SISTEMA Y METODO FILTRANTE PARA FLUJO ETRO Campo de la Invención La invención se refiere al campo de eliminación del ruido de una señal del flujómetro, y en particular, a la
-5—e-l-i-minación—del- ruido cíclico, tal como el ruido de diafonía, de la señal del flujómetro. Antecedentes de la Invención Los flujómetros son utilizados para medir la velocidad de flujo másico, la densidad, y otra información
10 para los materiales que se encuentran fluyendo. Los materiales que se encuentran fluyendo pueden incluir líquidos, gases, líquidos y gases combinados, sólidos suspendidos en los líquidos, y líquidos que incluyen gases y sólidos suspendidos. Por ejemplo, los flujómetros son
15 utilizados ampliamente en la producción de pozos y la refinación del petróleo y los productos del petróleo. Un flujómetro puede ser utilizado para determinar la producción de pozo por la medición de una velocidad de flujo (es decir, por la medición de un flujo másico a través del flujómetro),
20 y puede ser utilizado aún para determinar las proporciones relativas de los componentes de gas y líquido de un flujo. En un medio ambiente de producción o procesamiento, es común tener flujómetros múltiples conectados a la misma línea de proceso y/o montados de tal manera que la vibración
25 de un flujómetro pueda alcanzar a otro flujómetro. Aunque Ref .170021 esto conduce a eficiencia en la medición del flujo, los flujómetros múltiples .pueden interferir entre si en la forma de un ruido de diafonia. La diafonia es un fenómeno cuando la señal del flujómetro desde un primer medidor tiene influencia y altera una señal del flujómetro de un segundo flujómetro (y viceversa) . El ruido de diafonia en un medio ambiente del flujómetro comúnmente es una señal de movimiento lento, relativamente grande, típicamente no más rápida que 1 Hertz (Hz) . El ruido puede degradar la exactitud de la señal del flujómetro y puede conducir a errores de. flujo indicados extremadamente grandes. Además, el ruido puede presentarse debido a otros factores y otras fuentes. La figura 1 es un gráfica de una señal de salida del flujómetro tomada durante el transcurso del tiempo. Las figuras muestran como una señal del flujómetro es influida por los otros flujómetros. Los periodos de tiempo 101 y 103 en la figura muestran una señal del. flujómetro .cuando tres flujómetros están generando la salida, con otros dos flujómetros por lo tanto que generan un ruido de diafonía en la salida del flujómetro actual. El período de tiempo 102 es una señal del flujómetro cuando solamente otro flujómetro de interferencia está activo. Nótese que el ruido generado varía tanto en amplitud como en. frecuencia en toda la gráfica. El arte previo ha intentado resolver el problema del ruido y el ruido de diafonía por medio del uso de técnicas de filtración tradicionales, tales como filtración de paso alto. Sin embargo, debido a la diferencia relativamente pequeña en las frecuencias entre el ruido de diafonia y los datos del flujometro actuales, y debido a las señales de datos de frecuencia baja que se hacen salir por los flujóiuetros, ha sido difícil eliminar el ruido sin degradar los datos del flujometro. La invención ayuda a resolver los problemas anteriores sin eliminar el ruido de una señal del flujometro. Un sistema filtrante para el flujometro (200) es provisto de acuerdo con una modalidad de la invención. El sistema filtrante (200) para . el flujometro comprende un filtro (203) de paso para el ruido configurado para recibir una primera versión de una señal del flujometro y retirar por filtración los datos del flujometro de la señal del flujometro para dejar una señal de ruido. El sistema filtrante (200) para el flujometro comprende además un cuantificador de ruido (204) configurado para recibir la señal de ruido del filtro (203) para el paso del ruido y mide las características del ruido de la señal del ruido. El sistema filtrante (200) para el flujometro comprende además un. ajustador del amortiguamiento (205) configurado para recibir las características del ruido del cuantificador de ruido (204) y generar un valor de amortiguamiento basado en las características del ruido. El sistema filtrante (200) para el flujómetro comprende además un elemento filtrante (206) configurado para recibir una segunda versión de la señal del medidor del flujo y recibir el valor de amortiguamiento del ajustador de amortiguamiento (205) , con el—e-leme-n-to -filtrante —(20£) que está configurado además para amortiguar la segunda versión de la señal del flujómetro basado en el valor de amortiguamiento para producir una señal del flujómetro filtrada. Un método para eliminar el ruido de una señal del flujómetro es provista de acuerdo con una modalidad de la invención. El método comprende las etapas de recibir la señal del flujómetro, aplicar una valor de amortiguamiento grande a la señal del flujómetro para producir una señal del flujómetro filtrada si la señal del flujómetro está substancialmente estática, y aplicar un valor de amortiguamiento pequeño a la señal del flujómetro para producir la