PL186422B1

PL186422B1 - Sposób i urządzenie do pomiaru ciśnienia w przepływomierzu wibracyjnym pętlowym typu Coriolisa

Info

Publication number: PL186422B1
Application number: PL97331604A
Authority: PL
Inventors: Tamal Bose; Howard V. Derby; Andrew K. Levien; Anthony W. Pankratz
Original assignee: Micro Motion
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2004-01-30
Also published as: RU2182696C2; CN1233322A; MY120704A; CN1135365C; BR9711070A; KR20000029999A; CA2262444C; CA2262444A1; US5734112A; AU4056997A; WO1998007009A1; DE69723706T2; HK1022189A1; AU722370B2; JP2000505895A; EP0918980B1; KR100342180B1; EP0918980A1; PL331604A1; DE69723706D1

Abstract

Urzadzenie do pomiaru cisnienia w przeplywomierzu wibracyjnym petlowym typu coriolisa, z oscylujacymi rurami przeplywowymi zawierajacymi material, zawierajace pierwszy obwód pobudzajacy zamontowane na rurach przeplywowych dolaczony do obwodu sterowania wytwarzajacego sygnaly wprowadzajace przez ten obwód pobudzajacy rury przeplywo- we w pierwszy rodzaj drgan, przy czym os wzdluzna odcinków rur przeplywowych jest przemieszczana w sposób oscylacyjny wokól pierwszej osi od polozenia spoczynkowego zajmowane- go przez os wzdluzna gdy rury przeplywowe nie drgaja czuj- niki pomiarowe przymocowane do rur przeplywowych, które generuja sygnaly zalezne od drgan rur przeplywowych, oraz obwód obliczen czestotliwosciowych/fazowych odbierajacy sygnaly wytwarzane przez czujniki pomiarowe, gdy rury prze- plywowe drgaja w pierwszym rodzaju drgan okreslajac pierw- sza czestotliwosc reprezentujaca pierwszy rodzaj drgan, zna- mienne tym, ze zawiera drugi obwód pobudzajacy (21L, 21R) zamontowany na rurach przeplywowych (12, 14) 1 dolaczony do obwodu sterowania (1208) wytwarzajacego sygnaly wprowa- dzajace, poprzez drugi obwód pobudzajacy (21L, 21R), rury przeplywowe (12, 14) w drugi rodzaj drgan, inny niz pierwszy rodzaj drgan, przy czym os wzdluzna odcinków (130, 130') rur przeplywowych (12, 14) jest przemieszczana w sposób oscyla- cyjny wokol drugiej osi (T, T ’) od polozenia spoczynkowego zajmowanego przez o s wzdluzna gdy rury przeplywowe (12, 14) nie drgaja, przy czym obwód obliczen czestotliwoscio- wych/fazowych (204) jest nastepnie obwodem odbierajacym sygnaly wytwarzane przez czujniki pomiarowe (16, 18), gdy rury przeplywowe (12, 14) drgaja w drugim rodzaju drgan okreslajac druga czestotliwosc reprezentujaca drugi rodzaj drgan, i okreslajacym, na podstawie pierwszej czestotliwosci, gestosc materialu w drgajacych rurach przeplywowych (12, 14), przy czym obwód obliczen ....................................... FIG . 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pomiaru ciśnienia w przepływomierzu wibracyjnym pętlowym typu coriolisa.

Znane jest stosowanie przepływomierzy wykorzystujących zjawisko Coriolisa do pomiaru przepływu masowego i innej informacji o przepływających materiałach. Takie przepływomierze opisano w patentach USA o numerach 4109534, 4491025 i Re 31450. Te przepływomierze są wyposażone w jedną lub więcej rur przepływowych o kształcie prostym lub zakrzywionym. Do każdego kształtu rury przepływowej w przepływomierzu jest przyporządkowany zespół naturalnych trybów drgań, które mogą być typu prostego zginania, skręcania lub sprzężone. Każda rura przepływowa jest pobudzana do drgań w rezonansie z jednym z tych naturalnych trybów. Materiał przepływa do wnętrza miernika przepływu z dołączonego przewodu po stronie dopływowej przepływomierza, jest kierowany przez jedną lub więcej rur przepływowych, i opuszcza przepływomierz przez stronę odpływową. Naturalne tryby drgań układu wypełnionego materiałem drgającym są częściowo wyznaczone przez łączną masę rur przepływowych i materiału płynącego wewnątrz rur przepływowych.

Przy braku przepływu przez przepływomierz, wszystkie punkty wzdłuż rury przepływowej oscylują z identyczną fazą pod wpływem przyłożonej siły napędowej. W miarę, jak rozpoczyna się przepływ płynu, przyspieszenia Coriolisa powodują że każdy punkt wzdłuż rury przepływowej ma inną fazę. Faza po stronie dopływowej rury przepływowej opóźnia się względem wzbudnika, natomiast faza po stronie odpływowej wyprzedza fazę wzbudnika. Na rurze przepływowej rozmieszczone są czujniki wytwarzające sygnały sinusoidalne reprezentujące ruch rury przepływowej. Różnica faz między dwoma sygnałami czujników jest proporcjonalna do prędkości masowego przepływu materiału w rurze.

Komplikującym czynnikiem w tym pomiarze jest to, że gęstość typowego materiału roboczego jest zmienna. Zmiany gęstości powodiyą zmiany częstotliwości trybów naturalnych. Ponieważ układ regulacji pobudzania przepływomierza podtrzymuje drganie rur przepływowych w rezonansie, to częstotliwość oscylacji zmienia się w odpowiedzi na zmiany gęstości.

Wspomniany powyżej patent USA nr Re. 31450 opisuje przepływomierz typu coriolisa, który pozwala uniknąć konieczności pomiaru zarówno różnicy faz, jak i częstotliwości drgań podczas pomiaru masowego strumienia przepływu. Różnicę fazową wyznacza się przez pomiar opóźnienia czasowego między przejściem przez określony poziom tych dwóch sygnałów sinusoidalnych przepływomierza. Przy wykorzystywaniu tego sposobu, zmiany częstotliwości drgań się znoszą, i prędkość strumienia masowego jest proporcjonalna do zmierzonego opóźnienia czasowego. Ten sposób pomiaru poniżej nazywany jest pomiarem opóźnienia, czyli At.

Informacja dotycząca parametrów materiału przepływającego przez przepływomierz typu coriolisa jest otrzymywana zwykle za pomocą oprzyrządowania, które mierzy opóźnienie fazowe lub czasowe między dwoma sygnałami czujników przepływomierza. Te pomiary należy wykonywać z dużą dokładnością, ponieważ często występuje wymaganie wynikowej informacji o prędkości przepływu z dokładnością przynajmniej 0,15% wskazania. Te sygnaty wyjściowe przepływomierza są sinusoidalne i rozsunięte są w czasie lub fazie o wartość określoną przez siły Coriolisa generowane w mierniku, przez który przepływa materiał. Obwody przetwarzania sygnału, które odbierają te sygnały wyjściowe czujników, dokonują precyzyjnego pomiaru różnicy faz i genenyą pożądane parametry przepływającego obrabianego materiału z żądaną dokładnością wynoszącą przynajmniej 0,15%o odczytu.

W patencie USA nr 5473949 opisano sposób wyznaczania ciśnienia i gęstości w przepływomierzu masowym typu coriolisa. Patent dotyczy pobudzania przewodu drgającego w dwóch różnych trybach. Wymusza się przepływ płynu w przewodzie i dokonuje się pomiarów dwóch trybów drgań w „punkcie roboczym” przepływomierza. Następnie przez równoczesne rozwiązanie dwóch równań przedstawionych w tym patencie wyznacza się ciśnienie i gęstość materiału płynącego w przepływomierzu.

Dokładność przetwarzania sygnałów z czujników przepływomierza typu coriolisa poprawia się metodami cyfrowej obróbki sygnałów (DSP). Metody i urządzenia DSP oparte są na pomiarze różnicy faz między sygnałami czujnika, bez wprowadzania przesunięć fazowych między tymi dwoma sygnałami przez proces pomiarowy. Wszelkie przesunięcie fazowe (opóźnienie) wprowadzane tą metodą jest w przypadku obu sygnałów identyczne. Ponadto,

186 422 metody DSP pozwalają na skuteczniejsze filtrowanie sygnałów w celu wydzielenia danych spośród zakłócających sygnałów otoczenia oddziałujących na sygnały ze strony środowiska, w którym pracuje przepływomierz.

Znaną jest rzeczą, że zmiany ciśnienia w rurach przepływowych mogą zmieniać sztywność tych rur przepływomierza. Powoduje to zmianę częstotliwości rezonansowej rur przepływowych i powoduje błędy w pomiarze przepływu masowego. Dla zminimalizowania oddziaływania zmian ciśnienia na częstotliwość rezonansową, zwykle zwiększa się sztywność ścianek rur przepływowych. Jednakowoż zwiększanie sztywności rur przepływowych w celu zmniejszenia oddziaływania zmian ciśnienia może spowodować zwiększenie kosztów przepływomierza i, jak również jego czułości, zmniejszenie czułości w wyniku oddziaływań ciśnieniowych może ograniczyć użyteczny zakres stosowania przepływomierza.

Znane jest stosowanie razem z przepływomierzem również ciśnieniomierza, do pomiaru chwilowej wartości ciśnienia materiału, i wykorzystywanie zmierzonych wartości ciśnienia do korekcji zmierzonych wartości przepływu masowego. Jednakowoż wprowadzenie niezależnego miernika ciśnienia zwiększa złożoność i związane z nią koszty urządzenia do pomiaru przepływu.

Istotą sposobu pomiaru ciśnienia w przepływomierzu wibracyjnym pętlowym typu corilisa, według wynalazku wyposażonym w odcinki drgające rury przepływowej, w którym pobudza się do drgań odcinki rury przepływowej w pierwszym trybie drgań, w którym oś wzdłużna części odcinków rury przepływowej jest przesuwana w sposób oscylacyjny od pozycji spoczynkowej zajmowanej przez oś wzdłużną, gdy odcinki rury przepływowej nie drgają, oraz wyznacza się pierwszą częstotliwość rezonansową odcinków rury przepływowej w oparciu o pierwszy tryb drgań odcinków rury przepływowej, jest to, że pobudza się do drgań odcinki rury przepływowej w drugim trybie drgań, odmiennym od pierwszego trybu drgań, w którym oś wzdłużna części odcinków rury przepływowej jest przesuwana w sposób oscylacyjny od pozycji spoczynkowej zajmowanej przez oś wzdłużną, gdy odcinki rury przepływowej nie drgają, wyznacza się drugą częstotliwość rezonansową odcinków rury przepływowej, w oparciu o drgania w drugim trybie drgań, oraz wyznacza się, niezależnie od gęstości materiału w odcinkach rury przepływowej, ciśnienie w przepływomierzu poprzez obliczenie stosunku między pierwszą częst^i^t^li^^^DŚi^iią rezonansową a drugą częstotliwością, rezonansową.

Korzystnie w trakcie wyznaczania ciśnienia kompensuje się wyznaczony stosunek częstotliwości rezonansowych dla zachodzących w nim zmian spowodowanych zmianami parametru przepływomierza oraz wyznacza się ciśnienie w przepływomierzu z wartości skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.

Korzystnie w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania zaś w drugim trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie skręcania.

Korzystnie ciśnienie wyznacza się przy zerowej wartości masowego natężenia przepływu materiału.

Korzystnie ciśnienie wyznacza się dla wartości masowego natężenia przepływu materiału większej niż zero.

Korzystnie jako przepływomierz stosuje się masowy przepływomierz Coriolisa.

Korzystnie jako przepływomierz stosuje się drgający gęstościomierz rurowy.

Korzystnie po wyznaczeniu ciśnienia określa się następnie nieskorygowane masowe natężenie przepływu materiału przepływającego przez przepływomierz i wyprowadza się wartość skorygowanego masowego natężenia przepływu dla materiału w oparciu o wyznaczone nieskorygowane masowe natężenie przepływu i wyznaczone ciśnienie.

Korzystnie w trakcie wyznaczania stosunku częstotliwości rezonansowych wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest skalibrowany dla materiału, który ma pierwszą wartość masowego natężenia przepływu, wyznacza się drugi współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest skalibrowany dla materiału, który ma drugą wartość masowego natężenia przepływu, i wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynniki kalibracji, po czym

186 422 kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości kompensacyji w oparciu o skorygowaną wartość masowego natężenia przepływu, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.

Korzystnie w trakcie wyznaczania pierwszej częstotliwości rezonansowej odczytuje się pierwszy sygnał wytworzony przez ruch pierwszego czujnika pomiarowego związanego z odcinkami drgającymi rury przepływowej przepływomierza, odczytuje się drugi sygnał wytworzony przez ruch drugiego czujnika pomiarowego związanego z odcinkami drgającymi rury przepływowej przepływomierza oraz poddaje się filtracji pierwszy sygnał i drugi sygnał, dla uzyskania składowej sygnału odpowiadającej pierwszej częstotliwOści rezonansowej.

Korzystnie w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania.

Korzystnie w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania zaś w trakcie f^l^racji dodaje się pierwszy sygnał do drugiego sygnału, tworząc wydzielony sygnał o silnej składowej częstotliwościowej dla trybu zginania, oraz wzmacnia się wydzielony sygnał dla wyeliminowania w nim niepożądanych tworząc wzmocniony sygnał dla trybu zginania.

Korzystnie w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania, po czym wyznacza się nieskorygowaną wartość masowego natężenia przepływu dla materiału przepływającego przez przepływomierz, w oparciu o drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania, oraz wyprowadza się wartość masowego natężenia przepływu dla materiału przepływającego przez przepływomierz, w oparciu o wyznaczoną nieskorygowaną wartość masowego natężenia przepływu i wyznaczone ciśnienie.

Korzystnie w trakcie wyznaczania pierwszej i drugiej częstotliwości rezonansowych odczytuje się pierwszy sygnał wytworzony przez ruch pierwszego czujnika pomiarowego zamocowanego do odcinków drgających rury przepływowej przepływomierza, odczytuje się drugi sygnał wytworzony przez ruch drugiego czujnika pomiarowego zamocowanego do odcinków drgających rury przepływowej przepływomierza i poddaje się filtracji pierwszy i drugi sygnały dla uzyskania składowej sygnału odpowiadającej drugiej częstotliwości rezonansowej.

Korzystnie w drugim trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie skręcania.

Korzystnie w drugim trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie skręcania zaś w trakcie filtrowania pierwszego i drugiego sygnałów odejmuje się pierwszy sygnał od drugiego sygnału, tworząc wydzielony sygnał o silnej składowej częstotliwościowej o częstotliwości trybu skręcania, oraz wzmacnia się wydzielony sygnał dla wyeliminowania w nim niepożądanych składowych, tworząc wzmocniony sygnał o częstotliwości trybu skręcania.

Korzystnie odcinki drgające rury przepływowej pobudza się równocześnie do drgań, zarówno w pierwszym trybie drgali jak i w drugim trybie drgań.

Korzystnie odcinki drgające rury przepływowej pobudza się do drgań sekwencyjnie, w jednym trybie naraz, z wymienionych pierwszego i drugiego trybów drgań.

Korzystnie w trakcie wyznaczania ciśnienia wyznacza się stosunek między pierwszą i drugą częstotliwością rezonansową, kompensuje się ten stosunek częstotliwości rezonansowych dla zachodzących w nim zmian spowodowanych zmianami parametru przepływomierza, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych.

Korzystnie jako parametr stosuje się stan zamocowania przepływomierza, przy czym w trakcie kompensacji wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracyji, gdy przepływomierz jest kalibrowany w pierwszym położeniu zamocowania, wyznacza się drugi współczynnik kalibracyji, gdy przepływomierz jest zainstalowany w miejscu przeznaczonym do jego użytkowania w drugim położeniu zamocowania i wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynniki kalibracji, po czym kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości

186 422 kompensacji, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.

Korzystnie jako parametr stosuje się temperaturę odcinków drgających rury przepływowej, przy czym w trakcie kompensacji wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracyji, gdy przepływomierz, jest kalibrowany w pierwszej temperaturze, wyznacza się drugi współczynnik kalibracyji, gdy przepływomierz jest kalibrowany w drugiej temperaturze, wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynniki kalibracji, po czym mierzy się temperaturę odcinków drgających rury przepływowej i kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości kompensacji w oparciu o zmierzoną temperaturę, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.

Korzystnie jako parametr stosuje się gęstość materiału w odcinkach drgających rury przepływowej, przy czym w trakcie kompensacji wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest kalibrowany za pomocą materiału o pierwszej gęstości, wyznacza się drugi współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest kalibrowany za pomocą materiału o drugiej gęstości i wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynnik kalibracji, po czym mierzy się gęstość materiału w odcinkach drgających rury przepływowej i kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości kompensacji w oparciu o zmierzoną gęstość, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.

Istotą urządzenia do pomiaru ciśnienia w przepływomierzu wibracyjnym pętlowym typu coriolisa, według wynalazku z oscylującymi rurami przepływowymi zawierającymi materiał, zawierającego pierwszy obwód pobudzający zamontowane na rurach przepływowych dołączony do obwodu sterowania wytwarzającego sygnały wprowadzające przez ten obwód pobudzający rury przepływowe w pierwszy rodzaj drgań, przy czym oś wzdłużna odcinków rur przepływowych jest przemieszczana w sposób oscylacyjny wokół pierwszej osi od położenia spoczynkowego zajmowanego przez oś wzdłużną, gdy rury przepływowe nie drgają, czujniki pomiarowe przymocowane do rur przepływowych, które genenyą sygnały zależne od drgań rur przepływowych, oraz obwód obliczeń częstotliwościowych/fazowych odbierający sygnały wytwarzane przez czujniki pomiarowe, gdy rury przepływowe drgają w pierwszym rodzaju drgań określając pierwszą częstotliwość reprezenttuącą pierwszy rodzaj drgań, jest to, że zawiera drugi obwód pobudzający zamontowany na rurach przepływowych i dołączony do obwodu sterowania wytwarzającego sygnały wprowadzające, poprzez drugi obwód pobudzający, rury przepływowe w drugi rodzaj drgań, inny niż pierwszy rodzaj drgań, przy czym oś wzdłużna odcinków rur przepływowych jest przemieszczana w sposób oscylacyjny wokół drugiej osi od położenia spoczynkowego zajmowanego przez oś wzdłużna, gdy rury przepływowe nie drgają, przy czym obwód obliczeń częstotliwościowych/fazowych jest następnie obwodem odbierającym sygnały wytwarzane przez czujniki pomiarowe, gdy rury przepływowe drgają w drugim rodzaju drgań określając drugą częstotliwość reprezentującą drugi rodzaj drgań, i określającym, na podstawie pierwszej częstotliwości, gęstość materiału w drgających rurach przepływowych, przy czym obwód obliczeń częstotliwościowych/fazowych jest dołączony do obwodu obliczeń stosunku częstotliwości i ciśnienia określającego, skompensowany od wpływu zmian gęstości materiału, stosunek pierwszej częstotliwości i drugiej częstotliwości oraz obliczającego ciśnienie w rurach przepływowych na podstawie skompensowanego stosunku częstotliwości.

