KR20230025449A - 정확도가 개선된 질량 유량계/제어기 및 방법 - Google Patents
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Abstract
예시적인 광학 측정 시스템은: 제1 광 빔을 방출하도록 구성된 제1 광원; 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 제1 측정치를 출력하도록 구성된 제1 광학 센서; 제2 광 빔을 방출하도록 구성된 제2 광원; 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 제2 측정치를 출력하도록 구성된 제2 광학 센서 - 상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치는 가변 성분을 포함함 -; 상기 제2 광 빔 또는 제3 광 빔의 검출을 기초로 제3 측정치를 출력하도록 구성된 제3 광학 센서 - 상기 제3 측정치는 제1 정상 상태 성분을 포함함 -; 및 상기 제3 측정치의 상기 제1 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하는 것을 통해 상기 제1 광 빔의 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 제2 광 출력을 제어하도록 구성된 보상 회로를 포함한다.
Description
관련 출원
본 출원은 2020년 6월 19일자 출원된, "정확도가 개선된 질량 유량계/제어기 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원 제16/906,222호의 이익을 주장한다. 미국 특허 출원 제16/906,222호 전체가 여기에 참조로 포함되어 있다.
배경
본 개시 내용은 개괄적으로 질량 흐름 측정 및 제어에 관한 것으로, 특히 향상된 정확도를 갖는 질량 유량계/제어기 및 방법에 관한 것이다.
코리올리 효과에 기초한 질량 유량계는 매체가 흐르는 유동관의 서로 다른 부분 사이의 위상차를 결정하는 것에 의해 매체의 질량 유량을 측정한다.
청구범위에 보다 완전하게 기재된 바와 같이, 실질적으로 적어도 하나의 도면에 의해 도시되고 해당 도면과 관련하여 설명된 바와 같은 개선된 정확도를 갖는 질량 유량계/제어기가 제공된다.
도 1은 본 개시 내용의 여러 양태에 따른 예시적인 질량 유량계/제어기의 개략도이다.
도 2는 도 1의 광학 센서, 광원 및 보상 회로의 예시적인 구현예의 회로도이다.
도 3은 광원 중 하나에 결합된 제3 광학 센서를 포함하는 도 1의 광학 센서 및 보상 회로의 다른 예시적인 구현예의 회로도이다.
도 4는 각 광원에 결합된 추가의 광학 센서를 포함하는 도 1의 광학 센서 및 보상 회로의 다른 예시적인 구현예의 회로도이다.
도 5는 광원에 의해 출력되는 광을 수신하도록 결합된 광학 센서를 갖는 광원의 예시적인 구현예를 도시한다.
도 6은 온도 및/또는 다른 효과의 변화에 대해 광학 센서 및/또는 광원을 보상하도록 도 1-4의 질량 유량계/제어기에 의해 수행될 수 있는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도면은 반드시 일정한 비율인 것은 아니다. 적절한 경우, 유사하거나 동일한 참조 번호는 유사하거나 동일한 구성 요소를 나타내는 데 사용된다.
도 2는 도 1의 광학 센서, 광원 및 보상 회로의 예시적인 구현예의 회로도이다.
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도 4는 각 광원에 결합된 추가의 광학 센서를 포함하는 도 1의 광학 센서 및 보상 회로의 다른 예시적인 구현예의 회로도이다.
도 5는 광원에 의해 출력되는 광을 수신하도록 결합된 광학 센서를 갖는 광원의 예시적인 구현예를 도시한다.
도 6은 온도 및/또는 다른 효과의 변화에 대해 광학 센서 및/또는 광원을 보상하도록 도 1-4의 질량 유량계/제어기에 의해 수행될 수 있는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도면은 반드시 일정한 비율인 것은 아니다. 적절한 경우, 유사하거나 동일한 참조 번호는 유사하거나 동일한 구성 요소를 나타내는 데 사용된다.
코리올리 효과 유량계의 경우, 광학 센서 온도 안정성은 측정 정확도에 영향을 미치는 인자이다. 포토다이오드 또는 포토트랜지스터와 같은 각각의 광학 센서는 발광 다이오드(LED)와 같은 광원을 포함한다. LED 및 광학 센서는 모두 주변 온도에 적어도 부분적으로 의존하는 특성을 가지고 있다. 예를 들어, LED의 휘도 강도는 동일한 여기 전류(excitation current)를 사용하여 여기되는 동안 온도에 따라 달라질 수 있다.
LED 및 광학 센서에 사용되는 온도 보상을 위한 기존의 기술은 정전류에서의 LED 작동, 일정한 온도에서의 LED 작동, 온도 보상 회로를 사용한 LED의 바이어싱, 및 온도에 대한 광학 센서 출력의 보상을 포함한다. 또한, 오랜 기간에 걸쳐 광학 센서는 감도가 감소하고 LED는 휘도 강도가 감소하는 경향이 있다.
항온 작동에는 히터/쿨러, 전원 및 제어 회로와 같은 추가 구성 요소가 포함된다. 이러한 기술은 저전력 장치, 전력 민감성 장치 및/또는 공간이 제한된 장치에는 허용되지 않는다. 기존의 온도 보상 회로는 온도 모니터와 보상 알고리즘을 실행하는 프로세서를 필요로 한다. 휘도 강도는 온도의 비선형 함수이기 때문에, 기존의 온도 보상 회로는 온도 변화를 완전히 보상하지 못한다.
개시된 예시적인 시스템 및 방법은 광원의 광도를 광원의 온도로부터 분리하여 광학 센서에 의한 측정을 위한 안정한 광원을 제공한다. 일부 예에서, 코리올리 효과 유량계는 코리올리 효과 유량계의 위상/시간차 측정에 사용되는 2개의 다른 광학 센서 외에 제3 광학 센서를 포함한다. 제3 광학 센서는 진동관과 결합되지 않는다. 그 결과, 제3 광학 센서의 출력은 유동관에 의해 변조되지 않고, 광 빔의 방출 휘도에만 비례한다.
일부 개시된 시스템 및 방법에서, 제3 광학 센서 발광기(LED)가 위상/시간차 측정치를 생성하는 데 사용되는 2개의 다른 광학 센서 발광기와 직렬로 연결된다. 개시된 예에서, 광학 센서의 모든 광원에 대한 여기 전류는 동일하고 폐루프 제어 하에 있다. 여기 전류는 회로에서의 온도, 노후화 및/또는 기타 장애에 무관하게 광원의 광 강도를 안정화하도록 제어된다. 3개의 모든 광학 센서는 모든 광학 센서 간의 온도차가 감소 또는 최소화되도록 서로 근접하게 위치될 수 있다.
