KR20130044367A - 유체의 특성을 결정하기 위한 방법 및 코리올리 유량계 - Google Patents
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Abstract
코리올리 유량계(5)가 본원발명의 일 실시예에 따라 제공된다. 코리올리 유량계(5)는 하나 이상의 유동 도관(103), 상기 하나 이상의 유동 도관(103)에 부착되는 두 개 이상의 픽오프 센서들(105,105'), 및 상기 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키도록 구성되는 드라이버(104), 상기 두 개 이상의 픽오프 센서(105, 105') 및 드라이버(104)에 연결되는 계측 전자장치(20)를 포함한다. 계측 전자장치(20)는 제1 진동 주파수로 제1 이상 굽힘 모드에서 유량계(5)의 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키고, 제1 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제1 진동 응답을 측정하고, 최소한 제2 진동 주파수로 제1 이상 굽힘 모드에서 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키고, 제2 진동 응답을 측정하고, 상기 제1 진동 응답 및 제2 진동 응답을 이용하여 최소한 질량 유량 및 점성을 결정한다.
Description
본원발명은 유체의 특성을 결정하기 위한 방법 및 코리올리 유량계에 관한 것으로서, 특히 두 개 이상의 진동 응답(vibrational responses)을 사용하여 유체의 특성을 결정하기 위한 방법 및 코리올리 유량계에 관한 것이다.
코리올리 유량계와 같은 진동 도관 센서는 통상적으로 유동 물질을 포함하는 진동 도관의 운동을 탐지함으로써 작동한다. 유량, 밀도 등과 같은 도관 내의 물질과 관련된 특성은 도관과 관련된 운동 변환기(motion transducer)로부터 수신된 측정 신호를 처리함으로써 결정될 수 있다. 진동 물질이 충진된 시스템의 진동 모드는 대체적으로 저장 도관 및 여기에 들어 있는 물질의 결합된 질량, 강성 및 댐핑(damping) 특성에 의하여 영향을 받는다.
통상적인 코리올리 질량 유량계는 하나 이상의 도관을 포함하는데, 이들은 파이프 라인이나 다른 수송 시스템에 정렬되어 연결돼서, 시스템 내에서 유체, 슬러리 등의 재료를 운반한다. 각각의 도관은 예를 들어 단순 굽힘, 비틀림, 방사상, 및 결합된 모드를 포함하는 자연 진동 모드 세트를 갖는 것으로 간주할 수 있다. 통상적인 코리올리 질량 유동 측정 장치에서, 도관은 물질이 도관을 통해 유동할 때 하나 이상의 진동 모드로 여기되며, 도관의 운동은 도관을 따라 이격된 지점에서 측정된다. 여기(excitation)는 통상적으로, 예를 들어 음성 코일(voice coil) 유형의 드라이버 등의 전기 기계적 장치와 같은 액추에이터에 의해 제공되는데, 이는 주기적인 방식으로 도관을 교란시킨다. 질량 유량은 변환기 위치에서의 운동 사이의 위상차나 시간 지연을 측정함으로써 결정될 수 있다. 유동 도관이나 도관들의 진동 응답을 측정하기 위하여 두 개의 이와 같은 변환기(또는 픽오프 센서(pickoff sensor))가 통상적으로 사용되며, 보통 액추에이터의 상류와 하류의 위치에 배치된다. 두 개의 이러한 픽오프 센서는 두 개의 독립된 전선 쌍과 같은 배선(cabling)에 의하여 전자 장치에 연결된다. 이러한 전자 장치는 두 개의 픽오프 센서로부터 신호를 받아서 질량 유량 측정치를 얻도록 신호를 처리한다.
종래의 코리올리 질량 유량계는 유량계를 통과하여 유동하는 유동 매체의 질량 유량, 밀도, 및 온도의 연속적인 측정을 제공한다. 그러나 유동 매체의 유동 특성 중에서의 어떠한 변화도 유량계에 대한 질량 하중을 증가시키거나 감소시킬 수 있으며, 이로써 특히 지시된 밀도에 에러를 초래할 수 있게 된다.
코리올리 질량 유량계나 농도계(densitometer)와 같은 진동 요소 변환기의 설계자들은 일반적으로 점성, VOS, 쉬어 속도, 압력, 및 레이놀즈 수에 대한 변환기 민감도는 최소화하면서도 질량, 밀도, 및 온도에 대한 민감도는 최대화시키려고 노력한다. 이에 따라, 종래의 통상적인 유량계는 질량, 밀도, 및 온도는 정확히 측정할 수 있으나, 점성, VOS, 쉬어 속도, 압력, 및 레이놀즈 수 중 하나 이상과 같은 추가적인 유동 특성에 대해서는 정확한 측정이 어렵다. 따라서 유량계 장치에서는 질량, 밀도, 및 온도에 추가하여 다른 유동 특성을 측정할 필요가 있다.
본원발명은 유량계의 유동 특성을 결정하는 것과 관련된 문제를 해결할 수 있도록 한다.
코리올리 유량계는 본원발명의 일 실시예에 따라 제공된다. 코리올리 유량계는 하나 이상의 유동 도관, 상기 하나 이상의 유동 도관에 부착되는 두 개 이상의 픽오프 센서, 상기 하나 이상의 유동 도관을 진동시키도록 구성되는 드라이버, 상기 두 개 이상의 픽오프 센서 및 드라이버에 연결되는 계측 전자장치를 포함한다. 계측 전자장치는 제1 진동 주파수로 제1 이상 굽힘 모드(first out-of-phase bending mode)에서 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 제1 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제1 진동 응답으로서 하나 이상의 유동 도관에 대하여 제1 진동 응답을 측정하고, 최소한 제2 진동 주파수로 제1 이상 굽힘 모드에서 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 제2 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제2 진동 응답을 측정하고, 상기 제1 진동 응답 및 제2 진동 응답을 사용하여 최소한 질량 유량 및 점성을 결정하도록 구성된다.
코리올리 유량계의 유동 특성을 결정하기 위한 방법이 본원발명의 일 실시예에 따라 제공된다. 이러한 방법은 제1 이상 굽힘 모드에서 제1 진동 주파수로 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 상기 하나 이상의 유동 도관의 제1 진동 응답을 측정하는 단계를 포함한다. 제1 진동 응답은 제1 진동 주파수에 응답하여 발생된다. 이러한 방법은 또한 제1 이상 굽힘 모드에서 최소한 제2 진동 주파수로 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 제2 진동 응답을 측정하는 단계를 포함한다. 제2 진동 응답은 제2 진동 주파수에 응답하여 발생된다. 이러한 방법은 또한 제1 진동 응답 및 제2 진동 응답을 사용하여 유동 매체의 최소한 점성 및 질량 유량을 결정하는 단계를 포함한다.