señal del flujómetro filtrada si la- señal del flujómetro está experimentando una transición. Un método para eliminar el ruido de una señal del' flujómetro es provisto de acuerdo con una modalidad de la invención. El método comprende .las etapas de recibir la señal del flujómetro, filtrar una señal del ruido substancialmente fuera de una primera versión de la señal del flujómetro, medir la señal del flujómetro para obtener las características del ruido, determinar una valor de amortiguamiento de las características del ruido, con el valor de amortiguamiento que es seleccionado para remover substancialmente la señal del ruido de la señal del flujómetro, y amortiguar el ruido substancialmente fuera de una., segunda versión de la señal del flujómetro utilizando el valor de amortiguamiento para producir una señal del flujómetro filtrada. Un aspecto de la invención comprende normalizar la señal del flujómetro desde un valor original hasta un valor normalizado previo al amortiguamiento, y formar escalas de la señal del flujómetro filtrado de la etapa de amortiguamiento substancialmente de regreso a la magnitud de la señal del flujómetro original. En otro aspecto de la invención, el método determina un valor de error entre la segunda versión de la señal de flujómetro y la señal filtrada del flujómetro,. y alimenta el valor de error de regreso. para. la determinación del valor de amortiguamiento, en donde el valor de error está incluido en la determinación del valor de amortiguamiento. En otro aspecto de la invención, el filtro para el paso del ruido y el elemento filtrante comprenden filtros digitales. En otro aspecto de la invención, el filtro para el paso del ruido y el elemento filtrante comprenden filtros digitales de Respuesta a Impulsos Infinitos (IIR por sus siglas en ingles) .
En otro aspecto de la invención, el filtro para el paso del ruido y el elemento filtrante comprenden filtros digitales de IIR de segundo orden. En otro aspecto de la invención, el ajustador de - -_5_ ^moxiiguamiento . es/tg^configurado _además__pa a generar el valor de amortiguamiento basado en las características del ruido y en un coeficiente de retardo del amortiguamiento. En otro aspecto de la' invención, la señal del flujómetro comprende una señal del flujómetro de Coriolis. 10 Breve Descripción de las Figuras El mismo número de referencia representa el mismo elemento en todas las figuras. La figura 1 es una gráfica de una señal de salida del medidor del flujo tomada durante el transcurso del tiempo; 15 la figura 2 es un sistema filtrante para flujómetro .
.de acuerdo con una modalidad de la invención; la figura 3 muestra las respuestas de magnitud y fase para el filtro para el paso del ruido de acuerdo con una modalidad de la invención; 20 la figura 4 es un diagrama de flujo de un método para eliminar el ruido de una señal del flujómetro de acuerdo con otra modalidad de la invención; la figura 5 es un diagrama de flujo de un método de eliminación del ruido de una señal del flujómetro de acuerdo 25 con una modalidad de la invención;
la figura 6 es una gráfica que ilustra la eliminación del amortiguamiento del ruido de una señal del flujómetro; la figura 7 - es un diagrama del ajustador de a^^rtj^u^m^iento^ de acuerdo con una modalidad de la invención; la figura 8 es un gráfica de varios valores de amortiguamiento que pueden ser implementados en el sistema filtrante para el flujómetro de acuerdo con un modalidad de la invención; y la figura 9 es una gráfica que muestra el ascenso del valor de amortiguamiento de acuerdo con una modalidad de la invención. Descripción Detallada de la Invención Las figuras 2-9 y la siguiente descripción muestran los ejemplos específicos de la invención para enseñar a aquellos expertos en el arte como hacer y utilizar el mejor modo de la invención. Para el propósito de enseñanza de los principios de la invención, algunos aspectos convencionales de la invención han sido simplificados u omitidos. Aquellos expertos en el arte apreciarán variaciones de estos ejemplos que estén considerados dentro de la invención. Aquellos expertos en el arte apreciarán que las características descritas posteriormente, pueden ser combinadas de varias maneras para formar variaciones múltiples de la invención. Como resultado, la invención no está limitada a los ejemplos específicos descritos posteriormente, sino solamente por las reivindicaciones y sus equivalentes. Sistema filtrante para el flujometro - Figura 2 La figura 2 es un sistema filtrante 200 para el —fi-u-j-émetr-Q—de «a-Gue-r-do—con. una.. odalidad de .la invención. El sistema filtrante 200 para el flujometro recibe una señal de flujometro de uno o más flujómetros y retira por filtración substancialmente el ruido en la señal del flujometro. Los flujómetros pueden comprender cualquier tipo de flujometro, incluyendo los flujómetros de Coriolis, los flujómetros de turbina, los flujómetros magnéticos, etc. El sistema filtrante 200 para el flujometro en la modalidad mostrada, incluye un normalizador 200, un formador de escalas 202, un filtro 203 para