일부 예에서, 광 강도의 안정성은 주로 기준 신호의 안정성과 전체 제어 루프 이득 값에 의존한다. 온도 변화 또는 컴포넌트 엣징(edging)으로 인한 광도의 모든 변화는 제어 루프에 의해 보상된다. 3개의 광학 센서 LED는 모두 직렬로 연결되어 있기 때문에, 제3 센서에 대한 광 안정화는 2개의 다른 광학 센서에 대한 광 안정화를 제공한다.
일부 개시된 예에서, 제2 광학 센서가 추가되어 하나의 광원으로부터 광을 수신하고 광원의 휘도 강도 안정화를 위한 폐쇄 루프 제어 신호를 제공한다. 이러한 예에서, 광원의 수는 2개로 감소될 수 있다. 일부 예에서, 추가의 광학 센서가 두 광원 모두에 추가되고, 휘도 안정화를 위한 피드백을 제공하기 위해 광학 센서의 출력이 평균화되거나, 결합되거나, 그렇지 않으면 필터링된다. 2개의 출력 평균 신호는 2개의 광학 센서 변동이 모두 제어 루프에 포함되기 때문에 더 양호한 보정 정확도를 제공한다.
온도 안정성을 개선함으로써, 개시된 시스템 및 방법은 광학 센서의 안정성 및 정확도에 의존하는 코리올리 효과 유량계의 도량형 특성을 실질적으로 개선한다. 광원 및 광학 센서의 온도 안정성을 개선함으로써, 개시된 시스템 및 방법은 유량계의 전체 정확도를 개선한다.
여기에 사용되는 광원의 "실질적으로 일정한 출력"이란 용어는 출력을 제어하는 데 사용되는 기준 신호의 일관성 정도와 같거나 더 양호한 일관성 정도를 갖는 출력을 의미한다.
개시된 예시적인 광학 측정 시스템은: 제1 광 빔을 방출하도록 구성된 제1 광원; 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 제1 측정치를 출력하도록 구성된 제1 광학 센서; 제2 광 빔을 방출하도록 구성된 제2 광원; 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 제2 측정치를 출력하도록 구성된 제2 광학 센서 - 상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치는 가변 성분을 포함함 -; 상기 제2 광 빔 또는 제3 광 빔의 검출을 기초로 제3 측정치를 출력하도록 구성된 제3 광학 센서 - 상기 제3 측정치는 제1 정상 상태 성분을 포함함 -; 및 상기 제3 측정치의 상기 제1 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하는 것을 통해 상기 제1 광 빔의 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 제2 광 출력을 제어하도록 구성된 보상 회로를 포함한다.
일부 예시적인 광학 측정 시스템은: 유동관 - 해당 유동관은 해당 유동관의 유입구로부터 해당 유동관의 유출구로 유체를 유도하도록 구성됨 -; 및 상기 유동관에 진동을 유발하도록 구성된 액츄에이터 - 상기 제1 측정치의 제1 가변 성분은 상기 유동관의 제1 영역에서의 진동에 기초하고, 상기 제2 측정치의 제2 가변 성분은 상기 유동관의 제2 영역에서의 진동에 기초함 - 를 더 포함한다.
일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 제1 광학 센서는 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제1 영역의 제1 위치의 상기 제1 측정치를 출력하도록 구성되고, 상기 제2 광학 센서는 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제2 영역의 제2 위치의 상기 제2 측정치를 출력하도록 구성된다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템은 상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치에 기초하여 상기 유동관을 통한 질량 유량 또는 상기 유동관 내의 유체 밀도 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 제어 회로를 더 포함한다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 유동관 상의 상기 제1 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제1 광원과 상기 제1 광학 센서 사이에 위치되고, 상기 유동관 상의 상기 제2 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제2 광원과 상기 제2 광학 센서 사이에 위치된다.
일부 예시적인 광학 측정 시스템은 상기 제1 광 빔 또는 제4 광 빔의 검출을 기초로 제4 측정치를 출력하도록 구성된 제4 광학 센서를 더 포함하고, 상기 제4 측정치는 제2 정상 상태 성분을 포함하고, 상기 보상 회로는 상기 제1 및 제2 정상 상태 성분을 필터링하고, 상기 필터링된 제1 및 제2 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하도록 구성된 필터 회로를 포함한다.
일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 보상 회로는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원의 온도 범위에 걸쳐 실질적으로 일정한 출력을 출력하도록 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하도록 구성된다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 제1 광원은 제1 발광 다이오드(LED)를 포함하고, 상기 제2 광원은 제2 LED를 포함한다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 제1 LED 및 상기 제2 LED는 직렬로 결합되고, 동일한 여기 전류를 가지며, 상기 보상 회로는 상기 여기 전류를 제어하도록 구성된다.
일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 보상 회로는 상기 제3 측정치를 기준과 비교하고, 상기 비교를 기초로 하나 이상의 전류를 제어하도록 구성된다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 제1, 제2 및 제3 광학 센서는 열적으로 결합된다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템은 상기 제3 광 빔을 출력하도록 구성된 제3 광원을 더 포함하고, 상기 제3 광학 센서는 상기 제3 광 빔의 검출을 기초로 상기 제3 측정치를 출력하도록 구성된다.
다른 개시된 예시적인 광학 측정 시스템은: 제1 광 빔을 방출하도록 구성된 제1 광원; 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 제1 측정치를 출력하도록 구성된 제1 광학 센서; 제2 광 빔을 방출하도록 구성된 제2 광원; 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 제2 측정치를 출력하도록 구성된 제2 광학 센서 - 상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치는 가변 성분을 포함함 -; 제3 광 빔을 방출하도록 구성된 제3 광원; 상기 제3 광 빔의 검출을 기초로 제3 측정치를 출력하도록 구성된 제3 광학 센서 - 상기 제3 측정치는 제1 정상 상태 성분을 포함함 -; 및 상기 제3 측정치의 상기 제1 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하는 것을 통해 상기 제1 광 빔의 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 제2 광 출력을 제어하도록 구성된 보상 회로를 포함한다.