Korzystnie pierwszy obwód pobudzający jest zamocowany w zasadzie centralnie na rurach przepływowych i wprowadza je w zginający rodzaj drgań, zaś drugi obwód pobudzający jest zamontowany niecentralnie na rurach przepływowych i wprowadza je w skręjająjy rodzaj drgań.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że wynik pomiaru ciśnienia otrzymany w wyniku działania przepływomierza typu coriolisa wykorzystuje się do korekcji wyników pomiaru przepływu masowego w przepływomierzu.

Przedmiotem wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia konstrukcję przepływomierza połączonego z oprzyrządowaniem

186 422 do przepływu masowego, fig. 2 - schemat blokowy dodatkowego oprzyrządowania do przepływu masowego, według fig. 1, fig. 3 - w widoku perspektywicznym typową rurę przepływową w trybie drgań zginania, fig. 4 - w widoku z góry typową rurę przepływową w trybie drgań skręcania, fig. 5 - schemat blokowy filtrów cyfrowych stosowanych do wydzielania i uwydatniania sygnałów przetwarzanych metodami cyfrowej obróbki sygnałów, fig. 6 - schemat blokowy innych filtrów cyfrowych stosowanych do wydzielania i uwydatniania sygnałów przetwarzanych metodami cyfrowej obróbki sygn<atów, fig. 7, 8 i 9 przed&awają sieci działań realizowanych w procesorze cyfrowej obróbki sygnałów w oprzyrządowaniu do przepływu masowego z fig. 1, fig. 10 przedstawia schemat blokowy układu wzbudzającego z fig. 2, fig. 11 - schemat zrównoważonego układu wzmacniacza operacyjnego z fig. 10, fig. 12 - schemat blokowy układów w oprzyrządowaniu do przepływu masowego z fig. 1, fig. 13 - wykres zależności między współczynnikiem kalibracyjnym przepływomierza masowego a ciśnieniem wewnątrz rur przepływowych przepływomierza, a fig. 14 - wykres zależności między stosunkiem częstotliwości trybu zginania do częstotliwości trybu skręcania a ciśnieniem wewnątrz rur przepływowych przepływomierza.

Przepływomierz masowy 10 typu coriolisa przedstawiony na fig. 1 zawiera dwie rury przepływowe 12, 14 zamocowane do korpusu rozgałęźnego 30 mające w zasadzie takie same stałe sprężystości i momenty bezwładności względem odpowiednich zginających się nie w fazie osi W-W oraz W'-W'. Wysięgnikowa konstrukcja przepływomierza przedstawiona na fig. 1 jest tylko przykładem przepływomierza masowego wykorzystującego zjawisko Coriolisa, w którym stosuje się rozwiązanie według wynalazku. Jest oczywiste, że rozwiązanie według niniejszego wynalazku można z korzyścią wykorzystywać w przepływomierzach z wieloma różnymi ukształtowaniami rur przepływowych, zarówno przepływomierzy z wielokrotnymi rurami przepływowymi, jak i z pojedynczą rurą przepływową.

Cewka wzbudzająca i magnes pierwszego obwodu pobudzającego 20 są umieszczone w obszarze środkowym między odcinkami, to jest częściami górnymi 130 -130' rur przepływowych 12, 14 dla wprawiania w ruch drgający rur 12, 14, niewspółfazowo, względem osi W-W i W'-W. Ten ruch drgający jest nazywany trybem „drgań zginania” lub po prostu „trybem zginania”. Fig. 3 przedstawia widok perspektywiczny pojedynczej rury przepływowej 14 przymocowanej do korpusu rozgałęziającego 30 drgającego w trybie zginania wokół osi W.

Po prawej i lewej stronie, rur przepływowych, 12, 14, rozmieszczona jest para cewek z przyporządkowanymi im magnesami stanowiąca drugi obwód pobudzający 21R i 21L, powodujący oscylacje każdej z rur przepływowych 12, 14 wokół jej osi środkowej, mianowicie odpowiednio T i T, przy różnych fazach po obu stronach, lewej i prawej, rur przepływowych. Ten ruch drgający jest określany mianem trybu drgań „ze skręcaniem”, czyli po prostu „trybem skręcania”. Cewkę wzbudzającą i magnes 20, umieszczone na górnych częściach 130 i 130' rur można wyeliminować, jeżeli do pobudzania rur 12 i 14 przepływomierza do drgań w obu trybach nadają się cewki wzbudzające z magnesami w obwodzie pobudzającym 21R i 21L. Fig. 4 przedstawia widok z góry pojedynczej rury przepływowej 12 połączonej z korpusem rozgałęziającym 30, drgającej w trybie skręcania w wokół osi T. Jak to zaznaczono na fig. 1, każda rura przepływowa 12 i 14 jest pobudzana do drgań w trybie skręcania wokół jej własnej osi, odpowiednio T i T'.

W pobliżu końców górnych części rur przepływowych 12, 14 rozmieszczone są czujniki lewy 16 i prawy 18, do elektrycznego odczytywania względnego ruchu rur przepływowych 12, 14. To odczytywanie odbywa sicę zznanym sint^^c^ł^^m z zastosowaniem czujników’ prędkościowych. Rury przepływowe 12 i 14 mają ramiona, lewe 131 i 131', oraz prawe 134 i 134'. Te ramiona boczne schodzą się ku dołowi i są zamocowane do powierzchni 120 i 120' elementów rozgałęźnych 121 i 121'. Ramiona rur przepływowych 12, 14 spięte są drążkami usztywniającymi 140R i 140L służącymi do wyznaczenia osi W-W i W-W. wokół których drgaaą niewspółfazowo rury przepływowe przy zasilaniu wzbudnika 20 ścieżką 156. Położenie osi W-W i W-W określone jest rozmieszczeniem drążków usztywniających 140R i 140L na ramionach bocznych 131, 131' i 134, 134' rury przepływowej.

Na ramieniu bocznym 131 rury przepływowej 14 jest przymocowany detektor temperaturowy 22 służący do pomiaru temperatury rury i przybliżonej temperatury płynącego

186 422 w niej materiału. Ta informacja o temperaturze służy do określania zmian stałej sprężystości rur przepływowych. Obwody pobudzające 20, 21R i 21L, czujniki 16 i 18 oraz detektor temperaturowy 22 są dołączone do oprzyrządowania przepływu masowego ścieżkami, odpowiednio (156), 161, 160, 157, 158, i 159. Oprzyrządowanie masowego przepływu zawiera mikroprocesor, który obrabia sygnały odebrane z czujników 16, 18 i 22 dla wyznaczenia wartości przepływu masowego materiału przepływającego przez przepływomierz 10, jak również dla innych pomiarów, jak na przykład gęstości i temperatury materiału. Oprzyrządowanie 24 przepływu masowego podaje również sygnał pobudzający ścieżką 156 do pierwszego obwodu pobudzającego 20 w celu pobudzania do drgań rur 12 i 14 w niewspółfazowym modzie zginania wokół osi W-W i W'-W'. Ponadto, oprzyrządowanie 24 podaje sygnał wzbudzający ścieżkami 160 i 161 do drugiego obwodu pobudzającego 21L i 21R, powodując ruch oscylacyjny rur przepływowych 12 i 14 w modzie skręcania wokół osi W. Jest oczywiste, że pierwszy obwód pobudzający 20 można wyeliminować, jeżeli drugi obwód pobudzający 21L rur 12 i 14 jest zdolny pod względem fizycznym i elektronicznym do równoczesnego napędzania rur przepływowych 12 i 14 w dwóch pożądanych trybach drgań. W odróżnieniu od tego, obwody pobudzające mogą pobudzać rury przepływowe kolejno w dwóch różnych trybach - po jednym trybie na raz.

Zależnie od geometrycznego ukształtowania rur, do pobudzania rur przepływowych do drgań w obu trybach może nadawać się pojedynczy obwód pobudzający, właściwie rozmieszczony na rurach przepływowych.

Korpus rozgałęziający 30 ukształtowany jest przez elementy odlewane 150, 150'. Elementy odlewane 150, 150' są mocowane do kanału zasilającego i kanału odejściowego (nie przedstawionego na rysunku), kołnierzami 103, 103'. Korpus rozgałęziający 30 rozdziela strumień materiału z kanału zasilającego do rur przepływowych 12, 14 i następnie na powrót do kanału odejściowego. Kiedy kołnierze 103 i 103' rozgałęzienia są połączone za pośrednictwem końca dopływowego 104 i końca odpływowego 104' do systemu kanałów (nie przedstawionego na rysunku), przenosząc przeznaczony do pomiaru materiał przetwarzany, materiał wchodzi w korpus rozgałęziający 30 i element rozgałęziający 110 przez otwór dopływowy 101 w kołnierzu 103, i przepływa kanałem (nie przedstawionym na rysunku) o stopniowo zmieniającym się przekroju poprzecznym w elemencie odlewanym 150 do rur przepływowych 12, 14. Materiał jest dzielony i kierowany trasą przez element rozgałęziający 121 do lewych ramion 131 i 131' rur przepływowych, odpowiednio 12 i 14. Materiał przy tym płynie przez odcinki rur przepływowych 12, 14, to jest górne elementy rurowe 130, 130', przez prawe ramiona boczne 134 i 134', i łączy się na powrót w pojedynczy strumień w elemencie rozgałęziającym 121' rury przepływowej. Płyn następnie jest kierowany do kanału (nie przedstawionego na rysunku) w wyjściowym elemencie odlewanym 150' i następnie opuszcza element rozgałęziający 110'. Koniec wyjściowy 104' jest dołączony kołnierzem 103', mającym otwory 102' na śruby, do układu kanałów (nie pokazanym na rysunku). Materiał uchodzi przez otwór odpływowy 101' na powrót do strumienia w układzie przewodowym (nie pokazanym na rysunku).

Oprzyrządowanie 24 przepływu masowego analizuje sygnały otrzymane ścieżkami 157, 158 i 159, i generuje standardowe sygnały wyjściowe na ścieżce 155, wskazujące wartość przepływu, wykorzystywaną w systemie stenyącym lub operatora do monitorowania i sterowania przepływu przez przyporządkowany układ kanałów (nie pokazany). Oprzyrządowanie 24 przepływu masowego generuje również sygnały wyjściowe na ścieżce 162 wskazujące na ciśnienie wewnątrz przepływomierza przepływowego. Jak wspomniano powyżej, w taki sposób określona wartość ciśnienia jest wykorzystywana w oprzyrządowaniu do korekcji obliczeń przepływu masowego, i może być wykorzystywana niezależnie do innych celów regulacyjnych wymagających pomiarów ciśnienia.

Wartość przepływu masowego w przepływomierzu wykorzystującym zjawisko Coriolisa jest, jak wiadomo proporcjonalna do At (wartości różnicy czasu). Wartość przepływu masowego zatem można wyrazić jako:

m = CF At

186 422 gdzie CF jest współczynnikiem kalibracyjnym, a m wartością przepływu. Jednakowoż, ponieważ w rurach przepływowych przepływomierza działającego na zasadzie wykorzystania zjawiska Coriolisa ciśnienie wzrasta lub maleje, to może się zmieniać sztywność rur przepływowych. Zmiana sztywności rury przepływowej oddziałuje na czułość przepływomierza w odniesieniu do wartości strumienia masowego. Zmiana sztywności rury przepływowej oddziałuje również na częstotliwości drgań rur przepływowych. Stosunek częstotliwości drgań w trybie zginania i trybie skręcania rur przepływowych zmienia się w funkcji zmian ciśnienia w rurach przepływowych. Stosunek częstotliwości jest zatem związany z ciśnieniem wewnątrz rur przepływowych (jak również z pewną liczbą innych czynników).

Figury 13 i 14 przedstawają wykresy danych empirycznych działających przepływomierzy masowych typu coriolisa, ilustrujące opisane powyżej oddziaływania. Fig. 13 przedstawia wykres ilustrujący typowe oddziaływania ciśnienia na współczynnik kalibracyjny przepływomierza. Wykres 1300 ukazuje na osi y współczynnik kałibracyjny miernika w funkcji odmierzanego na osi x ciśnienia wewnątrz rur przepływowych. Wykreślone punkty danych 1302, 1304 i 1306 są danymi zmierzonymi w działającym przepływomierzu Miro Motion D300 (zmodyfikowanym w celu zainstalowania dodatkowych cewek wzbudzających do przykładania siły pobudzania skrętnego, jak również siły pobudzającej zginania). Można zauwazyć, ze zgodnie z wykresem 1300 współczynnik kalibracji wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia w rurach przepływowych przepływomierza D300.

Figura 14 przedstawia wykres przedstawiający typowe oddziaływanie ciśnienia na stosunek częstotliwości rur przepływowych. Wykres 1400 ukazuje stosunek częstotliwości drgania trybu skręcania do częstotliwości trybu zginania na osi y w funkcji ciśnienia w rurach przepływowych odmierzanego na osi x. Krzywe 1402 i 1404 są dopasowane do punktów pomierzonych danych z działającego przepływomierza Micro Motion CMF300 (zmodyfikowanego w celu zapewnienia dodatkowych cewek wzbudzających do przykładania siły pobudzania skrętnego, jak również siły pobudzania zginania). W szczególności krzywa 1402 jest dopasowana do punktów zdjętych przy przepływie wody przez przepływomierz CMF300, a krzywa 1404 jest dopasowana do punktów pomiarowych przy przepływie przez przepływomierz CMF300 syropu kukurydzianego. Na krzywych 1402 i 1404 wykresu można zauważyć, ze na stosunek częstotliwości oddziałuje ciśnienie w rurach przepływowych (jak również gęstość znajdującego się w nich materiału).

Jak zaznaczono na fig. 14, gęstość materiału oddziałuje na stosunek częstotliwości. Podobnie, można wykazać, ze na wartość wyznaczonego stosunku częstotliwości może oddziaływać temperatura i parametry instalacyjne. Te czynniki można z łatwością scharakteryzować i skompensować przez kalibrację przepływomierza masowego w konkretnym zastosowaniu. Stosunek częstotliwości po zastosowaniu tych kompensacji nadaje się zatem do wykorzystania do pośredniego pomiaru ciśnienia w działających rurach przepływowych przepływomierzy masowych. Szczegóły niezbędnej kompensacji opisano poniżej.

Po odpowiedniej regulacji stosunku częstotliwości, jest on wykorzystywany do wyznaczania odpowiadającego mu ciśnienia w rurach przepływowych. Do obliczenia ciśnienia na podstawie danego skompensowanego stosunku częstotliwości można stosować znaną aproksymację wykreślą lub metodę przeglądania tablicy z interpolacją. numeryczną. Tak wyznaczone ciśnienie można wykorzystywać, jako takie, w charakterze bezpośrednio wyniku pomiaru do zastosowań wymagających takiego wyznaczania ciśnienia.

Ponadto, tak wyznaczana wartość ciśnienia jest wykorzystywana do korekcji współczynnika kalibracyjnego przepływomierza masowego, dla skorygowania w ten sposób wyników jego pomiarów przepływu masowego. Wartość ciśnienia jest wykorzystywana do wyznaczania współczynnika korekcyjnego, który następnie jest wykorzystywany do korekcji wyznaczania przepływu masowego. Wartość przepływu masowego w drgających rurach przepływowych zatem jest wyznaczana jako:

m = CF CP At

186 422 gdzie CF i At mają znaczenie, jak powyżej, a PC stanowi współczynnik korekcyjny ciśnienia. Ten współczynnik korekcyjny jest wyznaczany przy kalibracji przepływomierza masowego i jest obliczany, jak następuje:

CP = 1 + ((Kp/100)(P - PO)) gdzie KP jest współczynnikiem kalibracyjnym ciśnienia (wyrażonym w procentach na wartość ciśnienia wynoszącą 1 psi (około 7 kPa), P ciśnieniem (określonym, jak powyżej) w rurach przepływowych, a PO ciśnieniem kalibracyjnej linii (to znaczy nominalnym ciśnieniem wykorzystywanym do kalibracji przepływomierza dla normalnej pracy w jego docelowym zastosowaniu). Współczynnik kalibracyjny ciśnienia KP i ciśnienie kalibracji linii PO są określane przez normę fabryczną, lub w kalibracji wykonywanej na miejscu metodami znanymi specjalistom.

W procesie cyfrowej obróbki sygnałów w scalonym procesorze cyfrowej obróbki sygnałów (DSP) realizującym funkcje obliczeniowe w oprzyrządowaniu 24 przepływu masowego, pobiera się dyskretne próbki sygnałów analogowych generowanych na wyjściu każdego z czujników rury przepływowej. Dyskretne próbki z czujników lewego i prawego są przetwarzane na postać cyfrową z zastosowaniem elementów standardowej konwersji analogowo - cyfrowej (A/D), po czym dalsza obróbka próbek jest realizowana w scalonym procesorze DSP.

Oprogramowanie tej cyfrowej obróbki sygnałów (omówione poniżej) pracuje w oprzyrządowaniu 24 przepływu masowego przedstawionym bardziej szczegółowo na fig. 12. Procesor 1200 cyfrowej obróbki sygnałów z fig. 12 stanowi urządzenie liczące bardzo podobne do zwykłego mikroprocesora, lecz ze specjalnymi wyspeccalizowanymi funkcjami dobranymi do zastosowania w zadaniach obróbki sygnałów. Wiele takich procesorów DSP jest znanych, przy czym zawierają one sprzętowy procesor zmiennoprzecinkowy poprawiający sprawność obliczeń przy obróbce sygnału. Jest oczywiste, że możliwe jest zastosowanie procesorów stałoprzecinkowych w połączeniu z bibliotekami emulacji programowej dla precyzyjnych obliczeń zmienno-przccinkowych, tam gdzie względy kosztowe danej aplikacji przesłaniają względy wydajności.

Procesor 1200 odczytuje instrukcje programu ze stałej pamięci ROM 1202 programu za pośrednictwem magistrali 1252 i zarządza danymi i rejestrami w pamięci swobodnego dostępu RAM 1204, za pośrednictwem magistrali 1254. Zależnie od czynników kosztowych i sprawnościowych, może być korzystne w pewnych okolicznościach skopiowanie instrukcji programowych z pamięci ROM 1202 do pamięci RAM 1204, dla poprawienia sprawności procesora 1200 w odniesieniu do pobierania instrukcji.

