MX2007014513A

MX2007014513A - Metodo y dispositivo electronico de meidicion que detecta con rapidez la faltra de uniformidad de un material que fluye a traves de un flujometro de coriolis.

Info

Publication number: MX2007014513A
Application number: MX2007014513A
Authority: MX
Inventors: Mark James Bell; Craig B Mcanally; Graeme Ralph Duffill; Richard L Maginnis
Original assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2008-02-05
Also published as: JP5497117B2; US7908097B2; BRPI0611164A2; KR20100101702A; CN100538285C; AU2006252780B2; KR20130022429A; KR20080015881A; AU2006252780A1; RU2007149343A; WO2006130415A1; RU2366900C1; JP2008542725A; HK1120857A1; KR20140112570A; EP1889013B1; EP1889013A1; CA2608205C; KR101650317B1; US20080189067A1

Abstract

Se proporciona un dispositivo electronico de medicion (20) y metodos de deteccion de una anomalia de flujo en un material de flujo que se desplaza traves de un flujometro (5). El dispositivo electronico de medicion (20) incluye una interfaz (201) que recibe una respuesta de vibracion del material de flujo, con la respuesta de vibracion que incluye al menos una primera senal de sensor y una segunda senal de sensor, y un sistema de procesamiento (203) en comunicacion con la interfaz (201). El sistema de procesamiento (203) es configurado para recibir la respuesta de vibracion de la interfaz (201), tambien para generar un cambio de fase de noventa grados a partir de la primera senal de sensor y para crear al menos una caracteristica de flujo utilizando por lo menos la primera senal de sensor y el cambio de fase de noventa grados, tambien para comparar al menos una caracteristica de flujo por lo menos con un perfil de anomalia, ademas, para detectar un cambio en la respuesta de vibracion si al menos una caracteristica de flujo cayera dentro del perfil de anomalia y finalmente para indicar una condicion de anomalia como resultado de la deteccion.

Description

MÉTODO Y DISPOSITIVO ELECTRÓNICO DS MEDICIÓN QUE DETECTA CON RAPIDEZ LA FALTA DE UNIFORMIDAD DE ÜN MATERIAL QUE FLUYE A TRAVÉS DE UN FLUJOMETRO DE CORIOLIS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un dispositivo electrónico de medición y a métodos de detección de una irregularidad o anomalía de flujo en un material de flujo que se desplaza a través de un medidor de flujo. j ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN i ! Es conocida la utilización de los medidores de flujo o flujómetros de masa de Coriolis para medir el flujo de masa y otra información de los materiales que fluyen a través de una tjubería como se describe en las Patentes de los Estados j Unidds Nos. 4, 491,025 publicada por J. E. Smith, et al., el 01 d Enero de 1985, y Re. 31,450 de J. Smith el 11 de Febrero de 1982. Estos flujómetros tienen uno o más tubos de flujo de distintas configuraciones. Cada configuración del conducto podría ser observada que tiene un conjunto de modos naturales de vibración que incluyen por ejemplo, los modos de flexión simple, torsión, radial y acoplado. En una aplicación común de medición de flujo de masa de Coriolis, una configuración de conducto es excitada en uno o más modos de vibración a medida que el material fluye a través del conducto, y el movimiento del conducto es medido en puntos REF.187537 separados a lo largo del mismo. Los modos de vibración de los sistemas llenados con mater¡ial son definidos en parte por la masa combinada de los tubos de flujo y el material dentro de los tubos de flujo. El material fluye hacia el flujómetro a partir de una tubería conectada en el lado de entrada del flujómetro. A continuación, el material es dirigido a través del tubo de flujq o los tubos de flujo y sale del flujómetro hacia una tubería conectada con el lado de salida. Un órgano motor aplica una fuerza en el tubo de i I flujcj. La fuerza provoca que oscile el tubo de flujo. Cuando no existe material desplazándose a través del flujómetro, todosj los puntos a lo largo del tubo de flujo oscilan con una fase idéntica. Conforme el material comienza a desplazarse a través del tubo de flujo, las aceleraciones de Coriolis provocan que cada punto a lo largo del tubo de flujo tenga una fase diferente con respecto a los otros puntos a lo largo del tubo de flujo. La fase en el lado de entrada del tubo de flujo retrasa el órgano motor, mientras que la fase en el lado de salida adelanta el órgano motor. Los sensores son colocados en distintos puntos en el tubo de flujo para producir señales sinusoidales representativas del movimiento del tubo de flujo en distintos puntos. La diferencia de fase entre las dos señalies del sensor es proporcional a la velocidad del flujo de masa del material que fluye a través del tubo de flujo o los tubos de flujo. En un procedimiento de la técnica anterior se utiliza cualquiera de una Transformada Discreta de Fourier (DFT) o una Transformada Rápida de Fourier (FFT) para determinar la diferencia de fase entre las señales del sensor. La c.iferencia de fase y la respuesta de frecuencia de vibración del montaje de tubo de flujo son utilizadas para obtener la velocidad de flujo de masa. | En un procedimiento de la técnica anterior, se utiliza una señal independiente de referencia para determinar una frecuencia de señal de transducción, mediante la utilización de la frecuencia enviada al sistema de órgano motor de vibración. En otro procedimiento de la técnica anterjior, la frecuencia de respuesta de vibración generada por un sensor de transducción puede ser determinada centrando esta frecuencia en un filtro de muesca, en donde el flujómetro de la técnica anterior intenta mantener la muesca del filtro de muesca en la frecuencia del sensor de transducción. Esta i técnica anterior funciona casi bien bajo condiciones estáticas o estables, en donde el material de flujo en el flujómetro es uniforme y en donde la frecuencia resultante de la señal de transducción es relativamente estable. Sin embargo, la medición de fase de la técnica anterior sufre cuando el material de flujo no es uniforme, tal como en los flujos de dos ¿ases en donde el material de flujo comprende un líquido y un sólido o en donde existen burbujas de aire en el material de flujo líquido. En estas situaciones, la frecuencia determinada en la técnica anterior puede fluctuar con rapidez.

Duran'te condiciones de transiciones rápidas y grandes de frecuencia, es posible que las señales de transducción se muevan hacia afuera del ancho de banda del filtro, produciendo mediciones incorrectas de fase y de frecuencia. También existe un problema en la dosificación de vacío-llenado-vacío, en donde el flujómetro es operado en forma repetida en condiciones alternantes de vacío y llenado. Asimismo, si la frecuencia del sensor se moviera con rapidez, el proceso de desmcdulación no será capaz de mantenerse con la frecuencia actual o medida provocando la desmodulación en una frecuencia incorrecta. Debe entenderse que si la frecuencia determinada fuera incorrecta o inexacta, entonces, los subsiguientes i valores derivados de la densidad, velocidad de flujo de volumen, etc., también serán incorrectos e inexactos. Además, el error puede estar compuesto en las subsiguientes determinaciones de las características de flujo. En la técnica anterior, las señales de transducción pueden ser digitalizadas y manipuladas en forma digital con el fin de implementar el filtro de muesca. El filtro de muesca sólo acepta una banda angosta de frecuencias. Por lo tanto, cuanco la frecuencia objetivo está cambiando, el filtro de muesca no podría ser capaz de rastrear la señal objetivo durante un período de tiempo. Normalmente, la implementación digital del filtro de muesca toma de 1-2 segundos para rastrsar la señal objetivo fluctuante. Debido al tiempo requerido por la técnica anterior para determinar la frecuencia, el resultado no sólo es que las determinaciones de frecuencia y fase contienen errores, sino que también la medición de error incluye una extensión de tiempo que excede la extensión de tiempo durante la cual se presenta en realidad el er?-ror y/o el flujo de dos fases. Esto es debido a la lentitud relativa de la respuesta de la implementación del filtro de muesca. El resultado es que el flujómetro de la técnica i anterior no puede rastrear o determinar con exactitud, rapidez o de manera satisfactoria una frecuencia de sensor de transducción durante el flujo de dos fases del material de flujo' en el flujómetro. En consecuencia, la determinación de fase fes del mismo modo lenta y tiende al error, puesto que la i técnica anterior deriva la diferencia de fase utilizando la frecuencia determinada de transducción. Por lo tanto, cualquier error en la determinación de la frecuencia esta i compuesto en la determinación de la fase. El resultado es un aumento en el error en la determinación de la frecuencia y la determinación de la fase, conduciendo a un aumento de error para determinar la velocidad de flujo de masa. Además, debido a que, el valor determinado de frecuencia es utilizado para establecer el valor de densidad (la densidad es aproximadamente igual a uno sobre la frecuencia cuadrada) , el error en la determinación de la frecuencia es repetido o compuesto en la determinación de la densidad. Esto también es verdadero para la determinación de la velocidad de flujo de volumen, en donde la velocidad de flujo de volumen es igual a la velocidad de flujo de masa dividido entre la densidad. i En muchas aplicaciones de flujo, es posible que se tengan irregularidades o anomalías arrastradas en el material I de flujo. Normalmente, un flujo de múltiples fases incluye múltiples materiales en un flujo. Los múltiples materiales pueden ser deseables o indeseables, incluyendo los materiales i o porqiones no deseados (es decir, anomalías) en el material de flujo. Sería ventajoso si las anomalías deseables y/o i indeseables pudieran ser detectadas y cuantificadas en el material de flujo. La detección de anomalía podría hacer posible la remoción o prevención efectiva de estas anomalías o podría ' hacer posible un nivel deseado de anomalías. Una anomalía puede comprender burbujas de gas o burbujas de aire arrastradas en el material de flujo. Los ejemplos son burbujas de aire en el agua o burbujas de gas natural en una salida de pozo petrolero. Una anomalía puede i comprerider un líquido extraño en el material de flujo. Por ejemplo',, el agua puede presentarse en el petróleo crudo en una salida | de pozo petrolero. Una anomalía puede comprender un sólido jen el material de flujo. Por ejemplo, el material de flujo i puede incluir piezas de metal que hayan sido rotas o i descascaradas de las tuberías, bombas, válvulas, etc., en una instalación de procesamiento de fluido. Debe entenderse que las anomalías en el material de flujo pueden incluir combinaciones de anomalías de gas, líquido y sólido como se i discutió con anterioridad. Las anomalías pueden provocar velocidades erróneas de flujo de masa en un medidor de flujo, entre otras cosas. Es deseable en gran medida que un flujómetro mida con exactitud I la veljocidad de flujo de masa del líquido de flujo incluso en i la presencia de anomalías en el liquido de flujo. I SUMARIO DE LA INVENCIÓN I 1 Los anteriores y otros problemas son resueltos y es conseguido un avance en la técnica a través de la provisión de I dispositivos electrónicos de medición y métodos que detectan i una anomalía de flujo en un material de flujo. i El dispositivo electrónico de medición que detecta una anomalía de flujo en un material de flujo que se desplaza i a travos de un flujómetro es proporcionado de acuerdo con una modalidad de la invención. El dispositivo electrónico de medición comprende una interfaz que recibe una respuesta de vibracipn del material de flujo, con la respuesta de vibración i que inciluye al menos una primera señal de sensor y una segunda i señal de sensor, y un sistema de procesamiento en comunicación i i con la | interfaz. El sistema de procesamiento es configurado f u o i por o menos con un per e anoma a, etectar un I cambio en la respuesta de vibración si al menos una característica de flujo cayera dentro del perfil de anomalía e indicalr una condición de anomalía como resultado de la i detección. Ii Un método de detección de una anomalía de flujo en un I material de flujo que se desplaza a través de un flujómetro es i proporcionado de acuerdo con una modalidad de la invención. El i método| comprende recibir una respuesta de vibración del i flujómetro. La respuesta de vibración incluye al menos una primera señal de sensor y una segunda señal de sensor. El método además comprende generar un cambio de fase de noventa i grados de la primera señal de sensor y generar al menos una característica de flujo utilizando por lo menos la primera señal de sensor y el cambio de fase de noventa grados. El i método I además comprende comparar al menos una característica i de flujo por lo menos con un perfil de anomalía, detectar el cambio i en la respuesta de vibración si al menos una caractelrística de flujo cayera dentro del perfil de anomalía e .ndicár una condición de anomalía como resultado de la detección Un método de detección de una anomalía de flujo en un materi .al de flujo que se desplaza a través de un flujómetro es proporcionado de acuerdo con una modalidad de la invención. El método comprende recibir una respuesta de vibración del I flujómletro. La respuesta de vibración incluye al menos una primer'a señal de sensor y una segunda señal de sensor. El métodoi además comprende generar un cambio de fase de noventa i grados| de la primera señal de sensor y generar al menos una característica de flujo utilizando por lo menos la primera señal de sensor y el cambio de fase de noventa grados. El método además comprende comparar al menos una característica de flujo por lo menos con un perfil de anomalía de gas, detectar un cambio en la respuesta de vibración si al menos una característica de flujo cayera dentro del perfil de anomalía de gas e incrementar el conteo de burbuja como resultado de la detección. I BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN ! En un aspecto del dispositivo electrónico de i medición, la interfaz incluye un digitalizador configurado para dijgitalizar la señal del sensor. i i En otro aspecto del dispositivo electrónico de i medición, el sistema de procesamiento además es configurado i para relalizar de manera iterativa, la recepción, generación, comparación, detección e indicación, Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, el flujómetro comprende un flujómetro de CoriojLis. i Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, el flujómetro comprende un densitómetro de vibración. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, al menos una característica de flujo comprende una respuesta de frecuencia. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, al menos una característica de flujo comprende una respuesta de diferencia de fase, y en donde el sistema de procesamiento además es configurado para calcular la respuesta de diferencia de fase utilizando el cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, al menos una característica de flujo comprende una respuesta de diferencia de fase, y en donde el sistema de procesamiento además es configurado para generar un segundo cambio de fase de noventa grados de la segunda señal de sensor y calcular la respuesta de diferencia de fase utilizando el cambió de fase de noventa grados, el segundo cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sepsor. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de me¡dición, al menos una característica de flujo comprende una respuesta de retraso de tiempo de señal de sensor. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, al menos una característica de flujo comprende una respuesta de velocidad de flujo de masa. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, al menos una característica de flujo comprende una respuesta de densidad. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, la indicación comprende señalar una anomalía de sólidos . Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, la indicación comprende señalar una anomalía de líquido extraño. \ Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, la indicación comprende señalar una anomalía de gas . i Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, la indicación comprende señalar una anomalía de burbuja de aire. Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, la indicación comprende establecer una condición de alarma de anomalía.

