KR20220084409A - 진동 센서들을 이용한 향상된 초임계 유체 측정 - Google Patents
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Abstract
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 갖는 컴퓨터 시스템(200)에 의해 수행되며, 프로세서(210)는 메모리(220)로부터의 명령들을 실행하고 메모리(220)에 데이터를 저장하도록 구성되며, 메모리(220)는 SoS 추론 모듈(202)을 갖는다. 방법은, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 유동 유체의 추론된 음속을 추론하는 단계를 포함한다.
Description
아래에서 설명되는 실시예들은 질량 유동 센서(mass flow sensor)들에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 정정된 질량 유동 센서들에 관한 것이다.
몇몇 물질들은 임계 및/또는 초임계 상(phase) 조건(이하, "초임계"로 지칭됨)에서 높은 온도 및/또는 압력에서 최상으로 이송된다. 예시적인 물질은 에틸렌이다. 예컨대, 플라스틱 제조 프로세스들을 위한 피드-스톡(feed-stock)을 위해 에틸렌이 사용될 때, 에틸렌은 빈번하게, 임계 상 조건에서 높은 압력으로 펌핑된다. 초임계 상 에틸렌은 기체 에틸렌보다 더 높은 밀도를 가지며, 따라서 그것의 펌핑 비용들은 통상적으로 비교적 낮다. 에틸렌의 유동 측정 결정들은 통상적으로 질량 유량(mass flowrate) 결정들이다.
초임계 상 에틸렌은 특히 비-이상적이며, 이는, 그것의 밀도 및 소리 속도(velocity-of-sound) 특성들이 온도 및/또는 압력의 작은 변화들로 상당히 변한다는 것을 의미한다. 이는, 코리올리(Coriolis) 유동 센서들을 포함한 모든 기술들에 대해 유동 측정을 매우 어렵게 만든다. 초임계 상 에틸렌은 종종 50 bar 또는 그 초과의 압력들에서 이송된다. 온도는 통상적으로 대략 주변 온도, 아마도 대략 20℃이지만, 파이프라인들이 종종 지하에 있기 때문에, 온도들은 지반 조건들에 따라 달라질 수 있다.
초임계 범위에서, 에틸렌(및 다른 물질들)의 밀도는 압력 및/또는 온도 변화들에 따라 극적으로 달라진다. 예컨대, 1 제곱 인치당 파운드(pound per square inch)(이하, "psi") 압력 변화는 2 세제곱 미터당 킬로그램(이하, "kg/m3") 밀도 변화를 야기할 수 있다. 이상적인 기체들은 상당히 덜 뚜렷한 변화, 예컨대, 1 psi 압력 변화에 대해 0.1 kg/m3 미만의 밀도 변화를 보여준다. 이러한 이유로 코리올리 유동 센서들이 통상적으로 선호된다. 압력 및/또는 온도의 작은 변화들은 큰 밀도 변화들을 야기하며, 이는 밀도 센서와 체적(volumetric) 유동 센서의 조합을 사용하여 질량 유량들을 결정하는 것을 어렵게 만든다.
밀도의 변화들에 부가하여, 에틸렌(및 다른 물질들)의 음속(speed of sound)(이하, "SoS")이 또한, 압력 및/또는 온도의 변화들에 따라 상당히 달라진다. 예컨대, 압력의 1 psi 변화는 5 미터/초(이하, "m/s")의 SoS 변화를 야기할 수 있으며, 이상적인 기체의 SoS는 압력에 따라 달라지지 않는다. 일부 코리올리 유동 센서들, 예컨대, 더 큰 코리올리 유동 센서들은 SoS 효과들에 취약하다. 일부 더 큰 코리올리 유동 센서들에서의 에러는 충분히 높아서, 임계 상태의 유체들을 갖는 애플리케이션들에서 이들을 사용하는 것은 합리적이지 않다. 에러들은 더 큰 유동 튜브 내경들을 갖는 센서들 및 더 높은 주파수들에서 동작하는 센서들에서 더 두드러지는 음속 효과들로부터 전파된다. 질량 유량 결정들에서의 음속 에러들은 유동 유체의 음속이 더 낮을 때 더 높다. 예컨대, 5 m/s SoS 변화를 야기할 수 있는 1 psi 변화는 또한, 코리올리 유동 센서 측정에서 .03% 변화를 야기할 수 있다. 통상적인 파이프라인들에서의 압력은 100 psi만큼 달라질 수 있으며, 아마도, 코리올리 센서에 의해 제공되는 유동 측정들에서 3% 에러를 야기할 수 있다. 측정들을 위한 통상적인 요건은 0.5% 미만의 에러가 있는 것이다. 많은 규격들은 에러가 0.35% 미만이어야 한다고 명시한다.
음속을 고려하는 질량 유량 수학식들 및 관계들은 음속 효과들에 대한 질량 유량을 정정할 수 있다. 유동 유체의 음속을 사용하여 질량 유량을 정정하기 위한 많은 수학식들 및 관계들이 종래 기술에 존재한다. 예는 미국 특허 번호 제6,412,355 B1호에서 발견될 수 있다. 그 특허의 질량 유량 정정 방법들은 본 명세서에 의해 고려되고 인용에 의해 본원에 포함되지만, 이들은 단지 예시적이며, 음속을 고려하는 질량 유량 정정 알고리즘들의 다른 실시예들이 존재하고 본 개시내용의 특징들과 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 수학식들 및 관계들은 음속 효과들이 중요한 더 많은 애플리캐이션들에서 더 큰 코리올리 유동 센서들을 유용하게 만들 수 있다.
따라서, 코리올리 유동 센서들에서 음속 효과들에 대해 정정하기 위한 방법들이 필요하다.
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법들의 실시예들이 개시된다. 방법들은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 갖는 컴퓨터 시스템(200)에 의해 수행되며, 프로세서(210)는 메모리(220)로부터의 명령들을 실행하고 메모리(220)에 데이터를 저장하도록 구성되며, 메모리(220)는 SoS 추론 모듈(202)을 갖는다. 방법들은, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 유동 유체의 추론된 음속을 추론하는 단계를 포함한다.
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치의 실시예들이 개시된다. 장치는 컴퓨터 시스템(200)을 가지며, 컴퓨터 시스템(200)은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 갖고, 프로세서(210)는 메모리(220)로부터의 명령들을 실행하고 메모리(220)에 데이터를 저장하도록 구성되며, 메모리(220)는 SoS 추론 모듈(202)을 갖는다. SoS 추론 모듈(202)은, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 유동 유체의 추론된 음속을 추론하도록 구성된다.
양상들
일 양상에 따르면, 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 갖는 컴퓨터 시스템(200)에 의해 수행되며, 프로세서(210)는 메모리(220)로부터의 명령들을 실행하고 메모리(220)에 데이터를 저장하도록 구성되며, 메모리(220)는 SoS 추론 모듈(202)을 갖는다. 방법은, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 유동 유체의 추론된 음속을 추론하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 밀도 사이의 추론적 관계는 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 측정된 밀도의 제곱근 사이의 역의 관계이다.
바람직하게는, 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 밀도 사이의 추론적 관계는 유동 유체의 압력을 추가로 고려하며, 유동 유체의 압력은 압력 센서(20)에 의해 측정된 측정된 압력 및 밀도 센서(10) 강성 결정으로부터 추론된 압력 중 하나 이상이다.
바람직하게는, 추론적 관계는 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 열 용량 비(heat capacity ratio) 사이의 관계에 추가로 기반하며, 추론적 관계는 유동 유체의 추론된 음속과 제곱근 항 사이의 관계에 기반하고, 제곱근 항은 열 용량 비와 압력의 곱의 제곱근 나누기 측정된 밀도의 제곱근을 갖는다.
바람직하게는, 열 용량 비는 유동 유체 및 유동 유체가 멤버인 유동 유체들의 클래스 중 하나 이상과 연관되고, 그리고 열 용량 비는 온도 의존적 및 압력 의존적 중 하나 이상이어서, 열 용량 비는 측정된 온도 및 압력 중 하나 이상과 열 용량 비 사이의 대응하는 미리 결정된 관계에 기반하여 결정된다.
바람직하게는, 컴퓨터 시스템(200)은 밀도 센서(10)의 밀도 센서 계측기 전자장치(120)이며, 방법은, 밀도 센서(10)에 의해, 측정된 밀도를 측정하는 단계, 및 밀도 센서(10)에 의해, 유체의 추론된 음속을 진동 센서(5)에 송신하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 방법은, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계가 유동 유체 압력을 고려하면, 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해, 밀도 센서(10)에 의해 결정된 밀도 센서(10)의 엘리면트들의 측정된 강성에 기반하여 추론된 유동 유체 압력을 추론하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 컴퓨터 시스템(200)은 진동 유동 센서(5)의 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)이며, 방법은 컴퓨터 시스템(200)에 의해, 밀도 센서(10)로부터 측정된 밀도를 수신하는 단계, 컴퓨터 시스템(200)에 의해, 유동 유체의 압력을 수신하는 단계, 및 컴퓨터 시스템(200)에 의해, 유동 유체의 추론된 음속에 기반하여 정정된 질량 유량을 결정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 진동 센서(5)는 300 헤르츠(hertz) 이상의 주파수로 진동 센서(5) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것 및 2인치 이상의 내경을 갖는 것 중 하나 이상이고, 밀도 센서(10)는 300 헤르츠 미만의 주파수로 밀도 센서(10) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것 및 2인치 미만의 내경을 갖는 것 중 하나 이상이다.
바람직하게는, 유동 유체는 초임계 상태에 있고, 에틸렌, 에탄, 이산화 탄소, 및 아르곤 중 하나 이상을 포함한다.
일 양상에 따르면, 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치가 개시된다. 장치는 컴퓨터 시스템(200)을 가지며, 컴퓨터 시스템(200)은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 갖고, 프로세서(210)는 메모리(220)로부터의 명령들을 실행하고 메모리(220)에 데이터를 저장하도록 구성되며, 메모리(220)는 SoS 추론 모듈(202)을 갖는다. 컴퓨터 시스템(200)은, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 유동 유체의 추론된 음속을 추론하도록 구성된다.
바람직하게는, 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 밀도 사이의 추론적 관계는 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 측정된 밀도의 제곱근 사이의 역의 관계이다.
바람직하게는, 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 밀도 사이의 추론적 관계는 유동 유체의 압력을 추가로 고려하며, 유동 유체의 압력은 압력 센서(20)에 의해 측정된 측정된 압력 및 밀도 센서(10) 강성 결정으로부터 추론된 압력 중 하나 이상이다.
바람직하게는, 추론적 관계는 유동 유체의 추론된 음속과 유동 유체의 열 용량 비 사이의 관계에 추가로 기반하며, 추론적 관계는 유동 유체의 추론된 음속과 제곱근 항 사이의 관계에 기반하고, 제곱근 항은 열 용량 비와 압력의 곱의 제곱근 나누기 측정된 밀도의 제곱근을 갖는다.
바람직하게는, 열 용량 비는 유동 유체 및 유동 유체가 멤버인 유동 유체들의 클래스 중 하나 이상과 연관되고, 그리고 열 용량 비는 온도 의존적 및 압력 의존적 중 하나 이상이어서, 열 용량 비는 측정된 온도 및 압력 중 하나 이상과 열 용량 비 사이의 대응하는 미리 결정된 관계에 기반하여 결정된다.
바람직하게는, 컴퓨터 시스템(200)은 밀도 센서(10)의 밀도 센서 계측기 전자장치(120)이며, 밀도 센서(10)는 측정된 밀도를 측정하고 유체의 추론된 음속을 진동 센서(5)에 송신하도록 구성된다.
