KR20130140649A - 센서 어셈블리 인증 - Google Patents

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폴 제이. 헤이스
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Abstract

계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 하나 또는 그 이상의 센서 보정값을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 수신된 센서 보정값을 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값과 비교하는 단계를 더 포함한다. 이때 상기 방법은 하나 또는 그 이상의 수신된 센서 보정값이, 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값의 기설정된 오차 범위 내에 있는 경우, 센서 어셈블리를 확인할 수 있다.

Description

센서 어셈블리 인증 {SENSOR ASSEMBLY VALIDATION}
본 발명은 계량기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 계량기의 센서 어셈블리를 인증하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 진동 농도계(vibrating densitometers) 및 코리올리 유량계(Coriolis flow meters)와 같은 진동 계량기는 일반적으로 알려져 있으며, 질량 유동 및 도관 내에서의 물질에 관한 다른 정보를 측정하기 위해 사용된다. 계량기는 센서 어셈블리 및 전자장치 부분을 포함한다. 센서 어셈블리 내의 물질은 유동하거나 정지될 수 있다. 센서의 각 타입은 고유의 특성을 가질 수 있으며, 계량기는 최적의 성능을 달성하기 위해 이를 처리한다. 예를 들어, 일부 센서는 특정 변위 레벨에서 진동하는 유동 튜브 장치를 필요로 한다. 다른 센서 어셈블리 타입은 특별한 보정 알고리즘을 필요로 한다.
계량기 전자장치는 전형적으로 사용되는 특정 센서를 위한, 저장된 센서 보정값을 포함한다. 계량기 전자장치는 질량 유량 및 밀도를 정확히 측정하기 위하여 이러한 센서 보정값을 사용한다. 센서 보정값은 공장에서와 같은 테스트 조건 하에서의 측정치로부터 유도된 보정값을 포함할 수 있다. 그러므로, 각각의 센서 타입은 고유의 보정값을 가질 수 있다.
전형적인 코리올리 유량계는 모두 J.E Smith의 US 등록특허 4,109,524, US 등록특허 4,491,025 및 Re. 31,450에 개시된다. 이들 유량계는 직선 또는 곡선의 배치의 하나 또는 그 이상의 도관을 가지고 있다. 코리올리 질량 유량계 내의 각각의 도관 배치는 일련의 자연적인 진동 모드를 가지며, 이는 단순 굽힘, 비틀림, 또는 결합된 타입일 수 있다. 각각의 도관은 우선 모드에서 진동하기 위해 작동될 수 있다.
센서의 입구 측에서 연결된 파이프라인으로부터 유량계 센서 어셈블리 내부로의 물질 유동은 도관을 통과하여 진행하며, 센서의 출구 측을 통하여 센서를 나간다. 진동하는 물질 충전된 시스템의 자연적인 진동 모드는 도관 내를 유동하는 물질 및 도관의 결합 질량의 일부로 정의 된다.
센서를 통과하는 유동이 없을 때, 도관에 적용되는 추진력은 도관을 따라 모든 지점이 동일한 위상 또는 제로 유동에서 측정되는 시간 지연인 작은 제로 오프셋(zero offset)으로 진동될 수 있도록 한다. 물질이 센서를 통과해 유동되기 시작함에 따라, 전향력(Coriolis force)은 도관을 따라 각 지점이 다른 위상을 가지도록 한다. 예를 들면, 출구에서의 위상이 중심에 모인 구동부 위치에서의 위상을 이끄는 동안, 센서의 입구 단부에서의 위상은 중심에 모인 구동부 위치에서의 위상을 지체시킨다. 도관 상의 픽 오프(pick-off) 센서는 도관의 움직임을 나타내는 사인 곡선 형태의 신호를 생성한다. 픽 오프 센서로부터의 신호 출력은 픽 오프 센서들 사이의 위상 차를 결정하기 위해 처리된다. 둘 또는 그 이상의 픽 오프 센서들 사이의 위상 차는 도관을 통과하여 유동하는 물질 유동의 질량 유량에 비례한다.
물질의 질량 유량은 위상 차에 유동 보정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 곱하여 결정될 수 있다. 파이프라인 내부에의 유량계의 센서 어셈블리의 설치 이전에, 유동 보정 인자(FCF)는 보정 프로세스에 의해 결정된다. 보정 프로세스에서, 유체는 알려진 유량으로 유동 튜브를 통과하여 지나가며, 위상 차와 유량과의 관계가 계산된다(즉, 유동 보정 인자, FCF). 그 뒤에, 유량계의 센서 어셈블리는 픽 오프 센서의 위상 차와 유동 보정 인자(FCF)를 곱하여 유량을 결정한다. 추가적으로, 유량을 결정하는데 다른 보정 인자들도 고려될 수 있다.
