RU2339007C2 - Coriolis acceleration mass flowmeter and method of measured value representing mass flow - Google Patents
Coriolis acceleration mass flowmeter and method of measured value representing mass flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339007C2 RU2339007C2 RU2006124841/28A RU2006124841A RU2339007C2 RU 2339007 C2 RU2339007 C2 RU 2339007C2 RU 2006124841/28 A RU2006124841/28 A RU 2006124841/28A RU 2006124841 A RU2006124841 A RU 2006124841A RU 2339007 C2 RU2339007 C2 RU 2339007C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- value
- measured
- measuring
- oscillations
- intermediate value
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8413—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details means for influencing the flowmeter's motional or vibrational behaviour, e.g., conduit support or fixing means, or conduit attachments
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8413—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details means for influencing the flowmeter's motional or vibrational behaviour, e.g., conduit support or fixing means, or conduit attachments
- G01F1/8418—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details means for influencing the flowmeter's motional or vibrational behaviour, e.g., conduit support or fixing means, or conduit attachments motion or vibration balancing means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8422—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details exciters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8431—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details electronic circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8436—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details signal processing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
- G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
- G01F1/849—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
- G01N11/16—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/002—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis
- G01N2009/006—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis vibrating tube, tuning fork
Abstract
Description
Изобретение относится к кориолисову массовому расходомеру/плотномеру для протекающей в трубопроводе, в частности двух- или более фазной среды, а также к способу получения измеренного значения, представляющего массовый расход.The invention relates to a Coriolis mass flow meter / densitometer for a two or more phase medium flowing in a pipeline, in particular, and also to a method for obtaining a measured value representing mass flow.
В технике измерения и автоматизации процессов для измерения физических параметров протекающей в трубопроводе текучей среды, например массового расхода, плотности и/или вязкости, часто используют такие измерительные приборы, которые посредством вставленного в направляющий текучую среду трубопровод обтекаемого текучей средой измерительного преобразователя вибрационного типа и подключенной к нему измерительно-эксплуатационной схемы вызывают в текучей среде реакционные силы, например связанные с массовым расходом кориолисовы силы, связанные с плотностью инерционные силы или связанные с вязкостью силы трения и т.д., и вырабатывают измерительный сигнал, представляющий соответственно массовый расход, вязкость и/или плотность текучей среды. Подобные измерительные преобразователи вибрационного типа описаны, например, в WO-A 03/076880, WO-A 02/37063, WO-A 01/33174, WO-A 00/57141, WO-A 99/39164, WO-A 98/07009, WO-A 95/16897, WO-A 88/03261, US 2003/0208325, US-B 6513393, US-B 6505519, US-A 6006609, US-A 5869770, US-A 5796011, US-A 5602346, US-A 5301557, US-A 5259250, US-A 5218873, US-A 5069074, US-A 5029482, US-A 4876898, US-A 4733569, US-A 4660421, US-A 4524610, US-A 4491025, US-A 4187721, EP-A 553939, EP-A 1001254 или ЕР-А 1281938.In the technique of measuring and automating processes for measuring the physical parameters of a fluid flowing in a pipeline, for example, mass flow rate, density and / or viscosity, such measuring devices are often used that, by means of a vibrating-type measuring transducer, inserted into a fluid guide pipe and connected to the measuring and operational schemes cause reaction forces in the fluid, for example, associated with the mass flow of Coriolis forces, with inertial forces associated with the density, or friction forces associated with the viscosity, etc., and produce a measurement signal representing mass flow rate, viscosity and / or density of the fluid, respectively. Such vibration-type transducers are described, for example, in WO-A 03/076880, WO-A 02/37063, WO-A 01/33174, WO-A 00/57141, WO-A 99/39164, WO-A 98 / 07009, WO-A 95/16897, WO-A 88/03261, US 2003/0208325, US-B 6513393, US-B 6505519, US-A 6006609, US-A 5869770, US-A 5796011, US-A 5602346 , US-A 5301557, US-A 5259250, US-A 5218873, US-A 5069074, US-A 5029482, US-A 4876898, US-A 4733569, US-A 4660421, US-A 4524610, US-A 4491025 , US-A 4187721, EP-A 553939, EP-A 1001254 or EP-A 1281938.
Для прохождения текучей среды измерительные преобразователи включают в себя, по меньшей мере, одну, закрепленную в несущей раме, например трубчатой или коробчатой, измерительную трубку с согнутым или прямым сегментом, который для вырабатывания названных выше реакционных сил заставляют при работе вибрировать с приводом от электромеханического устройства возбуждения. Для регистрации вибраций сегмента трубки, в частности со стороны входа и выхода, измерительные преобразователи содержат далее реагирующее на движения сегмента трубки физико-электрическое сенсорное устройство. У кориолисовых массовых расходомеров для протекающей в трубопроводе среды измерение массового расхода основано на том, что среду заставляют течь через помещенную в трубопровод и вибрирующую при работе измерительную трубку, в результате чего среда испытывает кориолисовы силы. Они, в свою очередь, вызывают то, что входные и выходные участки измерительной трубки колеблются со сдвигами по фазе по отношению друг к другу. Величина этих фазовых сдвигов служит мерой массового расхода. Колебания измерительной трубки регистрируют посредством двух отстоящих друг от друга вдоль измерительной трубки датчиков колебаний упомянутого сенсорного устройства и преобразуют в измерительные сигналы колебаний, по взаимному фазовому сдвигу которых определяют массовый расход.To pass the fluid, the measuring transducers include at least one measuring tube with a bent or straight segment mounted in a supporting frame, for example, tubular or box-shaped, which is forced to vibrate with an electromechanical device during operation to generate the above reaction forces excitement. To register the vibrations of the tube segment, in particular from the input and output side, the measuring transducers further comprise a physicoelectric sensor device that responds to the movements of the tube segment. In Coriolis mass flowmeters for a medium flowing in a pipeline, the measurement of mass flow is based on the fact that the medium is forced to flow through a measuring tube placed in the pipeline and vibrating during operation, as a result of which the medium experiences Coriolis forces. They, in turn, cause the input and output sections of the measuring tube to oscillate in phase with respect to each other. The magnitude of these phase shifts is a measure of mass flow. Oscillations of the measuring tube are recorded by means of two vibration sensors of the aforementioned sensor device that are spaced apart along the measuring tube and are converted into measuring oscillation signals, the mass flow rate is determined from the mutual phase shift of which.