Każdy z przetworników analogowo - cyfrowych 200 otrzymuje swój sygnał analogowy z odpowiadającego mu wyjścia sygnałowego jednego z czujników rury przepływowej dołączonego do ścieżek, odpowiednio 157 i 158. Procesor 1200 podaje do przetworników analogowo - cyfrowych 200 ścieżkami, odpowiednio 250 i 252, sygnały sterujące, i odbiera cyfryzowane wartości próbek z przetworników analogowo - cyfrowych 200 ścieżkami, odpowiednio 250 i 252. Sygnały zegarowe potrzebne dla różnych części składowych mogą być generowane dowolną znaną metodą, na przykład za pomocą generatorów kwarcowych, lub dowolnego z kilku dostępnych układów scalonych do generowania zegara.

W korzystnej odmianie wykonania przetworniki analogowo - cyfrowe 200 są zrealizowane w pojedynczym układzie scalonym z wieloma przetwornikami i jednym dołączeniem do pojedynczej magistrali komunikacyjnej dołączonej do procesora DSP. Pomaga to w zapewnieniu, ze zależność fazowa między dwoma próbkowanymi sygnałami powstaje wskutek efektu Coriolisa w drgających rurach przepływowych, a nie oddziaływania trasy sygnału wzdłuz ścieżki na płytce drukowanej do rozdzielonych fizycznie układów przetworników analogowo - cyfrowych.

Procesor 1200 wyznacza pewną wartość At na podstawie różnicy fazowej między próbkowanymi kanałami, i podaje na ścieżkę 1256 sygnał, proporcjonalny do At. Przetwornik analogowo - cyfrowy 1206 dokonuje konwersji cyfrowej wartości sygnału podanego na ścieżkę 1256 na sygnał proporcjonalny przepływu masowego, podawanego na ścieżkę 155.

186 422

Procesor 1200 według niniejszego wynalazku również określa ciśnienie wewnątrz przepływomierza masowego typu coriolisa, pochodzące z próbkowanych kanałów i podaje na ścieżkę 1260 sygnał proporcjonalny do ciśnienia. Przetwornik cyfrowo - analogowy 1210 przetwarza cyfrową wartość sygnałową podawaną na ścieżkę 1260 na proporcjonalny do ciśnienia sygnał analogowy podawany na ścieżkę 162.

Obwód sterowania 1208 odbiera sygnały analogowe przykładane do ścieżek 157 i 158, generowane przez czujniki kanałowe, lewy i prawy. Obwód sterowania 1208 wyizolowuje częstotliwość trybu zginania i częstotliwość trybu skręcania. Obwód sterowania 1208 wyznacza sumę sygnaaów lewego i prawego kanału, jak również różnicę sygnałów, dla oddzielenia częstotliwości trybu zginania od częstotliwości trybu skręcania. Sygnały przykładane do ścieżek sygnałów kanałowych, kanału lewego i kanału prawego, indukowane drganiami trybu zginania są w zasadzie współfazowe, a sygnały indukowane drganiami trybu skręcania rur przepływowych są w zasadzie niewspółfazowe (w przybliżeniu różne o 1800). Zatem suma sygnałów kanału lewego i prawego wykazuje silną składową częstotliwości trybu zginania i znacznie zmniejszoną slktadową częstotliwości modu skręcania. Przeciwnie, różnica między sygnałami kanałów, lewego i prawego, ma silną składową częstottiwości modu skręcania i znacznie zmniejszoną składową częstotliwości modu zginania.

Na fig. 10 i 11 przedstawiono bardziej szczegółowo obwód sterowania 1208. Układ zrównoważonego wzmacniacza operacyjnego 1008 z fig. 10 łączy sygnały z kanałów prawego i lewego tworząc sumę i różnicę sygnałów, jak to opisano powyżej. Wykresy 1000 i 1004 na ścieżce 157 przedstawiają superpozycję drgań modu zginania i trybu skręcania na ścieżce 157. Podobnie, wykresy 1002 i 1006 przed^^^i^ą superpozycję drgań trybu zginania i trybu skręcania na ścieżce 158. Należy zauważyć, że wykresy 1000 i 1002 przedstawiające sygnały wywoływane drganiami trybu zginania, są w zasadzie w fazie, natomiast wykresy 1004 i 1006, przedstawiające sygnały wywoływane drganiem trybu skręcania są. w zasadzie niewspółfazowe. Wykres 1010 przedstawia sumę sygnałów kanału lewego i prawego, wytwarzaną przez zrównoważony układ wzmacniacza operacyjnego 1008 i podawaną na ścieżkę 156, natomiast wykres 1012 przedstawia różnicę sygnałów kanału lewego i prawego, wytwarzaną przez zrównoważony układ wzmacniacza operacyjnego 1008 i podawaną na ścieżki 160 i 161. Jest oczywiste, ze sygnały przykładane do ścieżek 156, 160 i 161 mu.szą zostać wzmocnione i znormalizowane przed podaniem ich w charakterze sy gnatów wzbudzających do przepływomierza 10. Należy zauważyć, że częstotliwość przedstawiona na wykresie 1010 jest częstotliwością slktadową sygnałów trybu zginania z kanałów lewego i prawego, podczas gdy częstotliwość przedstawiona na wykresie 1012 jest częstottlwOŚccą składową tych samych sygnałów trybu skręcania. Sposób sumy/różnicy polega na wyizolowaniu z obwodu 1008 tych dwóch składowych sygnałów nałożonych w każdym z kanałów. Fig. 11 przedstawia połączone kaskadowo wzmacniacze operacyjne, które stanowią zrównoważony obwód 1008 wzmacniacza operacyjnego z fig. 10.

Specjalista z łatwością zauważy tu metody cyfrowej obróbki sygnałów równoważne obwodowi sterowania 1208 omówionemu powyżej. Ogólna struktura obwodu sterowania 1208 omówionego powyżej opiera się na fakcie, że wyjściowe sygnały z czujników różnią się względem siebie o 1800, jeśli chodzi o sygnały drgań trybu skręcania, natomiast są wzajemnie współfazowe, jeśli chodzi o sygnały drgań trybu zginania. Ten fakt umożliwia wykorzystanie' omówionej powyżej struktury sumacyjnego/różnicowego układu analogowego do rozdzielenia tych dwóch częstotliwości trybów drgań nałożonych na sygnały wyjściowe czujników. Dla specjalisty są oczywiste cyfrowe warianty tego układu analogowego. Poza tym, możliwe jest wykorzystywanie innych trybów drgań, przy czym wspomniane powyżej zależności fazowe 00 i 1800 mogą nie występować. W takich przypadkach do rozdzielania częstotliwości różnych trybów drgań i do generowania odpowiednich sygnałów wzbudzających można wykorzystywać znane metody cyfrowej obróbki sygnałów.

Na fig. 2 przedstawiono ogólną strukturę oprzyrządowania przepływomierza według niniejszego wynalazku i związany z nią przepływ informacji, a zwłaszcza przebieg informacji i obliczeń w procesie DSP 1200. Pomiarowe układy elektroniczne składają się z dwóch w zasadzie identycznych „kanałów”: pierwszego, do obróbki sygnału wyjściowego lewego

186 422 czujnika rury przepływowej, i drugiego, do obróbki sygnału wyjściowego prawego czujnika rury przepływowej. Te dwa „kanały” są w zasadzie symetryczne z wyjątkiem dostosowania filtrów wycinających, jak to omówiono poniżej.

Ponizsze omówienie prezentuje się w warunkach typowego zastosowania przepływomierza typu coriolisa, w którym częstotliwość podstawowa drgań trybu zginania rur przepływowych wynosi w przybliżeniu 100 Hz. Typowa częstotliwość trybu skręcania odpowiadająca tej przykładowej częstotliwości trybu zginania może wynosić, na przykład w przybliżeniu 250 Hz. Inne konfiguracje rury przepływowej mogą drgać na innych częstotliwościach odpowiadających innym stosunkom, które również mogą być użyteczne do wyznaczania ciśnienia i korekcji na jego podstawie zmierzonych wartości przepływu masowego. Zatem dla specjalisty jest oczywiste, że urządzenie i sposoby według niniejszego wynalazku mogą znaleźć zastosowanie do wielu kombinacji trybów i częstotliwości drgań.

Obliczenia wykonywane przez procesor DSP 1200 przedstawiono w postaci bloków obliczeniowych wewnątrz procesora DSP 1200 na fig. 2. Wiele z elementów obliczeniowych omawianych poniżej działa synchronicznie z sygnałami zegarowymi skojarzonymi z różnymi próbkami sygnałów wyjściowych czujników na rurze przepływowej. Sygnał zegara CLOCK 214 z fig. 2 stanowi sygnał zegarowy skojarzony z różnymi prędkościami próbkowania opisanych poniżej elementów obliczeniowych. Jest zrozumiałe, że jako sygnały zegarowe potrzebne do obróbki sygnałów w oprzyrządowaniu 24 masowego przepływu są odpowiednie podawane sygnały zegara CLOCK 214. Taktowane różne obliczenia w elementach przedstawionych na fig. 2 mogą być dodatkowo „synchronizowane” (albo bramkowane) przez dostępne sygnały z pewnego wcześniejszego stopnia obróbki. Innymi słowy, każdy blok obliczeniowy przedstawiony wewnątrz procesora DSP 1200 z fig. 2, może operować synchronicznie względem dostępnych danych z wcześniejszych przetworzeń. Zatem zegar CLOCK 214 w zasadzie nadaje taktowanie wszystkim elementom obliczeniowym w tych wszystkich obliczeniach, w których elementy obliczeniowe są uzależnione od wyników wcześniejszych obliczeń pośrednich, które z kolei zależą od precyzyjnego taktowania cyfryzowanych próbek generowanych przez przetworniki A/D 200.

Ścieżki danych pokazane na fig. 2 łączące różne elementy obliczeniowe wewnątrz procesora DSP 1200 reprezenfryą przechodzenie danych z jednego do drugiego elementu obliczeniowego. Dla specjalisty jest oczywiste, ze możliwy jest podział równorzędnych obliczeń na pewien zbiór form podobnych, tak że różne etapy pośrednie obliczeń mogą być przedstawiane jako przechodzenie między różnymi elementami obliczeniowymi. Szczegółowa dekompozycja obliczeń na elementy przedstawione w postaci bloków na fig. 2, jest sprawą doboru ze względu na przejrzystość omówienia. Dokładne sposoby omówiono poniżej w odniesieniu do sieci działań z fig. 7, 8 i 9.

Sygnał zegara CLOCK 214 podaje okresowy impulsowy sygnał taktujący do przetworników analogowo - cyfrowych A/D 200 ścieżką 270 w celu wyznaczenia prędkości próbkowania surowych (nieobrobionych) sygnałów generowanych przez czujniki rury przepływowej. Każdy przetwornik analogowo - cyfrowy A/D 200 próbkuje odpowiadający mu sygnał analogowy, i przetwarza wartość próbkowaną w postać cyfrową raz na każdy impuls sygnałowy podawany na ścieżkę 270 przez zegar CLOCK 214. Ten sygnał zegarowy podawany do przetwonrnków analogowo - cyfrowych A/D 200 ścieżką 270 musi mieć bardzo dokładną częstotliwość, dla umożliwienia próbkowania sygnałów wyjściowych czujników rury przepływowej ze statą prędkością próbkowania, wymaganą do przetwarzania.

Korzystne jest, jeśli tę dokładność impulsów zegarowych zapewnia się przy wykorzystaniu zegara stabilizowanego kwarcem. Zegar CLOCK 214 jest z natury programowany, i procesor DSP 1200 programuje działanie zegara CLOCK 214 za pośrednictwem odpowiednich rejestrów sygnału zegara CLOCK 214.

Sygnał wyjściowy z prawego czujnika 18 rury przepływowej z fig. 1 jest podawany do przetwornika analogowo - cyfrowego A/D 200 na ścieżce 158 z fig. 1. Sygnał wyjściowy z lewego czujnika 16 rury przepływowej z fig. 1 jest podawany do przetwornika analogowo-cyfrowego A/D 200 na ścieżce 157 z fig. 1. Przetwornik analogowo - cyfrowy 200 próbkuje i przetwarza sygnały analogowe z czujników rury przepływowej na wartości cyfrowe.

186 422

Przetworniki analogowo - cyfrowe DSP 200 działają w odpowiedzi na okresowy sygnał zegara o stałej częstotliwości odebrany na ścieżce 270 dostarczane przez ogólnosystemowy zegar CLOCK 214.

Przetworzona wartość cyfrowa odpowiadająca sygnałowi wyjściowemu czujnika prawego kanału jest podawana przez ścieżkę 252 do elementu 202 filtru decymacyjnego 48:1. Elementy 202 filtru decymacyjnego 48:1 uruchamiane są wewnątrz procesora DSP 1200 w odpowiedzi na każdy impuls otrzymany w tych kanałach z przetworników analogowo - cyfrowych 200. Elementy 202 filtru decymacyjnego zmniejszają liczbę próbek ze współczynnikiem 48, zapewniając znaczną filtrację przeciwaliasingową próbkowanych wartości sygnału. Dla speccalisty jest oczywiste, że konkretny stosunek wynoszący 48:1 jest sprawą wyboru podczas projektowania inżynierskiego zależnego od konkretnego środowiska aplikacyjnego. Element 202 filtru decymacyjnego 48:1 jest zrealizowany w dwóch stopniach, stopniu 8:1 i następnym stopniu 6:1. Korzystne jest, jeśli obydwa stopnie elementu 202 decymacji są zaimplementowane jako filtry przeciwaliasingowe o skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR). Korzystne jest, jeśli filtry FIR są obliczane i implementowane z użyciem znanego algorytmu Remeza, który generuje filtr optymalny. Dla specćalisty jest oczywiste, że w stopniach decymacyjnych można również wykorzystywać filtr o nieskończonej odpowiedzi impulsowej (IIR). Zastosowanie filtracji FIR, czy IIR jest sprawą wyboru projektowego, na podstawie złożoności obliczeń i względnej mocy obliczeniowej elementów obliczeniowych stosowanych w konkretnej konstrukcji.

Pierwszy stopień elementu 202 filtru decymacyjnego dokonuje redukcji w skali 8:1 prędkości próbkowania z około 39,1 kHz do około 4,9 kHz. W przypadku pierwszego stopnia, to pasmo przepustowe kończy się w przybliżeniu przy 300 Hz, a pasmo zaporowe zaczyna się przy około 2319 Hz. Pasmo przepustowe pierwszego stopnia ma wagę wynoszącą 1, a pasmo zaporowe ma wagę w przybliżeniu około 104. Jądro ma długość 72. Drugi stopień elementu filtracyjnego 202 dokonuje redukcji 6:1 prędkości próbkowania, z około 4,9 kHz do około 814 Hz. W przypadku drugiego stopnia, pasmo przepustowe kończy się przy około 300 Hz, pasmo zaporowe zaczyna się w przybliżeniu przy 400 Hz, pasmo przepustowe ma wagę 1, pasmo zaporowe ma wagę 104, a jądro ma długość 181.

Współczynniki jądra dla pierwszego stopnia filtru decymacyjnego wynoszą, korzystnie: -0,00000081764524630121 0,00000698245451987758 0,00001773963885136871 0,00003898240757193200 0,00007548672488844681 0,00013409289751968492 0,00022348636822400024 0,00035427612800655528 0,00053901217722666664 0,00079209847140532400 0,00112956940174060416 0,00156872083590591968 0,00212758437199228352 0,00282427204255895904 0,00367616275994291200

186 422

0,00469898731907314112 0,00590584018301447296 0,00730617267761646208 0,00890478563478318592 0,01070092291349931840 0,01268750876431035520 0,01485057644139987840 0,01716893380830959680 0 01961418511740982400 0,02215097935643592320 0,02473769406056195200 0,02732738160877671360 0,02986905691870672640

0,03230924399368606080 0,03459371442646413440 0 03666937 963516617 600 0,03848619661702702080 0,03999905354911612160 0,04116950605355454720 0,04196728384459161600 0,04237150120084636160 0,04237150120084636160 0,04196728384459161600 0,04116950605355454720 0,03999905354911612160 0,03848619661702702080 0,03666937963516617600 0,03459371442646413440 0,03230924399368606080

0,02986905691870672640

186 422

0,02732738160877671360 0,02473769406056195200 0,02215097935643592320 0,01961418511740982400 0,01716893380830959680 0,01485057644139987840 0,01268750876431035520 0,01070092291349931840 0,00890478563478318592 0,00730617267761646208 0,00590584018301447296 0,00469898731907314112 0,00367616275994291200

0,00282427204255895904 0,00212758437199228352 0,00156872083590591968 0,00112956940174060416 0,00079209847140532400 0,00053901217722666664 0,00035427612800655528 0,00022348636822400024 0,00013409289751968492 0,00007548672488844681 0,00003898240757193200 0,00001773963885136871 0,00000698245451987758 0,00000081764524630121

186 422

Korzystne jest, jeżeli współczynniki rdzeniowe dla filtru decymatora drugiego stopnia wynoszą:

0,00000442476810646958

0,00000695183248940121

0,00000923764143759751

0,00000714413514201519

-0,00000492704497770928

-0,00003489048179859716

-0,00009263530705114960

-0,00018905831520468072

-0,00033444730957182660

-0,00053626977796454416

-0,00079662003202712672

-0,00110972681566274544

-0,00146004062478959264

-^,00182142399675758176

-0,00215800240585865472

-0,00242694602625900160

-0,00258321531356594560

-0,00258595488430649824

-0,00240572194854850240

-0,00203154744227315104

-0,00147645851005435168

-0,00078021447557776288

-0,00000817274057693339

0,00075426709707067504

0,00141150795697302464

0,00187095161052143488

0,00205783908806485888

0,00192943571960413760

0,00148598692512453856

0,00077606363427304864

186 422

-0,00010548433903324906

-0,00102764398217807344

-0,00184078746460040160

-0,00239957337125188800

-0,00258787044696211360

-0,00234158106765920384

-0,00166505851114574304

-0,00063743956961237104

0,00059343304869999640

0,00182986089451760448

0,00285400415538192992

0,00346436214815012608

0,00351321839727078272

0,00293841932540287360

0,00178313427507570240

0,00019874998215256696

-0,00157142938076768256

-0,00322673006618933952

-0,00445756082164491968

-0,00500041373054022336

-0,00469011227472791616

-0,00349953894849836288

-0,00155835913437617184

0,00085478554892281696

0,00334786697510189632

0,00547518370123789568

0,00681278906253363456

0,00703755587107394560

0,00599594663350389504

0,00374906069643158208

0,00058348227032761616

186 422

-0,00301740455601272832 -0,00644042362264125952 -0,00903974843902937216 -0,01024986918050410880 -0,00969589010450159232 -0,00728139494412460544 -0,00323617204253763328 0,00188855897383295168 0,00728184827350282496 0,01198668054361748960 0,01505134116424442240 0,01569656324736917120