본원발명의 일 실시예에 따라서 코리올리 유량계의 유동 특성을 결정하기 위한 코리올리 유량계 소프트웨어 제품이 제공된다. 이러한 소프트웨어 제품은 처리 시스템이 제1 진동 주파수로 제1 이상 굽힘 모드에서 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 제1 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제1 진동 응답으로서 하나 이상의 유동 도관에 대하여 제1 진동 응답을 측정하고, 최소한 제2 진동 주파수로 제1 이상 굽힘 모드에서 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 제2 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제2 진동 응답을 측정하고, 상기 제1 진동 응답 및 제2 진동 응답을 사용하여 최소한 질량 유량 및 하나 이상의 유동 특성을 결정하도록 명령할 수 있게 구성된 제어 소프트웨어를 포함한다. 이러한 소프트웨어 제품은 제어 소프트웨어를 저장하는 저장 시스템을 추가적으로 포함한다.
일 측면에서, 결정 단계는 밀도를 결정하는 단계를 포함한다.
다른 측면에서, 결정 단계는 쉬어 속도를 결정하는 단계를 추가적으로 포함한다.
또 다른 측면에서, 결정 단계는 레이놀즈 수를 결정하는 단계를 추가적으로 포함한다.
또 다른 측면에서, 결정 단계는 음속(VOS)을 결정하는 단계를 추가적으로 포함한다.
또 다른 측면에서, 결정 단계는 압력을 결정하는 단계를 추가적으로 포함한다.
또 다른 측면에서, 점성은 동적 점성을 포함한다.
또 다른 측면에서, 점성은 역학 점성을 포함한다.
또 다른 측면에서, 진동은 제1 진동 주파수와 제2 진동 주파수 사이에서의 점핑(jumping)을 포함한다.
또 다른 측면에서, 진동은 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수로 하나 이상의 유동 도관을 실질적으로 동시에 진동시키는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 진동은 미리 결정된 소인시간주기(sweep time period)에 걸쳐 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수 사이의 스위핑(sweeping)을 포함한다.
또 다른 실시예에서 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수는 하나 이상의 유동 도관의 기본 주파수 위 및 아래로 실질적으로 동일하게 이격된다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 유동 도관은 두 개의 실질적으로 U-형상인 유동 도관을 포함한다.
도 1은 유량계 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 코리올리 유량계를 도시한다.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 따른 계측 전자장치를 도시한다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 코리올리 유량계 내의 유동 특성을 결정하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 4A는 댐핑 인자 ζ의 3 가지 서로 다른 값에 대한 크기 응답 특성을 도시하며, 또 4B는 상응하는 위상 응답 특성을 도시한다.
도 5는 유량계 조립체에 적용되는 진동 주파수를 제어하기 위한 피드백 루프를 도시한다.
도 2는 본원발명의 일 실시예에 따른 계측 전자장치를 도시한다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 코리올리 유량계 내의 유동 특성을 결정하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 4A는 댐핑 인자 ζ의 3 가지 서로 다른 값에 대한 크기 응답 특성을 도시하며, 또 4B는 상응하는 위상 응답 특성을 도시한다.
도 5는 유량계 조립체에 적용되는 진동 주파수를 제어하기 위한 피드백 루프를 도시한다.
도 1-5 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(lead; 100)를 통해 유량계 조립체(10)에 연결되어 경로(26)로 밀도, 질량 유량(mass flow rate), 용적 유량(volume flow rate), 총 질량 유동(totalized mass flow), 온도, 및 기타 정보를 제공한다.
유량계 조립체(10)는 한 쌍의 플랜지(101, 101'), 매니폴드(102, 102'), 드라이버(104), 픽-오프 센서(pick-off sensor; 105-105'), 유동 도관(103A, 103B)을 포함한다. 드라이버(104) 및 픽-오프 센서(105, 105')는 유동 도관(103A, 103B)에 연결된다.
플랜지(101, 101')는 매니폴드(102, 102')에 부착된다. 매니폴드(102, 102')는 스페이서(106)의 대향하는 단부에 부착된다. 스페이서(106)는 매니폴드(102, 102') 사이의 간격을 유지하여 유동 도관(103A, 103B)에서의 바람직하지 않은 진동을 방지한다. 유량계 조립체(10)가 측정될 물질을 운반하는 파이프라인 시스템(도시되지 않음)으로 삽입되면, 물질은 플랜지(101)를 통하여 유량계 조립체(10)로 유입되고, 물질의 전체 양이 유동 도관(103A, 103B)으로 유입되도록 향하는 유입 매니폴드(102)를 통과하고, 유동 도관(103A, 103B)을 통해 유동하여, 플랜지(101')를 통해 유량계 조립체(10)를 떠나는 곳인 배출 매니폴드(102')로 돌아간다.
유동 도관(103A, 103B)은, 굽힘축(W--W 및 W'--W')에 대해 실질적으로 동일한 질량 분포, 관성 모멘트, 및 탄성계수를 갖도록, 유입 매니폴드(102) 및 배출 매니폴드(102')에 대해 선택되어 적절하게 장착된다. 유동 도관은 실질적으로 평행하게 매니폴드로부터 바깥쪽으로 연장한다.
유동 도관(103A-B)은 드라이버(104)에 의하여 그 각각의 굽힘축(W 및 W')에 대하여 반대 방향으로 소위 유량계의 제1 이상(out-of-phase) 굽힘 모드에서 구동된다. 드라이버(104)는 유동 도관(103A)에 장착되는 자석 및 유동 도관(103B)에 장착되는 대향 코일과 같은 많은 공지의 장치 중 하나를 포함할 수 있다. 교류가 대향 코일을 통과하여 양 도관을 진동시킨다. 계측 전자장치(20)에 의하여 적당한 구동신호가 리드(110)를 통해 드라이버(104)로 인가된다.