el paso del ruido, un cuantificador del ruido 204, un ajustador del amortiguamiento 205, y un elemento filtrante 206. Se debe entender que otras configuraciones del filtro para el flujometro está contempladas y las modalidades mostradas son provistas para ilustración. El normalizador 201 recibe la señal del flujometro y un valor de flujo máximo, .y tiene una salida que está conectada al elemento filtrante 206. El filtro 203 para el paso del ruido también recibe la señal del flujometro (es decir, una primera versión de la señal del flu ometro)', y tiene una salida que está conectada al cuantificador de ruido 204. El cuantificador de ruido 204 recibe la salida del filtro 203 para el paso de ruido, y tiene una salida del ruido máximo y una salida de desplazamiento cero que están conectadas al ajustador de amortiguamiento 205. El ajustador de amortiguamiento 205 también recibe el valor de flujo máx.imp_, _ recibe_ la salida de ruido máximo y emite la salida de desplazamiento cero desde el cuantificador de ruido 204, y recibe un valor de error que se ha hecho salir desde el elemento filtrante 206. El ajustador de amortiguamiento 205 tiene una salida del valor de amortiguamiento. El elemento filtrante 206 recibe la señal del flujometro normalizada (es decir una segunda versión de la señal del flujometro) que se ha hecho salir desde el normalizador 201 y el valor de amortiguamiento- que se ha hecho salir desde el ajustador de amortiguamiento 205, y tiene como salida el valor de error y una señal del flujometro filtrada con el ruido amortiguado totalmente. El formador de escalas 202 recibe la señal del medidor del flujo filtrada que se ha hecho salir desde el elemento filtrante 206 y también recibe una versión del valor de flujo máximo, y hace salir una versión filtrada, escalada, de la señal del flujometro. En la operación, una señal del ' flujometro es introducida en el sistema filtrante 200 para el flujometro. El sistema filtrante 200 para el flujometro mide las características del ruido, y a partir de las características del ruido determina el valor de amortiguamiento que es introducida en el elemento filtrante 206 . El elemento filtrante 206 amortigua la señal del fluj ómetro de acuerdo con el valor de amortiguamiento . El ruido , tal como el ruido de diafonia , es típicamente de un tiempo de frecuencia/respuesta más rápido que la salida de los datos del fluj ómetro y por lo tanto es amortiguada completamente por el elemento filtrante 206 . El sistema filtrante 200 para el fluj ómetro remueve por lo tanto el ruido sin afectar o degradar substancialmente los datos del fluj ómetro . Además de filtrar el ruido de diafonía , el sistema filtrante 200 para el fluj ómetro también es capaz de minimizar el ruido externo de otras fuentes, tales como del movimiento o vibración física. Por ejemplo, una bomba de desplazamiento positivo introduce una variación cíclica en el flujo que es medido. En algunos casos, es ventajoso eliminar este ruido cíclico para medir y reportar solamente la señal de flujo promedio. El amortiguamiento se refiere a la prevención de los cambios en la oscilación de la señal basado en la frecuencia. El amortiguamiento puede ser utilizado para remover una señal de ruido cuando la señal de ruido está cambiando a una velocidad más rápida que una señal del flujómetro implícita . El amortiguamiento puede remover ' entonces una señal de ruido superpuesta sobre una señal de lo.s datos del fluj ómetro . El valor de amortiguamiento puede ser seleccionado de. una tabla , por ej emplo . La selección puede estar basada en una o más entradas , tales como un intervalo de amplitud del ruido (véase la tabla 1 y la descripción anexa posterior) . En un modalidad el filtro digital, el valor de amortiguamiento puede representar coeficientes del filtro. Sin embargo, para prevenir el amortiguamiento de la -5—degradac-i-ón/influencias—..adversas..,., .la señal de flujómetro cuando ocurre un cambio en la velocidad de flujo, el valor de amortiguamiento puede ser seleccionado para que sea menor durante una transición en la señal del flujómetro. Una transición es un cambio rápido o relativamente grande en los
10 datos del flujómetro. Por ejemplo, una transición puede ocurrir cuando un flujómetro es tomado en la linea o fuera de la linea, cuando la cantidad de flujo que pasa a través del flujómetro cambia en una cantidad significativa, cuando las burbujas o cavidades de gas están presentes en un material de
15 flujo liquido, etc. En una modalidad, el tiempo de respuesta del sistema filtrante 200 para el flujómetro, · es reducido durante las transiciones. Por lo tanto, el ruido es amortiguado completamente a un nivel más pequeño hasta que la transición ha pasado y la señal del flujómetro ha llegado
20 nuevamente a ser substancialmente estática (es decir, estable) . En este instante, el valor de amortiguamiento puede ser incrementado. El amortiguamiento de acuerdo con . la invención es por lo tanto controlado dinámicamente para amortiguar de manera óptima la mayoría o la totalidad de la
25 señal del ruido.
