PL170494B1 - Sposób i uklad pomiaru natezenia przeplywu plynu w mierniku zawierajacym zespól pomiarowy efektu Coriolisa PL PL PL - Google Patents

Abstract

7. Uklad pomiaru natezenia przeplywu plynu w mierniku zawierajacym zespól pomiarowy efektu Coriolisa, polaczony z ukladem elektronicznym, przy czym zespól pomiarowy efektu Coriolisa zawiera co najmniej dwa przewody rurowe usytuowane równole- gle obok siebie, mechanizm napedowy do wprowa- dzania przewodów rurowych w ruch oscylacyjny i pare czujników do generowania pierwszego i drugiego sygnalów czujników odzwierciedlajacych ruch prze- ciwleglych ramion przewodów rurowych wzgledem siebie w wyniku przeplywu plynu przez przewody rurowe, zas uklad elektroniczny zawiera uklad po- miaru przeplywu, dolaczony do wyjsc czujników, znamienny tym, ze uklad (30) pomiaru przeplywu zawiera co najmniej trzy kanaly pomiarowe (44,54, 64), których wejscia sa dolaczone poprzez multiple- kser (31) do wyjsc czujników, korzystnie cewek (160l,160r). zas wyjscia sa polaczone, poprzez uklad cyfrowy (70) zawierajacy zespól liczników (75), do przeliczania wartosci przesuniecia czaso- wego sygnalów dla kazdej pary kanalów wejscio- wych (44 - 54, 54 - 64), z mikrokomputerem (80). Fig 3B PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ pomiaru natężenia przepływu płynu, zwłaszcza płynu technologicznego, w mierniku zawierającym zespół pomiarowy efektu Coriolisa.

Mierniki wykorzystujące zespół pomiarowy efektu Coriolisa znajdują szerokie zastosowanie jako urządzenie pozwalające dokładnie mierzyć natężenie przepływu płynów stosowanych w różnych procesach technologicznych. Miernik taki, przedstawiony w opisie patentowym USA nr 4 491 025, zawiera jeden lub dwa równoległe przewody rurowe, przy czym każdy z nich stanowi przewód rurowy lub rurę o typowym kształcie litery U do przepływu płynu. Każdy przewód rurowy jest pobudzany w celu uzyskania jego oscylacji wokół osi, która dla przewodu rurowego w kształcie litery U może być nazywana osią zagięcia. Podczas przepływu płynu przez każdy oscylujący przewód rurowy, ruch płynu wytwarza reakcje siły Coriolisa skierowane prostopadle zarówno do wektora prędkości przepływu płynu jak i wektora prędkości kątowej oscylacji przewodu. Te reakcyjne siły Coriolisa, chociaż są stosunkowo małe w porównaniu z siłą wymuszającą przepływ płynu w przewodach rurowych, powodująjednak skręcanie każdego przewodu wokół osi skręcania, która w przewodzie rurowym o kształcie litery U jest prostopadła do jego osi zagięcia. Wielkość siły skręcającej przykładnej do każdego przewodu jest związana z natężeniem przepływu płynu technologicznego przez te przewody. To skręcanie jest często mierzone za pomocą sygnałów prędkości uzyskiwanych z magnetycznych czujników prędkości umocowanych do jednego lub obydwu przewodów rurowych dla uzyskania pełnego rozkładu prędkości ruchu w każdym przewodzie rurowym z uwzględnieniem ich wzajemnego ruchu względem siebie lub względem stałej wartości odniesienia. W dwuprzewodowych miernikach z zespołem pomiarowym efektu Coriolisa, przewody rurowe są napędzane w przeciwstawnych kierunkach w taki sposób, że przewód oscyluje (wibruje) jak oddzielne ramię kamertonu. Takie kamertonowe działanie korzystnie likwiduje zasadniczo wszystkie niepożądane wibracje, które w innym przypadku mogą maskować siłę Coriolisa.

W miernikach z zespołem pomiarowym efektu Coriolisa, natężenie przepływu płynu jest proporcjonalne do przedziału czasowego At, który upływa od chwili, w której jeden określony punkt usytuowany na bocznym ramieniu przewodu rurowego przechodzi przez wstępnie określone położenie, na przykład odpowiednią płaszczyznę środkową oscylacji do chwili, w której odpowiedni punkt usytuowany na ramieniu przeciwległej strony tego samego przewodu rurowego przechodzi przez jego odpowiednie położenie, na przykład przez jego odpowiednią płaszczyznę środkową oscylacji. W równolegle biegnących dwuprzewodowych miernikach z zespołem pomiarowym efektu Coriolisa do pomiaru natężenia przepływu płynu przedział ten jest zasadniczo równy różnicy fazy pomiędzy sygnałami prędkości wytwarzanymi dla obydwu przewo4

170 444 dów rurowych przy podstawowej (rezonansowej) częstotliwości tych przewodów. Ponadto, częstotliwość rezonansowa oscylacji każdego przewodu rurowego zależy od całkowitej masy tego przewodu, to jest od masy samego, pustego przewodu i masy dowolnego płynu przepływającego przez ten przewód. Zwazywszy, że masa całkowita zmienia się przy zmianie gęstości płynu przepływającego przez przewód można przyjąć, że podobnie zmieniać się będzie częstotliwość rezonansowa przy każdej zmianie gęstości płynu, wobec czego może to być wykorzystane również do śledzenia zmian gęstości płynu.

W znanych rozwiązaniach obydwa sygnały prędkości były przetwarzane w układzie analogowym, w celu wygenerowania sygnałów wyjściowych, proporcjonalnych do natężenia przepływu masy płynu technologicznego. W szczególności w tych rozwiązaniach sygnał wyjściowy związany z każdym czujnikiem prędkości jest normalnie podawany przez układ analogowy, na przykład układ całkujący, do którego jest dołączony detektor przejścia przez zero, to jest komparator, znajdujący się w odpowiednim wydzielonym kanale wejściowym. Rozwiązania tego typu są przykładowo przedstawione w opisach patentowych USA nr nr 4 879 911,4 872 351,4 843 890 i 4 422 338.

Niektóre znane rozwiązania mierników z zespołem pomiarowym efektu Coriolisa działają na zasadzie określenia bardzo małej międzykanałowej różnicy faz sygnałów wytwarzanych przez obydwa czujniki prędkości, to jest wartości At i przekształcania tej różnicy w sygnał proporcjonalny do natężenia przepływu masy. Chociaż wartość At jest uzyskiwana poprzez pomiar różnicy czasu, to wartość ta w rzeczywistości stanowi wynik pomiaru fazy. Wykorzystanie takiego pomiaru różnicy czasu stwarza możliwość przeprowadzenia dokładnego pomiaru ujawniającego wielkość różnicy faz pomiędzy sygnałami z czujników prędkości. Każdy kanał wejściowy w mierniku wnosi do sygnału wejściowego swoje określone fazowe opóźnienie wewnętrzne. Chociaż wielkość tego opóźnienia jest generalnie bardzo mała, to często jest istotna w porównaniu z małą wykrywaną międzykanałową różnicą fazy. Znane mierniki wykorzystujące zespół pomiarowy efektu Coriolisa są budowane przy założeniu, że każdy kanał wejściowy wnosi skończoną i stałą wartość opóźnienia fazowego do sygnału wejściowego. Przy takim założeniu, w znanych miernikach wykorzystuje się wyniki pierwszego pomiaru, wykonanego przy zerowych warunkach przepływu występujących podczas kalibracji miernika, a mianowicie na pomiarze międzykanałowej różnicy faz (At) lub wskazywanym natężeniu przepływu płynu. Natężenie, podczas pomiaru aktualnego przepływu w miernikach przeprowadzane jest w ustalony sposób odejmowanie wartości wynikowej od zmierzonej wartości At lub od wartości natężenia przepływu płynu, co ma na celu wygenerowanie pozornie dokładnej wartości natężenia przepływu dla przepływającego przez znane mierniki płynu.

Niestety w praktyce zostało udowodnione, że to założenie jest niedokładne. Po pierwsze każdy kanał wejściowy ma często różną wielkość wewnętrznego opóźnienia fazowego względem drugiego kanału, lecz także wewnętrzne opóźnienie fazowe każdego kanału jest zależne od temperatury i zmienia się w różny sposób w jednym i drugim kanale, wraz ze zmianami temperatury. Ta zmienność temperaturowa prowadzi w rezultacie do wywołanych przez temperaturę międzykanałowych różnic fazy. Ponieważ wynikająca z aktualnego przepływu przez miernik mierzona różnica fazy (At) jest relatywnie mała, to błąd mierzonego opóźnienia wewnętrznego pomiędzy sygnałami, wynikający z wywoływanej przez temperaturę międzykanałowej różnicy fazy, może w określonych przypadkach być znaczący. Ten błąd generalnie nie jest brany pod uwagę w znanych miernikach wykorzystujących zespół pomiarowy efektu Coriolisa do pomiaru natężenia przepływu płynu. Błąd ten w określonych sytuacjach może powodować zauważalny, zależny od temperatury błąd pomiaru natężenia przepływu płynu, powodując w określonym stopniu zafałszowanie pomiarów.

Jedno ze znanych rozwiązań, które miało na celu uniknięcie tego błędu, polega na umieszczeniu instalacji rurek miernika wykorzystującego zespół pomiarowy efektu Coriolisa wraz z jego układami elektronicznymi w obudowie o kontrolowanej temperaturze. Rozwiązanie tego typu, zapewniając ochronę miernika przed oddziaływaniem zewnętrznych zmian temperatury i utrzymanie miernika podczas jego pracy w relatywnie stałej temperaturze, nie jest przydatne dla każdego zastosowania z uwagi na koszty. W przypadkach, w których miernik jest

170 494 umieszczony wewnątrz pomieszczeń i nie jest narażony na zmiany temperatury w szerokim zakresie, oczekiwany błąd pomiaru wynikający w zależnej od temperatury międzykanałowej różnicy fazy wykazuje tendencję do zachowania stosunkowo małych i relatywnie stałych wartości, przy czym błąd ten jest zwykle tolerowany przez użytkownika. W innych zastosowaniach, w których miernik nie jest umieszczony w obudowie o kontrolowanej temperaturze, takich jak instalacje zewnętrzne, w których miernik jest praktycznie narażony na duże zmiany temperatury pracy, błąd zmienia swoją wartość i może stać się znaczący, a zatem musi być brany pod uwagę.

W znanych miernikach wykorzystujących zespół pomiarowy efektu Coriolisa mierzona jest temperatura przewodu rurowego i wskutek związanych z temperaturą zmian elastyczności przewodu rurowego, odpowiednio zmieniana jest wartość współczynnika skalowania określana na podstawie bieżącej temperatury przewodu. Zmodyfikowana wartość tego współczynnika jest następnie wykorzystywana do określania współczynnika proporcjonalności pomiędzy międzykanałową różnicą fazy (At) i natężeniem przepływu płynu. Pomiar temperatury przewodu rurowego polega na przekształceniu na postać cyfrową sygnału wyjściowego czujnika temperatury, takiego jak platynowy element RTD (oporowy detektor temperatury), który' jest pizymocowany do zewnętrznej powierzchni przewodu rurowego. Przekształcony na postać cyfrową sygnał wyjściowy ma zwykle postać sygnału o zmiennej częstotliwości, wytwarzanego przez przetwornik napięcia na częstotliwość, który zlicza impulsy w zadanym przedziale czasu i dostarcza wynikową wartość cyfrową, która jest proporcjonalna do temperatury przewodu rurowego. W praktyce przetworniki napięcia na częstotliwość także wykazują dryf temperatury, który przy pomiarach temperatury przewodu rurowego, wskutek zmian amplitudy temperatury odniesienia, prowadzi do powstawania błędu o wielkości osiągającej kilka stopni. Ten błąd może z kolei fałszować wartość zmierzonego natężenia przepływu płynu.

Jedno z rozwiązań, częściowo rozwiązujące problem zależności temperaturowej parametrów kanałów wejściowych mierników wykorzystujących zespół pomiarowy efektu Coriolisa przedstawiono w opisie patentowym USA nr 4 817 448. W opisie tym przedstawiono dwukanałowy wejściowy układ przełączający, który w tym konkretnym rozwiązaniu stanowi dwubiegunowy dwuzłączowy przełącznikowy tranzystor połowy FET, umieszczony pomiędzy wejściami czujników prędkości i wejściami obu kanałów, przy czym tranzystor FET łączy wyjścia lewego i prawego czujnika z odpowiednimi wejściami lewego i prawego kanału, natomiast w położeniu przeciwnym połączenia te są wykonywane odwrotnie. Układ przełączający jest sterowany tak, że zmienia swoje położenie w każdym kolejnym cyklu ruchu przewodu rurowego. W ten sposób sygnał wyjściowy każdego czujnika jest naprzemiennie doprowadzany kolejno do obu kanałów. W okresie obejmującym dwa cykle, mierzone są odpowiednie przedziały czasowe, przy uwzględnieniu sygnałów podawanych na oba kanały, a następnie są łącznie uśredniane dla określenia wartości pojedynczego przedziału czasowego, przy wykorzystaniu której są likwidowane błędy związane z każdym z kanałów. Następnie ta wynikowa wartość przedziału czasowego jest wykorzystana do określania natężenia przepływu płynu przez miernik.

Istotą sposobu pomiaru natężenia przepływu płynu według wynalazku w mierniku zawierającym zespół pomiarowy efektu Coriolisa, posiadający co najmniej dwa przewody rurowe usytuowane równolegle obok siebie i układ elektroniczny, w którym wprowadza się przewody rurowe w ruch oscylacyjny o wzajemnie przeciwnych fazach, wykrywa się oscylacje przewodów rurowych, generuje się sygnały pierwszego i drugiego czujników odzwierciedlające ruch przeciwległych ramion przewodów rurowych, w wyniku przepływu płynu przez przewody rurowe, oraz określa się przesunięcie czasowe między sygnałami czujników, jest to, że sygnały pierwszego i drugiego czujników przetwarza się w trzech torach pomiarowych, przy czym do pierwszego i drugiego torów pomiarowych wprowadza się naprzemiennie sygnały pierwszego i drugiego czujników zaś do trzeciego toru pomiarowego wprowadza się jeden z dwóch sygnałów czujników, po czym w pierwszym etapie pomiaru, gdy do pierwszego toru pomiarowego doprowadzony jest sygnał pierwszego czujnika a do drugiego i trzeciego torów pomiarowych doprowadzony jest sygnał drugiego czujnika, mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wyjściach pierwszej pary torów pomiarowych, którą stanowią pierwszy i trzeci tory pomiarowe, oraz

170 494 mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wyjściach drugiej pary torów pomiarowych, którą stanowią drugi i trzeci tory pomiarowe, po czym koryguje się otrzymane wartości przesunięcia czasowego sygnałów pierwszej pary torów pomiarowych przez dodanie wartości przesunięcia czasowcgo sygnałów drugiej pary torów pomiarowych, uzyskując pierwszą skorygowaną wartość przesunięcia czasowego, natomiast w drugim etapie pomiaru, gdy do drugiego toru pomiarowego doprowadzony jest sygnał pierwszego czujnika a do pierwszego i trzeciego torów pomiarowych doprowadzony jest sygnał drugiego czujnika, mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wyjściach drugiej pary torów pomiarowych, którą stanowią drugi i trzeci tory pomiarowe, oraz mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wejściach pierwszej pary torów pomiarowych, którą stanowią pierwszy i trzeci tory pomiarowe, po czym koryguje się otrzymane wartości przesunięcia czasowego sygnałów drugiej pary torów pomiarowych przez dodanie wartości przesunięcia czasowego sygnałów pierwszej pary torów pomiarowych, uzyskując drugą skorygowaną wartość przesunięcia czasowego, a następnie oblicza się natężenie przepływu płynu jako funkcję pierwszej i drugiej skorygowanych wartości przesunięć czasowych.

Korzystne jest, gdy zgodnie z wynalazkiem pierwszą i drugą wartości przesunięć czasowych sygnałów czujników mierzy się podczas przepływu płynu.

Korzystne jest także, gdy do trzeciego toru wprowadza się dowolny sygnał odniesienia.

Ponadto korzystne jest, gdy zgodnie z, wynalazkiem dokonuje się pomiaru wielu wartości przesunięć czasowych sygnałów czujników związanych z każdą parą torów pomiarowych.