바람직하게는, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계가 유동 유체 압력을 고려하면, 밀도 센서 계측기 전자장치(120)는, 밀도 센서(10)에 의해 결정된 밀도 센서(10)의 엘리먼트들의 측정된 강성에 기반하여 추론된 유동 유체 압력을 추론하도록 구성된다.
바람직하게는, 장치는 진동 유동 센서(5)이고, 컴퓨터 시스템(200)은 진동 유동 센서(5)의 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)이다. 컴퓨터 시스템(200)은, 밀도 센서(10)로부터 측정된 밀도를 수신하고, 유동 유체의 압력을 수신하고, 그리고 유동 유체의 추론된 음속에 기반하여 정정된 질량 유량을 결정하도록 추가로 구성된다.
바람직하게는, 진동 센서(5)는 300 헤르츠 이상인 주파수로 진동 센서(5) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것 및 2인치 이상의 내경을 갖는 것 중 하나 이상이고, 밀도 센서(10)는 300 헤르츠 미만의 주파수로 밀도 센서(10) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것 및 2인치 미만의 내경을 갖는 것 중 하나 이상이다.
바람직하게는, 유동 유체는 초임계 상태에 있고, 에틸렌, 에탄, 이산화 탄소, 및 아르곤 중 하나 이상을 포함한다.
동일한 참조 번호들은 모든 도면들에서 동일한 엘리먼트의 실시예들을 나타낸다. 도면들이 반드시 실척대로인 것은 아니라는 것이 이해되어야한다.
도 1은 정확한 유동 센서 측정들을 제공하기 위한 시스템(100)을 도시한다.
도 2는 음속을 추론 및/또는 적용하기 위한 컴퓨터 시스템(200)의 실시예의 블록도를 도시한다.
도 3은 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(300)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 4는 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(400)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 5는 밀도 센서(10)에서 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(500)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 6은 진동 유동 센서(5)에서 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(600)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 7은 추론된 음속을 사용하여 유동 측정을 정정하기 위한 방법(700)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 8은 에틸렌에 대한 압력과 온도 둘 모두에 따른 열 용량 비 사이의 관계의 실시예를 도시하는 그래프(800)를 도시한다.
도 9는 CMF400 질량 유량계를 통해 유동하는 에틸렌에 대한 압력 및 온도 둘 모두와 음속 효과들로 인한 질량 유량 에러 퍼센트 사이의 관계의 실시예를 도시하는 그래프(900)를 도시한다.
도 1은 정확한 유동 센서 측정들을 제공하기 위한 시스템(100)을 도시한다.
도 2는 음속을 추론 및/또는 적용하기 위한 컴퓨터 시스템(200)의 실시예의 블록도를 도시한다.
도 3은 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(300)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 4는 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(400)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 5는 밀도 센서(10)에서 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(500)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 6은 진동 유동 센서(5)에서 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(600)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 7은 추론된 음속을 사용하여 유동 측정을 정정하기 위한 방법(700)의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 8은 에틸렌에 대한 압력과 온도 둘 모두에 따른 열 용량 비 사이의 관계의 실시예를 도시하는 그래프(800)를 도시한다.
도 9는 CMF400 질량 유량계를 통해 유동하는 에틸렌에 대한 압력 및 온도 둘 모두와 음속 효과들로 인한 질량 유량 에러 퍼센트 사이의 관계의 실시예를 도시하는 그래프(900)를 도시한다.
도 1 내지 도 9 및 다음의 설명은 진동 센서들을 이용한 향상된 초임계 유체 측정들을 위한 시스템들 및 방법들의 최상의 모드의 실시예들을 어떻게 만들고 사용하는지를 당업자들에게 교시하기 위한 특정 예들을 묘사한다. 본 발명의 원리들을 교시할 목적으로, 일부 종래의 양상들은 단순화되거나 생략되었다. 당업자들은 본 설명의 범위 내에 속하는 이러한 예들의 변형들을 인식할 것이다. 당업자들은, 아래에서 설명되는 특징들이 진동 센서들을 이용한 향상된 초임계 유체 측정들을 위한 시스템들 및 방법들의 다수의 변형들을 형성하기 위해 다양한 방식들로 조합될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그 결과, 아래에서 설명되는 실시예들은 아래에서 설명되는 특정 예들로 제한되지 않는다.
도 1은 정확한 유동 센서 측정들을 제공하기 위한 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 SoS 효과들에 의해 영향을 받을 수 있는 코리올리 유량계에서 유동 측정들을 정정하기 위해 추론적 결정들을 사용할 수 있다. "추론하다(infer)" 또는 "추론(inferring)"이라는 용어들이 동사 형태로 사용될 때, 이는 추론적 연관들을 사용하여, 예컨대 추론적 관계들을 사용하여 결정하는 것을 의미한다는 것이 이해되어야한다. 실시예에서, 시스템(100)은 유체의 SoS를 추론할 수 있다. 유동 유체의 SoS는 유동 유체의 압력, 밀도, 및/또는 온도 중 하나 이상의 측정들로부터 추론될 수 있다. SoS 추론은 유동 유체의 비열비(specific heat ratio)와 온도 및 압력 중 하나 이상 사이의 관계(이하, "온도 및/또는 압력 의존적 열 용량 비")를 이용할 수 있다. 본 명세서에서 "k"로 기호로 표기된 열 용량 비는, 일정한 압력에서의 비열(통상적으로 Cp로 표기됨) 대 일정한 체적에서의 비열(통상적으로 Cv로 표기됨)의 비이다.
시스템(100)에서 사용되는 하드웨어는 상이한 실시예들에서 달라질 수 있다. 정정된 질량 유량은 당해 기술분야에 알려진 방법들을 사용하여 코리올리 유동 센서에 의해 결정될 수 있다. 코리올리 유동 센서는, 특히, 그것이 더 큰 코리올리 유동 센서이면, SoS 효과들에 취약할 수 있다. SoS 효과들은 코리올리 유동 센서에 의해 결정된 질량 유량에 에러를 야기할 수 있다. 유동 유체의 SoS가 알려져 있다면, SoS 효과들이 고려될 수 있다. 그러나, 코리올리 유동 센서는, 그것이 SoS 효과들에 민감하기 때문에, 유동 유체의 SoS를 추론하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 측정들을 산출하는 것으로 신뢰되지 않을 수 있다.
고려되는 유동 유체들은 초임계 유체 상태에서 일반적으로 이송되거나 사용되는 것들일 수 있다. 본 명세서에 의해 고려되는 유동 유체들의 예들은, 예컨대, 에틸렌, 에탄, 이산화 탄소, 및 아르곤 중 하나 이상이다.
실시예에서, SoS 효과들에 대해 코리올리 유동 센서에 의해 측정된 질량 유량을 정정하기 위해 사용될 수 있는 유동 유체 측정들을 제공하기 위해 다른 센서가 사용된다. 예컨대, 유동 유체의 SoS의 추론에 사용될 측정들을 결정하기 위해 밀도계 또는 점도계가 사용될 수 있다. 실시예에서, 유동 유체의 SoS의 추론을 위한 측정된 압력을 결정하기 위해 압력 센서가 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 압력은 다른 측정들로부터 추론될 수 있다. 예컨대, 밀도 센서(10)는 밀도 센서(10)의 강성을 측정할 수 있고, 측정된 강성으로부터 유동 유체의 압력을 추론할 수 있다. 실시예에서, 강성은, 단순 기울기 및 절편(intercept)을 갖고, 추론된 압력과 선형 관계를 가질 수 있다. 실시예에서, 추론된 압력은 수학식 (13)으로 표현된 관계를 사용하여 추론될 수 있다.
실시예에서, 유동 유체의 SoS는 측정된 밀도, 측정된 온도, 측정된 또는 추론된 압력, 및 온도 및/또는 압력 의존적 비열비 중 하나 이상으로부터 결정될 수 있다. 관계는 초-압축률(super-compressibility)을 고려하도록 수정되는 이상기체 법칙(ideal gas law) 수학식으로부터 유도될 수 있다.
P × V = z × R × T
(1)
재배열:
수학식 (1) 및 수학식 (2)에서, P는 유동 유체의 압력, V는 유동 유체의 체적, z는 유동 유체의 압축률, R은 (분자량(molecular weight)(이하, "MW")의 함수로서의) 범용 기체 상수이고, T는 유동 유체의 절대 온도이다. 기체 상수가 MW의 함수이기 때문에, 수학식 (2)의 밀도 수학식은 수학식 (3)과 같이 다시 쓰여질 수 있다:
수학식 (3)에서, ρ는 유동 유체의 밀도이다.
수학식 (3)은 추가로 재배열되어 추후에 사용될 수학식 (4)를 산출할 수 있다:
유체의 SoS, 즉 "a"는 수학식 (5)에 도시된 바와 같이, 압력의 변화 대 밀도의 변화의 함수이다:
시스템에서 SoS가 등엔트로피라고 가정하면, 수학식 (5)는 수학식 (6)으로 확장될 수 있다:
수학식 (6)에서, k는 기체에 대한 비열비이고 온도 및/또는 압력의 함수이다. 수학식 (6)은, 수학식 (1)에 행해진 바와 같이, 비-이상적인 기체 거동의 영향들을 고려하도록 수정되어, 수학식 (7)을 산출할 수 있다:
수학식 (4) 및 수학식 (7)의 결합은 수학식 (8)을 산출한다:
실시예에서, k는 온도 및/또는 압력의 함수이고 k(T,P)로서(또는 대안적으로, k(P) 또는 k(T)로서) 표현될 수 있다. 이를 표현하기 위해 수학식 (8)은 수학식 (9)로 다시 쓰여질 수 있다.
수학식 (5) 내지 수학식 (9)는 SoS가 유동 유체 압력, 밀도 및 온도 중 하나 이상의 값들로부터 추론되는 관계들을 나타낸다. SoS를 추론하는 것은 더 실용적일 수 있는데, 그 이유는 추론적 관계가 초임계 유체들을 수송, 이송 및/또는 저장하기 위해 기존의 시스템들에서 통상적으로 취해지는 측정들을 사용할 수 있기 때문이다.
수학식 (8) 및/또는 수학식 (9)에서의 관계는 기존의 SoS 결정 방법들로부터 수학식 (8) 및/또는 수학식 (9)의 추론적 결정을 구별하는 파라미터들 사이의 특정 관계들을 가지는 것을 알 수 있다. 예컨대, SoS는 유동 유체의 밀도와 SoS 사이의 역의 관계에 기반하여 추론될 수 있다. 또한, SoS는 유동 유체의 압력과 SoS 사이의 직접적인 관계에 기반하여 추론될 수 있다. SoS는 유동 유체의 SoS와 압력의 제곱근 사이의 직접적인 관계에 기반하여 추론될 수 있다. SoS는 유동 유체의 밀도의 제곱근과 SoS 사이의 역의 관계에 기반하여 추론될 수 있다. SoS는, 유동 유체의 압력과 열 용량 비(k)의 곱과 SoS 사이의 직접적인 관계에 기반하여 추론될 수 있다. SoS는 유동 유체의 압력과 온도 및/또는 압력 의존적 열 용량 비(k(T), k(P), 및/또는 k(T,P))의 곱과 SoS 사이의 직접적인 관계에 기반하여 추론될 수 있다. SoS는 유동 유체의 압력 대 밀도의 비와 SoS 사이의 직접적인 관계에 기반하여 추론될 수 있다. SoS는 유동 유체의 압력 대 밀도의 비의 제곱근과 SoS 사이의 직접적인 관계에 기반하여 추론될 수 있다. SoS는 유동 유체의 압력 대 밀도의 비와 열 용량 비(아마도 온도 및/또는 압력 의존적 열 용량 비)의 곱의 제곱근과 SoS 사이의 직접적인 관계에 기반하여 추론될 수 있다.