일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 제1 광원은 제1 발광 다이오드(LED)를 포함하고, 상기 제2 광원은 제2 LED를 포함한다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 제1 LED, 상기 제2 LED 및 상기 제3 LED는 직렬로 결합되고, 동일한 여기 전류를 가지며, 상기 보상 회로는 상기 여기 전류를 제어하도록 구성된다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 보상 회로는 상기 제3 측정치를 기준과 비교하고, 상기 비교를 기초로 상기 하나 이상의 전류를 제어하도록 구성된다.
일부 예시적인 광학 측정 시스템은: 유동관 - 해당 유동관은 유체를 해당 유동관의 유입구로부터 해당 유동관의 유출구로 유도하도록 구성됨 -; 및 상기 유동관에 진동을 유발하도록 구성된 액츄에이터를 포함하며, 상기 제1 측정치의 제1 가변 성분은 상기 유동관의 제1 영역에서의 진동에 기초하고, 상기 제2 측정치의 제2 가변 성분은 상기 유동관의 제2 영역에서의 진동에 기초한다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 제1 광학 센서는 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제1 영역의 제1 위치의 상기 제1 측정치를 출력하도록 구성되고, 상기 제2 광학 센서는 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제2 영역의 제2 위치의 상기 제2 측정치를 출력하도록 구성된다. 일부 예시적인 광학 측정 시스템에서, 상기 유동관 상의 상기 제1 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제1 광원과 상기 제1 광학 센서 사이에 위치되고, 상기 유동관 상의 상기 제2 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제2 광원과 상기 제2 광학 센서 사이에 위치된다.
광학 측정을 수행하기 위한 개시된 예시적인 방법은: 제1 광원을 통해 제1 광 빔을 방출하는 단계; 제1 광학 센서를 통해 상기 제1 광 빔을 검출하는 것을 통해 제1 측정을 수행하는 단계; 제2 광원을 통해 제2 광 빔을 방출하는 단계; 제2 광학 센서를 통해 상기 제2 광 빔을 검출하는 것을 통해 제2 측정을 수행하는 단계 - 제1 측정치 및 제2 측정치는 가변 성분을 포함함 -; 제3 광학 센서를 통해 상기 제2 광 빔 또는 제3 광 빔을 검출하는 것을 통해 제3 측정을 수행하는 단계 - 제3 측정치는 제1 정상 상태 성분을 포함함 -; 및 상기 제3 측정치의 상기 제1 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하는 것을 통해 상기 제1 광 빔의 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 제2 광 출력을 보상하는 단계를 포함한다.
일부 예시적인 방법은: 유동관의 유입구로부터 상기 유동관의 유출구로 유체를 유도하는 단계; 상기 유동관에 진동을 유발하는 단계 - 상기 제1 측정치의 제1 가변 성분은 상기 유동관 상의 제1 영역에서의 진동에 기초하고, 상기 제2 측정치의 제2 가변 성분은 상기 유동관 상의 제2 영역에서의 진동에 기초함 -; 및 상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치를 기초로 상기 유동관 내의 질량 유량 또는 상기 유동관 내의 유체의 밀도 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함한다.
일부 예시적인 방법에서, 상기 제1 측정치는 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제1 영역의 제1 위치를 나타내고, 상기 제2 측정치는 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제2 영역의 제2 위치를 나타낸다. 일부 예에서, 상기 유동관 상의 상기 제1 영역은 상기 제1 광원과 상기 제1 광학 센서 사이에 적어도 부분적으로 위치되고, 상기 유동관 상의 상기 제2 영역은 상기 제2 광원과 상기 제2 광학 센서 사이에 적어도 부분적으로 위치된다.
일부 예시적인 방법은: 상기 제1 광 빔 또는 제4 광 빔을 검출하는 것을 통해 제4 측정을 수행하는 단계를 포함하고, 제4 측정치는 제2 정상 상태 성분을 포함하고, 상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력과 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력의 보상은: 상기 제1 및 제2 정상 상태 성분을 필터링하는 단계; 및 상기 필터링된 제1 및 제2 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 상기 하나 이상의 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
일부 예시적인 방법에서, 상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력의 보상은 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원의 온도 범위에 걸쳐 실질적으로 일정한 출력을 출력하도록 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하는 단계를 포함한다. 일부 예시적인 방법에서, 상기 제1 광원은 제1 발광 다이오드(LED)를 포함하고, 상기 제2 광원은 제2 LED를 포함하며, 상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드는 직렬로 연결되고 동일한 여기 전류를 가지며, 상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력과 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력의 보상은 상기 여기 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
일부 예시적인 방법에서, 상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력의 보상은 상기 제3 측정치를 기준과 비교하고, 상기 비교를 기초로 상기 하나 이상의 전류를 제어하는 단계를 포함한다. 일부 예시적인 방법에서, 상기 제1, 제2 및 제3 광학 센서는 열적으로 결합된다.
도 1은 예시적인 질량 유량계/제어기(100)의 개략도이다. 도 1의 예시적인 질량 유량계/제어기(100)는 질량 유량계/제어기(100)와 일직선으로 연결된 도관을 통한 유체의 질량 흐름 및/또는 밀도를 측정하고 및/또는 밸브의 제어를 통해 상기 도관을 통한 유체의 질량 흐름을 제어하는 데 사용될 수 있다.
예시적인 질량 유량계/제어기(100)는 관통형 베이스(102), 유동관(104), 유체 유입구(106) 및 유체 유출구(108)를 포함한다. 유동관(104)은 유동관(104)의 유체 유입구(106)로부터 유동관(104)의 유체 유출구(108)로 유체를 유도한다. 유동관(104)을 통해 흐르는 유체의 질량 흐름 및/또는 밀도를 측정하기 위해, 예시적인 질량 유량계/제어기(100)는 다수의 광학 센서(110, 112)(본 명세서에서 "광학 센서"로도 지칭됨), 다수의 광원(111, 113), 유동관(104)에 진동을 유발하는 액츄에이터(예를 들어, 영구 자석(114) 및 구동 코일(116)), 및 제어 회로(122)를 포함한다. 측정 오류를 줄이기 위해, 예시적인 질량 유량계/제어기(100)는 온도 센서(126)를 더 포함한다.
유동관(104)은 U-형으로 구성된다.