Dalsze korzyści z wynalazku uzyskuje się, gdy w trakcie wprowadzania sygnałów pierwszego i drugiego czujników do wejść torów pomiarowych porównuje się poziom sygnałów wejściowych w każdym z torów pomiarowych z ustalonym poziomem sygnału i przesyła się te sygnały wejściowe, których poziom jest nie mniejszy od poziomu ustalonego.

Korzystne jest ponadto, gdy według wynalazku pierwszą i drugą wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników dla pierwszej i drugiej pary torów pomiarowych określa się jako średnią z pomiarów pierwszej i drugiej wartości przesunięcia czasowego sygnałów czujników dla pierwszej i drugiej pary torów pomiarowych.

Istotą układu pomiaru natężenia przepływu płynu według wynalazku w mierniku zawierającym zespół pomiarowy efektu Coriolisa połączony z układem elektronicznym, przy czym zespół pomiarowy efektu Coriolisa zawiera co najmniej dwa przewody rurowe usytuowane równolegle obok siebie, mechanizm napędowy do wprowadzania przewodów rurowych w ruch oscylacyjny i parę czujników do generowania pierwszego i drugiego sygnałów czujników odzwierciedlających ruch przeciwległych ramion przewodów rurowych względem siebie w wyniku przepływu płynu przez przewody rurowe, zaś układ elektroniczny zawiera układ pomiaru przepływu, dołączony do wyjść czujników, jest to, że układ pomiaru przepływu zawiera co najmniej trzy kanały pomiarowe, których wejścia są dołączone poprzez multiplekser do wyjść czujników, korzystnie cewek, zaś wyjścia są połączone, poprzez układ cyfrowy zawierający zespół liczników, do przeliczania wartości przesunięcia czasowego sygnałów dla każdej pary kanałów wejściowych, z mikrokomputerem.

Korzystne jest, gdy w układzie według wynalazku do multipleksera, układu cyfrowego i mikrokomputera jest dołączony logiczny układ sterujący, zaś zespół liczników zawiera dwa liczniki, których wejścia są dołączone do wyjść pierwszego i drugiego kanałów pomiarowych oraz do wyjść drugiego i trzeciego kanałów pomiarowych. .

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia dokładny pomiar wartości natężenia przepływu, przy równoczesnej niewrażliwości na zmiany temperatury otoczenia. Rozwiązanie takie nie ujawnia dostrzegalnie niekorzystnych efektów temperaturowych i zapewnia wyraźną odporność na zakłócenia.

Miernik według wynalazku odznacza się pomijalnymi wartościami lub całkowitym brakiem niedokładności pomiaru wynikających z wpływu temperatury w relatywnie szerokim zakresie zmian temperatury otoczenia, umożliwiając w ten sposób wykorzystanie takiego miernika do wykonywania bardzo dokładnych pomiarów przepływu płynu w szerokim zakresie zastosowań, w szczególności bez potrzeby umieszczania miernika w obudowie ze stabilizacją

170 494 temperatury. Ponadto ten miernik posiada zwiększoną dokładność pomiaru i związane z tym zmniejszenie towarzyszących kosztów instalacji, co rozszerza zakres zastosowań, z którymi taki miernik może być wykorzystany.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny schemat miernika do pomiaru natężenia przepływu płynu, fig. 2 przedstawia schemat blokowy znanych układów elektronicznych z fig. 1, fig. 3A i 3B przedstawiają schemat blokowy układu pomiaru przepływu według wynalazku, fig. 4A i 4B przedstawiają sekwencje operacji wykonywanych przez parę kanałów układu pomiaru przepływu pokazanego na fig. 3A i 3B, fig. 5 przedstawia tablicę stanów układu liczącego w układzie pomiaru przepływu wykonywanej przez układ przetwarzający znajdujący się w układzie pomiaru przepływu pokazanym na fig. 3A i 3B, fig. 6 przedstawia uproszczoną sieć działań głównej pętli pomiaru przepływu wykonywanej przez układ przetwarzający znajdujący się w układzie pomiaru przepływu pokazanym na fig. 3A i 3B, fig. 7A i 7B przedstawiają sieć działań procedury określenia zera, wykonywanej jako część pętli głównej pokazanej na fig. 8A i 8B, fig. 8A i 8B przedstawiają sieć działań procedury wyznaczenia zera mechanicznego, fig. 9 przedstawia schematycznie operacje zerowania występujące w każdym odpowiednim zakresie odchylenia standardowego wartości At uzyskiwanych podczas procedury wyznaczania zera mechanicznego, fig. 10 przedstawia schematycznie zakresy akceptowalnych i nieakceptowalnych wartości zera mechanicznego zaś fig. 11 przedstawia sieć działań procedury przetwarzania temperatury z detektora RDT wykonywanej w trybie okresowych przerwań przez układ przetwarzający znajdujący się w układzie pomiaru przepływu pokazanym na fig. 3 A i 3B, przy czym dla łatwiejszego zrozumienia opisu w stosowanych miejscach do oznaczania identycznych powtarzających się rysunkach elementów zastosowane zostały identyczne numery odniesienia.

Na wstępie szczegółowego opisu przykładu wykonania wynalazku należy zaznaczyć, że rozwiązanie według wynalazku może być wykorzystane w wielu różnych układach do pomiaru wielkości wejściowych, przy zastosowaniu zwielokrotnionych kanałów z wejściami analogowymi. Korzystny aspekt zastosowania wynalazku polega na tym, że wynalazek ten w sposób zasadniczy lub wręcz całkowicie eliminuje błędy, które w innym przypadku mogą powstawać w wyniku zróżnicowania parametrów użytkowych poszczególnych kanałów i ich podatności na działanie na przykład temperatury, starzenia się i/lub innych czynników, które w różny sposób oddziałują na znajdujący się w tych kanałach układ analogowy. Jest oczywiste, że zastosowanie to będzie związane z dowolną wersją miernika wykorzystującego zespół pomiarowy efektu Coriolisa, niezależnie od tego czy miernik mierzy przepływ, natężenie przepływu, gęstość lub inny parametr (parametry) badanego płynu. Tym niemniej, dla zapewnienia zwięzłości, rozwiązanie według wynalazku będzie omawiane na przykładzie miernika zawierającego zespół pomiarowy efektu Coriolisa przeznaczonego szczególnie do pomiaru natężenia przepływu płynu i sumarycznego przepływu płynu.

Na figurze 1 pokazano schemat miernika 5 do pomiaru natężenia przepływu płynu. Zgodnie z rysunkiem, miernik 5 ma dwa podstawowe zespoły składowe: zespół 10 pomiarowy Coriolisa i układ 20 elektroniczny miernika. Zespół 10 pomiarowy mierzy natężenie przepływu żądanego płynu. Układ 20 elektroniczny miernika jest dołączony do zespołu 10 pomiarowego za pomocą doprowadzeń 100, dostarczających przykładowo informacje o natężeniu przepływu masy i sumarycznym przepływie masy. Informacja o natężeniu przepływu masy jest dostarczana przez doprowadzenia 28 w postaci częstotliwości i w postaci wyskalowanych impulsów. Informacja o natężeniu przepływu masy jest dodatkowo dostarczana również w postaci analogowej, a mianowicie w postaci prądu o wartości 4-20 mA przez doprowadzenia 26 umożliwiającego łatwe dołączenie do znajdującego się dalej sprzętu do sterowania procesu i sprzętu pomiarowego.

Jak pokazano na rysunku, zespół 10 pomiarowy Coriolisa ma parę rur rozgałęzionych 110 i 110’, człon rurowy 150, parę równoległych przewodów rurowych (rur) 130 i 130’, mechanizm napędowy 180, parę cewek 160l i 160r czujnika prędkości i parę stałych magnesów 170l i 170r. Przewody rurowe 130 i 130’ mają zasadniczo kształt litery U, a ich końce są dołączone do bloków 1201120’ mocujących przewody, które z kolei są umocowane do odpowiednich rur rozgałęźnych

170 494

110 i 110’. Oba przewody rurowe nie mają złącz wrażliwych na ciśnienie. Jak pokazano na fig. 1, ciągłą, zamkniętą drogę przepływu płynu przez zespół 10 pomiarowy Coriolisa tworzą boczne odgałęzienia przewodów 130 i 130’, umocowane na stałe do bloków 120 i 120’ mocujących przewody, które to bloki są z kolei połączone na stałe z rmarni lozgałęźnymi 110 i 110’. W szczególności, gdy zespół pomiarowy 10 za pomocą końcówki 101 wlotowej i końcówki 101’ wylotowej, jest dołączony do systemu kanałów (nie pokazany), przez który przepływa płyn technologiczny stanowiący przedmiot pomiaru, to płyn ten wpływa do zespołu pomiarowego 10 przez otwór końcówki 101 wlotowej przy rozgałęzionej 110 i przepływa przez jego drogę przepływu o stopniowo zmieniającym się przekroju poprzecznym do bloku 120 mocowania przewodów. Tutaj następuje rozdzielenie płynu, który płynie dalej przewodami rurowymi 130 i 130’. Po wyjściu z przewodów rurowych 130 i 130’, płyn technologiczny zostaje połączony w jeden strumień w bloku 120’ mocowania przewodów, a następnie jest wprowadzany do rury rozgałęźnej 110’. Wewnątrz rury rozgałęźnej 110’ płyn przepływa przez drogę przepływu o podobnym, stopniowo zmieniającym się przekroju poprzecznym jak w rurze rozgałęźnej 110, co zostało pokazane liniami przerywanymi 105, do otworu na końcu wylotowym 101’. Na końcu 101’ płyn ponownie wpływa do systemu kanałów. Człon rurowy 150 nie przewodzi żadnego płynu. Człon ten służy do poosiowego zgrania położeń rur rozgałęźnych 110 i 110’, i utrzymywania wcześniej ustalonej odległości między nimi w taki sposób, że te przewody rozgałęźne pozwalają łatwo dołączyć bloki 120 i 120’ mocowania przewodów i przewody rurowe 130 i 130’.

Przewody rurowe 130 i 130’ w kształcie litery U są dobierane i odpowiednio umocowane do bloków mocowania przewodów w taki sposób, aby miały zasadniczo takie same momenty bezwładności i stałej sprężystości względem osi zginania odpowiednio W-W i W’-W’. Te osie zginania są zorientowane prostopadle do odgałęzień bocznych przewodów rurowych w kształcie litery U i są usytuowane w pobliżu odpowiednich bloków 120 i 120’ mocowania przewodów rurowych. Przewody rurowe w kształcie litery U wystają na zewnątrz z bloków mocujących, są ustawione równolegle względem siebie i mają zasadniczo jednakowe momenty bezwładności, i równe stałe sprężystości względem odpowiednich osi zginania. Wobec tego, że stałe sprężystości przewodów rurowych zmieniają się wraz z temperaturą, oporowy detektor temperatury (RTD) 190 (zwykle platynowy detektor temperatury) jest umocowany do jednego z przewodów rurowych, w tym przypadku do przewodu 130’, dla ciągłego mierzenia temperatury przewodu rurowego. Temperatura przewodu rurowego, a więc i napięcie pojawiające się na detektorze przy zadanej wartości prądu przepływającego przez ten detektor, będzie zależało od temperatury płynu przepływającego przez przewód rurowy. Pojawiające się na oporowym detektorze temperatury RTD napięcie zależne od temperatury jest zgodnie z dobrze znanym sposobem wykorzystywane w układzie 20 elektronicznym miernika do stosowanej kompensacji wartości stałej sprężystości, przy wszelkich zmianach temperatury przewodu rurowego. Detektor RTD jest dołączony do układu 20 elektronicznego miernika za pomocą doprowadzenia 195.

Oba rozpatrywane przewody rurowe są wprowadzane zwykle w ruch sinusoidalny w kierunkach przeciwnych względem odpowiednich osi zginania, z ich zasadniczo jednakową częstotliwością rezonansową. W ten sposób dwa przewody rurowe wibrują w podobny sposób, jak na to miejsce w przypadku ramion kamertonu. Mechanizm 180 napędzający przekazuje przewodem 130 i 130’ oscylacyjne siły napędzające. Ten mechanizm napędzający może zawierać jedno z wielu dobrze znanych urządzeń, takich jak magnes przymocowany na przykład do przewodu rurowego 130’ i znajdującą się naprzeciw magnesu cewkę, umocowaną na przykład do przewodu rurowego 130, przez którą to cewkę przesyłany jest prąd zmienny dla uzyskania sinusoidalnej wibracji obydwu przewodów rurowych z jednakową częstotliwością. Odpowiedni sygnał napędzający jest doprowadzany do mechanizmu 180 napędzającego z układu 20 elektronicznego miernika przez doprowadzenie 185.

W wyniku przepływania płynu przez dwa przewody rurowe w tym samym czasie, w którym przewody te są napędzane w przeciwnych kierunkach, wzdłuż sąsiadujących odgałęzień bocznych każdego przewodu rurowego 130 i 130’ są generowane siły Coriolisa działające w przeciwnych kierunkach, to jest siła Coriolisa generowana w odgałęzieniu bocznym 131 jest

170 494 skierowana przeciwnie do siły generowanej w odgałęzieniu bocznym 131’. Występowanie tego zjawiska wynika stąd, że chociaż płyn płynie przez przewody rurowe zasadniczo równolegle w tym samym kierunku, to wektory prędkości kątowej w oscylujących (wibrujących) przewodach rurowych choć zasadniczo ustawione równolegle, są skierowane w przeciwnych kierunkach. Zgodnie z powyższym, w wyniku działania sił Coriolisa, podczas pierwszej połowy cyklu oscylacji obu przewodów rurowych, odgałęzienia boczne 131 i 131’ będą zbliżały się do siebie na odległość mniejszą od minimalnej odległości występującej pomiędzy tymi odgałęzieniami wynikającej tylko z oscylacyjnego ruchu przewodów rurowych wytwarzanego przez mechanizm 180 napędzający. Podczas drugiej połowy cyklu generowane siły Coriolisa będą skręcały odgałęzienia boczne 131 i 131 ’ jeszcze bardziej w bok, w porównaniu z maksymalną odległością między tymi odgałęzieniami, powstajacą przy ruchu oscylacyjnym przewodów rurowych wywołanym przez mechanizm 180 napędzający.

Podczas oscylacji przewodów rurowych sąsiadujące odgałęzienia boczne, które pod wpływem działania sił zbliżają się do siebie bliżej niż odpowiedniki tych odgałęzień bocznych osiągną punkt końcowy swojego ruchu, w której ich szybkość przechodzi przez zero, wcześniej niż ma to miejsce w odpowiednikach odgałęzień bocznych. Przedział czasowy (który nazywany będzie odtąd międzykanałową różnicą faz lub różnicą czasu lub wprost wartością At) upływający od chwili, w której jedna para sąsiadujących odgałęzień bocznych osiąga punkt końcowy swojego ruchu, do chwili, w której odpowiednik pary odgałęzień bocznych, to jest takiej pary, w której w dalszym ciągu działa siła rozsuwająca, osiągnie odpowiadający tej parze punkt końcowy, jest zasadniczo proporcjonalny do natężenia przepływu masy płynu przepływającego przez zespół 10 pomiarowy.

Dla zmierzenia przedziału czasowego At, do każdego z przewodów 130 o 130’ rurowych w pobliżu ich wolnych końców są umocowane cewki 160l i 160r, a magnesy stałe 170l i 170r są umocowane w pobliżu drugich wolnych końców tych przewodów. Magnesy 170l i 170r są umieszczone tak, aby cewki 160l i 160r znajdowały się w przestrzeni otaczającej odpowiednie magnesy stałe, i aby pola magnetyczne były zasadniczo jednorodne. W takiej konfiguracji elektryczne sygnały wyjściowe wytwarzane przez cewki 160l i 160r odzwierciedlają przebieg prędkości podczas pełnego ruchu przewodów rurowych i mogą być przetwarzane za pomocą dowolnego z wielu dobrze znanych sposobów, w celu wyznaczenia przedziału czasowego i w dalszej kolejności natężenia przepływu masy płynu przepływającego przez miernik. W tym rozwiązaniu cewki 160l i 160r wytwarzają lewy i prawy sygnał prędkości, które pojawiają się odpowiednio na doprowadzeniach 165l i 165r. Skoro tak, to można stwierdzić, że cewki 160l i 160r i odpowiadające im magnesy 170l i 170r tworzą odpowiednio czujniki lewy i prawy. Chociaż pozornie wartość At jest uzyskiwana na podstawie pomiaru różnicy czasu, to w rzeczywistości At odzwierciedla pomiar fazy. Zastosowanie pomiaru różnicy czasu prowadzi w tym przypadku do dokładnego określenia różnicy faz sygnałów z lewego i prawego czujnika prędkości.