온도 및/또는 압력에 기반하여 열 용량 비를 평가하기 위해, 추론적 결정을 행하는 컴퓨터 시스템(200)은, 열 용량 비를 결정하기 위해, 아마도 물질 특정 상수와 함께, 미리 결정된 관계를 저장했을 수 있다. 대안적인 실시예에서, 컴퓨터 시스템(200)은 특정 온도 및/또는 압력 값들에서의 열 용량 비를 보여주는 물질 특정 표들을 가지며, 관련 온도 및/또는 압력 값들에 대한 열 용량 비의 정확한 값이 저장되지 않은 경우 컴퓨터 시스템(200)은 아마도 표 값들로부터 열 용량 비를 보간 또는 외삽하거나 가장 가까운 열 용량 표 값을 취한다.
시스템(100)은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 도관(160), 및 사이드 스트림(170)을 가질 수 있다. 실시예에서, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 및 선택적인 압력 센서(20) 중 하나 이상은 아마도 그들의 개개의 컴퓨터들 및/또는 계측기 전자장치에 통신가능하게 결합될 수 있다. 진동 유동 센서(5)는 다양한 유동 유체 및/또는 유체 유동 측정들, 예컨대 질량 유량, 밀도, 및 점도 중 하나 이상을 결정하는 데 사용될 수 있다.
진동 유동 센서(5)는 유체 유동 및/또는 유동 유체 특성들을 검출하는 진동 유동 센서이다. 실시예에서, 진동 유동 센서(5)는 코리올리 유동 센서이다. 진동 센서들, 이를테면, 코리올리 질량 유량계들 및 진동 밀도계들 및 점도계들은 통상적으로, 유체에 침지된 진동 엘리먼트들 또는 유동 재료를 함유하는 진동 도관의 모션을 검출함으로써 동작한다. 도관 내의 재료와 연관된 특성들, 이를테면 질량 유동, 밀도 등은, 도관과 연관된 모션 트랜스듀서들로부터 수신된 측정 신호들을 프로세싱함으로써 결정될 수 있다. 진동 재료-충전(material-filled) 시스템의 진동 모드들은 일반적으로, 유체 함유 도관 및 그 안에 함유된 재료의 질량, 강성, 및 댐핑 특성들에 의해 영향을 받는다.
시스템(100)에서, 전형적인 코리올리 질량 유량계는, 파이프라인(예컨대, 도관(160) 또는 사이드 스트림(170)) 또는 다른 이송 시스템에서 인라인으로 연결되어, 재료, 예컨대, 유체들, 슬러리들, 에멀션들 등을 운반하는 하나 이상의 도관들 또는 유동 튜브들을 포함한다. 각각의 도관은 예를 들어, 단순 벤딩(simple bending), 비틀림(torsional), 방사형(radial) 및 결합형(coupled) 모드들을 포함하는 고유 진동 모드들의 세트를 갖는 것으로 보여질 수 있다. 통상적인 코리올리 질량 유동 측정 애플리케이션에서, 재료가 도관을 통해 유동할 때 도관은 진동 모드에서 가진(excite)되고, 도관의 모션은 도관을 따라 이격된 포인트들에서 측정된다. 가진(excitation)은 통상적으로, 주기적인 방식으로 도관을 섭동(perturb)시키는 액추에이터, 예컨대 전자기계 디바이스, 이를테면 자석 및 코일-타입 구동기에 의해 제공된다. 질량 유량은 튜랜스듀서 위치들에서 모션들 사이의 시간 지연 또는 위상차들을 측정함으로써 결정될 수 있다. 2개의 그러한 트랜스듀서들(또는 픽오프 센서들)은 통상적으로 유동 도관 또는 도관들의 진동 응답을 측정하기 위해 사용되며, 통상적으로 액추에이터의 상류 및 하류 둘 모두의 포지션들에 위치된다. 픽오프들은 서로 위상이 다른 신호들을 산출할 수 있고, 신호들 사이의 위상차 또는 시간 지연은 도관들의 진동들에 영향을 미치는 코리올리 힘들을 나타낼 수 있다. 2개의 픽오프 센서들은 전자 계기장비에 연결된다. 계기장비는 무엇보다도, 질량 유량 측정치 또는 밀도 측정치를 도출하기 위해, 2개의 픽오프 센서들로부터 신호들을 수신하고 신호들을 프로세싱한다. 본 명세서의 목적들을 위해, 설명되는 계기장비는 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)로 지정될 것이다. 다른 유량계 어레인지먼트들, 예컨대, 하나의 픽오프만이 사용되거나, 또는 위상차를 결정하기 위해 단일 구동기만이 사용되도록 구동기가 또한 픽오프 모드를 갖는 시스템들이 고려된다.
진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)를 사용하여 유량계에 의해 생성된 질량 유량(
)은 수학식 (10)을 사용하여 결정될 수 있다:
수학식 (10)에서, FCF는 유량 교정 인자이고, 
는 시간 지연이며, 
는 시간 지연 제로-오프셋이다. 시간 지연 대신에 위상차가 사용되는 실시예들이 당해 기술분야에서 일반적이고 고려되지만, 이러한 예들은 간결성을 위해 제시되지 않는다.
질량 유량은 진동 유동 센서 계측기 전자장치를 사용하여 음속 효과들에 대해 정정될 수 있다. 음속에 대한 질량 유량을 정정하기 위해 사용될 수 있는 관계들의 예는 수학식 (11) 및 수학식 (12)에서 발견될 수 있다.
수학식 (11)에서, 
는 음속, 즉, "a"와의 관계에 의존하는 질량 유량 에러 인자이다. 다양한 실시예들에서, 관계는 음속의 다항식일 수 있다. 음속의 각각의 거듭제곱에 대해, 대응하는 계수(예컨대, b, c, d, e, 및 f)가 존재하며, 이들 대응하는 계수들은 유체와 연관된다(아마도 계측기 전자장치에 의해서이고, 계측기 전자장치는 질량 유동 정정을 행하고, 이러한 계수들을 저장하고, 그리고 이들을 특정 유체와 연관시켜 그 유체의 질량 유량을 정정하는 데 사용되도록 함, 아마도 유체에 대한 관련 k 값들과 연관됨). 대안적인 실시예에서, 유체에 의존하는 것이 아니라, 오히려 사용되는 유동 센서에 의존하는 계수들이 존재할 수 있어서, 모든 타입들의 유동 유체들에 대해 단 하나의 세트의 계수들만이 존재한다. 이러한 실시예들의 조합들, 예컨대, 유동 유체와 유체 센서 둘 모두와 계수들 사이에 연관들이 이루어지는 실시예들이 고려된다. 4차 다항식으로 도시되지만, 상이한 차수들의 다항식을 포함하는 다른 관계들이 고려된다. 다항식의 다른 차수들은 예컨대, 1차, 2차, 3차, 5차, 6차, 7차 등일 수 있다. 수학식 (12)에서, 
는 음속 효과들에 대해 정정되지 않은 유동 센서(5)에 의해 측정된 질량 유량이고, 
는 음속 효과들에 대해 정정된 질량 유량이다. 정정되지 않은 질량 유량, 즉, 
은 임의의 알려진 관계, 예컨대, 수학식 (10)을 사용하여 결정될 수 있다는 것이 인지되어야한다(수학식 (10)의 
는 수학식 (12)의 
임). 수학식 (12)에서, 
는 음속 효과들에 대해 정정된 질량 유량이다. 음속을 추론하기 위해 수학식 (1) 내지 수학식 (9)의 관계들을 사용하는 것 및 측정된 질량 유량을 정정하기 위해 수학식 (10) 내지 수학식 (12)를 사용하는 것은 음속 효과들에 대한 측정된 질량 유량들을 정정하기 위한 효과적인 시스템을 생성할 수 있다. 다른 실시예들에서, 질량 유량 에러 인자 대신에, 질량 유량 에러의 크기가 결정될 수 있어서, 정정된 질량 유량은 정정되지 않은 질량 유량과 질량 유량 에러의 크기의 합 또는 그들 사이의 차일 수 있다.
음속 효과들은 더 큰 진동 센서들, 예컨대 2인치 이상의 내경을 갖는 센서들에서 상당한 것으로 고려될 수 있다. 음속 효과들은 또한, 더 높은 주파수들, 예컨대 300 헤르츠 이상의 주파수들로 진동하는 진동 센서들에서 상당한 것으로 고려될 수 있다.
실시예에서, 진동 유동 센서(5)는 충분히 큰 내경을 가질 수 있고 그리고/또는 진동 유동 센서(5)가 SoS 효과들에 취약하도록 충분히 높은 주파수로 진동할 수 있으며, 진동 유동 센서(5)에 의해 취해진 측정들은 연관된 SoS 관련 에러들을 가질 수 있다. 진동 유동 센서(5)가 생성하는 질량 유동 측정들에 대한 SoS 효과를 결정하기 위해, 질량 유량을 정정하는 관계들이 SoS 측정 또는 추론과 함께 사용될 수 있다.
진동 유동 센서(5)는 도관(160)에 결합될 수 있고 그리고/또는 도관(160)과 유체 연통할 수 있다. 도관은, 그를 통해 유동 유체가 유동하는, 아마도 실질적으로 원통형인 중공 부재이다. 진동 유동 센서(5)는 도관(160)에 매립될 수 있고 그리고/또는 도관(160)으로부터의 유체 유동에 직렬로 유체 결합(fluidly coupled)될 수 있다.
진동 유동 센서(5)가 SoS 효과들에 민감한 종류라면, 진동 유동 센서(5)에 의해 측정된 질량 유량을 정정하기 위한 SoS를 결정 또는 추론하기 위해 SoS 효과들에 크게 영향을 받지 않는 측정들을 결정하기 위해 추가의 밀도 센서(10)가 사용될 수 있다. 밀도 센서(10)는 유동 유체의 밀도를 결정하는 센서이다. 진동 유동 센서(5)는, 그 내경이 크고 그리고/또는 그 진동 주파수가 높으면, SoS 효과들에 민감한 종류로 고려될 수 있다. 예컨대, 진동 유동 센서(5)는 2인치 이상의 내경을 가질 수 있고 그리고/또는 진동 유동 센서(5)는 300 헤르츠 이상의 주파수로 진동 엘리먼트들을 진동시킬 수 있다. 밀도 센서(10)는 결정들 및 추론들을 행할 수 있고, 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장된 로직을 사용하여 측정할 수 있다. 밀도 센서(10)는 또한, 코리올리 유동 센서, 아마도, 진동 유동 센서(5)보다 더 낮은 주파수로 진동하고 그리고/또는 더 작은 유동 튜브 내경을 갖는 유동 센서일 수 있다. 그 정도에서, 밀도 센서(10)는 또한, 진동 유동 센서(5)와 상이한 진동 유동 센서일 수 있다. 실시예에서, 밀도 센서는 코리올리 밀도계 및 코리올리 유량계 중 하나일 수 있다. 밀도 센서(10)가 포크 밀도계 또는 포크 점도계인 실시예들이 고려되지만, 이들은 상당한 SoS 효과들을 갖고 후속 결정들로 전파되는 연관된 에러들과 함께 경험적 정정들을 사용하여 SoS 효과들에 대해 정정하는 고주파 계측기들이라는 것이 주목되어야한다. 밀도 센서(10)가 기체 밀도계(GDM; gas density meter)인 실시예들이 고려되지만, 이들은 높은 주파수에서 동작하고, 인-시튜(in situ) 교정을 필요로 하는 연관된 SoS 효과 에러들을 가져서, 아마도 밀도 및 다른 결정들을 에러에 더 취약하게 그리고 용이하게 하기 더 어렵게 만든다는 것이 주목되어야한다.