많은 진동 계량기 어플리케이션들은 일부 방식의 커뮤니케이션 네트워크 내에서 작동하는 다수의(multiple) 센서를 포함할 수 있는 진동 센서 네트워크를 포함한다. 네트워크는 일반적으로, 측정된 유동 데이터를 수집하고, 다양한 센서의 작동을 조정하고 제어하는 센서 모니터링 시스템을 포함한다. 네트워크는 사이즈, 모델, 연식 및 전자장치 및 소프트웨어 버전이 다른 진동 센서를 포함할 수 있다. 계량기 사용자가 직면한 한 가지 문제점은, 계량기 전자장치로 사용되고 있는 특정 센서 부품을 정확히 식별할 수 있는 능력이다. 계량기 전자장치에 센서의 모델/타입을 수동으로 입력하거나, 계량기 전자장치가 센서에 포함된 메모리에 저장된 식별자 또는 가독성 코드의 형태로 센서로부터 센서 타입 데이터를 획득하도록 하거나, 센서의 타입을 식별하기 위해 센서용 보정 데이터를 획득하는 등과 같이, 다양한 선행 기술적인 시도가 존재한다. 이러한 선행 기술의 시도는 권면상으로 마이크로 모션 인코포레이션(Micro Motion Inc.)에 양도된 미국 등록 특허 7,523,639에 개시되며, 이 상기 문헌은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 하지만, 이러한 선행 기술의 접근으로 센서의 다양한 타입을 식별할 수는 있으나, 생산자들은 여전히 "녹 오프(knock-off)" 센서 어셈블리, 즉 생산자의 계량기 전자장치로 사용되는 센서 어셈블리의 비합법적 복제품과의 경쟁에 직면한다. 소비자들은, 실제로 단지 생산자의 계량기의 일부만을 사용하고 있을 때에도, 그들이 특정 생산자의 계량기를 사용하고 있다고 혼동하고, 믿을 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 또 다른 회사에 의해 생산된 진동 계량기의 센서 어셈블리인 반면, 마이크로 모션 인코포레이션(Micro Motion Inc.)에 의해 생산되고 판매되는 계량기 전자장치를 사용할 수 있다. 그 결과 진동 계량기는 마이크로 모션(Micro Motion)의 표준에 따라 작동되지 않을 것이다. 녹 오프 센서가 생산자의 품질과 정확한 표준을 맞추지 못하게 되면, 이는 생산자에 의한 판매를 감소시킬 뿐만 아니라, 생산자의 브랜드 네임 인지도를 약화시킬 수도 있다.
본 발명 이전에는, 소비자가 계량기 전자장치에 센서의 정확한 보정 정보를 입력할 수 있는 한, 불가능하지는 않지만, 소비자의 녹 오프 센서를 이용한 특정 계량기 전자장치의 사용을 제한하는 것이 어려웠다. 센서용 보정 값이 획득되는 선행기술의 접근에서조차도, 그러한 접근은 계량기 전자장치의 사용을 제한하지 않았다. 예를 들어, 상술한 '639 특허는, 유량계의 센서 어셈블리용 보정값이 수신되고, 알려진 센서 보정값으로 수정되는 유량계 타입 식별을 개시한다. 상호관계에 기초하여, 센서 타입이 식별된다. 이러한 접근의 문제는 센서 타입이 저장된 값에 가장 근접한 보정 값에 의해 간단히 선택된다는 것이다. 그러므로, 비록 계량기 전자장치에 의해 수신된 보정값이 특정 센서 타입에 대응되는 저장값과 일치하지 않다 할지라도, 시스템은 센서가 가장 근접한 보정값에 따른 센서 타입을 포함하며, 에러는 일부 이례적인 생산 공정 또는 보정 공정 때문임을 간단히 추정하게 된다. 결과적으로, 녹 오프 센서는 심지어 '639 특허에 의해 개시된 접근으로도 사용될 수 있다.
본 발명은 이것과 다른 문제점을 해결하고자 하며, 기술의 진보를 이루고자 한다. 본 발명은 하나 또는 그 이상의 수신된 보정값과 알려진 보정값을 비교함으로써 센서 타입을 인증한다. 하나 또는 그 이상의 수신된 보정값이 기설정된 오차 범위를 벗어나게 되면, 계량기 전자장치는 인증 불가능한 센서 타입을 포함하는 것으로, 센서를 거부한다. 예를 들어, 다른 회사에 의해 생산되는 경우, 센서는 인증 불가능한 센서 타입을 포함할 수 있다.
계량기의 센서 어셈블리를 인증하기 위한 방법은 본 발명의 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 하나 또는 그 이상의 센서 보정값을 수신하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 방법은 수신된 센서 보정값과 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값을 비교하는 단계를 더 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 방법은 또한 하나 또는 그 이상의 수신된 센서 보정값이, 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값의 기설정된 오차 범위 내에 있는 경우, 센서 어셈블리를 인증하는 단계를 포함한다.
계량기용 계량기 전자장치는 본 발명의 실시예를 따라 제공된다. 계량기는 센서 어셈블리를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 계량기 전자장치는 하나 또는 그 이상의 센서 보정값을 수신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다. 나아가서, 프로세싱 시스템은 수신된 센서 보정값과 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값을 비교하도록 구성된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라, 프로세싱 시스템은 하나 또는 그 이상의 수신된 센서 보정값이 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값들 중 어느 알려진 센서 보정값의 기설정된 오차 범위 내에 있는 경우, 센서 어셈블리를 검증하도록 구성된다.