В приведенном выше источнике US-A 4187721 сказано, что кориолисовыми массовыми расходомерами обычно можно измерять также плотность протекающей среды в данный момент, а именно с помощью частоты, по меньшей мере, одного из вырабатываемых сенсорным устройством измерительных сигналов колебаний. Кроме того, в большинстве случае подходящим образом непосредственно измеряют также температуру текучей среды, например, посредством установленного на измерительной трубке датчика температуры. Поэтому вполне можно предположить, что - даже если это категорически не указано - посредством современных кориолисовых массовых расходомеров в любом случае можно измерять также плотность и температуру среды, тем более что они при измерении массового расхода так и так всегда используются для компенсации ошибок измерения вследствие колебаний плотности среды, см., в частности, уже упомянутые публикации WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 5602346 или WO-А 00/36379.US-A 4187721 is stated in the above source that Coriolis mass flowmeters can usually also measure the density of a flowing medium at a given moment, namely, using the frequency of at least one of the vibrational measurement signals generated by the sensor device. In addition, in most cases, the temperature of the fluid is also directly directly suitably measured, for example by means of a temperature sensor mounted on the measuring tube. Therefore, it is entirely possible to assume that - even if this is not explicitly stated - using modern Coriolis mass flowmeters, in any case, one can also measure the density and temperature of the medium, especially since they are always used to compensate for measurement errors due to density fluctuations when measuring mass flow medium, see, in particular, the already mentioned publications WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 5602346 or WO-A 00/36379.
При применении измерительных преобразователей описанного рода оказалось, однако, что у неоднородных сред, в частности двух- или многофазных текучих сред, полученные из колебаний измерительной трубки измерительные сигналы колебаний, в частности также упомянутый фазовый сдвиг, несмотря на вязкость и плотность отдельных фаз, а также массовый расход практически поддерживаются постоянными и/или соответственно также учитываются, в значительной степени подвержены колебаниям и, таким образом, могут стать совершенно непригодными для измерения, при необходимости, соответствующего физического параметра без вспомогательных мер. Такими неоднородными средами могут быть, например, жидкости, в которые, как это практически неизбежно во время процессов дозирования или розлива, вводят имеющийся в трубопроводе газ, в частности воздух, или из которых выгазовывают растворенную текучую среду, например диоксид углерода, что приводит к пенообразованию. В качестве другого примера таких неоднородных сред следует назвать далее влажный или насыщенный пар.When using measuring transducers of the described kind, it turned out, however, that for inhomogeneous media, in particular biphasic or multiphase fluids, vibrational measuring signals obtained from the oscillations of the measuring tube, in particular also the phase shift mentioned, despite the viscosity and density of individual phases, as well as mass flow rates are practically kept constant and / or respectively also taken into account, are subject to fluctuations to a large extent and, thus, can become completely unsuitable for measurement I, if necessary, the corresponding physical parameter without supporting measures. Such inhomogeneous media can be, for example, liquids into which, as it is almost inevitable during dosing or filling processes, the existing gas in the pipeline, in particular air, is injected, or from which a dissolved fluid, such as carbon dioxide, is vented, resulting in foaming . As another example of such heterogeneous media, wet or saturated steam should be mentioned hereinafter.
Уже в US-A 4524610 указана возможная причина этой проблемы при эксплуатации измерительных преобразователей вибрационного типа, а именно то обстоятельство, что введенные текучей средой в измерительную трубку неоднородности, например газовые пузырьки, осаждаются на ее внутренней стенке и могут, таким образом, оказывать значительное влияние на вибрационную характеристику. Для решения проблемы далее предложено встроить измерительный преобразователь так, чтобы прямая измерительная трубка проходила, в основном, вертикально, что тем самым препятствует осаждению таких мешающих, в частности газообразных, неоднородностей. При этом речь идет, однако, об очень специальной и, в частности, в технике измерения промышленных процессов лишь весьма условно реализуемом решении. Во-первых, в этом случае трубопровод, в который должен быть встроен измерительный преобразователь, пришлось бы, при необходимости, согласовывать с ним, а не наоборот. Во-вторых, у измерительных трубок, как уже сказано, речь может идти о трубках криволинейной формы, так что проблема также не может быть решена путем согласовывания положения монтажа. Кроме того, оказалось, что названные искажения измерительного сигнала нельзя существенно уменьшить даже при использовании вертикально встроенной прямой измерительной трубки. Кроме того, колебания выработанного, таким образом, измерительного сигнала при протекающей среде также нельзя предотвратить.Already in US-A 4,524,610, a possible cause of this problem is indicated during the operation of vibration-type transducers, namely the fact that inhomogeneities introduced by the fluid into the measuring tube, for example gas bubbles, settle on its inner wall and can thus have a significant effect on vibration characteristic. To solve the problem, it is further proposed to integrate the measuring transducer so that the direct measuring tube passes mainly vertically, thereby preventing the deposition of such interfering, in particular gaseous, inhomogeneities. This is, however, about a very special and, in particular, in the technique of measuring industrial processes, only a very conditionally implemented solution. First, in this case, the pipeline into which the measuring transducer should be integrated would have to be coordinated with it, if necessary, and not vice versa. Secondly, with measuring tubes, as already mentioned, we can talk about tubes of a curved shape, so that the problem also cannot be solved by coordinating the mounting position. In addition, it turned out that these distortions of the measuring signal cannot be significantly reduced even when using a vertically integrated direct measuring tube. In addition, fluctuations in the thus generated measuring signal in a flowing medium cannot be prevented either.