계측 전자장치(20)는 센서 신호를 리드(111, 111')에 각각 전달한다. 계측 전자장치(20)는 리드(110) 상에 구동 신호를 생성하는데, 이는 드라이버(104)가 유동 도관(103A, 103B)을 진동시키도록 한다. 계측 전자장치(20)는 질량 유량을 계산하기 위하여 픽-오프 센서(105, 105')로부터의 좌측 및 우측 속도 신호를 처리한다. 경로(26)는 입력 및 출력 수단을 제공하는데, 이는 계측 전자장치(20)에 작업자가 접속할 수 있게 한다. 도 1의 설명은 단지 코리올리 유량계의 작동에 대한 예로서만 제공되어 있을 뿐이며 본원발명의 내용을 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 2는 본원발명의 실시예에 따른 계측 전자장치(20)를 도시한다. 계측 전자장치(20)는 통신 인터페이스(201), 처리 시스템(202), 및 저장 시스템(203)을 포함한다. 처리 시스템(202)은 통신 인터페이스(201)에 연결된다.
통신 인터페이스(201)는 계측 전자장치(20)와 외부 장치 사이의 통신을 가능하게 한다. 통신 인터페이스(201)는 계산된 유동 특성을 경로(26)를 통하여 외부 장치로 전달할 수 있게 한다. 외부 장치는 (도 1의 리드(100)를 통하여) 유량계 조립체(10), (도 1의 경로(26)를 통하여) 모니터 장치 또는 장치들, 또는 임의 방식의 사용자 인터페이스나 통신 장치를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(201)는 리드(100)를 거쳐 유량계 조립체(100)로부터 유동 측정치를 수신할 수 있게 한다. 통신 인터페이스(201)는 예를 들어 어떠한 방식의 전자, 광학, 또는 무선 통신도 가능하다. 인터페이스(26)는 전화 시스템 및/또는 디지털 데이터 네트워크를 통해 통신을 가능하게 한다. 결과적으로, 계측 전자장치(20)는 원격의 유량계, 원격의 처리/모니터 장치, 원격의 메모리 매체, 및/또는 원격의 사용자와 통신할 수 있다.
처리 시스템(202)은 계측 전자장치(20)의 가동을 수행하며 유량계 조립체(10)로부터 유동 측정치를 처리한다. 처리 시스템(202)은 하나 이상의 유동 특성을 생성하기 위하여 처리 과정(processing routine; 210)을 실행하며 유동 측정치를 처리한다. 처리 시스템(202)은 일반적 용도의 컴퓨터, 마이크로 프로세스 시스템, 논리 회로, 또는 기타의 일반 용도나 주문형 처리 장치를 포함할 수 있다. 처리 시스템(202)은 다수의 처리 장치 사이에 분배될 수 있다. 처리 시스템(202)은 저장 시스템(203)과 같이, 어떠한 형태의 일체형 또는 독립형 전자 저장 매체도 포함할 수 있다. 대안적으로, 저장 시스템(203)은 처리 시스템(202)과 연결되는 독립적인 전자 저장 매체를 포함할 수 있다.
저장 시스템(203)은 유량계 파라미터 및 데이터, 소프트웨어 루틴(software routines), 상수, 및 변수를 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 저장 시스템(203)은 처리 시스템(202)에 의하여 실행되는 처리 과정(210)을 포함한다. 저장 시스템(203)은 유량계 조립체(10)를 가동시키는데 사용되는 변수들을 저장한다. 저장 시스템(203)은 일 실시예에서 제1 진동 주파수(211), 최소한 제2 진동 주파수(212), 제1 진동 응답(213), 제2 진동 응답(214), 및 소인 시간 주기(sweep time period)를 저장한다.
저장 시스템(203)은 유량 측정치로부터 얻은 유동 특성을 하나 이상 저장한다. 저장 시스템(203)은 일 실시예에서 질량 유량(220), 밀도(221), 동적 점성(kinematic viscosity; 222), 역학 점성(dynamic viscosity; 223), 쉬어 속도(shear rate; 224), 레이놀즈 수(225), 음속(VOS)(226), 및 댐핑 인자(damping factor; 227)(또는 특성 인자(quality factor) Q)와 같은 유동 특성을 저장한다. 예를 들어 온도 및/또는 압력과 같은 다른 유동 특성도 측정되어 기록될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
질량 유량(220)은 유량계 조립체(10)를 통한 질량 유동의 측정치이다. 밀도(221)는 유량계 조립체(10) 내의 유량 물질의 밀도이다.
유체의 점성은 쉬어(shear)나 유동에 대한 유체의 저항성으로서 규정되며, 유체의 접착/점착(adhesive/cohesive) 특성의 측정치이다. 이러한 저항성은 제1 유체층이 다른 유체층을 지나 미끄러질 때 발생되는 분자 사이의 마찰에 의해 야기된다. 유체의 점성 특성의 측정은 유체의 주입(pumping), 측정, 또는 취급을 위한 장치를 적절하게 설계하여 가동시키기 위해서 요구된다.
동적 점성(222)은 밀도에 대한 정적 점성의 비율로서 규정될 수 있다. 동적 점성(222)은 역학 점성(223) 및 밀도(221)로부터 계산될 수 있다. 역학 점성(223)은 유체에 의하여 단위 거리로 떨어지게 유지될 때 단위 속도에서 하나의 수평 평면이 다른 평면에 대하여 이동하기 위해 요구되는 단위 면적당의 접선방향 힘(tangential force)으로서 규정될 수 있다.
쉬어 속도(224)는 유체의 한 층이 다른 유체층위로 지나가는 속도의 변화 비율로서 규정될 수 있다.
레이놀즈 수(225)는 점성의 효과에 대한 관성력의 중요성에 대한 치수로서 규정될 수 있다. 높은 레이놀즈 수에서, 유동은 난류가 되어 낮은 레이놀즈 수에 있는 동일한 액체와는 정성적으로 다른 특성을 나타낸다.
VOS(226)는 유동 매체에서의 음속이다. VOS(226)는 예를 들어 유동 매체의 변화에 따라 변하거나, 유동 매체의 밀도 변화에 따라 변하거나, 또는 유동 매체의 성분 변화에 따라 변할 수 있다.
댐핑 인자(227)는 유동 매체에 의해 진동이 얼마나 감쇄되는가에 대한 값으로서 규정될 수 있다. 대안적으로, 댐핑 인자(227)는 유체 매체의 점성의 값으로서 규정될 수도 있다.
처리 시스템(202)은 하나 이상의 유동 특성을 측정하기 위하여 처리 과정(210)을 실행할 수 있다. 처리 과정(210)은 처리 시스템(202)에 의하여 실행될 때, 처리 시스템(202)이 제1 진도 주파수(211)로 유량계(5)의 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키도록 구성하며, 하나 이상의 유동 도관(103)의 제1 진동 응답(213) - 제1 진동 응답(213)은 제1 진동 주파수(211)에 응하여 발생됨 - 을 측정하며, 최소한 제2 진동 주파수(212)로 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키며, 제2 진동 응답(214) - 제2 진동 응답(213)은 제2 진동 주파수(212)에 응하여 발생됨 - 을 측정하며, 제1 진동 응답(213) 및 제2 진동 응답(214)을 이용하여 적어도 유동 매체의 점성 및 질량 유량(220)을 결정한다(도 3 참조).