El normalizador 201 convierte la señal del flujómetro en una señal del flujómetro normalizada, basado en el valor de flujo máximo introducido. El valor de flujo máximo es un limite superior sobre la señal del flujómetro, y puede ser-un valor determinado por un proceso de calibración, fijado de acuerdo con un tipo de medidor o un tipo de material de flujo etc. El valor de flujo máximo puede ser una constante o puede ser variable con respecto al tiempo y puede cambiar. Utilizando el valor de flujo máximo, el normalizador 201 normaliza la entrada de la señal del flujómetro para que no se mayor que el valor de flujo máximo. Esto se puede hacer de modo que el sistema filtrante 200 del flujómetro pueda ser utilizado con cualquier tipo de flujómetro y cualquier nivel de la señal de flujo, es decir, · el sistema filtrante 200 para el flujómetro es independiente del tipo del flujómetro y de las condiciones del flujo. En una modalidad, la normalización se hace de acuerdo con la fórmula: Flujo normalizado = Señal del Flujómetro (1) Valor de Flujo Máximo El formador de escalas 202 es el complemento del normalizador 201. El formador de escalas 202 recibe la señal del flujómetro normalizada, filtrada, desde el elemento filtrante 206 y forma una escala para regresarla a substancialmente la misma amplitud que la señal del flujómetro introducida. Esto se hace por la multiplicación de la salida filtrada por el valor de flujo máximo. La multiplicación por el valor de flujo máximo es el complemento de la división de la señal del flujómetro entre el valor de flujo máximo en el normalizador 201. _.J5 El _fjLltro_20_3.par_a_el paso del ruido recibe la señal del flujómetro no normalizada (una segunda versión) y pasa solamente una señal del ruido (es decir, los datos del flujómetro son bloqueados) . El propósito del filtro 203 para el paso del ruido es determinar la magnitud de cualquier
10 ruido de diafonia presente en la señal del medidor del flujo. El filtro 203 para el paso del ruido puede ser cualquier filtro que pase substancialmente las frecuencias en el intervalo de aproximadamente 0.025 Hertz (Hz) hasta aproximadamente 1 Hz, tales como una implementación de un
15 filtro de paso de banda o de paso alto, por ejemplo. En una modalidad, el filtro 203 para el paso del ruido comprende un filtro de acoplamiento de corriente alterna (AC por sus siglas en inglés) (es decir, un filtro analógico) . En otra modalidad, el filtro 203 para el paso del ruido
20 comprende ¦ un filtro . digital de la Respuesta de Impulsos Infinitos (IIR) , que incluye un filtro digital de IIR de segundo orden. · · El filtro 203 para el paso del. ruido preferentemente tiene coeficientes del filtro que han sido seleccionados para
25 proporcionar una ganancia unitaria y una fase cero para las frecuencias arriba de 0.025 Hz. En una modalidad, el filtro 203 para el paso del ruido tiene una función de transferencia representada por: H(Z) = 0.9993 - 1.9986 * Z"1 + 0.9993 * Z'2 (2) en donde la variable Z"1 de la transformada Z es una salida previa en el tiempo (t-1) , la variable Z"2 de la transformada Z es una salida previa en el tiempo (t-2) , y los valores numéricos 0.9993, 1.9986, etc.,
10 son los coeficientes del filtro. La variable de la transformada Z es utilizada comúnmente para representar : Z = (3) Se debe entender que los coeficientes
15 numéricos del filtro dados anteriormente son sólo un ejemplo provisto para ilustración, la invención no está limitada a los valores dados. Los coeficientes del filtro se pueden hacer variar de acuerdo con el tipo del filtro, el número de filtros que generan el
20 ruido, las condiciones del flujo, las condiciones ambientales, etc. Magnitud del filtro para el paso del ruido y gráficas de fase - Figura 3 La figura 3 muestra las respuestas de la magnitud y 25 la fase para el filtro 203 para el paso del ruido de acuerdo con una modalidad de la invención. En el ejemplo mostrado, la frecuencia ha sido normalizada a un valor de uno. A causa de que la respuesta del filtro 203 para el paso del ruido en el extremo inferior del intervalo de la frecuencia es de interés principal, es_posi le_ en una modalidad de filtro digital mejorar el f ncionamiento del filtro 203 para el paso del ruido por el ajuste de la velocidad de muestreo de la señal de entrada. Idealmente, el filtro 203 para el paso del ruido no debe atenuar el componente de la señal del ruido y podría hacer salir .un componentes del ruido que tiene una magnitud de cero dB y un desplazamiento de fase de grado cero a frecuencias arriba de 0.025 Hz. Con una velocidad de muestreo de 20 Hz, la magnitud de salida de una señal del ruido de 0.20 Hz en