Jak wspomniano, układ 20 elektroniczny miernika akceptuje w charakterze sygnału wejściowego sygnał detektora RTD pojawiający się na doprowadzeniu 195 oraz lewy i prawy sygnały prędkości pojawiające się odpowiednio na odprowadzeniach 165l i 165r. Układ 20 elektroniczny miernika wytwarza również, jak wskazywano, sygnał napędzający, pojawiający się na doprowadzeniu 185. Doprowadzenia 165l, 165r, 185 i 195 są łącznie określane jako doprowadzenie 100. Układ 20 elektroniczny miernika przetwarza zarówno lewy jak i prawy sygnał prędkości oraz sygnał detektora RTD, w wyniku którego określa natężenie przepływu masy i zsumowany przepływ masy płynu przepływającego przez zespół 10 pomiarowy. Sygnał natężenia przepływu masy jest wysyłany przez układ 20 elektroniczny miernika w postaci analogowej, a konkretnie w postaci prądu o wartości 4-20 mA, na dołączone linie, tworzące wyprowadzenie 26. Informacja o natężeniu przepływu masy jest dostarczana również w postaci częstotliwości (o typowym maksymalnym zakresie 0-10 kHz) przez odpowiednią linię wewnątrz wyprowadzenia 26 do dołączonych dalej urządzeń.

170 494

Schemat blokowy znanego rozwiązania układu elektronicznego miernika zamieszczono na fig. 2. Jak pokazano, układ 20 elektroniczny miernika zawiera układ 23 pomiaru przepływu, układ 27 napędu rury przepływu i wyświetlacz 29.

Pokazany na fig. 2 układ 27 napędu rury przepływu wytwarza odpowiedni periodyczny przemienny lub impulsowy sygnał napędzający, który poprzez doprowadzenie 185 napędza mechanizm 180. Układ ten synchronizuje sygnał napędzający z lewym sygnałem prędkości pojawiającym się na wyprowadzeniach 165l i 25. Podczas pracy, układ 27 utrzymuje oba przewody rurowe w stanie sinusoidalnego ruchu wibracyjnego o przeciwstawnych fazach, przy podstawowej częstotliwości rezonansowej. Podobnie jak w znanych rozwiązaniach, częstotliwość ta jest zależna od wielu czynników, włączając w to zróżnicowane charakterystyki własne rur oraz gęstość przepływającego przez te rury płynu technologicznego.

Układ 23 pomiaru przepływu przetwarza lewy i prawy sygnał prędkości pojawiające się odpowiednio na wyprowadzeniach 165l i 165r, wraz z sygnałem detektora RTD pojawiającym się na wyprowadzeniu 1‘95 w dobrze znany sposób, a celem tego przetwarzania jest określenie natężenia przepływu masy i sumarycznego przepływu masy płynu technologicznego przepływającego przez zespół łOpomiarowy. Wynikowa informacjao natężeniu przepływu masy jest dostarczana w postaci prądowego sygnału wyjściowego o natężeniu 4-20 mA na wyprowadzeniu 263, umożliwiającym jego łatwe doprowadzenie do dodatkowego dołączonego sprzętu sterowania procesem (nie pokazany) oraz w postaci skalowanego sygnału częstotliwości na wyprowadzeniu 262, umożliwi ającym łatwe dołączenie do zdalnego urządzenia sumuj ącego (również nie pokazane). Sygnały na wyprowadzeniach 262 i 263 stanowią część sygnałów przetwarzania, które łącznie pojawiają się na wyprowadzeniu 26 pokazanym na fig. 1. Inne wyprowadzenia (nie pokazane) wchodzące w skład wyprowadzenia 26 dostarczają w postaci cyfrowej sumaryczną informację o przepływie, jak również informacje o innych parametrach procesu, dla umożliwienia ich wprowadzenia do odpowiedniego wyświetlacza, urządzeń telemetrycznych i/lub dołączonego urządzenia przetwarzającego.

Ponieważ znany jest sposób, za pomocą którego układ 23 pomiaru przepływu generuje informacje o natężeniu przepływu masy i o sumarycznym przepływie masy, to dalej omawiana będzie tylko ta część układów elektronicznych, która jest związana z niniejszym wynalazkiem. Uwzględniając powyższe można stwierdzić, że układ 23 pomiarowy ma dwa niezależne kanały wejściowe: lewy kanał 202 i prawy kanał 212. Każdy kanał ma integrator i dwa detektory przejścia przez zero. Lewy i prawy sygnały prędkości są w obydwu kanałach podawane na odpowiednie integratory 206 i 216, z których każdy tworzy w rezultacie filtr dolnoprzepustowy. Uzyskane wynikowe sygnały wyjściowe tych integratorów są podawane na wejścia detektorów przejścia przez zero (działających jak komparatory) 208 i 218, z których każdy generuje zmianę poziomu sygnału w każdym przypadku, gdy odpowiedni scałkowany sygnał prędkości przekroczy okna napięcia wyznaczone przez niski wstępnie określony dodatni i ujemny poziom napięcia. Sygnały wyjściowe obydwu detektorów 208 i 218 przejścia przez zero są wprowadzane jako sygnały sterujące do licznika 220 dla określenia przedziału czasowego w postaci liczby impulsów zegarowych występujących pomiędzy odpowiednimi zmianami na tych wyjściach. Ten przedział czasowy jest dobrze znaną wartością At i zmienia się wraz z natężeniem przepływu masy płynu.

Wynikowa wartość At jest przekazywana równolegle w postaci odczytów licznika, traktowanych jako dane wejściowe, na wejście układu 235 przetwarzającego. Poza tym detektor RTD 190 jest dołączony do układu 224 wejściowego RTD, który zasila detektor RTD prądem stałym, linearyzuje napięcie pojawiające się na detektorze RTD i przetwarza to napięcie za pomocą przetwornika 226 napięcia na częstotliwość (V/F) w ciąg impulsów o skalowanej częstotliwości zmieniającej się proporcjonalnie do wszelkich zmian napięcia na detektorze RTD. Wytworzony w układzie 224 wynikowy ciąg impulsów jest podawany jako sygnał wejściowy na licznik 228, który okresowo zlicza impulsy ciągu i wytwarza wartość w postaci odczytu wskazań licznika, które są proporcjonalne do mierzonej temperatury. Zawartość licznika 228 jest wprowadzana równolegle w charakterze danych wejściowych do układu 235 przetwarzającego. Układ 235 przetwarzający, którym jest zwykle system mikroprocesorowy, na podstawie wprowadzanych

170 494 do niego wartości numerycznych At i temperatury, określa bieżące natężenie przepływu masy. W związku z tym, przekształcona na postać cyfrową wartość temperatury jest wykorzystywana do modyfikowania wartości współczynnika skalowania określonego na podstawie bieżącej temperatury przewodów rurowych i w wyniku tego uwzględnia zalezne od temperatury zmiany elastyczności przewodu rurowego. Zmodyfikowany współczynnik skalowania (to jest temperaturowo skompensowany współczynnik skalowania - RF) jest następnie wykorzystywany do wyznaczania współczynnika proporcjonalności pozwalającego określić natężenie przepływu masy na podstawie zmierzonej bieżącej wartości At. Układ 235 po określeniu natężenia przepływu masy aktualizuje sumaryczny przepływ masy i dostarcza również odpowiednie sygnały wyjściowe natężenia przepływu masy, które poprzez wyprowadzenie 26 mogą być doprowadzone do lokalnego wyświetlacza 29 i/lub do dołączonych urządzeń sterowania procesem pomiarowym.

Teraz staje się oczywiste, że układ analogowy znajdujący się w lewym i prawym kanałach niekorzystnie wprowadza się określony błąd do wynikowych wartości przepływu masy wyznaczanych przez układ 235 przetwarzający. Każdy kanał wejściowy może w konkretnym przypadku mieć nie tylko różną wartość wewnętrznego opóźnienia fazy w porównaniu z drugim kanałem, które zostało zmierzone od wejścia integratora do wyjścia detektora przejścia przez zero, lecz także opóźnieniefazy wytwarzane wewnętrznie w każdym kanale jest zależne od temperatury i często zmienia się różnie w poszczególnych kanałach, wraz z odpowiednimi zmianami temperatury. Skoro tak, to opóźnienie fazy w lewym kanale 202 może mieć inną zależność zmiany wartości od temperatury niż w prawym kanale 212. Ta zmienność wartości międzykanałowej różnicy fazy wynikająca ze zmian temperatury przejawia się w postaci składowej błędu w mierzonej wartości At. Ponieważ wartość At wynikająca wyłącznie z aktualnego przepływu przez miernik jest relatywnie mała, to ta składowa błędu może być w określonych przypadkach znacząca. Błąd ten generalnie nie jest brany pod uwagę w aktualnie dostępnych miernikach Coriolisa. W określonych sytuacjach, szczególnie wówczas, gdy miernik pracuje na wolnym powietrzu i jest narażony na duże zmiany temperatury, błąd ten może wnosić zauważalny, zależny od temperatury błąd pomiarów natężenia przepływu masy, powodujący niekiedy zafałszowanie tych pomiarów.

Pomimo zależnych od temperatury błędów pomiaru wartości At, sam układ pomiaru temperatury stanowi dodatkowe źródło zależnego od temperatury błędu pomiaru przepływu masy i natężenia przepływu, wytwarzanego w układzie 235 przetwarzającym. Przetwornik V/F 226 znajdujący się w układzie 224 wejściowym RTD, jak prawie wszystkie przetworniki, ma mierzalny dryft temperaturowy. Ten dryft, zależny od amplitudy zmian temperatury otoczenia, może stać się przyczyną powstawania błędu pomiaru temperatury przewodu rurowego o wielkości rzędu kilka stopni. Ten błąd może z kolei prowadzić do powstawania błędów wartości zmodyfikowanego współczynnika skalowania, który z kolei będzie również fałszował wartości natężenia przepływu masy i sumaryczne wartości przepływu masy.

Zgodnie z wynalazkiem, dwa identyczne kanały wejściowe (to jest lewy i prawy) stosowane powszechnie we wcześniejszych rozwiązaniach układów do pomiaru przepływu, są zastąpione dwiema parami kanałów wejściowych (to jest parami A-C i B-C), pozwalającymi zmierzyć opóźnienie fazy wnoszone przez każdą parę kanałów. Jeżeli dla każdej pary kanałów znana jest bieżąca wartość opóźnienia fazy, to wartość ta może być następnie wykorzystana do korygowania zależnych od przepływu wartości At mierzonych następnie przez tę parę kanałów. Ponieważ praca każdej pary kanałów zamyka się w cyklu, o stosunkowo krótkim przedziale czasowym pomiędzy pomiarem własnego wewnętrznego opóźnienia fazy, to jest trybem zerowania i pomiaru wartości At dla aktualnych warunków przepływu, to jest trybem pomiaru, to bieżąca wartość opóźnienia fazy dokładnie odzwierciedla wszystkie zmiany wynikające ze zmian temperatury, oddziaływujące na parametry użytkowe każdej pary kanałów. Ponieważ pomiary At odzwierciedlające przepływ wykonywane w każdej parze kanałów są skorygowane dla bieżącego wewnętrznego opóźnienia fazy związanego z tą konkretną parą, to te wartości At nie zawierają zauważalnych składowych błędu związanych ze zmianami temperatury, niezależnie od temperatury otoczenia miernika i od zmian tej temperatury.

700 444

W szczególności, w układzie do pomiaru przepływu wykorzystywane są trzy rozdzielone, podobne kanały wejściowe (to jest kanały A, B i C), a pomiary międzykanałowego przesunięcia fazowego są wykonywane sukcesywnie i naprzemiennie dla każdej z dwu par, to jest par A-C i B-C utworzonych z dwu spośród trzech kanałów. Para kanałów A-C zawiera kanały A i C, podczas gdy para kanałów B-C zawiera kanały B i C. Kanał C pełni rolę kanału odniesienia i jest nieprzerwanie zasilany sygnałem przebiegu prędkości z jednego z dwu czujników, przy czym w konkretnym zalecanym wykonaniu sygnałem wejściowym jest sygnał z lewego czujnika prędkości.

Sygnałem wejściowym kanałów A i B jest sygnał z lewego lub z prawego czujnika prędkości. Chociaż zarówno w trybie zerowania jak i w trybie pomiarowym przeprowadzany jest pomiar międzykanałowej różnicy faz w parze kanałów, to zasadnicza różnica pomiędzy trybami polega na tym, że w trybie zerowania na wejścia obydwu kanałów jest podawany ten sam sygnał, to jest sygnał z lewego czujnika prędkości, w związku z czym pomiar międzykanałowej różnicy faz daje wartość zewnętrznego opóźnienia fazy dla tej pary, podczas gdy w trybie pomiaru lewy i prawy sygnały prędkości są podawane na różne odpowiednie kanały tej pary, co jest równoznaczne z pomiarem jeszcze nieskorygowanej wartości At, odpowiadającej bieżącemu przepływowi, która to wartość jest następnie wykorzystywana do określania wartości bieżącego przepływu masy i natężeni a przepływu. Mimo że pomiary międzykanałowej różnicy faz (At) są wykonywane w obydwu trybach pracy, to dla uproszczenia i uniknięcia nieporozumień będę rozróżniał te wartości zależnie od momentu ich uzyskania. Tak więc od tej chwili pomiary faz wykonywane w trybie zerowania będę traktował jako pomiary międzykanałowej różnicy faz, a pomiary faz wykonywane w trybie pomiaru będę traktował jako pomiary wartości At. Także od tej chwili zarówno pomiary międzykanałowej różnicy faz jak i pomiary wartości At dla dowolnej pary kanałów będą określane łącznie jako pomiary czasowe.

W konkretnym przypadku, gdy którakolwiek para kanałów działa w trybie zerowania, jak n a przykład para A-C, to ten sam sygnał, to jest sygnał z l ewego czujnika prędkości jest podawany na wejścia obu kanałów tej pary. Następnie podczas tak zwanego przedziału zerowania są sukcesywnie i repetycyjnie wykonywane pomiary międzykanałowej różnicy faz i przeprowadzane jest uśrednianie uzyskanych wyników. W idealnym przypadku, gdy oba kanały tej pary mają takie same opóźnienia fazy, to jest opóźnienie fazy w kanale A jest równe opóźnieniu fazy w kanale odniesienia C, wynikowa wartość pomiaru międzykanałowej różnicy faz wynosi zero. Jednak w rzeczywistości wszystkie trzy kanały w każdej chwili mają zwykle różne wewnętrzne opóźnienia fazy. Tym niemniej, ponieważ opóźnienie fazy dla każdej pary jest mierzone względem tego samego kanału odniesienia, to jest kanału C, to wszelkie różnice w opóźnieniu fazy pomiędzy dwiema parami jest spowodowane różnicą wewnętrznego opóźnienia fazy pomiędzy kanałami A i B. W chwili, w której zakończył się przedział zerowania, na wejście kanału, który nie jest kanałem odniesienia tej pary zostaje podany sygnał z innego czujnika prędkości, to jest z prawego czujnika prędkości. Zanim kanał zacznie pracować w trybie pomiarowym, w którym są mierzone wartości At odzwierciedlające przepływ, zezwala się na upłynięcie skończonego przedziału czasowego zawierającego tak, zwany przedział przełączania. Przedział przełączania jest wystarczająco długi dla zakończenia wszystkich przejściowych procesów przełączania, np. do spadku ich amplitudy do wartości lezącej poniżej wstępnie określonego poziomu.

Podczas gdy jedna para kanałów, na przykład A-C działa w trybie zerowania, druga para kanałów, na przykład B-C działa w trybie pomiaru. W każdej parze kanałów, każda kolejno mierzona w trybie pomiaru wartość At odzwierciedlająca przepływ jest skompensowana zwykle poprzez odejmowanie ostatniej wartości wewnętrznego opóźnienia fazy zmierzonego dla tej pary kanałów we wcześniejszym trybie zerowania.