Todavía en otro aspecto del dispositivo electrónico de medición, la indicación comprende incrementar el conteo de anomalía . En un aspecto del método, el método además comprende realizar de manera iterativa, la recepción, generación, comparación, detección e indicación. En otro aspecto del método, el flujómetro comprende un fl|UJómetro de Coriolis. I Todavía en otro aspecto del método, el flujómetro comprende un densitómetro de vibración. Todavía en otro aspecto del método, al menos una I característica de flujo además comprende una respuesta de frecuencia. Todavía en otro aspecto del método, al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de diferencia de fase y con la generación al menos de una característica de flujo además comprende el cálculo de la respuesta de diferencia de fase utilizando el cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor. i Todavía en otro aspecto del método, al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de diferencia de fase y la generación al menos de una característica de flujo además comprende crear un segundo cambio de fase de noventa grados de la segunda señal de sensor y calcular la respuesta de diferencia de fase utilizando el cambio de fase de noventa grados, el segundo cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor. Todavía en otro aspecto del método, al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de retraso de tiempo de señal de sensor. Todavía en otro aspecto del método, al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de velocidad de flujo de masa. Todavía en otro aspecto del método, al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de densidad. Todavía en otro aspecto del método, la indicación comprende señalar una anomalía de sólidos. i Todavía en otro aspecto del método, la indicación comprende señalar una anomalía de líquido extraño. , Todavía en otro aspecto del método, la indicación comprsnde señalar una anomalía de gas. Todavía en otro aspecto del método, la indicación comprende señalar una anomalía de burbuja de aire. Todavía en otro aspecto del método, la indicación comprende establecer una condición de alarma de anomalía. Todavía en otro aspecto del método, la indicación comprende incrementar el conteo de anomalía.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS El mismo número de referencias representa el mismo elemehto en todas las figuras. La Figura 1 ilustra un flujómetro de Coriolis en un ejemplo de la invención. La Figura 2 muestra un dispositivo electrónico de medición de acuerdo con una modalidad de la invención. La Figura 3 es un diagrama de flujo de un método de procesamiento de una señal de sensor en un flujómetro de Coriolis de acuerdo con una modalidad de la invención. La Figura 4 muestra el dispositivo electrónico de medición de acuerdo con una modalidad de la invención. La Figura 5 es un diagrama de flujo de un método de procesamiento de una primera señal de sensor y segunda señal de sensor en un flujómetro de Coriolis de acuerdo con una modalidad de la invención. ¡ La Figura 6 es un diagrama de bloque de una porción del Sistema de procesamiento de acuerdo con una modalidad de l ,a í.?ivencion. ' La Figura 7 muestra el detalle del bloque de transformada de Hilbert de acuerdo con una modalidad de la i inver ción. Las Figuras 8 y 9 son diagramas de bloque de dos i derivaciones independientes del bloque de análisis de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 10 es una gráfica de densidad de espectro de potencia de una señal de sensor de transducción de un flujómetro bajo condiciones normales. La Figura 11 muestra un bloque de transformada de Hilbert de acuerdo con una modalidad de cambio único de fase. La Figura 12 muestra el bloque de análisis para la modalidad de cambio único de fase. La Figura 13 muestra el procesamiento de sensor de la invención si se compara con la técnica anterior, en donde el valor de diferencia de tiempo (?t) de cada uno es comparado. ! La Figura 14 muestra el dispositivo electrónico de i medición de acuerdo con otra modalidad de la invención. La Figura 15 es una gráfica de la respuesta de frecu. 'encia en contra del tiempo, en donde las puntas hacia arriba en la característica de flujo de frecuencia representan anomajlías en el material de flujo, tales como burbujas de aire.| La Figura 16 es una gráfica de retraso de tiempo contría tiempo, en donde las puntas hacia abajo en la característica de flujo de retraso de tiempo representan una vez más una anomalía en el material de flujo. I La Figura 17 muestra la respuesta de frecuencia en contra del tiempo para una fracción más pequeña de vacío de aireien el material de flujo. La Figura 18 es una gráfica de la frecuencia de desplazamiento en contra de la Gravedad Específica de fluido (SG) para el agua además del aire arrastrado. La Figura 19 es una gráfica de la frecuencia de despl zamiento en contra de SG para un intervalo SG de 1-7. La Figura 20 es un diagrama de flujo de un método de detecfción de una anomalía de flujo en un material de flujo que se desplaza a través de un flujómetro de acuerdo con una modalidad de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las Figuras 1-20 y la siguiente descripción representan los ejemplos específicos que enseñan, a aquellas personas expertas en la técnica, cómo realizar y utilizar el mejor modo de la invención. Con el propósito de enseñar los principios inventivos, algunos aspectos convencionales han sido simplificados u omitidos. Aquellas personas expertas en la técnica apreciarán variaciones de estos ejemplos que caen dentro del alcance de la invención. Aquellas personas expertas en la técnica apreciarán que las características descritas más adelante pueden ser combinadas en varios modos para formar múltiples variaciones de la invención. Como resultado, la invención no se limita a los ejemplos específicos descritos más adelante, si no sólo por las reivindicaciones y sus equivalentes . La Figura 1 muestra un flujómetro de Coriolis 5 que comprende un montaje de medición 10 y un dispositivo electrónico de medición 20. El montaje de medición 10 responde a la velocidad de flujo de masa y la densidad de un material de proceso. El dispositivo electrónico de medición 20 es conectado con el montaje de medición 10 por medio de los cable¡s o conductores 100 a fin de proporcionar la información de densidad, velocidad de flujo de masa y temperatura con respecto al circuito 26, así como también, otra información no relevante para la presente invención. La estructura del flujómetro de Coriolis es descrita aunque es aparente para aquellas personas expertas en la técnica que la presente invención puede ser practicada como un densitómetro de tubo de vibración sin la capacidad adicional de medición proporcionada por el flujómetro de masa de Coriolis. El montaje de medición 10 incluye un par de distribuidores 150 y 150', las bridas 103 y 103' que tienen los cuellos de brida 110 y 110' , un par de tubos paralelos de flujp 130 y 130' el mecanismo de impulsión 180, un sensor de temperatura 190 y un par de sensores de velocidad 170L y 170R. Los tubos de flujo 130 y 130' tienen dos patas de entrada esencialmente rectas 131 y 131' y las patas de salida 134 y 134' que convergen entre sí en los bloques de montaje de tubo de fi.ujo 120 y 120' . Los tubos de flujo 130 y 130' se doblan en dos ubicaciones simétricas a lo largo de su longitud y son esencialmente paralelos a través de su longitud. Las barras de refuerzo 140 y 140' sirven para definir los ejes W y W' alrededor de los cuales oscila cada tubo de flujo. Las patas laterales 131, 131' y 134, 134' de los tubos ¡ de flujo 130 y 130' son unidas de manera fija con los bloques de montaje de tubo de flujo 120 y 120' y a su vez, estos bloques son unidos en forma fija con los distribuidores 150 y 150' . Esto proporciona un circuito cerrado continuó de material a través del montaje de medición de Coriolis 10. Cuando sean conectadas las bridas 103 y 103' , que tiene los agujeros 102 y 102' , por medio del extremo de entrada 104 y el extremo de salida 104' en una línea de proceso (no se muestra) que lleva el material de proceso que está siendo medido, el material que entra en el extremo 104 del medidor a través de un orificio 101 en la pestaña 103 es conducido a través del distribuidor 150 hacia el bloque de montaje de tubo de flujo 120 que tiene la superficie 121.

Dentrjo del distribuidor 150, el material es dividido y dirigido a través de los tubos de flujo 130 y 130' . En base a la salida de los tubos de flujo 130 y 130', el material de proceso es combinado una vez más en una corriente única dentro | del distribuidor 150' y posteriormente, es dirigido hacia el extrefmo de salida 104' conectado mediante la pestaña 103' que tiene los agujeros de tornillo 102' con la línea de proceso (no se muestra) . ' Los tubos de flujo 130 y 130' son seleccionados y colocados de manera adecuada en los bloques de montaje de tubo de flujo 120 y 120' de manera que tengan sustancialmente la misma ! distribución de masa, los mismos momentos de inercia y el miimo módulo de Young alrededor de los ejes de flexión —W y W—t' , de manera respectiva. Estos ejes de flexión continúan a través de las barras de refuerzo 140 y 140' . Puesto que el módulo de Young de los tubos de flujo cambia con la temperatura, y este cambio afecta el cálculo del flujo y la densidad, el detector resistivo de temperatura (RTD) 190 es montado en el tubo de flujo 130' para medir de manera continua la temperatura del tubo de flujo. La temperatura del tubo de flujo y por lo tanto la tensión que aparece a través del RTD para una corriente dada que pasa a través es gobernado por la tempe atura del material que pasa a través del tubo de flujo.