제1 진동 주파수(211) 및 제2 진동 주파수(212)는 요구되는 어떠한 주파수도 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 진동 주파수(211) 및 제2 진동 주파수(212)는 유량계 조립체(10)의 기본 주파수의 위 아래로 실질적으로 동일하게 이격되어 있다. 그러나 유동 매체 및 주위 환경에 따라 다른 주파수가 사용될 수도 있다.
일 실시예에서, 처리 과정(210)은 제1 진동 주파수(211)와 제2 진동 주파수(212) 사이에서 점프할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 처리 과정(210)은 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수로 하나 이상의 유동 도관(103)을 실질적으로 동시에 진동시킬 수 있다. 또 다른 대안적 실시예에서, 처리 과정(210)은 제1 진동 주파수(211) 및 제2 진동 주파수(212) 사이에서 드라이버(104)의 진동을 스윕(sweep)할 수 있는데, 여기서 실제 진동 주파수는 소인 시간 주기(215)에 따라 두 개의 주파수 사이에서 스텝(step)될 수 있다.
도 3은 본원발명의 실시예에 따라 코리올리 유량계(5) 내에서 유동 특성을 결정하기 위한 방법의 순서도(300)를 도시한다. 단계(301)에서 유동관 장치(10)는 드라이버(104)에 의하여 제1 이상 굽힘 모드(first out-of-phase bending mode)에서 제1 진동 주파수(211)로 진동된다. 제1 진동 주파수(211)는 유량계 조립체(10)의 기본 진동 주파수가 될 수 있거나, 기본 주파수 위 또는 아래의 주파수가 될 수 있다.
단계(302)에서, 제1 진동 응답(213)이 측정된다. 이러한 측정은 픽-오프(105)로부터 신호를 받는 단계와 두 개의 픽-오프(105) 사이의 위상차를 결정하기 위해 픽-오프 신호를 사용하는 단계를 포함한다. 제1 진동 응답(213)은 드라이버(104)에 의해 발생되는 제1 진동 주파수(211)에 응답하여 유량계 조립체(10)에 의해 발생된다.
단계(303)에서, 유량계 조립체(10)는 드라이버(104)에 의하여 제1 이상 굽힘 모드에서 제2 진동 주파수(212)로 진동된다. 제2 진동 주파수(212)는 제1 진동 주파수(211) 이외의 어떠한 주파수도 될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 진동 주파수(211) 및 제2 진동 주파수(212)는 유량계 조립체(10)의 기본 주파수의 위 및 아래로 실질적으로 동일하게 이격되어 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 제1 진동 주파수(211) 및 제2 진동 주파수(212)는 요구되는 어떠한 주파수도 포함할 수 있다.
단계(304)에서, 제2 진동 응답(214)이 측정된다. 제2 진동 응답(214)은 드라이버(104)에 의해 발생되는 제2 진동 주파수(212)에 응답하여 유량계 조립체(10)에 의해 발생된다.
단계(305)에서, 질량 유량 및 기타 유동 특성이 계측 전자장치(20)에 의하여 제1 진동 응답(213) 및 제2 진동 응답(214)으로부터 결정된다. 두 개 이상의 진동 응답을 수집함으로써, 계측 전자장치(20)는 많은 유동 특성을 결정할 수 있다. 유동 특성은 유량계 조립체(10) 내의 유동 물질의 밀도(221), 동적 점성(222), 역학 점성(223), 쉬어 속도(224), 레이놀즈 수(225), VOS(226), 및 댐핑 인자(227)를 포함할 수 있다.
코리올리 유량계(5)의 진동 구조는 아래 미분 방정식을 따르는 단일 자유도 공진기(single degree of freedom resonator)로서 설명될 수 있다.
여기서 우항은 표준 진동 강제 함수(normalized oscillatory forcing function)이며 ζ는 댐핑 인자이다. 여기서, x 는 순간적인 유동관 변위이며 dx/dt 및 dx2/dt2 은 각각 변위의 일차 및 이차 미분이다.
이러한 시스템의 주파수 응답은 다음과 같으며:
응답의 크기는 다음과 같으며:
위상 응답(Φ)은 다음과 같다:
도 4A는 댐핑 인자 ζ의 3가지 다른 값에 대한 크기 응답 특성 곡선을 도시하며, 도 4B는 상응하는 3 개의 위상 응답 특성 곡선을 도시한다. 3 개의 곡선은 댐핑 인자 ζ = 0.05, ζ = 0.1, 및 ζ = 0.2 를 나타낸다. 그러므로 댐핑 인자 ζ는 두 개 이상의 주파수(ω1, ω2)에 대한 진동 응답의 크기 및 위상과 서로 연관되어 유도될 수 있다는 것을 그래프로부터 알 수 있다.
공진기에 유지되는 진동의 순도(purity)는 퀄리티 인자(quality factor) Q 로 알 수 있으며, 이는 다음과 같이 정의된다:
여기서 퀄리티 인자 Q 는 댐핑 인자 ζ와 같다.
약하게 댐핑되는 시스템(즉, ζ << 1 인 경우)에서는, 다음과 같다:
여기서 ω1 및 ω2 는 유량계 조립체(10)에 대한 진폭 응답이 (Q/√(2))의 값으로 떨어지는 반 출력 지점(half power point)이다.
아래의 값:
은 시스템의 3dB 대역폭으로 알려져 있다. 일반적으로 최대 응답 지점(ω0) 는 다음과 같이 주어진다는 것을 주목하자.
이는 최대 응답 ω0 가 댐핑을 받지 않는 자연 주파수 ωn 보다 작은 주파수에서 일어난다는 것을 나타낸다.
코리올리 질량 유량계를 통과하는 유동 매체의 역학 점성(v)은 구조체의 퀄리티 인자(Q)를 직접적으로 변경시킨다. 유동 매체가 더 점성이 있을수록 시스템은 더욱 댐핑을 받는다. 실제로, 유동 매체의 역학 점성(v) 및 퀄리티 인자(Q)는 다음과 같은 관계를 갖으며:
여기서 Kv 는 점성(v)의 제곱근으로 나누어지는 비례상수이다. 이는 유량계(5)로 시스템의 댐핑 인자(ζ)(또는 동등하게 그 퀄리티 인자(Q))를 측정하게 하는 방법이 적절한 조정(calibration) 이후에 역학 점성(v)을 산출하게 된다는 것을 암시한다.