[실시예]
본 발명의 일 양태에 따라, 계량기의 센서 어셈블리를 검증하기 위한 방법은, 하나 또는 그 이상의 센서 보정값을 수신하는 단계; 수신된 상기 센서 보정값을 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값과 비교하는 단계; 및 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값이 하나 또는 그 이상의 상기 알려진 센서 보정값의 기설정된 오차 범위 내에 있는 경우 상기 센서 어셈블리를 인증하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 방법은 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값이 상기 기설정된 오차 범위를 초과하여 상기 알려진 센서 보정값을 넘어서는 경우, 센서 어셈블리를 무효화하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 센서 어셈블리가 무효화되는 경우, 상기 센서 어셈블리와 소통하는 상기 계량기의 계량기 전자장치가 상기 센서 어셈블리와 작동하는 것을 방지하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 수신된 상기 센서 보정값과 상기 알려진 센서 보정값의 비교에 기초하여, 상기 센서 어셈블리의 센서 타입을 식별하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 센서 식별자에 따라 인식된 상기 센서 타입을 저장하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중 하나는 유동 보정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 포함한다.
바람직하게는, 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중 하나는 정지 조화 주파수(quiescent harmonic frequency, K1) 값을 포함한다.
바람직하게는, 상기 센서 어셈블리는 코리올리 유동 계량기(Coriolis flow meter)의 센서 부재를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 센서 어셈블리를 포함하는 계량기용 계량기 전자장치로, 하나 또는 그 이상의 센서 보정값을 수신하고, 수신된 상기 센서 보정값과 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값을 비교하며, 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값이 하나 또는 그 이상의 상기 알려진 센서 보정값의 기설정된 오차 범위 내에 있는 경우 상기 센서 어셈블리를 인증하도록 구성되는 프로세싱 시스템을 포함한다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값이 상기 기설정된 오차 범위를 초과하여 상기 알려진 센서 보정값을 넘어서는 경우, 상기 센서 어셈블리를 무효화하도록 더 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 상기 센서 어셈블리가 무효화되는 경우, 상기 계량기 전자장치가 상기 센서 어셈블리와 작동하는 것을 방지하도록 더 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 수신된 상기 센서 보정값과 상기 알려진 센서 보정값의 비교에 기초하여, 상기 센서 어셈블리의 센서 타입을 식별하도록 더 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 시스템은 센서 식별자에 따라 식별된 상기 센서 타입을 저장하도록 더 구성된다.
바람직하게는, 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중 하나는 유동 보정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 포함한다.
바람직하게는, 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중하나는 정지 조화 주파수(quiescent harmonic frequency, K1) 값을 포함한다.
바람직하게는, 상기 센서 어셈블리는 코리올리 유동 계량기(Coriolis flow meter)의 센서 부품을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계량기를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계량기 전자장치를 나타낸다.
도 3은 FCF 값과 K1 값 및 일부 센서 타입들 사이의 관계를 나타낸 도표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 인증 루틴의 순서도이다.
도 1 내지 도 4 및 이하의 설명은 통상의 기술자에게 본 발명의 최적 모드를 만들고 사용하는 방법을 알려주기 위한 구체적인 예들를 기술한다. 본 발명의 원리를 알려줄 목적으로, 일부 종래의 양태는 단순화되거나 생략되었다. 통상의 기술자는 발명의 범위 내에 있는 이러한 예들로부터의 변형예를 인식할 것이다. 통상의 기술자는 이하에서 서술되는 특징이 본 발명의 다수의 변형예를 형성하기 위해 다양한 방법으로 결합될 수 있음을 인식할 것이다. 결과적으로 본 발명은 이하에서 서술되는 구체적인 예들뿐만 아니라 청구항 및 이들의 균등범위들에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 센서 어셈블리(10) 및 계량기 전자장치(20)를 포함하는 코리올리 유량계 (Coriolis flow meter)의 형태인 진동 계량기(5)를 도시한다. 센서 어셈블리(10)는 도시된 실시예에서 유동되는 유체를 수신한다; 하지만, 계량기의 센서 어셈블리는 테스트 하의 유체가 유동되는 구조에 제한될 필요는 없다. 그러므로, 센서 어셈블리는 유체가 유동하지 않는 진동 농도계(vibrating densitometers)의 진동부, 초음파 유량계의 센싱부, 자기 부피 계량기의 센싱부 등등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명이 예로서 유량계의 용어에 대해 설명된다고는 하나, 본 발명은 계량기가 측정의 정확성을 증가시키기 위해 계량기의 센서 어셈블리와 연계하여 보정값을 사용하는 전기장치부 및 센서 어셈블리를 포함하는 다른 어플리케이션들에도 적용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 예를 들어, 밀도, 질량 유량, 부피 유량, 총 유량, 온도 및 다른 정보와 같은 유동 물질의 하나 또는 그 이상의 특성을 측정하기 위하여, 계량기 전자장치(20)는 센서 어셈블리(10)에 연결된다. 계량기 전자장치(20)가 싱글 센서(10)와 소통하는 것으로 도시되어 있지만, 계량기 전자장치(20)가 하나 또는 그 이상의 추가적인 계량기 전자장치(미도시)를 포함하는 다수의 계량기 어셈블리와 소통할 수 있음은 자명하다. 게다가, 진동 계량기(5)가 코리올리 유량계를 포함하는 것으로 서술되지만, 진동 계량기(5)가 단지 용이하게 진동 농도계, 진동 부피 유량계, 또는 코리올리 유량계의 모든 측정 기능을 가지지는 않는 일부 다른 진동 계량기와 같은 다른 타입의 진동 계량기를 포함할 수 있음은 자명하다. 그러므로, 본 발명은 코리올리 유량계에 제한되지 않는다. 오히려, 계량기 전자장치(20)는 유동하는 유체 또는 정체된 유체와 함께, 다른 타입의 센서 어셈블리와 소통할 수 있다.