Długość przedziału czasowego, w którym jedna para kanałów działa w trybie pomiaru, to jest długość przedziału pomiaru jest równa długości przedziału, w którym inna para kanałów działa w trybie zerowania. Ostatnio wspomniany przedział (to jest przedział zerowania) obejmuje czas (to jest przedział przełączania), w którym w ostatnim wspomnianym kanale

170 494 następuje przełączenie wejścia kanału z prawego na lewy sygnał czujnika prędkości, następnie jest wykonywane zerowanie (podczas tak zwanego przedziału zerowania'¹) i wreszcie wejście kanału nie stanowiącego kanału odniesienia zostaje przełączone z lewego z powrotem na prawy sygnał czuinika prędkości. Zauważmy, że przedział zerowania zawiera zarówno dwa przedziały przełączania jak i przedział zerowania..

Na zakończenie przedziału pomiaru, pary kanałów po prostu zmieniają tryby pracy. Przykładowo w parze kanałów B-C początkowo wejście kanału nie stanowiącego kanału odniesienia jest przełączane z prawego na lewy sygnał czujnika prędkości, a para kanałów A-C zaczyna wykonywać pomiary wartości At zależnej od przepływu. Z chwilą, gdy przełączanie wejścia zostanie zakończone, para kanałów B-C podejmuje zerowanie, po którym następuje przełączenie kanału w przeciwnym kierunku, podczas gdy para kanałów A-C pozostaje w trybie pomiaru, i tak dalej w kolejnych cyklach pracy. Gdy para kanałów zakończy wspomnianą ostatnią operację przełączania i jeszcze nie rozpoczęła swoich działań w trybie pomiaru, to jeśli jest to wskazane, kanał ten może podjąć pomiary wartości At odzwierciedlającej przepływ w skończonym przedziale czasowym, nazywanym odtąd przedziałem aktywnym, którego długość dla uproszczenia realizacji jest równa długości przedziału zerowania. Ponieważ oba kanały w przedziale aktywnym mogą równocześnie dostarczać wartości At odzwierciedlającego przepływ na podstawie obu sygnałów z czujników prędkości, to w idealnym przypadku, przy braku jakichkolwiek szumów, przypadkowych zakłóceń lub różnic pomiędzy wewnętrznymi opóźnieniami faz związanymi z parami kanałów, w obydwu kanałach powinny być uzyskane te same wartości At. Skutkiem tego, tak jak przy dodatkowym sprawdzaniu dla uzyskania odpowiedniej pary skorygowanych wartości At, jedną lub więcej zmierzonych wartości At odzwierciedlających przepływ i uzyskanych z każdej pary kanałów w przedziale aktywnym można skompensować ostatnią wartością zmierzonego opóźnienia fazy dla tej pary. Następnie dwie wartości w każdej takiej parze mogą być porównane ze sobą. Wyższa od ustalonej niezgodność pomiędzy wartościami w którejkolwiek z tych par generalnie będzie oznaczać wystąpienie błędu.

Ponieważ przełączanie kanału zachodzi tylko w parze kanałów przeciwnej do kanałów, w których są wykonywane pomiary przepływu, to wszelkie procesy przejściowe związane z przełączaniem (i związane z nimi szumy) są efektywnie odizolowane od pomiarów przepływu oraz natężenia przepływu i nie fałszują tych pomiarów. Ponadto, w przypadku, gdy umożliwione zostanie wprowadzenie stosunkowo długiego przedziału przełączania przed rozpoczęciem zerowania, przejściowe procesy przełączania korzystnie nie oddziaływują na pomiary wewnętrznego opóźnienia fazy w zerowanej parze kanałów. Skoro tak, to działanie miernika Coriolisa jest zasadniczo, lub nawet całkowicie, wolne od wpływu procesów przejściowych związanych z przełączaniem na wejściu itp.

Konkretna długość przedziałów przełączania i zerowania nie jest krytyczna. Tym niemniej, ponieważ procesy przejściowe występujące przy przełączaniu zanikają raczej szybko, a dodatkowe uśrednianie generalnie zapewnia zwiększoną dokładność pomiarów wewnętrznego opóźnienia fazy, przedział przełączania jest zwykle wybierany tak, aby był znacznie krótszy od przedziału zerowania. W związku z powyższym przedział przełączania zmierzony w cyklach drgań rury może trwać przykładowo od 16 do 32 cykli, podczas gdy długość przedziału zerowania może być ustawiona tak, aby zajmowała przykładowo do 2048 takich cykli.

Ponadto korzystnie są eliminowane również błędy związane z oddziaływaniem zmian temperatury przy pomiarach temperatury przewodu rurowego wykonywanych za pomocą detektora RTD, a szczególnie błędy związane z dryftem temperatury w przewodniku V/F. Konkretnie, dla wyeliminowania tych błędów, w uzupełnieniu napięcia z detektora RTD, za pomocą przetwornika V/F przeprowadzane jest selektywne i sukcesywne przekształcanie dwu napięć odniesienia na częstotliwości odzwierciedloną liczbą impulsów, które następnie są wykorzystywane do definiowania współzależności liniowej a w szczególności współczynnika proporcjonalności ustalającego związek pomiędzy zliczoną wartością częstotliwości i zmierzoną temperaturą przewodu rurowego. Następnie, poprzez proste przemnożenie zliczonej wartości częstotliwości odpowiadającej napięciu detektora RTD przez ten współczynnik otrzymywana jest wartość

170 494 odpowiedniej zmierzonej temperatury przewodu rurowego. W związku z tym, że napięcia odniesienia przy zmianach temperatury nie zmieniają się w sposób dostrzegalny lub nie zmieniają się wcale i każde z nich jest repetycyjnie przekształcane za pomocą przetwornika V/F pracującego ze stosunkowo krótkim cyklem pracy, przykładowo 0,8 sekundy, to każdy diylt temperatury powstający w przetworniku V/F odzwierciedla dokładnie wartości wynikowe zliczanej częstotliwości dla napięć odniesienia. Ponieważ dryft temperatury w jednakowym stopniu oddziaływuje na zliczane wartości obu napięć odniesienia i napięcia detektora RTD, lecz nie zmienia wzajemnych realizacji między nimi, to po przemnożeniu współczynnika proporcjonalności przez zliczoną wartość częstotliwości odpowiadającą napięciu detektora RTD uzyskuje się rzeczywistą wartość temperatury, która jest zasadniczo niezalezna od jakiegokolwiek dryftu temperatury powstającego w przetworniku V/F. Wyeliminowanie błędów pomiaru temperatury wynikających ze zmian tej temperatury daje możliwość stosownego modyfikowania współczynnika skalowania w sposób pozwalający dokładnie odzwierciedlać zmiany temperatury przewodu rurowego.

W powiązaniu z niniejszym opisem, łącznie na fig. 3A i fig. 3B podano ogólny schemat blokowy zalecanego wykonania układu 30 do pomiaru przepływu według wynalazku,

Układ 30 do pomiaru przepływu ma multiplekser wejściowy i trzy podobne kanały wejściowe, przy czym jeden z nich jest kanałem odniesienia, ma także automat skończony ze związanymi z nim licznikami taktującymi i system mikrokomputerowy. Wejścia dwu kanałów A i B nie stanowiących kanału odniesienia są wybierane przez automat skończony za pomocą multipleksera, w miarę przechodzenia automatu przez jego kolejne stany. Sygnały wyjściowe trzech kanałów są wprowadzane do liczników w celu wykonania pomiarów czasowych, to jest pomiarów międzyfazowej różnicy faz i wartości At dla każdej z dwu par kanałów A-C i B-C. Pomiary czasowe wykonywane przez te liczniki łącznie z informacją o stanie automatu skończonego są przekazywane do mikrokomputera, który z kolei określa odpowiednią bieżącą wartość natężenia przepływu masy. Ponadto sygnał wyjściowy detektora RTD i dwa napięcia odniesienia są sekwencyjnie przekształcane na odpowiednie częstotliwości za pomocą odpowiedniego przełącznika wejściowego, przetwornika V/F i związanego układu, oraz są zliczane w liczniku taktującym, związanym z automatem skończonym. Wynikowe zawartości licznika są następnie przekazywane przez ten licznik do mikrokomputera, w celu ich wykorzystania do właściwej modyfikacji współczynnika skalowania.

Jak pokazano na schematach, układ 30 do pomiaru przepływu ma trzy podobne kanały wejściowe 44, 54 i 64, określone odpowiednio także jako kanały A, C i B. Ponadto ten układ do pomiaru przepływu ma multiplekser 31, układ 70, przełącznik 35 analogowy, generator 39 napięcia odniesienia, układ 42 wejściowy detektora RTD, mikrokomputer 80, układ 90 wyjściowy i układ 95 wejściowy.

Układ 42 wejściowy detektora RTD pokazany na fig. 3A i fig. 3B realizuje te same funkcje i zawiera zasadniczo takie same obwody jak układ 224 wejściowy detektora RTD pokazany na fig. 2A i 2B i omówiony wyżej.

Każdy z kanałów A i B, zawiera analogowy układ wejściowy, który ma po prostu postać wzmacniacza dołączonego do detektora poziomu. W przypadku kanału A, wzmacniacz 46 wykonuje odpowiednią filtrację wejściową sygnału prędkości lewego czujnika, przesunięcie poziomu i wzmocnienie wynikowego przesuniętego sygnału. Detektory 48 poziomu tworzące w istocie komparator okienkowy zapewniają zmianę poziomu swojego sygnału wyjściowego każdorazowo, gdy sygnał wyjściowy wzmacniacza 46 przewyższa lub jest mniejszy od niskiego napięcia dodatniego i ujemnego o stałej wartości. W związku z powyższym, każdy z tych kanałów realizuje zasadniczo te same funkcje, które są realizowane przez odpowiednie obwody układu 23 do pomiaru przepływu pokazanego na fig. 2. Pokazany na fig. 3A i 3B kanał C ma obwód utworzony przez wzmacniacz 56 i detektor 58 poziomu. Kanał odniesienia C i jest bardzo podobny do kanałów A i B z tą różnicą, że detektor 58 poziomu ma raczej postać detektora pojedynczego poziomu niż komparatora okienkowego, służąc do wykrywania sytuacji, w których sygnał wyjściowy z wzmacniacza 56 przewyższa niski dodatni poziom napięcia. Multiplekser 31, który przykładowo jest utworzony z trzech oddzielnych multiplekserów typu

170 494 na 1 dołącza do wejścia każdego z trzech kanałów selektywnie wybierany sygnał z lewego czujnika prędkości pojawiający się na doprowadzeniu 165l lub sygnał z prawego czujnika prędkości pojawiający się na doprowadzeniu 165r. W związku z powyższym, sygnały z lewego i prawego czujników prędkości są doprowadzane odpowiednio do pierwszych (A_n, B_o i C_o) i drugich (A1, B1 i C1) wejść multipleksera 31. Status sygnałów wybierania S0, S1 S2 określa, czy na trzy oddzielne wyjścia (Oa, Ob, i Oc) multipleksera jest podawany prawy czy lewy sygnał prędkości. Sygnały 33 wybierania utworzone z sygnałów RPO.A i RPO.B doprowadzanych do wejść S0 i S1 wybierających powodują, iż multiplekser oddzielnie wybiera sygnały z lewego lub z prawego czujnika prędkości, wprowadzając je jako sygnały wejściowe, odpowiednio do kanałów A i B, natomiast uziemiony sygnał wybierający S 2 powoduje, że multiplekser 31 w sposób ciągły kieruje pojawiający się na wyprowadzeniu 165l sygnał lewego czujnika prędkości na wejściu kanału C odniesienia. Wartości sygnałów 33 wybierania są ustalane przez sterujące układy 72 logiczne w układzie 70 w taki sposób, aby uzyskać odpowiednie przełączanie na wejściach.

Układ 70 zawiera sterujące układy 79 logiczne i liczniki 74,76 i 78 synchronizujące. Układ 70 zrealizowany korzystnie w postaci specjalizowanego układu scalonego jest w zasadzie automatem skończonym, który określa okresowe i repetycyjnie występujące sekwencje przedziałów synchronizujących i towarzyszących im stanów. Podczas każdego takiego przedziału czasowego podawane z zewnątrz sygnały wejściowe mogą uruchamiać i zatrzymywać odpowiedni licznik taktujący. Zawartość tego licznika taktującego może być na końcu tego przedziału odczytana w postaci równoległej, dla jej późniejszego wykorzystania. W przypadku, gdy ten układ jest wykorzystywany w układzie 30 do pomiaru przepływu, liczniki taktujące 74 i 76 tworzące łącznie liczniki 75 są wykorzystywane do określania parametrów czasowych odpowiednio par kanałów A-C i B-C. Licznik 78 taktujący jest wykorzystywany do wyliczania wartości częstotliwości generowanej przez układ 42 wejściowy detektora RTD dla wybranego analogowego sygnału wejściowego podawanego na ten układ przez przełącznik 35. Licznik ten jest zerowany przez logiczny układ 72 sterujący przed każdym przedziałem konwersji, poprzez podanie odpowiedniego sygnału na doprowadzenie 79. Logiczny układ 72 sterujący jest wykonany z dobrze znanych układów kombinacyjnych i układów logicznych innego rodzaju.

Po wykonaniu inicjacji za pomocą opóźnień liczonych w cyklach drgań rury, przedziałach zerowania i przełączania, układ sterujący generuje wybrane sygnały na doprowadzeniach 33 dla wysterowania multipleksera 31, który wybiera i kieruje przebiegi sygnałów odpowiedniego czujnika, w zależności od potrzeby do wejść któregokolwiek z kanałów A lub B w taki sposób, że pary kanałów są repetycyjnie i przemiennie taktowane podczas ich pracy w trybie zerowania 1 trybie pomiaru. Poza tym logiczne układy 72 sterujące generują również odpowiednie sygnały sterujące, które po podaniu ich przez wyprowadzenia 77 i 79, we właściwy sposób zerują liczniki 76 i 74’ w każdym przedziale taktującym. Ponadto logiczne układy sterujące generują na doprowadzeniach 34 odpowiednie sygnały wybierania dla wejść (c) sterujących przełącznika analogowego 35. Te sygnały wybierania powodują, że przełącznik kieruje na wejście układu 41 wejściowego detektora RTD jedno konkretne napięcie spośród jego napięć wejściowych, mianowicie napięcie detektora RTD pojawiające się na doprowadzeniu 195 lub jedno z dwu napięć odniesienia V_refi lub V_ref2, które przykładowo wynoszą odpowiednio 1,9 i 0V. Podane napięcie jest następnie przekształcane przez przetwornik 41 V/F znajdujący się w układzie 41. Napięcie odniesienia V_refi jest podawane przez doprowadzenie 38 z generatora 39 napięcia odniesienia, który zawiera w sobie dobrze znane wysoko stabilne źródło napięcia charakteryzujące się pomijalnym dryftem przy zmianach temperatury. Jak zostanie to omówione dalej, szczególnie w powiązaniu z informacjami o procedurze 1100 przetwarźania temperatury detektora RTD ( dyskutowanej przy omawianiu fig. 11), przetwornik V/F jest sterowany tak, aby wykonywał konwersję co 0,1 s, kolejno każdego z dziesięciu napięć analogowych ( z których są tutaj konkretnie pokazane i dyskutowane tylko trzy napięcia, istotne dla niniejszego wynalazku) podawanych na wejścia (I0, I1 i I2 dla trzech pokazanych napięć) przełącznika 35 analogowego wybieranego według zasady przestawiania w czasie co 0,8 s dla przeprowadzenia konwersji na odpowiednią wartość częstotliwości. Logiczne układy 72 sterujące

170 494 określają, które z napięć wejściowych doprowadzanych do przełącznika 35 analogowego będzie wybrane w każdej chwili. Stany układu 70 są opisane niżej z wystarczającą dokładnością, w powiązaniu z tablicą 400 stanów i wykresem 500 przebiegów czasowych zamieszczonych odpowiednio na fig. 4 i fig 5

Podczas przechodzenia układu 70 przez jego różne stany, których łączna liczba wynosi osiem, układ ten zapisuje wartość swojego stanu bieżącego do rejestru wewnętrznego (nie pokazany), który przekazuje tę wartość na wyprowadzenie 85 wówczas, gdy mikrokomputer 80 uzyska do niego dostęp. Następnie mikrokomputer czyta tę wartość, która z kolei zezwala mu na odpowiednie przetwarzanie zliczonych wartości dostarczonych przez liczniki 75 i 78 poprzez odpowiednie rejestry wewnętrzne (nie pokazane) i doprowadzenia 87 i 88. Wyniki pomiarów czasowych dla par kanałów A-C i B-C oznaczone odpowiednio symbolami RAW_RATE_A i RAW_RATE_B są przez wyprowadzenia 87 przesyłane do mikrokomputera 80. Zależnie od trybu, w którym pracuje każda para kanałów, każdy z sygnałów RAW_RATE_A i RAW_RATE_B dostarcza w formie odczytów liczników wynik pomiaru pojedynczej międzykanałowej różnicy faz lub pojedynczą wartość At dla każdej pary kanałów. Połączenia 88 dostarczają mikrokomputerowi zliczone wartości częstotliwości dla napięcia detektora RTD i napięć odniesienia. Układy logiczne 72 wpisują również tę wartość do innego rejestru wewnętrznego (nie pokazany) określającego, które napięcie analogowe jest wybierane przez przełącznik 35 analogowy do konwersji w układzie 42 wejściowym detektora RTD. Wartość ta jest również za pomocą doprowadzeń 85 czytana przez mikrokomputer 80.