La te sión que depende de la temperatura a través del RTD es utilizada en un método bien conocido por el dispositivo electrónico de medición 20 para compensar el cambio en el moduló elástico de los tubos de flujo 130 y 130' debido a cualquiera de los cambios en la temperatura del tubo de flujo.

I El RT1D es conectado con el dispositivo electrónico de medición 20 a través del conductor 195. Ambos tubos de flujo 130 y 130' son desplazados por el órgano motor 180 en direcciones opuestas alrededor de sus respectivos ejes de flexión W y W y en lo que es denominado el primer modo de flexión fuera de fase del flujómetro. Éste mecan'ismo de impulsión 180 podría comprender cualquiera de los muchos arreglos bien conocidos, tales como un imán montado en el tubo de flujo 130' y una bovina opuesta montada en el tubo de flujo 130 y a través de la cual se hace pasar una corriente alterna para hacer vibrar ambos tubos de flujo. Una señal adecuada de excitación es aplicada por el dispositivo electrónico de medición 20, por medio del conductor 185, hacia el mecanismo de impulsión 180, ¡ El dispositivo electrónico de medición 20 recibe una señal de temperatura RTD en el conductor 195 y las señales izquierda y derecha de velocidad que aparecen en los conductores 165L y 165R, de manera respectiva. El dispositivo electrónico de medición 20 produce la señal de excitación que aparece en el conductor 185 para desplazar el elemento 180 y hacer vibrar los tubos 130 y 130' . El dispositivo electrónico de medición 20 procesa las señales izquierda y derecha de velocidad y la señal RTD para calcular la velocidad de flujo de masa y la densidad del material que pasa a través del montaje de medición 10. Esta información, junto con otra información, es aplicada por el dispositivo electrónico de medición 20 a través del circuito 26 en los medios de utilización 29. La Figura 2 muestra el dispositivo electrónico de medición 20 de acuerdo con una modalidad de la invención. El dispositivo electrónico de medición 20 puede incluir una interfaz 201 y un sistema de procesamiento 203. El dispositivo electrónico de medición 20 recibe una primera señal de sensor y una segunda señal de sensor del montaje de medición 10, tales como las señales de transducción/velocidad del sensor.

El dispositivo electrónico de medición 20 procesa la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor con el fin de obten r las características de flujo del material de flujo que se desplaza a través del montaje de medición 10. Por ejemplo, el dispositivo electrónico de medición 20 puede determinar uno o más de la diferencia de fase, la frecuencia, la diferencia i de tijempo (?t) , la densidad, la velocidad de flujo de masa y I la velocidad de flujo de volumen, por ejemplo, a partir de las señales del sensor. Además, otras características de flujo pueden ser determinadas de acuerdo con la invención. Las determinaciones son discutidas más adelante. La determinación de diferencia de fase y la determinación de frecuencia son mucho más rápidas y más precisas y confiables que estas determinaciones en la técnica i ante?ior. En una modalidad, la determinación de diferencia de fase y la determinación de frecuencia son directamente derivadas a partir del cambio de fase sólo de una señal de i sensor, sin la necesidad de ninguna señal de referencia de frecuencia. De manera ventajosa, esto reduce el tiempo de procesamiento requerido con el fin de calcular las características de flujo. En otra modalidad, la diferencia de fase es derivada de los cambios de fase de ambas señales de sensor, mientras que la frecuencia es derivada sólo de una señal de cambio de fase. Esto incrementa la exactitud de ambas características de flujo, y ambas pueden ser determinadas mucho más rápido que en la técnica anterior. Normalmente, los métodos de determinación de frecuencia de la técnica anterior toman de 1-2 segundos para realizarse. En contraste, la determinación de frecuencia de acuerdo con la invención puede ser realizada en tan poco tiempo como 50 milisegundos (ms) . Incluso es contemplada una deterTiinación más rápida de frecuencia, en función del tipo y configuración del sistema de procesamiento, la velocidad de muestreo de la respuesta de vibración, los tamaños de filtro, las velocidades de decimación, etcétera. En la velocidad de determinación de frecuencia de 50 ms, el dispositivo electrónico de medición 20 de acuerdo con la invención puede ser 'aproximadamente 40 veces más rápido que la técnica anterliior . I La interfaz 201 recibe la señal del sensor de uno de los sensores de velocidad 170L y 170R por medio de los i conductores 100 de la Figura 1. La interfaz 201 puede realizar cualquier acondicionamiento necesario o deseado de la señal, tal | como cualquier modo de formateo, amplificación, amortiguación, etcétera. En forma alterna, alguna parte o la totalidad del acondicionamiento de la señal puede ser realizado en el sistema de procesamiento 203.

Además, la interfaz 201 puede permitir las comunicaciones entre el dispositivo electrónico de medición 20 y dispositivos externos. La interfaz 201 puede ser capaz de cualquier modo de comunicación electrónica, óptica o inalámbrica . La interfaz 201 en una modalidad es conectada con un digitalizador 202, en donde la señal del sensor comprende una señal! analógica de sensor. El digitalizador 202 muestrea y digitaliza la señal analógica del sensor y produce una señal digital del sensor. El digitalizador 202 también puede realizar cualquier decimación necesaria, en donde la señal digital del sensor es decimada con el fin de reducir la cantidad de procesamiento de señal que se necesita y también para disminuir el tiempo de procesamiento. El proceso de decimáción será discutido en mayor detalle más adelante. : El sistema de procesamiento 203 conduce las | operaciones del dispositivo electrónico de medición 20 y las i mediciones de flujo de proceso del montaje de flujómetro 10.

El sijstema de procesamiento 203 ejecuta una o más rutinas de procesamiento y con lo cual, procesa las mediciones de flujo con ei fin de producir una o más características de flujo. El sistema de procesamiento 203 puede comprender una computadora de uso general, un sistema de microprocesamiento, un circuito lógico, o algún otro dispositivo de procesamiento de usjo general o adaptado. El sistema de procesamiento 203 puede ! ser distribuido entre múltiples dispositivos de procesamiento. El sistema de procesamiento 203 puede incluir cualquier modo de medio de almacenamiento electrónico integral o independiente, tal como el sistema de almacenamiento 204. El sistema de procesamiento 203 procesa la señal de sensor 210 con el fin de determinar una o más características de flujo de la señal de sensor 210. Una o más de las características de flujo pueden incluir, por ejemplo, la i diferencia de fase, la frecuencia, la diferencia de tiempo (?t) , la velocidad de flujo de masa y/o la densidad del material de flujo. En la modalidad mostrada, el sistema de procesamiento 203 d rtermina las características de flujo de las dos señales de sensor 210 y 211 y el cambio de fase única de señal de sensor 213. El sistema de procesamiento 203 puede determinar al memos la diferencia de fase y la frecuencia de las dos ! señales de sensor 210 y 211 y el cambio único de fase 213. Como ! resultado, cualquiera de la primera o segunda señal cambiada de sensor de fase (tal como una de las señales de transducción corriente arriba o corriente abajo) puede ser procesada por el sistema de procesamiento 203 de acuerdo con la invención con el fin de determinar la diferencia de fase, la frecuencia, la diferencia de tiempo (?t) , y/o la velocidad de flujo de masa para el material de flujo. El sistema de almacenamiento 204 puede guardar los I parámetros y datos del flujómetro, las rutinas de software, los valores constantes y los valores variables. En una modalidad, el sistema de almacenamiento 204 incluye las rutinas que son ejecutadas por el sistema de procesamiento 203. En una modalidad, el sistema de almacenamiento 204 guarda la rutina de cambio de fase 212, la rutina de diferencia de fase 215, la rutina de frecuencia 216, la rutina de diferencia de tiempo (?t) 217 y la rutina de características de flujo 218. ¡ j En una modalidad, el sistema de almacenamiento 204 guarda las variables utilizadas para operar el flujómetro de Coriolis 5. El sistema de almacenamiento 204 en una modalidad guarda las variables tales como la primera señal de sensor 210 y la segunda señal de sensor 211, las cuales son recibidas desde| los sensores de velocidad/transducción 170L y 170R.

Ademáis, el sistema de almacenamiento 204 puede guardar un cambió de fase de noventa grados 213 que es generado con el fin de determinar las características de flujo. En una modalidad, el sistema de almacenamiento 204 guarda una o más características de flujo obtenidas a partir de las mediciones de flujo. El sistema de almacenamiento 204 en una modalidad guarda las características de flujo tales como la diferencia de fase 220, la frecuencia 221, la diferencia de tiempo (?t) 222, la velocidad de flujo de masa 223, la densidad 224 y la velocidad de flujo de volumen 225 independiente de la frecuencia, un componente de error en la diferencia de fase no incluye el componente de error de la determinación de frecuencia, es decir, no existe error compuesto en la medición de diferencia de fase. En consecuencia, el error de diferencia de fase es reducido con respecto a la diferencia de fase de la técnica anterior. La rutina de frecuencia 216 determina la frecuencia (tal como la presentada por la primera señal de sensor 210 o la segunda señal de sensor 211) del cambio de fase de noventa grados 213. La frecuencia determinada puede ser guardada en la frecuencia 221 del sistema de almacenamiento 204. La frecuencia, cuando es determinada a partir del cambio de fase de noventa grados 213, puede ser calculada y obtenida mucho más rápido que en la técnica anterior. Esto puede proporcionar una diferencia crítica en aplicaciones de medición de flujo que t¡engan altas velocidades de flujo o en donde se presenten flujos de múltiples fases. La rutina de diferencia de tiempo (?t) 217 determina la diferencia de tiempo (?t) entre la primera señal de sensor 210 yj la segunda señal de sensor 211. La diferencia de tiempo (?t) ¡puede ser guardada en la diferencia de tiempo (?t) 222 del sistema de almacenamiento 204. La diferencia de tiempo (?t) comprende, de manera sustancial, la fase determinada que es dijvidida entre la frecuencia determinada, y por lo tanto, I es utilizada para establecer la velocidad de flujo de masa.