Аналогичные причины, а также их влияние на точность измерения при определении массового расхода обсуждались, например, в JP-A 10-281846, WO-A 03/076880, US-A 5259250, US-A 5029482 или US-B 6505519. В то время как для уменьшения связанных с двух- или более фазными текучими средами ошибок измерения в WO-A 03/076880 предложено предшествующее собственно измерению расхода кондиционирование течения или текучей среды, в JP-A 10-281846 и US-B 6505519 предпочтение отдано коррекции основанного на измерительных сигналах колебаний измерения расхода, в частности измерения массового расхода, например с использованием предварительно обученных, при необходимости также адаптивных классификаторов для измерительных сигналов колебаний. Классификаторы могут быть выполнены, например, в виде карт Кохонена или нейронной сети и осуществлять коррекцию либо с помощью немногих измеренных при эксплуатации параметров, в частности массового расхода и плотности, а также других выведенных из этого признаков, так и с использованием включающего в себя один или несколько периодов колебаний интервала измерительных сигналов колебаний.Similar reasons, as well as their influence on the accuracy of measurements in determining mass flow rate, were discussed, for example, in JP-A 10-281846, WO-A 03/076880, US-A 5259250, US-A 5029482 or US-B 6505519. while in order to reduce measurement errors associated with two or more phase fluids in WO-A 03/076880, the conditioning of the flow or the fluid preceding the actual flow measurement is proposed, in JP-A 10-281846 and US-B 6505519, preference is given to correction based on measuring oscillation signals of a flow measurement, in particular a mass flow measurement, for example p using pre-trained, if necessary also adaptive classifiers for measuring oscillation signals. Classifiers can be made, for example, in the form of Kohonen maps or a neural network and can be corrected either using the few parameters measured during operation, in particular mass flow and density, as well as other signs derived from this, or using one or several periods of oscillation of the interval of measuring oscillation signals.
Использование такого классификатора дает, например, то преимущество, что по сравнению с традиционными кориолисовыми массовыми расходомерами/плотномерами на измерительном преобразователе не приходится предпринимать никаких изменений или приходится предпринимать лишь весьма незначительные изменения, будь то в механической конструкции, устройстве возбуждения или управляющей им рабочей схеме, особенно приспособленных к специальному применению.The use of such a classifier gives, for example, the advantage that, in comparison with traditional Coriolis mass flow meters / densitometers, there are no changes to be made to the transmitter or only very slight changes to be made, whether in the mechanical structure, excitation device or the operating circuit controlling it, especially adapted for special use.
Существенный недостаток таких классификаторов состоит, однако, в том числе, в том, что по сравнению с традиционными кориолисовыми массовыми расходомерами необходимы значительные изменения в области получения данных измерений, прежде всего в отношении используемых аналого-цифровых преобразователей и микропроцессоров. Как описано в US-A 6505519, для подобной обработки сигналов, например, при оцифровывании измерительных сигналов колебаний, которые могут иметь частоту колебаний около 80 Гц, для достижения достаточной точности требуется частота дискретизации около 55 кГц или более. Иначе говоря, измерительные сигналы колебаний следует дискретизировать с соотношением частот дискретизации гораздо более 600:1. Кроме того, соответственно полностью выпадает также хранящееся в цифровой измерительной схеме и выполненное встроенное программное обеспечение.A significant drawback of such classifiers is, however, including the fact that, compared with traditional Coriolis mass flowmeters, significant changes are needed in the field of obtaining measurement data, primarily with respect to the used analog-to-digital converters and microprocessors. As described in US-A 6505519, for such signal processing, for example, when digitizing measuring vibration signals, which may have a vibration frequency of about 80 Hz, a sampling frequency of about 55 kHz or more is required to achieve sufficient accuracy. In other words, the measuring oscillation signals should be discretized with a ratio of sampling frequencies much more than 600: 1. In addition, correspondingly completely dropped out is also stored in the digital measuring circuit and executed firmware.
Другой недостаток таких классификаторов следует усматривать также в том, что они обучены на фактически царящие при работе измерительного преобразователя условия измерения, будь то ситуация при монтаже, измеряемая текучая среда и ее в большинстве случае изменяющиеся свойства или другие влияющие на точность измерения факторы, и должны быть соответственно аттестованы. На основе высокой комплексности взаимодействия всех этих факторов обучение и его аттестация могут осуществляться в большинстве случаев только на месте и для каждого измерительного преобразователя индивидуально, что имеет следствием также значительные затраты при пуске измерительного преобразователя в эксплуатацию. В остальном оказалось, что подобные алгоритмы классификации, с одной стороны, из-за высокой комплексности, а с другой стороны, вследствие того, что в большинстве случаев соответствующая физико-математическая модель с технически важными или не вызывающими возражений параметрами присутствует неявно, классификаторы имеют очень малую прозрачность и, тем самым, нередко являются трудно реализуемыми. Будучи связаны с этим, вполне могут возникнуть предубеждения у потребителя, причем такие проблемы с одобрением со стороны потребителя могут возникнуть, в частности, тогда, когда используемый классификатор представляет собой к тому же самоадаптирующуюся, например нейронную, сеть.Another drawback of such classifiers should also be seen in the fact that they are trained on the measurement conditions that actually prevail during the operation of the measuring transducer, be it the installation situation, the measured fluid and, in most cases, its changing properties or other factors affecting the measurement accuracy, and should be respectively certified. Based on the high complexity of the interaction of all these factors, training and its certification can be carried out in most cases only on site and individually for each transmitter, which also results in significant costs when commissioning the transmitter. For the rest, it turned out that such classification algorithms, on the one hand, due to their high complexity, and on the other hand, due to the fact that in most cases the corresponding physical and mathematical model with technically important or non-objectionable parameters is implicit, classifiers have very low transparency and, therefore, are often difficult to implement. Being associated with this, consumer prejudices may well arise, and such problems with consumer approval may arise, in particular, when the classifier used is also a self-adaptive, for example, neural, network.
Одна задача изобретения состоит, поэтому в создании соответствующего кориолисова массового расходомера, который обеспечивает точное измерение массового расхода даже при неоднородных, в частности многофазных, текучих средах. Другая задача состоит в создании соответствующего способа получения результата измерения.One object of the invention is, therefore, to create an appropriate Coriolis mass flow meter that provides accurate measurement of mass flow even in heterogeneous, in particular multiphase, fluids. Another task is to create an appropriate way to obtain a measurement result.