Mikrokomputer wysyła poza tym odpowiednie sygnały na wyprowadzenia 84, dla prowadzenia pełnego sterowania działaniem układu 70. Mikrokomputer wykorzystując połączenia 82 dostarcza również odpowiednie sygnały adresowe określające w układzie 72 logicznych konkretny rejestr wewnętrzny, z którego mikrokomputer powinien odczytać dane, lub do którego powinien wpisać dane.

Mikrokomputer jest dołączony również za pomocą doprowadzeń 91 i 93 odpowiednio do znanego układu 90 wyjściowego posiadającego szereg standardowych wyjść (takich jak przykładowo interfejs monitora obrazowego, porty transmisji, wyprowadzenie 263 wyjściowe skalowanej częstotliwości) tworzących wyjścia 26, i do znanego układu 95 wejściowego, w którym są zgrupowane interfejsy miernika do wielu dobrze znanych urządzeń wejściowych (takich jak przełączniki, klawiatury operatora, porty transmisji itp.). W mikrokomputerze 80 wykorzystuje się którykolwiek z wielu znanych mikroprocesorów (nie pokazany) wraz z wystarczająco pojemną pamięcią o dostępie swobodnym (RAM) 83 do pamiętania danych i wystarczająco pojemną pamięcią stałą (ROM) 86 do pamiętania programu i wartości stałych. Ponieważ program funkcjonuje na zasadzie wykonywania zdań uruchamianych przez zdarzenia, to dla ułatwienia przekazywania i wspólnego wykorzystywania zmierzonych i obliczonych danych w różnych zadaniach, w mikrokomputerze wykorzystuje się bazę danych. Mikrokomputer 80, na podstawie otrzymywanych informacji wejściowych, w szczególności wyników pomiarów czasowych zawierających wartości międzykanałowej różnicy faz i wartości At dla każdej pary kanałów, a także zliczonej wartości częstotliwości wraz z informacją o stanie, przy czym wszystkie te informacje są dostarczane przez układ 70, odpowiednio koryguje zmierzone dla każdej pary kanałów wartości At poprzez uwzględnienie zmierzonych wewnętrznych opóźnień fazy w tych kanałach, określa dokładny współczynnik skalowania z kompensacją temperatury, a następnie wykorzystując ten współczynnik i skorygowane wartości At, określa bieżące wartości przepływu masy i natężenia przepływu masy. z których wszystkie są niżej dokładnie omówione,, w powiązaniu z siecią działań bazowej pętli 600 głównej pomiaru przepływu pokazaną na fig. 6. Procedurę 700 ustalania zera pokazano na fig. 7A i 7B, procedurę 800 zera mechanicznego pokazano na fig. 8A i 8B, a procedurę 1100 przetwarzania temperatury czujnika RTD pokazano na fig. 11.

Dla dokładnego zrozumienia współdziałania układu 70 z mikrokomputerem 80, obecnie omówiony będzie wykres 400 synchronizacji adresów i tablica 500 stanów pokazane odpowiednio na fig. 4A, 4B i 5, które łącznie określają szczegółowo funkcje realizowane przez układ 70 i ich czasową współzależność.

170 494

1*7

Przebiegi 400 czasowe pokazane na fig. 4A i 4B definiują normalną pracę w trybach sekwencyjnych dla każdej pary kanałów i współzależności czasowe między wykonywanymi operacjami.

Jak pokazano wyżej, każda z par kanałów A-C i B-C działa w trybie pomiaru lub w trybie zerowania. Podczas, gdy jedna para kanałów działa w trybie pomiaru, inna para działa w trybie zerowania. Na końcu pracy w tych trybach następuje rewersyjna zmiana typu wykonywanych operacji. Czas trwania każdego z tych trybów (przedział trybu) jest zawsze taki sam, to jest wynosi t. W związku z powyższym, równocześnie z trybem 410 zerowania w parze kanałów A-C i w parze kanałów B-C przebiega tryb 420 pomiaru, podobnie jak zachodzi to dla trybu 440 pomiaru i trybu 450 zerowania, trybu 470 zerowania i trybu 480 pomiaru odpowiednio dla par kanałów A-C i B-C. Strzałki 430,460 i 490 oznaczają rewersyjną zmianę trybów pracy pomiędzy parami kanałów, na końcu trzech kolejnych przedziałów trybu.

Do kanału C w sposób ciągły jest wprowadzany sygnał lewego (L) czujnika prędkości, a kanał ten pełni funkcję kanaki odniesienia, względem którego w sposób ciągły jest mierzone wewnętrzne opóźnienie fazy każdego z dwu pozostałych kanałów. Sygnały wejściowe wprowadzane do kanałów A i B nie stanowiących kanału odniesienia są przełączane zależnie od trybu pracy odpowiednich par kanałów A-C i B-C, pomiędzy lewym i prawym (R) sygnałami czujników prędkości, przy czym pomiary różnicy fazy są wykonywane dla każdej różniącej się konfiguracji wejściowej, co pozwala uzyskać pomiary międzykanałowej różnicy faz lub wartości At dla każdej pary.

W szczególności, podczas gdy para kanałów działa w trybie pomiaru, to znajdujący się w tej parze drugi kanał (inny niż kanał odniesienia), na przykład kanał A dla pary A-C jest zasilany sygnałem z prawego czujnika prędkości i są wykonywane pomiary istniejącej w tej parze międzykanałowej różnicy faz. Na podstawie tych pomiarów uzyskuje się wartości At odzwierciedlającego przepływ. Pomiary te są wykonywane przez cały czas t, w którym kanał znajduje się w trybie pomiaru. W tym samym czasie wyniki tych pomiarów są dostarczane do mikrokomputera dla późniejszego ich przetworzenia na odpowiednie wartości natężenia przepływu masy.

Patrząc z innego punktu widzenia można stwierdzić, że każdy przedział przełączania ma długość 16 cykli rury, podczas gdy przedział zerowania trwa przez 2048 kolejnych cykli rury. Odpowiednio do tego, czas t uzyskany z dwóch przeplecionych przedziałów przełączania i zerowania zajmuje 4128 cykli drgań rury. Mikrokomputer 80 pokazany na fig. 3A i 3B podczas inicjacji miernika ładuje długości przedziałów przełączania i zerowania wyrażone liczbą cykli drgań rury do układu 70, a szczególnie do znajdującego się w nim logicznego układu 72 sterującego.

Jak pokazano w tablicy 500 stanów dla układu 70 przedstawionej na fig. 5, układ ten podczas normalnej pracy w sposób ciągły zamyka się, przechodząc kolejno przez osiem stanów, oznaczonych przykładowo symbolami 26,46, 26, 66, 6A, 6C, 6A i 6E, z których dwa stany, to jest stany 26 i 8 A występują dwukrotnie.

Każdy z tych stanów trwa przez ustalony czas, określony długością przedziału przełączania lub przedziału zerowania. Podczas wszystkich ośmiu stanów, na wejście kanału odniesienia C nieprzerwanie jest podawany lewy sygnał czujnika prędkości.

Podczas czterech pierwszych stanów (stany 26,46, 26 i 66) para kanałów A-C pracuje w trybie pomiaru (nazywanym odtąd trybem pomiaru kanału A), podczas, gdy równolegle para B-C pracuje w trybie zerowania (nazywanym odtąd trybem zerowania kanału B). W trybie pomiaru kanału A, układ 70 generuje niski poziom na wejściu sygnału RPO_A wybierania multipleksera, para kanałów, na przykład B-C wykonuje w trybie zerowania cztery oddzielne funkcje: (a) przełączanie w przedziale przełączania wejścia kanału nie stanowiącego w tej parze kanału odniesienia z sygnału prawego czujnika prędkości na sygnał z lewego czujnika prędkości, (b) wykonywanie pomiarów wewnętrznego opóźnienia fazy dla tej pary kanałów (to jest zerowanie) podczas przedziału zerowania, (c) przełączanie ponownie w przedziale przełączania wejścia kanału nie stanowiącego kanału odniesienia z powrotem na sygnał z prawego czujnika prędkości i (d) zezwolenie tej parze na stan aktywności w przedziale zerowania, w którym mogą być wykonane pomiary wartości At odzwierciedlających przepływ. Ponieważ przeciwna para kanałów, na przykład para A-C aktywnie mierzy wartości At odzwierciedlające przepływ w swoim przedziale pomiaru, a w tym samym czasie aktywna jest również para kanałów B-C to oba kanały mogą w tym przedziale aktywnym równolegle dostarczać wartości At odzwicrcicdlające przepływ dla tych samych sygnałów czujnika prędkości. Jeżeli wymagane jest dodatkowe sprawdzenie błędu, mikrokomputer może przetwarzać wyniki pomiarów dostarczane przez aktywną parę kanałów i porównywać wynikowe skorygowane wartości At z wartościami, które były dostarczane przy wykorzystaniu innej pary kanałów. Znacząca rozbieżność między tymi wartościami generalnie będzie wskazywać na istnienie błędu.

Jak pokazano na fig. 4A i 4B, każdy przedział skutkiem czego prawy sygnał czujnika prędkości jest nieprzerwanie podawany na wejście kanału A. Jak wskazano za pomocą litery X, podczas pracy w tym trybie para kanałów A-C dostarcza wartości At odzwierciedlające przepływ i dlatego też pełni rolę pomiarowej pary kanałów. Ponadto, na początku stanu 26, układ 70 rozpoczyna tryb zerowania kanału B poprzez początkowe podanie wysokiego poziomu napięcia na wejście sygnału RPO_B wybierania multipleksera, w celu przełączania wejścia kanału B z prawego sygnału czujnika prędkości na lewy sygnał czujnika prędkości. Rozpoczyna to stan przełączania 26 kanału B, podczas którego para kanałów B-C nie wykonuje żadnych pomiarów, lecz jedynie wyznacza odpowiedni przedział czasowy, to jest przedział przełączania tsw, w którym powinny zaniknąć wszystkie procesy przejściowe związane z przełączeniem i im podobne perturbacje w kanale B.

Z chwilą, gdy stan ten dobiegnie końca, układ 70 przywołuje stan 46 zerowania pary kanałów B-C. Podczas stanu 46, który trwa przez przedział zerowania tzERo’ układ 70 nieprzerwanie wykonuje pomiary międzykanałowej różnicy faz dla pary kanałów B-C. Wyniki tych pomiarów są czytane i uśredniane przez mikroprocesor w celu uzyskania wartości wewnętrznego opóźnienia fazy dla tej pary kanałów w postaci liczbowej. Na końcu przedziału zerowania kanał B powtórnie przechodzi do stanu 26, w którym wejście kanału B jest przełączane z lewego sygnału czujnika prędkości. Aby to wykonać, układ 70 generuje niski poziom napięciana wejściu sygnału RPO_B wybierania multipleksera. Ponownie stan ten, podczas którego w parze kanałów B-C nie są wykonywane żadne pomiary, trwa przez cały przedział przełączania dla umożliwienia zaniku wszystkich procesów przejściowych przełączania i temu podobnych w kanale B. Po zakończeniu stanu 26, pojawia się stan 66 oba kanały aktywne, zajmujący przedział zerowania, podczas którego oba kanały są aktywne i jeżeli jest to potrzebne pomiary At odzwierciedlające przepływ mogą być wykonane poprzez parę kanałów B-C w uzupełnieniu pomiarów, które równolegle są wykonywane w parze kanałów A-C. Po zakończeniu stanu 26, sekwencyjnie pojawiają się stany 6A, 6C, 6A i 6E, które powtarzają jedynie te same operacje w przeciwnej parze kanałów. Następnie wszystkie te stany są kolejno powtarzane i tak dalej.

Mając na uwadze powyższy materiał pozwalający zrozumieć zagadnienie, obecnie omówione zostaną różne aspekty oprogramowania realizowanego przez mikrokomputer 80 pokazany na fig. 3A i 3B. Ponieważ mikrokomputer wykonuje szereg dobrze znanych czynności administracyjnych i sterujących nie związanych z omawianym wynalazkiem, takich jak wykorzystywanie programu zarządzającego bazą danych i odpowiedniego środowiska systemu operacyjnego do wykonywania programów użytkowych, realizowanych w trybie zadaniowym, to dla uproszczenia prowadzonej dalej dyskusji nie będą brane pod uwagę wszystkie tego rodzaju funkcje i związane z nimi oprogramowanie.

Figura 6 przedstawia uproszczoną sieć działań pętli 600 głównej pomiaru przepływu.

Procedura ta realizuje podstawowe funkcje pomiaru przepływu.

Wejście procedury 600 prowadzi do bloku 610, który odczytuje z układu 70 surowe bieżące dane pomiarów różnicy fazy (RAW_RATE_A i RAW_RATE_B). Zależnie od aktualnego trybu pracy każdej pary kanałów, dane RAW_RATE_A i RAW_RATE_B będą określały w postaci odczytów licznika wynik pomiaru pojedynczej międzykanałowej różnicy fazy lub pojedynczą wartość At. Po zakończeniu realizacji bloku 610 wykonywany jest blok 620. W bloku tym jest realizowana procedura 700 określania zera, która na podstawie surowych wyników pomiarów różnicy fazy i informacji o stanie, zgodnie z poniższym dokładnym omówieniem przetwarza dane określające różnicę fazy, w postaci wartości At odzwierciedlającej przepływ dla pary

700 494 kanałów aktualnie pracującej w trybie pomiaru i przetwarza dane określające różnicę fazy dla innej pary kanałów w postaci wyników pomiarów międzykanałowej różnicy fazy. Te wyniki pomiarów są wykorzystywane przez tę procedurę do określenia wartości zera elektronicznego dlatei ostatmei pary kanałów. Zero elektroniczne ma dwie wartości, a mianowicie wewnętrzne opóźnienie fazy wyrażone w takich samych odczytach licznikajak wartości At, związane z każdą z dwu par kanałów. Następnie procedura 700 określa zero mechaniczne miernika Coriolisa. Zero mechaniczne jest wartością niezrównoważenia przy pomiarach At, którą zgodnie z poniższym opisem uzyskuje się w warunkach zerowego przepływu występujących przy kalibracji miernika. Po zakończeniu tych operacji procedura 700 koryguje bieżącą wartość At zmierzoną dla pary kanałów pracującej w trybie pomiaru przy wykorzystaniu zera mechanicznego miernika i największej bieżącej wartości zera elektronicznego dla tej pary, przy czym ta wartość zera elektronicznego była określona wcześniej, podczas ostatniego działania tej pary w trybie zerowania.

Po pełnym wykonaniu procedury 700 wykonywanie programu jest realizowane od bloku 620 do bloku 630. Przy wykonywaniu ostatniego bloku przeprowadzana jest filtracja skorygowanej wartości At wytworzonej w bloku 620. Filtrację wykonuje dwubiegunowy program filtrujący do usuwania szumów itp., który w rezultacie daje odfiltrowaną bieżącą wartość At. Następnie realizacja programu jest kontynuowana w bloku 640, który oblicza bieżące natężenia przepływu, wyrażone zarówno w jednostkach objętości jak i masy, na podstawie bieżącej odfiltrowanej wartości At i skorygowany temperaturowo współczynnik natężenia. Ten współczynnik temperaturowy jest aktualizowany okresowo za pomocą procedury 1100 przetwarzania temperatury czujnika RTD, który zgodnie z podanym niżej szczegółowym opisem działa na zasadzie obsługi przerwań.