0,01347199361008710720 0,00837503599972582272 0,00090911821339905088 -0,00793352759778378240 -0,01676840904279348800 -0,02398607719808193280 -0,02796978000715982080 -0,02733379993624548160 -0,02114770650772032640 -0,00911189426247965824 0,00834468626759415936 0,03006335482259185280 0,05425620094049752960 0,07869841218265049600 0,10098866498628454400 0,11884306255675470400

0,13038232897640233600

186 422

0,13437210128885929600 0,13038232897640233600 0,11884306255675470400 0,10098866498628454400 0,07869841218265049600 0,05425620094049752960 0,03006335482259185280 0,00834468626759415936 -0,00911189426247965824 -0,02114770650772032640 -0,02733379993624548160 -0,02796978000715982080 -0,02398607719808193280 -0,01676840904279348800 -0,00793352759778378240 0,00090911821339905088 0,00837503599972582272 0,01347199361008710720 0,01569656324736917120 0,01505134116424442240 0,01198668054361748960 0,00728184827350282496 0,00188855897383295168 -0,00323617204253763328 -0,00728139494412460544 -0,00969589010450159232 -0,01024986918050410880 -0,00903974843902937216 -0,00644042362264125952

-0,00301740455601272832

186 422

0,00058348227032761616 0,00374906069643158208 0,00599594663350389504 0,00703755587107394560 0,00681278906253363456 0,00547518370123789568 0,00334786697510189632 0,00085478554892281696 -0,00155835913437617184 -0,00349953894849836288 -0,00469011227472791616 -0,00500041373054022336 -0,00445756082164491968 -0,00322673006618933952 -0,00157142938076768256 0,00019874998215256696 0,00178313427507570240 0,00293841932540287360 0,00351321839727078272 0,00346436214815012608 0,00285400415538192992 0,00182986089451760448 0,00059343304869999640 -0,00063743956961237104 -0,00166505851114574304 -0,00234158106765920384 -0,00258787044696211360 -0,00239957337125188800 -0,00184078746460040160 -0,00102764398217807344 -0,00010548433903324906

186 422

0,00077606363427304864 0,00148598692512453856 0,00192943571960413760 0,00205783908806485888 0,00187095161052143488 0,00141150795697302464 0,00075426709707067504 -0,00000817274057693339 -0,00078021447557776288 -0,00147645851005435168 -0,00203154744227315104 -0,00240572194854850240 -0,00258595488430649824 -0,00258321531356594560 -0,00242694602625900160 -0,00215800240585865472 -0,00182142399675758176 -0,00146004062478959264 -0,00110972681566274544 -0,00079662003202712672 -0,00053626977796454416 -0,00033444730957182660 -0,00018905831520468072 -0,00009263530705114960 -0,00003489048179859716 -0,00000492704497770928 0,00000714413514201519 0,00000923764143759751 0,00000695183248940121 0,00000442476810646958

186 422

Kanał lewy, zawierający przetwornik analogowo - cyfrowy 200 i element 202 filtru decymacyjnego dołączony poprzez ścieżkę 250, działa identycznie do omówionego powyżej kanału prawego. Przetwornik analogowo - cyfrowy 200 odbiera sygnał generowany przez lewy czujnik 16 po ścieżce 157, przetwarza sygnał analogowy w postać cyfrową, i podaje wartość cyfrową ścieżką 250 do filtru decymacyjnego 202 dla lewego kanału. Wyjście elementu 202 filtru decymacyjnego w przypadku kanału lewego podaje swój sygnał wyjściowy na ścieżkę 254 do dalszej obróbki, a w przypadku kanału prawego w celu dalszej obróbki sygnału dołącza się wyjściem do ścieżki 254.

Korzystne jest, jeśli w obliczeniach stopni decymacyjnych stosuje się arytmetykę zmiennoprzecinkową, zachowując wymaganą dokładność obliczeń. Korzystne jest, jeśli kolejne obliczenia w przypadku filtracji wycinającej, obliczenia fazowe, obliczanie At i obliczenia wartości przepływu masowego również wykonywane są z wykorzystaniem arytmetyki zmiennoprzecinkowej, ze względu na szeroki zakres liczbowy wartości zaangażowanych w bardziej złożonych funkcjach.

Wartości pozbawionego efektu zachodzenia, decymowanego, cyfryzowanego sygnału w przypadku kanału prawego są podawane ścieżką (256) do obwodu 204 obliczeń często tliwościowych/fazowych. Podobnie, w przypadku kanału prawego, wartości sygnału pozbawionego efektu zachodzenia, decymowanego, cyfryzowanego, są podawane do obwodu 204 obliczeń częstottiwościowych/fazowych, ścieżką 254. Proces ten powoduje wydzielenie sygnałów generowanych w wyniku ruchów drgających modu zginania rur przepływowych, spośród sygnałów spo wodowanych różnymi harmonicznymi, szumem i ruchami drgającymi modu skręcania. Obwód 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych eliminuje pasmo częstotliwości (wcięcie) rozmieszczone środkowo wokół częstotliwości podstawowej rur przepływowych drgających w trybie zginania. Sygnał wypadkowy reprezentuje cały szum poza wcięciem, skupionym wokół częstotliwości środkowej drgań rur przepływowych w trybie zginania. Następnie odbywa się odjęcie sygnału szumowego od sygnału podanego ścieżką 256 w charakterze wejściowego do obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych, który jest sumą podstawowej częstotliwości i całego szumu nie filtrowanego przez element 202 filtru decymacyjnego. Wynik odejmowania, który reprezentuje częstotliwość podstawową drgań rur przepływowych odfiltrowaną z większości sygnałów zakłócających, zostaje następnie podany na ścieżkę 262 jako sygnał wyjściowy obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych. Wewnątrz obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych generowane są wartości charakteryzujące fazę każdego z sygnałów wyjściowych kanału lewego i prawego, podawane ścieżkami 260 i 262, do obwodu 208 obliczania At. Parametry te (współczynniki ważące lub współczynniki i parametr kompensacji niezrównoważenie) obwodu 204 obliczeń częs^<^^liwościowych/fazowych wyznaczają parametry charakterystyczne wcięcia, zwłaszcza kształt wcięcia (szerokość pasma wycinanych częstotliwości) i częstotliwość podstawową, wokół której wyśrodkowane jest wcięcie. Parametry oblicza się za pomocą elementów ważonej adaptacji w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych. Obliczenia potrzebne do adaptacji filtrów wycinających są poniżej omówione z dodatkowymi szczegółami. Zarówno kształt wcięcia, jak i częstotliwość podstawowa, wokół której jest rozmieszczone wcięcie, mogą być dostosowane do zmian z tytułu śledzenia częstotliwości podstawowej. Kształt wcięcia wyznacza prędkość, z którą filtr wycinający jest w stanie śledzić zmiany częstotliwości podstawowej. Szersze wcięcie daje mniejszą filtrację lecz możliwość szybszego dostrajania zgodnie ze zmianami częstotliwości podstawowej. Węższe wcięcie dostosowuje się wolniej do zmian częstotliwości podstawowej, lecz zapewnia lepszzą filtrację sygnałów wejściowych czujnika. W korzystnej odmianie wykonania przyjmuje się, że kształt wcięcia nie wymaga zmiany. Z danych empirycznych wynika, że programowane filtry są zdolne do śledzenia normalnych zmian w ich względnych sygnałach wejściowych, bez konieczności zmiany względnego kształtu ich wcięcia.

Parametry adaptacji ważonej obliczone w elemencie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych są podawane do kanałów, zarówno lewego, jak i prawego, tak ze sygnały wyjściowe kanałów obydwóch czujników są obrabiane identycznie. Stosowanie pojedynczego zestawu parametrów do kanałów zarówno lewego, jak i prawego, służy utrzymaniu kry186 422 tycznej zależności fazowej między tymi dwoma kanałami. Zależność ta jest wykorzystywana do obliczania wartości At, która jest proporcjonalna do wartości przepływu masowego.

Częstotliwość podstawowa drgań rury przepływowej w trybie zginania jest obliczana przez obwód 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych i podawana na ścieżkę 266 jako wejściowa dla obwodu 208 obliczeń At. Uwydatnione sygnały są dalej obrabiane przez filtr Goertzela w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych z wyznaczeniem fazy sygnałów potrzebnych dla ostatecznego obliczania At przez element 208. Wartości charakteryzujące fazę drgania rur trybu zginania są generowane w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych i podawane na ścieżki 260 i 262 odpowiadające kanałom, odpowiednio, lewemu i prawemu.

W obliczeniach fazowych w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych wykorzystuje się metody transformacji Fouriera z dwoma oknami Hanninga do wyznaczenia fazy filtrowanych sygnałów. Długość okna jest funkcją nominalnej, czyli oczekiwanej, podstawowej częstotliwości rury przepływowej. Długość okna wyznacza liczbę okresów drgań rur przepływowych, w ciągu których odbywa się gromadzenie i ważenie próbek przy określaniu fazy rur przepływowych. Oczekiwana częstotliwość rury przepływowej może być programowana w układach elektronicznych podczas procesu wytwarzania, może być wprowadzana w postaci parametru w konkretnym miejscu zainstalowania/eksploatacji, lub też może być wyznaczana przez uruchamianie przepływomierza i odpowiednie pomiary. Długość okna reprezentuje kompromis między czasem odpowiedzi a eliminacją szumu w wyniku przesłuchu. Większa liczba cykli zakumulowanych do wyznaczenia fazy zapewnia dodatkową eliminację szumu, lecz wymaga dodatkowego opóźnienia, a zatem spowalnia odpowiedź na zmiany zależności fazowej drgań rury przepływowej. Zmniejszenie liczby próbek zmniejsza opóźnienie, zatem poprawia szybkość reakcji na zmiany fazy drgania rury przepływowej, lecz powoduje pogorszenie eliminacji szumu. Jako zalecaną długość okna liczoną w cyklach wybrano długość ośmiu cykli rury przepływowej. Zakładając daną częstotliwość oczekiwaną (expected_tube_frequency), optymalny rozmiar (2N) okna określa się jako:

windowlength = 2floor(3200/expected_tube_frequency) gdzie floor(x) jest największą liczbą całkowitą nie większą od x.

Okno Hanninga jest reprezentowane przez wektor wag przykładanych do dyskretnych próbek w czasie trwania jednego okna Hanninga. Liczba 2N jest to liczba dyskretnych próbek w jednym okresie okna Hanninga, a wagę dla k-^ej dyskretnej próbki, przy czym k sięga od 0 do 2N-1, wyznacza się jako:

h(k) = 1(1 - cos 2nk/ (2N -1))

Warunek sygnału półokna zapewnia się przez wykorzystanie N dyskretnych próbek (przy czym pełne okno Hanninga próbkowanego wyjściowego czujnika obejmuje 2N dyskretnych próbek w jednym okresie) do celów omówionych szczegółowo poniżej przy równoległych obliczeniach dla dwóch zachodzących na siebie okien Hanninga. Ponadto zmienna licznikowa (na przykład zwana SAMPNO w niniejszym opisie zlicza wskaźnik liczbowy próbki w aktualnie próbkowanym oknie Hanninga (na przykład jako funkcję modulo N w zakresie od O do N-1). Zmienna licznikowa SAMPNO zwiększa się o jedność przy obróbce każdej uwydatnionej próbki z obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych. Kiedy zmienna SAMPNO osiągnie wartość N-1 następna wartość próbki ustawia zmienną SAMPNO na 0. Sygnał półokna odpowiada przejściu licznika SAMPNO zmiennej na zero. W korzystnej odmianie wykonania, licznik zmiennej SAMPNO jest zaimplementowany w oprogramowaniu, które zlicza liczbę dyskretnych decymowanych wartości próbkowanego sygnału wyjściowego czujnika przetwarzanych podczas okna Hanninga. Dla specjalisty jest oczywiste, że możliwe' jest stosowanie wielu równoważnych struktur i funkcji do zaimplementowania tej funkcji, albo przy opracowywaniu oprogramowania albo w konstrukcji równoważnych struktur układowych.

Próbki sygnałowe na krawędziach każdego okna mają nadane mniejsze wagi, niz próbki w pobliżu środka okna. Dla pełniejszego wykorzystania dostępnych danych, realizuje się rów26

186 422 nocześnie dwie procedury obliczeniowe Fouriera, tak że okna zachodzą na siebie połowa długości. Nowe pomiary fazowe Fouriera zatem dla każdego kanału powstają co pół okna próbek.

Stosowanie stałego rozmiaru okna umożliwia wcześniejsze wyliczenie wag okna Hanninga, przed rozpoczęciem pomiarów, przy stosowaniu razem z dyskretną w czasie transformacją Fouriera (DTFT) rozmiar okna określa ostrość charakterystyki dyskryminacji częstotliwości sygnału wyjściowego filtru DTFT, a zatem i eliminację szumu, pseudoharmonicznych i przesłuchów. Dłuższe okno daje wolniejsza reakcję filtru na zmiany fazy. Rozmiar okna, określony jak powyżej, reprezentuje najlepszą znaną aproksymację dobraną do zbilansowania konkurencyjnych celów dyskryminacji częstotliwości i eliminacji szumu w funkcji szybkości reakcji na zmiany fazy. Zalecany rozmiar okna może być zmieniany w przypadku różnych zastosowań przepływomierza, w celu optymalizowania niektórych warunków środowiskowych.

Obliczenia fazowe wykonywane w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych polegaaą na ^uimow^^anu filtrowanych próbkowanych dyskretnych wartości z wygenerowaniem liczby zespolonej wskazującej na fazę próbkowanego, filtrowanego sygnału wyjściowego czujnika. Ta liczba zespolona jest wykorzystywana w następnych obliczeniach At. W szczególności do każdego okna Hanninga filtrowanego, próbkowanego, dyskretnego sygnetu wyjściowego czujnika stosuje się transformację Fouriera z filtrem Goertzela, w celu wyznaczenia składowej Fouriera na częstotliwości modu zginania obu kanałów, prawego i lewego. Współczynniki filtru Goertzela są wyznaczane przez obliczenia częstotliwościowe w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych w oparciu o średnią wartość współczynnika częstotliwości RML zginania (omawianego poniżej) dla poprzedniego półokna Hanninga uwydatnionych wartości sygnału. Obliczenia fazowe dla kanału lewego i dla kanału prawego odbywaaą się identycznie.

Element obliczania At 208 wyznacza opóźnienie czasowe wynikające z różnicy faz między sygnałami wyjściowymi czujników, lewego i prawego, otrzymywanych z obwodu 204 ścieżkami 260 i 262. Tak wyznaczone opóźnienie czasowe jest wykorzystywane w połączeniu z estymatorami częstotliwości drgań trybów zginania rur przepływowych otrzymanymi z obwodu 204 ścieżką 266 do wyznaczenia wartości przepływu masowego materiału płynącego rurami przepływowymi przepływomierza typu coriolisa.

Składowa Fouriera (liczba zespolona charakteryzująca fazę) kanału lewego (otrzymana z elementu 208 obliczania At ścieżką 260) jest mnożona przez wartość sprzężoną składowej fourierowskiej kanału prawego (otrzymaną z elementu 208 obliczania At ścieżką 262). Następnie wylicza się kąt fazowy otrzymanego wyniku zespolonego. Ten kąt różnicowy faz dzieli się przez częstotliwość rury przepływowej drgającej w trybie zginania (odbieraną przez element 208 obliczania At ścieżką 266 i poddaną konwersji na odpowiednie jednostki dla dopasowania wyników pomiarów fazy) z otrzymaniem wartości At. Wartość At tak wyznaczona przez element 208 obliczania At jest podawana do elementu obliczeniowego 290 przepływu masowego ścieżką 294. Element 290 obliczania przepływu masowego wyznacza wartość przepływu masowego materiału przepływającego przez przepływomierz w proporcji do wartości At podawanej na jego ścieżkę wejściową 294. Znany jest fakt, że obliczenia przepływu masowego mogą być korygowane w przypadku zmian temperatury odczytywanych elektrycznie przez czujnik 22 i transmitowanych do elementu 290 obliczania przepływu masowego, ścieżką 159.

Wartość przepływu masowego wyznaczona przez element 290 obliczania przepływu masowego jest dodatkowo korygowana wartr^^r^iią zmierzonego ciśnienia, podawaną na jego ścieżkę wejściową 162. Następnie skorygowana wartość przepływu masowego jest podawana, ścieżką wyjściową 155, do środków eksploatacyjnych 292, które wykorzystaj skorygowaną wartość przepływu masowego do sterowania procesem podstawowym.

Poza wyznaczaniem wartości przepływu masowego na podstawie drgań rur przepływowych w trybie zginania (co zebrano w skrócie powyżej), do wyznaczenia ciśnienia w przepływomierzu, wykorzystywane są przez elementy obliczeniowe w oprzyrządowaniu 24 przepływu masowego drgania rur przepływowych w trybie skręcania. Jak wspomniano powyżej, ciśnienie wewnątrz przepływomierza może wpływać na dokładność pomiarów przepływu.

186 422

Pomiar ciśnienia w oprzyrządowaniu 24 przepływu masowego jest zatem wykorzystywany do korygowania wyników zestawionych powyżej obliczeń wartości przepływu masowego. Wartości próbek z kanałów lewego i prawego, po decymacji są podawane ścieżkami, odpowiednio 254 i 256, do obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych, jak to opisano powyżej. Obwód 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych uwydatnia wartości próbkowanego sygnału z każdego kanału w celu wyizolowania sygnałów generowanych przez ruchy drgające trybu skręcania rur przepływowych spośród różnych harmonicznych, szumu i ruchów drgających trybu zginania.

Element 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych wyznacza częstotliwość podstawową drgań trybu skręcania rur przepływowych i podaje tę częstotliwość do ścieżki 264. Podobnie, element 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych wyznacza częstotliwość podstawową drgań trybu zginania rur przepływowych i podaje tę częstotliwość na ścieżkę 266. Element 212 wyliczania stosunku częstotliwości i ciśnienia odbiera tak wyznaczone częstotliwości przez ścieżki 264 i 266, i wyznacza ciśnienie w przepływomierzu jako funkcję stosunku tych dwóch częstotliwości.