un implementación de filtro de digital actual ha sido medida en aproximadamente -0.22 dB. Con una velocidad de muestreo de 5 Hz, la magnitud ha sido medida en aproximadamente -0.0141 dB, una mejora significativa. Sin embargo, un lado descendente de una velocidad de muestreo más lenta es un retardo más grande en el tiempo de respuesta. Por lo tanto, la velocidad de muestreo es un parámetro ajustable que puede ser configurado durante la calibración o la operación. . Refiriéndose nuevamente a la figura 2, el cuantificador del ruido 204 mide la señal del ruido que se ha. hecho salir por el filtro 203 para el paso del ruido y genera las características del ruido de la señal del ruido. En una modalidad, el cuantificador de ruido 204 mide un nivel de ruido máximo y un nivel de desplazamiento cero de la señal del ruido (es decir, una desplazamiento desde cero de un contenido de . rui.dO-__.,,p.romedio) . El contenido de ruido promedio/desplazamiento de cero sirve como un indicador en cuanto a que si el filtro 203 para el paso del ruido se ha asentado descendiendo hasta un estado substancialmente constante (es decir, . estático) (véase la figura 8 y la descripción anexa) . El cuantificador de ruido 204 en una modalidad acumula los datos del ruido en un período de la muestra y mide las características del ruido para el período de muestreo. Esto se puede hacer para caracterizar, de manera exacta el ruido y para prevenir las anormalidades del ruido que afectan indebidamente la caracterización. Puesto que la señal de ruido esperada más baja está definida como al menos 0.025 Hz (lo cual proporciona un período de la onda de 40 segundos) es importante calcular el valor del contenido de ruido promedio en una muestra que contiene la menos 40 segundos de datos. El ajustador del amortiguamiento 205 genera un valor de amortiguamiento que es utilizado para amortiguar el ruido salido de la señal del flujómetro. El propósito del ajustador de amortiguamiento '205 es cambiar de manera adaptable el valor de amortiguamiento del elemento filtrante 206 con base en los niveles de ruido actuales y las variaciones de flujo actuales. El ajustador de amortiguamiento 205 recibe como entradas las -características del ruido del cuantificador del ruido 204 y el valor del flujo máximo, en compañía de un valor de error generado por el elemento filtrante 206. El valor de error comprende la realimentación sobre que tan completamente el ruido está siendo amortiguado fuera de la señal del flujómetro normalizado. El ajustador del amortiguamiento divide la desplazamiento cero entre el valor de flujo máximo para determinar si la señal de ruido está centrada substancialmente alrededor de cero (es decir, el ajustador de amortiguamiento 205 determina si el contenido de ruido promedio está abajo de un umbral estático predeterminado) . Una modalidad del ajustador de amortiguamiento 205 es descrita con detalle posteriormente en conjunción con la figura . El ajustador de amortiguamiento 205 en una modalidad utiliza el ruido introducido y los valores de error como las entradas en una tabla de valores de amortiguamiento y busca un valor de amortiguamiento apropiado. La tabla 1 que se da enseguida es un ejemplo de una modalidad de una tabla de valores de amortiguamiento.
Tabla 1
En donde NC es la constante de datos del ruido normalizado que es la base del ruido y RC es una constante de escalamiento predeterminada. La constante de. escalamiento predeterminada RC es una característica opcional, y puede ser incluida para hacer cambios de escalamiento global a la tabla. El valor de error normalizado es comparado con la tabla de consulta para determinar el valor de amortiguamiento. El ajustador de amortiguamiento 205 en una modalidad puede hacer subir el valor de amortiguamiento desde un valor de amortiguamiento actual hasta un nuevo valor de .amortiguamiento, y puede no hacer inmediatamente un cambio completo en el valor de amortiguamiento. Aunque es importante permitir transiciones rápidas desde los valores de amortiguamiento lentos hasta los rápidos, también es importante limitar que tan rápido el ajustador de amortiguamiento 205 se mueve de regreso a los valores de amortiguamiento lento. Si el nuevo valor de amortiguamiento ---5- -=e-s-más- r-ápi-do—que-, eJ._v_aLox__de_amortiguamiento precedente, (es decir, es un valor de amortiguamiento más pequeño) , entonces el nuevo valor de amortiguamiento proporcionado es enviado directamente al elemento filtrante 206. Sin embargo, si el nuevo valor de amortiguamiento es más lento que el valor de