La rutina de características de flujo 218 puede determinar una o más características de flujo. La rutina de características de flujo 218 puede utilizar la diferencia determinada de fase 220 y la frecuencia determinada 221, por ejemp.LO, con el fin de conseguir estas características de flujo adicionales. Debe entenderse que la información adicional podría ser requerida para estas determinaciones, tales como por ejemplo, la velocidad de flujo de masa o la densidad. La rutina de características de flujo 218 puede determinar la velocidad de flujo de masa a partir de la diferencia de tiempo (?t) 222, y por lo tanto, a partir de la diferencia de fase 220 y la frecuencia 221. La fórmula para determinar la velocidad de flujo de masa es dada en la Patente de los Estados Unidos No. 5, 027,662 de Titlow et al., y se i incorpora en la presente como referencia. La velocidad de flujo, de masa está relacionada con el flujo de masa del ! material de flujo en el montaje de medición 10. Del mismo modo, j la rutina de características de flujo 218 también puede determinar la densidad 224 y/o la velocidad de flujo de volumen 225. La velocidad de flujo de masa, la densidad y la velocidad de flujo de volumen determinadas pueden ser guardadas en la velocidad de flujo de masa 223, la densidad 224 y el volumen 225 del sistema de almacenamiento 204, de manera respectiva. Además, las características de flujo pueden ser transmitidas hacia dispositivos externos a través del dispositivo electrónico de medición 20. i La Figura 3 es un diagrama de flujo 300 de un método de procesamiento de señales de sensor en un flujómetro de Coriolis de acuerdo con una modalidad de la invención. En la etapa] 301, son recibidas la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor. La primera señal de sensor puede comprender ya sea una señal de sensor transductor corriente I arribja o corriente abajo. En la etapa 302, pueden ser acondicionadas las señales del sensor. En una modalidad, el acondicionamiento puede, incluir el filtrado para eliminar el ruido y las señales no deseadas. En una modalidad, el filtrado puede comprender el filtrado de paso de banda centrado alrededor de la frecuencia esperada fundamental del flujómetro de Coriolis 5. Además, pueden realizarse otras operaciones de acondicionamiento, tales !! como la amplificación, amortiguación, etcétera. Si las señalles del sensor estuvieran constituidas de señales i analógicas, la etapa además podria comprender cualquier modo de muestreo, digitalización y decimación que serían realizadas con el fin de producir señales digitales del sensor. En la etapa 303, se genera un cambio único de fase de i noventa grados. El cambio de fase de noventa grados comprende un cambio de fase de noventa grados de la señal del sensor. El cambio de fase de noventa grados puede ser realizado a través de cualquier modo de mecanismo u operación de cambio de fase, En una modalidad, el cambio de fase de noventa grados es realizado utilizando la transformada de Hilbert, que opera en base a las señales digitales del sensor. En la etapa 304, es calculada la diferencia de fase utilizando el cambio único de fase de noventa grados. La información adicional también puede ser utilizada con el fin de calcular la diferencia de fase. En una modalidad, la difer ncia de fase es determinada a partir de la primera señal de sensor, la segunda señal de sensor y el cambio único de fase de noventa grados. La diferencia de fase comprende una diferencia de fase en la señal de respuesta, es decir, en el sensor de transducción, que es observado debido al efecto de Coriolis en el montaje de medición de vibración 10. La diferencia resultante de fase es determinada sin la necesidad de ningún valor de frecuencia en el cálculo. La diferencia resultante de fase puede ser obtenida mucho más rápido que la diferencia de fase calculada utilizando la frecuencia. La diferencia resultante de fase tiene una i exactitud más grande que la diferencia de fase calculada utilizando la frecuencia. En la etapa 305, se calcula la frecuencia. La frecuencia de acuerdo con la invención es calculada, de manera ventajosa, a partir del cambio de fase de noventa grados. La frecuencia en una modalidad utiliza el cambio de fase de noventa grados y la señal correspondiente del sensor a partir del dual se deriva el cambio de fase de noventa grados. La frecuencia es una frecuencia de respuesta de vibración de una de la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor (las frecuencias de las dos señales del sensor son sustaicialmente idénticas en operación) . La frecuencia comprende la respuesta de vibración de frecuencia del tubo de flujo) o tubos de flujo a una vibración generada por el órgano frecuencia derivada es obtenida señal independiente de referencia es obtenida a partir del cambio único de fase de noventa grados en una operación que es mucho más rápida que en la técnica anterior. La frecuencia resultante tiene una exactitud más grande que la frecuencia calcu ada en la técnica anterior. ; En la etapa 306, es calculada la velocidad de flujo de masa del material de flujo. La velocidad de flujo de masa i es calculada a partir de la diferencia resultante de fase y la i frecuencia resultante calculada en las etapas 304 y 305. Además, el cálculo de la velocidad de flujo de masa puede computar la diferencia de tiempo (?t) de la diferencia de fase y la ' frecuencia, sin que la diferencia de tiempo (?t) sea ! finalmente utilizada para calcular la velocidad de flujo de masa, i En la etapa 307, puede determinarse de manera opcional la densidad. La densidad puede ser establecida como una de las características de flujo, y puede ser determinada, por ejemplo, a partir de la frecuencia. En la etapa 308, puede determinarse de manera opcional la velocidad de flujo de volumen. La velocidad de flujo de volumen puede ser establecida como una de las características de flujo, y puede ser determinada, por I ejemplo, a partir de la velocidad de flujo de masa y la 1 densidiad. I La Figura 4 muestra el dispositivo electrónico de medición 20 de acuerdo con una modalidad de la invención. Los elementos en común con la Figura 2 comparten los mismos números de referencia. I i El dispositivo electrónico de medición 20 en esta modalidad incluye la primera señal de sensor 210 y la segunda señal de sensor 211. El sistema de procesamiento 203 ejecuta la primera y segunda señales (digitales) de sensor 210 y 211 con el fin de establecer una o más de las características de flujo a partir de las señales. Como se discutió con I anterioridad, una o más de las características de flujo pueden ! incluir la diferencia de fase, la frecuencia, la diferencia de tiempoi (?t) , la velocidad de flujo de masa, la densidad y/o la velocidad de flujo de volumen para el material de flujo. En la modalidad mostrada, el sistema de procesamiento 203 determina las características de flujo a partir sólo de dos señales de sensor 210 y 211, sin la necesidad de ninguna medieion externa de frecuencia y sin la necesidad de ninguna señal externa de referencia de frecuencia. El sistema de proceSarniento 203 puede determinar al menos la diferencia de la frecuencia a partir de las dos señales de sensor 210 Como se discutió con anterioridad, el sistema de almacenamiento 204 guarda una rutina de cambio de fase 212, la rutina de diferencia de fase 215, la rutina de frecuencia 216, la rutina de diferencia de tiempo (?t) 217 y la rutina de características de flujo 218. El sistema de almacenamiento 204 guarda la primera señal de sensor 210 y la segunda señal de sensor 211. El sistema de almacenamiento 204 también guarda un primer cambio de fase de noventa grados 213 y un segundo cambio de fase de noventa grados que son generados a partir de las señales de sensor con el fin de determinar las características de flujo. Como fue discutido con anterioridad, el sistema de almacenamiento 204 guarda la diferencia de fase 220, la frecuencia 221, la diferencia de tiempo (?t) 222, la velocidad de flujo de masa 223, la densidad 224 y la velocidad de fljujo de volumen 225. La rutina de cambio de fase 212 realiza el cambio de fase ! de noventa grados en base a una señal de entrada, que incluye la primera señal de sensor 210 y la segunda señal de I sensojr 211. La rutina de cambio de fase 212 en una modalidad implementa la transformada de Hilbert (se discute más adelante) . La rutina de diferencia de fase 215 determina la diferencia de fase utilizando el primer cambio de fase de nove?ta grados 213 y el segundo cambio de fase de noventa I gradqs 214. La información adicional también puede ser utilizada con el fin de calcular la diferencia de fase. La I diferjencia de fase en una modalidad es calculada a partir de la p::imera señal de sensor 210, la segunda señal de sensor 211, el primer cambio de fase de noventa grados 212 y el segur do cambio de fase de noventa grados 213. La diferencia determinada de fase puede ser guardada en la diferencia de fase i 220 del sistema de almacenamiento 204, como se discutió con anterioridad. La diferencia de fase, cuando es determinada utilizando el primer y segundo cambios de fase de noventa grados, puede ser calculada y obtenida mucho más rápido que en la técnica anterior. Esto puede proporcionar una diferencia i crítica en aplicaciones de medición de flujo que tengan altas velocidades de flujo o en donde se presenten flujos de múltiples fases. Además, la diferencia de fase puede ser determinada de manera independiente de la frecuencia de las señales de sensor 210 y 211. Además, debido a que la diferencia de fase es determinada de manera independiente de la f ecuencia, el componente de error en la diferencia de fase no experimenta a partir del componente de error de la determinación de frecuencia, es decir, no existe error compuesto en la medición de diferencia de fase. En consecuencia, es reducido el error de la diferencia de fase con rjespecto a la diferencia de fase de la técnica anterior. La rutina de frecuencia 216 determina la frecuencia (tal como se presento a través de la primera señal de sensor 210 o la segunda señal de sensor 211) a partir del primer cambio de fase de noventa grados 213 y el segundo cambio de fase de noventa grados 214. La frecuencia determinada puede ser guardada en la frecuencia 221 del sistema de almacenamiento 204, como se discutió con anterioridad. La frecuencia, cuando es determinada a partir del primer y segundo cambios de fase de noventa grados, puede ser calculada y obtenida mucho más rápido que en la técnica anterior. Esto puedel proporcionar una diferencia crítica en aplicaciones de i medición de flujo que tengan altas velocidades de flujo o en donde! se presenten flujos de múltiples fases. i La rutina de diferencia de tiempo (?t) 217 determina la diferencia de tiempo (?t) entre la primera señal de sensor 210 y¡ la segunda señal de sensor 211. La diferencia de tiempo (?t) ¡puede ser guardada en la diferencia de tiempo (?t) 222 del sistema de almacenamiento 204, como se discutió con anterioridad. La diferencia de tiempo (?t) comprende, de manera sustancial, la fase determinada que es dividida entre la frecuencia determinada, y por lo tanto, es utilizada para establecer la velocidad de flujo de masa. La rutina de características de flujo 218 puede determinar una o más de la velocidad de flujo de masa, la densidad y/o la velocidad de flujo de volumen, como se discutió con anterioridad. ! La Figura 5 es un diagrama de flujo 500 de un método de procesamiento de una primera señal de sensor y segunda señal de sensor en un flujómetro de Coriolis de acuerdo con una modalidad de la invención. En la etapa 501, es recibida la primera señal de sensor. En una modalidad, la primera señal de sensor comprende ya sea una señal de sensor de transducción corriente arriba o corriente abajo. En la etapa 502, es recibida la segunda señal de i sensoir. En una modalidad, la segunda señal de sensor comprende ya se¡a una señal de sensor de transducción corriente abajo o corriente arriba (es decir, la opuesta de la primera señal de sensor) . En la etapa 503, pueden ser acondicionadas las señales de sensor. En una modalidad, el acondicionamiento puede ¡ incluir el filtrado para remover el ruido y las señales no deseadas. En una modalidad, el filtrado puede comprender el filtrado de paso de banda, como se discutió con anterioridad. Además, pueden realizarse otras operaciones de acondicionamiento, tales como la amplificación, amortiguación, etcétera. Si las señales de sensor comprendieran señales analógicas, la etapa además podría comprender cualquier modo de maestreo, digitalización y decimación que son realizadas con ep. fin de producir señales digitales de sensor. En la etapa 504, es generado un primer cambio de fase de noventa grados. El primer cambio de fase de noventa grados comprende un cambio de fase de noventa grados de la primera señal' de sensor. El cambio de fase de noventa grados puede ser realizado través de cualquier modo de mecanismo o de operación. En una modalidad, el cambio de fase de noventa gradojs es realizado utilizando la transformada de Hilbert, que opera en base a las señales digitales de sensor. En la etapa 505, es generado un segundo cambio de fase de noventa grados. El segundo cambio de fase de noventa grades comprende un cambio de fase de noventa grados de la segunda señal de sensor. Del mismo modo que en el primer cambio de fase de noventa grados, el cambio de fase de noventa grados puede ser realizado través de cualquier modo de mecanismo o de operación. ! En la etapa 506, es calculada la diferencia de fase entre la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor, utilizando el primer cambio de fase de noventa grados y el segundo cambio de fase de noventa grados. La información adicional también puede ser utilizada con el fin de calcular la diferencia de fase. En una modalidad, la diferencia de fase la nejcesidad de ningún valor de frecuencia en el cálculo. La diferencia resultante de fase puede ser obtenida mucho más rápidD que la diferencia de fase calculada utilizando la frecuencia. La diferencia resultante de fase tiene una exactitud más grande que la diferencia de fase calculada utilizando la frecuencia. En la etapa 507 es calculada la frecuencia. La ! frecuencia de acuerdo con la invención es calculada, de manera venta'josa, a partir del primer cambio de fase de noventa grados y el segundo cambio de fase de noventa grados. La frecuencia en una modalidad utiliza el cambio de fase de ! noven'ta grados y la correspondiente señal de sensor a partir de le cual es derivado el cambio de fase de noventa grados. La frecuencia es una frecuencia de respuesta de vibración de una de la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor (las frecuencias de las dos señales de sensor son sustancialmente idénticas en operación) . La frecuencia comprende una respuesta de vibración de frecuencia del tubo de flujo o tubos de flujo a la vibración generada por el órgano motor 180 De esta manera, la frecuencia derivada es obtenida sin la necesidad de ninguna señal independiente de referencia de frecuencia. La frecuencia es obtenida a partir de los cambios de fase de noventa grados en una operación que es I mucho! más rápida que en la técnica anterior. La frecuencia I resultante tiene una exactitud más grande que la frecuencia calculada en la técnica anterior. í I En la etapa 508, es calculada la velocidad de flujo de masa del material de flujo. La velocidad de flujo de masa es ca|lculada a partir de la diferencia resultante de fase y la frecuencia resultante calculada en las etapas 506 y 507. Ademá|s, el cálculo de la velocidad de flujo de masa puede computar la diferencia de tiempo (?t) a partir de la diferrjencia de fase y la frecuencia, con la diferencia de tiempo (?t) que es finalmente utilizada para calcular la velodidad de flujo de masa. En la etapa 509, la densidad puede ser opcionalmente determinada, como se discutió con anterioridad. En la etapa 510, la velocidad de flujo de volumen puede ser opcionalmente determinada, como se discutió con anterioridad. ' La Figura 6 es un diagrama de bloque 600 de una porcifn del sistema de procesamiento 203 de acuerdo con una modalidad de la invención. En la figura, los bloques representan ya sea el conjunto de circuitos de procesamiento o las acciones/rutinas de procesamiento. El diagrama de bloque 600 incluye un bloque de filtros 601 de etapa 1, un bloque de filtros 602 de etapa 2, un bloque de transformada de Hilbert 603 y un bloque de análisis 604. Las entradas LPO y RPO comprenden la entrada izquierda de señal de transducción y la entrada derecha de señal de transducción. Cualquiera de LPO y RPO pueden comprender una primera señal de sensor. I En una modalidad, el bloque de filtros 601 de etapa 1 y el bloque de filtros 602 de etapa 2 comprenden filtros de decimación de múltiples fases de Respuesta Finita de Impulsos (FIR), implementados en el sistema de procesamiento 203. Estos filtros proporcionan un método óptimo para el filtrado y la I decimación de una o ambas de las señales de sensor con el filtrado y la decimación que están siendo realizados en el mismq tiempo cronológico y en la misma velocidad de i decimación. En forma alterna, el bloque de filtros 601 de etapa 1 y el bloque de filtros 602 de etapa 2 pueden comprender filtros de Respuesta Infinita de Impulsos (IIR) u otros filt os adecuados digitales o procesos de filtro. No obstante, debe entenderse que otros procesos de filtrado y/o modalidades de filtrado están contemplados y se encuentran dentro del alcance de la descripción y las reivindicaciones. La Figura 7 muestra el detalle del bloque de transformada de Hilbert 603 de acuerdo con una modalidad de la invención. En la modalidad mostrada, el bloque de transformada de Hü.bert 603 incluye la derivación LPO 700 y la derivación RPO 7 LO. La derivación LPO 700 incluye el bloque de retraso LPO 701 en paralelo con el bloque de filtros LPO 702. Del mismo modo, la derivación RPO incluye el bloque de retraso RPO 711 eii paralelo con el bloque de filtros RPO 712. El bloque de retraso LPO 701 y el bloque de retraso RPO 711 introducen retratos de muestreo. Por lo tanto, el bloque de retraso LPO 701 y el bloque de retraso RPO 711 seleccionan las muestras de señal digital LPO y RPO que son cronológicamente posteriores en tiempo de las muestras de señal digital LPO y RPO que son filtradas a través del bloque de filtros LPO 702 y el bloque de fijltros RPO 712. El bloque de filtros LPO 702 y el bloque de filtros RPO 712 realizan un cambio de fase de noventa i gradcjs en base a las muestras entradas de señal digital. | El bloque de transformada de Hilbert 603 es una primera etapa que proporciona la medición de fase. El bloque de transformada de Hilbert 603 recibe las señales filtradas y decimadas LPO y RPO y realiza la transformada de Hilbert. La transformada de Hilbert produce versiones cambiadas por fase de n venta grados de las señales LPO y RPO, es decir, produce los componentes de cuadratura (Q) de los componentes de señal original dentro-de-fase (I). Por lo tanto, la salida del bloque de transformada de Hilbert 603 proporciona los nuevos componentes de cuadratura (Q) LPO Q y RPO Q, junto con los componentes de señal original dentro-de-fase (I) LPO I y RPO I. Las entradas al bloque de transformada de Hilbert 603 pueden ser representados como: ! LPO = Alpo 8s(?t) ( 2 ) = CI ( 3 ) I Utilizando la transformada de Hilbert, la salida se i convierte en: lPO ert = ?lpo sin(a> < 4 > Itf) + ' r/J ( - Combinando los términos originales con la salida de la transformada de Hilbert se produce: ! 6 ) LPO = Alpo[co$(?t) + i sin(útf)3 = AlpoeJí l) Las Figuras 8 y 9 son diagramas de bloque de dos derivaciones independientes del bloque de análisis 604 de acuerrtdo con una modalidad de la invención. El bloque de análisis 604 es la etapa final de la medición de frecuencia, de la fase de diferencia y la medición de Delta T (?t) . La Figuréi 8 es una porción de fase 604a que comprende una primera derivación que determina la diferencia de fase a partir de los compor entes dentro-de-fase (I) y de cuadratura (Q) . La Figura 9 es una porción de frecuencia 604b que determina la | En la modalidad de la Figura 8, la porción de fase 604a del bloque de análisis 604 incluye los bloques de unión 801a y 801b, un bloque conjugado 802, un bloque complejo de multiplicación 803, un bloque de filtros 804 y un bloque de ángulo! I de fase 805. I j Los bloques de unión 801a y 801b reciben ambos de los I componentes dentro-de-fase (I) y de cuadratura (Q) de una i señal |de sensor y los pasan. El bloque conjugado 802 realiza un conjugado complejo de una señal de sensor (aquí, la señal LPO), ¡y forma un negativo de la señal imaginaria. El bloque i comple o de multiplicación 803 multiplica la señal RPO y la señal |LPO, implementando la ecuación (8) de más adelante. El i bloque) de filtros 804 implementa un filtro digital, tal como el filtro FIR discutido con anterioridad. El bloque de filtros 804 puede comprender un filtro de decimación de múltiples fases que es utilizado para remover el contenido armónico de los componentes dentro-de-fase (I) y de cuadratura (Q) , así como también, para decimar la señal. Los coeficientes de filtro pueden ser elegidos a fin de proporcionar la decimación de la señal de entrada, tal como la decimación mediante un factor, por ejemplo, de 10. El bloque de ángulo de fase 805 determina el ángulo de fase de los componentes dentro-de-fase i (I) y de cuadratura (Q) de la señal LPO y de la señal RPO. El bloqu de ángulo de fase 805 implementa la ecuación (11) mostrada más adelante. La porción de fase 604a mostrada en la Figura 8 implenjienta la siguiente ecuación: en donde t,PO es el conjugado complejo de LPO. Suponiendo que: (9) *Hpo ~ ^Ipo Entonces (10) ZPtfx RPO = A2e? ) = ^2[cos(<¿) + ísin(0)] El ángulo diferencial resultante de fase es : | La Figura 9 es un diagrama de bloque de una porción de frecuencia 604b del bloque de análisis 604 de acuerdo con la invención. La porción de frecuencia 604b puede operar ya sea n base a la señal izquierda o derecha de transducción (LPO o RPO) . La porción de frecuencia 604b en la modalidad mostrada incluye un bloque de unión 901, un bloque complejo conjugado 902, un bloque de muestreo 903, un bloque complejo de mujltiplicación 904, un bloque de filtros 905, un bloque de ánguld de fase 906, un bloque constante 907 y un bloque de división 908. Como se discutió con anterioridad, el bloque de unión 901 recibe ambos de los componentes dentro-de-fase (I) y de cuadratura (Q) de una señal de sensor y los pasa. El bloque conjugado 902 realiza un conjugado complejo en base a una señal de sensor, aquí la señal LPO, y forma un negativo de la señal1 imaginaria. El bloque de retraso 903 introduce un retraso de muestreo en la porción de frecuencia 604b, y por lo tantos selecciona una muestra de señal digital que es cronológicamente anterior en el tiempo. Esta muestra de señal digital anterior es multiplicada con la señal actual digital en e|il bloque complejo de multiplicación 904. El bloque complejo de multiplicación 904 multiplica la señal LPO y la señal conjugada LPO, implementando la ecuación (12) de más adelalnte. El bloque de filtros 905 implementa un filtro digital, tal como el filtro FIR discutido con anterioridad. El bloque de filtros 905 puede comprender un filtro de decimación de múltiples fases que es utilizado para eliminar el contenido armonico de los componentes dentro-de-fase (I) y de cuadratura (Q) de la señal de sensor, así como también, para decimar la señal. Los coeficientes de filtro pueden ser elegidos a fin de proporcionar la decimación de la señal entrada, tal como la decimación, por ejemplo, por un factor de 10. El bloque de ángulc de fase 906 determina el ángulo de fase de los componentes dentro-de-fase (I) y de cuadratura (Q) de la señal LPO. I$l bloque de ángulo de fase 906 implementa una porción de la ecuación (13) de más adelante. El bloque de constante 907 suministra un factor que comprende una relación de muestra Fs dividida entre dos pi, como se muestra en la ecuación (14) . El bloque de división 908 realiza la operación de división de la ecuación (14) . La porción de frecuencia 604b implementa la siguiente ecuación: LPO^xLPO,,,, ^A^e-'^ xA^^A1,^ *1- (12) Por lo tanto, el ángulo entre dos muestras consecutivas es: Que es la frecuencia de radianes del transductor izquierdo. Convirtiendo a Hz: i , _ (?t -?t_x~ x Fs ( 14 ) pa ~ 2^ I en donde " Fs" es la relación del bloque de transformada de Hilbert 603. En el ejemplo discutido con anterioridad, "Fs" es aproximadamente de 2 kHz. La Figura 10 es una gráfica de densidad del espectro de potencia de una señal de sensor de transducción de un medidor de flujo bajo condiciones normales. La frecuencia fundamental del flujómetro es la punta más alta de la gráfica y se sitúa aproximadamente en 135 Hz. La Figura también i muestra varias otras puntas largas en el espectro de frecuencia (el primer modo no fundamental es el modo de torsión en una frecuencia aproximadamente de 1.5 veces la frecuencia del modo fundamental) . Estas puntas comprenden frecuencias armónicas del flujómetro y también comprenden otros modos indeseables de detección (es decir, un modo de torsión, un segundo modo de flexión, etc. ) .j j La Figura 11 muestra un bloque alternativo de transformada de Hilbert 603' de acuerdo con una modalidad de cambio, único de fase. El bloque de transformada de Hilbert 603' én esta modalidad incluye una derivación LPO 1100 y una derivalción RPO 1110. La derivación LPO 1100 incluye un bloque de retraso 701 en paralelo con un bloque de filtros 702. La derivación RPO 1110 en esta modalidad sólo incluye un bloque de retraso 701. Del mismo modo que con anterioridad, los bloques de retraso 701 introducen retrasos de muestreo. Del mismo i modo que con anterioridad, el bloque de filtros 702 realiza un cambio de fase de noventa grados en base a la muestra entrada de señal digital. Debe entenderse que, de manera alternativa, el bloque de transformada de Hilbert 603' podría cambiar de fase sólo la señal RPO. Esta modalidad de procesamiento utiliza la transformada i de Hilbert/cambio de fase sólo de una señal de sensor con el fin de derivar tanto la frecuencia como la diferencia de fase (véase las Figuras 2-3) . Esto reduce de manera significativa el número de cálculos necesarios para realizar la medición de fase y disminuye también de manera significativa el número de cálculos necesarios para obtener la velocidad de flujo de masa. I En esta modalidad, la salida del bloque de transformada de Hilbert 603' proporcionará el componente de cuadratura (Q) de cualquiera de la señal izquierda o derecha de sensor, aunque no de ambas. En el ejemplo de más adelante, la señal LPO es cambiada de fase. ;26) LPO = Alpo 8s'?t) RPO A r-poo Gosi?t + ) (27) Utilizando la transformada de Hilbert, la salida se convierte en: ( 28 ) IPOMta. ß4»» nn(* RPO = A?po cosí ( 29 ) Combinando el término original LPO con la salida de la transformada de Hilbert (es decir, con el cambio de fase de noventa grados), se produce: (30) mientras la RPO permanece igual RPO = I La Figura 12 muestra el bloque de análisis 604a' para la modalidad de cambio único de fase. El bloque de análisis 604a' i en esta modalidad incluye un bloque de unión 801, el I bloque complejo de multiplicación 803, el bloque de filtro de paso bajo 1201 y el bloque de ángulo de fase 805. El bloque de análisis 604a' en esta modalidad implementa la siguiente ecuaci i ón : + g?«-t*»í>)l LPOx RPO : 32 ) I El bloque de filtro de paso baj o 1201 comprende un i filtro de paso bajo que elimina el componente de alta frecuencia producido por el bloque complejo de multiplicación 803. El bloque de filtro de paso bajo 1201 puede implementar cualquier modo de operación de filtrado de paso bajo. El resultado de la operación de multiplicación produce dos términos. El término (-?t + ?t + 0) se combina y simplifica con término 0 solo por fase (un resultado DC) , debido a que los términos (-?t) y (?t) se cancelan entre sí. El término (-?t + j»t + 0) se simplifica en un término (2?t + 0) , al doble de la frecuencia. Debido a que el resultado es la suma de dos términos, el término de alta frecuencia (2?t + 0) puede ser eliminado. La única señal de interés aquí es el término DC. El término de alta frecuencia (2?t + 0) puede ser filtrado del resultado utilizando un filtro de paso bajo. El corte del filtro de paso bajo puede ser ubicado en cualquier lugar entre cero y 2?. Después del filtrado el resultado es ( 33 : LPOx RPO ß Aie =—[cos((5)+ i swí )] Por lo tanto, el ángulo de fase diferencial es: Tomando la transformada de Hilbert de una señal de transducción en lugar de dos, la carga de computación necesiaria para realizar la estimación de fase y de frecuencia en los medidores de flujo de masa de Coriolis es reducida de manera ventajosa. Por lo tanto, la fase y la frecuencia pueden ser ceterminadas utilizando dos señales de sensor, aunque sólo utilizando un cambio de fase de noventa grados. La Figura 13 muestra el procesamiento de sensor de la invención si se compara con la técnica anterior, en donde es comparado el valor de cada diferencia de tiempo (?t) . La gráficja muestra un material de flujo que incluye un flujo de gas es decir, por ejemplo burbujas de gas¡ Bajo esta condición, el ruido de flujo es sustancialmente reducido en el nuevo algoritmo debido a la relación de fase y cálculo de frecuencia. Puede observarse a partir de la gráfica que el resultj ¡ado derivado a través de la invención no p^resenta grandes picos y valles que son reflejados en las mediciones (?t) de la técnica anterior. i La Figura 14 muestra el dispositivo electrónico de medición 20 de acuerdo con otra modalidad de la invención. El dispositivo electrónico de medición 20 de esta modalidad puede incluir la interfaz 201, el digitalizador 202, el sistema de procesamiento 203 y el sistema de almacenamiento 204, como se discutrió con anterioridad. La interfaz 201 recibe una respuesta de vibración del material de flujo con la respuesta de vibración que incluye al menos una primera señal de sensor y una segunda señal de sensor, como se discutió con anterioridad. El sistema de procesamiento 203 en esta modalidad es configurado para recibir la respuesta de vibración de la interfaz 201, también para generar un cambio montaje de medición 10, como se discutió con anterioridad. El sisteia de procesamiento 203 además es configurado para comparar al menos una característica de flujo por lo menos con un perfil de anomalía, también para detectar un cambio en la respuesta de vibración si al menos una característica de flujo cayera dentro del perfil de anomalía, y finalmente, para indicar una condición de anomalía como resultado de la detección. Debe entenderse que el dispositivo electrónico de medicr.ón 20 de esta figura puede incluir varios otros componentes y/o rutinas discutidas con anterioridad. Los componentes y/o rutinas en común con otras modalidades comparten números comunes de referencia. El dispositivo electrónico de medición 20 puede estar en comunicación con el montaje de medición 10, en donde el montaje de medición 10 puede comprender cualquier modo de medición de flujo que genere al menos una respuesta de frecuencia. En una modalidad, el montaje de medición 10 compr nde un flujómetro de Coriolis. En otra modalidad, el i montajje de medición 10 comprende un densitómetro de vibración. El dispositivo electrónico de medición 20 de esta modalidad puede almacenar y ejecutar rutinas de procesamiento.