Эта задача решается, согласно изобретению, посредством кориолисова массового расходомера, в частности кориолисова массового расходомера/плотномера, для измерения массового расхода двух- или более фазной среды, протекающей в трубопроводе, содержащего:This problem is solved, according to the invention, by means of a Coriolis mass flow meter, in particular a Coriolis mass flow meter / densitometer, for measuring the mass flow rate of two or more phase media flowing in a pipeline containing:
- по меньшей мере, одну вставленную в трубопровод измерительную трубку, обтекаемую при работе средой;- at least one inserted into the pipe measuring tube, streamlined during operation of the medium;
- несущее средство, фиксированное на входном и выходном концах измерительной трубки и зажимающее ее, тем самым, с возможностью ее вибрации;- carrier means fixed at the input and output ends of the measuring tube and clamping it, thereby, with the possibility of vibration;
- устройство возбуждения, приводящее измерительную трубку при работе в механические колебания, в частности изгибные колебания;- an excitation device leading the measuring tube during operation into mechanical vibrations, in particular bending vibrations;
- датчики колебаний для вырабатывания первого измерительного сигнала колебаний, представляющего колебания на входе измерительной трубки, и второго измерительного сигнала колебаний, представляющего колебания на выходе измерительной трубки;- vibration sensors for generating a first measuring vibration signal representing oscillations at the input of the measuring tube, and a second measuring vibration signal representing oscillations at the output of the measuring tube;
- измерительно-рабочую электронную схему, которая вырабатывает возбуждающий устройство возбуждения ток возбуждения и измеренное значение массового расхода, представляющее измеряемый массовый расход,- a measuring and working electronic circuit that generates an excitation excitation device, an excitation current and a measured value of the mass flow rate, representing the measured mass flow rate,
- причем измерительно-рабочая электронная схема вырабатывает выведенное из измерительных сигналов колебаний, соответствующее измеряемому массовому расходу первое промежуточное значение и корректировочное значение первого промежуточного значения и с помощью первого промежуточного значения и корректировочного значения вычисляет измеренное значение массового расхода,- moreover, the measuring and working electronic circuit generates derived from the measuring oscillation signals corresponding to the measured mass flow rate of the first intermediate value and the correction value of the first intermediate value and using the first intermediate value and correction value calculates the measured value of the mass flow rate,
- причем измерительно-рабочая электронная схема вырабатывает корректировочное значение с использованием, по меньшей мере, одного второго промежуточного значения, которое выведено, по меньшей мере, из одного из измерительных сигналов колебаний и/или из тока возбуждения и представляет меру доли фазы среды,- moreover, the measuring and working electronic circuit generates a correction value using at least one second intermediate value, which is derived from at least one of the measuring oscillation signals and / or from the excitation current and represents a measure of the fraction of the phase of the medium,
- причем измерительно-рабочая электронная схема содержит табличную память, в которой в цифровой форме хранится множество дискретных заданных значений корректировочного значения, и для определения корректировочного значения использует одно из заданных значений, выбранное из табличной памяти с использованием второго промежуточного значения.- moreover, the measuring and working electronic circuit contains a table memory in which a plurality of discrete set values of the correction value are stored in digital form, and uses one of the set values selected from the table memory using the second intermediate value to determine the correction value.
Далее изобретение состоит в способе вырабатывания представляющего физическую измеряемую величину измеренного значения, в частности измеренного значения массового расхода, представляющего массовый расход протекающей в трубопроводе среды, посредством кориолисова массового расходомера, в частности кориолисова массового расходомера/плотномера, каковой способ включает в себя следующие этапы:The invention further relates to a method for producing a physical measured value, in particular a measured mass flow rate representing a mass flow rate of a medium flowing in a pipeline, by means of a Coriolis mass flow meter, in particular a Coriolis mass flow meter / densitometer, which method includes the following steps:
- возбуждение колебаний, в частности изгибных колебаний, обтекаемой средой измерительной трубки кориолисова массового расходомера;- excitation of vibrations, in particular bending vibrations, flowing around the medium of a Coriolis mass flow meter measuring tube;
- регистрацию колебаний измерительной трубки и вырабатывание представляющего колебания на входе первого измерительного сигнала колебаний и представляющего колебания на выходе второго измерительного сигнала колебаний;- registration of the oscillations of the measuring tube and the generation of representing oscillations at the input of the first measuring oscillation signal and representing oscillations at the output of the second measuring oscillation signal;
- получение соответствующего физической измеряемой величине, в частности массовому расходу, первого промежуточного значения с использованием обоих измерительных сигналов колебаний;- obtaining the corresponding physical measured value, in particular the mass flow rate, the first intermediate value using both measuring oscillation signals;
- определение второго промежуточного значения, в частности, с использованием, по меньшей мере, одного из обоих измерительных сигналов колебаний;- determination of the second intermediate value, in particular, using at least one of both measuring oscillation signals;
- вырабатывание корректировочного значения промежуточного значения посредством второго промежуточного значения, представляющего меру доли фазы среды, а также- generating a correction value of the intermediate value by means of a second intermediate value representing a measure of the fraction of the phase of the medium, and
- коррекцию промежуточного значения посредством корректировочного значения,- correction of the intermediate value by means of the correction value,
- причем корректировочное значение с использованием второго промежуточного значения и табличной памяти, в которой в цифровой форме хранится множество дискретных заданных значений корректировочного значения, определяют за счет того, что используемое в данный момент заданное значение корректировочного значения идентифицируют с помощью второго промежуточного значения и выбирают из табличной памяти.- moreover, the correction value using the second intermediate value and the table memory in which a plurality of discrete set values of the correction value are stored in digital form is determined due to the fact that the currently used set value of the correction value is identified using the second intermediate value and selected from the table memory.
В соответствии с первым выполнением кориолисова массового расходомера, согласно изобретению, обрабатывающая электронная схема вырабатывает измеренное значение массового расхода, выведенное из первого и/или второго измерительного сигнала колебаний и представляющее массовый расход среды.According to a first embodiment of a Coriolis mass flow meter according to the invention, the processing electronic circuit generates a measured mass flow value derived from the first and / or second measuring vibration signal and representing the mass flow rate of the medium.
В соответствии со вторым выполнением кориолисова массового расходомера, согласно изобретению, обрабатывающая электронная схема вырабатывает измеренное значение плотности, выведенное из первого и/или второго измерительного сигнала колебаний и представляющее плотность среды и определяет корректировочное значение с использованием измеренного значения плотности.According to a second embodiment of the Coriolis mass flow meter according to the invention, the processing electronic circuit generates a measured density value derived from the first and / or second measuring vibration signal and representing the density of the medium and determines the correction value using the measured density value.
В соответствии с третьим выполнением кориолисова массового расходомера, согласно изобретению, обрабатывающая электронная схема с помощью второго промежуточного значения определяет адрес заданного значения, хранящегося в табличной памяти и служащего в качестве корректировочного значения в данный момент.According to a third embodiment of the Coriolis mass flow meter according to the invention, the processing electronic circuit determines the address of the set value stored in the table memory and serving as the correction value at the moment using the second intermediate value.