10 amortiguamiento precedente (es decir, es un valor de amortiguamiento más grande), entonces el valor de amortiguamiento que se ha hecho salir se hace ascender de manera lenta hasta el nuevo valor de amortiguamiento (véase la figura 7 y la descripción anexa) . El elemento filtrante 206 está configurado para
15 recibir el valor de amortiguamiento y amortigua la señal del flujómetro normalizada. El elemento filtrante 206 en una modalidad comprende un filtro de segundo orden. En otra modalidad, el elemento filtrante 206 comprende un filtro digital de IIR, incluyendo un filtro digital de IIR de
20 segundo orden. Una' ventaja de utilizar un filtro digital, como lo opuesto a un filtro analógico, es que el filtro' digital puede ser controlado dinámicamente durante la operación. Por lo tanto, la cantidad de amortiguamiento puede ser cambiada para remover de manera óptima el ruido sin tener
25 la influencia de la señal de datos del flujómetro. En un modalidad, el elemento filtrante 206 comprende un filtro digital de IIR de segundo orden que tiene la funciones de transferencia de: Xt = Xt-i + (Ut-Xt-i) (4) Valor de amortiguamiento e Yt = Yt-i + (Xt-Yt-i) (5) Valor de amortiguamiento en donde t es un valor de la muestra del tiempo, Ut es una muestra de entrada actual, Xt es determinado de la muestra de la entrada actual Ut y un valor de X previo Xt-i, e Yt está definido como la salida determinada de la muestra de entrada actual üt, el valor calculado Xt, y el valor de salida previo Yt-i. Un filtro digital tal como uno descrito anteriormente puede ser implementado en- un sistema de procesamiento, tal como en un dispositivo de Procesador de la Señal Digital (DSP por sus siglas en inglés), por ejemplo. Método de filtración para el flujómetro - Figura 4 La figura 4 es un diagrama de flujo 400 de un método de eliminación del ruido de una señal -del flujómetro de acuerdo con una modalidad de la invención. En la etapa 401, una señal del flujómetro es recibida. La señal del. flujómetro puede ser pre-procesada de cualquier manera, incluyendo la normalización de la señal del flujómetro. En la etapa 402, si la señal del flujómetro está substancialmente estática, el método se desvia a la etapa 403^_,d_e_oJ: a_manera el método se desvia a la etapa 404. En la etapa 403, a causa de que la señal del flujómetro está substancialmente estática, un valor de amortiguamiento grande es aplicado a la señal del flujómetro. A causa de que la señal del flujómetro está cambiando de manera relativamente - lenta, una gran cantidad de amortiguamiento puede ser aplicada sin afectar los datos del flujómetro en la señal del flujómetro, y solamente el componente del ruido de la señal del flujómetro es atenuada por el amortiguamiento intenso. La etapa 404, a causa de que la señal del flujómetro está experimentado cambios grandes o rápidos en su valor, un' valor de amortiguamiento pequeño es aplicado a la señal del flujómetro. De esta manera, el componente del ruido de la señal del flujómetro es removido substancialmente pero sin afectar los datos del flujómetro. Método de filtración del flujómetro - Figura 5 La figura 5 es un diagrama de flujo 500 de un método de remoción del ruido de una señal del flujómetro de acuerdo con otra modalidad de la invención. En la etapa 501, una señal del flujómétro es recibida, como se describió previamente .
En la etapa 502, los datos de flujómetro son retirados substancialmente por filtración de una primera versión de la señal del flujómetro para obtener una señal de ruido substancialmente pura. La medición puede ser efectuada para caracterizar el ruido y amortiguar dinámicamente la salida del ruido de la señal del flujómetro. Por ejemplo, los datos pueden ser removidos por un filtro de paso alto o filtro de paso de banda, como se describió previamente. En la etapa 503, el ruido es medido y las características del ruido son obtenidas por medio de esto. Las características del ruido pueden incluir una amplitud de ruido máximo y una desplazamiento de cero, como se describió previamente. Se debe entender que las características del ruido son dinámicas y pueden cambiar durante el transcurso del tiempo. L-as características del ruido varían comúnmente cuando otros flujómetros son conectados en la línea de proceso y por medio de esto generan un ruido de diafonía. Sin embargo, otras fuentes de ruido también están contempladas, tales como el ruido ambiental del equipo de bombeo, por ejemplo. En la etapa 504, un valor de amortiguamiento es determinado de las características de, ' ruido actuales. El valor de amortiguamiento representa una cantidad de amortiguamiento que removerá substancialmente el ruido de la señal del flujómetro pero sin tener un impacto substancial en la señal del flujómetro.