Las rutinas de procesamiento en una modalidad incluyen la rutina de procesamiento de respuesta de vibración 1401, la rutin^ de detección de anomalía 1402, la rutina de indicación de anomalía 1403 y la rutina de alarma de anomalía 1404. Debe entenderse que el sistema de procesamiento 203 puede incluir otras rutinas, tal como las rutinas que fueron discutidas con anterioridad. El dispositivo electrónico de medición 20 puede ores variables y de trabajo. El dispositivo de medición 20 de esta modalidad incluye una respuesta de vibración 1410, uno o más perfiles de anomalía 1411, una condición de anomalía 1412, una alarma de anomalía de 1413 y un conteo de anomalía 1414. Debe entenderse que el sistema de procesamiento 203 puede incluir otras variables, tales como las variables que fueron discutidas con anterioridad. En operación, el dispositivo electrónico de medición 20 prbcesa una respuesta de vibración que es recibida a partir I del un montaje de medición 10 (véase la Figura 1) . La i respuesta de vibración puede comprender una señal (es) electrónica que varía con el tiempo que es recibida de una manera sustancialmente continua y procesada por el dispositivo electrónico de medición 20. La respuesta de vibración puede incluir una primera señal de sensor y una segunda señal de i sensolr, tal como las señales que provienen de los sensores de transiducción 170L y 170R. El dispositivo electrónico de medición 20 puede procesar la respuesta de vibración con el fin de obtener una o más características de flujo. Una o más I de la características de flujo puede incluir por ejemplo, la respuesta de frecuencia, la diferencia de fase entre las señales de sensor, la densidad, la velocidad de flujo de masa, la velocidad de flujo del volumen, etc. Otras características de flujo son contempladas y se encuentran dentro del alcance de lc. descripción y las reivindicaciones. La respuesta de vibración, que incluye cualquiera de las características de flujo) determinadas, y además una ganancia de impulsión, puede ser ujtilizada a través del dispositivo electrónico de medición 20 coh el fin de detectar una anomalía en el material de flujo que se desplaza a través del flujómetro. I Las características de flujo, cuando se determina que utilijzan los cambios únicos o dobles de fase descritos con anterioridad, pueden ser obtenidas con rapidez en contraste con ija técnica anterior. Además, las características de flujo puedein ser determinadas de una manera sustancialmente instantánea . Otras características de flujo pueden ser determinadas utilizando la frecuencia y la diferencia de fase.