퀄리티 인자(Q)를 측정하기 위해 사용되는 많은 방법이 있다. 그 중 첫 번째 방법은 최고 진폭 │G(ω)│max 를 측정함으로써 식(5)에서 정의된 바와 같이 퀄리티 인자(Q)를 직접 측정하는 것이다. 이를 위해서, 유량계 조립체(10)는 ω0 를 포함하는 구동 주파수의 연속범위를 통해 개방 루프(open loop)로 구동될 수 있다. 이는, 표준화의 수단으로서, 구동 전력을 일정하게 유지하면서 실행된다. 이러한 방식에 있어서 문제점은 몇몇 타입의 절대 진폭 응답 조정(absolute amplitude response calibration)을 요구한다는 것이며, 이는 노이즈를 갖거나 부정확하며 픽오프 효율의 변이성(variability)을 설명하지 못한다.
두 번째 방법은 유동 도관이나 도관들을 그들의 공칭 변위 진폭으로 구동하고 진동의 진폭 감소를 감시하면서 구동력을 주기적으로 해제한다. 진폭이 그 최대값의 0.707 로 감소하는데 소요되는 시간은 퀄리티 인자(Q)의 교호성 크기(alternate measure)를 제공하게 된다. 이러한 방법을 사용하는 데 있어 문제점은 구동 함수의 불연속적인 성질로부터 발생하는데, 이는 질량 유량 측정의 질을 순간적으로 그리고 주기적으로 교란시키게 된다.
세 번째 방법은 유량계 조립체(10)를 그 반 출력 지점(ω1, ω2)에서 그리고 최대 응답 지점(ω0)에서 연속적으로 구동함으로써 유량계 조립체(10)의 퀄리티 인자(Q)를 측정한다. 이는 퀄리티 인자가 공진기의 기계적 성질에 완전히 종속되고 드라이버(104)의 효율이나 픽-오프(105)의 효율에는 종속되지 않는다는 점에서 관심이 가는 접근 방안이다. 이러한 방식의 문제점은 유량계 조립체(10)가 (예를 들어 ω1 으로부터 ω0 로) 하나의 주파수에서 다른 주파수로 스위칭될 때, 유량계 조립체(10)가 혼란되어 그 안정 상태로 돌아오기까지 시간이 소요된다는 것이다. 이러한 안정화 기간 동안, 모든 프로세스 정보(점성, 밀도, 및 질량 유량)는 손실될 수 있으며, 측정의 질은 심각하게 떨어질 수 있다.
본원발명은 적어도 질량 유량, 밀도, 및 점성의 실질적으로 연속적이며 손상되지 않은 측정을 제공한다.
도 5는 유량계 조립체(10)에 가해지는 진동 주파수를 제어하기 위한 피드백 루프를 도시한다. 피드백 루프는 코리올리 센서(500)(즉, 유량계(5)), 위상 변이기(phase shifter; 501), 디지털-아날로그(D/A) 변환기(502), 아날로그-디지털(A/D) 변환기(503), 및 위상 센서(504)를 포함할 수 있다. 작동에 있어서, 위상 변이기(501)는 디지털 구동 신호를 생성하는데, 이는 D/A (502)에 의해서 아날로그 신호로 변환되어 코리올리 센서(500)로 제공된다. 픽오프 신호 출력은 A/D (503)에 제공되는데, 이는 아날로그 픽오프 신호를 디지털화하여 위상 변이기(501)에 제공한다. 위상 센서(504)는 입력(구동) 위상을 출력(센서) 위상과 비교하고, 위상차 신호를 위상 변이기(501)로 발생시킨다. 결과적으로, 위상 변이기(501)는 코리올리 센서(500)로 제공되는 구동 신호의 주파수 및 위상 변이를 제어할 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본원발명은 센서의 입력과 출력 사이의 위상을 제어하여, 시스템을 폐-루프 제어하에 유지하면서 제1 및 제2 진동 주파수(ω1, ω2) 사이에서 폐-루프 공진기를 연속적으로 순환시킨다. 이러한 위상 제어는 표준 위상-잠금 루프 기술(standard phase-locked loop technique)을 이용하여 디지털적으로 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 폐-루프 제어는 적절하게 프로그램된 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor; DSP)에 의해 실행될 수 있다. 그러나 다른 피드백 또는 루프 제어 기술이 사용될 수도 있으며, 이들은 본원발명의 상세한 설명 및 청구범위의 범위 내에 있다.
도 5에 도시된 목적 위상 설정점(setpoint)은 다음과 같은 시간의 주기 함수이며:
위상 변조 지수(ΔΦ) 및 변조 주기(TФ)는 일 실시예에서 수 초(seconds) 정도이다. 이와 같이 천천히 변화되는 위상 변이에 의해, 시스템 폐-루프 진동 주파수는 도 4B에 도시된 위상 곡선에 의해 예견되는 바와 같이 연속적으로 따라가게 될 것이다. 그러므로 모든 시간 주기(TФ)에 대하여, 진폭 응답의 절대적인 조정에 대한 필요성 없이, 모든 관련 변수(ω0, ω1, ω2, 및 질량 유량)는 작동 지점 ωE[ω1, ω2]의 연속범위를 통해 관련 진폭 응답을 따라감으로써 측정될 수 있다.
요구되는 응답 시간에 따라서, 밀도(ρ)는 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 밀도(ρ)는 위상이 밀도 조정 위상 지점(ρcal)을 통과할 때마다 밀도 출력을 주기적으로 갱신함으로써 결정될 수 있다. 다른 실시예에서 밀도(ρ)는 주파수 수정 인자를 결정함으로써 역학적으로 결정되며, 여기서 주파수 수정 인자는 제품의 점성 및 실제 위상에 종속된다.
쉬어 속도(224)는 유량계 조립체(10)의 자연 공진 주파수로부터 그리고 유량계 조립체(10)를 통한 질량 유량(220)을 이용함으로써 결정될 수 있다. 결과적으로, 서로 다른 진동 모드에서 작동시켜 유량계(5)의 공진 주파수를 변화시킴으로써 및/또는 유동 속도를 변화시킴으로써 쉬어 속도(224)가 수정될 수 있다. 이러한 가능성은 실질적으로 순간적으로 비-뉴턴 유체(non-Newtonian) 또는 액체 결과의 모습을 나타낼 수 있게 한다. 쉬어 응력(shearing stress)이 쉬어 변형(shearing strain)의 비율에 선형적으로 관련되는 유체는 뉴턴 액체(Newtonian fluid)로 표시된다. 뉴턴 물질은 진 액체(true liquid)로 언급되는데, 이는 그 점성이나 점조성(consistency)이 일정한 온도에서의 교란(agitation)이나 펌핑과 같은 쉬어에 의해 영향을 받지 않기 때문이다. 다행스럽게도, 물과 기름을 포함하여 대부분의 일반적인 유체, 액체 및 기체 모두는 뉴턴 유체이다.