Obwód 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych z fig. 2 dostosowany jest do uwydatniania sygnałów generowanych przez lewy czujnik ruchu kanału i prawy czujnik ruchu kanału, przymocowane do drgających rur przepływowych. Kształt wcięcia (na przykład szerokość pasma częstotliwości wcięcia), i częstotliwość środkowa wcięcia nadają się do adaptacji przez przeliczenia ważące w elemencie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych z fig. 2. W korzystnej odmianie wykonania, kształt wcięcia w różnych filtrach wycinających (to znaczy szerokość wcięcia lub szerokość pasma przepuszczania) nie wymaga zmiany w celu zapewnienia śledzenia rozsądnych oczekiwanych zmian ich odpowiednich sygnałów wejściowych. Fig. 5 i 6 ukazują dodatkowe szczegóły dwóch odmian wykonania obwodu 204 obliczeń cz.ęstottiwościowych/fazowych z fig. 2. Obwód 204 obliczeń częstottiwościowych/fazowych z fig. 2 zawiera sieć cyfrowych filtrów wycinających i cyfrowe filtry pasmowe wraz z odpowiednim dostosowaniem elementów obliczeniowych do adaptacji różnych filtrów cyfrowych do zmian częstotliwości trybu zginania i skręcania. Zestawiane są kaskadowo różne filtry cyfrowe umożliwiające szybką zbiezność parametrów filtru w reakcji na zmiany częstotliwości środkowej odpowiednich filtrów przy utrzymaniu bardzo dokładnej cyfrowej filtracji sygnałów.

Zwykle stosuje się filtr wycinający o szerokiej odpowiedzi częstotliwościowej (tak zwany filtr „o małym Q”) w połączeniu z szybkim algorytmem gradientu sprzężonego (FCG - fast conjugate gradient) do dostosowywania współczynników filtru. Ta kombinacja jest w niniejszym dokumencie nazywana „filtrem FCG”. Filtr FCG przetwarza sygnały wchodzące z kanałów, lewego i prawego, i szybko dopasowuje je do estymatorów częstotliwości podstawowych (obu częstottiwości, trybu zginania, i trybu skręcania). Cyfrowe filtry wycinające i cyfrowe filtry pasmowe zostaaą następnie dostrojone centralnie względem środka estymowanych częstotliwości podstawowych, wyznaczonych z cyfrowej obróbki FCG, w celu uwydatnienia każdej z dwóch częstothwOści podstawowych. Przy tym rekursywny algorytm maksymalnego podobieństwa (RML) jest wykorzystywany w połączeniu z filtrami cyfrowymi o węższej odpowiedzi częstotliwościowej (tak zwane filtry „High-Q” o dużej dobroci) w celu dalszego udoskonalenia odpowiedzi cyfrowych filtrów wycinających i filtrów pasmowych, i uwydatnienia dzięki temu odpowiednich ich sygnałów wejściowych. Filtry RML wyznaczaą dokładnie częst^ot^iwości trybu zginania i skręcania drgających rur przepływOwych i przekazują, te częstotliwości do ścieżek wyjściowych obwodu 204 obliczeń częstoltiwościowych/fazowyeh, do dalszej obróbki w obwodzie 212 z fig. 2, służącym do obliczania ciśnienia.

Ponadto, częstottiwości trybu zginania, zarówno czujnika kanału lewego, jak i prawego, uwydatnione przez filtrację cyfrową w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych, są podawane do filtru Goertzela w tym obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych. Wartości fazy czujnika kanału lewego i prawego odpowiadające drganiom trybu zginania rur przepływowych są podawane do ścieżek wyjściowych obwodu 204 obliczeń częstottiwościowych/fazowych do dalszego przetwarzania w elemencie 208 obliczania At z fig. 2.

Na fig. 5 przedstawiono ze szczegółami schemat blokowy obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych. Jak to przedstawiono na fig. 5, w sposobie „sumy/róznicy” oddzie28

186 422 lania odebranych za pośrednictwem ścieżek 254 i 256 sygnałów z czujników kanałów lewego i prawego, wywołanych drganiami trybu zginania od nałożonych sygnałów trybu skręcania, wykorzystuje się filtry cyfrowe drugiego rzędu. Sposób sumy/różnicy polega na wykorzystaniu znanych symetrii drgań modu zginania i trybu skręcania do wydzielenia tych dwóch trybów drgań z sygnałów otrzymanych za pośrednictwem ścieżek 254 i 256. Drgania trybu skręcania rur przepływowych występną w czujnikach kanału lewego i prawego w zasadzie nie w fazie, podczas gdy drganie trybu zginania rur przepływowych występuje w zasadzie jako współfazowe w tych dwóch kanałach. Zatem przy sumowaniu próbkowanych wartości z kanału lewego i prawego, w wypadkowym sygnale drgania trybu zginania są wzmocnione, natomiast składowe drgań trybu skręcania są osłabione. Zsumowane wartości sygnału, jak powiedziano mają siną składową drgań trybu zginania. W przeciwieństwie do tego, różnica między sygnałami wyjściowymi obu kanałów (sygnał lewego kanału minus sygnał prawego kanału) ma silną składową modu skręcania i osłabioną skadową trybu zginania. Przy takim rozdzieleniu dwóch nałożonych sinusoid, można z łatwośccą wyznaczyć estymatory częstotliwości każdego trybu drgań, w celu sterownia różnymi cyfrowymi filtrami wycinającymi i cyfrowymi filtrami pasmowymi wykorzystywanymi do uwydatnienia sygnałów.

Wartości sygnału czujnika lewego kanału są odbierane za pośrednictwem ścieżki 254 na fig. 5 a wartości czujnika prawego kanału odbierane są przez ścieżkę 256. Te dwie wartości są sumowane w węźle sumacyjnym 504, a otrzymana s^.ma (oznaczana również w niniejszym opisie jako L+R) przekazywana jest na ścieżkę 554. Ponadto, w węźle sumacyjnym 516 obliczana jest różnica między tymi dwoma sygnałami i otrzymana różnica (oznaczana również w niniejszym opisie jako L-R) jest przekazywana na ścieżkę 570. Suma sygnałowa L+R podawana jest za pośrednictwem ścieżki 554 do filtru szybkiego gradientu sprzężonego (FCG) 512, który z grubsza estymuje częstotliwość drgań trybu zginania rur przepływowych. Jakkolwiek estymator jest niedokładny wskutek braku filtracji sygnału wejściowego, to estymator w filtrze FCG 512 wykazuje szybką zbieżność przy zmianach częstotliwości drgań trybu zginania. Estymator częstotliwości trybu zginania z filtru FCG 512 w jest następnie podawany na ścieżkę 560.

Estymatory częstotliwości, obliczone w filtrach FCG i RML są. reprezentowanie w postaci współczynnika częstotliwościowego „a” związanego z częstottiwością następującym wzorem:

a = -2 cos (ω TS) gdzie co oznacza częstotliwość a TS okres próbkowania (decymowany). Te wartości mają postać niezbędną do strojenia filtrów wycinających i pasmowych drugiego rzędu wykorzystywanych w korzystnej odmianie wykonania z fig. 5 i odmianie z fig. 6. Zastosowanie tych postaci pozwala uniknąć konieczności częstego obliczania złożonych przekształceń trygonometrycznych.

Różnica sygnałów L-R podawana jest za pośrednictwem ścieżki 570 do filtru wycinającego 518. Różnica L-R zawiera silną składową częstotliwościową dla trybu skręcania rur przepływowych o silnie zmniejszonej skadowej częstotliwości trybu zginania. Filtr wycinający 518 jest ustawiony na wycinanie pozostałości częstotliwości drgań trybu zginania z sygnału L-R podanego na jego wejście. Częstotliwość środkowa wycięcia podawana jest jako parametr za pośrednictwem ścieżki 560 na podstawie estymatora częstotliwości generowanego przez filtr FCG 512. Wyizolowana składowa drgań trybu skręcania rur przepływowych jest podawana jako sygnał wyjściowy z filtru wycinającego 518 na ścieżkę 568.

Suma sygnałów, L+R, na ścieżce 554 podawana jest również do wejścia filtru pasmowego 506. Suma sygnałowa L+R zawiera silną skadową częstotliwościową dla trybu zginania rur przepływowych i silnie zmniejszoną składową częstotliwości trybu skręcania. Filtr pasmowy 506 przepuszcza częstotliwości wokół częstottiwości drgań w modzie zginania estymowanej przez filtr FCG 512 i podawanej do filtru pasmowego 506 jako parametr za pośrednictwem ścieżki 560. Wyizolowana składowa drgań trybu zginania rur przepływowych jest wyprowadzana z filtru pasmowego 506 na ścieżkę 556.

Filtr FCG 514 odbiera ścieżką 568 wyizolowaną skadową trybu skręcania generowaną przez filtr wycinający 518. Filtr FCG estymuje częstotliwość drgań trybu skręcania drgań rur

186 422 przepływowych jest odbierana za pośrednictwem ścieżki 562 jako parametr częstotliwości środkowej filtru wycinającego 508 i filtru pasmowego 520. Filtr wycinający 508 ponadto uwydatnia sldadową drgań trybu zginania odebraną za pośrednictwem ścieżki 566 z filtru pasmowego 506 przez wycięcie pozostałości częstotliwości drgań trybu skręcania w uwydatnionym sygnale. Filtr pasmowy 520 ponadto uwydatnia sldadową drgań trybu skręcania odebraną za pośrednictwem ścieżki 568 z filtru wycinającego 518 przez odfiltrowanie częstotliwości innych, niż z wąskiego pasma skupionego wokół estymatora trybu skręcania drgań rur przepływowych. Innymi słowy, łańcuch filtrów zawierający filtr pasmowy 506 i filtr wycinający 508 uwydatnia składową o częstotliwości drgań trybu zginania w sumie sygnałowej L+R, natomiast łańcuch filtrów zawierający filtr wycinający 518 i filtr pasmowy 520 uwydatnia składową o częstotliwości drgań trybu skręcania w różnicy sygnałowej L-R. Wszystkie filtry w tych łańcuchach 506, 508, 518 i 520 są dostosowywane szybko do zmian częstotliwości drgań rur przepływowych przez filtry FCG 512 i 514.

Korzystne jest, jeśli równanie definicyjne wszystkich filtrów wycinających drugiego rzędu ma postać:

y(k) = u(k) + au(k-1) + u(k-2) - αay(k-1) - α2y(k-2) gdzie u oznacza próbkę wejściową, y uwydatnioną próbkę wyjściową, a parametr eliminujący przesunięcie, a a współczynnik adaptujący. Korzystne jest, jeśli równanie definicyjne wszystkich filtrów pasmowych drugiego rzędu ma postać:

y(k) = (a-l)au(k-l) + (a2-l)u(k-2) - aay(k-l) - a2y(k-2)

Równanie definicyjne filtrów wycinających drugiego rzędu może być przedstawione również w postaci macierzowej. Postać macierzowa jest użyteczna w opisie (poniżej) filtru FCG. Dla p nieznanych współczynników, X i A(k) poniżej stanowią p razy 1 wektorów. Korzystne jest zatem, jeśli postać macierzowa filtrów pasmowych jest następująca:

y(k) = A' (k) + (a2-l)u(k-2) - α2y(k-2) gdzie:

X - [a], A(k) = [(a-l)u(k-1) - ay(k-1)]

Algorytm FCG dopasowuje współczynniki filtrów pasmowych i wycinających w celu dostrojenia filtrów do zmian częstotliwości trybów drgań. Algorytm ten dobrano ze względu na jego szybką zbieżność, stabilność numeryczna, i stabilność obliczeniowa w porównaniu z innymi znanymi algorytmami. Algorytm FCG dopasowuje wagi w celu zminimalizowaniu funkcji błędu adaptowanego filtru. Korzystne jest, jeśli fdnkcja błędu wyrażona w postaci macierzowej jest następująca:

J (Xn) = Σ λη - l(y(i) - u(i))2, i=0 gdzie y(i) jest obliczane z ostatnim współczynnikiem Xn. Algorytm FCG może być przetwarzany obliczeniowo za pomocą poniższego układu równań, przy czym wartości początkowe są następujące:

X0 = 0, Q0 = Α0ΑΌ, eO = yO - uO, gO = AOeO, i dO = -gO; p = Qndn

Yn = JL2&L· dnpn + ε

Xn + 1 = Xn + Yndn Qn + 1 = XQn + An + 1 A'

186 422 en+1=yn+1-un+1 gn +1= X(gn + Ynpn) + en + 1An + 1 _Pn= g'ngn + s jeżeli II gn +111 > 11 gn 112 to dn+1= -gn + 1 w przeciwnym przypadku dn + 1 = -gn + Pndn

W powyższym algorytmie FCG, do wykorzystania w filtrze FCG drugiego rzędu, wszystkie parametry są skalarami. W przypadku filtrów o p nieznanych współczynnikach, Qn jest macierzą p razy p wektorów, a dn, gn i Xn są macierzami p razy 1 wektorów. W powyższych równaniach e jest niewielką wartoś^ą dodawaną dla uniknięcia problemów numerycznych z dzieleniem przez zero w niektórych przypadkach. Dopóki ta wartość jest niewielka, sprawność algorytmu nie ulega znaczniejszemu pogorszeniu.

Filtr FCG generuje na swoim wyjściu pewien estymator częstotliwości wykorzystywany do centrowania częstotliwości wspomnianych powyżej filtrów wycinających i pasmowych. Estymator częstotliwości jest określony jako:

cos-1(-a/2) (2Π)

Wyniki wyjściowe z łańcuchów filtrów uwydatniających zginanie i skręcanie są następnie podawane do odpowiednich filtrów RML 510 i 522 w celu obliczenia dokładniejszych estymatorów składowych drgań trybu zginania i trybu skręcania drgań rur przepływowych. W szczególności uwydatniony estymator składowej drgań trybu zginania generowany jako informacja wyjściowa filtru wycinającego 508 jest podawany do filtru RML 510 dla końcowej es^r^j^icji częstotliwości. Podobnie, uwydatniony estymator składowej drgań trybu skręcania generowany jako informacja wyjściowa filtru wycinającego 520 jest podawany do filtru RML 522 dla końcowej estN-macci częstotliwości. Filtry RML 510 i 522 zapew^^ą lepsze estymatory częstotliwości odpowiednich ich sygnałów wejściowych ponieważ ich sygnały wejściowe zostały uwydatnione filtrami eliminującymi nie mające związku i niepożądane składowe sygnałowe. Przez uwydatnienie sygnałów dostarczanych do ich odpowiednich wejść omija się problem związany z wolniejszą zbieżnością sposobu filtracji RML.

Filtry RML działają zgodnie z poniższymi równaniami wyrażonymi w notacji skalarnej, przy czym wartościami początkowymi są p(0) = 0, Φ(0) = 0, e(0) = 0, eF(0) = 0, uF(0) = 0, a(0) = 0, a pierwsze N wartości a jest inicjalizowanych z wykorzystaniem estymatorów częstotliwości z filtru FCG, z następnym obliczeniem:

y(n) = u(n) + u(n-2) - α2e(n-2 ) - Φ(n) a (n-1) p(n) /?(«-!)p(«-l)x2(n)p(n-l) λ + x(n)p(n - 1).x(«) a(n) = a(n-1) + p(n)x(n)y(n) !λ e (n) = u(n) - u(n -2) - α2 e (n -2) - Φ(η) a (n) eF(n) = e(n) - a2eF(n-2) - aeF(n-l) a (n)

186 422 uF(n) = u(n) - a2uF(n-2) - αuF(n-1) a (n)

Φ(π) = -u(n-l) - α e(n-1) x(n) = -idF(n-l) - α eF(n-1)

Częstotliwości drgań trybu zginania i modu skręcania następnie podawane są jako wartości wyjściowe z obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych. W szczególności częstotliwość trybu skręcania drgań rur przepływowych generowana jako wyjściowa z filtru rMl 522 podawana jest na ścieżkę 264 do dalszej obróbki. Ponadto, częstotliwość trybu zginania drgań rur przepływowych generowana jako wyjściowa z filtru rML 510 podawana jest na ścieżkę 266 do dalszej obróbki.

Poza oddzielaniem trybu zginania od trybu skręcam a i estymaccą odpowiadających im częstotliwości, obwodu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych uwydatnia sygnały modu zginania dla każdego kanału w celu zapewnienia dokładnych wartości wejściowych sygnału sinusoidalnego do obliczeń fazowych realizowanych przez element 528 filtru Goertzela. W szczególności estymator częstotliwości trybu skręcania generowany przez filtr RML 522 jest podawany przez ścieżkę 566 jako parametr częstotliwości środkowej do dostosowania filtrów wycinających 500 i 524.

Podobnie, estymator częstotliwości trybu zginania generowany przez filtr RML 510 jest podawany przez ścieżkę 564 jako parametr częstotliwości środkowej do dostosowania filtrów wycinających 502 i 526. Nie uwydatniony sygnał z lewego kanału odebrany przez ścieżkę 254 jest podawany do filtru wycinającego 500 dla wyeiiminowania częstotliwości we wcięciu dokładnie rozmieszczonym wokół estymowanej częstotliwości trybu skręcania. Informacja wyjściowa filtru wycinającego 500 podawana jest ścieżką 550 do filtru pasmowego 502, który przepuszcza wąskie pasmo częstotliwości dokładnie wyśrodkowane względem estymowanej częstotliwości trybu zginania. Wyjście filtru pasmowego 502 doprowadzone jest do ścieżki 552 i reprezentuje uwydatnioną wersję sygnału trybu zginania generowanego przez czujnik kanału lewego. Podobnie jest w kanale prawym, nie uwydatniona wartość sygnału z prawego kanału odebranego przez ścieżkę 256 jest podawana do filtru wycinającego 524 dla usunięcia częstotliwości trybu skręcania, a następnie podawana jest ścieżką 574 do filtru pasmowego 526, dla dalszego uwydatnienia sygnału przez usunięcie wszystkich częstotliwości z wyjątkiem wąskiego pasma częstotliwości dokładnie wyśrodkowanego względem estymowanej częstotliwości trybu zginania. Wyjście filtru pasmowego 526 doprowadzone jest do ścieżki 576 i reprezentuje uwydatnioną wersję sygnału trybu zginania generowanego przez czujnik kanału prawego. Odpowiedzi różnych filtrów przedstawionych na fig. 5 zależą od konkretnych wartości parametrów dobranych dla filtrów zgodnie z równaniami definicyjnymi zamieszczonymi powyżej. W badaniach empirycznych stwierdzono, ze następujące wartości zapewniają efektywność w przypadku częstotliwości zginania i skręcania typowego przepływomierza.