Las determinaciones de las características de flujo pueden i u o pue en ser eterm na as e una manera sustanc a mente instantánea, las anomalías en el material de flujo pueden ser detectadas rápida y exactamente. La anomalía puede incluir gas/aire y/o burbujas arrastradas en el material de flujo. La anomalía puede incluir i un líquido extraño en el material de flujo. La anomalía puede incluir un sólido en el material de flujo. La anomalía puede incluir un material de flujo de dos fases o de múltiples fases . Las características de flujo cambiarán cuando una anomalía pase a través del montaje de medición 10. Cuando una anomalía significante se mueva a través del flujómetro, el medidpr experimentaría un cambio instantáneo en la frecuencia y un cambio instantáneo correspondiente en el flujo de masa si la densidad/gravedad específica de la anomalía fuera diferente de la del material de flujo. La frecuencia del montaje de medición 10 puede incrementarse con una densidad más baja del material de flujo (tal como cuando está presente por ejemplo, ¡ el aire arrastrado) . Por el contrario, la frecuencia del montaje de medición 10 puede disminuir cuando estén presentes altas densidades (tal como cuando por ejemplo pasen a través del mismo las piezas de metal u otros sólidos) . Del mismo modo, la densidad del material de flujo puede ser utilizada para ¡detectar las anomalías tales como burbujas de aire cuando la densidad disminuya de manera característica. Para las burbujas de aire, la frecuencia del flujómetro se incrementa con e L fluido de densidad más baja y el flujo de masa disminuye debido a la masa baja de una burbuja de aire. Además, la diferencia de fase y/o retraso de tiempo pueden utilizarse para detectar estas anomalías. La Figura 15 es una gráfica de respuesta de frecuencia en contra del tiempo, en donde las puntas hacia arriba en la característica de flujo de frecuencia representan anomaíías en el material de flujo, tal como burbujas de aire. El material de flujo en este ejemplo es agua. El montaje de medición 10, cuando es llenado con agua como el material de flujo,? presenta una frecuencia resonante aproximadamente de 132 H:e El montaje de medición 10 lleno con aire presenta una frecuencia resonante aproximadamente de 158 Hz. Puede observarse a partir de esta gráfica que el montaje de medición 10 es principalmente llenado con agua. Sin embargo, como es indicado por las puntas de frecuencia, 15 burbujas de aire pasan' a través del montaje de medición 10 durante el período de t-iempo de la gráfica. El ancho de cada punta es j aproximadamente de 100 ms, en donde 100 ms es el tiempo que se i toma para que una burbuja de aire pase a través del montaje de medición 10. La frecuencia promedio se correlaciona con la densidad promedio de la corriente de fluido. Por lo tanto, los cambios de frecuencia pueden ser relacionados con la densidad instantánea de la corriente de material de flujo de múltiples fases!. tiempo entre los dos sensores) a medida que una burbuja de aire pasa a través del montaje de medición 10. Los cambios en el re .raso de tiempo pueden ser relacionados con el flujo instantáneo de masa de la corriente de flujo de múltiples fases, y pueden utilizarse para detectar una anomalía en el material de flujo. La Figura 17 muestra la respuesta de frecuencia contraj el tiempo durante una fracción más pequeña de vacío de aire én el material de flujo. Aún cuando la fracción de vacío sea más pequeña que en la Figura 15, la velocidad de flujo es la mifema y todavía toma aproximadamente 100 ms para que una valor SG de uno. Puede observarse a partir de esta figura que la Gravedad Específica puede ser utilizada para diferenciar entre el material de flujo y las anomalías en el material de flujo I La Figura 19 es una gráfica de la frecuencia de para un intervalo SG de 1-7. Los específicas más grandes que la SG del ajgua (es decir, tienen valores SG más grandes de 1) . Por ejemplo, el acero tiene una SG alrededor de 7. La frecuencia de impulsión de un fluido con una SG = 7 es normalmente alrededor de 83 Hz. Por lo tanto, cuando un sólido con una densidad diferente del material de flujo pasa a través del medidor, sucederá el cambio de frecuencia de manera que pueda ser c.etectado por el dispositivo electrónico de medición 20. En el caso de agua como el material de flujo y el acero como el material de anomalía, el medidor trabajaría en 132 Hz en la ausencia de una anomalía. La característica de flujo de i i frecuencia se desplazará hacia abajo en dirección de 83 Hz cuando un sólido de acero pase a través del montaje de medidión 10. ! i El dispositivo electrónico de medición 20 puede establecer subsiguientemente la condición de anomalía 1412 que indique la ocurrencia de la anomalía. El dispositivo elect.rónico de medición 20 puede establecer subsiguientemente la alarma de anomalía 1413 que puede realizar o iniciar algún modo de rutina, proceso o notificación de manejo de anomalía. El dispositivo electrónico de medición 20 puede incrementar subsiguientemente el conteo de anomalía 1414 que cuenta las condiciones detectadas de anomalía. La detección, indicación, alarma.s y conteo de anomalía son discutidas en mayor detalle más adelante en conjunto con el diagrama de flujo 2000 de la Figura 20. Debe entenderse que el dispositivo electrónico de medición 20 puede recibir de manera iterativa y procesar la respueista de vibración. Como resultado, el dispositivo electrónico de medición 20 puede detectar anomalías durante la operación del flujómetro asociado. El dispositivo electrónico de medición 20 puede realizar de una manera sustancialmente continua los procesos de indicación, alarma y conteo de anomalía con respecto al tiempo a medida que varias anomalías pasan i a través del flujómetro. 1 La rutina de procesamiento de respuesta de vibración i en 1401 recibe la respuesta de vibración. Como se discutió con i anterioridad, la respuesta de vibración puede incluir una primera señal de sensor y una segunda señal de sensor que refleje la respuesta de uno o más conductos de flujo a una vibración de impulsión impuesta en el flujómetro. La rutina de procesamiento de respuesta de vibración 1401 en algunas modalidades procesa la respuesta de vibración con el fin de obten r una o más características de flujo del material de flujo. Una o más de las características de flujo puede incluir una respuesta de frecuencia, la diferencia de fase entre la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor, la densicad, la velocidad de flujo de masa, la velocidad de flujo del volumen, etcétera. La respuesta de frecuencia es relacionada de manera inherente al flujo del material de flujo a través del flujómetro (como son todas las características derivadas de flujo) . Por lo tanto, la frecuencia varía con la velocidad de flujo de masa en el flujómetro. La frecuencia también varía con la densidad del material de flujo. Por ejemplo, en donde el material de flujo comprenda un líquido, el gas arrastrado que pasa a través del flujómetro provocará que lá frecuencia aumente de manera momentánea hasta un valor más alto de frecuencia, a medida que la masa en el flujómetro cae f la respuesta de vibración es temporalmente menos i amortiguada por el material de flujo. Por lo tanto, mediante el empleo de las determinaciones rápidas de frecuencia y diferencia de fase, el dispositivo electrónico de medición 20 puede detectar anomalías en el flujo y puede detectar de una manera sustancialmente instantánea las anomalías. Además, el dispositivo electrónico de medición 20 en algunas modalidades y bajo algunas condiciones de flujo puede cuantificar las anomalías . j La rutina de detección de anomalía 1402 en una modalidad compara la respuesta de vibración al menos con un perfil de anomalía 1411 (se discute más adelante) . Si la respuesta de vibración cayera dentro del perfil de anomalía 1411, ' entonces, la rutina de detección de anomalía 1402 determinaría que está sucediendo la anomalía. La rutina de indicación de anomalía 1403 en una modalidad establece la condición de anomalía 1412 (se discute más adelante) . Por lo tanto, la rutina de indicación de anomalía 1403 señala la ocurrencia de la anomalía. En una modalijdad, la rutina de indicación de anomalía 1403 incrementa el cor teo de anomalía 1414. La rutina de alarma de anomalía 1404 en una modalidad establece la alarma de anomalía 1413. La alarma de anomalía 1413 puede realizar o iniciar cualquier modo de rutina, proceso o notificación de manejo de anomalía. La respuesta de vibración 1410 almacena la respuesta de vibración recibida del montaje de medición 10. La respuesta de vibración 1410 puede comprender cualquier modo de flujo derivadas de la primera y segunda señales de sensor. Por ejemplp, la respuesta de vibración 1410 puede incluir el valor de frecuencia (es decir, la aproximación o estimación de la frecuencia) que es derivado de la primera y segunda señales de sensor]. El perfil de anomalía 1411 almacena uno o más perfiles que son utilizados con el fin de detectar anomalías en el ¡material de flujo. Múltiples perfiles de anomalía pueden ser i|ncluidos en donde se desea que múltiples tipos de anomalía sean detectados. Un perfil almacenado de anomalía puede i incluir cualquier información que permita la determinación de la anomalía. En una modalidad, el perfil de anomalía puede incluir un perfil de frecuencia de anomalía. El perfil de frecuencia de anomalía puede comprender una magnitud o umbral de frecuencia que se encuentre por encima o por debajo de la característica esperada de frecuencia de material de flujo.