유동 매체에 대한 레이놀즈 수(Re)(225)는 유량계 조립체(10)에 의해 통시에 측정되는 3개의 주요 측정치로부터 결정될 수 있다. 즉, 레이놀즈 수(Re)(225)는 질량 유량(220), 밀도(221), 및 역학 점성(223)으로부터 결정될 수 있다.
코리올리 유량계(5)로부터 생성되는 진동 응답은 추가적으로 다른 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 두 개 이상의 진동 응답이 유량계 조립체(10)의 휨 강성도(flexural stiffness)를 결정하는데 사용될 수 있다. 휨 강성도는 강성의 변화에 기초하여 유동 조정 인자(Flow Calibration Factor; FCF)를 수정하기 위해 사용될 수 있다.
휨 강성도에 영향을 미치는 인자들은 코리올리 유량계의 민감도(sensitivity)(유동 조정 인자)에도 영향을 미친다. 휨 강성도는 유동관을 알려진 하중 패턴으로 구부려서 유동관 변위를 측정함으로써 얻어진 정적 스프링 비율(static spring rate)이다. 어떠한 하중 패턴도, 변하지 않는 한, 휨 강성도를 측정하는데 사용될 수 있다. 예로서, 클램핑된 빔에 대한 휨 강성도는 다음과 같다:
여기서:
F - 하중(N);
E - 영률(Young's Modulus)(N/m2);
*I - 관성 모멘트(m4);
L - 길이(m);
Kflex - 유동관의 휨 강성도.
코리올리 유동관에 대하여, 휨 강성도가 변하면 조정 인자도 변해야 한다. 코리올리 유량계에 대한 휨 강성도는 다음과 같이 정의된다:
여기서:
CP - 휨 강성도에 대한 하중 패턴의 효과;
CG - 휨 강성도에 대한 휘어지지 않은 튜브 굽힘부 형상의 효과;
CS - 휨 강성도에 대한 휘어지지 않은 튜브 응력의 효과.
프리-스트레스(pre-stress)를 받지 않는 곧은 관의 코리올리 유량계에 대하여, 다음의 식은 조정 인자의 EI 에 대한 종속성을 보여준다:
그러므로 곧은 관에 대한 유동 조정 인자(FCF)는 다음과 같다:
여기서 C는 모드 형상 및 픽-오프 위치에 의해 결정되는 상수이다.
유동과 휨 강성도는 주어진 주파수에서 관 주파수 응답 함수(FRF) 상에 포인트을 추정함으로써 결정될 수도 있다. 이러한 포인트는 이후에 데이터에 단일 자유도를 적용시키기 위하여 그리고 FRF 상에 DC(즉, 제로 크로싱(zero crossing)) 포인트를 결정하기 위하여 사용된다.
유동 조정 인자는 다중 주파수 추정 프로세스를 사용하여 유효하게 될 수 있다. 다중 주파수 추정은 임의의 시간 도메인(time domain) 또는 주파수 도메인(frequency domain) 시스템 확인 방법을 사용하여 상수 (m1, c1, k1, ζ1, ω1, 및 A1) 를 확인함으로써 시작된다. 벡터(W)에 있는 주파수 세트(radians/second)에서 유리수의 연속 시간 전달 함수 모델을 복소 주파수 응답 벡터(H)에 맞추기 위하여 커브 피팅(curve fitting) 방식이 사용된다. FRF 데이터 포인트의 (주파수의) 위치와 개수는 피팅의 질(quality)에 영향을 주지 않는다. 양호한 피팅은 2개의 주파수 응답 데이터 포인트와 같은 작은 개수를 사용하여 달성된다. 유도된 모델은 다음의 형태를 갖는다:
드라이버 픽오프 이동성(mobility) (속도) 주파수 응답 데이터는 리셉턴스(receptance) (변위) 형태로 전환된다. 측정된 이동성 주파수 응답 데이터(H)에는 1/(iω) 가 곱해져야 한다. 측정된 이동성 드라이브 루프 주파수 응답(H)은 (하중에 비례하는) 드라이브 코일 전류로부터 (속도에 비례하는) 픽오프 전압까지이어야 한다.
이동성 데이터를 리셉턴스 데이터로 전환하면 다음과 같은 형태의 H(s)가 산출된다.:
여기서 a(1) = 1 이다. 관심 대상인 모드 파라미터는 전달 함수 모델로부터 다음과 같이 얻어진다:
물리적 파라미터는 아래의 식을 사용하여 계산될 수 있다:
물리적 파라미터가 일단 결정되면, (유동관의 길이 및 질량에서의 변화를 포함하여) 유동 조정 인자뿐만 아니라 다른 파라미터의 변화도 결정되어 수정된다.
추가적인 가능성에서, 두 개 이상의 진동 응답이 유동관의 코팅, 부식, 침식과 같은 유량계 구조체 변화를 탐지하고 구별하는데 사용될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 코리올리 유량계(5)는 그 공진 주파수에서 진동하여 유량계(5)가 질량 및 밀도를 측정할 수 있게 한다. 질량 측정은 다음의 식을 기초로 한다:
여기서:
FCF 는 유동 조정 인자;
Δt 는 시간 지연; 및
Δt0 는 영 유동(zero flow) 에서의 시간 지연.
FCF 항은 유량계의 강성에 비례한다. 강성은 유량계의 성능에 영향을 주는 지배적인 파라미터이다. 유량계의 강성이 변화되면, 유량계의 FCF 도 변화하게 된다. 유량계 성능의 변화는 예를 들어 코팅, 부식, 및 침식에 의해 야기될 수 있다.
식(19)은 강성을 반영하도록 다음과 같이 바뀔 수 있다:
여기서:
G 는 특정 센서와 연관된 기하 상수(geometric constant);
E 는 영률; 및
I 는 관성 모멘트.
면적 관성 모멘트, I는 유량계의 유동관이 변화하게 되면 변화된다. 예를 들어, 관이 부식되어 벽의 두께가 감소하면, 면적 관성 모멘트는 감소한다.