실시예에서, 밀도 센서(10)는 진동 유동 센서(5)보다 더 작은 직경 및/또는 더 낮은 진동 주파수를 갖는다. 예컨대, 밀도 센서(10)의 내경은 2인치 미만일 수 있고 그리고/또는 밀도 센서는 300 헤르츠보다 낮은 주파수로 진동할 수 있다. 밀도 센서(10)는, 아마도 미리 결정된 허용오차 내에서, 음속 효과들에 실질적으로 영향을 받지 않는 밀도를 측정하는 것이 가능할 수 있다. 밀도 센서(10)에 의한 밀도의 측정은 당해 기술분야에서 잘 확립된 방법들, 예컨대 밀도 센서(10)의 진동 주파수와 밀도 센서(10) 내에서 유동하는 재료의 밀도에 기반한 관계들에 의해 수행될 수 있다. 밀도 센서(10)는 진동 유동 센서(5)의 (유체 유동의 방향에 대해) 상류 또는 하류에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 밀도 센서(10)가 진동 유동 센서(5)보다 더 작은 직경이면, 밀도 센서(10)는 (도 1에 도시된 바와 같이) 사이드 스트림(170)을 통해 진동 유동 센서(5)와 유체 연통할 수 있다. 사이드 스트림(170)은 도관(160)과 유체 연통하지만, 아마도 도관(160)의 내경과 상이한 내경(유효 유동 직경 및/또는 유효 유동 단면)을 갖는 도관(160)으로부터의 분지(offshoot)이다. 대안적으로, 밀도 센서(10)는 도관(160)과 직접 유체 연통할 수 있다. 진동 유동 센서(5) 및 밀도 센서(10)의 측정들이 대체로 서로 대응하고 동일한 유동 유체를 나타내도록 진동 유동 센서(5)가 밀도 센서(10)의 특정 거리 임계치 내에 있는 것이 선호적일 수 있다. 밀도 센서(10)는 진동 유동 센서(5)와 전자 통신하는 컴퓨터, 아마도 밀도 센서 계측기 전자장치(120)를 가질 수 있다.
추론된 압력이 (측정된 압력과 대조적으로) 사용되는 실시예에서, 밀도 센서(10) 및 진동 유동 센서(5) 중 하나는 밀도 센서(10)의 압력과 강성 사이의 관계들로부터 유동 유체의 압력을 추론할 수 있다. 실시예에서, 밀도 센서(10)는 밀도 센서(10)의 밀도 센서 계측기 전자장치(120)를 사용하여 압력을 추론할 수 있다. 다른 실시예에서, 진동 유동 센서(5)가 밀도 센서(10)의 강성으로부터 유동 유체의 압력을 추론하도록, 관련 강성 값 또는 관계가 밀도 센서(10)로부터 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)로 송신된다. 아마도 측정된 밀도, 측정된 강성도 및 추론된 압력 중 하나 이상을 포함하는 임의의 측정들 또는 추론들은, SoS의 추론에서 사용되기 위해 그리고/또는 SoS 정정된 질량 유량을 결정하기 위해 밀도 센서(10)로부터 진동 유동 센서(5)의 계측기 전자장치로 송신될 수 있다. 밀도 센서(10)는 유동 유체의 압력 및 음속 중 하나 이상을 추론하고, 그러한 추론된 양들 중 하나 이상을 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 송신할 수 있다.
압력이 (측정되는 것과는 대조적으로) 추론되는 실시예에서, 압력 추론이 밀도 센서(10)에 의해 수행되면, 밀도 센서(10)는 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해, 추론된 압력 및, 아마도, 측정된 밀도 및 측정된 온도(열 용량 비, k를 결정하기 위해 사용되는 온도 및/또는 압력) 중 하나 이상을 사용하여 아마도 수학식 (8) 또는 수학식 (9)의 관계들 중 하나를 평가함으로써, 추론된 음속을 추론가능할 수 있다.
(추론된 압력과 대조적으로) 측정된 압력이 사용되는 실시예에서, 시스템(100)은 추가의 선택적인 압력 센서(20)를 가질 수 있다. 선택적인 압력 센서(20)는 유동 유체의 압력을 측정하는 센서이다. 압력 센서(20)는 당해 기술분야에 알려진 임의의 압력 센서일 수 있다. 압력 센서(20)는 도관(160), 사이드 스트림(170), 진동 유동 센서(5), 및/또는 밀도 센서(10) 중 하나 이상을 통과하는 유동 유체의 압력을 결정하기 위해 도관(160)과 유체 연통할 수 있다. 압력 센서(20)는 압력 데이터를 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110) 및/또는 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 송신하여 측정된 압력으로부터 유동 유체의 음속을 추론하는 데 사용되도록 할 수 있다. 실시예에서, 압력 센서(20)는 진동 유동 센서(5) 및 밀도 센서(10) 중 하나 이상에 통합될 수 있다.
밀도 센서(10) 자체가 유체의 SoS를 추론하는 실시예가 고려된다. 이 실시예에서, 밀도 센서의 계측기 전자장치는 유동 유체의 밀도를 측정할 수 있고, 측정된 밀도 센서(10) 강성으로부터 유동 유체의 압력을 추론할 수 있다. 이 실시예에서, 밀도 센서(10)는 추론된 SoS를 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 송신하여 진동 유동 센서(5)의 질량 유량 측정치를 정정하는 데 사용되도록 할 수 있다.
도 2는 음속을 추론 및/또는 적용하기 위한 컴퓨터 시스템(200)의 실시예의 블록도를 도시한다. 실시예에서, 컴퓨터 시스템(200)은 계측기 전자장치일 수 있거나, 또는 하나 초과의 컴퓨터 시스템 또는 계측기 전자장치, 예컨대 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), 및/또는 선택적인 압력 센서(20)와 연관된 임의의 전자장치의 컴포넌트들일 수 있는 엘리먼트들을 가질 수 있다. 다수의 동작들이 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110) 및/또는 밀도 센서 계측기 전자장치(120) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 의해 달성될 수 있어서, 각각이 컴퓨터 시스템(200)과 관련하여 표현된 모듈들 및 능력들의 하나 이상의 실시예들을 갖는 컴퓨터 시스템(200)의 상이한 실시예들일 수 있다는 것이 인식되어야한다.
다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(200)은 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit)들로 구성될 수 있거나, 또는 별개의 프로세서 및 메모리 엘리먼트들을 가질 수 있으며, 프로세서 엘리먼트들은 메모리 엘리먼트들로부터의 커맨드들을 프로세싱하고 메모리 엘리먼트들 상에 데이터를 저장하기 위한 것이다. 컴퓨터 시스템(200)은 격리된 물리적 시스템, 가상 머신일 수 있고 그리고/또는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 확립될 수 있다. 컴퓨터 시스템(200)은 본 설명에서 제시된 임의의 방법 단계들을 달성하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 시스템은 프로세서(210), 메모리(220), 인터페이스(230), 및 통신 결합기(240)를 가질 수 있다. 메모리(220)는, 예컨대, SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및/또는 정정 모듈(208) 중 하나 이상을 나타내는 집적 회로들을 저장하고 그리고/또는 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(200)은 언급된 엘리먼트들에 통합되거나, 또는 언급된 컴퓨터 엘리먼트들에 추가되거나 이들과 통신하는 다른 컴퓨터 엘리먼트들, 예컨대 버스들, 다른 통신 프로토콜들 등을 가질 수 있다.
프로세서(210)는 데이터 프로세싱 엘리먼트이다. 프로세서(210)는, 프로세싱을 위해 사용되는 임의의 엘리먼트, 이를테면, 중앙 프로세싱 유닛, 주문형 집적 회로, 다른 집적 회로, 아날로그 제어기, 그래픽스 프로세싱 유닛, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 이들 또는 다른 공통 프로세싱 엘리먼트들의 임의의 조합 등일 수 있다. 프로세서(210)는 프로세싱 데이터를 저장하기 위한 캐시 메모리를 가질 수 있다. 프로세서(210)는 본 명세서의 방법들로부터 이익을 얻을 수 있는데, 그 이유는 방법들이 제시된 발명의 구조들을 사용하여 계산들의 분해능을 향상시키고 그러한 계산들의 에러를 감소시킬 수 있기 때문이다.
메모리(220)는 전자적 저장을 위한 디바이스이다. 메모리(220)는 임의의 비-일시적 저장 매체일 수 있고, 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 휘발성 메모리, 집적 회로들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 랜덤 액세스 메모리, 판독-전용 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리, 소거가능한 프로그램가능 판독 전용 메모리, 전기 소거가능한 프로그램가능 판독 전용 메모리, 클라우드 저장소, 캐시 메모리 등을 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 메모리(220)로부터의 커맨드들을 실행하고, 메모리(220)에 저장된 데이터를 활용할 수 있다.
컴퓨터 시스템(200)은 SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및/또는 정정 모듈(208) 중 하나 이상에 의해 사용될 임의의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있으며, 아마도 데이터가 측정 및/또는 결정된 때를 나타내는 타임 스탬프들과 함께, 메모리(220) 내의 SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및/또는 정정 모듈(208) 중 하나 이상에 의해 수신되거나 사용되는 임의의 파라미터를 나타내는 임의의 시간량 동안의 이력 데이터를 저장할 수 있다. 컴퓨터 시스템(200)은 또한 임의의 중간체들의 결정들을 나타내는 임의의 데이터를 메모리(220)에 저장할 수 있다. SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및/또는 정정 모듈(208) 중 하나 이상이 4개의 분리된 및 이산적인 모듈들로서 디스플레이되지만, 본 명세서는 본 명세서에 표현된 방법들을 달성하기 위해 서로 협력하여 작동하는 임의의 수(심지어 하나 또는 명시된 바와 같이 4개)의 그리고 다양한 모듈들을 고려한다.
SoS 추론 모듈(202)은 유동 유체의 음속을 추론하는 모듈이다. SoS 추론 모듈(202)은 유동 유체의 음속을 추론하기 위해 수학식 (1) 내지 수학식 (9)에서 표현된 관계들 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 다양한 실시예들에서, SoS 추론 모듈은 유동 유체의 밀도와 SoS 사이의 역의 관계, 유동 유체의 압력과 SoS 사이의 직접적인 관계, 유동 유체의 SoS와 압력의 제곱근 사이의 직접적인 관계, 유동 유체의 밀도의 제곱근과 SoS 사이의 역의 관계, 유동 유체의 압력과 열 용량 비(k)의 곱과 SoS 사이의 직접적인 관계, 유동 유체의 압력과 온도 및/또는 압력 의존적 열 용량 비(k(T,P))의 곱과 SoS 사이의 직접적인 관계, 유동유체의 압력 대 밀도의 비와 SoS 사이의 직접적인 관계, 유동 유체의 압력 대 밀도의 비의 제곱근과 SoS 사이의 직접적인 관계, 및/또는 유동 유체의 압력 대 밀도의 비와 열 용량 비(아마도 온도 및/또는 압력 의존적 열 용량 비)의 곱의 제곱근과 SoS 사이의 직접적인 관계에 기반하는 관계들 중 하나 이상을 사용하여 유동 유체의 음속을 추론한다.