센서(10)는 한 쌍의 플랜지(101 및 101`), 매니폴드(102 및 102`) 및 도관(103A 및 103B)를 포함한다. 매니폴드(102, 102`)는 도관(103A 및 103B)의 대향 단부에 고정된다. 코리올리 유량계의 플랜지(101 및 101`)는 스페이서(106)의 대향 단부에 고정된다. 스페이서(106)는 도관(103A, 103B)에서의 의도치 않은 진동을 방지하기 위해 매니폴드(102 및 102`)의 사이에서 공간을 확보하고 있다. 도관(103A 및 103B)은 실질적으로 평행한 방식으로 매니폴드로부터 외부를 향해 연장된다. 센서(10)가 유동 물질을 이동시키는 파이프라인 시스템(미도시)에 삽입될 때, 물질은 플랜지(101)를 통해서 센서(10)에 투입되고, 물질의 총량이 도관(103A, 103B)에 들어가도록 진행되는 입구 매니폴드(102)를 통과하여 지나가며, 도관(103A, 103B)을 통과하여 유동되며, 물질이 플랜지(101`)를 통해 센서(10)의 외부로 배출되는 출구 매니폴드(102`) 내부로 되돌아간다.
센서(10)는 또한 구동부(104)도 포함할 수 있다. 구동부(104)는, 예를 들어, 구동 모드에서 도관(103A, 103B)을 진동시킬 수 있는 위치에서 도관(103A, 103B)에 고정되도록 도시된다. 구동부(104)는 도관(103A)에 장착되는 코일 및 도관(103B)에 장착되는 대향 자석과 같은 잘 알려진 많은 배치 중 하나 및 를 포함할 수 있다. 교류의 형태인 구동 신호는, 예를 들어 경로(110)를 경유하여, 계량기 전자장치(20)에 의해 제공될 수 있으며, 양 도관(103A, 103B)이 굽힘 축 W-W 및 W`-W`에 대해 진동하도록 코일을 통과하여 지나갈 수 있다.
센서(10)는 도관(103A, 103B)에 고정되는 한 쌍의 픽 오프(pick-off) 센서(105, 105`)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 픽 오프 센서(105, 105`)는 전자기 감지기, 예를 들어 도관(103A, 103B)의 위치 및 속도를 나타내는 픽 오프 신호를 생성하는 픽 오프 코일 및 픽 오프 자석일 수 있다. 예를 들어, 픽 오프 센서(105, 105`)는 경로(111, 111`)를 거쳐 계량기 전자장치(20)에 픽 오프 신호를 공급할 수 있다. 통상의 기술자는 도관(103A, 103B)의 움직임이 예를 들면, 도관(103A, 103B)을 통하여 유동하는 물질의 밀도 및 질량 유량과 같은 유동 물질의 어떤 특성에 비례함을 인식할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 계량기 전자장치(20)는 픽 오프 센서(105, 105`)로부터 픽 오프 신호를 수신한다. 통로(26)는 하나 또는 그 이상의 계량기 전자장치(20)가 오퍼레이터에 접속하도록 하는 입력 및 출력 수단을 제공할 수 있다. 계량기 전자장치(20)는 예를 들면, 상(phase) 차이, 주파수, 시간 지연, 밀도, 질량 유량, 부피 유량, 총 질량 유동, 온도, 계량기 확인 및 다른 정보와 같은 테스트 하에서의 유체의 하나 또는 그 이상의 특성을 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1에서 개략적으로 표현된 계량기 전자장치(20)를 도시한다. 계량기 전자장치(20)는 인터페이스(201) 및 프로세싱 시스템(203)을 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 저장 시스템(204)를 포함할 수 있다. 저장 시스템(204)은 도시된 것과 같이 내장 메모리를 포함할 수 있으며, 또는 대안적으로, 외장 메모리를 포함할 수 있다. 계량기 전자장치(20)는 구동 신호(211)를 발생시킬 수 있으며, 도 1에 도시된 구동부(104)에 구동 신호(211)를 공급할 수 있다. 계량기 전자장치(20)는 또한 도 1에 도시된 리드(111 및 111`)를 거쳐, 센서(10)로부터, 예를 들어 픽 오프 센서(105, 105`)로부터,센서 신호(210)를 수신할 수 있다. 일부 실시예에서는, 센서 신호(210)는 구동부(104)로부터 수신될 수 있다. 계량기 전자장치(20)는 농도계로서 작동되거나, 유량계로서 작동될 수 있는데, 이는 코리올리 질량 유량계로서 작동되는 것을 포함한다. 또한 계량기 전자장치(20)가 진동 계량기 어셈블리의 일부 다른 타입으로서 작동될 수 있으며, 제공되는 특정 예들은 본 발명의 범위를 제한해서는 안된다는 것은 자명하다. 계량기 전자장치(20)는 도관(103A, 103B)을 통하여 유동하는 물질의 하나 또는 그 이상의 유동 특성을 획득하기 위하여 센서 신호(210)를 처리할 수 있다.