Po zakończeniu działań w bloku 640, wykonywany jest blok 650. Ten ostatnio wspomniany blok testuje wartości natężenia przepływu zarówno pod względem objętości jak i masy, w odniesieniu do wartości dolnych ograniczeń przepływu (odcięcia) i w przypadku, gdy wartości te zostają osiągnięte, chwilowo zeruje natężenie przepływu, określane zarówno w jednostkach objętości jak i masy. Następnie program rozpoczyna realizację bloku 660, który na zakończenie zapamiętuje bieżące wartości przepływu w bazie danych dla ich późniejszego wykorzystania przy takich operacjach jak okresowa aktualizacja monitorów ekranowych, odczyt sumarycznych wartości przepływu i/lub wskazań miernika. Następnie pętla programu wraca z powrotem do procedury 610 i tak dalej.

Sieć działań procedury 700 określania zera przedstawiono łącznie na fig. 7A i 7B. Procedura ta ma cztery niezależne części: procedurę 710 określania zera elektronicznego, procedurę 760 kompensacji zera elektronicznego, procedurę 780 określania zera mechanicznego i procedurę 790 kompensacji zera mechanicznego.

Zgodnie z przeprowadzoną wyżej dyskusją ogólną, procedura 700, szczególnie za pomocą procedury 710, określa wartość At odzwierciedlającą bieżący przepływ dla tej pary kanałów, która aktualnie działa w trybie pomiaru i określa bieżącą wartość zera elektronicznego dlainnej pary kanałów działającej w trybie zerowania. Procedura 760 kompensuje każdą bieżąco mierzoną wartość At pary kanałów działającej w trybie pomiaru wykorzystując ostatnio uzyskaną wartość zera elektronicznego dla tego kanału. Procedura 780 określa zero mechaniczne miernika. W końcu procedura 790 koryguje wartość At odzwierciedlającą przepływ dla bieżącej pary kanałów działającej w trybie pomiaru wykorzystując wartość mechanicznego zera miernika.

Charakterystyczne jest to, że przy wejściu programu do procedury 700, a szczególnie do procedury 710, program w pierwszej kolejności realizuje blok decyzyjny 703. Blok ten określa, czy wartość zmiennej STATE wskazuje, że zerowana jest para kanałów A-C, to jest stan układu 70 określa wartość 6C (patrz fig. 5). Wartość ta jest dostarczana przez układ 70 po otrzymaniu żądania z mikroprocesora 80 (patrz fig. 3A i 3B). W przypadku, gdy ten stan aktualnie występuje, program jest realizowany drogą TAK, wychodzącą zgodnie z fig. 7A i 7B z bloku decyzyjnego 703 do bloku 706. Podczas wykonywania ostatnio wspomnianego bloku odbywa się aktualizacja wartości zmiennej całkowitego natężeni aTOTAL_RATEprzez zastąpienie jej wartością bieżącą RAW_RATE_A. JAk będzie to widoczne na końcu przedziału zerowania, tej całkowitej wartości jest nadawana wartość zero. Następnie jest wykonywany blok 709, którego zadaniem jest

170 494 ustawienie takiej wartości ZEROING_CHANNEL_A stanu flagi wskaźnika tymczasowej TEMP-STATE, która wskazuje, że ta para A-C kanałów jest obecnie zerowana. Gdy to nastąpi, program przechodzi do Realizacji bloku 712, w którym przeprowadzane jest jedynie zwiększenie o jeden wartości licznika pętli. Następnie realizowany jest blok decyzyjny 730. W przypadku alternatywnym, gdy bieżąca wartość zmiennej STATE wskazuje, że para kanałów A-C nie jest zerowana, program wychodzi drogą NIE z bloku decyzyjnego 715. Ten ostatnio wspomniany biok decyzyjny sprawdza stan flagi tymczasowej dla określenia, czy zakończyło się już zerowanie pary kanałów A-C, to jest czy wartość tej flagi jest identyczna z wartością ZEROING_CHANNEL_A. W przypadku, gdy zerowanie tej pary kanałów zostało juz zakończone, blok decyzyjny 715 kieruje program drogą TAK do bloku 718. W procesie realizacji tego bloku obliczana jest wartość zera elektronicznego dla pary kanałów A-C, to jest ELECT_ZERO_A jako prosta wartość średnia wyników oddzielnych pomiarów, które były sumowane, konkretnie poprzez podzielenie wartości zmiennej TOTAL_RATE przez zawartość licznika pętli. Natychmiast gdy to nastąpi, program przechodzi do bloku 721, który ustala inną wartość flagi tymczasowej, w tym przypadku jest to wartość NOT_ZEROING_CHANNEL_A, która oznacza, ze para kanałów A-C nie jest poddawana zerowaniu. Następnie program przechodzi do bloku 724, w którym odbywa się jedynie zerowanie zarówno licznika pętli jak i sumarycznej wartości natężenia. Program przechodzi z kolei do bloku decyzyjnego 730. W wersji alternatywnej program może również dotrzeć do tego bloku decyzyjnego drogą NIE wychodzącą z bloku decyzyjnego 715 co zachodzi wówczas, gdy para kanałów A-C nie była zerowana lub jej zerowanie nie zostało jeszcze zakończone.

Bloki 730 do 751 wykonują takie same operacje jak bloki 703-724, lecz operacje te dotyczą określania wartości zera elektronicznego dla pary kanałów B-C, to jest ELECT_ZERO_B. W szczególności blok decyzyjny 730 określa, czy wartość zmiennej STATE wskazuje, że zerowana jest para kanałów B-C, to jest stan układu 70 określa wartość 46 (patrz fig. 5).

W przypadku, gdy stan ten występuje obecnie, realizacja programu biegnie dalej drogą TAK wychodzącą z bloku decyzyjnego 730 do bloku 733 jak pokazano na fig. 7A i 7B. Podczas realizacji tego ostatnio wspomnianego bloku przeprowadzana jest aktualizacja wartości zmiennej zsumowanego natężenia TOTAL_RATE wartością bieżącą RAW_RATE_B. Jak wyniknie to z wniosków dotyczących tego przedziału zerowania, tej zsumowanej wartości natężenia nadawanajest wartość zero. Następnie wykonywany jest blok 736, który ustala stan tymczasowej flagi TEMP_STATE przypisując mu wartość ZEROING_CHANNEL_B, która oznacza, ze obecnie odbywa się zerowanie pary kanałów B-C. Natychmiast po tym, program przechodzi do bloku 739, którego jedynym zadaniem jest zwiększenie o jeden wartości pętli licznika. Z kolei program przechodzi do wykonywania procedury 760. W wersji alternatywnej, gdy bieżąca wartość zmiennej STATE wskazuje, że para kanałów B-C nie jest zerowana, program przechodzi drogą NIE z bloku decyzyjnego 730 do bloku decyzyjnego 742. Ten ostatnio wspomniany blok decyzyjny sprawdza stan tymczasowej flagi dla stwierdzenia, czy zakończyło się zerowanie pary kanałów B-C, to jest czy wartość tej flagi w dalszym ciągu wynosi ZEROING_CHANNEL_B. W przypadku, gdy zerowanie dla tej pary kanałów zostało zakończone, blok decyzyjny 742 kieruje program poprzez wychodzącą z tego bloku drogą TAK do bloku 745. Podczas realizacji tego bloku obliczana jest wartość elektronicznego zera dla pary kanałów B-C, to jest ELECT_ZERO_B jako prosta średnia arytmetyczna oddzielnych pomiarów, które były sumowane, szczególnie wartość ta może być uzyskana przez podzielenie wartości TOTAL_RATE przez zawartość pętli licznika.

Natychmiast po tym, program przechodzi do bloku 748, który zmienia wartość flagi tymczasowej, w tym przypadku na NOT_ZEROING_CHANNEL_B, co oznacza, że para kanałów nie jest aktualnie zerowana. Następnie program przechodzi do bloku 751, w którym odbywa się jedynie zerowanie wartości zarówno licznika pętli jak i zsumowanego natężenia. Z kolei program przechodzi do wykonywania procedury 760. W wersji alternatywnej program również wchodzi do tej procedury w przypadku, gdy para kanałów B-C nie była zerowana lub zerowanie nie zostało zakończone, to jest jego realizacja biegnie drogą NIE wychodzącą z bloku decyzyjnego 742. W tym miejscu procedura 710 kończy swoje działania. Ponieważ w danej

170 494 chwili tylko jedna para kanałów działa w swoim trybie zerowania, to bieżąca wartość odpowiednio zmiennej ELECT_ZERO_A lub ELECT_ZeRo_B jest określana w tym samym czasie, w rezultacie wykonania odpowiednich kroków, zgodnie z powyższym opisem.

Procedura 760 kompensacji zera elektronicznego wykonuje tylko korektę (kompensację) bieżącej wartości At wykorzystując wartość zera elektronicznego dla tej konkretnej pary kanałów, w której był wykonywany ten pomiar. W szczególności po wejściu do tej procedury jej realizacja rozpoczyna się od bloku decyzyjnego 763, w którym zależnie od tego, czy w trybie pomiaru aktualnie pracuje para kanałów B-C, czy para kanałów A-C kieruje realizacją programu odpowiednio do bloku 767 lub 769. W przypadku, gdy program jest kierowany do bloku 767. podczas realizacji tego bloku, wartość zera elektronicznego dla pary kanałów B-C jest odejmowana od wartość RAW_RATE_B, a wynik jest zapamiętywany w miejscu zmiennej At. W przypadku alternatywnym, gdy program jest kierowany do bloku 769, podczas realizacji tego bloku, wartość zera elektronicznego dla kanałów A-C jest odejmowana od RAW_RATE__A, a rezultat jest zapamiętywany w miejscu zmiennej At. Po zrealizowaniu któregokolwiek z bloków 767 lub 769, program przechodzi do wykonania procedury 780 określenia zera mechanicznego.

Procedura 780 określa bieżącą wartość zera mechanicznego miernika. Po wejściu programu do procedury 780, jego wykonanie rozpoczyna blok decyzyjny 781. Realizacja tego bloku polega na ustaleniu czy istnieje możliwość określenia bieżącej wartości zera mechanicznego. Jak wspomniano wyżej, wartość zera mechanicznego jest ustalana podczas kalibracji miernika przy braku przepływu. Jeżeli aktualnie jest wykonywana kalibracja miernika i jeżeli użytkownik wskazuje poprzez wciśnięcie odpowiedniego przycisku związanego z układami elektronicznymi miernika, że przepływu nie ma, to blok decyzyjny 781 kieruje program wychodzącą z niego drogą TAK do bloku 784. W tym bloku wykonywana jest omawiana szczegółowo niżej procedura 800 określenia bieżącej wartości zera mechanicznego (MECH_ZERO) miernika. Natychmiast po określeniu tej wartości program rozpoczyna realizację procedury 790 kompensacji zera mechanicznego. Program przechodzi do realizacji procedury 790 drogą NIE wychodzącą z bloku decyzyjnego 781 w przypadku, gdy nie odbywa się kalibracja miernika, lub gdy użytkownik nie zasygnalizował, że nie ma przepływu.

Procedura 790 zera mechanicznego zawiera blok 792, którego działanie polega jedynie na odjęciu bieżącej wartości zera mechanicznego MECH_ZERO od wartości zmiennej At i uzyskaniu rezultatu stanowiącego skorygowaną wartość At, która będzie następnie filtrowana i wykorzystywana w pętli 600 głównej (szczególnie w jej blokach 630 i 640, jak pokazano na fig. 6 do określania bieżącej wartości natężenia przepływu masy. Bezpośrednio po wykonaniu bloku 792 program wychodzi z procedur 790 i 700, tak jak pokazano na fig. 7A i 7B i wraca do bazowej pętli 600 głównej pomiaru przepływu.

Dla uproszczenia oprogramowania, procedura 700 nie zawiera oprogramowania do określania odpowiedniego skorygowanych wartości At dla obydwu par kanałów podczas każdego aktywnego przedziału i jak wspomniano wyżej, do porównania wyników, dla wykrycia wystarczających rozbieżności między nimi. Procedura 700 może być w łatwy sposób zmodyfikowana przez dowolnego doświadczonego programistę, który może uzupełnić ją o to oprogramowanie.

Rozpatrywane łącznie fig. 8A i 8B, zawierają sieć działań procedury 800 zera mechanicznego. Jak wskazywano wyżej, procedura 800 określa bieżącą wartość mechanicznego zera miernika. W istocie, zgodnie z powyższymi rozważaniami, bieżącą wartość tego mechanicznego zera określa pierwsza obliczona wartość odchylenia standardowego a a: dla wartości At otrzymanych w warunkach braku przepływu podczas kalibracji miernika. To odchylenie standardowe stanowi miarę szumów występujących przy pomiarze At w warunkach braku przepływu.

Aktualizacja ostatniej wartości zera mechanicznego, w celu określenia jego wartości bieżącej, przeprowadzona będzie jedynie wówczas, gdy szum jest dostatecznie mały, to jest wartość odchylenia standardowego znajduje się poniżej minimalnej wartości progowej, natomiast w innym przypadku ta wartość bieżąca będzie po prostu ignorowana. Liczba zmierzonych wartości At wykorzystywanych do określenia odchylenia standardowego jest określana według jednego z trzech kryteriów: (a) bieżące odchylenie standardowe zmniejsza się do poziomu

170 494 znajdującego się poniżej ograniczenia zbieżności, (b) użytkownik kończy czynności zerowania mechanicznego przez wciśnięcie odpowiedniego przycisku lub (c) jeżeli wykonana została wcześniej określona liczba pomiarów wartości At. Ponadto, przed zastąpieniem ostatniej wartości At jej wartością bieżącą, dla uzyskania pewności, ze bieżąca wartość zera mccnanicznego leży wewnątrz wcześniej określonego zakresu, sprawdzane są odpowiednie ograniczenia.

W szczególności, po wejściu programu do procedury 800, jego realizacja rozpoczyna się w bloku decyzyjnym 803. Działanie tego bloku polega na sprawdzeniu stanu flagi STAN ZERO, w celu określenia, czy aktualnie odbywa się proces określania zera mechanicznego. Proces ten rozpoczyna się od ustawienia stanu flagi przez odpowiedni program (nie pokazany). W przypadku, gdy ten proces jest w toku realizacji, blok decyzyjny 803 kieruje program na drogę TAK prowadzącą do bloku 806. Podczas wykonywania bloku 806 przeprowadzana jest aktualizacja zsumowanej zmiennej ZERO_TOTAL bieżącą wartością At. Jak zostanie to wyjaśnione później, tej zsumowanej wartości jest nadawana wartość zero na końcu przedziału zerowania. Bezpośrednio po wykonaniu bloku 806, program przechodzi do bloku 809, w którym zawartość licznika pętli ZERO_COUNT zostaje zwiększona o jeden. Następnie program przechodzi do bloku decyzyjnego 820. W przypadku alternatywnym, gdy aktualnie nie odbywa się określenie wartości zera mechanicznego, to jest stan flagi ZERO STATE nie jest w tym momencie stanem aktywnym, program jest kierowany na wychodzącą z bloku decyzyjnego 803 drogę NIE, która prowadzi do bloku 812. W tym bloku fladze ZERO-STATE nadawany jest stan aktywny i ustalane są zerowe wartości zarówno ZERO-TOTAL jak i licznika pętli ZERO_COUNT, a zmiennej MIN_STD_DEV nadawana jest duża, wcześniej określona wartość liczbowa (jej dokładna wartość nie jest krytyczna dopóty, dopóki ona wyraźnie przewyższa oczekiwaną wartość odchylenia standardowego). Następnie jest wykonywany blok 816, w którym są ustawiane wartości początkowe flag błędów związanych z procesem określania zera mechanicznego. Po wykonaniu tych czynności, program przechodzi do bloku decyzyjnego 820.