열 용량 비가 온도 및/또는 압력 의존적이면, 온도 및/또는 압력 의존적 열 용량 비 관계는 SoS 추론 모듈(202)에 미리 저장될 수 있다. 사용될 수 있는 측정된 온도는 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 및/또는 압력 센서(20) 중 임의의 것에 의해 측정될 수 있다. 또한, 압력은 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장된 압력 추론 모듈(204)을 사용하여 밀도 센서(10)에 의해 밀도 센서(10)의 강성으로부터 추론될 수 있거나, 또는 압력은 선택적인 압력 센서(20)에 저장된 측정 모듈(206)에 의해 측정될 수 있다. 밀도 및 강성 측정들이 SoS 추론 모듈(202)에 의해 해석될 원시 데이터 신호들로서 결정 및/또는 송신되는 대안적인 실시예들이 고려된다.
음속 추론이 진동 유동 센서(5)에 의해 수행되는 실시예에서, 컴퓨터 시스템(200)은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)의 실시예일 수 있고, SoS 추론 모듈(202)은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장될 수 있다. 이 실시예에서, SoS 추론 모듈(202)은 밀도 센서(10)로부터의 밀도 측정치 및 압력을 수신할 수 있다. 압력은 측정된 압력일 수 있고, 선택적인 압력 센서(20)로부터 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 의해 수신될 수 있다. 대안적으로, 압력은 압력 추론 모듈(204)을 사용하여 밀도 센서(10)의 강성 측정으로부터 추론되는 추론된 압력일 수 있다.
음속 추론이 밀도 센서(10)에 의해 수행되는 실시예에서, 컴퓨터 시스템(200)은 밀도 센서 계측기 전자장치(120)의 실시예일 수 있고, SoS 추론 모듈(202)은 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장될 수 있다. 이 실시예에서, SoS 추론 모듈(202)은 밀도 센서(10)로부터 밀도 측정치를 수신할 수 있고 압력 값을 수신 또는 추론할 수 있다. 압력은 측정된 압력일 수 있고, 선택적인 압력 센서(20)로부터 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해 수신될 수 있다. 대안적으로, 압력은 압력 추론 모듈(204)을 사용하여 밀도 센서(10)의 강성 측정으로부터 추론되는 추론된 압력일 수 있다.
다른 실시예에서, 독립형 컴퓨터 시스템(200)은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 및 선택적인 압력 센서(20) 중 하나 이상으로부터 측정들 및/또는 압력 추론을 수신할 수 있다. 독립형 컴퓨터 시스템(200)이 SoS 추론 모듈(202)을 저장했을 수 있어서, 유동 유체의 음속이 독립형 컴퓨터 시스템(200) 상에서 추론된다.
압력 추론 모듈(204)은 밀도 센서(10)의 강성의 측정된 값으로부터 유동 유체의 압력 값을 추론하는 프로그래밍 모듈이다. 실시예에서, 압력 추론 모듈(204)이 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장될 수 있어서, 밀도 센서(10)는 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해 이루어진 밀도 센서(10) 강성의 측정으로부터, 압력 추론 모듈(204)을 사용하여, 유체의 압력을 추론할 수 있다. 압력 추론 모듈(204)은 밀도 센서(10)의 측정된 강성과 추론된 압력 사이의 단순한, 경험적으로 유도된 관계를 사용할 수 있다. 그 관계는 단순한 선형 관계, 아마도 단순 기울기 및 절편으로 구성된 관계일 수 있다. 예컨대, 압력 추론 모듈(204)은 수학식 (13)에 의해 표현된 타입의 관계를 사용할 수 있다.
수학식 (13)에서, P는 추론된 압력이고, A 및 B는 계수들(일정하거나 또는 온도 의존적임)이며, τ는 측정된 밀도 센서(10) 강성이다.
대안적인 실시예에서, 압력 추론 모듈(204)은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장될 수 있다. 이 실시예에서, 압력 추론 모듈(204)은 밀도 추론에 사용될 밀도 센서(10)의 측정된 강성을 밀도 센서 계측기 전자장치(120)로부터 수신할 수 있다. 다른 실시예들에서, 압력 추론 모듈(204)은 압력 추론에 사용될 밀도 센서(10)의 강성 측정치를 나타내는 측정된 또는 송신된 원시 데이터로부터 압력을 결정할 수 있다. 유동 유체의 음속을 추론하기 위한 압력을 측정하기 위해 선택적인 압력 센서(20)가 사용되는 실시예들에서, 압력 추론 모듈(204)은 필요하지 않을 수 있고 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 및 밀도 센서 계측기 전자장치(120) 중 어느 것에도 존재하지 않을 수 있다.
측정 모듈(206)은 측정 값들을 결정하는 모듈이다. 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), 및 압력 센서(20) 각각은 측정 모듈(206)의 상이한 변형들을 가질 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110) 측정 모듈(206)은 질량 유량의 측정들을 수행하도록 구성될 수 있다. 밀도 센서 계측기 전자장치(120)는 유동 유체의 측정된 밀도 및 밀도 센서(10)의 측정된 강성 중 하나 이상을 측정하는 측정 모듈(206)을 가질 수 있다. 추론적 음속 관계에서 사용되는 압력이 추론된 압력이면 밀도 센서(10)의 측정된 강성이 저장될 수 있다. 선택적인 압력 센서(20)는, 아마도 다른 측정들을 배제하고, 유동 유체의 압력 값을 측정하도록 구성된 전자장치에 저장된 측정 모듈(206)의 실시예를 가질 수 있다.
정정 모듈(208)은 유동 유체의 음속 효과들로 인한 에러들에 대해 진동 유동 센서(5) 측정들을 정정하는 프로그래밍 모듈이다. 실시예에서, 정정 모듈(208)은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장된다. 정정 모듈(208)은 진동 유동 센서(5)의 질량 유량 측정치를 정정하기 위해 추론된 음속을 사용할 수 있다. 음속을 항으로서 사용하여, 음속 효과들을 정정하는 질량 유량 정정 수학식의 예는 수학식 (10) 내지 수학식 (12)에 도시된 종류의 관계로서 표현될 수 있다. 정정 모듈(208)은 대안적으로, 음속 효과들을 정정하는 기존의 질량 유량 관계들을 사용할 수 있다. 유동 유체의 추론된 음속의 추론이 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 의해 수행되는 실시예에서, 정정 모듈(208)은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110) 자체로부터 유동 유체의 추론된 음속을 수신할 수 있다. 유동 유체의 추론된 음속의 추론이 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해 수행되는 실시예에서, 정정 모듈(208)은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)를 통해 밀도 센서 계측기 전자장치(120)로부터 유동 유체의 추론된 음속을 수신할 수 있다.
진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)가 음속 추론을 수행하는 실시예에서, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)는 SoS 추론 모듈(202)을 가질 수 있고, 유동 유체의 측정된 온도, 유동 유체의 측정된 압력, 유동 유체의 측정된 밀도, 및 밀도 센서(10) 강성 중 하나 이상의 측정치들 및/또는 추론들을 수신할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 유동 센서 계측기 전자장치(110)는 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장된 측정 모듈(206)에 의해 취해진 위상차, 시간 지연 및/또는 온도의 측정들 중 하나 이상에 기반하여 정정된 질량 유량을 결정할 수 있거나, 또는 온도 측정이 대안적으로, 밀도 센서 계측기 전자장치(120) 또는 압력 센서(20) 내의 측정 모듈(206)에 의해 (그들 개개의 온도 센서들을 사용하여) 측정될 수 있다. 이 실시예에서, 밀도 센서(10)는 유동 유체의 밀도를 측정하도록 구성된 측정 모듈(206)을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 정정 모듈(208)은 유동 유체의 추론된 음속을 취할 수 있고, 이를 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 의해 결정된 질량 유량의 정정에 적용할 수 있다. 이 실시예에서, 유동 유체의 추론된 음속을 결정하기 위해 사용되는 압력이 추론된 압력이면, 추론된 압력은 밀도 센서(10)의 압력 추론 모듈(204)에 의해 추론될 수 있다. 추론된 압력이 사용되는 대안적인 실시예에서, 밀도 센서(10) 측정 모듈(206)은 밀도 센서(10) 강성을 측정하고 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 강성 값을 송신하여, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)가 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장된 압력 추론 모듈(204)을 사용하여 추론된 압력을 결정하도록 할 수 있다. 측정된 압력이 사용되는 실시예에서, 밀도 센서(10) 강성으로부터 어떠한 압력의 추론도 이루어지지 않도록 추론된 압력이 불필요할 수 있다.
밀도 센서(10)가 유동 유체의 음속의 추론을 수행하는 대안적인 실시예에서, SoS 추론 모듈(202)은 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장될 수 있다. 이 SoS는, 질량 유량 측정치를 정정하기 위해 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장된 정정 모듈(208)에서 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 의해 사용되도록, 밀도 센서 계측기 전자장치(120)로부터 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)로 송신될 수 있다. 그 정정된 질량 유량 측정치는 또한 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)의 측정 모듈(206)에 의해 결정된 위상차 또는 시간 지연 데이터에 기반할 수 있다. 이 실시예에서, 밀도 센서 계측기 전자장치(120)는 유동 유체의 측정된 밀도를 측정하는 측정 모듈(206)을 가질 수 있다. 온도 측정은 밀도 센서 계측기 전자장치(120), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 및 선택적인 압력 센서(20) 중 하나에 저장된 측정 모듈에 의해 제공될 수 있다. 유동 유체의 음속을 추론하는 데 사용되는 압력은 압력 추론 모듈(204)을 사용하여 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해 추론될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 사용되는 압력은 선택적인 압력 센서(20)에 의해 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 제공되는 측정된 압력이다.
SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및/또는 정정 모듈(208)의 능력들이 고려되며, 제시된 흐름도들에서 수행되는 방법들을 반영한다. 본 명세서의 모든 방법들은 명시된 각각의 흐름도 및 순서들, 다른 잠재적 순서들과 관련하여 고려되거나, 또는 순서가 중요하지 않은 것으로 명시된 경우, 흐름도들에 통지하지만, SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및/또는 정정 모듈(208)의 모든 방법들 및 능력들이 본 명세서의 임의의 방법 및/또는 장치 청구항들의 목적들을 위해 고려된다. 또한, 본 명세서의 시스템들 및 방법들이 하나 초과의 센서(예컨대, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 및 선택적인 압력 센서(20) 중 하나 이상)를 요구할 수 있다는 것을 고려하면, 각각의 센서는, 각각의 센서가 필요에 따라 SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및/또는 정정 모듈(208) 중 하나 이상의 자체 실시예들을 갖는 컴퓨터 시스템(200)의 자체 실시예를 가질 수 있다. 음속 추론을 수행하는 임의의 센서는 SoS 추론 모듈(202)의 실시예를 가질 수 있다. 음속을 결정하기 위해 추론적 관계에서 사용되는 압력이 추론된 압력이면, 진동 센서(5) 및 밀도 센서(10) 중 하나 이상은 압력 추론 모듈(204)의 자체 실시예를 가질 수 있다. 측정들을 수행하는 센서들 각각은 (각각의 대응하는 센서에 의해 취해진 측정들을 행하기 위한 능력들을 갖는) 측정 모듈(206)의 자체 실시예를 가질 수 있다. 정정 모듈(208)은 진동 센서(5)에 저장될 가능성이 가장 높지만, 정정 모듈(208)의 개별적인 실시예들이 다른 센서들에 저장될 수 있는 실시예들이 고려된다.