일 실시예에서, 본원발명은 유량의 지시된 변화로부터 유량계 구조체의 변화를 탐지하고 구별하기 위한 프로세스를 포함한다. 이러한 프로세스는 다중 모드 및 다음의 식을 사용하여 질량 유량, 
를 결정하는 것으로부터 시작한다:
다중 모드가 여기되면, 유동 노이즈나 강제 진동(forced vibration)으로부터, 진동 모드가 유동관을 통과하는 질량 유동과 연결되어 각각의 모드에 대한 코리올리 응답을 발생시킨다. 코리올리 응답은 관련되는 Δt 를 초래하는데, 이는 각각의 모드에 대한 질량 유동값을 계산하기 위해 사용된다.
각각의 모드에 대한 질량 유동값은 비교된다. 이에 따른 질량 유량은 각각의 모드에 대해 반드시 동일해야 한다. 질량 유동값이 동일하면 이러한 비교과정은 "정상 작동(proper operation)" 신호를 생성하고 프로세스는 다시 시작된다. "정상 작동" 신호는 예를 들어 사용자에게 가시적이거나 가청적인 신호의 형태가 될 수 있다.
질량 유량들 간에 수용 한계를 벗어나는 편차가 발생하면, 에러 신호가 발생된다. 이러한 에러 신호는 다양한 작동이 이루어지게 할 수 있다. 예를 들어, 에러 신호는 프로세스가 중단되거나 작동자에게 가시적 또는 가청적 경고를 신호를 발생하여 적절한 행동을 취하게 할 수 있다.
코리올리 유량계(5)의 밀도 측정은 다음의 식에 기초한다:
여기서:
k는 조립체의 강성;
m은 조립체의 질량;
f는 진동의 주파수; 및
τ는 진동의 주기.
식(22)은 단일 자유도 시스템에 대한 운동 방정식의 해이다. 영 유동(zero flow)에서의 코리올리 유량계는 다음과 같은 식(22)의 전개에 의해 나타낼 수 있다:
여기서:
E는 영률;
I는 횡단면 관성 모멘트;
Gρ는 기하 상수;
A는 횡단 면적;
ρ는 밀도;
f는 유량계 내의 유체를 표시; 및
t는 유동관(들)의 재료를 표시.
항을 재정렬함으로써, 식(23)은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
여기서:
기하 상수, Gρ 는 관의 길이 및 형상과 같은 기하학적 변수를 대표한다. 상수 C1 및 C2 는 두 개의 다른 유체에 대해 영 유동에서 통상의 조정 프로세스를 일부로서 결정된다.
일 실시예에서, 본원발명은 지시된 밀도의 변화로부터 유량계 구조체의 변화를 탐지하고 구별하기 위한 프로세스를 포함한다. 이러한 프로세스는 다중 모드를 사용하여 밀도 ρ를 결정하는 것으로부터 시작한다. 다중 모드는 유동 노이즈나 강제 진동으로부터 여기될 수 있다.
각각의 모드에 대한 밀도값은 비교된다. 산출된 밀도값은 각각의 모드에 대해 반드시 동일해야 한다. 밀도값이 동일하면, 프로세스는 "정상 작동(proper operation)" 신호를 생성하고 프로세스는 다시 시작된다. "정상 작동" 신호는 예를 들어 사용자에게 가시적이거나 가청적인 신호의 형태가 될 수 있다.
밀도값들 간에 수용 한계를 벗어나는 편차가 발생하면, 에러 신호가 발생된다. 이러한 에러 신호는 다양한 작동이 이루어지게 할 수 있다. 예를 들어, 에러 신호는 프로세스가 중단되거나 작동자에게 가시적 또는 가청적 경고를 신호를 발생하여 적절한 행동을 취하게 할 수 있다.
본원발명에 따른 코리올리 유량계 및 방법은, 필요하다면, 여러 장점을 제공하기 위해 본원발명의 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 사용될 수 있다. 본원발명은 다양한 유동 특성을 측정할 수 있는 유량계를 제공한다. 본원발명은 유량계 조립체를 여기시키기 위한 적어도 제1 및 제2 진동 주파수를 사용하여 유동 특성을 측정한다. 본원발명은 코리올리 유량계를 바람직하게 작동시켜서 유량계의 질량 유동 측정 성능을 훼손시키지 않으면서도 역학 점성, 동적 점성, 및 밀도의 추가적인 측정을 제공한다. 본원발명은 추가적으로 쉬어 속도, 레이놀즈 수, VOS, 및 댐핑 인자값을 제공할 수 있다. 이러한 여러 가지의 유동 특성은 유동 매체의 성질 및 거동에 관한 보다 상세하고 명확한 정보를 바람직하게 제공한다.
질량 유동, 밀도, 및 점성을 동시에 측정하는 제품에 대한 모든 주요 산업에 있어 사실상 많이 적용될 수 있다. 일례로, 본원발명은 주어진 동정 점성 내역으로 등유가 연료 기름과 혼합되는 배의 연료 기름 혼합에 사용될 수 있다. 이에 따른 혼합은 동시에 배로 계량될 수 있다. 이러한 응용에 대한 해결방안을 제공하기 위하여, 질량 유량, 밀도, 및 점성에 대한 측정이 요구된다.
다른 실시예에서, 본원발명은 윤활유 드럼의 충전에 사용될 수 있다. 여러 가지의 윤활유가 존재하며, 이들은 통상적으로 단일 스트림(stream)으로 제조되어 드럼으로 배치 충전(batch filling)된다. 드럼의 배치 충전과정 동안에, 서로 다른 윤활유 간의 인터페이스는 혼합을 방지하기 위해 정확하게 탐지되어야 한다. 이러한 인터페이스는 본원발명에 의해 제공되는 점성 측정을 사용하여 제품 점성의 변화를 통해 탐지된다. 질량 유동 출력은 본원발명에 의해 제공되는 질량 유량 측정을 사용하여 드럼을 정확하게 배치 충전하기 위해 사용된다.
다른 실시예에서, 본원발명은 HFCS-55와 같은 고 과당 콘 시럽(high fructose corn syrup; HFCS) 용액을 수용하기 위해 사용될 수 있다. HFCS 용액의 수용과정 동안에 각각의 용액은 특정한 밀도(Brix 단위) 및 점성 성질 내역을 갖게 된다. 브릭스(Brix)는 식물 즙 내의 고형 성분의 농도 측정치로서, 또는 대안적으로 자당(sucrose)(설탕)의 농도의 측정치로서 정의되었다. 명백하게, 질량 유량과 동시에 이러한 성질의 파라미터를 특정할 수 있게 되는 것은 소비자에게 커다란 장점이 된다.