В соответствии с четвертым выполнением кориолисова массового расходомера, согласно изобретению, второе промежуточное значение получено с помощью полученного, по меньшей мере, для заданного временного интервала разброса амплитуды тока возбуждения, амплитуды измерительных сигналов колебаний, частоты колебаний измерительных сигналов колебаний, измеренной плотности и/или первого промежуточного значения.According to a fourth embodiment of the Coriolis mass flow meter according to the invention, the second intermediate value is obtained using the amplitude of the excitation current amplitude, the amplitude of the measurement oscillation signals, the oscillation frequency of the measurement oscillation signals, the measured density and / or the first, obtained for at least a given time interval intermediate value.
В соответствии с первым вариантом способа, согласно изобретению, он включает в себя следующие этапы:In accordance with the first variant of the method according to the invention, it includes the following steps:
- получение представляющего плотность среды второго измеренного значения с помощью измерительных сигналов;- obtaining representing the density of the medium of the second measured value using the measuring signals;
- получение корректировочного значения с использованием второго измеренного значения.- obtaining a correction value using the second measured value.
В соответствии со вторым вариантом способа, согласно изобретению, он включает в себя следующие этапы:In accordance with a second embodiment of the method according to the invention, it includes the following steps:
- пропускание тока возбуждения через механически соединенное с измерительной трубкой электромеханическое устройство возбуждения для возбуждения колебаний измерительной трубки и- passing the excitation current through an electromechanical excitation device mechanically connected to the measuring tube to excite the oscillations of the measuring tube and
- определение второго промежуточного значения с учетом тока возбуждения. В соответствии с третьим вариантом способа, согласно изобретению, второе промежуточное значение представляет, по меньшей мере, один полученный для заданного временного интервала разброс полученного для протекающей в трубопроводе среды измеренного значения, в частности измеренного массового расхода, измеренной плотности или измеренной вязкости и/или полученный для заданного временного интервала разброс одного рабочего параметра кориолисова массового расходомера, в частности амплитуды измерительных сигналов колебаний или частоты колебаний измерительных сигналов колебаний.- determination of the second intermediate value, taking into account the excitation current. According to a third embodiment of the method according to the invention, the second intermediate value represents at least one scatter obtained for a given time interval obtained for a measured value flowing in the medium pipe, in particular a measured mass flow rate, a measured density or a measured viscosity and / or obtained for a given time interval, the spread of one working parameter of the Coriolis mass flow meter, in particular the amplitude of the measuring oscillation signals or frequency oscillations oscillation measurement signals.
Одно преимущество изобретения состоит в том, что корректировочное значение для коррекции полученного, в основном, обычным путем, предварительно представляющего массовый расход первого промежуточного значения, можно, с одной стороны, предварительно определить сравнительно просто, однако очень точно. С другой стороны, корректировочное значение может быть очень быстро согласовано с изменяющимися условиями в измеряемой среде, в частности изменяющимися соотношениями концентраций, поскольку для его определения требуется лишь очень мало вычислительных операций. Поэтому у кориолисова массового расходомера по сравнению с традиционным кориолисовым массовым расходомером лишь в обычно цифровую обрабатывающую электронную схему приходится вносить незначительные, ограниченные, в основном, встроенным программным обеспечением изменения, тогда как ни у измерительного преобразователя, ни при вырабатывании и предварительной обработке измерительных сигналов колебаний изменений не требуется или требуются, скорее, лишь незначительные изменения. Так, например, также измерительные сигналы колебаний могут быть по-прежнему дискретизированы с обычным соотношением частот дискретизации гораздо менее 100:1, в частности около 10:1.One advantage of the invention is that the correction value for the correction obtained, mainly in the usual way, previously representing the mass flow rate of the first intermediate value, can, on the one hand, be previously determined relatively simple, but very accurately. On the other hand, the correction value can be very quickly coordinated with changing conditions in the medium being measured, in particular, changing concentration ratios, since only very few computational operations are required to determine it. Therefore, in a Coriolis mass flowmeter, in comparison with a traditional Coriolis mass flowmeter, only usually digital processing electronic circuits have to make small changes, limited mainly by the built-in software, while neither the measuring transducer nor the generation and preprocessing of measuring signals of changes in changes not required, or rather, only minor changes required. So, for example, also the measuring oscillation signals can still be sampled with the usual ratio of sampling frequencies much less than 100: 1, in particular about 10: 1.
Другое преимущество изобретения следует усматривать в том, что, в частности, также в противоположность описанному в US-B 6505519 кориолисову массовому расходомеру может быть всегда осуществлен практически тот же способ обработки для определения измеренного значения, поскольку способ обработки, согласно изобретению, даже, несмотря на заметно изменяющиеся условия течения в измерительной трубке, например из-за временно двух- или более фазной среды, при необходимости также с изменяющимися концентрациями отдельных фаз и/или компонентов, очень простым образом может быть согласован с условиями течения в данный момент за счет постоянно повторяющегося выбора из табличной памяти соответственно актуально наиболее подходящих коэффициентов.Another advantage of the invention should be seen in that, in particular, also in contrast to the Coriolis mass flow meter described in US-B 6505519, practically the same processing method for determining the measured value can always be carried out, since the processing method according to the invention, even despite noticeably changing flow conditions in the measuring tube, for example, due to temporarily two or more phase media, if necessary also with varying concentrations of individual phases and / or components, very ostym manner can be adapted to the flow conditions at the moment due to the continuously repeated selection from a table memory, respectively the most suitable actual coefficients.
Изобретение и другие предпочтительные выполнения более подробно поясняются на примерах его осуществления, изображенных на чертежах. Одинаковые детали обозначены на всех фигурах одинаковыми ссылочными позициями; для наглядности уже упомянутые ссылочные позиции на последующих фигурах опущены. На чертежах представлено:The invention and other preferred embodiments are explained in more detail with examples of its implementation, shown in the drawings. Identical parts are denoted by the same reference numerals in all figures; for clarity, the already mentioned reference positions in the following figures are omitted. The drawings show:
- фиг.1: в перспективе при виде сбоку кориолисов массовый расходомер, служащий для вырабатывания измеренного значения массового расхода;- figure 1: in perspective, when viewed from the side of the Coriolis mass flowmeter, which serves to generate the measured value of the mass flow rate;
- фиг.2: блок-схему предпочтительного выполнения электронного блока, подходящего для кориолисова массового расходомера из фиг.1;- figure 2: a block diagram of a preferred embodiment of an electronic unit suitable for the Coriolis mass flowmeter of figure 1;
- фиг.3: частично в разрезе, в перспективе и при первом виде сбоку пример выполнения подходящего для кориолисова массового расходомера из фиг.1 измерительного преобразователя вибрационного типа;- figure 3: partially in section, in perspective and in the first side view, an example of execution suitable for the Coriolis mass flow meter from figure 1 of the measuring transducer of the vibration type;
- фиг.4: в перспективе при втором виде сбоку измерительный преобразователь из фиг.3;- figure 4: in perspective, with a second side view, the measuring transducer of figure 3;
- фиг.5: пример выполнения электромеханического устройства возбуждения для измерительного преобразователя из фиг.3.- figure 5: an example implementation of an electromechanical excitation device for the measuring transducer of figure 3.