인터페이스(201)는 리드(210, 211, 211`)를 거쳐, 픽 오프 센서(205, 205`) 또는 구동부(104)로부터 센서 신호(210)를 수신할 수 있다. 인터페이스(201)는 임의의 배열, 증폭, 완충 등등과 같은, 임의의 필요시되거나, 요구되는 신호 상태를 수행할 수 있다. 대안적으로신호 컨디셔닝(conditioning)의 일부 또는 전부가 프로세싱 시스템(203)에서 수행될 수 있다. 게다가, 인터페이스(201)는 계량기 전자장치(20)와 외부 디바이스 사이의 커뮤니케이션을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스(201)는 임의의 방식의 전기적, 광학적 또는 무선 커뮤니케이션을 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서의 인터페이스(201)는 디지타이저(digitizer, 미도시)를 포함할 수 있으며, 이때 센서 신호(210)는 아날로그 센서 신호를 포함한다. 디지타이저는 아날로그 센서 신호를 디지털화 하고 샘플화 할 수 있으며, 디지털 센서 신호를 생성할 수 있다. 디지타이저는 또한 임의의 필요시되는 데시메이션(decimation)을 수행할 수 있으며, 이때 디지털 센서 신호는 필요한 신호 프로세싱 양을 감소시키고 프로세싱 시간을 감소시키기 위해 데시메이트 된다(decimated).
프로세싱 시스템(203)은 계량기 전자장치(20)의 작동을 수행할 수 있으며, 센서(10)로부터 유동 측정을 처리할 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 센서 인증 루틴(212)과 같은 하나 또는 그 이상의 프로세싱 루틴을 이행하는데 요구되는 데이터 프로세싱을 실행할 수 있으며, 그 뿐만 아니라, 하나 또는 그 이상의 유동 특성을 생성하기 위해 유동 측정을 처리할 수 있다.
프로세싱 시스템(203)은 범용 컴퓨터, 마이크로 프로세싱 시스템, 논리 회로 또는 일부 다른 범용 또는 커스터마이즈 된 프로세싱 장치를 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 다수의 프로세싱 장치들 사이에 분배될 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 저장 시스템(204)과 같은, 임의의 방식의 통합형 또는 독립형 전기적 저장 매체를 포함할 수 있다.
계량기 전자장치(20)는 일반적으로 해당 분야에서 알려진 다양한 다른 구성 및 기능을 포함할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 이러한 추가적인 특징들은 간결하게 하기 위한 목적으로 상세한 설명 및 도면으로부터 생략된다. 그러므로 본 발명은 도시되고, 서술된 구체적인 실시예로만 제한되어서는 안 된다.
전술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라, 계량기 전자장치(20)는 센서 어셈블리를 인증하기 위해 센서 인증 루틴(212)을 수행할 수 있다. 센서 인증 루틴(212)은 계량기 전자장치(20)와 소통하는 하나 또는 그 이상의 센서의 센서 타입을 확인할 수 있다. 도 1에 단지 계량기 전자장치(20)와 소통하는 싱글 센서(10)가 도시되나, 통상의 기술자는 다수의 센서가 계량기 전자장치(20)와 소통할 수 있음을 용이하게 인식할 것이다. 더욱이, 계량기 전자장치(20)는 여러가지의 다른 센서 타입을 작동시키는 능력이 있다. 그러므로, 계량기 전자장치(20)와 소통하는 특정 센서가 유효한 센서를 포함하는 것을 확인하는 것은 중요하다.
계량기 전자장치(20)와 소통하는 센서(10)와 같은 각각의 센서는 다양한 보정값을 가진다. 예를 들어, 센서(10)가 코리올리 유량계를 포함한다면, 보정값은 유동 보정 인자(Flow Calibration Factor, FCF) 및 정지 조화 주파수 (K1) 값을 포함할 수 있다. FCF는 특정 센서 장치의 유동 튜브 결합구조를 나타낸다. FCF는 생산과정 동안 유동 튜브 치수 변동을 설명할 수 있으며, 또한 유동 튜브 물질 특성의 변동으로 인한 진동 반응에서의 변동을 설명할 수 있다. K1 값은 섭씨 0℃ 보정 온도에서 유동 튜브의 공기를 측정하는 센서의 정지 조화 주파수를 나타낸다. K1 값은 전형적으로 주파수 단위이거나 시간 단위이다(즉, 파장 주기). 다른 센서 보정값(미도시)은 제한되지는 않지만, K값(K1 값과 같지만, 센서에 물이 있는 경우), 밀도의 유동 효과를 위한 K3 값, 온도 보정값 등등을 포함할 수 있다. 다른 센서 보정값은 본 발명의 범위 내에서 포함되고 고려될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이 계량기 전자장치(20)의 저장 시스템(204)은 센서 인증 루틴(121) 도중에 수신될 수 있는 다양한 K1 값(216), 다양한 FCF 값(215)을 저장할 수 있으며, 예를 들어, 다른 알려진 센서 보정값(213)도 저장할 수 있다. 알려진 센서 보정값(213)은 (이하에서 설명되는) 센서 타입을 인증하기 위해 사용되는 알려진 값을 저장하는 데이터 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 알려진 센서 보정값(213)은 데이터 표를 포함할 수 있다. 하지만, 다른 데이터 구조가 탐색표(look-up table) 등등과 같은 센서 보정값을 서로 관련시키고 저장하는데 사용될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 계량기 전자장치(20)는 결정된 센서 타입을 센서 타입 저장부(214)에 저장할 수 있으며, 센서 타입 저장부(214)는 이하에서 보다 자세히 설명되는 하나 또는 그 이상의 보정값과 관련될 수 있다.