Element	Typ	Parametry
500	filtr wycinający 2-go rzędu	α =0,99
502	filtr pasmowy 2-go rzędu	α =0,99
506	filtr pasmowy 2-go rzędu	α =0,95
508	filtr wycinający 2-go rzędu	α =0,95
510	filtr adaptacyjny RML 2-go rzędu	α =0,99,	λ =0,99
512	filtr adaptacyjny FCG 2-go rzędu	α =0,01,	λ =0,99
514	filtr adaptacyjny FCG 2-go rzędu	α =0,01,	λ =0,99
518	filtr wycinający 2-go rzędu	α =0,95
520	filtr pasmowy 2-go rzędu	α =0,95
522	filtr adaptacyjny RML 2-go rzędu	α =0,99,	λ =0,99
524	filtr wycinający 2-go rzędu	α =0,95
526	filtr pasmowy 2-go rzędu	α =0,99

186 422

Uwydatnione sygnały trybu zginania dla czujników zarówno lewego, jak i prawego kanału są podawane za pośrednictwem ścieżek 522 i 576, do elementu 528 obliczeń fazowych filtru Goertzela. Filtr Goertzela również odbiera estymator częstottiwości trybu zginania za pośrednictwem ścieżki 564 z filtru RML 510, i wyznacza średmą wartość częstotliwości za okres poprzedniej połowy okna próbek. Jak zaznaczono powyżej, filtr Goertzela przykłada wartości ważące do każdej uwydatnionej próbki i sumuje ważone wartości liczby próbek potrzebnych do jednego okna Hanninga. Obliczenia filtru Goertzela wykonywane są równolegle dla każdej wartości sygnału czujnika kanału lewego i prawego. Obliczenia filtru Goertzela dla wartości czujnika kanałowego dają w wyniku liczbę zespoloną charakteryzującą fazę sinusoidy reprezentowanej przez uwydatnione wartości sygnału kanałowego. Wynikowe liczby zespolone charakteryzujące fazę sygnałów czujnika kanałowego, zarówno lewego, jak i prawego, są podawane na ścieżki, odpowiednio 260 i 262, jako wyjściowe elementu 528 obliczeń fazowych filtru Goertzela.

Figury 7, 8 i 9 przedstawią sieci działań opisujące działanie procesora DSP 1200 przy realizacji sposobów filtracji z sumą/różnicą. Sposoby przedstawione na sieciach działań stanowią inne podejście do funkcji opisanych powyżej w odniesieniu do schematu blokowego z fig. 5. Sieci działań opisują architekturę oprogramowania pracującego w procesorze DSP 1200. Elementy 700 - 720 z fig. 7 opisują działanie pierwszej fazy (pierwszego stopnia) filtracji w obwodzie 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych. W szczególności ten pierwszy stopień generuje estymatory z wykorzystaniem sposobów filtracji FCG częstotliwości zarówno trybu zginania, jak i trybu skręcania. Sposób z filtracją FCG zapewnia szybką estymację częstotliwości danych wartości sumy/różnicy obliczanych z wartością wyjściowych czujników kanałowych, lewego i prawego. Elementy 722 - 742 z fig. 8 przedstawiaaą drugi stopień obróbki filtracyjnej w procesorze DSP 1200. Drugi stopień uwydatnia estymowane częstotliwości zginania i skręcania, podawane z pierwszego stopnia przez zastosowanie filtrów wycinających, filtrów pasmowych, i sposobów filtracji RML. Na koniec, elementy 744 - 754 z fig. 9 wykorzystuj uwydatnione częstotliwości zginania i skręcania do uwydatniającego filtrowania wartości wyjściowych czujników kanałowych, lewego i prawego, w celu obliczenia ciśnienia w przepływomierzu masowym typu coriolisa, i do obliczania i korekcji wartości przepływu masowego z danych wartości uwydatnionych sygnałów dla kanałów lewego i prawego, jak również uwydatnionych częstotliwości trybu zginania i skręcania. Na koniec, trzeci stopień przedstawiony na fig. 9 wykorzystuje tak wyznaczona wartość ciśnienia i wartość przepływu masowego do sterowania procesem w konkretnym zastosowaniu.

Element 700 inicjalizuje dwie zmienne wykorzystywane do modyfikowania obliczeń filtracji RML, kiedy obliczenia filtracji FCG wykazują, że estymatory RML częstotliwości znajdują się poza pożądanym zakresem. Znaną jest rzeczą, że metody obliczeniowe filtracji RML wykazujki słabą zbieżność przy zmianach częstotliwości wejściowej, kiedy wartość estymowana przypada poza dopuszczalnym zakresem wartości oczekiwanych. Obie zmienne są inicjalizowane dla 100 próbek, w celu zapewnienia opóźnienia obliczania filtracji RML po uruchomieniu tego sposobu filtracji. Do czasu przetworzenia 100 próbek, obliczenia filtracji FCG dające w wyniku estymowanie częstotliwości zginania i skręcania mogą nie wykazywać dostatecznie dokładnej zbiezności do stabilnego estymatora, umożliwiającej wykorzystanie filtru RML do końcowego uwydatnienia estymatorów częstotliwości. W tym okresie czasu, do inicjalizacji filtru RML jest wykorzystywany estymator częstotliwości odpowiedniego filtru FCG. Ta właściwość wymusza umieszczenie punktu początkowego adaptacji RML bliżej częstotliwości poprawnej, zapewniającej szybką zbieżność adaptacji RML. Następnie uruchamia się element 702 dający możliwość otrzymania dostępnej pary próbkowanych sygnałów kanału lewego i prawego. Próbkowane sygnały podawane są na ścieżki 254 i 256 w sposób przedstawiony na fig. 2 przy filtrach decymacyjnych 202 na fig. 2. Dla specjalisty jest oczywiste, że para sygnałów próbkowanych, przy stosowaniu sposobów według wynalazku, jest pobierana z rejestru FIFO lub matrycy pamięci, w której zapisane są wartości próbek po decymacji.

Element 704 następnie oblicza sumę wartości próbek kanału lewego i prawego, wyszukanych przez element 702. Jak zaznaczono powyżej, ponieważ drgania trybu zginania sygna186 422 łów kanałów lewego i prawego są zwykłe współfazowe, a częstotliwości drgań trybu skręcania są zwykle przesunięte w fazie o 1800, to suma wartości próbek kanału lewego i prawego w zasadzie eliminuje składową częstotliwości trybu skręcania w sygnale sumarycznym, przy uwydatnieniu w sygnale sumarycznym składowej częstotliwości modu zginania. Suma tych dwóch sygnałów kanałowych zatem ma silną składową częstotliwościową trybu zginania i znacznie zmniejszoną składową częstotliwościową trybu skręcania.

Następnie jest uruchamiany element 706 estymując częstotliwość zginania na podstawie sumy sygnałów kanału lewego i prawego przez wykorzystanie sposobu filtracji FCG. Następnie rozpoczyna pracę element 708 sprawdzając, czy estymatory częstotliwości filtrów fCg i RML są. dostatecznie bliskie siebie. Adaptacyjny filtr FCG wykazuje dużo szybszą zbiezność, niż odpowiadający mu filtr RML, zwłaszcza, kiedy zbyt duży jest błąd częstotliwościowy. Tak więc, jeżeli estymatory częstotliwości różnią się znacznie, to można założyć, ze estymator FCG stanowi lepsze przybliżenie aktualnej częstotliwości, niz uwydatniony estymator RML. Przy tych założeniach zbieżność filtru RML można przyspieszyć przez wymuszenie śledzenia przez filtr RML estymacj częstotliwości filtru FCG (pracy). Zmienna 0PÓŹNIENIE_RML_ZGINANIE jest wartoś^ą licznikową, ustawianą dla „zawieszenia” estymacji częstotliwości filtru RML. Przy takim zawieszeniu estymacji filtru RML, obliczenia estymatora częstotliwości filtru RML pozostaaą bliskie częstotliwości poprawnej w wyniku wykorzystywania częstotliwości estymowanej filtru FCG do inicjalizacji obliczeń filtru RML. Kiedy następuje zezwolenie na kontynuacje pracy filtru RML (po zmniejszeniu stanu licznika OPÓŹNIENiERMLZGINANIE do zera) estymowana częstotliwość obliczana przez filtr RML wykazuje szybką zbiezność do dokładniejszej estymowanej wartości częstotliwości. Dla sprawdzenia, czy estymatory częstotliwości FCG i RML są dostateczne bliskie, może być, jak stwierdzono, przydatny następujący test:

I 1 - (π + 2cosωFCG) / (π + 2cosoRML) I < 0,01

Dla specjalisty jest oczywiste, że do opóźnienia (zawieszenia) wykorzystywania obliczeń filtracji RML można użyć dowolnej wartości. Doświadczalnie stwierdzono, że dostateczną ilość czasu do ustabilizowania obliczeń filtracyjnych FCG zapewnia opóźnienie o 100 próbek, przed użyciem przez filtrację RML estymowanej częstotliwości zginania, w sposób omówiony poniżej. Ponadto, dla speccalisty jest oczywiste, że do sprawdzenia, czy wyniki z filtru RML są dostatecznie bliskie estymatorowi filtru FCG, można stosować inne testy niejednakowości. Zmiany w odniesieniu do konkretnych zastosowań konstrukcji przepływomierza są dla speccalisty oczywiste.

Następuje uruchomienie elementu 712 w celu obliczenia różnicy między wartościami sygnałów kanału lewego i prawego. Również i w tym przypadku, w wyniku zalezności fazowych częstotliwości trybu zginania i trybu skręcania, jak to omówiono powyżej, różnica między dwoma sygnałami próbek będzie zawierała wzmocnioną składową częstotliwościową w trybie skręcania i znacznie zmniejszoną składową częstotliwościową trybu zginania. Następnie element 714 dokonuje wycięcia wartości sygnału różnicowego w celu wyeliminowania wszelkich pozostałości częstotliwości trybu zginania. Innymi słowy, element 714 nieco uwydatnia wartość sygnału obliczoną jako różnicę między wartościami sygnałów' kanału lewego i prawego. Element 716 następnie dokonuje estymacji wartości częstotliwości trybu skręcania przez wykorzystanie obliczeń filtracji FCG w zastosowaniu do wartości różnicowej uwydatnionej przez filtr wycinający elementu 714. Elementy 718 i 720 działają w sposób analogiczny do elementów 708 i 710 opisanych powyżej. W szczególności, element 718 określa, czy estymator częstotliwości trybu skręcania elementu 716 i estymator częstotliwości wygenerowany przez obliczenia filtracji RML nie są rozstawione zbyt szeroko dla szybkiej zbieżności obliczeń filtracji RML. Jeżeli tak, to zostaje uruchomiony element 720 w celu skasowania zmiennej licznikowej opóźnienia, dla wprowadzenia dodatkowego opóźnienia wykorzystania obliczeń filtracji RML. W przeciwnym przypadku, obróbka jest kontynuowana w drugim stopniu obróbki filtracyjnej na fig. 8.

Element 722 z fig. 8 wykonuje obliczenia filtracji pasmowej na sumie wyznaczonej powyżej przy działaniu elementu 704. Przy działaniu filtracji pasmowej przepuszczane jest

186 422 pasmo częstotliwości rozmieszczone centralnie wokół estymowanej częstotliwości zginania, wygenerowanej w wyniku działania elementu 706. Następnie uruchomiony zostaje element 724 uwydatniając częstotliwość trybu zginania przez wykorzystanie filtru do dalszej eliminacji pozostałości częstotliwość trybu skręcania w częściowo uwydatnionym estymatorze częstotliwości trybu zginania generowanym w wyniku działania elementu 722. Następnie element 726 wytwarza uwydatniony estymator częstotliwości trybu zginania z wykorzystaniem metody filtracji RML. Przy stosowaniu w charakterze sygnału wejściowego uwydatnionej wersji sygnałów drgań trybu zginania, element 726 wytwarza dokładniejszy estymator częstotliwości trybu zginania, niz omówiony powyżej element 706.

Elementy 728 - 732 służą do sprawdzania, czy współczynnik obliczeń stosowany w filtracji RML wymaga skasowania, zależnie od wartości flagi ustawionej przez zadziałanie elementu 710 lub elementu 700. W szczególności element 728 może służyć do sprawdzenia, czy wartość licznika opóźnienia ustawiona przez zadziałanie elementów 710 lub 700 jest niezerowa. Jeżeli wartość licznika opóźnienia jest niezerowa, to następuje zadziałanie elementów i ponowne ustawienie współczynnika obliczeniowego filtracji rMl na wartość estymowaną współczynnika otrzymaną w operacji filtracyjnej FCG w powyższym elemencie 706. Element 732 służy do zmniejszania wartości licznika opóźnienia w celu wskazywania, że współczynnik RML wykorzystywany do obliczeń przy filtracji FCG został opóźniony o jeden okres próbkowania.

Działanie elementów 734 - 742 przy uwydatnianiu składowej trybu skręcania odczytywanych elektrycznie sygnałów jest podobne, jak omówionego powyżej elementu 722 - 732. W szczególności element 734 włącza filtr pasmowy dla wartości różnicowej obliczanej przez elementy 712 - 714 powyżej. Filtracja pasmowa powoduje przepuszczanie wąskiego pasma częstotliwości rozmieszczonych centralnie wokół estymowanej częstotliwości trybu skręcania obliczanej przy działaniu elementu 716 opisanego powyżej. Element 736 służy do wytwarzania uwydatnionego estymatora częstotliwości drgań trybu skręcania z wykorzystaniem znanej metody z filtrem RML. Przy stosowaniu w charakterze sygnału wejściowego uwydatnionej wersji sygnałów drgań trybu skręcania, element 736 wytwarza estymator dokładniejszy, niż omówiony powyżej element 716.

Elementy 738 - 742 służą do sprawdzania, czy współczynnik obliczeń stosowany w filtracji RML wymaga ustawienia zgodnie z wartością licznika opóźnienia ustawioną przez zadziałanie opisanego powyżej elementu 720 lub elementu 700. W szczególności, jeżeli wartość licznika opóźnienia nie jest zerowa element 740 może służyć do ustawienia współczynnika obliczeniowego filtracji RML na wartość estymowaną współczynnika otrzymaną w operacji filtracyjnej FCG w omawianym powyżej elemencie 716. Element 742 służy przy tym do zmniejszania wartości licznika opóźnienia, w celu wskazania, że współczynnik RML wykorzystywany do obliczeń przy filtracji FCG został ustawiony ponownie na jeden dodatkowy okres próbkowania. W obu przypadkach obróbka jest kontynuowana w trzecim stopniu operacji filtrowania przedstawionej na fig. 9.

W trzecim stopniu filtracji reprezentowanym przez elementy 744 - 762 z fig. 9, wykorzystuje się uwydatnione wartości częstotliwości drgań trybu skręcania i trybu zginania do uwydatnienie składowej częstotliwości drgań trybu zginania sygnałów lewego i prawego kanału. Różne uwydatnione wartości sygnału następnie wykorzystuje się w trzecim przetwarzania do wyznaczenia ciśnienia w przepływomierzu masowym typu coriolisa i do wyznaczenia skorygowanej wartości przepływu masowego w funkcji uwydatnionych wartości próbek kanału lewego i prawego i obliczonego ciśnienia w przepływomierzu masowym typu coriolisa.

W szczególności uruchamiany jest wpierw element 744 wycinający sygnały o częstotliwości skręcania z sygnałów kanału lewego i przepuszczający pasmo sygnału częstotliwości zginania z uwydatnionego sygnału kanału lewego. Działanie elementu 744 odpowiada działaniu filtru wycinającego 500 i filtru pasmowego 502 przedstawionych na fig. 5. Element 746 służy, podobnie, do uwydatnienia składowej o częstotliwości zginania w sygnałach kanału prawego. Działanie elementu 744 odpowiada działaniu filtru wycinającego 524 i filtru pasmowego 526 przedstawionych na fig. 5.

186 422

Jakkolwiek może się wydawać, że kombinacja filtracji pasmowo przepustowej i filtracji wycinającej w łańcuchu filtrów, na przykład elementów 500 i 502 z fig. 5 może mieć charakter redundancyjny, to można zauważyć, że proste filtry pasmowe drugiego rzędu mogą nie być w stanie zapewnić dostatecznej eliminacji szumu i innych sygnałów poza wybranym pasmem. W szczególności, trudne jest osiągnięcie skutecznego tłumienia częstotliwości drgań trybu skręcana przy rozsądnej szerokości pasma. Z tych względów najlepszy znany obecnie sposób implementowania wymaga połączenia filtracji pasmowej i filtracji wycinającej w łańcuchu filtrów, w celu dostatecznego uwydatnienia sygnałów pożądanych.

Elementy 748 i 750 uaktualniają obliczenia filtru Goertzela i uśrednianie estymowanych częstotliwości dla każdej dyskretnej próbki (decymowanej i uwydatnionej). W szczególności, element 748 uaktualnia trwające obliczenia filtru Goertzela dla próbek w aktualnym (pół)oknie Hanninga przez mnożenie uwydatnionych wartości próbek kanału lewego i prawego przez odpowiednią wartość ważącą okna Hanninga. Wartość ta zostaje następnie włączona w trwające obliczenia DTFT dla obecnego (pół)okna Hanninga w celu wygenerowania wartości charakteryzującej fazę wykorzystywaną w następnych obliczeniach. Element 750 uaktualnia trwające obliczenia średniej częstotliwości dla każdego trybu drgań rur przepływowych. Dla zminimalizowania stosowania skomplikowanych obliczeniowo odwrotnych funkcji trygonometrycznych, rzeczywiste częstotliwości trybu zginania i skręcania oblicza się tylko raz na okres półokna, nawet jeżeli filtry RML stosowane do śledzenia, częstotliwości zginania i skręcania wytwarzają, estymator dla każdej próbki (decymowanej). Jak zaznaczono powyżej, filtry RML reprezentują swoje estymatory częstotliwości w postaci współczynników filtrów, które związane są z ο/.ς^ΐοΐ1ί\\Ό5θίη wzorem:

a = -2 cos (ω TS) gdzie co oznacza częstotliwość a TS częstotliwość decymowanej próbki. Estymatory częstotliwości drgań trybu zginania i skręcania są obliczane dla każdego (pół)okna Hanninga przez obliczanie wartości średniej reprezentującego częstotliwość współczynnika „a” za okres poprzedniego półokna i wstawienie jej do wzoru:

ω = cos -1 (-a/2) /TS

Element 750 zatem wyznacza wartość średrną dla tego współczynnika reprezentującego częstotliwość dla estymatorów zarówno częstotliwości drgań trybu zginania, jak i skręcania.

Element 752 służy do sprawdzenia, czy ta konkretna próbka (decymowana i uwydatniona) kończy obróbkę próbek w obecnym okresie półokna Hanninga. Jeżeli nie, to obróbka jest kontynuowana przez zapętlenie do elementu 702 (z etykietą. „A”) dla oczekiwania na następną próbkę. W przeciwnym przypadku obróbka jest kontynuowana z elementami 754 - 762 kończąc przetwarzania okresu półokna Hanninga.