На фиг.1 в перспективе изображен кориолисов массовый расходомер 1, служащий для измерения физической измеряемой величины, здесь массового расхода m протекающей в трубопроводе двух- или более фазной среды, и преобразования в представляющее эту измеряемую величину, здесь массовый расход, в данный момент измеренное значение, здесь измеренное значение Хm массового расхода; трубопровод для наглядности не показан. Средой может быть практически любое способное к течению вещество, например жидкости, газы или пары, в котором дополнительно к главной или несущей среде содержатся неоднородности, т.е. нерастворенные доли другой среды отличающейся от несущей среды консистенции, например подхваченные жидкостью частицы твердых веществ и/или содержащиеся в жидкости газовые пузырьки. Для измерения массового расхода кориолисов массовый расходомер 1 содержит измерительный преобразователь 10 вибрационного типа и, как показано на фиг.2, электрически соединенный с измерительным преобразователем 10 электронный блок 50. Для размещения электронного блока 50 предусмотрен установленный снаружи на измерительном преобразователе 10 корпус 200.In Fig. 1, in perspective, a Coriolis
Для измерения массового расхода m в протекающей среде посредством измерительного преобразователя 10, возбужденного к вибрациям при работе электронным блоком 50, создают кориолисовы силы, зависимые от массового расхода m и действующие на измерительный преобразователь 10 с возможностью измерения, т.е. регистрации датчиком и электронной обработки. Помимо вырабатывания измеренного значения Хm массового расхода кориолисов массовый расходомер служит также для измерения плотности р протекающей среды и определения представляющего в данный момент плотность ρ измеренного значения Хρ плотности.To measure the mass flow rate m in the flowing medium by means of a measuring
Преимущественно электронный блок 50 выполнен с возможностью обмена при работе кориолисова массового расходомера 1 через систему передачи данных, например систему полевых шин, данными измерений и/или другими эксплуатационными данными со стоящим над ней блоком обработки данных измерений, например системой управления с программируемой памятью, персональным компьютером и/или рабочей станцией. Кроме того, электронный блок 50 выполнен с возможностью питания от внешнего источника энергоснабжения, например, также через упомянутую систему полевых шин. В случае если вибрационный измерительный прибор предусмотрен для связи с полевой шиной, электронный блок 50, в частности программируемый, содержит соответствующий интерфейс связи для обмена данными, например для передачи данных измерений вышестоящей системе управления с программируемой памятью или вышестоящей системе управления процессом.Advantageously, the electronic unit 50 is adapted to exchange during operation of the Coriolis
На фиг.3 и 4 изображен пример выполнения служащего в качестве измерительного преобразователя 10 физико-электрического преобразовательного устройства вибрационного типа. Конструкция и принцип действия подобного преобразовательного устройства известны специалисту и подробно описаны, например, в US-A 6006609.Figures 3 and 4 show an exemplary embodiment of a vibration-type physical-electrical transducer device serving as a measuring
Для ведения измеряемой текучей среды измерительный преобразователь 10 содержит, по меньшей мере, одну, имеющую входной 11 и выходной 12 концы измерительную трубку 13 заданной упругодеформируемой при работе ширины 13А в свету и заданного условного прохода. Упругая деформация ширины 13А в свету означает здесь, что для создания присущих текучей среде и, тем самым, описывающих текучую среду кориолисовых сил пространственную форму и/или пространственное положение ширины 13А в свету циклически, в частности периодически, изменяют в пределах диапазона упругости измерительной трубки 13 заданным образом (см., например, US-А 4801897, US-A 5648616, US-A 5796011 и/или US-А 6006609. Здесь следует настоятельно указать на то, что, хотя измерительный преобразователь в данном примере выполнения содержит лишь одну прямую измерительную трубку, для реализации изобретения вместо такого измерительного преобразователя вибрационного типа может использоваться практически любой из описанных в уровне техники кориолисовых массовых расходомеров, в частности изгибно-колебательного типа с исключительно или, по меньшей мере, частично вибрирующей в режиме изгибных колебаний, изогнутой или прямой измерительной трубкой. В частности, пригодны, например, измерительные преобразователи вибрационного типа с двумя обтекаемыми измеряемой средой изогнутыми измерительными трубками, как они подробно описаны, например, в ЕР-А 1154243, US-A 5301557, US-A 5796011, US-A 6505519 или WO-А 02/37063. Другие подходящие варианты выполнения таких служащих в качестве измерительного преобразователя 10 преобразовательных устройств описаны, например, в WO-A 02/099363, WO-A 02/086426, WO-A 95/16897, US-A 5602345, US-A 5557973 или US-A 5357811. В качестве материала используемой измерительной трубки 13 особенно подходят, например, титановые сплавы. Вместо титановых сплавов могут применяться также другие, обычно применяемые для подобных, в частности также изогнутых, измерительных трубок материалы, например нержавеющая сталь, тантал или цирконий и т.д.To conduct the measured fluid, the measuring
Измерительная трубка 13, сообщающаяся обычным образом с входной и выходной сторон с подводящим и отводящим текучую среду трубопроводом, зажата с возможностью колебания в жесткой, в частности изгибно- и крутильно-жесткой несущей раме 14. Вместо изображенной здесь коробчатой несущей рамы 14 могут использоваться, само собой, также другие подходящие несущие средства, например проходящие параллельно или коаксиально измерительной трубке трубы.The measuring