구동 코일(116)은 교류 자계를 발생시켜 유동관(104)에 부착된 영구 자석(114)에 구동력을 발생시키고 유동관(104)에 구동력을 전달하여 유동관(104)에 진동을 발생시킨다. 유동관(104)은 소정 주파수로 진동하고, 제어 회로(122)는 구동 코일(116)을 제어하여 진동 주파수가 유동관(104)의 고유 진동 주파수에 근접하도록 할 수 있다. 유동관(104) 내부의 이동 매체(예를 들어, 기체 또는 액체)는 상류인 유동관(104) 상의 제1 영역(118)과 하류인 유동관(104) 상의 제2 영역(120) 사이의 위상 시프트를 유발하는 코리올리 힘을 생성한다. 광학 센서(110, 112)는 제1 및 제2 영역(118, 120)에서의 유동관(104)의 위치를 측정하고, 동일한 주파수를 갖지만 위상차 또는 시간차를 갖는 각각의 신호(예를 들어, 측정치)를 출력한다. 유동관(104) 상의 제1 영역(118)은 제1 광원(111)과 제1 광학 센서(110) 사이에 적어도 부분적으로 위치되고, 유동관(104) 상의 제2 영역(120)은 제2 광원(113)과 제2 광학 센서(112) 사이에 적어도 부분적으로 위치된다.
예시적인 제어 회로(122)는 광학 센서(110)로부터의 제1 측정치 및 광학 센서(112)로부터의 제2 측정치를 기초로 유동관(104)을 통한 질량 유량 및/또는 유동관(104) 내의 유체의 밀도를 결정한다. 일부 예에서, 제어 회로(122)는 유동 제어 밸브(124)를 사용하여 유동관(104)을 통한 질량 유량을 제어한다. 제어 회로(122)는 원하는 유량과 측정된 유량의 비교를 기초로 유동 제어 밸브(124)를 제어할 수 있고, 비례 적분 유도(PID) 제어기와 같은 하나 이상의 제어 루프 및/또는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.
도 1의 예시적인 제어 회로(122)는 범용 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 모바일 장치, 서버, 임베디드 장치 및/또는 임의의 다른 유형의 컴퓨팅 장치일 수 있다.
도 1의 예시적인 제어 회로(122)는 프로세서(132)를 포함한다. 예시적인 프로세서(132)는 임의의 제조업체로부터의 임의의 범용 중앙 처리 장치(CPU)일 수 있다. 일부 다른 예에서, 프로세서(132)는 그래픽 처리 장치 및/또는 디지털 신호 프로세서와 같은 하나 이상의 특수 처리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서(132)는 프로세서(예를 들어, 포함된 캐시), 랜덤 액세스 메모리(136)(또는 다른 휘발성 메모리), 판독 전용 메모리(138)(또는 플래시 메모리와 같은 다른 비휘발성 메모리) 및/또는 대용량 저장 장치(140)에 로컬로 저장될 수 있는 기계 판독 가능 명령어(134)를 실행한다. 예시적인 대용량 저장 장치(140)는 하드 드라이브, 반도체 저장 드라이브, 하이브리드 드라이브, RAID 어레이 및/또는 임의의 다른 대용량 데이터 저장 장치일 수 있다.
버스(142)는 프로세서(132), RAM(136), ROM(138), 대용량 저장 장치(140), 네트워크 인터페이스(144) 및/또는 입력/출력 인터페이스(146) 사이의 통신을 가능하게 한다.
예시적인 네트워크 인터페이스(144)는 제어 회로(122)를 인터넷과 같은 통신 네트워크(148)에 연결하기 위한 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어를 포함한다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스(144)는 통신을 송신 및/또는 수신하기 위한 IEEE 802.X 호환 무선 및/또는 유선 통신 하드웨어를 포함할 수 있다.
예시적인 제어 회로(122)는 I/O 인터페이스(146) 및/또는 I/O 장치(들)(150)를 통해 비일시적 기계 판독 가능 매체(152)에 액세스할 수 있다. 도 1의 기계 판독 가능 매체의 예는 광학 디스크(예를 들어, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 다용도/비디오 디스크(DVD), 블루레이 디스크 등), 자기 매체(예를 들어, 플로피 디스크), 휴대용 저장 매체(예를 들어, 휴대용 플래시 드라이브, 보안 디지털(SD) 카드 등) 및/또는 임의의 다른 유형의 이동식 및/또는 설치형 기계 판독 가능 매체를 포함한다.
질량 유량을 결정하기 위해, 예시적인 제어 회로(122)는 아래 수학식 1에 나타낸 질량 유량 방정식을 사용할 수 있다:
MF = FCF * Δt (수학식 1)
수학식 1에서, MF는 질량 유량(예를 들어, kg/s), FCF는 특정 장치에 대한 상수(예를 들어, 보정 기준)인 유량 보정 계수이고, 
, (Θ는 광학 센서(110, 112)로부터의 출력 신호 사이의 위상차이고, F는 유동관(104)의 고유 진동 주파수임).
예시적인 광원(111, 113)은 각각의 광 빔(154, 156)을 방출하도록 구성되고, 광학 센서(110, 112)는 각각의 광 빔(154, 156)을 검출하는 것에 기초하여 측정치를 출력하도록 구성된다. 유동관(104)의 진동은 광 빔(154, 156)을 변조시켜 광학 센서(110, 112)에 의해 출력된 측정 신호의 변조를 야기한다.
전술한 바와 같이, 광학 센서(110, 112)(예를 들어, 광학 센서(110, 112)의 LED(들) 및 포토다이오드(들))는 온도의 함수로서 변할 수 있는 특성을 갖는다. 온도 변화로 인한 광학 센서(110, 112)로부터의 출력 신호의 더 높은 변동성은 질량 유량계/제어기(100)에 의한 측정 및/또는 제어의 정확도를 감소시킬 수 있다. 단기간 변동 또는 장기간 변동이든지 온도 범위에 걸친 출력을 안정화하기 위해 예시적인 질량 유량계/제어기(100)는 광학 센서(110, 112)에 결합된 보상 회로(158)를 포함한다. 보상 회로(158)는 광학 센서(110, 112)의 하나 이상의 출력의 정상 상태 성분(들)에 기초하여 광원(111, 113)에 대한 하나 이상의 전류의 제어에 의해 광 빔(154, 156)의 광 출력을 제어한다.