Element 754 oblicza wartość At jako funkcję („f’) wartości generowanych przez filtry Goertzela za ostatnie (już zakończone) okno Hanninga. Jak /aznaczono powyżej, filtry Goertzela generują liczbę zespoloną charaktery z^ącą fazę każdego z wyjść czujników dla każdego z kanałów, lewego i prawego. Wiadomo, że fazę wartości sygnału próbki można wykorzystać do wyznaczenia wartości At, która z kolei jest proporcjonalna do wartości przepływu masowego materiału płynącego w rurach przepływowych przepływomierza masowego typu coriolisa.

Element 756 następnie wyznacza ciśnienie w rurach przepływowych w funkcji („g”) uwydatnionych, uśrednionych estymatorów częstotliwości drgań trybu zginania i skręcania rur przepływowych. Jak za/nac/ono powyżej, stosunek częstotliwości skręcania do częstotliwości zginania jest proporcjonalny do ciśnienia w rurach przepływowych działającego przepływomierza masowego.

Element 758 następnie oblicza skorygowaną wartość przepływu masowego, uśretdńoną za okres ostatniego (juz zakończonego) okna Hanninga, jako funkcję („h”) At i wartości ciśnienia obliczanych powyżej. Jak to omówiono dodatkowo w szczegółach poniżej, skorygowana wartość przepływu masowego jest obliczana w procesie iteracyynym na podstawie nie skorygowanej wartości przepływu masowego i kilku współczynników korekcyjnych (w zasadzie wśród nich występuje korekcja ciśnienia wyznac/onego zgodnie z ideą wynalazku).

186 422

Element 760 staanowi reprezentację wszelkiej obróbki, w której wykorzystuje się obliczenia skorygowanej wartości przepływu masowego lub ciśnienia jako takiego do określania, lub sterowania stanem procesu. Wykorzystanie może stanowić dowolne uzyteczne zastosowanie skorygowanej wartości przepływu masowego lub ciśnienia jako takiego, otrzymanych sposobem według wynalazku.

Na koniec element 762 może służyć do ustawiania na nowo obliczeń wykonywanych powyżej przez elementy 748 i 750, które trwają w ciągu okresu okna Hanninga. W szczególności uśrednianie ważone z filtrem Goertzela i obliczenia średniej częstotliwości są ustawiane na nowo podczas przygotowania do rozpoczęcia okresu nowego okna Hanninga. Następnie kończy się przetwarzanie dla tego okna Hanninga, a sposoby realizowane są przez zapętlenie do elementu 702 (z etykietą „A”) w celu oczekiwania na dostęp do innej decymowanej próbki.

Figura 6 przedstawia dodatkowy szczegół odmiany wykonania, elementu 204 obliczeń częstotliwościowych/fazowych, który wykorzystuje funkcję filtru FCG czwartego rzędu do aproksymowania częstotliwości drgań zarówno trybu zginania, jak i trybu skręcania rur przepływowych. Poza generowaniem estymatorów częstotliwości, filtr FCG czwartego rzędu zapewnia pewne uwydatnienie sygnału wejściowego. Odmiana wykonania z filtrem FCG czwartego rzędu ma tę zaletę nad przedstawionymi powyżej najlepiej znanymi sposobami sumy/różnicy, że filtr FCG czwartego rzędu jest mniej podatny na wszelkie niezrówmoważee^nia między sygnałami wyjściowymi czujników kanału lewego i prawego. Jednakowoż filtr FCG czwartego rzędu jest nieco bardziej skomplikowany pod względem obliczeniowym. Badania doświadczalne wykazały, że w praktycznym zastosowaniu sposobów sumy/różnicy zaprezentowanych powyżej, potencjalna nierównowaga sygnałów czujników kanału lewego i prawego nie oddziałuje na wyniki estymacji częstotliwości i uwydatnienia sygnału. Dodatkowa złozoność filtru FCG czwartego rzędu nie jest zatem potrzebna do poprawienia dokładności pomiaru ciśnienia lub wartości przepływu masowego.

Uwydatnione wartości wyjściowe z filtru FCG czwartego rzędu są podawane do każdego z dwóch łańcuchów filtrów w celu wyizolowania i dodatkowego uwydatnienia częstotliwości drgań trybu zginania i trybu skręcania rur przepływowych. Każdy łańcuch filtrów zawiera filtr wycinający, który odbiera umiarkowanie uwydatniony sygnał wyjściowy filtru FCG czwartego rzędu, i którego wyjście jest doprowadzone do zestawionego w łańcuch filtru pasmowego. Wyjście filtru pasmowego każdego łańcucha filtrów jest podawane do filtru RML drugiego rzędu w celu zakończenia uwydatniała każdego wyizolowanego sygnału częstotliwościowego. Z lewym i prawym kanałem czujnika połączona jest dodatkowa para łańcuchów filtrów, do uwydatnienia sygnałów generowanych wskutek drgań trybu zginania i trybu skręcania rur przepływowych. Uwydatniony sygnał dla każdego z sygnałów czujników, lewego i prawego jest następnie podawany do elementu obliczeniowego 528 fazy z filtrem Goertzela, co omówiono powyżej w odniesieniu do fig. 5.

Filtr FCG 600 czwartego rzędu odbiera wartości sygnału lewego kanału ze ścieżki 254. Filtr FCG 600 czwartego rzędu oblicza estymatory częstotliwości dla dwóch najsilniejszych sygnałów (sygnałów sinusoidalnych o najwyższej amplitudzie) w swoich danych wejściowych. Zakłada się, że niższa z dwóch estymowanych częstotliwości jest często tli wośccą trybu skręcania. Filtr FCG 600 czwartego rzędu tym samym estymuje częstotliwość drgań trybu zginania rur przepływowych i przekazuje ten estymator na ścieżkę 652. Filtr FCG 600 czwartego rzędu tym samym również estymuje częstotliwość drgań trybu skręcania rur przepływowych i przekazuje ten estymator na ścieżkę 654. Na koniec, Filtr FCG 600 czwartego rzędu zapewnia niewielkie uwydatnienie sygnału wejściowego ze ścieżki 254 eliminując sygnały szumowe na zewnątrz tych dwóch silnych składowych i podaje uwydatniony sygnał do ścieżki 650.

Równania definicyjne wszystkich filtrów wycinających i pasmowych rzędu drugiego i filtrów RML są takie, jak omawiane powyżej. Korzystne jest, jeśli równanie definicyjne filtru przepustowego czwartego rzędu w postaci skalarnej jest następujące:

y (k) = (a-) x (1) u (k-1) + (a2-1) x (2) u (k-2) + (a3-1) x (1) u (k-3) + (a4-1) u (k-4) - ax(1) y (k-1) - a2x(2) y (k-2) - a3x(1) y (k-3) - a4y (k-4)

186 422 gdzie u jest sygnałem wejściowym, y jest uwydatnionym sygnałem wyjściowym, a jest parametrem eliminacji niezrównoważenia, a x(l) oraz x(2) są współczynnikami adaptacyjnymi, i x(1) = a + b, x(2) = 2 + ab. Równanie definicyjne można zapisać również w postaci macierzowej jako:

y(k) = A'(k)X + (α4-1) u (k-4) - α4y(k-4) gdzie a + b

X = + ab (α-1) u (k-1) - ay(k-Y) + (a3-l) u (k-3) - α3y(k-3) ^U_|_ (α2-Y)u(k-2) - α2y(k-2) _

Filtr FCG 600 czwartego rzędu generuje na swoich wyjściach dwa estymatory częstotliwości, wykorzystywane do centrowania częstotliwości różnych filtrów wycinających i pasmowych przedstawionych na fig. 6. Estymatory częstotliwości są określone jako:

_ cos-1(-a/2)

2) _1 cos-1(-a/2) (2Π)

W odróżnieniu od tego, filtr FCG 600 czwartego rzędu może odbierać swój sygnał wejściowy z wartości czujnika prawego kanału podawanej na ścieżce 256. Specjalista z łatwością zauważy równo ważność tych dwóch opqi wprowadzania w odniesieniu do działania filtru FCG 600 czwartego rzędu.

Pierwszy łańcuch filtrów dodatkowo wyizolowuje i uwydatnia składową częstotliwości trybu zginania w sygnale podawanym na ścieżkę wejściową 650. Filtr wycinający 602 wycina częstotliwości skupione wokół estymowanej częstotliwości trybu skręcania obliczonej przez element 612. Sygnał wyjściowy z filtru wycinającego jest za pośrednictwem ścieżki 656 do filtru pasmowego 604 dla przepuszczenia wąskiego pasma częstotliwości skupionego wokół estymowanej częstotliwości trybu zginania publicznej przez element 600. Sygnał wyjściowy filtru pasmowego 604 jest podawany za pośrednictwem ścieżki 658 do filtru 606 RMl drugiego rzędu do ukształtowania ostatecznego estymatora częstotliwości trybu zginania. Końcowy estymator częstotliwości podawany jest na ścieżkę 256.

Łańcuch filtru drugiego rzędu dodatkowo wyizolowuje składową częstotliwości drgań trybu skręcania w sygnale podawanym na ścieżkę wejściową 650. Filtr wycinający 608 najpierw wycina częstottiwości wokół estymowanej częstothwości drgań trybu zginania obliczanej przez element 606. Wyjście filtru wycinającego 608 jest doprowadzone za pośrednictwem ścieżki 660 do filtru pasmowego 610 przenoszącego wąskie pasmo częstottiwości skupione wokół estymowanej częstotliwości drgań trybu skręcania obliczonej przez element 600. Wyjście filtru pasmowego 610 jest dołączone za pośrednictwem ścieżki 662 do filtru RML 612 drugiego rzędu z ukształtowaniem ostatecznego estymatora częsl^to^tiwOści trybu skręcanie. Ten ostateczny estymator częstottiwości podawany jest następnie na ścieżkę 264.

Estymator częstotliwości trybu zginania generowany przez filtr FCG 600 czwartego rzędu podawany na ścieżkę 652 jest odbierany przez filtr pasmowy 604 dostosowując częstotliwość środkowrą pasma przepuszczania filtru. Podobnie, estymator częstotliwości trybu skręcania generowany przez filtr 600 FCG czwartego rzędu i podawany na ścieżkę 654 jest odbierany przez filtr pasmowy 610 dopasowując częstotliwość środkową pasma przenoszenia filtru pasmowego. Precyzyjna wartość trybu zginania rur przepływowych generowana przez filtr 606 RML drugiego rzędu i podawana na ścieżkę 266 jest odbierana przez filtr wycinający 608 dostosowując częstotliwość środkową filtru wycinającego. Podobnie, precyzyjna wartość

186 422 częstotliwości trybu skręcania rur przepływowych generowana przez filtr 612 RML drugiego rzędu i podawana na ścieżkę 264 jest odbierana przez filtr wycinający 602 dostosowując częstotliwość środkową filtru wycinającego.

Druga para łańcuchów filtrów jest wykorzystywana do wyizolowywania i uwydatniania częstotliwości trybu zginania dla każdego z sygnałów, kanału lewego i prawego. Filtr wycinający 614 odbiera nie uwydatnione wartości sygnału czujnika lewego kanału ze ścieżki 254 i odfiltrowuje częstotliwości we wcięciu rozmieszczonym ^rot^lkowo na częstotliwości trybu skręcania podawanej za pośrednictwem ścieżki 264 z filtru RML 612 drugiego rzędu. Uwydatniony sygnał generowany przez filtr wycinający 614 podawany jest ścieżką 664 do filtru pasmowego 616. Filtr pasmowy 616 przepuszcza wąskie pasmo częstotliwości rozmieszczonych centralnie wokół dokładnej częstotliwości drgań trybu zginania podawanej za pośrednictwem ścieżki 266 z filtru RML 606 drugiego rzędu. Uwydatniony sygnał wyprowadzany przez filtr pasmowy 616 reprezentuje sygnał trybu zginania o wartości sygnału czujnika lewego kanału i jest podawany za pośrednictwem ścieżki 666 do elementu 528 z filtrem Goertzela w sposób podobny do omówionego powyżej w odniesieniu do fig. 5.

Podobny łańcuch filtrów obrabia wartości sygnałów czujnika prawego kanału. Filtr wycinający 618 odbiera nie uwydatnione wartości sygnału czujnika prawego kanału ścieżką 256 i odfiltrowuje częstotliwości we wcięciu rozmieszczonym środkowo względem dokładnej częstotliwości trybu skręcania podawanej za pośrednictwem ścieżki 264 z filtru 612 RML drugiego rzędu. Uwydatniony sygnał generowany przez filtr wycinający 618 jest podawany ścieżką 668 do filtru pasmowego 620. Filtr pasmowy 620 przepuszcza wąskie pasmo częstotliwości rozmieszczonych centralnie wokół dokładnej częstotliwości drgań trybu zginania podawanej za pośrednictwem 266 z filtru RML 606 drugiego rzędu. Uwydatniony sygnał wyprowadzany przez filtr pasmowy 620 reprezentuje sygnał trybu zginania czujnika prawego kanału i jest podawany za pośrednictwem ścieżki 670 do elementu 528 z filtrem Goertzela w sposób podobny do omówionego powyżej w odniesieniu do fig. 5.

Odpowiedzi różnych filtrów przedstawionych na fig. 6 zalezą od konkretnych wartości parametrów dobranych dla filtrów zgodnie z równaniami definicyjnymi podanymi powyżej. W badaniach empirycznych stwierdzono, że następujące wartości zapewnaaą efektywność w przypadku częstotliwości zginania i skręcania typowego przepływomierza.

Element	Typ	Parametry
600	filtr adaptacyjny FCG 4-go rzędu	α = 0,01,	λ = 0,99
602	filtr wycinający 2-go rzędu	α = 0,8
604	filtr pasmowy 2-go rzędu	α = 0,5
606	filtr adaptacyjny RML 2-go rzędu	α = 0,99,	λ = 0,99
608	filtr wycinający 2-go rzędu	α = 0,8
610	filtr pasmowy 2-go rzędu	α = 0,5
612	filtr adaptacyjny RML 2-go rzędu	α = 0,99,	λ = 0,99
614	filtr wycinający 2-go rzędu	α = 0,99
616	filtr pasmowy 2-go rzędu	α = 0,99
618	filtr wycinający 2-go rzędu	α = 0,99
620	filtr pasmowy 2-go rzędu	α = 0,99

Należy zaznaczyć, ze estymatory częstotliwości wytwarzane przez elementy 606 i 612 z filtrami RML są wykorzystywane w strukturze dualnego sprzężenia zwrotnego. Innymi słowy estymator częstotliwości wytwarzany przez element (606) filtru RML jest wykorzystywany do sterowania filtru wycinającego 608, który filtruje sygnał wejściowy filtru RML 612. Odwrotnie, estymator częstotliwości wytwarzany przez element 612 filtru RML jest wykorzystywany do sterowania filtru wycinającego 602, który filtruje sygnał wejściowy filtru RML 606.

Prawidłową zbiezność tego sprzęzonego krzyżowo układu zapewnia się dwoma sposobami. Po pierwsze, filtry pasmowe 604 i 610 są strojone z wykorzystaniem sygnału wyjściowego filtru 600 FCG czwartego rzędu. Zapewnia on silne tłumienie niepożądanej składowej w przypadku każdego łańcucha filtrów (to znaczy usunięcie częstotliwości trybu skręcania w przypadku łańcucha filtrów zawierającego filtr RML 606 i usunięcia częstotliwości trybu

186 422 zginania w łańcuchu filtrów zawierającym filtr RML 612). Filtry wycinające 602 i 608 dodatkowo tłumią niepożądane składowe. Po drugie, jeżeli estymatory częstotliwości RML różnią się znacznie od estymatorów częstotliwości odpowiedniego trybu wytwarzanych przez filtr 600 FCG czwartego rzędu, to odpowiedni filtr (606 lub 612) jest inicjalizowany z użyciem odpowiedniego estymatora filtru FCG w sposób analogiczny do opisanego powyżej w odniesieniu do sposobów z sumą/różnicą. Tę inicjalizację oznaczono linią przerywaną prowadzącą do filtrów RML (606 i 612) od filtru 600 FCG czwartego rzędu.

Element 528 obliczeń fazowych filtru Goertzela, jak to omówiono powyżej w odniesieniu do fig. 5, odbiera uwydatnione sygnały reprezentujące ruch drgań trybu zginania czujników kanału lewego i prawego, i wyznacza fazę sinusoidy każdego z sygnałów kanałowych. Fazy poszczególnych kanałów, reprezentowane przez liczbę zespoloną wyznaczoną przez sumowanie wartości próbek pod kontrolą wag okna Hanninga, są podawane na ścieżki 260 i 262 do dalszej obróbki przez element 212 obliczania At z fig. 2.

Sposoby według wynalazku omówione powyżej są wykorzystywane do dokładnego wyznaczania częstotliwości modu zginania i częstotliwości trybu skręcania drgających rur przepływowych. Stosunek trybu skręcania do trybu zginania może być wykorzystany do wyznaczania ciśnienia w rurach przepływowych, jak to omówiono powyżej. Jednakowoż, jak wspomniano powyżej, na stosunek częstotliwości w^ywaają inne parametry przepływomierza. Te inne czynniki mogą być wykorzystane do kompensacji stosunku częstotliwości znanymi metodami kalibracyjnymi. Skompensowany stosunek częstotliwości może być następnie wykorzystany do dokładnego wyznaczenia ciśnienia w rurach przepływowych przepływomierza masowego.

Nie poddany obróbce stosunek częstotliwości FRRAW jest wyznaczany okresowo w sposób omówiony powyżej jako stosunek częstotliwości trybu skręcania do częstotliwości trybu zginania drgań rur przepływowych. Stosunek częstotliwości FRRAW jest skorygowany przez zastosowanie obliczeń kompensacyjnych dla fizycznego zamocowania przepływomierza, temperatury, gęstości i estymowanego przepływu masowego (wartości przepływu masowego skorygowanej iteracyjnie w ciągu okresów próbkowania) do wyznaczenia jej wartości skorygowanej FRCORR w sposób następujący:

FRCORR = FRRAW - AFR0 - AFRT + AFRp + AFRm

AFR0 jest wartością kompensacji, która uwzględnia zmiany w odpowiedzi częst-t^^hwościowej rur przepływowych w porównaniu z zamocowaniem fizycznym wykorzystanym do kalibracji przepływomierza podczas produkcji. AFR0 wyznacza się przez pomiar stosunku częstotliwości podczas instalacji lub ponownego zerowania przepływomierza (FRS przy osadzeniu na docelowym przewodzie aplikacyjnym) i odejmowanie stosunku częstotliwości zmierzonego podczas kalibracji (FR0 przy zamocowaniu w uchwycie kalibracyjnym). Zmierzony instalacyjny stosunek częstotliwości (FRS) jest dostrajany również dla różnic temperatury instalacji w odniesieniu do temperatury kalibracji. Wartość kompensacji AFR0 jest wyznaczana w sposób następujący:

AFR0 = FRS - (fT(T0) - fT(TS)) - FRO gdzie fT(T0) jest wielomianem względem TO (temperatury kalibracji rur przepływowych) odpowiadającym danemu przepływomierzowi a fT(TS) jest odpowiadającym danemu przepływomierzowi wielomianem względem TS (temperatury instalacji rur przepływowych).