일 실시예에서, 알려진 센서 보정값(213)은 상관 테이블(213)에 저장된다. 상관 테이블(213)은 다수의 센서 타입 기록을 포함할 수 있다. 상관 테이블(213)의 센서 타입 기록은 일련의 알려진 센서 보정값 및 일련의 알려진 센서 보정값에 대한 대응 센서 타입을 포함할 수 있다. 그러므로, 일련의 특정 센서 보정값의 입력을 위해서, 상관 테이블(213)은 기설정된 오차 범위 내에서, 일련의 특정 센서 보정값에 맞는 고유의 센서 타입을 산출한다. 입력 센서 보정값이 임의의 저장된 센서 보정값의 기설정된 오차 범위를 벗어나는 경우에는, 계량기 전자장치(20)가 입력 값이 무효 센서에 대응되는 것으로 결정하고, 일부 실시예에서는, 무효 센서를 이용한 계량기 전자장치(20)의 작동을 허가하지 않는다.
도 3은 일부 센서 타입과 FCF 값 및 K1 값 사이의 관계를 도시한 도표이다. 모든 센서 타입이 도표에 도시되지 않았음을 인식해야 할 것이다. 도표로부터, 각각의 대표되는 센서 타입에 대한 FCF 값 및 K1 값이 빽빽하게 밀집되어 있음을 알 수 있다. 그러므로, 이러한 알려진 변수 및 클러스터와 해당 센서의 보정값을 비교함으로써, 해당 센서의 센서 타입은 인증될 수 있다. 반대로, 입력값이 최근접 매칭값의 기설정된 오차 범위를 넘어서면, 계량기 전자장치(20)는 무효한 것으로 센서를 거부할 수 있다. 예를 들면, 작은 오차 범위로 볼 수 있는 몇몇 점들 중 하나는 340으로 표기되어 상부 우측 코너에 있다. 특정 센서를 위한 실제 FCF가 1552.9인 반면, K1 값은 18564이다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 실제 FCF 값 및 K1 값을 둘러싸는 다양한 점들이 도시된다. 이러한 점들은 기설정된 오차 범위를 정의한다. 예를 들어, K1 값의 기설정된 오차 범위가 +/- 0.75%를 포함할 수 있는 반면에, FCF 값의 기설정된 오차 범위는 +/- 0.05%를 포함할 수 있다. 이러한 값들은 단지 예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 결코 제한하려는 의도는 아니다. 그러므로, 계량기 전자장치(20)에 의해 수신된 센서 보정값이 실제 FCF 값 및 K1 값을 둘러싸는 점에 의해 정의된 오차 범위 내에 있다면, 센서는 유효 센서를 포함한다. 반대로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 계량기 전자장치(20)에 의해 수신된 보정값이 센서 보정값에 대해 양의 방향 또는 음의 방향으로 오차 범위를 넘어선다면, 계량기 전자장치(20)는 무효한 것으로 센서를 거절할 수 있다. 이용 가능한 알려진 센서 보정값(213)은 따라서, 인증되고 있는 특정 센서의 유효성을 결정한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 계량기 전자장치(20)가 센서가 무효한 것으로 결정하면, 계량기 전자장치(20)와 센서(10)가 작동되는 것이 방지될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 시스템(203)은 센서가 무효인 것으로 간주되는 경우, 계량기 전자장치(20)가 수신된 센서 신호(210)를 처리하는 것 및/또는 구동 신호(211)를 구동부(104)에 보내는 것을 방지할 수 있다.
센서 타입은 이에 제한되는 것은 아니나, 생산자, 센서의 정확성 등급, 압력 등급, 온도 등급, 센서를 형성하는데 사용되는 물질 또는 물질들 및 센서를 형성하는 배관의 라인 사이즈를 포함하는 인자에 의해 좌우된다. 이러한 센서 특성 각각은 센서 타입의 결정에 사용되는 센서 보정값을 제어하거나 이에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 단일 생산자는 개별적인 센서들 각각이 서로 0.05% 이내로 FCF를 가지며, 서로 0.75% 이내로 K1 값을 가지도록 하면서, 수천의 특정 센서 타입의 센서를 재생산하는 것을 가능하게 할 수 있다. 반대로, 센서 타입을 재생산하는 것을 시도하는 다른 생산자들은 이러한 오차 범위의 훨씬 바깥의 FCF 값 및 K1 값을 가질 것이다. 상술한 값은 단지 예에 불과하며, 이 값은 동일한 생산자에 의해 제조되는 다른 센서 타입뿐 아니라, 다른 생산자들에게 이러한 오차 범위를 확장될 수 있음이 인식되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 계량기 전자장치는 저장된 보정값으로부터 기설정된 오차 범위를 초과하는 아마 다른 생산자로부터 만들어진 보정값으로, 무효한 것으로 센서를 제외하기 위하여 특정 생산자의 재생산 능력을 활용할 수 있다. 센서가 저장된 보정값의 오차 범위를 초과하는 보정값을 가지는 반면에 사용자 또는 작동자는 기설정된 오차 범위 내에 있도록, 따라서 센서를 인증하도록 단순히 다른 값을 입력하는 경우, 계량기 전자장치(20)는 센서를 수용 가능한 센서 타입으로 받아들일 수 있으나, 잘못된 보정값이 하나 또는 그 이상의 유체 특성을 측정하기 위해 사용되고 있기 때문에 임의의 생성된 측정치는 부정확할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 계량기 전자장치(20)는, 예를 들면, 커뮤니케이션 라인(26)을 거쳐 추가적인 센서(미도시)로부터 센서 보정값을 획득하는 것과 같이, 보정값을 원격으로 읽을 수 있다. 대안적으로, 센서 보정값은 사용자 인터페이스(201)를 통해서 사용자에 의해 계량기 전자장치(20)로 들어갈 수 있다. 또 다른 대안으로서, 센서 보정값은 인터페이스(201)를 통해 추가적인 무선 센서 또는 커뮤니케이션 인터페이스(201)을 통해 다른 무선 장치로부터 획득될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 센서는 센서 보정값을 저장할 수 있는 메모리 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 계량기 전자장치(20)는 일단 계량기 전자장치(20)가, 전술한 `639 특허에 개시된 것과 같은 메모리 장치, 따라서, 센서와 소통하면, 센서 보정값을 수신할 수 있다.