예시적인 보상 회로(158)는 광학 센서(110, 112)의 변조된 출력 신호를 사용하는 것을 회피할 수 있는 장점을 갖는다. 대신에, 보상 회로(158)는 광 출력을 나타내는 정상 상태 성분을 갖지만 불완전할 수 있으며 광 출력 보상에 노이즈를 발생시킬 수 있는 변조된 신호의 필터링을 필요로 하지 않는 하나 이상의 신호를 사용한다. 일부 예에서, 광원(111, 113)은 광원(111, 113) 사이의 변수의 수를 줄이기 위해 여기 전류를 공유하도록(예를 들어, 직렬로 결합됨) 결합된다. 보상 회로(158)의 예시적인 구현예는 도 2-5를 참조로 아래에 개시된다.
도 2는 도 1의 광학 센서(110, 112), 광원(111, 113) 및 보상 회로(158)의 예시적인 구현예의 회로도이다. 도 2의 예에서, 제1 광학 센서(110)는 유동관(104)의 제1 영역(118)에 의해 변조되는 제1 광 빔(154)의 검출을 기초로 제1 측정치(202)를 출력한다. 제2 광학 센서(112)는 유동관(104)의 제2 영역(120)에 의해 변조되는 제2 광 빔(156)의 검출을 기초로 제2 측정치(204)를 출력한다. 제1 및 제2 측정치(202, 204)는 제1 측정치(202) 및 제2 측정치(204)에 기초하여 유동관(104)을 통한 질량 유량 및/또는 유동관(104) 내의 유체의 밀도를 결정하기 위해 도 1의 제어 회로(122)로 출력될 수 있다.
도 2의 예시적인 보상 회로(158)는 온도, 노후화 및/또는 임의의 다른 원인으로 인한 가변성에 대해 광원(111, 113) 및/또는 광학 센서(110, 112)를 보상하기 위한 출력을 제공하도록 구성된 제3 광원(206) 및 제3 광학 센서(208)를 포함한다. 광원(111, 113)은 직렬로 결합되고 모두 제3 광원(206)과 직렬로 결합됨으로써 제3 광원(206)의 출력 변화를 보상하면 광원(111, 113)이 보상된다.
광학 센서(208)는 유동관(104)에 의해 변조되지 않은 광원(206)에 의해 출력된 제3 광 빔(210)을 측정한다. 그 결과, 광학 센서(208)의 출력은 정상 상태 성분을 가지며 실질적인 변수 성분을 갖지 않는다. 대신에, 정상 상태 성분은 광원(111, 113)의 광 출력을 나타내는 것으로 가정될 수 있는 광원(206)의 정상 상태 출력을 나타낸다. 도 2의 예에서, 광원(111, 113, 206)은 여기 전류(예를 들어, 순방향 전류)를 공유한다. 일부 예에서, 광원(111, 113, 206)은 광원(111, 113, 206)을 열적으로 결합하는 것을 통해 광원(111, 113, 206) 사이의 임의의 온도 구배를 제한(예를 들어, 감소, 최소화)하도록 배열될 수 있다.
예시적인 보상 회로(158)는 광학 센서(208)의 출력을 기준 신호(예를 들어, 기준 전압(214))와 비교하고 보상 신호(216)를 LED 제어 회로(218)에 출력하도록 구성된 비교기-증폭기(212)를 더 포함한다. 도 2의 예에서, 보상 신호(216)는 광학 센서(208)의 출력과 기준 전압(214) 사이의 차이에 비례한다. LED 제어 회로(218)는 보상 신호(216)에 기초하여 광원(111, 113, 206)에 대한 여기 전류를 제어한다. 광 빔(154, 156, 210)의 광 출력의 안정성은 PID 제어기 및/또는 임의의 다른 유형의 피드백 루프로서 구성될 수 있는 비교기-증폭기(212)의 파라미터 및 기준 전압의 안정성에 의존한다.
도 3은 도 1의 광학 센서(110, 112), 광원(111, 113) 및 보상 회로(158)의 다른 예시적인 구현예의 회로도이다. 도 3의 예에서, 보상 회로(158)는 광원(111, 113) 중 하나에 결합된 제3 광학 센서(302)를 포함한다. 도 3의 예에서, 광학 센서(110, 112, 302)는 포토다이오드이다.
도 2의 예와 비교하여, 도 3의 예시적인 구현예는 광원(113)에 의해 방출되고 제3 광학 센서(302)에 의해 측정된 광 빔(304)이 유량 측정 유동관(104)에 의해 변조되지 않도록 제3 광학 센서(302)를 광원(113)(또는 광원(111))에 결합하는 것을 통해 광 방출기의 수를 감소시킨다. 예를 들어, 제3 광학 센서(302)는 아래의 도 5에 도시된 바와 같이 광원(113)의 출력부에 직접 결합될 수 있다. 광학 센서(302)의 출력 측정치는 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 보상 신호(216)를 제공하는 비교기-증폭기(212)에 제공된다.
도 2 및 도 3의 예에서 LED 광 강도 안정화는 모든 광학 센서(110, 112, 208 및/또는 110, 112, 302)가 실질적으로 동일한 온도 특성(예를 들어, 주어진 응용에 대해 허용 가능한 것으로 간주되는 측정 정확도의 마진 내에서 동일함)을 가진다는 가정에 기초한다. 그러나, 부품마다 특성에 약간의 차이가 있다. 도 4는 측정 오류를 더 줄이기 위해 사용될 수 있는 도 4의 광학 센서(110, 112), 광원(111, 113) 및 보상 회로(158)의 다른 예시적인 구현예의 회로도이다. 도 4의 예시적인 구현예에서, 보상 회로(158)는 추가적인 광학 센서(402, 404)를 포함한다.
제3 광학 센서(402)는 제1 광원(111)에 의해 방출되고 제3 광학 센서(402)에 의해 측정된 광 빔(406)이 유량 측정 유동관(104)에 의해 변조되지 않도록 제1 광원(111)에 결합된다. 유사하게, 제4 광학 센서(404)는 제2 광원(113)에 의해 방출되고 제4 광학 센서(404)에 의해 측정된 광 빔(408)이 또한 유량 측정 유동관(104)에 의해 변조되지 않도록 제2 광원(113)에 결합된다.