컴퓨터 시스템(200)의 다양한 실시예들이 구상되며, 컴퓨터 시스템(200)의 특정 엘리먼트들은 상이한 하드웨어 엘리먼트들, 예컨대 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), 및 선택적인 압력 센서(20) 중 하나 이상에 속할 수 있다. 유동 유체의 음속을 추론하기 위해 측정된 압력이 사용되는 예들에서, 선택적인 압력 센서(20)는, 유동 유체의 압력을 측정하고 측정된 압력을, 어떤 컴퓨터 시스템이든지 유동 유체의 음속의 추론을 수행하는 컴퓨터 시스템에 송신하는(예컨대, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110) 및 밀도 센서 계측기 전자장치(120) 중 하나 이상에 압력을 송신함) 측정 모듈(206)을 가질 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템(200)이 계측기 전자장치(110)인 실시예들에서, 계측기 전자장치(110)는 다수의 통신가능하게 결합된 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 계측기 전자장치(110)인 응집(cohesive) 컴퓨터 시스템(200)을 형성하기 위해 상호작용하는 하드웨어는 상이한 컴포넌트들, 예컨대, 대응하는 그리고/또는 호환가능한 송신기에 통신가능하게 결합된 종래의 계측기 전자장치 어레이로 이루어질 수 있다. 실시예에서, 계측기 전자장치(110)는 계측기의 일체형 계측기 전자장치 엘리먼트들 내에 그것의 프로세서(210) 및 송신기 내에 메모리(220)의 적어도 일부 엘리먼트들을 가질 수 있다.
특정 모듈들이 단계들을 실행하는 순서들은 개시된 필요한 관계들에 크게 의존한다. 예컨대, 유체의 음속을 추론하기 위한 추론적 관계가 밀도, 압력, 센서 강성 및 온도 중 하나 이상의 측정들 및/또는 추론들을 요구하면, 이러한 양들을 사용하여 음속이 추론되기 전에, 그러한 양들이 측정되거나 또는 추론되어야 할 것이다. 또한, 질량 유량이 추론된 음속에 의해 정정되어야 한다면, 추론된 음속에 기반하여 질량 유량이 정정될 수 있기 전에, 음속이 먼저 추론되어야한다. 따라서, 기본 절차들이 하나의 단계가 다음 단계 전에 취해질 것을 요구하는 정도까지를 제외하고는, 모듈들의 사용들 또는 단계들의 순서가 진정으로 필요하지 않다. 예컨대, 취해진 측정들은 대부분 임의의 순서로 취해질 수 있다. 추론들은 그러한 값들이 다음 단계에 대한 입력들로서 요구되는 정도까지만 순차적이어야 한다.
인터페이스(230)는 데이터 컴퓨터 시스템(200)을 외부 컴퓨팅 엘리먼트들에 통신가능하게 결합시키기 위해 사용되는 입력/출력 디바이스이다. 인터페이스(230)는 알려진 기술들, 예컨대, 범용 직렬 버스, ProLink, 직렬 통신, SATA(serial advanced technology attachment)들, HPC 타입 연결들, 기가비트 이더넷, 무한대역(infiniband) 등을 사용하여 컴퓨터 시스템(200)을 외부 엘리먼트들에 연결할 수 있다. 인터페이스(230)는 통신 결합기(240)를 가질 수 있다. 통신 결합기(240)는 컴퓨터 시스템(200)을 컴퓨터 시스템(200)의 외부 구성요소들, 예컨대 외부 컴퓨팅 디바이스들, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20) 중 하나 이상과 결합하기 위해 사용된다.
흐름도들
도 3 내지 도 7은 음속을 추론하기 위한 방법들의 실시예들 및 유동 측정들을 정정하기 위해 추론된 음속을 사용하는 방법들의 실시예들의 흐름도들을 도시한다. 흐름도들에 개시된 방법들은 총망라한 것이 아니며, 단순히 단계들 및 순서들의 잠재적인 실시예들을 설명한다. 방법들은, 도 1 및 도 2의 설명들에서 개시된 엘리먼트들, 도 2에 개시된 컴퓨터 시스템(들)(200), 및/또는 SoS 추론 모듈(202)을 포함해 전체 명세서의 맥락에서 해석되어야한다.
도 3은 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(300)의 실시예의 흐름도를 도시한다. 방법(300)에서 언급되는 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)은 도 1 및 도 2에 개시된 바와 같은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206) 및 정정 모듈(208)일 수 있지만, 대안적인 실시예들에서는 임의의 적합한 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)이 이용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 이러한 단계들을 달성하기 위한 모든 방법들이 고려된다. 또한, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20)(관련되는 경우) 모두는 서로 유체 연통하고 유동 유체를 수용하며, 방법(300)에서 언급된 추론된 음속은 유동 유체의 추론된 음속이다.
단계(302)는 하나 이상의 측정 모듈들(206)에 의해, 측정된 입력 파라미터들을 측정하는 단계이다. 측정된 입력 파라미터들은 예컨대, 밀도, 온도, 밀도 센서(10) 강성, 및 압력 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 측정은 언급된 측정된 입력 파라미터들 모두를 포함할 필요는 없다. 예컨대, 음속 추론에서 사용되는 압력이 측정된 압력인 실시예에서, 압력은 (아마도 선택적인 압력 센서(20)에 의해 취해진) 측정된 입력 파라미터이고, 밀도 센서(10) 강성은 SoS 추론에 필요하지 않을 수 있다. 압력이 추론되는 실시예에서, 압력을 추론하기 위해 밀도 센서(10) 강성이 측정될 수 있고, 압력이 측정될 필요가 없을 수 있다(아마도 선택적인 압력 센서(20)를 불필요하게 만듦). 또한, 온도의 측정은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20) 중 임의의 것의 측정 모듈(206)에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에 개시된 측정 모듈(206)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하는 것으로 고려된다.
단계(304)는 선택적으로, 압력 추론 모듈(204)에 의해, 추론된 압력을 추론하는 단계이다. 언급된 바와 같이, 유동 유체의 추론된 음속은 측정된 압력 대신에 추론된 압력을 사용하여 추론될 수 있다. 밀도 센서(10)는 밀도 센서(10)의 강성을 측정할 수 있다. 밀도 센서(10) 및 진동 센서(5) 중 하나(어느 것이든 자신의 계측기 전자장치 내에 압력 추론 모듈(204)을 갖는 것)는 추론된 압력을 추론하기 위해 측정된 강성을 사용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 압력 추론 모듈(204)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하는 것으로 고려된다.
단계(306)는, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 추론된 음속을 추론하는 단계이다. SoS 추론 모듈은 측정된 입력 파라미터들 및 추론된 압력 중 하나 이상으로부터 추론된 음속을 추론할 수 있다. SoS 추론 모듈(202)은 그것의 능력들 중 임의의 능력을 사용할 수 있고, 언급된 관계들, 예컨대, 추론된 음속과 측정된 입력 파라미터들(및 관련 실시예에 있다면, 추론된 압력) 사이의 것으로 언급된 관계들 및 수학식 (1) 내지 수학식 (9)에 의해 표현된 관계들 중 임의의 관계를 사용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, SoS 추론 모듈(202)은, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110) 및 밀도 센서 계측기 전자장치(120) 중 하나 - 어떤 계측기 전자장치든 추론된 음속을 추론하는 것으로 예상되는 계측기 전자장치 - 의 엘리먼트일 수 있다. 대안적인 실시예에서, SoS 추론 모듈(202)은 독립형 컴퓨터 시스템(200) 상에서 음속을 추론하기 위해 관련 측정들 및/또는 추론들을 수신하는 독립형 컴퓨터 시스템에 저장될 수 있다. 본 명세서에 개시된 SoS 추론 모듈(202)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하는 것으로 고려된다.
실시예에서, 도 3에 도시된 방법의 단계들 각각은 별개의 단계이다. 비록 도 3에서는 별개의 단계들로서 묘사되어 있지만, 다른 실시예에서, 단계들(302 내지 306)은 별개의 단계들이 아닐 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 3에 도시된 방법이 위의 단계들 모두를 갖지는 않을 수 있고 그리고/또는 위에 나열된 단계들에 부가하여 또는 이들을 대신하여 다른 단계들을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 방법의 단계들은 다른 순서로 수행될 수 있다. 도 3에 도시된 방법의 일부로서 위에 나열된 단계들의 서브세트들은 고유의 방법을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 방법(300)의 단계들은 임의의 횟수로 임의의 조합 및 순서로 반복될 수 있는데, 예컨대, 일관된 그리고/또는 연속적인 유동 유체 음속 추론들을 제공하기 위해 연속적으로 루핑될 수 있다.
도 4는 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(400)의 실시예의 흐름도를 도시한다. 방법(400)에서 언급되는 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)은 도 1 및 도 2에 개시된 바와 같은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)일 수 있지만, 대안적인 실시예들에서는 임의의 적합한 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)이 이용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 이러한 단계들을 달성하기 위한 모든 방법들이 고려된다. 또한, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20)(관련되는 경우) 모두는 서로 유체 연통하고 유동 유체를 수용하며, 추론된 음속은 유동 유체의 추론된 음속이다.
단계(402)는, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 측정된 밀도와 유동 유체의 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 유동 유체의 추론된 음속을 추론하는 단계이다. SoS 추론 모듈은 측정된 입력 파라미터들 및 추론된 압력 중 하나 이상으로부터 추론된 음속을 수신하고 결정할 수 있다. SoS 추론 모듈(202)은 그것의 능력들 중 임의의 능력을 사용할 수 있고, 언급된 관계들, 예컨대, 추론된 음속과 측정된 입력 파라미터들(및 관련 실시예에 있다면, 추론된 압력) 사이의 것으로 언급된 관계들 및 수학식 (1) 내지 수학식 (9)에 의해 표현된 관계들 중 임의의 관계를 사용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, SoS 추론 모듈(202)은, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110) 및 밀도 센서 계측기 전자장치(120) 중 하나 - 어떤 계측기 전자장치든 추론된 음속을 추론하는 것으로 예상되는 계측기 전자장치 - 의 엘리먼트일 수 있다. 대안적인 실시예에서, SoS 추론 모듈(202)은 독립형 컴퓨터 시스템 상에서 음속을 추론하기 위해 관련 측정들 및/또는 추론들을 수신하는 독립형 컴퓨터 시스템인 컴퓨터 시스템(200)에 저장될 수 있다. 본 명세서에 개시된 SoS 추론 모듈(202)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하는 것으로 고려된다. 단계(402)는 단계(306)의 실시예일 수 있다.
실시예에서, 도 4에 도시된 방법의 일부로서 위에 나열된 단계의 서브 단계들은 고유의 방법을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 방법(400)의 단계는 임의의 횟수로 반복될 수 있는데, 예컨대 일관된 및/또는 연속적인 유동 유체 음속 추론들을 제공하기 위해 연속적으로 루핑될 수 있다.
도 5는 밀도 센서(10)에서 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(500)의 실시예의 흐름도를 도시한다. 방법(500)에서 언급되는 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)은 도 1 및 도 2에 개시된 바와 같은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)일 수 있지만, 대안적인 실시예들에서는 임의의 적합한 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)이 이용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 이러한 단계들을 달성하기 위한 모든 방법들이 고려된다. 또한, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20)(관련되는 경우) 모두는 서로 유체 연통하고 유동 유체를 수용하며, 추론된 음속은 유동 유체의 추론된 음속이다.
단계(502)는, 측정 모듈(206)에 의해, 밀도 센서(10)의 측정된 입력 파라미터들을 측정하는 단계이다. 밀도 센서(10)의 측정된 입력 파라미터들은, 예컨대 밀도, 온도, 및 밀도 센서(10) 강성 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 측정은 언급된 측정된 입력 파라미터들 모두를 포함할 필요는 없다. 예를 들어, 음속 추론에 사용되는 압력이 측정된 압력인 실시예에서, 밀도 센서(10) 강성은 불필요할 수 있고 전혀 측정되지 않을 수 있다. 압력이 추론되는 실시예에서, 밀도 센서(10) 강성은 압력을 추론하기 위해 측정될 수 있다. 또한, 온도의 측정은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20) 중 임의의 것의 측정 모듈(206)에 의해 수행될 수 있다. 음속 추론에 사용될 측정된 온도가 밀도 센서(10) 이외의 센서에서 측정되는 경우, 밀도 센서(10)는 밀도 센서 이외의 센서로부터 측정된 온도를 수신할 수 있다. 본 명세서에서 개시된 밀도 센서(10)와 연관된 측정 모듈(206)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하도록 고려된다. 단계(502)는 단계(302)의 실시예일 수 있다.