W procesie realizacji bloku decyzyjnego 820 określa się, czy uzyskano minimalną liczbę zmierzonych wartości At dla określenia wartości zera mechanicznego, to jest konkretnie czy bieżąca wartość licznika pętli ZERO_COUNT przewyższa wstępnie określoną wartość minimalną MIN_ZERO_COUNT, której typowa wartość jest równa liczbie dziesiętnej 100. W przypadku, gdy stwierdza się niewystarczającą liczbę wartości At, program wychodzi z procedury 800 drogą 872 i drogą NIE wychodzącą z bloku decyzyjnego 820. W odmiennej sytuacji, gdy stwierdzono istnienie minimalnej liczby wartości At, blok 820 kieruje program na wychodzącą z niego drogę TAK, która prowadzi do bloku 823. Podczas realizacji tego bloku odbywa się aktualizacja odchylenia standardowego aAt zmierzonych dotychczas wartości At, której wartość będzie wykorzystana przy określaniu wartości zera mechanicznego, a wynik tej aktualizacji zostaje zapamiętany jako wartość zmiennej STD_DEV. Bezpośrednio po tym program przechodzi do bloku decyzyjnego 826, który porównuje wynikową wartość odchylenia standardowego z jego wartością minimalną. W przypadku, gdy wynikowa wartość odchylenia standardowego jest mniejsza od wartości minimalnej, blok decyzyjny 826 kieruje realizację programu na wychodzącą z tego bloku drogę TAK, która prowadzi do bloku 829. W tym bloku obliczana jest tymczasowa, bieżąca wartość zera mechanicznego MECH_ZERO_TEMP, jako wartość średnia zsumowanych wartości At uzyskanych dotychczas podczas procesu ustalania bieżącej wartości zera mechanicznego, to jest wartość ZERO_TOTAL jest dzielona przez zawartość licznika pętli ZERO_COUNT. Bezpośrednio po tym, w miejsce minimalnego odchylenia standardowego blok 829 wstawia wartość równą bieżącej wartości odchylenia standardowego. W wyniku tej operacji, dla stwierdzenia, czy bieżąca wartość zera mechanicznego ma zbyt duże szumy i z tego względu nie może być zaakceptowana, zawsze będzie wykorzystywana minimalna wartość odchylenia standardowego wyznaczona do tej chwili w omówiony niżej sposób dla bieżącego przebiegu określania zera mechanicznego. Natychmiast po wykonaniu wszystkich czynności bloku 829, program przechodzi do bloku decyzyjnego 832. Program może dotrzeć do tego bloku również drogą NIE wychodzącą z bloku decyzyjnego 826 w przypadku, gdy bieżąca wartość odchylenia standardowego staje się równa swojej wartości minimalnej lub ją przekroczy.

170 494

Do tej chwili w blokach decyzyjnych 832,836 i 840 były wykonane trzy kolejne niezależne testy, których celem było sprawdzenie, czy dla określenia bieżącej wartości zera mechanicznego uzyskana została wystarczająca liczba zmierzonych wartości At. Pomiary te są kontynuowane dopóty, dopóki nie zostanie uzyskana ich wystarczająca liczba Blok decyzyjny 832 określa w szczególności, czy bieżąca wartość odchylenia standardowego jest mniejsza od granicy zbieżności. W przypadku, gdy odchylenie standardowe miało dla kolejnych wartości At i zmniejszyło się poniżej wstępnie określonej wartości granicznej, jest mało prawdopodobne, że wszelkie dodatkowe pomiary będą niepomyślnie wpływać na wartość zera mechanicznego.

Zgodnie z powyższym, gdy odchylenie standardowe zmniejszy się w podany sposób, blok decyzyjny 832 kieruje program na wychodzącą z tego bloku drogę TAK, do bloku drogę TAK, która prowadzi do bloku decyzyjnego 843. W sytuacji odmiennej, gdy bieżąca wartość odchylenia standardowego jest ciągle większa od granicy zbieżności, program wychodzi drogą NIE z bloku decyzyjnego 832 i wchodzi do bloku 836. Ten blok decyzyjny określa, czy użytkownik nacisnął przycisk lub przekazał miernikowi inny odpowiedni sygnał zakończenia procesu określania bieżącej wartości zera mechanicznego. W przypadku, gdy proces ten kończy użytkownik, blok decyzyjny 836 kieruje program na drogę TAK prowadzoną do bloku decyzyjnego 843. W odmiennej sytuacji, gdy proces określania bieżącej wartości zera mechanicznego nie został zakończony przez użytkownika, blok decyzyjny 836 kieruje program na drogę NIE prowadzącą do bloku decyzyjnego 840.

W procesie realizacji bloku decyzyjnego 840 sprawdza się, czy osiągnięta juz została maksymalna liczba MAX_COUNT mierzonych wartości At. W przypadku, gdy osiągnięta została maksymalna liczba pomiarów, na przykład 200 pomiarów, blok decyzyjny 840 kieruje program na wychodzącą z tego bloku drogę TAK, która prowadzi do bloku decyzyjnego 843. W odmiennej sytuacji, gdy maksymalna liczba tych pomiarów nie została osiągnięta, program wychodzi z procedury 800 drogą NIE o symbolu 841 wychodzącą z bloku decyzyjnego 840 i jest przekazywany na drogę 872, w celu odpowiedniego przetwarzania informacji związanych z kolejnym pomiarem At.

W tym punkcie procedury 800 bieżąca i na razie tymczasowa wartość zera mechanicznego została określona na podstawie wystarczającej liczby kolejnych pomiarów At. Bloki decyzyjne 843, 846 i 849 ustalą teraz, czy ta wartość zera mechanicznego znajduje się wewnątrz wcześniej określonych granic, przykładowo 3 s i czy ta wartość zera mechanicznego jest relatywnie wolna od szumów. W szczególności blok decyzyjny 843 sprawdza, czy bieżąca tymczasowa wartość zera mechanicznego jest mniejsza od ograniczenia dolnego, przykładowo od 3 s. W przypadku, gdy ta granica jest przekroczona w kierunku ujemnym, blok decyzyjny 843 kieruje program na wychodzącą z tego bloku drogę TAK, która prowadzi do bloku 854. Ponieważ stanowi to sygnał wystąpienia błędu, to w procesie realizacji bloku 854 ustalona jest wartość odpowiedniej flagi (wskaźnika) błędu to jest MECHANICAL ZERO TOO LOW (ZERO MECHANICZNE ZBYT NISKIE), która w tym przypadku ma wartość logiczną 1

W sytuacji odmiennej, gdy dolna granica nie jest przekroczona w kierunku ujemnym. Blok decyzyjny 843 kieruje program na wychodzącą z tego bloku drogę NIE, prowadzącą do bloku decyzyjnego 846. W tym ostatnio wspomnianym bloku decyzyjnym sprawdza się, czy bieżąca tymczasowa wartość zera mechanicznego jest większa od górnego ograniczenia, to jest przykładowo 3 s. W przypadku, gdy ta wartość graniczna jest przekroczona w kierunku wyższych dodatnich wartości, blok decyzyjny 846 kieruje program na wychodzącą z tego bloku drogę NIE, prowadzącą do bloku 859. Ponieważ oznacza to wystąpienie błędu, to w procesie realizacji bloku 859 wartość 1 jest wpisywana do odpowiedniej flagi błędu, w tym przypadku do flagi MECHANICAL ZERO TOO HIGH (ZERO MECHANICZNE ZBYT WYSOKIE). Górna i dolna wartości graniczne (3 s) były wyznaczone empirycznie jako wartości określające granice, wewnątrz których powinny znajdować się wartości At określone w warunkach zerowego przepływu dla mierników produkowanych obecnie przez aktualnego mandatariusza. W przypadku alternatywnym, gdy nie jest przekroczone żadne z tych ograniczeń, blok decyzyjny 846 kieruje program na wychodzącą z tego bloku drogę NIE, która prowadzi do bloku decyzyjnego 851. Blok ten sprawdza, czy tymczasowa wartość zera

170 494 mechanicznego jest w wystarczającym stopniu wolna od szumów, to jest czy zmienność wszystkich występujących wartości At, które były wykorzystywane do generowania tych wartości jest mniejsza od zadanej wartości, co odbywa się przez porównanie aktualnej minimalnej wartości odchylenia standardowego z wailością graniczną, równą wstępnie ustalonej całkowitoliczbowej n-krotności (typowo wynoszącą dwa) ograniczenia zbieżności.

W związku z powyższym, najczęściej powtarzająca się wartość zera mechanicznego ma skłonność do pojawiania się wówczas, gdy odchylenie standardowe osiąga swoją wartość minimalną. Okazuje się, że ma to miejsce dlatego, że mierzone wartości At są fałszowane przez periodyczne sumy, takie jak przydźwięk 60 Hz i jego harmoniczne, które zdudmają się z częstotliwością próbkowania sygnałów z czyjników prędkości (to jest liczniki 75 sąodczytywane jeden raz w każdym cyklu rury), co powoduje wytworzenie częstotliwości dudnieniowych, znajdujących swoje odbicie w mierzonych wartościach At. Prawdopodobnie podczas normalnej pracy określone szumy tego typu będą zawsze występowały, chociaż amplituda szumów zwykle jest różna dla różnych instalacji. W przypadku mierników podstawowe częstotliwości sygnałów prędkości znajdują się w zakresie 30-180 Hz. Amplituda częstotliwości dudnieniowych będzie najniższa, gdy faza szumu będzie z fazą próbkowania i będzie wzrastać w miarę stopniowego rozsynchronizowywania fazy szumów z fazą próbkowania, prowadząc w ten sposób do zwiększonej niestabilności i błędów pomiaru wartości At w warunkach braku przepływu. Wskutek tego, do określenia, czy wynikowa wartość zera mechanicznego nie ma zbyt dużych szumów, wykorzystywana jest minimalna wartość odchylenia standardowego. W szczególności, gdy blok decyzyjny 851 stwierdza, że minimalne odchylenie standardowe przewyższa wartość graniczną stanowiącą n-krotność granicy zbieżności, to bieżąca, tymczasowa wartość zera mechanicznego ma po prostu zbyt wielkie szumy i jest ignorowana Ponieważ oznacza to wystąpienie błędu, to blok decyzyjny 851 kieruje program swoją drogą TAK do bloku 862. Podczas wykonywania tego ostatniego wspomnianego bloku do odpowiedniej flagi błędu, to jest flagi MECHANICAL ZERO TOO NOISY (ZERO MECHANICZNE MA ZA DUŻE SZUMY) wpisywana jest wartość 1.

W przypadku alternatywnym, gdy wartość minimalnego odchylenia standardowego jest wystarczająco mała, co świadczy o tym, że tymczasowa wartość zera mechanicznego jest relatywnie wolna od szumów, blok decyzyjny 851 kieruje dalszą realizację programu na swoją drogę NIE prowadzącą do bloku 865. W bloku 865 przeprowadzana jest aktualizacja wartości zera mechanicznego MECH_ZERO, która zostaje przyrównana do tymczasowej wartości zera mechanicznego MECH_ZERO_TEMP. Bezpośrednio po wykonaniu czynności bloków 854, 859,862 lub 865, program przechodzi do bloku 870, w którym z kolei jest ustawiany nieaktywny stan flagi ZERO_STATE dla odzwierciedlenia, że proces określania wartości zera mechanicznego został zakończony i nie jest teraz realizowany. Natychmiast gdy to nastąpi, program wychodzi z procedury 800.

Po opisaniu procesu określania zera mechanicznego omówimy fig. 9, na której schematycznie pokazano związane z tym procesem operacje zerowania, które mają miejsce dla każdego odpowiedniego zakresu odchylenia standardowego At, możliwego do uzyskania podczas tego procesu. W szczególności ilekroć wartość At znajduje się wewnątrz obszaru 910, a wobec tego jest mniejsza od granicy zbieżności (1), następuje natychmiastowe zatrzymanie zerowania i zaakceptowana zostaje wynikowa wartość zera mechanicznego. Proces zerowania jest kontynuowany dla dowolnej wartości At znajdującej się wewnątrz obszaru 920, a zatem, większej od granicy zbieżności, lecz mniejszej niż n-krotność tej granicy, aż do uzyskania liczby maksymalnej określonej przez wartość zmiennej MAX_COUNT dla pomiarów At. Wartość ta wyrażona w cyklach drgań rury, określa maksymalny przedział zerowania. Zerowanie jest natychmiast zatrzymywane dla dowolnej wartości At znajdującej się w obszarze 930, a zatem n-krotnie przewyższającej granicę zbieżności. Towarzysząca procesowi bieżąca wartość zera mechanicznego jest po prostu ignorowana na rzecz ostatniej uzyskanej wartości.

Na figurze 10 przedstawiono schematycznie zakresy akceptowalnych i nieakceptowalnych wartości zera mechanicznego. Jak pokazano, za błędne wartości zera mechanicznego uznaje się te, które znajdują się wewnątrz obszaru 1020, a więc ich ujemne wartości leżą poniżej ujemnej

170 494 wartości granicznej (-3 s) albo te, które znajdują się w obszarze 1030 i mają wartości większe od dodatniej wartości granicznej (+ 3 s). Jeżeli uzyskana wartość zera mechanicznego znajduje się w którymkolwiek z tych zakresów, to wartość ta jest po prostu ignorowana. Akceptowane są tylko wartości zera mechanicznego znajdujące się w obszarze 1010, a zatem mieszczące się w zakresie pomiędzy ujemną i dodatnią wartością graniczną.

Figura 11 przedstawia sieć działań procedury 1100 przetwarzania temperatury detektora RTD. Jak wskazywano wyżej, ta procedura działa na zasadzie okresowej obsługi przerwań otrzymywanych co 0,8 s i dostarcza przekształconą na postać cyfrową wartość temperatury przewodu rurowego, przy czym wartość ta jest zasadniczo niewrażliwa na temperaturowy dryft czujnika RTD, oraz na podstawie tej wartości oblicza bieżącą wartość skompensowanego temperaturowo współczynnika skalowania (RF). Następnie wartość ta jest zapamiętywana w bazie danych mikrokomputera dla późniejszego jej wykorzystania w procedurze 600 przy określaniu bieżącej wartości natężenia przepływu masy.

Po wejściu programu do procedury 1100 jego realizację przejmuje blok 1110. W procesie realizacji tego bloku przełącznik analogowy 35 przełącza napięcie detektora RTD na wejście przetwornika V/F 41 (patrz fig. 3A i 3B) w celu jego przetworzenia. Dla dokonania tego, mikroprocesor 80 za pomocą połączeń 82 i 84 przesyła odpowiedni adres i sygnały sterujące do układu 70, a konkretnie do znajdującego się w nim logicznego układu 72 sterującego. Te sygnały z kolei powodują, że ten układ sterowania wysyła za pomocą doprowadzeń 34 odpowiednie sygnały sterujące do przełącznika analogowego. Gdy to nastąpi i upłynie odpowiedni okres liczenia, pokazany na fig. 11 blok 1100 czyta zawartość licznika 78 pokazanego na fig. 3A i 3B, w którym znajduje się zliczona wartość, proporcjonalna do częstotliwości stanowiącej wynik przekształcenia napięcia analogowego i detektora RTD. Następnie, jak pokazano na fig. 11, program przechodzi do bloku 1120. W trakcie realizacji tego bloku za pomocą dwubiegunowego filtra programowego przeprowadzanajest filtracja odczytanej zawartości licznika 78, a uzyskana odfiltrowana wartość jest zapamiętywana jako tymczasowa zmienna V_TO_F.

Po zakończeniu tych czynności wykonywany jest blok 1130, który eliminuje przesunięcie poziomu zera w wartości odfiltrowanej, dla uzyskania bieżącej wartości częstotliwości CURRENT_FREQ. Wartość przesunięcia zera FREQ_AT_OV uzyski wana jest w wyniku filtrowania różnej od zera zliczonej częstotliwości wyjściowej przetwornika V/F przy zerowym napięciu wejściowym (V_refi) podawanym na wejście tego przetwornika. Następnie jest wykonywany blok 1140, w którym jest obliczany współczynnik proporcjonalności FREq_PER_C, określający liczbę zsumowanych impulsów na stopień Celsjusza. Wartość tego współczynnika wyznacza różnica odfiltrowanych zliczonych wartości dla dwu napięć odniesienia (V_refi i V_rcn), którym dla ilustracji mogą być odpowiednio potencjały masy i 1,9V) podzielone przez liczbę dziesiętną 380. Ponieważ zliczone wartości częstotliwości dla obydwu napięć odniesienia są otrzymywane zasadniczo równolegle, bez jakiejkolwiek zmiany temperatury przewodu rurowego, to dowolny dryft temperaturowy powstający w przetworniku V/F będzie wprowadzał zasadniczo jednakową składową błędu do tych obydwu zliczonych wartości. Ponieważ współczynnik proporcjonalności jest obliczany raczej przy wykorzystaniu różnicy pomiędzy tymi zliczonymi wartościami, a nie amplitudy tylko jednej z tych wartości, to na wartość współczynnika proporcjonalności zasadniczo nie wpływa jakiekolwiek przesunięcie zliczonego sygnału wyjściowego przetwornika V/F związanego z dryftem temperaturowym. Zarówno wartość przesunięcia zera (FREQ_AT_OV) jak i odfiltrowana zliczona wartość 1,9 V napięcia odniesienia (FREQ_AT_1,9 V) jest określana w innej procedurze (nie pokazanej) przy zastosowaniu mechanizmu okresowych przerwań, ponownie co 0,8 s. Ta procedura, której działanie jest oczywiste dla każdego wprawnego programisty, pobudza układ 70 do podania odpowiednich sygnałów wybierających dla pierwszej marszruty przełączania przełącznika analogowego według zasady przemiennego sterowania czasowego, w wyniku którego, na wejście przetwornika YFjest podawany naprzemiennie potencjał masy (V_refi) lub potencjał 1,9 V (V_ref>), następnie procedura zlicza wytwarzane w tym przetworniku impulsy częstotliwości, potem odczytuje i filtruje otrzymaną wartość i zapamiętuje odfiltrowane rezultaty.