AFRT jest współczynnikiem kompensacji uwzględniającym zmiany stosunku częstotliwości rur przepływowych w odpowiedzi na zmiany temperatury rury przepływowej względem temperatury kalibracji. W szczególności współczynnik AFRT określa się w sposób następujący:

AFRT = fT(T0) - fT(TM) gdzie fT(T0) jest wielomianem względem TO (temperatury kalibracji rur przepływowych) odpowiadającym danemu przepływomierzowi a fT(Tm) jest odpowiadającym danemu przepływomierzowi wielomianem względem Tm (aktualnie mierzonej temperatury rur przepływowych).

186 422

AFRp jest współczynnikiem kompensacji uwzględniającym zmiany stosunku częstotliwości rur przepływowych w odpowiedzi na zmiany gęstości materiału płynącego przez rury przepływowe względem gęstości kalibracji. W szczególności współczynnik AFRp określa się w sposób następujący:

AFRp = fp (p0) - fp (pm) gdzie fp (p0) jest wielomianem względem p0 (kalibracyjnej gęstości materiału w rurach przepływowych) odpowiadającym danemu przepływomierzowi a fp (pm) jest odpowiadającym danemu przepływomierzowi wielomianem względem pm (aktualnie mierzonej gęstości materiału w rurach przepływowych).

AFRm jest współczynnikiem kompensacji uwzględniającym zmiany stosunku częstotliwości rur przepływowych w odpowiedzi na zmiany przepływu masowego przez rury przepływowe. W szczególności współczynnik AFRm określa się w sposób następujący:

AFRm = fm(m) gdzie fm(m) jest wielomianem względem m (przepływu masowego skorygowanego dla okresów próbkowania) odpowiadającym danemu przepływomierzowi. Wartość przepływu masowego jest iteracyjna, w tym sensie, że współczynnik korekcyjny jest generowany, w części, jako korekta względem poprzednio skorygowanej wartości poprzednich okresów próbkowania. Ten szczególny współczynnik korekcyjny zapewnia sprzężenia zwrotne korekcji wartości przepływu masowego na podstawie poprzednich obliczeń korekcyjnych.

Po takim skompensowaniu i skorygowarnu stosunku częstotbwości, ciśnienie z nim związane można określić za pomocą standardowych obliczeń na podstawie krzywej kalibracyjnej ustalonej przy ciśnieniu podczas produkcji przyporządkowanym stosunkowi częstotliwości.

Zależnie od danego przepływomierza i jego zastosowania, nie ma konieczności wyznaczania niektórych, bądź wszystkich, z opisanych powyżej korekcji nieobrobionego stosunku częstotliwości FRRAW dla wyznaczenia zmierzonej wartości ciśnienia z odpowiednią dokładnością. Na przykład jeżeli, będące przedmiotem zainteresowania, częstotliwości trybów drgań, w przypadku danego przepływomierza w konkretnym zastosowaniu nie podlegają wpływom zmian warunków zainstalowania, temperatury, gęstości i przepływu masowego, to wartość FRRAW można wykorzystywać wprost do obliczania pomiarów w sposób opisany powyżej. Jeżeli częstotliwości trybów drgań stanowiących obiekt zainteresowania w przypadku konkretnego przepływomierza podlegają tylko w pewnym niewielkim stopniu wpływom warunków instalacji, temperatury, gęstości lub przepływu masowego, to wartość FRRAW wymaga korekcji tylko na czynniki mające wpływ.

Mozę się okazać, że na jeden z trybów wykorzystywanych w danym przepływomierzu nie odd:z^^łłu^ zmiany ciśnienia, warunków instalacji, temperatury, gęstości i wartości przepływu masowego, lub że wpływ zmian tych parametrów jest zaniedbywalny w stosunku do żądanej dokładności pomiaru. W tych warunkach ciśnienie można wyznaczać przez pomiar tylko jednej częstotliwości. Przykładem jest przepływomierz z trybu zginania, która nie podlega skutkom zmian parametrów, podlega wpływom pomijalnym, lub w którym nie występują zmiany wspomnianych powyżej czynników, włącznie z ciśnieniem. Ciśnienie wyznacza się przez pomiar częstotliwości trybu skręcania i bezpośrednie powiązanie częstotliwości trybu skręcania z ciśnieniem. Odbywa się to za pomocą sposobów według wynalazku, opisanych powyżej, lecz w założeniu, że jedna z częstotliwości wykorzystywanych do wyznaczenia stosunku ma wartość stałą. W przypadku, kiedy w przepływomierzu częstotliwość drgań trybu zginania zależy od wspomnianych powyżej czynników, lecz zalezy w stopniu znacznie mniejszym, niz częstotliwość drgań trybu można zaakceptować mniejszą sprawność pomiaru ciśnienia i do pomiaru ciśnienia i kompensacji ciśnienia wykorzystywać tylko częstotliwość trybu skręcania.

Dla specjalisty jest oczywiste, że sposoby według wynalazku mają zastosowanie również do wibracyjnych densymetrów rurowych. Rura pomiarowa wibracyjnego densymetru rurowego jest pobudzana w dwóch trybach drgań, w sposób opisany powyżej. Te dwie częstotliwości mierzy się i obrabia w opisany sposób w celu wytworzenia sygnału informującego

186 422 o ciśnieniu wewnątrz rury drgającej. Ponieważ densymetry nie są wykorzystywane do pomiaru wartości przepływu, to wynik pomiaru ciśnienia jest wykorzystywany jako wskazanie ciśnienia i do korekcji zmierzonej wartoścćą gęstości, i nie wykorzystuje się go do kompensacji sygnału wartości przepływu.

Jest oczywiste, ze zastrzegany wynalazek nie ogranicza się do opisu korzystnej odmiany wykonania, lecz obeemuje inne modyfikacje i zmiany znajdujące się w zakresie i zgodne z ideą wynalazku. W szczególności, sposoby i urządzenie według wynalazku mogą być wykorzystywane w przepływomierzach masowych typu coriolisa o różnym kształcie rur włącznie z tak zwanymi rurami „U”, rurami prostymi i innymi. W kalibracji sposobów według wynalazku do konkretnej konfiguracji przepływomierza można wykorzystywać wiele zmiennych.

Zatem, dane przedstawione na różnych figurach mają jedynie znaczenie ilustracyjne. Ze względu na dużą liczbę występujących zmiennych nie można załozyć, ze przedstawione wartości numeryczne będą z łatwością odtwarzane przez inne.

186 422

Γ---------------------,

186 422

FIG. 3

DRGANIA

ZGINANIA

FIG. 4

DRGANIA

SKRĘCANIA i

186 422

Tj·

O

254

186 422

OPÓŹN RML ZGIŃ

OPÓŻN _RML_SKRĘC <-100 (POZOSTAŁA INICJALIZACJA)

700

POBIERZ NASTĘPNĄ LEWĄ / PRAWĄ PARĘ PRÓBEK

702

710

FIG. 7

720

186 422

FIG. 8

186 422

FIG. 9

186 422

FIG. 10

FIG. 11

186 422

(O

FIG. 12

186 422

1300

STOSUNEK CZĘST SKRĘĆ /WZBUDZENIA WSPÓŁCZYNNIK KALIBRACJI MIERNIKA

FIG. 13

1400

FIG. 14

186 422

162

OPRZYRZĄDOWANIE DO PRZEPŁYWU MASOWEGO

161

FIG. 1

104'

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz Cena 6,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób pomiaru ciśnienia w przepływomierzu wibracyjnym pętlowym typu coriolisa, wyposażonym w odcinki drgające rury przepływowej, w którym pobudza się do drgań odcinki rury przepływowej w pierwszym trybie drgań, w którym oś wzdłużna części odcinków rury przepływowej jest przesuwana w sposób oscylacyjny od pozycji spoczynkowej zajmowanej przez oś wzdłużną, gdy odcinki rury przepływowej nie drgają, oraz wyznacza się pierwszą częstotliwość rezonansową odcinków rury przepływowej w oparciu o pierwszy tryb drgań odcinków rury przepływowej, znamienny tym, że pobudza się do drgań odcinki rury przepływowej w drugim trybie drgań, odmiennym od pierwszego trybu drgań, w którym oś wzdłużna części odcinków rury przepływowej jest przesuwana w sposób oscylacyjny od pozycji spoczynkowej zajmowanej przez oś wzdłużną, gdy odcinki rury przepływowej nie drgają, wyznacza się drugą częstotliwość rezonansową odcinków rury przepływowej, w oparciu o drgania w drugim trybie drgań, oraz wyznacza się, niezależnie od gęstości materiału w odcinkach rury przepływowej, ciśnienie w przepływomierzu poprzez obliczenie stosunku między pierwszą częstottiwością rezonansową a drugą częstottiwością rezonansową.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie wyznaczania ciśnienia kompensuje się wyznaczony stosunek częstotliwości rezonansowych dla zachodzących w nim zmian spowodowanych zmianami parametru przepływomierza oraz wyznacza się ciśnienie w przepływomierzu z wartości skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.
3. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 2, znamienny tym, że w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania zaś w drugim trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie skręcania.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ciśnienie wyznacza się przy zerowej wartości masowego natężenia przepływu materiału.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ciśnienie wyznacza się dla wartości masowego natężenia przepływu materiału większej niż zero.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako przepływomierz stosuje się masowy przepływomierz Coriolisa.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako przepływomierz stosuje się drgający gęstościomierz rurowy.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że po wyznaczeniu ciśnienia określa się następnie nieskorygowane masowe natężenie przepływu materiału przepływającego przez przepływomierz i wyprowadza się wartość skorygowanego masowego natężenia przepływu dla materiału w oparciu o wyznaczone nieskorygowane masowe natężenie przepływu i wyznaczone ciśnienie.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że w trakcie wyznaczania stosunku częstotliwości rezonansowych wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest ^kalibrowany dla materiału, który ma pierwszą wartość masowego natężenia przepływu, wyznacza się drugi współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest ^kalibrowany dla materiału, który ma drugą wartość masowego natężenia przepływu, i wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynniki kalibracji, po czym kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości kompensacyji w oparciu o skorygowaną wartość masowego natężenia przepływu, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w trakcie wyznaczania pierwszej częstotliwości rezonansowej odczytuje się pierwszy sygnał wytworzony przez ruch pierwszego czujnika pomiarowego związanego z odcinkami drgającymi rury przepływowej

186 422 przepływomierza, odczytuje się drugi sygnał wytworzony przez ruch drugiego czujnika pomiarowego związanego z odcinkami drgającymi rury przepływowej przepływomierza oraz poddaje się filtracji pierwszy sygnał i drugi sygnał, dla uzyskania składowej sygnału odpowiadającej pierwszej częstotliwości rezonansowej.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania.
12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania zaś w trakcie filtracji dodaje się pierwszy sygnał do drugiego sygnału, tworząc wydzielony sygnał o silnej składowej częstotliwościowej dla trybu zginania, oraz wzmacnia się wydzielony sygnał dla wyeliminowania w nim niepożądanych tworząc wzmocniony sygnał dla trybu zginania.
13. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w pierwszym trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania, po czym wyznacza się nieskorygowaną wartość masowego natężenia przepływu dla materiału przepływającego przez przepływomierz, w oparciu o drgania odcinków rury przepływowej w trybie zginania, oraz wyprowadza się skorygowaną wartość masowego natężenia przepływu dla materiału przepływającego przez przepływomierz, w oparciu o wyznaczoną nieskorygowaną wartość masowego natężenia przepływu i wyznaczone ciśnienie.
14. Sposób według zastrz 1 albo 2, znamienny tym, że w trakcie wyznaczania pierwszej i drugiej częstotliwości rezonansowych odczytuje się pierwszy sygnał wytworzony przez, ruch pierwszego czujnika pomiarowego zamocowanego do odcinków drgających rury przepływowej przepływomierza, odczytuje się drugi sygnał wytworzony przez ruch drugiego czujnika pomiarowego zamocowanego do odcinków drgających rury przepływowej przepływomierza i poddaje się filtracji pierwszy i drugi sygnały dla uzyskania składowej sygnału odpowiadającej drugiej częstotliwości rezonansowej.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że w drugim trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie skręcania.
16. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że w drugim trybie drgań wywołuje się drgania odcinków rury przepływowej w trybie skręcania zaś w trakcie filtrowania pierwszego i drugiego sygnałów odeemuje się pierwszy sygnał od drugiego sygnału, tworząc wydzielony sygnał o silnej składowej częstotliwościowej o częstotliwości trybu skręcania, oraz wzmacnia się wydzielony sygnał dla wyeliminowania w nim niepożądanych składowych, tworząc wzmocniony sygnał o częstotliwości trybu skręcania.
17. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że odcinki drgające rury przepływowej pobudza się równocześnie do drgań, zarówno w pierwszym trybie drgań jak i w drugim trybie drgań.
18. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że odcinki drgające rury przepływowej pobudza się do drgań sekwencyjnie, w jednym trybie naraz, z wymienionych pierwszego i drugiego trybów drgań.
19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie wyznaczania ciśnienia wyznacza się stosunek między pierwsi i drugą częstottlwością. rezonansową, kompensuje się ten stosunek częstotliwości rezonansowych dla zachodzących w nim zmian spowodowanych zmianami parametru przepływomierza, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych.
20. Sposób według zastrz. 2 albo 19, znamienny tym, że jako parametr stosuje się stan zamocowania przepływomierza, przy czym w trakcie kompensacji wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracyji, gdy przepływomierz jest kalibrowany w pierwszym położeniu zamocowania, wyznacza się drugi współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest zainstalowany w miejscu przeznaczonym do jego użytkowania w drugim położeniu zamocowania i wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynniki kalibracji, po czym kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości kompensacji, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.

186 422
21. Sposób według zastrz. 2 albo 19, znamienny tym, że jako parametr stosuje się temperaturę odcinków drgających rury przepływowej, przy czym w trakcie kompensacji wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracyji, gdy przepływomierz jest kalibrowany w pierwszej temperaturze, wyznacza się drugi współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest kalibrowany w drugiej temperaturze, wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynniki kalibracji, po czym mierzy się temperaturę odcinków drgających rury przepływowej i kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości kompensacji w oparciu o zmierzoną temperaturę, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.
22. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako parametr stosuje się gęstość materiału w odcinkach drgających rury przepływowej, przy czym w trakcie kompensacji wyznacza się pierwszy współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest kalibrowany za pomocą materiału o pierwszej gęstości, wyznacza się drugi współczynnik kalibracji, gdy przepływomierz jest kalibrowany za pomocą materiału o drugiej gęstości i wytwarza się wartość kompensacji stosunku częstotliwości rezonansowych w oparciu o wyznaczone pierwszy i drugi współczynnik kalibracji, po czym mierzy się gęstość materiału w odcinkach drgających rury przepływowej i kompensuje się stosunek częstotliwości rezonansowych za pomocą wartości kompensacji w oparciu o zmierzoną gęstość, przy czym ciśnienie wyznacza się w oparciu o wartość skompensowanego stosunku częstotliwości rezonansowych.
23. Urządzenie do pomiaru ciśnienia w przepływomierzu wibracyjnym pętlowym typu coriolisa, z oscylującymi rurami przepływowymi zawierającymi materiał, zawierające pierwszy obwód pobudzający zamontowane na rurach przepływowych dołączony do obwodu sterowania wytwarzającego sygnały wprowadzające przez ten obwód pobudzający rury przepływowe w pierwszy rodzaj drgań, przy czym oś wzdłużna odcinków rur przepływowych jest przemieszczana w sposób oscylacyjny wokół pierwszej osi od położenia spoczynkowego zajmowanego przez oś wzdłużną, gdy rury przepływowe nie drgają, czujniki pomiarowe przymocowane do rur przepływowych, które generują sygnały zależne od drgań rur przepływowych, oraz obwód obliczeń często ttiwościowych/fazowych odbierający sygnały wytwarzane przez czujniki pomiarowe, gdy rury przepływowe drgają w pierwszym rodzaju drgań określając pierwszą częstotliwość reprezentującą pierwszy rodzaj drgań, znamienne tym, że zawiera drugi obwód pobudzający (2lL, 21R) zamontowany na rurach przepływowych (12,14) i dołączony do obwodu sterowania (1208) wytwarzającego sygnały wprowadzające, poprzez drugi obwód pobudzający (21L, 21R), rury przepływowe (12, 14) w drugi rodzaj drgań, inny niż pierwszy rodzaj drgań, przy czym oś wzdłużna odcinków (130,130') rur przepływowych (12, 14) jest przemieszczana w sposób oscylacyjny wokół drugiej osi (T, T') od położenia spoczynkowego zajmowanego przez oś wzdłużną, gdy rury przepływowe (12, 14) nie drgają, przy czym obwód obliczeń częstotliwościowych/fazowych (204) jest następnie obwodem odbierającym sygnały wytwarzane przez czujniki pomiarowe (16, 18), gdy rury przepływowe (12, 14) drgają w drugim rodzaju drgań określając drugą częstotliwość κρΓ0ζεηΡ^04 drugi rodzaj drgań, i określającym, na podstawie pierwszej częstotliwości, gęstość materiału w drgających rurach przepływowych (12, 14), przy czym obwód obliczeń częstotliwościowych/fazowych (204) jest dołączony do obwodu obliczeń stosunku częstotliwości i ciśnienia (212) określającego, skompensowany od wpływu zmian gęstości materiału, stosunek pierwszej częstotliwości i drugiej częstotliwości oraz obliczającego ciśnienie w rurach przepływowych (12, 14) na podstawie skompensowanego stosunku częstotliwości.
24. Urządzenie według zastrz. 23, znamienne tym, że pierwszy obwód pobudzający (20) jest zamocowany w zasadzie centralnie na rurach przepływowych (12, 14) i wprowadza je w zginający rodzaj drgań, zaś drugi obwód pobudzający (21L, 21R) jest zamontowany niccentralnie na rurach przepływowych (12,14) i wprowadza je w skręcający rodzaj drgań.

186 422