Claims (37)
- 하나 이상의 유동 도관(103), 상기 하나 이상의 유동 도관(103)에 부착되는 두 개 이상의 픽오프 센서들(105, 105'), 및 상기 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키도록 구성된 드라이버(104)를 포함하는 코리올리 유량계(5)로서,
상기 드라이버(104) 및 상기 두 개 이상의 픽오프 센서들(105, 105')에 계측 전자장치(20)가 연결되고, 상기 계측 전자장치(20)는,
제1 이상(out-of-phase) 굽힘 모드에서 제1 진동 주파수로 상기 유량계의 상기 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키고, 상기 제1 진동 주파수에 응답하여 생성되는, 상기 하나 이상의 유동 도관(103)의 제1 진동 응답을 측정하고,
상기 제1 이상 굽힘 모드에서 최소한 제2 진동 주파수로 상기 하나 이상의 유동 도관(103)을 진동시키고, 상기 제2 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제2 진동 응답을 측정하고,
상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답 모두를 이용하여 단일 질량 유량을 결정하고,
상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답 모두를 이용하여 댐핑 인자를 결정하고 ― 상기 댐핑 인자는 상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답의 위상들 및 크기들을 상관시킴으로써 결정됨 ―,
상기 댐핑 인자를 이용하여 유동 매체의 점성을 결정하도록 구성되는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 결정이 밀도에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 결정이 쉬어 속도(shear rate)에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 결정이 레이놀즈 수(Reynolds number)에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 결정이 음속(VOS)에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 결정이 압력에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 점성이 동적 점성(kinematic viscosity)을 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 점성이 역학 점성(dynamic viscosity)을 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 제1 진동 주파수와 상기 제2 진동 주파수 사이에서 점프(jump)하는 것을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 제1 진동 주파수 및 상기 제2 진동 주파수로 상기 하나 이상의 유동 도관(103)을 실질적으로 동시에 진동시키는 것을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
미리 결정된 스윕(sweep) 시간 기간 동안 상기 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수 사이에서 스윕하는 것을 더 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수가 상기 하나 이상의 유동 도관(103)의 기본 주파수 위 및 아래로 실질적으로 동일하게 이격되는,
코리올리 유량계(5). - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 유동 도관(103)이 두 개의 실질적으로 U-형상인 유동 도관들을 포함하는,
코리올리 유량계(5). - 코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법으로서,
제1 이상 굽힘 모드에서 제1 진동 주파수로 상기 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키는 단계;
상기 제1 진동 주파수에 응답하여 생성되는, 상기 하나 이상의 유동 도관의 제1 진동 응답을 측정하는 단계;
상기 제1 이상 굽힘 모드에서 최소한 제2 진동 주파수로 상기 하나 이상의 유동 도관을 진동시키는 단계;
상기 제2 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제2 진동 응답을 측정하는 단계;
상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답 모두를 이용하여 유동 매체의 단일 질량 유량을 결정하는 단계;
상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답 모두를 이용하여 댐핑 인자를 결정하는 단계 ― 상기 댐핑 인자는 상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답의 위상들 및 크기들을 상관시킴으로써 결정됨 ―; 및
상기 댐핑 인자를 이용하여 상기 유동 매체의 단일 점성을 결정하는 단계
를 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 밀도를 결정하는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 쉬어 속도를 결정하는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 레이놀즈 수를 결정하는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 음속(VOS)을 결정하는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 압력을 결정하는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 점성이 동적 점성을 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 점성이 역학 점성을 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 진동 주파수와 상기 제2 진동 주파수 사이에서 점프하는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 진동 주파수 및 상기 제2 진동 주파수로 상기 하나 이상의 유동 도관을 실질적으로 동시에 진동시키는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
미리 결정된 스윕 시간 기간 동안 상기 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수 사이에서 스윕하는 단계를 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수가 상기 하나 이상의 유동 도관의 기본 주파수 위 및 아래로 실질적으로 동일하게 이격되는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 방법. - 코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
처리 시스템으로 하여금, 제1 이상 굽힘 모드에서 제1 진동 주파수로 상기 유량계의 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 상기 제1 진동 주파수에 응답하여 생성되는, 상기 하나 이상의 유동 도관의 제1 진동 응답을 측정하도록 명령할 수 있게 구성되는 제어 소프트웨어를 포함하고,
상기 제어 소프트웨어는 상기 처리 시스템으로 하여금,
상기 제1 이상 굽힘 모드에서 최소한 제2 진동 주파수로 상기 하나 이상의 유동 도관을 진동시키고, 상기 제2 진동 주파수에 응답하여 생성되는 제2 진동 응답을 측정하고,
상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답 모두를 이용하여 유동 매체의 단일 질량 유량을 결정하고,
상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답 모두를 이용하여 댐핑 인자를 결정하고 ― 상기 댐핑 인자는 상기 제1 진동 응답 및 상기 제2 진동 응답의 위상들 및 크기들을 상관시킴으로써 결정됨 ―,
상기 댐핑 인자를 이용하여 상기 유동 매체의 단일 점성을 결정하도록
명령할 수 있게 추가적으로 구성되는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 결정이 최소한 상기 유동 매체의 점성 및 밀도에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 결정이 쉬어 속도에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 결정이 레이놀즈 수에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 결정이 음속(VOS)에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 결정이 압력에 대한 결정을 더 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 점성이 동적 점성을 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 점성이 역학 점성을 포함하는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 제어 소프트웨어는 상기 처리 시스템으로 하여금 상기 제1 진동 주파수와 상기 제2 진동 주파수 사이에서 점프하도록 명령할 수 있게 추가로 구성되는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 제어 소프트웨어는 상기 처리 시스템으로 하여금 상기 제1 진동 주파수 및 상기 제2 진동 주파수로 상기 하나 이상의 유동 도관을 실질적으로 동시에 진동시키도록 명령할 수 있게 추가로 구성되는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 제어 소프트웨어는 상기 처리 시스템으로 하여금 미리 결정된 스윕 시간 기간 동안 상기 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수 사이에서 스윕하도록 명령할 수 있게 추가로 구성되는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체. - 제26항에 있어서,
상기 제1 진동 주파수 및 제2 진동 주파수가 상기 하나 이상의 유동 도관의 기본 주파수 위 및 아래로 실질적으로 동일하게 이격되는,
코리올리 유량계 내의 유동 특성들을 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체.
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