단계(504)는 선택적으로, 압력 추론 모듈(204)에 의해, 추론된 압력을 추론하는 단계이다. 언급된 바와 같이, 유동 유체의 추론된 음속은 측정된 압력 대신에 추론된 압력을 사용하여 추론될 수 있다. 밀도 센서(10)는 밀도 센서(10)의 강성을 측정할 수 있다. 밀도 센서(10)는 추론된 압력을 추론하기 위해 측정된 강성을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 개시된 밀도 센서(10)와 연관된 압력 추론 모듈(204)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하도록 고려된다. 단계(504)는 단계(304)의 실시예일 수 있다.
단계(506)는 선택적으로, 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해, 선택적인 압력 센서(20)로부터 측정된 압력을 수신하는 단계이다. 이 실시예에서, 압력은 추론되는 것이 아니라 측정된다. 실시예에서, 단계들(504 및 506)은 대안적인 단계들일 수 있어서, 측정된 압력과 추론된 압력 중 하나가 유동 유체의 음속을 추론하는 데 사용된다.
단계(508)는, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 추론된 음속을 추론하는 단계이다. SoS 추론 모듈(202)은 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장될 수 있다. SoS 추론 모듈은 측정된 입력 파라미터들, 추론된 압력, 및 임의의 수신된 파라미터들 중 하나 이상으로부터 추론된 음속을 추론할 수 있다. SoS 추론 모듈(202)은 그것의 능력들 중 임의의 능력을 사용할 수 있고, 언급된 관계들, 예컨대, 추론된 음속과 측정된 입력 파라미터들(및/또는 관련 실시예에 있다면, 추론된 압력) 사이의 것으로 언급된 관계들 및 수학식 (1) 내지 수학식 (9)에 의해 표현된 관계들 중 임의의 관계를 사용할 수 있다. 본 명세서에서 개시된 밀도 센서(10)와 연관된 SoS 추론 모듈(202)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하도록 고려된다. 단계(508)는 단계(306)의 실시예일 수 있다.
실시예에서, 도 5에 도시된 방법의 단계들 각각은 별개의 단계이다. 비록 도 5에서는 별개의 단계들로서 묘사되어 있지만, 다른 실시예에서, 단계들(502 내지 508)은 별개의 단계들이 아닐 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 5에 도시된 방법이 위의 단계들 모두를 갖지는 않을 수 있고 그리고/또는 위에 나열된 단계들에 부가하여 또는 이들을 대신하여 다른 단계들을 가질 수 있다. 도 5에 도시된 방법의 단계들은 다른 순서로 수행될 수 있다. 도 5에 도시된 방법의 일부로서 위에 나열된 단계들의 서브세트들은 고유의 방법을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 방법(500)의 단계들은 임의의 횟수로 임의의 조합 및 순서로 반복될 수 있는데, 예컨대, 일관된 그리고/또는 연속적인 유동 유체 음속 추론들을 제공하기 위해 연속적으로 루핑될 수 있다.
도 6은 진동 유동 센서(5)에서 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법(600)의 실시예의 흐름도를 도시한다. 방법(600)에서 언급되는 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)은 도 1 및 도 2에 개시된 바와 같은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)일 수 있지만, 대안적인 실시예들에서는 임의의 적합한 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 선택적인 압력 센서(20), 컴퓨터 시스템(200), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 밀도 센서 계측기 전자장치(120), SoS 추론 모듈(202), 압력 추론 모듈(204), 측정 모듈(206), 및 정정 모듈(208)이 이용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 이러한 단계들을 달성하기 위한 모든 방법들이 고려된다. 또한, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20)(관련되는 경우) 모두는 서로 유체 연통하고 유동 유체를 수용하며, 추론된 음속은 유동 유체의 추론된 음속이다.
단계(602)는, 측정 모듈(206)에 의해, 진동 유동 센서(5)의 측정된 입력 파라미터들을 측정하는 단계이다. 진동 유동 센서(5)의 측정된 입력 파라미터들은, 예컨대 밀도 및 온도 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 진동 유동 센서(5)의 밀도는 유동 유체의 음속의 추론에서 사용되기에는 음속 효과들에 너무 민감할 수 있어서, 다른 밀도 측정, 아마도 밀도 센서(10)에 의한 밀도 측정이 요구될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 진동 유동 센서(5)에 대한 측정 모듈(206)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하도록 고려된다. 단계(602)는 단계(302)의 실시예일 수 있다.
단계(604)는 선택적으로, 압력 추론 모듈(204)에 의해, 추론된 압력을 추론하는 단계이다. 언급된 바와 같이, 유동 유체의 추론된 음속은 측정된 압력 대신에 추론된 압력을 사용하여 추론될 수 있다. 밀도 센서(10)는 밀도 센서(10)의 강성을 측정할 수 있다. 실시예에서, 밀도 센서(10)는 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에서 추론된 압력을 추론하기 위해 측정된 강성을 사용할 수 있고, 이 실시예에서, 압력 추론 모듈(204)은 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장된다. 대안적인 실시예에서, 밀도 센서(10)는 밀도 센서(10) 강성을 측정하고 밀도 센서(10) 강성을 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 송신할 수 있어서, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장된 압력 추론 모듈(204)이 음속 추론에서 사용될 압력을 추론한다. 본 명세서에 개시된 압력 추론 모듈(204)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하는 것으로 고려된다. 단계(604)는 단계(304)의 실시예일 수 있다.
단계(606)는 선택적으로, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 의해, 선택적인 압력 센서(20)로부터 측정된 압력을 수신하는 단계이다. 이 실시예에서, 압력은 추론되는 것이 아니라 측정된다. 실시예에서, 단계들(604 및 606)은 대안적인 단계들일 수 있다.
단계(608)는 선택적으로, 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 의해, 밀도 센서(10)에 의해 측정된 밀도를 수신하는 단계이다. 밀도 센서(10)는 진동 유동 센서(5)보다 음속 효과들에 덜 민감할 수 있다. 그러한 경우라면, 밀도 센서(10)의 측정 모듈(206)에 의해 제공되는 유동 유체의 밀도 측정을 사용하는 것이 더 양호할 수 있다.
단계(610)는, SoS 추론 모듈(202)에 의해, 유동 유체의 추론된 음속을 추론하는 단계이다. SoS 추론 모듈(202)은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장될 수 있다. SoS 추론 모듈은 측정된 입력 파라미터들, 추론된 압력, 및 임의의 수신된 측정치들 중 하나 이상으로부터 추론된 음속을 추론할 수 있다. SoS 추론 모듈(202)은 그것의 능력들 중 임의의 능력을 사용할 수 있고, 언급된 관계들, 예컨대, 추론된 음속과 측정된 입력 파라미터들(및/또는 관련 실시예에 있다면, 추론된 압력) 사이의 것으로 언급된 관계들 및 수학식 (1) 내지 수학식 (9)에 의해 표현된 관계들 중 임의의 관계를 사용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 SoS 추론 모듈(202)의 상이한 실시예들의 모든 능력들이 이 단계를 달성하는 것으로 고려된다. 단계(610)는 단계(306)의 실시예일 수 있다.
실시예에서, 도 6에 도시된 방법의 단계들 각각은 별개의 단계이다. 비록 도 6에서는 별개의 단계들로서 묘사되어 있지만, 다른 실시예에서, 단계들(602 내지 610)은 별개의 단계들이 아닐 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 6에 도시된 방법이 위의 단계들 모두를 갖지는 않을 수 있고 그리고/또는 위에 나열된 단계들에 부가하여 또는 이들을 대신하여 다른 단계들을 가질 수 있다. 도 6에 도시된 방법의 단계들은 다른 순서로 수행될 수 있다. 도 6에 도시된 방법의 일부로서 위에 나열된 단계들의 서브세트들은 고유의 방법을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 방법(600)의 단계들은 임의의 횟수로 임의의 조합 및 순서로 반복될 수 있는데, 예컨대, 일관된 그리고/또는 연속적인 유동 유체 음속 추론들을 제공하기 위해 연속적으로 루핑될 수 있다.
도 7은 추론된 음속을 사용하여 유동 측정을 정정하기 위한 방법(700)의 실시예의 흐름도를 도시한다. 방법(700)에서 언급되는 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 및 정정 모듈(208)은 도 1 및 도 2에 개시된 것과 같은 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 및 정정 모듈(208)일 수 있으나, 임의의 적절한 것이 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10), 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110), 및 정정 모듈(208)이 대안적인 실시예들에서 이용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 이러한 단계들을 달성하기 위한 모든 방법들이 고려된다. 또한, 진동 유동 센서(5), 밀도 센서(10) 및 선택적인 압력 센서(20)(관련되는 경우) 모두는 서로 유체 연통하고 유동 유체를 수용하며, 추론된 음속은 유동 유체의 추론된 음속이고 유동 측정은 유동 유체의 유동 측정이다.
단계(702)는, 정정 모듈(208)에 의해, 유동 유체의 추론된 음속을 수신하는 단계이다. 음속 추론이 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장된 SoS 추론 모듈(202)에 의해 수행되는 실시예에서, 추론된 음속은 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)에 저장된 SoS 추론 모듈(202)로부터 수신될 수 있다. 음속 추론이 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장된 SoS 추론 모듈(202)에 의해 수행되는 실시예에서, 추론된 음속은 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 저장된 SoS 추론 모듈(202)로부터 수신될 수 있다.
단계(704)는, 측정 모듈(206)에 의해, 위상차 또는 시간 지연을 측정하는 단계이다. 위상차 또는 시간 지연은 유동 유체에 작용하는 코리올리 힘들을 나타낼 수 있어서, 상류 및 하류 센서들의 오실레이션(oscillation)들 사이의 위상차 또는 시간 지연은 유동 파라미터, 예컨대, 질량 유량을 나타낼 수 있다. 진동 유동 센서들에서 시간 지연들 및/또는 위상차들이 측정되는 방식은 당해 기술분야에서 잘 확립되어 있으며, 그 논의는 간결성을 위해 생략된다.
단계(706)는, 정정 모듈(208)에 의해, 유동 유체의 추론된 음속에 기반하여 정정된 질량 유동 파라미터를 결정하는 단계이다. 질량 유동 파라미터는 질량 유량일 수 있다. 질량 유량은 임의의 결정 및 정정 관계들, 예컨대 수학식 (10) 내지 수학식 (12)로 표현된 관계들을 사용하여 결정 및 정정될 수 있다.
실시예에서, 도 7에 도시된 방법의 단계들 각각은 별개의 단계이다. 비록 도 7에서는 별개의 단계들로서 묘사되어 있지만, 다른 실시예에서, 단계들(702 내지 706)은 별개의 단계들이 아닐 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 7에 도시된 방법이 위의 단계들 모두를 갖지는 않을 수 있고 그리고/또는 위에 나열된 단계들에 부가하여 또는 이들을 대신하여 다른 단계들을 가질 수 있다. 도 7에 도시된 방법의 단계들은 다른 순서로 수행될 수 있다. 도 7에 도시된 방법의 일부로서 위에 나열된 단계들의 서브세트들은 고유의 방법을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 방법(700)의 단계들은 임의의 횟수로 임의의 조합 및 순서로 반복될 수 있는데, 예컨대, 음속 효과들에 대해 정정된, 일관된 그리고/또는 연속적인 질량 유량들을 제공하기 위해 연속적으로 루핑될 수 있다.