제3 광학 센서(402)는 제1 비교기-증폭기(410)에 측정치(예를 들어, 제1 정상 상태 성분)를 출력하고, 제4 광학 센서(404)는 제2 비교기-증폭기(412)에 측정치(예를 들어, 제2 정상 상태 성분)를 출력한다. 기준 전압(214)은 비교기-증폭기(410, 412) 모두에 결합된다. 비교기-증폭기(410)는 제3 광학 센서(402)에 의한 측정치(예를 들어, 제1 정상 상태 성분)와 기준 전압(214) 사이의 차이에 비례하는 보상 신호(414)를 출력한다. 유사하게, 비교기-증폭기(412)는 제4 광학 센서(404)에 의한 측정치(예를 들어, 제2 정상 상태 성분)와 기준 전압(214) 사이의 차이에 비례하는 보상 신호(416)를 출력한다. 보상 신호(414, 416)는 필터링된 보상 신호(420)를 출력하기 위해 보상 신호(414, 416)를 필터링하는 필터 회로(418)에 입력된다. 도 4의 예에서, 필터 회로(418)는 보상 신호(414, 416)를 평균화하여 필터링된(예를 들어, 평균화된) 보상 신호(420)를 생성한다. 그러나, 평균화 대신에 다른 필터 기능이 사용될 수 있다.
필터 회로(418)는 필터링된 보상 신호(420)를 광원(111, 113)(예를 들어, 광 빔(406, 408))에 대한 여기 전류를 제어하는 LED 제어 회로(218)로 출력한다.
도 5는 광원(502)에 의해 변조되지 않은 광 출력을 수신하도록 결합된 광학 센서(504)를 갖는 광원(502)의 예시적인 구현예를 도시한다. 광학 센서(504)는 광원(502)과 광학 센서(504) 사이에 고도의 결합을 갖도록 광원(502)에 직접 부착된다. 또한, 광학 센서(504)의 결합은 광원(502)에 의해 방출되는 광의 광학 센서(504)에 대한 입사 편차를 감소시키거나 제거하기 위해 일관되게 유지된다.
도 6은 온도 및/또는 기타 효과의 변화에 대해 광학 센서 및/또는 광원을 보상하기 위해 도 1-4의 보상 회로(158) 및 질량 유량계/제어기(100)에 의해 수행될 수 있는 예시적인 방법(600)을 나타내는 흐름도이다. 예시적인 방법(600)은 도 1의 질량 유량계/제어기(100) 및 도 3의 보상 회로(158)를 참조로 아래에 설명된다. 그러나, 방법(600)은 도 2 및/또는 도 4의 보상 회로와 같은 상이한 보상 회로 및/또는 다수의 광학 센서를 갖는 다른 장치로 수행될 수 있다.
블록(602)에서, LED 제어 회로(218)는 제1 광원(111)을 통해 제1 광 빔(154)을 방출하고 제2 광원(113)을 통해 제2 광 빔(156)을 방출하도록 광원(111, 113)으로의 여기 전류를 제어한다. 도 3의 예에서, 광원(111, 113)은 직렬이며 동일한 여기 전류를 갖는다.
블록(604)에서, 제1 광학 센서(110)는 제1 광 빔(154)의 제1 측정을 수행한다. 예를 들어, 제1 광 빔(154)은 유동관(104)에 의해 변조될 수 있고, 변조된 광 빔은 제1 광학 센서(110)에 의해 측정되고 도 1의 제어 회로(122)로 출력된다.
블록(606)에서, 제2 광학 센서(112)는 제2 광 빔(156)의 제1 측정을 수행한다. 예를 들어, 제2 광 빔(156)은 유동관(104)에 의해 변조될 수 있고, 변조된 광 빔은 제2 광학 센서(112)에 의해 측정되고 제어 회로(122)로 출력된다.
블록(608)에서, 제3 광학 센서(302)는 제2 광 빔(156)(또는 제1 광 빔(154))의 제3 측정을 수행한다. 제2 광학 센서(112)에 의한 측정과 대조적으로, 제3 광학 센서(302)에 의한 제2 광 빔(156)의 측정은 유동관(104)에 의해 변조되지 않고, 제3 광학 센서(302)는 측정치(예를 들어, 정상 상태 성분)를 비교기-증폭기(212)로 출력한다.
블록(610)에서, 제어 회로(122)는 (예를 들어, 프로세서(132)를 통해) 유동관(104)을 통한 질량 유량 및/또는 제1 및 제2 광학 센서(110, 112)에 의한 제1 및 제2 측정치의 가변 성분에 기초한 밀도 측정을 결정한다. 예를 들어, 제어 회로(122)는 제1 및 제2 측정치 사이의 위상차에 기초하여 질량 유량을 계산할 수 있고 및/또는 유동관(104)에서의 진동 주파수에 기초하여 유체의 밀도를 계산할 수 있다.
블록(612)에서, 비교기-증폭기(212)는 제3 측정치의 정상 상태 부분을 기준과 비교한다. 예를 들어, 비교기-증폭기(212)는 보상 신호(216)를 생성하기 위해 제3 광학 센서(302)로부터의 측정치를 기준 전압(214)과 비교한다. 예시적인 보상 신호(216)는 제3 광학 센서(302)로부터의 측정치의 정상 상태 부분과 기준 전압(214) 사이의 차이에 비례한다.
블록(614)에서, LED 제어 회로(218)는 비교를 기초로(예를 들어, 보상 신호(216)에 기초하여) 여기 전류를 조정한다.
블록(616)에서, 제어 회로(122)는 유량이 제어되어야 하는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 질량 유량 제어기는 유량을 제어하도록 구성될 수 있지만, 질량 유량계는 유량 제어를 생략한다. 유량이 제어되어야 한다면(블록 616), 제어 회로(122)는 측정된 유량과 목표 유량 사이의 차이에 기초하여 유량 제어 밸브(124)를 조정한다.
유량 제어 밸브를 조정한 후(블록 618), 또는 유량이 제어되지 않는 경우(블록 616), 제어는 측정 및/또는 제어를 계속하기 위해 블록(602)으로 복귀한다.
본 방법 및 시스템은 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 실현될 수 있다. 본 발명의 방법 및/또는 시스템은 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템에서 중앙집중 방식으로 구현되거나, 서로 다른 요소가 여러 상호 연결된 컴퓨팅 시스템에 분산되어 있는 분산 방식으로 구현될 수 있다. 여기에 설명된 방법을 수행하는 데 적합한 모든 종류의 컴퓨팅 시스템 또는 다른 장치가 적절하다. 하드웨어와 소프트웨어의 전형적인 조합은 로딩 후 실행시 여기에 설명된 방법을 수행하도록 컴퓨팅 시스템을 제어하는 프로그램 또는 다른 코드를 가진 범용 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있다. 다른 전형적인 구현예는 하나 이상의 주문형 집적 회로 또는 칩을 포함할 수 있다. 일부 구현예는 기계에 의해 실행 가능한 하나 이상의 코드 라인이 저장되어 기계가 여기에 설명된 프로세스를 수행하도록 하는 비일시적 기계 판독 가능(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능) 매체(예를 들어, FLASH 메모리, 광 디스크, 자기 저장 디스크 등)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "비일시적 기계 판독 가능 매체"라는 용어는 모든 유형의 기계 판독 가능 저장 매체를 포함하고 전파 신호를 배제하도록 정의된다.