센서 보정값은 하나 또는 그 이상의 유체 특성을 보정하기 위한 계량기 전자장치에 의한 작동에 사용된다. 센서 보정값은 테스트 조건 하에서 공장에서의 측정에 의해 전형적으로 획득된다. 센서 보정값은 공장으로부터 센서가 선적되기 전에 일반적으로 계량기 전자장치에 저장된다. 그러나 센서 보정값은 현장에서 사용자에 의해 계량기 전자장치에 프로그램되거나 재프로그램될 수 있다. 유리하게도, 계량기 전자장치(20)가 재구성된다면, 값은 재프로그램되어, 특정 센서 어셈블리는 여전히 유효한 센서타입으로 확인될 수 있다. 이러한 프로그래밍은 전형적으로 센서에 부착된 태그 - 공장 측정 센서 보정값이 날인되거나, 돋을새김되거나, 프린트된 태그 - 에 의해 손쉬워진다. 그러므로, 사용자는 전력 손실, 메모리 손실, 재구성, 센서의 대체 등등과 같은 필요 시에, 정확한 보정 정보로 계량기 전자장치를 재프로그램할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 인증 루틴(212)을 도시한다. 센서 확인 루틴(212)은 예를 들어, 계량기 전자장치(20)에 의해 작동될 수 있다. 프로세싱 시스템(203)은 예를 들어, 센서 확인 루틴(212)을 작동하기 위한 필수 신호 및 데이터 프로세싱을 수행하기 위해 구성될 수 있다. 센서 인증 루틴(212)은 계량기 전자장치(20)에 의해 수행되는 소프트웨어 생산품에서 구현될 수 있다.
센서 인증 루틴(212)은 센서(10)와 같이, 인증되기 위한 센서 어셈블리를 위해 하나 또는 그 이상의 센서 보정값이 계량기 전자장치(20)에 의해 수신될 수 있는 단계 401에서 시작한다. 센서 보정값은 해당 기술 분야에서 일반적으로 알려진 , 예를 들어, 보정 루틴으로부터 결정될 수 있다. 상술한 것과 같이, 센서 보정값은 K1 값 및 FCF를 포함할 수 있다. 센서 보정값은 예를 들어, 사용자 인터페이스를 통해 사용자로부터 동시에 또는 이전에 수신될 수 있으며, 혹은 원격 터미널로부터 동시에 또는 이전에 수신될 수 있다. 도 3에 도시된 도표가 두 센서 보정값을 포함하고는 있으나, 일부 실시예에서, 센서는 단지 하나의 센서 보정값을 사용하여 인증될 수 있음을 인식하여야 한다. 대안적으로 둘 이상의 센서 보정값이 사용될 수 있다.
단계 402에서, 수신된 센서 보정값은 유효한 센서 타입을 포함하는 것으로 수용되는 다양한 센서 타입을 실질적으로 대표하는, 알려진 센서 보정값(213)과 비교된다. 알려진 센서값은 그래프, 탐색표 등등으로부터 검색될 수 있다. 수신된 센서 보정값이 기설정된 오차 범위 이상으로 최근접한 알려진 센서 보정값을 초과하는 경우, 프로세스는 인증되기 위한 센서가 인증을 실패하는 단계 403에 착수한다. 반대로, 수신된 센서 보정값이 기설정된 오차 범위 내인 경우, 프로세스는 인증되기 위한 센서가 인증에 성공하고, 계량기 전자장치(20)가 센서와 작동할 수 있는 단계 404에 착수한다.
프로세스는 인증된 센서를 저장하는, 선택적인 단계 405를 더 포함할 수 있다. 센서 타입은 해당 센서(10)의 센서 식별자에 따른 몇 가지 방식으로 데이터 구조를 저장할 수 있다. 센서 식별자는 해당 센서(10)를 식별하기 위해 사용되는 임의의 방식의 네트워크 주소, 센서 번호, 센서 시리얼 번호, 할당 센서 번호 등등 일 수 있다.
본 발명에 따른 센서 인증 시스템 및 방법은 센서 보정값이 센서 타입을 식별하기 위해 사용될 뿐만 아니라 계량기 전자장치와 함께 사용되기 위한 조건에 맞는 센서로서의 센서 타입을 인증하기 위해 사용될 수 있다는 점에서 종래 기술과 다르다. 종래 기술의 접근은 유효 센서에 대한 계량기 전자장치의 사용을 제한하지 않았다. 오히려, 계량기 전자장치는 단순히 계량기 전자장치와 소통하는 센서를 위한 "최적의 적합성"을 추구했다. 종래 기술은 녹 오프 센서 어셈블리가 계량기 전자장치(20)와 함께 사용되는 것을 방지하지 않았다.
