생시키는 단계;를 포함하는,
진동 유량계의 작동 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건과 상기 진동 유량계에 대한 현재 제로 오프셋을 저장하는 단계를 더 포함하는,
진동 유량계의 작동 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 평균 제로 오프셋을 발생시키는 단계는,
제 1 가중 제로 오프셋을 발생시키기 위해 상기 현재 제로 오프셋에 제 1 가중 계수를 적용하는 단계;
제 2 가중 제로 오프셋을 발생시키기 위해 상기 이전에 결정된 제로 오프셋에 제 2 가중 계수를 적용하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 가중 제로 오프셋에 기초하여 상기 평균 제로 오프셋을 계산하는 단계;를 포함
진동 유량계의 작동 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 가중 계수는 시간 가중 계수를 포함하는,
진동 유량계의 작동 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 평균 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건에 기초하여 새로운 오프셋 상관관계를 발생시키는 단계를 더 포함하는,
진동 유량계의 작동 방법.
진동 유량계(10)의 계측 전자장치(20)로서,
제 1 진동 유량계(10)로부터 센서 신호(210)를 수신하고,
상기 수신된 센서 신호(210)에 기초하여 상기 진동 유량계(10)의 현재 제로 오프셋을 결정하며,
하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 결정하고,
상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건을 상기 오프셋 상관관계의 하나 또는 그보다 많은 이전 작동 조건과 비교하며; 및
상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하면, 이후 상기 현재 및 이전에 결정된 제로 오프셋들에 기초한 평균 제로 오프셋을 발생시키도록 구성된 프로세싱 시스템(203)을 포함하는,
계측 전자장치.
제 6 항에 있어서,
상기 프로세싱 시스템(203)이, 상기 오프셋 상관관계가 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건에 대응하는 이전에 결정된 제로 오프셋을 포함하지 않으면, 상기 하나 또는 그보다 많은 현재 작동 조건과 상기 진동 유량계(10)의 현재 제로 오프셋을 저장하도록 더 구성된,
계측 전자장치.
제 6 항에 있어서,
상기 평균 제로 오프셋을 발생시키는 단계는,
제 1 가중 제로 오프셋을 발생시키기 위해 상기 현재 제로 오프셋에 제 1 가중 계수를 적용하는 단계;
제 2 가중 제로 오프셋을 발생시키기 위해 상기 이전에 결정된 제로 오프셋에 제 2 가중 계수를 적용하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 가중 제로 오프셋에 기초하여 상기 평균 제로 오프셋을 계산하는 단계;를 포함하는,
계측 전자장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 가중 계수는 시간 가중 계수를 포함하는,
계측 전자장치.
제 6 항에 있어서,
상기 프로세싱 시스템(203)이 상기 평균 제로 오프셋과 하나 또는 그보다 많은 작동 조건에 기초하여 새로운 오프셋 상관관계를 발생시키도록 더 구성된,
계측 전자장치.