Несущая рама 14 фиксирована на измерительной трубке 13 с входной стороны посредством входной пластины 213, а с выходной стороны - посредством выходной пластины 223, причем через обе последние проходят соответствующие продолжения измерительной трубки 13. Далее несущая рама 14 содержит первую 24 и вторую 34 боковые пластины, фиксированные на входной 213 и выходной 23 пластинах таким образом, что они проходят практически параллельно измерительной трубке 13 на расстоянии от нее и друг от друга (фиг.3). Таким образом, обращенные друг к другу боковые поверхности обеих боковых пластин 24, 34 также параллельны друг другу. На боковых пластинах 24, 34 на расстоянии от измерительной трубки 13 фиксирован продольный стержень 25, служащий в качестве гасящей колебания измерительной трубки 13 балансировочной массы. Продольный стержень 25 проходит, как показано на фиг.4, практически параллельно всей колеблющейся длине измерительной трубки 13; это, однако, не является обязательным, продольный стержень 25 может быть выполнен, само собой, если требуется, также более коротким. Несущая рама 14 с обеими боковыми пластинами 24, 34, входной 213 и выходной 223 пластинами и продольным стержнем 25 имеет, тем самым, продольную линию тяжести, проходящую практически параллельно средней оси 13В измерительной трубки, воображаемым образом соединяющей входной 11 и выходной 12 концы.The
На фиг.3 и 4 головки показанных винтов обозначают, что упомянутая фиксация боковых пластин 24, 34 на входной 213 и выходной 223 пластинах и продольном стержне 25 может происходить посредством свинчивания; однако могут быть использованы и другие подходящие и известные специалисту виды крепления.In FIGS. 3 and 4, the heads of the screws shown indicate that said fixing of the
В случае, если измерительный преобразователь 10 следует соединить с трубопроводом разъемно, на измерительной трубке 13 с входной стороны отформован первый фланец 19, а с выходной стороны - второй фланец 20 (фиг.1); вместо фланцев 19, 20 для разъемного соединения с трубопроводом могут быть отформованы, например, также другие соединительные элементы, как, например, показанные на фиг.3 соединения типа Triclamp.В случае необходимости измерительная трубка 13 может быть соединена с трубопроводом также непосредственно, например, посредством сварки или пайки тугоплавким припоем и т.д.If the measuring
Для создания упомянутых кориолисовых сил измерительную трубку 13 при работе измерительного преобразователя 10, приводимого в действие связанным с измерительной трубкой электромеханическим устройством 16 возбуждения, заставляют вибрировать с заданной частотой колебаний, в частности естественной резонансной частотой, в так называемом полезном режиме, в результате чего она заданным образом упругодеформируется, причем естественная резонансная частота зависит также от плотности текучей среды. В изображенном примере выполнения вибрирующая измерительная трубка 13, как это бывает у таких преобразовательных устройств изгибно-колебательного типа, отклоняется от статического исходного положения пространственно, в частности в боковом направлении. То же относится практически к таким преобразовательным устройствам, у которых одна или несколько изогнутых измерительных трубок совершают консольные колебания вокруг соответствующей продольной оси, воображаемым образом соединяющей входной и выходной концы, или же к таким преобразовательным устройствам, у которых одна или несколько прямых измерительных трубок совершают лишь изгибные колебания в единственной плоскости.To create the aforementioned Coriolis forces, the measuring
Устройство 16 возбуждения служит для того, чтобы при преобразовании введенной электронным блоком 50 прибора электрической мощности Pехс возбуждения создать действующую на измерительную трубку 13 силу Fexc возбуждения. Мощность Рехс возбуждения служит практически лишь для компенсации доли мощности, отобранной у колебательной системы вследствие механического или присущего текучей среде трения. Для достижения как можно более высокого кпд мощность Рехс возбуждения как можно более точно установлена с возможностью поддержания практически колебаний измерительной трубки 13 в полезном режиме, например основной резонансной частоты.The
Для передачи силы Fexc возбуждения на измерительную трубку 13 устройство 16 возбуждения, как показано на фиг.5, содержит жесткий приводимый в действие электромагнитным и/или электродинамическим путем рычажный механизм 15 с изгибно-жестко фиксированным на измерительной трубке 13 кронштейном 154 и ярмом 163. Ярмо 163 также изгибно-жестко фиксировано на отстоящем от измерительной трубки 13 конце кронштейна 154, а именно так, что оно расположено над измерительной трубкой 13 и поперек нее. В качестве кронштейна 154 может служить, например, металлическая шайба, которая размещает измерительную трубку 13 в своем отверстии. В отношении других подходящих выполнений рычажного механизма 15 здесь следует сослаться на уже упомянутую публикацию US-A 6006609. Рычажный механизм 15 выполнен Т-образным и расположен с возможностью воздействия на измерительную трубку 13 приблизительно посередине между входным 11 и выходным 12 концами (фиг.5), в результате чего она при работе испытывает посередине наибольшее боковое отклонение.To transmit the excitation force F exc to the measuring
Для приведения в действие рычажного механизма 15 устройство 16 возбуждения содержит на фиг.5 первую катушку 26 возбуждения и соответствующий первый постоянномагнитный якорь 27, а также вторую катушку 36 возбуждения и соответствующий второй постоянномагнитный якорь 37. Обе катушки 26, 36 возбуждения, электрически включенные предпочтительно последовательно, фиксированы с обеих сторон измерительной трубки 13 под ярмом 163 на несущей раме 14, в частности разъемно, так, что при работе находятся во взаимодействии со своими якорями 27, 37. При необходимости, обе катушки 26, 36 возбуждения могут быть включены, само собой, также параллельно. Как показано на фиг.3 и 5, оба якоря 27, 37 фиксированы на ярме 163 на таком расстоянии друг от друга, что при работе измерительного преобразователя 10 якорь 27 пронизан практически магнитным полем катушки 26 возбуждения, а якорь 37 - практически магнитным полем катушки 36 возбуждения и движется вследствие соответствующих электродинамических и/или электромагнитных силовых воздействий. Созданные магнитными полями катушек 26, 36 возбуждения движения якорей 27, 37 передаются ярмом 163 и кронштейном 154 на измерительную трубку 13. Эти движения якорей 27, 37 таковы, что ярмо 163 попеременно отклоняется из своего исходного положения то в направлении боковой пластины 24, то в направлении боковой пластины 34. Соответствующая, параллельная уже упомянутой средней оси 13В измерительной трубки ось вращения рычажного механизма 15 может проходить, например, через кронштейн 154.For actuating the
Несущая рама 14 включает в себя далее соединенный с боковыми пластинами 24, 34, в частности разъемно, держатель 29 электромеханического устройства 16 возбуждения, в частности для удержания катушек 26, 36 возбуждения и, при необходимости, отдельных компонентов описанного ниже магнитного тормозного устройства 217.The