I Cuandp la respuesta de vibración excediera el umbral de i frecuencia de anomalía, entonces, se determina que existe la ocurrencia de la anomalía. En forma alterna, en otra modalidad el perfil de frecuencia de anomalía puede comprender un intervalo de frecuencia. El intervalo de frecuencia de anomalía puede comprender un intervalo de frecuencia que se encuentre por encima o por debajo de la característica ) asociada de flujo. Cuando la respuesta de vibración se encuentre dentro del intervalo de frecuencia de anomalía, entonces, se determina que existe la ocurrencia de anomalía.

El intervalo de frecuencia de anomalía puede ser específico para la fase y composición del material anómalo. Por ejemplo, el intervalo de frecuencia de anomalía puede ser específico para un gas particular, tal como un gas natural en una corriente de flujo de petróleo crudo, y por lo tanto, el I dispositivo electrónico de medición 20 puede detectar burbujas de gas) natural en el petróleo crudo. En una modalidad, el perfil de anomalía puede incluir un perfil de amplitud de anomalía. El perfil de amplitud de anomalía puede incluir un umbral de amplitud de anomalía o un intervalo de amplitud de anomalía. El umbral/intervalo de amplit.ud de anomalía puede comprender, por ejemplo, el valor de densidad, velocidad de flujo de masa, o amplitud de retraso de tiempo o fase. Sin embargo, el umbral/intervalo de amplitud i de anomalía puede incluir otras características de flujo. El umbral/intervalo de amplitud de anomalía puede estar por encip? o por debajo de una característica esperada de flujo de materíal de flujo. Cuando la respuesta de vibración exceda o caiga dentro del umbral/intervalo de amplitud de anomalía, entonces, se determina que existe la ocurrencia de una anomalía. I En una modalidad, el perfil de anomalía puede incluir un perfil de duración de tiempo. El perfil de duración de tiempo puede comprender la duración de tiempo de una desviación de la característica esperada de material de flujo. Por ej|emplo, una burbuja común de aire en el agua transitará a través" del montaje de medición 10 aproximadamente en 100 milise:gundos (ms) . Si la respuesta de frecuencia incluyera una punta de frecuencia que sea de una duración aproximadamente de 100 pts, el perfil de duración de tiempo sólo podría ser utilizado con el fin de tomar la determinación de anomalía de la buibuja de aire. Como resultado, cuando una característica asociada de flujo se desvíe de la característica esperada de frecuencia de material de flujo durante un periodo de tiempo que caiga dentro del perfil de duración de tiempo, entonces, se derermina que existe la ocurrencia de una anomalía. En una modalidad, el perfil de anomalía puede incluir uno o) más de los umbrales/intervalos anteriores de frecuencia, amplijtud y duración de tiempo. Por ejemplo, para la detección de burbuja de aire, el perfil de anomalía 1411 puede comprender ambos del umbral/intervalo de frecuencia y el perfi |l de duración de tiempo de anomalía. Otras combinaciones pueden ser utilizadas, en función del material anómalo o los materiales que serán detectados. La detección en una modalidad emplea el reconocimiento de patrón. i La condición de anomalía 1412 puede comprender un I essltado variable que indique si una anomalía está actualmente presentándose. Por ejemplo, debido a que el dispositivo electrónico de medición 20 puede determinar de una manera rápida o sustancialmente instantánea las características de flujo, la condición de anomalía 1412 puede indicar una anomalía en un tiempo sustancialmente real. En un ejemplo, la condidión de anomalía 1412 puede ser establecida en un valor VERDADERO o REAL mientras que la burbuja de aire está pasando través del montaje de medición 10, y puede ser establecido de otro modo como un valor FALSO. I La alarma de anomalía 1413 puede comprender un estado variable que indique una condición de alarma. La alarma de anomaíia 1413 puede ser establecida en VERDADERA cuando se determine que está sucediendo una anomalía. La alarma de anomalía 1413 puede ser utilizada para iniciar un tipo de de rutina, procesamiento o notificación que será realizado durante la anomalía. Por ejemplo, si fuera detectado un sólido en el material de flujo, la alarma de anomalía 1413 puede iniciar una pantalla de anomalía al operador, puede iniciar un mensaje de anomalía a otro dispositivo, etc. El conteo de anomalía 1414 puede ser utilizado para contar las ocurrencias de anomalía. El conteo de anomalía 1414 puede¡ contar las burbujas de gas o de aire, las bolsas de líquijdos extraños, o los sólidos en el material de flujo. El conteo de anomalía 1414 puede ser incrementado en cada detección de una anomalía. El conteo de anomalía 1414 puede i ser ¡incrementado cuando la condición de anomalía 1412 sea establecida por ejemplo, en un estado VERDADERO. La Figura 20 es un diagrama de flujo 2000 de un método de detección de una anomalía de flujo en un material de flujo que se desplaza a través de un flujómetro de acuerdo con una modalidad de la invención. En la etapa 2001, es procesada la respuesta de vibración. La respuesta de vibración puede ser procesada con el fin de determinar una o más características de flujo. La respuesta de vibración puede comprender por ejemplo, una primera y segunda señales de sensor. Una o más de las características de flujo pueden incluir la frecuencia de la respuesta de vibración, la diferencia de fase entre la pr?mer¡a y segunda señales de sensor que comprenden la respuesta de vibración, la densidad, la velocidad de flujo de masa, la velocidad de flujo de volumen, el retraso de tiempo, etc i ¡ En la etapa 2002, la respuesta de vibración es comparada con un perfil de anomalía. Como se discutió con I anterioridad, el perfil de anomalía puede proporcionar la información que permita la detección de una anomalía de muchos tipos diferentes. El perfil de anomalía puede especificar la anomalía de gas que será detectada. El perfil de anomalía puede especificar una anomalía de líquido extraño que será detectada. El perfil de anomalía puede especificar la anomalía de sólido que será detectada. El perfil de anomalía puede incluir un perfil de amplitud, tal como un umbral de anomalía de amplitud o un intervalo de anomalía de amplitud. El perfil de amplitud puede comprender un perfil de una característica de flujo de frecuencia, densidad o de velocidad de flujo de masa. El perfil de anomalía puede incluir un perfil de frecuencia, tal como el umbral de anomalía de frecuencia o el intervalo de anomalía de frecuencia que puede ser utilizado para determinar una anomalía en el material de flujo. El perfil de anomalía puede incluir un perfil de duración de tiempo. El perfil de duración de tiempo puede indicar una anomalía si la respuesta de vibración se desviara de una respuesta esperada de acuerdo con el perfil de duración de ti mpo. El perfil de anomalía puede comprender un perfil de burbuj a, que incluye un perfil de burbuja de aire. El perfil de burbuja puede especificar cualquier combinación de valores de amplitud, frecuencia y/o tiempo que indique una anomalía en el material de flujo. Por ejemplo, el perfil de burbuja en una modalidad puede incluir un umbral de frecuencia o frecuencias por encima de 135 Hz y una duración de tiempo aproximadamente de 100 ms, en donde el material de flujo es agua y la burbuja comprende una burbuja de aire. Sin embargo, otros umbrales de frecuencia y duraciones de tiempo son contemplados y se encuentran dentro del alcance de la descripción y las reivindicaciones.