본 명세서에서 사용되는 "회로"라는 용어는 하드웨어를 구성할 수 있고, 하드웨어에 의해 실행되거나, 그렇지 않으면 하드웨어와 연관될 수 있는 물리적 전자 부품(즉, 하드웨어) 및 임의의 소프트웨어 및/또는 펌웨어("코드")를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 예를 들어 특정 프로세서 및 메모리는 제1의 하나 이상의 코드 라인을 실행시의 제1 "회로" 및 제2의 하나 이상의 코드 라인을 실행시의 제2 "회로"를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "및/또는"은 "및/또는"에 의해 결합된 목록의 항목 중 임의의 하나 이상을 의미한다. 예를 들어, "x 및/또는 y"는 3개 요소 집합{(x), (y), (x, y)}의 임의의 요소를 의미한다. 즉, "x 및/또는 y"는 "x 및 y 중 하나 또는 모두"를 의미한다. 다른 예로 "x, y 및/또는 z"는 7개 요소 집합{(x), (y), (z), (x, y), (x, z), (y, z), (x, y, z)} 중 임의의 요소를 의미한다. 즉, "x, y 및/또는 z"는 "x, y 및 z 중 하나 이상"을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "예시적인"이라는 용어는 비제한적인 예, 경우 또는 예시로서 제공되는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "예컨대" 및 "예를 들어"라는 용어는 하나 이상의 비제한적인 예, 경우 또는 예시의 목록을 모두 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 회로는 기능의 수행이 디스에이블되거나 인에이블되지 않는지(예를 들어, 사용자 구성 가능 설정, 공장 트림 등에 의해)에 무관하게 회로가 기능을 수행하는 데 필요한 하드웨어 및 코드(필요한 경우)를 포함할 때마다 기능을 수행하도록 "작동 가능" 하다.
본 방법 및/또는 시스템은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 실현될 수 있다. 본 발명의 방법 및/또는 시스템은 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템에서 중앙집중 방식으로 구현되거나, 서로 다른 요소가 여러 상호 연결된 컴퓨팅 시스템에 분산되어 있는 분산 방식으로 구현될 수 있다. 여기에 설명된 방법을 수행하는 데 적합한 모든 종류의 컴퓨팅 시스템 또는 다른 장치가 적절하다. 하드웨어와 소프트웨어의 전형적인 조합은 로딩 후 실행시 여기에 설명된 방법을 수행하도록 컴퓨팅 시스템을 제어하는 프로그램 또는 다른 코드를 가진 범용 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 다른 전형적인 구현예는 주문형 집적 회로 또는 칩을 포함할 수 있다. 일부 구현예는 기계에 의해 실행 가능한 하나 이상의 코드 라인이 저장되어 기계가 여기에 설명된 프로세스를 수행하도록 하는 비일시적 기계 판독 가능(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능) 매체(예를 들어, FLASH 드라이브, 광 디스크, 자기 저장 디스크 등) 를 포함할 수 있다.
본 방법 및/또는 시스템은 특정 구현예를 참조로 설명되었지만, 당업자는 본 방법 및/또는 시스템의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 대체될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 그 범위를 벗어나지 않고 본 개시 내용의 교시 내용에 특정 상황 또는 재료를 적응시키기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 개시된 예의 블록 및/또는 컴포넌트는 결합, 분할, 재배열 및/또는 달리 변형될 수 있다. 따라서, 본 방법 및/또는 시스템은 개시된 특정 구현예에 제한되지 않고, 본 방법 및/또는 시스템은 첨부된 청구범위 내에 있는 모든 구현예를 포함하는 것으로 의도된다.
Claims (28)
- 광학 측정 시스템으로서:
제1 광 빔을 방출하도록 구성된 제1 광원;
상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 제1 측정치를 출력하도록 구성된 제1 광학 센서;
제2 광 빔을 방출하도록 구성된 제2 광원;
상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 제2 측정치를 출력하도록 구성된 제2 광학 센서 - 상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치는 가변 성분을 포함함 -;
상기 제2 광 빔 또는 제3 광 빔의 검출을 기초로 제3 측정치를 출력하도록 구성된 제3 광학 센서 - 상기 제3 측정치는 제1 정상 상태 성분(steady state component)을 포함함 -; 및
상기 제3 측정치의 상기 제1 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하는 것을 통해 상기 제1 광 빔의 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 제2 광 출력을 제어하도록 구성된 보상 회로
를 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
유동관 - 해당 유동관은 해당 유동관의 유입구로부터 해당 유동관의 유출구로 유체를 유도하도록 구성됨 -; 및
상기 유동관에 진동을 유발하도록 구성된 액츄에이터 - 상기 제1 측정치의 제1 가변 성분은 상기 유동관 상의 제1 영역(location)에서의 진동에 기초하고, 상기 제2 측정치의 제2 가변 성분은 상기 유동관 상의 제2 영역에서의 진동에 기초함 -
를 더 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 제1 광학 센서는 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제1 영역의 제1 위치의 상기 제1 측정치를 출력하도록 구성되고, 상기 제2 광학 센서는 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제2 영역의 제2 위치의 상기 제2 측정치를 출력하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치에 기초하여 상기 유동관을 통한 질량 유량 및 상기 유동관 내의 유체의 밀도 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 제어 회로
를 더 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 유동관 상의 상기 제1 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제1 광원과 상기 제1 광학 센서 사이에 위치되고, 상기 유동관 상의 상기 제2 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제2 광원과 상기 제2 광학 센서 사이에 위치되는, 광학 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광 빔 또는 제4 광 빔의 검출을 기초로 제4 측정치를 출력하도록 구성된 제4 광학 센서를 더 포함하고, 상기 제4 측정치는 제2 정상 상태 성분을 포함하고, 상기 보상 회로는 상기 제1 및 제2 정상 상태 성분을 필터링하고, 상기 필터링된 제1 및 제2 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하도록 구성된 필터 회로를 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 보상 회로는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원의 온도 범위에 걸쳐 실질적으로 일정한 출력을 출력하도록 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광원은 제1 발광 다이오드(LED)를 포함하고, 상기 제2 광원은 제2 LED를 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제1 LED 및 상기 제2 LED는 직렬로 결합되고, 동일한 여기 전류를 가지며, 상기 보상 회로는 상기 여기 전류를 제어하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 보상 회로는 상기 제3 측정치를 기준(reference)과 비교하고, 상기 비교를 기초로 하나 이상의 전류를 제어하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 및 제3 광학 센서는 열적으로 결합되는, 광학 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제3 광 빔을 출력하도록 구성된 제3 광원을 더 포함하고, 상기 제3 광학 센서는 상기 제3 광 빔의 검출을 기초로 상기 제3 측정치를 출력하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 광학 측정 시스템으로서:
제1 광 빔을 방출하도록 구성된 제1 광원;
상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 제1 측정치를 출력하도록 구성된 제1 광학 센서;
제2 광 빔을 방출하도록 구성된 제2 광원;
상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 제2 측정치를 출력하도록 구성된 제2 광학 센서 - 상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치는 가변 성분을 포함함 -;
제3 광 빔을 방출하도록 구성된 제3 광원;
상기 제3 광 빔의 검출을 기초로 제3 측정치를 출력하도록 구성된 제3 광학 센서 - 상기 제3 측정치는 제1 정상 상태 성분을 포함함 -; 및
상기 제3 측정치의 상기 제1 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하는 것을 통해 상기 제1 광 빔의 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 제2 광 출력을 제어하도록 구성된 보상 회로
를 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 제1 광원은 제1 발광 다이오드(LED)를 포함하고, 상기 제2 광원은 제2 LED를 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 제1 LED, 상기 제2 LED 및 제3 LED는 직렬로 결합되고, 동일한 여기 전류를 가지며, 상기 보상 회로는 상기 여기 전류를 제어하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 보상 회로는 상기 제3 측정치를 기준과 비교하고, 상기 비교를 기초로 상기 하나 이상의 전류를 제어하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 제13항에 있어서,
유동관 - 해당 유동관은 해당 유동관의 유입구로부터 해당 유동관의 유출구로 유체를 유도하도록 구성됨 -; 및
상기 유동관에 진동을 유발하도록 구성된 액츄에이터 - 상기 제1 측정치의 제1 가변 성분은 상기 유동관 상의 제1 영역에서의 진동에 기초하고, 상기 제2 측정치의 제2 가변 성분은 상기 유동관 상의 제2 영역에서의 진동에 기초함 -
를 더 포함하는, 광학 측정 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 제1 광학 센서는 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제1 영역의 제1 위치의 상기 제1 측정치를 출력하도록 구성되고, 상기 제2 광학 센서는 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제2 영역의 제2 위치의 상기 제2 측정치를 출력하도록 구성되는, 광학 측정 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 유동관 상의 상기 제1 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제1 광원과 상기 제1 광학 센서 사이에 위치되고, 상기 유동관 상의 상기 제2 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제2 광원과 상기 제2 광학 센서 사이에 위치되는, 광학 측정 시스템. - 광학 측정을 수행하는 방법으로서:
제1 광원을 통해 제1 광 빔을 방출하는 단계;
제1 광학 센서를 통해 상기 제1 광 빔을 검출하는 것을 통해 제1 측정을 수행하는 단계;
제2 광원을 통해 제2 광 빔을 방출하는 단계;
제2 광학 센서를 통해 상기 제2 광 빔을 검출하는 것을 통해 제2 측정을 수행하는 단계 - 제1 측정치 및 제2 측정치는 가변 성분을 포함함 -;
제3 광학 센서를 통해 상기 제2 광 빔 또는 제3 광 빔을 검출하는 것을 통해 제3 측정을 수행하는 단계 - 제3 측정치는 제1 정상 상태 성분을 포함함 -; 및
상기 제3 측정치의 상기 제1 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 하나 이상의 전류를 제어하는 것을 통해 상기 제1 광 빔의 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 제2 광 출력을 보상하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서,
유동관의 유입구로부터 상기 유동관의 유출구로 유체를 유도하는 단계;
상기 유동관에 진동을 유발하는 단계 - 상기 제1 측정치의 제1 가변 성분은 상기 유동관 상의 제1 영역에서의 진동에 기초하고, 상기 제2 측정치의 제2 가변 성분은 상기 유동관 상의 제2 영역에서의 진동에 기초함 -; 및
상기 제1 측정치 및 상기 제2 측정치를 기초로 상기 유동관 내의 질량 유량 및 상기 유동관 내의 유체의 밀도 중 적어도 하나를 결정하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 제1 측정치는 상기 제1 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제1 영역의 제1 위치를 나타내고, 상기 제2 측정치는 상기 제2 광 빔의 검출을 기초로 상기 유동관 상의 상기 제2 영역의 제2 위치를 나타내는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 유동관 상의 상기 제1 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제1 광원과 상기 제1 광학 센서 사이에 위치되고, 상기 유동관 상의 상기 제2 영역은 적어도 부분적으로는 상기 제2 광원과 상기 제2 광학 센서 사이에 위치되는, 방법. - 제20항에 있어서,
상기 제1 광 빔 또는 제4 광 빔을 검출하는 것을 통해 제4 측정을 수행하는 단계를 더 포함하고, 제4 측정치는 제2 정상 상태 성분을 포함하고,
상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력을 보상하는 단계는:
상기 제1 및 제2 정상 상태 성분을 필터링하는 단계; 및
상기 필터링된 제1 및 제2 정상 상태 성분을 기초로 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대한 상기 하나 이상의 전류를 제어하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서,
상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력을 보상하는 단계는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원의 온도 범위에 걸쳐 실질적으로 일정한 출력을 출력하도록 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서,
상기 제1 광원은 제1 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제2 광원은 제2 발광 다이오드를 포함하며, 상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드는 직렬로 결합되고 동일한 여기 전류를 가지며, 상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력을 보상하는 단계는 상기 여기 전류를 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서,
상기 제1 광 빔의 상기 제1 광 출력 및 상기 제2 광 빔의 상기 제2 광 출력을 보상하는 단계는 상기 제3 측정치를 기준과 비교하고, 상기 비교를 기초로 상기 하나 이상의 전류를 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서,
상기 제1, 제2 및 제3 광학 센서는 열적으로 결합되는, 방법.
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