그래프들
도 8 및 도 9는 본 명세서에서 설명되는 음속 추론 및 추론된 질량 유량의 후속적인 정정의 엘리먼트들을 나타내는 그래프들을 도시한다.
도 8은 에틸렌에 대한 압력과 온도 둘 모두에 따른 열 용량 비 사이의 관계의 실시예를 도시하는 그래프(800)를 도시한다. 그래프(800)는 20℃에서의 에틸렌을 나타내는 제1 데이터 시리즈(802), 40℃에서의 에틸렌을 나타내는 제2 데이터 시리즈(804), 열 용량 비의 크기를 나타내는 세로좌표(810), 및 bar로 압력을 나타내는 가로좌표(820)를 갖는다. 알 수 있는 바와 같이, 데이터는 온도 및/또는 압력의 변화들에 따른 열 용량의 상당한 차이들을 보여준다. 이것이 유동 유체의 음속을 추론하기 위해 추론적 관계로 온도 및/또는 압력 의존적 열 용량을 사용하는 것이 추론의 정확도를 상당히 개선할 수 있는 이유이다.
도 9는 CMF400 질량 유량계를 통해 유동하는 에틸렌에 대한 압력 및 온도 둘 모두와 음속 효과들로 인한 질량 유량 에러 퍼센트 사이의 관계의 실시예를 도시하는 그래프(900)를 도시한다. CMF(400)는 본 발명의 개념의 이러한 특정 시연을 위해 사용된 단지 예시적인 진동 유동 센서(5)일 뿐이며, 본 발명의 설명된 특징들이 임의의 진동 유동 센서(5)에 적용될 수 있다는 것이 인식되어야한다. 그래프(900)는 60℉에서의 에틸렌을 나타내는 제1 데이터 시리즈(902), 80℉에서의 에틸렌을 나타내는 제2 데이터 시리즈(904), 90℉에서의 에틸렌을 나타내는 제3 데이터 시리즈(906), 음속 효과들로 인한 질량 유동 에러 퍼센트의 크기를 나타내는 세로좌표(910), 및 제곱 인치당 파운드 절대치로 압력을 나타내는 가로좌표(920)를 갖는다. 이로부터, 음속 효과들로 인한 질량 유량 퍼센트 에러가 온도 및 압력에 따라 상당히 달라진다는 것을 알 수 있다. 온도 및/또는 압력 의존적 열 용량 비 및/또는 압력 의존적 추론된 음속을 사용하는 것은 이를 고려할 수 있고, 음속 효과들로 인한 질량 유량 에러를 상당히 감소시킬 수 있다.
위의 실시예들의 상세한 설명들은 본 설명의 범위 내에 있는 것으로 본 발명자들에 의해 고려되는 모든 실시예들의 총망라한 설명은 아니다. 실제로, 당업자들은, 위에서 설명된 실시예들의 특정 엘리먼트들이 추가의 실시예들을 생성하기 위해 다양하게 조합되거나 제거될 수 있고, 이러한 추가의 실시예들이 본 설명의 범위 및 교시들 내에 속한다는 것을 인지할 것이다. 또한 위에서 설명된 실시예들은 본 설명의 범위 및 교시들 내에서 추가적인 실시예들을 생성하기 위해 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다는 것이 또한 당업자들에게 자명할 것이다. 파라미터 값들을 나타내는 특정 수치들이 명시될 때, 모든 이러한 수치들 간의 범위들뿐만 아니라, 그 수치들을 초과하는 범위들 및 그 미만의 범위들이 고려되고 개시된다.
따라서, 비록 특정 실시예들이 본원에서 예시의 목적들을 위해 설명되지만, 당업자들이 인지할 바와 같이, 본 설명의 범위 내에서 다양한 등가의 수정들이 가능하다. 본원에서 제공되는 교시들은, 위에서 설명되고 첨부 도면들에 도시된 실시예들뿐만 아니라, 음속을 추론하기 위한 다른 방법들 및 장치들, 그리고 유동 측정들을 정정하기 위해 음속을 사용하기 위한 다른 방법들 및 장치들에 적용될 수 있다. 따라서, 위에서 설명된 실시예들의 범위는 아래의 청구항들로부터 결정되어야 한다.
Claims (20)
- 유동 유체의 추론된 음속(speed of sound)을 추론하기 위한 방법으로서,
상기 방법은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 갖는 컴퓨터 시스템(200)에 의해 수행되며, 상기 프로세서(210)는 상기 메모리(220)로부터의 명령들을 실행하고 상기 메모리(220)에 데이터를 저장하도록 구성되며, 상기 메모리(220)는 SoS 추론 모듈(202)을 갖고, 상기 방법은:
상기 SoS 추론 모듈(202)에 의해, 상기 유동 유체의 측정된 밀도와 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속을 추론하는 단계를 포함하는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 상기 밀도 사이의 상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 상기 측정된 밀도의 제곱근 사이의 역의 관계인,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 상기 밀도 사이의 상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 압력을 추가로 고려하며, 상기 유동 유체의 압력은 압력 센서(20)에 의해 측정된 측정된 압력 및 밀도 센서(10) 강성 결정으로부터 추론된 압력 중 하나 이상인,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제3 항에 있어서,
상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 열 용량 비(heat capacity ratio) 사이의 관계에 추가로 기반하고, 상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 제곱근 항 사이의 관계에 기반하며, 상기 제곱근 항은 상기 열 용량 비와 상기 압력의 곱의 제곱근 나누기 상기 측정된 밀도의 제곱근을 갖는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 열 용량 비는 상기 유동 유체 및 상기 유동 유체가 멤버인 유동 유체들의 클래스 중 하나 이상과 연관되고, 상기 열 용량 비는 온도 의존적 및 압력 의존적 중 하나 이상이어서, 상기 열 용량 비는 상기 측정된 온도 및 상기 압력 중 하나 이상과 상기 열 용량 비 사이의 대응하는 미리 결정된 관계에 기반하여 결정되는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터 시스템(200)은 밀도 센서(10)의 밀도 센서 계측기 전자장치(120)이고, 상기 방법은:
상기 밀도 센서(10)에 의해, 상기 측정된 밀도를 측정하는 단계; 및
상기 밀도 센서(10)에 의해, 상기 유체의 상기 추론된 음속을 진동 센서(5)에 송신하는 단계를 더 포함하는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제6 항에 있어서,
상기 유동 유체의 측정된 밀도와 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속 사이의 상기 추론적 관계가 유동 유체 압력을 고려하면, 상기 밀도 센서 계측기 전자장치(120)에 의해, 상기 밀도 센서(10)에 의해 결정된 상기 밀도 센서(10)의 엘리먼트들의 측정된 강성에 기반하여 추론된 유동 유체 압력을 추론하는 단계를 더 포함하는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제3 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터 시스템(200)은 진동 유동 센서(5)의 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)이고, 상기 방법은:
상기 컴퓨터 시스템(200)에 의해, 밀도 센서(10)로부터 상기 측정된 밀도를 수신하는 단계;
상기 컴퓨터 시스템(200)에 의해, 상기 유동 유체의 압력을 수신하는 단계; 및
상기 컴퓨터 시스템(200)에 의해, 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속에 기반하여, 정정된 질량 유량을 결정하는 단계를 더 포함하는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 센서(5)는,
300 헤르츠(hertz) 이상의 주파수로 진동 센서(5) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것; 및
2인치 이상의 내경을 갖는 것
중 하나 이상이고, 그리고 상기 밀도 센서(10)는,
300 헤르츠 미만의 주파수로 밀도 센서(10) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것; 및
2인치 미만의 내경을 갖는 것
중 하나 이상인,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유동 유체는 초임계 상태에 있고, 에틸렌, 에탄, 이산화 탄소, 및 아르곤 중 하나 이상을 포함하는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 방법. - 유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치로서,
상기 장치는 컴퓨터 시스템(200)을 가지며, 상기 컴퓨터 시스템(200)은 프로세서(210) 및 메모리(220)를 갖고, 상기 프로세서(210)는 상기 메모리(220)로부터의 명령들을 실행하고 상기 메모리(220)에 데이터를 저장하도록 구성되며, 상기 메모리(220)는 SoS 추론 모듈(202)을 갖고, 상기 컴퓨터 시스템(200)은,
상기 SoS 추론 모듈(202)에 의해, 상기 유동 유체의 측정된 밀도와 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속 사이의 추론적 관계에 기반하여 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속을 추론하도록 구성되는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제11 항에 있어서,
상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 상기 밀도 사이의 상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 상기 측정된 밀도의 제곱근 사이의 역의 관계인,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제12 항에 있어서,
상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 상기 밀도 사이의 상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 압력을 추가로 고려하며, 상기 유동 유체의 압력은 압력 센서(20)에 의해 측정된 측정된 압력 및 밀도 센서(10) 강성 결정으로부터 추론된 압력 중 하나 이상인,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제13 항에 있어서,
상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 상기 유동 유체의 열 용량 비 사이의 관계에 추가로 기반하고, 상기 추론적 관계는 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속과 제곱근 항 사이의 관계에 기반하며, 상기 제곱근 항은 상기 열 용량 비와 상기 압력의 곱의 제곱근 나누기 상기 측정된 밀도의 제곱근을 갖는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제14 항에 있어서,
상기 열 용량 비는 상기 유동 유체 및 상기 유동 유체가 멤버인 유동 유체들의 클래스 중 하나 이상과 연관되고, 상기 열 용량 비는 온도 의존적 및 압력 의존적 중 하나 이상이어서, 상기 열 용량 비는 상기 측정된 온도 및 상기 압력 중 하나 이상과 상기 열 용량 비 사이의 대응하는 미리 결정된 관계에 기반하여 결정되는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터 시스템(200)은 밀도 센서(10)의 밀도 센서 계측기 전자장치(120)이고, 상기 밀도 센서(10)는,
상기 측정된 밀도를 측정하고; 그리고
상기 유체의 상기 추론된 음속을 진동 센서(5)에 송신하도록 구성되는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제16 항에 있어서,
상기 유동 유체의 측정된 밀도와 상기 유동 유체의 상기 추론된 음속 사이의 상기 추론적 관계가 유동 유체 압력을 고려하면, 상기 밀도 센서 계측기 전자장치(120)는 상기 밀도 센서(10)에 의해 결정된 상기 밀도 센서(10)의 엘리먼트들의 측정된 강성에 기반하여 추론된 유동 유체 압력을 추론하도록 구성되는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제13 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 진동 유동 센서(5)이고, 상기 컴퓨터 시스템(200)은 상기 진동 유동 센서(5)의 진동 유동 센서 계측기 전자장치(110)이고, 상기 컴퓨터 시스템(200)은,
밀도 센서(10)로부터 상기 측정된 밀도를 수신하고;
상기 유동 유체의 압력을 수신하고; 그리고
상기 유동 유체의 상기 추론된 음속에 기반하여 정정된 질량 유량을 결정하도록 추가로 구성되는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제16 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 센서(5)는,
300 헤르츠 이상의 주파수로 진동 센서(5) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것; 및
2인치 이상의 내경을 갖는 것
중 하나 이상이고, 그리고 상기 밀도 센서(10)는,
300 헤르츠 미만의 주파수로 밀도 센서(10) 진동 엘리먼트들을 진동시키는 것; 및
2인치 미만의 내경을 갖는 것
중 하나 이상인,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치. - 제11 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유동 유체는 초임계 상태에 있고, 에틸렌, 에탄, 이산화 탄소, 및 아르곤 중 하나 이상을 포함하는,
유동 유체의 추론된 음속을 추론하기 위한 장치.
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