Debe entenderse que el perfil de anomalía puede incluir uno o más de los factores anteriores. El perfil de anomalía puede ser seleccionado o creado para un material predeterminado de flujo y para uno o más tipos predeterminados de anomalía que son esperados en el material de flujo. En la etapa 2003, si la respuesta de vibración i estuviera dentro del perfil de anomalía, entonces, el método continuaría en la etapa 2004; de otro modo, el método sería deriva¡do alrededor de las etapas 2004 y 2005. - En la etapa 2004, debido a que la respuesta de vibración cae dentro del perfil de anomalía, entonces, es I detectado un cambio en la respuesta de vibración. En la etapa 2005, debido a que ha sucedido el cambio, se indica una anomalía. Como se discutió con anterioridad, la indicación puede incluir múltiples acciones. En una modalidad, la condición de anomalía 1412 puede ser establecida en un estado VERDADERO con la condición de que la anomalía sea detectada. Para una burbuja de aire en un material de flujo de agua, | la burbuja de aire normalmente tomará alrededor de 100 I ms para pasar a través del flujómetro. En una modalidad, la alarma de anomalía 1413 puede ser establecida en un estado VERDADERO, en donde el estado de la alarma puede realizar o iniciar algún modo de rutina, proceso o notificación de manejo de anomalía. En una modalidad, un conteo de anomalía 1414 puede ser incrementado, en donde el conteo de anomalía 1414 cuenta las ocurrencias de anomalías en la condición de flujo.

Por ejemplo, el conteo de anomalía 1414 puede contar las ocurrencias de burbujas de gas, burbujas de aire o sólidos en el material de flujo. j Debe entenderse que las etapas anteriores de método pueden ser realizadas de manera iterativa. A medida que la respuesta de vibración sea recibida en forma continua, ésta puede ser procesada en forma iterativa y comparada, y las anomalías en el material de flujo pueden ser detectadas e indicadas de una forma sustancialmente continua. Cualquier tipo de anomalías puede ser detectado el indicado de manera sustancial en tiempo real. Por lo tanto, el diagrama de flujo regresa a la etapa 2001. I El dispositivo electrónico de medición y el método de I acuerdo con la invención pueden ser empleados de acuerdo con cualquiera de las modalidades con el fin de proporcionar varias ventajas, si se deseara. De manera ventajosa, a través del empleo de determinaciones rápidas de frecuencia y fase, el dispositivo electrónico de medición puede detectar anomalías I en el flujo. La invención puede detectar, rápida y exactamente, una anomalía de flujo. La invención puede I detecjtar anomalías de una manera sustancialmente instantánea.

La invención en algunas modalidades y bajo algunas condiciones j de flujo puede cuantificar las anomalías. La invención puede detectar una burbuja de gas en el material de flujo. La invención puede detectar una burbuja de aire en el material de flujo. La invención puede contar burbujas de aire en el material de flujo. La invención puede determinar los límites de burbuja de las burbujas en el material de flujo. La invención puede detectar líquidos extraños en el material de flujo. La invención puede detectar sólidos en el material de flujo. La invención puede contar sólidos en el material de flujo. I Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor I método conocido por la solicitante para llevar a la i práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presemte descripción de la invención.

Claims

1 REIVINDICACIONES I i Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivin dicaciones : 1. Un dispositivo electrónico de medición que

I detecta una anoma l í a de f luj o en un materia l de f luj o que s e despla z a a t ravé s de un f luj ómet ro , caracteri zado porqué comprende : i una inte r f a z que recibe una respue sta de vibración del material de fluj o, con la respuesta de vibración que irjicluye al menos una primera señal de sensor y una segunda señal de sensor; y I un sistema de procesamiento en comunicación con la interíaz y configurado para recibir la respuesta de vibración de i la inljrerfaz, para generar un cambio de fase de noventa grados de la primera señal de sensor y generar al menos una característica de flujo utilizando por lo menos la primera señal de sensor y el cambip de fase de noventa grados, detectar un cambio en la respuesta de vibración si al menos una característica de flujo cayer dentro del perfil de anomalía e indicar una condición de anomalía como resultado de la detección. I I 2. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la interjfaz incluye un digitalizador configurado para digitalizar la señal del sensor.

3. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de procesamiento además es configurado para realizar de manera iterativa, la recepción, generación, comparación, detección e indicación.

4. El dispositivo electrónico de medición de conforjidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el flujómetro comprende un flujómetro de Coriolis.

5. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el flujói?etro comprende un densitómetro de vibración. ;

6. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una característica de flujo comprende una respuesta de frecuencia. i

7. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos i una característica de flujo comprende una respuesta de diferencia de fase, y en donde el sistema de procesamiento además es configurado para calcular la respuesta de diferencia de fase utilizando el cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor.

8. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al I menosj una característica de flujo comprende una respuesta de diferencia de fase, y en donde el sistema de procesamiento además es configurado para generar un segundo cambio de fase de noventa grados de la segunda señal de sensor y calcular la respuesta de diferencia de fase utilizando el cambio de fase de noventa grados, el segundo cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor.

9. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos ¡una característica de flujo comprende una respuesta de retraso de tiempo de señal de sensor.

10. El dispositivo electrónico de medición de conforrrmliidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos : una característica de flujo comprende una respuesta de velocidad de flujo de masa.

11. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos ! una característica de flujo comprende una respuesta de densidad. i j

12. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la indicación comprende señalar una anomalía de sólidos.

13. El dispositivo electrónico de medición de i conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la indicación comprende señalar una anomalía de líquido extraño. '

14. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la indicapión comprende señalar una anomalía de gas.

15. El dispositivo electrónico de medición de conforimidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la indicación comprende señalar una anomalía de burbuja de aire.

16. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la indicación comprende establecer una condición de alarma de anomalía ,

17. El dispositivo electrónico de medición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la indicación comprende incrementar el conteo de anomalía,

18. Un método de detección de una anomalía de flujo en un material de flujo que se desplaza a través de un flujómetro, caracterizado porque comprende: recibir una respuesta de vibración del flujómetro con la resbuesta de vibración que incluye al menos una primera señal de sensor y una segunda señal de sensor; ! generar un cambio de fase de noventa grados de la I primerja señal de sensor y generar al menos una característica de flujo ¡utilizando por lo menos la primera señal de sensor y el cambio de fase de noventa grados; comparar al menos una característica de flujo por lo menos con un perfil de anomalía; detectar el cambio en la respuesta de vibración si al menos una característica de flujo cayera dentro del perfil de anomalía; e indicar una condición de anomalía como resultado de la detección.

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, i caracterizado además porque comprende realizar de manera iterativa, la recepción, generación, comparación, detección e indicación. |

20. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el flujómetro comprende un flujómetro de Coriolis . |

21. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el flujómetro comprende un densitómetro de vibraci Ión. j

22. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de frecuencia,

23. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de diferencia de fase y con la generación al menos de una característica de flujo además comprende el cálculo de la respuesta de diferencia de fase utilizando el cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor.

24. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque al menos una característica de flujo además incluye una respuesta de diferencia de fase y con la generación al menojs de una característica de flujo además incluye: crear un segundo cambio de fase de noventa grados de la segunda! señal de sensor; y I calcular la respuesta de diferencia de fase utilizando i el cambio de fase de noventa grados, el segundo cambio de fase I de novejnta grados, la primera señal de sensor y la segunda señal i de sensjor. I

25. El método de conformidad con la reivindicación 18, i caracterizado porque al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de retraso de tiempo de señal de sensor.

26. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de velocidad de flujo de masa. i >

27. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque al menos una característica de flujo además I comprende una respuesta de densidad. i 1

28. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la indicación comprende señalar una anomalía de sólidos. i !

29. El método de conformidad con la reivindicación 18, I caracterizado porque la indicación comprende señalar una anomalía de líquido extraño. ',

30. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la indicación comprende señalar una anomalía de gas.

31. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la indicación comprende señalar una anomalJLa de burbuja de aire.

32. El método de conformidad con la reivindicación 18, caract rizado porque la indicación comprende establecer una condición de alarma de anomalía.

33. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la indicación comprende incrementar el conteo de anomalía.

34. Un método de detección de una anomalía de flujo en un material de flujo que se desplaza a través de un flujómetro, caracterizado porque comprende: cibir una respuesta de vibración del flujómetro, con la de vibración que incluye al menos una primera señal de sensor y una segunda señal de sensor; ! generar un cambio de fase de noventa grados de la primera señal de sensor y generar al menos una característica de flujo (utilizando por lo menos la primera señal de sensor y el cambio> de fase de noventa grados; comparar al menos una característica de flujo por lo menos pon un perfil de anomalía de gas; detectar un cambio en la respuesta de vibración si al menos juna característica de flujo cayera dentro del perfil de anomalía de gas; e incrementar el conteo de burbuja como resultado de la detección.

35. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque comprende realizar de manera iterativa, la recepción, generación, comparación, detección e indicapión. I

36. El método de conformidad con la reivindicación 34, i caracterizado porque el flujómetro comprende un flujómetro de Coriolis.

37. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el flujómetro comprende un densitómetro de vibración.

38. El método de conformidad con la reivindicación 34, i caracterizado porque al menos una característica de flujo además comprende una respuesta de frecuencia. !

39. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracteirizado porque al menos una característica de flujo además comprenlde una respuesta de diferencia de fase y con la i generacjión al menos de una característica de flujo además comprende el cálculo de la respuesta de diferencia de fase i utilizando el cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor. i i

40. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque al menos una característica de flujo además incluye una respuesta de diferencia de fase y con la generación al menos de una característica de flujo además incluye: crear un segundo cambio de fase de noventa grados de la segunda señal de sensor; y calcular la respuesta de diferencia de fase utilizando i el cambjio de fase de noventa grados, el segundo cambio de fase de noventa grados, la primera señal de sensor y la segunda señal de sensor. i •

41. El método de conformidad con la reivindicación 34, ! 44. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque comprende establecer una condición de alarm f, de anomalía. j 45. El método de conformidad con la reivindicación 34, i caracterizado además porque comprende incrementar el conteo de anomalía 1