본 발명에 따른 센서 인증은 원하는 경우, 몇몇 장점을 얻기 위하여 임의의 실시예에 따라 이행될 수 있다. 이러한 센서 인증은 낮은 센서 인증 비용을 제공한다. 여분의 하드웨어는 센서에 필요로 되지 않으며, 본 발명은 추가적인 소프트웨어 루틴을 통해 이행될 수 있다. 이러한 센서 인증은 추가적인 신뢰성 문제의 도입 없이 정확하고 신뢰성 있는 센서 인증을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 센서 인증은 사용자 또는 시스템 오퍼레이터의 일부에 대해 어떤 추가적인 행위 또는 작동을 요구하지 않는 센서 인증을 제공한다. 센서 인증은 센서 또는 센서의 네트워크 내에서 본래의 정보를 사용하는 센서 인증을 제공한다.
상술한 실시예들의 상세한 설명은 발명의 범위 내에서 발명자에 의해 숙고되는 모든 실시예의 총망라된 설명은 아니다. 게다가, 통상의 기술자는 추가적인 실시예를 생성하기 위해 상술한 실시예의 어떤 요소가 다양하게 결합되거나 제거될 수 있으며, 그러한 추가적인 실시예는 발명의 가르침 및 범위 내에 떨어진다. 또한 상술한 실시예들이 발명의 가르침 및 범위 내에서 추가적인 실시예를 생성하기 위해 부분적으로 또는 전체적으로 결합될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
그러므로, 설명의 목적으로 본 명세서에서 서술된, 예를 들어 본 발명의 특정 실시예라 하더라도, 관련 분야에서의 통상의 기술자가 인식할 수 있을 정도의 다양한 균등 범위의 변형예가 발명의 범위 내에서 가능하다. 본 명세서에서 제공된 가르침은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 도시된 것뿐만 아니라 다른 계량기에 적용될 수 있다. 따라서, 발명의 범위는 이하의 청구항으로부터 결정될 것이다.

Claims (16)

  1. 계량기의 센서 어셈블리를 인증하기 위한 방법으로,
    하나 또는 그 이상의 센서 보정값을 수신하는 단계;
    수신된 상기 센서 보정값을 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값과 비교하는 단계; 및
    하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값이 하나 또는 그 이상의 상기 알려진 센서 보정값의 기설정된 오차 범위 내인 경우, 상기 센서 어셈블리를 인증하는 단계를 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값이 상기 기설정된 오차 범위를 초과하여 상기 알려진 센서 보정값을 넘어서는 경우, 센서 어셈블리를 무효화하는 단계를 더 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리가 무효화되는 경우, 상기 센서 어셈블리와 소통하는 상기 계량기의 계량기 전자장치가 상기 센서 어셈블리와 작동하는 것을 방지하는 단계를 더 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    수신된 상기 센서 보정값과 상기 알려진 센서 보정값의 비교에 기초하여, 상기 센서 어셈블리의 센서 타입을 식별하는 단계를 더 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    센서 식별자에 따라 식별된 상기 센서 타입을 저장하는 단계를 더 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중 하나는 유동 보정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중 하나는 정지 조화 주파수(quiescent harmonic frequency, K1) 값을 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는 코리올리 유동 계량기(Coriolis flow meter)의 센서 부품을 포함하는,
    계량기의 센서 어셈블리를 확인하기 위한 방법.
  9. 센서 어셈블리(10)를 포함하는 계량기(5)용 계량기 전자장치(20)로서, 상기 계량기 전자장치(20)는,
    하나 또는 그 이상의 센서 보정값(215, 216)을 수신하고;
    수신된 상기 센서 보정값(215, 216)과 하나 또는 그 이상의 알려진 센서 보정값(213)을 비교하며; 및
    하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값(215, 216)이 하나 또는 그 이상의 상기 알려진 센서 보정값(213)의 기설정된 오차 범위 내에 있는 경우, 상기 센서 어셈블리(10)를 인증하도록 형성되는 프로세싱 시스템(203)을 포함하는,
    계량기 전자장치(20).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값(215, 216)이 상기 기설정된 오차 범위를 초과하여 상기 알려진 센서 보정값(213)을 넘어서는 경우, 상기 센서 어셈블리(10)를 무효화하도록 더 구성되는,
    계량기 전자장치(20).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 상기 센서 어셈블리(10)가 무효화되는 경우, 상기 계량기 전자장치(20)가 상기 센서 어셈블리와 작동하는 것을 방지하도록 더 구성되는,
    계량기 전자장치(20).
  12. 제9항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 수신된 상기 센서 보정값(215, 216)과 상기 알려진 센서 보정값(213)의 비교에 기초하여, 상기 센서 어셈블리(10)의 센서 타입을 식별하도록 더 구성되는,
    계량기 전자장치(20).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템(203)은 센서 식별자에 따라 식별된 상기 센서 타입(214)을 저장하도록 더 형성되는,
    계량기 전자장치(20).
  14. 제9항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중 하나는 유동 보정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 포함하는,
    계량기 전자장치(20).
  15. 제9항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 수신된 상기 센서 보정값들 중 하나는 정지 조화 주파수(quiescent harmonic frequency, K1) 값을 포함하는,
    계량기 전자장치(20).
  16. 제9항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는 코리올리 유동 계량기(Coriolis flow meter)의 센서 부품을 포함하는,
    계량기 전자장치(20).
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