En la etapa 505, el valor de amortiguamiento y las señales de flujómetro se introducen en un elemento filtrante 206 y el elemento filtrante 206 amortigua la salida del ruido utilizando el valor de amortiguamiento. Además, el amortiguamiento puede ser elevado desde un valor de amortiguamiento actual hasta un nuevo valor de amortiguamiento. Gráfica del efecto de amortiguamiento - Figura- 6 La figura 6 es una gráfica que ilustra la eliminación del amortiguamiento del ruido desde una señal del flujómetro. La gráfica incluye una señal 601 del flujómetro y una señal de ruido 602. Se puede observar de la figura que cuando la señal del ruido 602 es amortiguada por completo, la señal 601 del flujómetro puede aproximarse a la forma de una onda cuadrada. Cuando ocurre un cambio de etapa en el tiempo 605, el tipo de respuesta del sistema filtrante cambia a un filtro de tiempo de respuesta muy rápido. Durante este tiempo, la señal filtrada se semejará más estrechamente a la señal del flujómetro original hasta que eventualmente el sistema filtrante 200 se revierta nuevamente a una señal amortiguada intensamente. Ajustador de amortiguamiento - Figura 7 La figura 7 es un diagrama del ajustador de amortiguamiento 205 de acuerdo con un modalidad de la invención. El ajustador de amortiguamiento 205 en esta modalidad incluye los bloques de valor absoluto 701 y 703, los bloques de producto 702 y 706, los bloques de conmutación 704 y 710, los bloques de retardo unitario 705 y 712 (tales como los bloques de retardo unitario 1/Z por ejemplo), una
--5—-i-nte-rfa-z 707, un bloque ..del valor de amortiguamiento 708, un bloque del operador de relación 709, y un bloque del coeficiente de retardo del amortiguamiento 711. El ajustador de amortiguamiento 205 incluye el error, el ruido máximo, el valor de flujo máximo, y las entradas de desplazamiento cero como se describieron previamente, y hace salir el
10 valor de amortiguamiento. El bloque de producto 702 divide la desplazamiento cero entre el valor de flujo máximo para generar un valor de ruido. El valor del ruido es representativo del contenido de ruido promedio e indica la distancia desde la señal del ruido
15 hasta cero. -Si este valor del ruido es ' menor que un umbral estático predeterminado, entonces el nivel de ruido se determina que va a ser substancialmente estático y por lo tanto suficientemente exacto para ser utilizado en ' la tabla de consulta 708 de los valores de amortiguamiento. 20 Los bloques de valor absoluto 701 y 703 toman los valores absolutos de sus entradas respectivas. El bloque de valor absoluto 703 hace salir un valor de ruido positivo hasta el bloque de conmutación 705. El bloque de valor absoluto 701 hace salir un valor de error positivo hacia la
25 interfaz 707.
El bloque de conmutación 704 recibe el valor de ruido máximo, el valor de ruido, y un retardo unitario producido por el bloque de retardo unitario 705. El bloque de conmutación' 704 está configurado para hacer salir el valor del—ruido si el valor del ruido es menor que el valor del ruido máximo y hace salir el valor del ruido máximo de otra manera. Además, el bloque de conmutación 704 puede emitir la salida del conmutador previo (desde el bloque de retardo unitario 705) cuando no se está haciendo salir ni el valor del ruido ni el valor del ruido máximo. La salida del bloque de conmutación 704 está conectada a la entrada del bloque de retardo unitario 705 y al bloque de producto 706. El bloque de producto 706 también recibe el valor del ruido y el valor del flujo máximo. El bloque del producto 706 divide el valor del flujo máximo entre el valor del ruido para producir un valor del ruido normalizado que se hace salir hasta la interfaz 707. • La interfaz 707 hace pasar la señal de error normalizada y la señal de ruido normalizada hasta el bloque, de consulta del valor de amortiguamiento 708. La interfaz 707 en una modalidad multiplexa la señal de ruido normalizada y la señal de error, normalizada en un formato del vector, en donde el bloque de consulta del valor de amortiguamiento 708 recibe una sola entrada. El bloque de consulta del valor de amortiguamiento 708 genera el valor de amortiguamiento a partir de las entradas del error normalizado y el ruido normalizado. En una modalidad, el bloque de consulta del valor de amortiguamiento
708 utiliza una tabla de consulta para obtener el valor de amortiguamiento, tal como la Tabla 1, descrita en conjunción con_la_-fig.uxa_._2 .anteriormente . El bloque de consulta del valor de amortiguamiento 708 hace salir el valor de amortiguamiento hasta el bloque del operador de relación 709. La etapa final del ajustador de amortiguamiento 205 (es decir, los componentes 709-712) controlan la velocidad a la cual el valor de amortiguamiento puede ser cambiado. El bloque del operador de relación 709 compara el nuevo valor de amortiguamiento (que se ha hecho salir por el bloque de consulta 708 del valor de amortiguamiento) hasta el valor de amortiguamiento actual disponible en la salida del ajustador de amortiguamiento 205. El bloque del operador de relación