170 494

Bezpośrednio po określeniu współczynnika proporcjonalności w bloku 1140, program przechodzi do bloku 1150. W tym bloku określana jest bieżąca temperatura (TEMP) mierzona przez detektor RDT i którą wyznacza się dzieląc bieżącą wartość częstotliwości przez współczynnik proporcjonalności. Następnie realizowany jest blok 1160, w którym obliczany jest skompensowany temperaturowo współczynnik skalowania RF na podstawie współczynnika skalowania i bieżącej wartości temperatury. Współczynnik skalowania miernika Coriolisa jest znaną wartością stałą określaną empirycznie podczas jego wytwarzania. Bezpośrednio po obliczeniu skompensowanego współczynnika skalowania, jego wartość jest zapamiętywana w bazie danych dla późniejszego wykorzystania przy określaniu natężenia przepływu masy, a następnie program wychodzi z procedury 1100.

Specjaliści mogą teraz z pewnością stwierdzić, że chociaż obie pary kanałów działają równolegle w taki sposób, że gdy jedna para działa w trybie zerowania, w tym samym czasie druga para działa w trybie pomiaru, to te pary kanałów mogą działać sekwencyjnie. W tym przypadku działająca para kanałów będzie pracowała w swoim trybie zerowania i/lub pomiaru, natomiast inna para kanałów będzie znajdowała się w stanie pogotowia. Pary kanałów powinny być następnie przełączane okresowo ze stanu pracy do stanu pogotowia, a przełączanie powinno być wykonywane na zakończenie każdego trybu pracy lub po sekwencyjnym zrealizowaniu w działającej parze kanałów zarówno trybu zerowania jak i pomiaru. Ponieważ w przypadku działania sekwencyjnego jedna para kanałów w dowolnej chwili znajduje się w stanie pogotowia, to dla uproszczenia układów może być wykorzystana raczej jedna niż dwie pary kanałów, przy czym ta jedna para kanałów pracowałaby nieprzerwanie i byłaby stale cyklicznie przełączana pomiędzy trybami zerowania i pomiaru. W tych chwilach, w których jedna rzeczywiście działająca para kanałów pracuje w trybie zerowania, nie są wykonywane żadne pomiaiy przepływu. Odpowiednio do tego, zamiast wykonywania pomiarów przepływu, należy założyć określoną aktualną wielkość przepływu. Skutkiem tego, poprzez wyeliminowanie ciągłych pomiarów przepływu, można mieć obawę, że rzeczywiste wykorzystanie tylko jednej działającej w każdej chwili pary kanałów w mierniku Coriolisa, niezależnie od tego, czy miernik ma tylko fizycznie jedną parę kanałów przełączaną cyklicznie pomiędzy dwoma trybami pracy, czy ma dwie pary, z których jedna jest w danej chwili nieaktywna, może powodować pewne niedokładności pomiarów przepływu. W przeciwieństwie do takiego rozwiązania, ponieważ w układzie 30 do pomiaru przepływu istnieje zawsze jedna para kanałów, która podczas normalnych warunków pomiaru przepływu w dowolnej chwili mierzy aktywnie aktualny przepływ, można stwierdzić, że miernik z takim układem wykonuje bardzo dokładne pomiary kosztem niewielkiego zwiększenia złożoności układu,.

Ponadto, chociaż przedział aktywny został wprowadzony do trybu zerowania w każdej parze kanałów, podczas którego to przedziału przykładowo mogą być wykonywane pomiary dwóch przepływów oraz może być wykonywane międzykanałowe porównywanie par, to w razie potrzeby, przedział ten może być wyeliminowany bez żadnego niekorzystnego wpływu na dokładność miernika. W rzeczywistości takie rozwiązanie może być stosowane do skracania czasu trwania trybu zerowania o jeden przedział zerowania (to jest czas, w którym para kanałów w innym przypadku powinna pracować w przedziale aktywnym) lub do wydłużania czasu, podczas którego ta para kanałów jest rzeczywiście zerowana wskutek odpowiedniego zwiększenia liczby pomiarów wewnętrznego opóźnienia fazy, które należy w tym przypadku wykonać.

Specjaliści zauważą także, że chociaż w przedstawionym wykonaniu zastosowano przewody rurowe w kształcie litery U, to ponieważ przewody te mogą być wprowadzone w stan oscylacji wokół osi dla ustalenia bezinercyjnej ramki odniesienia, można wykorzystywać przewody rurowe o prawie każdych wymiarach i kształtach. Na przykład przewody te mogą zawierać rury prostoliniowe, rury w kształcie litery S lub w kształcie pętli, przy czym podane kształty nie stanowią ograniczenia. Poza tym, chociaż pokazano miernik zawierający dwa równoległe przewody rurowe, to w razie potrzeby mogą być stosowane wykonania z jednym przewodem rurowym lub z liczbą przewodów rurowych większą od dwóch, na przykład z trzema, czterema i nawet większą liczbą przewodów rurowych.

170 494

170 494

Fig. 3A

170 494

WYJŚCIA

UKŁAD POMIARU PRZEPŁYWU

Fig. 3B

170 494

co <\ł

O co o

CM *4 <o o

Γ4 <£>

o < ó IM cc. O UJ

IM

IM

LD < LU

O.

<

Ϊ ° cc ul

O u

O)

N

1Λ <

*4 d>

i_L

700 494

PRZYŁĄCZANIE	AKTYWNE OBA KANAŁY ,, AKTYWNY”	POMIAR
	p
(STAN 6A)	1 Ustań 6E)
		j ,™TRYB POMIARU TRYB ZEROWANIA
		PRZEŁĄCZANIE ZEROWANIE
	_i'»_
CZAS (CYKLE RURY)—_

Fig. 4B

170 494

TABLICA STANÓW UKŁADU JO CZAS TRWANIA STANU	< 2 <t nj o < UJ ni X x _ Ź * <i in nj 2S O LU ni X X	< Z < 5 O X UJ _ o < N ni -Ξ O UJ nj X X	< Z < NI O <T Ul ru X X — < J ni — O LU nj X X	< Z < $ O UJ ~ NJ o jJ Q) < N N/C O UJ NJ X X	< Z < ni CJ < u Ul NJ X X —U * < ~ N O Ul NI X X	< Z < $ o X UJ _ ru o 3 * < N f-J ~ Ci UJ nj X X	< Z < Nl O <r -M UJ Nj X X _ ^U Ϊ <t Ul NJ ~ O UJ Ni X X	< Z < X LU — ni o -W. Φ < Ni — O LU NI X X
-3 s! X o	Z NJ aJ O < < Z -‘J · < UJ NI x X	• B	X		X
A					X		X
	B-C		X
«5. ™ £Ss < > § 2 X < < F- ~		A-C						X
	B-C				X	X	X	X	X
< u < o _ lun	A-C	X	X	X	X				X
SYGNAŁY WEJŚCIOWE KANAŁU 1__*_ 1	A	x	X	X	X	-J	_J	X	X
B	—i	-J	X	X	X	X	X	X
C i00N'ES'.ENiE!	-J	_J	_1	—1	—1	-J	—I	_J
SYGNAŁY WYBIERANIA MULTIPLEKS 3’ , -		RP0_B	-	-	o	o	o	o	o	o
RP0_A	o	o	o	o	-	-	o	o
	LO X O	Ul z 5 m u <=> -J UJ < ru Z X < X	LU § z < < z $ < u O x τ x m Ul >	u> z < ni ® o <z> -u rd UJ *ί N Z X < X X	< co o UJ C z < <	UJ 2 2« ω< NJ Z X < X *	UJ§ z < <t z 5 < V o * ' o: >. < LU cc < X	UJ z 5< UJ < Nl z X < X *	< CD O 5LLl <£ 1 < >- X r— X <
>- to Lrt	LO CM	LO	LO CM	LO LO	< LO	O LO	< LO	LU LO

Fig.5

170 494 pęTLA

BAZOWA

POMIARU

Fig.6

170 494

PROCEDURA

WYZNACZANIA

Fig.7A

170 494

	Λ739
ZWIĘKSZ ZAW LICZNIKA LICZNIK — LICZNIK ♦ 1

748'

751

USTAW TEMP_STATE— NOT_ZEROING_ CHANNEL_B
	ZERUJ LICZNIK ——0 TOTAL RATĘ —0

proćeouraYompen¹SACJI ZERA ELEKTRO NICZNEGO ₇₆₀ |

KONIEC

Fig. 7B

PROCEDURA

ZERA MECHANICZ 790

170 494

PROCEDURA

ZERA

MECHANICZNEGO

Fig. 8A

170 494

Fig. 8B

170 494

ZATRZYMANIE ZEROWANIA I AKCEPTACJA UZYSKANEGO ZERA MECHANICZNEGO JEŻELI G_ń, ZNAJDUJE SIĘ PONIŻEJ WARTOŚCI GRANICZNEJ

910

O -- σ_Δ, <5 WYKONANIE ZEROWANIA PRZY WYKORZYSTANIU ΜΑΧ (OKREŚLONYCH PRZEZ UŻYTKOWNIKA) LICZBIE CYKLI RURY-WYKORZYSTANIE ZERA MECHANICZNEGO WYNIKAJĄCEGO Z UŚREDNIENIA POMIARÓW ΔΙ WE WSZYSTKICH CYKLACH

320.

(n*S) > o^t > Z

ZATRZYMANE ZEROWANIE, ŻADNE WARTOŚCI At ZMIERZONE BEZ PRZE PŁYWU NIE MAJĄ ZBYT DUŻYCH SZUMÓW - IGNOROWANIE BIEŻĄCEJ WARTOŚCI ZERA MECHANICZNEGO

930

GRANICA zbieżności (j?)

OOCHYLENIE STANDARDOWE G_ń( OTRZYMANE PODCZAS ZEROWANIA MECHANICZNEGO

Fig.9

ZERO MECHANICZNE -JEST ZBYT MAŁE--* IGNORUJ BIEŻĄCĄ WARTOŚĆ ZERA 1020	ZAKRES AKC WARTOŚ MECHANI	EPTOWALNYCH 31 ZERA -► CZNEGO	ZERO MECHANICZNE —---JEST ZBYT DUZE- — IGNORUJ BIEŻĄCĄ WARTOŚĆ ZERA 1030

-3/js +3us —--WARTOŚĆ ZERA MECHANICZNEGO Ips)

Fig.10

170 494

PROCEDURA

PRZETWARZANIA

Fig.11

170 494

O >

LO

LU Qj g§° o cc o _J LLV)

LO

PN

LD|

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 6,00 zł

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób pomiaru natężenia przepływu płynu w mierniku zawierającym zespół pomiarowy efektu Coriolisa, posiadający co najmniej dwa przewody rurowe usytuowane równolegle obok siebie i układ elektroniczny, w którym wprowadza się przewody rurowe w ruch oscylacyjny o wzajemnie przeciwnych fazach, wykrywa się oscylacje przewodów rurowych, generuje się sygnały pierwszego i drugiego czujników odzwierciedlające ruch przeciwległych ramion przewodów rurowych, w wyniku przepływu płynu przez przewody rurowe, oraz określa się przesunięcie czasowe między sygnałami czujników, znamienny tym, że sygnały pierwszego i drugiego czujników przetwarza się w trzech torach pomiarowych, przy czym do pierwszego i drugiego torów pomiarowych wprowadza się naprzemiennie sygnały pierwszego i drugiego czujników zaś do trzeciego toru pomiarowego wprowadza się jeden z dwóch sygnałów czujników, po czym w pierwszym etapie pomiaru, gdy do pierwszego toru pomiarowego doprowadzony jest sygnał pierwszego czujnika a do drugiego i trzeciego torów pomiarowych doprowadzony jest sygnał drugiego czujnika, mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wyjściach pierwszej pary torów pomiarowych, którą stanowią pierwszy i trzeci tory pomiarowe, oraz mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wyjściach drugiej pary torów pomiarowych, którą stanowią drugi i trzeci tory pomiarowe, po czym koryguje się otrzymane wartości przesunięcia czasowego sygnałów pierwszej pary torów pomiarowych przez dodanie wartości przesunięcia czasowego sygnałów drugiej pary torów pomiarowych, uzyskując pierwszą skorygowaną wartość przesunięcia czasowego, natomiast w drugim etapie pomiaru, gdy do drugiego toru pomiarowego doprowadzony jest sygnał pierwszego czujnika a do pierwszego i trzeciego torów pomiarowych doprowadzony jest sygnał drugiego czujnika, mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wyjściach drugiej pary torów pomiarowych, którą stanowią drugi i trzeci tory pomiarowe, oraz mierzy się wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników na wyjściach pierwszej pary torów pomiarowych, którą stanowią pierwszy i trzeci tory pomiarowe, po czym koryguje się otrzymane wartości przesunięcia czasowego sygnałów drugiej pary torów pomiarowych przez dodanie wartości przesunięcia czasowego sygnałów pierwszej pary torów pomiarowych, uzyskując drugą skorygowaną wartość przesunięcia czasowego, a następnie oblicza się natężenie przepływu płynu jako funkcję pierwszej i drugiej skorygowanych wartości przesunięć czasowych.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszą i drugą wartości przesunięć czasowych sygnałów czujników mierzy się podczas przepływu płynu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do trzeciego toru wprowadza się dowolny sygnał odniesienia.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dokonuje się pomiaru wielu wartości przesunięć czasowych sygnałów czujników związanych z każdą parą torów pomiarowych,
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie wprowadzania sygnałów pierwszego i drugiego czujników do wejść torów pomiarowych porównuje się poziom sygnałów wejściowych w każdym z torów pomiarowych z ustalonym poziomem sygnału i,przesyła się te sygnały wejściowe, których poziom jest nie mniejszy od poziomu ustalonego.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszą i drugą wartość przesunięcia czasowego sygnałów czujników dla pierwszej i drugiej pary torów pomiarowych określa się jako średnią z pomiarów pierwszej i drugiej wartości przesunięcia czasowego sygnałów czujników dla pierwszej i drugiej pary torów pomiarowych.
7. 7. Układ pomiaru natężenia przepływu płynu w mierniku zawierającym zespół pomiarowy efektu Coriolisa, połączony z układem elektronicznym, przy czym zespół pomiarowy efektu

   170 494

   Coriolisa zawiera co najmniej dwa przewody rurowe usytuowane równolegle obok siebie, mechanizm napędowy do wprowadzania przewodów rurowych w ruch oscylacyjny i parę czujników do generowania pierwszego i drugiego sygnałów czujników odzwierciedlających ruch przeciwległych ramion przewodów rurowych względem siebie w wyniku przepływu płynu przez przewody rurowe, zaś układ elektroniczny zawiera układ pomiaru przepływu, dołączony do wyjść czujników, znamienny tym, że układ (30) pomiaru przepływu zawiera co najmniej trzy kanały pomiarowe (44, 54, 64), których wejścia są dołączone poprzez multiplekser (31) do wyjść czujników, korzystnie cewek (160l,160r), zaś wyjścia są połączone, poprzez układ cyfrowy (70) zawierający zespół liczników (75), do przeliczania wartości przesunięcia czasowego sygnałów dla każdej pary kanałów wejściowych (44 - 54, 54 - 64), z mikrokomputerem (80).
8. 8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że do multipleksera (31), układu cyfrowego (70) i mikrokomputera (80) jest dołączony logiczny układ sterujący (72).
9. 9. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że zespół liczników (75) zawiera dwa liczniki (74, 76), których wejścia są dołączone do wyjść pierwszego i drugiego kanałów pomiarowych (44, 54) oraz do wyjść drugiego i trzeciego kanałów pomiarowych (54, 64)