709 genera una salida de relación que indica si el nuevo valor de . amortiguamiento es más pequeño que el valor de amortiguamiento actual . El bloque de conmutación 710 tiene como entradas el nuevo valor de amortiguamiento, el valor de amortiguamiento actual, y la salida de relación. El bloque de conmutación 710 está configurado para seleccionar y hacer salir ya sea el nuevo valor de amortiguamiento o el valor de amortiguamiento actual, dependiendo de la salida de relación. Si el nuevo valor de amortiguamiento es más pequeño que el valor de amortiguamiento actual, entonces el bloque de conmutación 710 alimenta el nuevo valor de amortiguamiento directamente a la salida. Sin embargo, si el nuevo valor de amortiguamiento es más grande que el valor de amortiguamiento actual, entones el bloque de conmutación 710 canaliza el nuevo valor de amortiguamiento a través del coeficiente de retardo del amortiguamiento 711 y el retardo unitario 712 y eleva la salida del valor de amortiguamiento desde el valor de amortiguamiento actual hasta el nuevo · valor de amortiguamiento por la multiplicación del nuevo valor de amortiguamiento por un coeficiente de retardo . El bloque de conmutación 710 hace salir el valor de amortiguamiento seleccionado hasta el coeficiente de retardo , de amortiguamiento 711. El coeficiente de retardo de amortiguamiento 711 define una velocidad de amortiguamiento y controla que tan rápidamente el ajustador de amortiguamiento 205 puede ascender hasta el nuevo valor de amortiguamiento. El coeficiente de retardo de amortiguamiento 711 en una modalidad es un número ligeramente más grande que uno. La salida del coeficiente de retardo de amortiguamiento 711 es introducida en el retardo unitario 712. El retardo unitario 712 . retarda el valor de amortiguamiento en un período de amortiguamiento predeterminado. El período de retardo predeterminado puede ser un valor constante, por ejemplo, o puede ser obtenido de un tabla. La salida del retardo unitario 712 es la salida del valor de amortiguamiento del ajustador de amortiguamiento 205. El ajustador de amortiguamiento 205 genera por lo tanto en las características del ruido y en el coeficiente de retardo de amortiguamiento 711. Gráfica de los valores de amortiguamiento - Figura 8 La figura 8 es una gráfica de varios valores de amortiguamiento que pueden ser implementados en el sistema filtrante del flujómetro 200 de acuerdo con una modalidad de la invención. La figura muestra la velocidad de flujo normalizada durante el transcurso del tiempo para varios de los valores de amortiguamiento. Se puede observar que un valor de amortiguamiento puede ser seleccionado no solamente con base en la cantidad deseada de amortiguamiento, sino con base en el periodo de tiempo requerido para lograr el amortiguamiento del ruido deseado. Por ejemplo, un valor- de amortiguamiento de 1 tiene una respuesta mucho más rápida que un valor de amortiguamiento de 256. Gráfica del ascenso del valor de amortiguamiento- - Figura 9« La figura 9 es una' gráfica que muestra- un ascenso del valor de amortiguamiento de acuerdo con una modalidad de la invención. La línea recta 900 es un valor de amortiguamiento deseado, mientras que la curva 901 es un valor de amortiguamiento que se está haciendo subir durante el transcurso del tiempo. La velocidad de ascenso puede ser seleccionada para el ascenso desde un punto de inicio hasta el valor de amortiguamiento objetivo durante un periodo predeterminado de tiempo. Ventajosamente, la filtración del flujómetro de acuerdo con la invención hace posible que el ruido sea filtrado de una señal de flujómetro, incluyendo el ruido de diafonia. La filtración es efectuada sin degradar los datos del flujómetro en la señal del flujómetro. Además, la filtración acomoda las transiciones de los datos en los datos del flujómetro. Otra ventaja provista por la invención es el tamaño.' Los filtros analógicos construidos para las frecuencias inferiores típicamente requieren componentes físicamente grandes . Una- implementacion de filtro digital de acuerdo con algunas de las modalidades descritas efectúa la filtración de manera óptima, pero con componentes más pequeños físicamente. En algunas modalidades, el sistemas de filtración 200 del flujómetro puede ser implementado en un circuito integrado específico para la aplicación (ASIC por sus siglas en inglés), por ejemplo. Otra ventaja de utilizar un filtr'o digital, como lo' opuesto a un filtro analógico, es que el filtro digital puede ser controlado dinámicamente durante la operación. La filtración puede ser controlada dinámicamente de acuerdo con las condiciones del ruido y de acuerdo con los niveles/condiciones de flujo. Por lo tanto, la cantidad de amortiguamiento puede ser cambiada para remover de manera óptima el ruido sin que tenga influencia sobre la señal de datos del flujómetro. Esto está en contraste con un esquema de— iltración- analógica, en donde una cantidad fija -de la filtración es efectuada. Tal esquema de filtración fija solamente trabaja bien cuando la señal de los datos y la señal del ruido son predecibles y tienen un buen comportamiento. Se hace constar que con relación a está fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.