Наконец измерительный преобразователь 10 содержит охватывающий измерительную трубку и несущую раму корпус 100, который защищает их от вредных влияний окружающей среды. Корпус 100 снабжен шейкообразным переходником, на котором фиксирован охватывающий электронный блок 50 прибора корпус 200 (фиг.1).Finally, the measuring
У измерительного преобразователя 10 в примере выполнения боковые отклонения вибрирующей измерительной трубки 13, прочно зажатой на входном 11 и выходном 12 концах, вызывают одновременно упругую деформацию ее ширины 13А в свету, выполненного практически по всей длине измерительной трубки 13. Далее в измерительной трубке 13 вследствие действующего на нее через рычажный механизм 15 крутящего момента одновременно с боковыми отклонениями, по меньшей мере, на отдельных участках вынужденным образом происходит скручивание вокруг средней оси 13В, так что измерительная трубка 13 колеблется практически в служащем в качестве полезного режима смешанном изгибно-колебательно-крутильном режиме. Скручивание измерительной трубки 13 может быть при этом таким, что боковое отклонение удаленного от измерительной трубки 13 конца кронштейна 154 либо равно-, либо противонаправлено боковому отклонению измерительной трубки 13. Измерительная трубка 13 может совершать, следовательно, крутильные колебания в соответствующем равнонаправленному случаю первом изгибно-колебательно-крутильном режиме или в соответствующем противонаправленному случаю втором изгибно-колебательно-крутильном режиме. Тогда у измерительного преобразователя 10, согласно примеру выполнения, естественная основная резонансная частота во втором изгибно-колебательно-крутильном режиме, например 900 Гц, приблизительно вдвое выше, чем в первом изгибно-колебательно-крутильном режиме.In the measuring
В случае если измерительная трубка 13 при работе должна совершать колебания только во втором изгибно-колебательно-крутильном режиме, в устройство 16 возбуждения встроено основанное на принципе вихревых токов магнитное тормозное устройство 217, которое служит для стабилизации положения упомянутой оси вращения. Посредством магнитного тормозного устройства 217 можно, тем самым, гарантировать, что измерительная трубка 13 всегда будет колебаться во втором изгибно-колебательно-крутильном режиме, а возможные внешние паразитные влияния на измерительную трубку 13 не приведут к самопроизвольному переходу в другой, в частности не в первый, изгибно-колебательно-крутильный режим. Подробности такого магнитного тормозного устройства подробно приведены в US-A 6006609.If the measuring
Здесь следует еще упомянуть, что у отклоненной, таким образом, во втором изгибно-колебательно-крутильном режиме измерительной трубки 13 воображаемая средняя ось 13В незначительно деформируется и, следовательно, во время колебаний описывает на плоскость, а слегка выпуклую поверхность. Далее лежащая на этой поверхности, описанная центром средней оси 13В кривая имеет наименьшую кривизну из всех описанных средней осью 13В кривых.It should also be mentioned here that in the measuring
Для детектирования деформаций измерительной трубки 13 измерительный преобразователь 10 содержит далее сенсорное устройство 60, которое посредством, по меньшей мере, одного, реагирующего на вибрации измерительной трубки 13 первого датчика 17 вырабатывает представляющий их первый, в частности аналоговый, измерительный сигнал s1 колебаний. Датчик 17 может быть образован, например, постоянномагнитным якорем, который фиксирован на измерительной трубке 13 и находится во взаимодействии с удерживаемой несущей рамой 14 сенсорной катушкой. В качестве датчика 17 особенно пригодны такие, которые, основываясь на электродинамическом принципе, определяют скорость отклонений измерительной трубки 13. Могут использоваться также измеряющие ускорение электродинамические или же измеряющие путь резистивные или оптические датчики. Само собой, могут использовать также другие, известные специалисту и подходящие для детектирования таких вибраций датчики. Сенсорное устройство 60 содержит далее идентичный, в частности, первому датчику 17 второй датчик 18, посредством которого оно вырабатывает представляющий также вибрации измерительной трубки 13 второй измерительный сигнал s2 колебаний. Оба датчика 17,18 удалены друг от друга в этом выполнении вдоль измерительной трубки 13, в частности расположены в измерительном преобразователе 10 на одинаковом расстоянии от середины измерительной трубки 13 с возможностью локального определения посредством сенсорного устройства 60 вибраций измерительной трубки 13 с входной и выходной сторон и преобразования в соответствующие измерительные сигналы s1, s2 колебаний. Первый s1 и, при необходимости, второй s2 измерительные сигналы колебаний, имеющие обычно частоту, соответствующую в данный момент частоте колебаний измерительной трубки 13, подают электронному блоку 50 прибора (фиг.2).For detecting deformations of the measuring
Для того чтобы заставить измерительную трубку 13 вибрировать, устройство 16 возбуждения питают также осциллирующим током iexc возбуждения задаваемой амплитуды и задаваемой частоты fexc возбуждения с возможностью его протекания через катушки 26, 36 возбуждения при работе и создания соответствующим образом необходимых для движения якорей 27, 37 магнитных полей. Ток iexc возбуждения может быть, например, синусообразным или прямоугольным. Частота fexc возбуждения тока iexc возбуждения у изображенного в примере выполнения измерительного преобразователя выбрана и задана преимущественно так, чтобы совершающая боковые колебания измерительная трубка 13 колебалась, по возможности, исключительно во втором изгибно-колебательно-крутильном режиме.In order to make the measuring
Для вырабатывания и задавания тока iexc возбуждения электронный блок 50 содержит соответствующую возбуждающую схему 53, управляемую представляющим задаваемую частоту fexc возбуждения частотно-устанавливающим сигналом уFM и представляющим задаваемую амплитуду тока iexc возбуждения амплитудно-устанавливающим сигналом уAM. Возбуждающая схема может быть реализована, например, осциллятором с управляемым напряжением и подключенным преобразователем напряжение-ток; вместо аналогового осциллятора для задавания тока iexc возбуждения может использоваться, например, также цифровой осциллятор с числовым управлением.To generate and set the excitation current i exc , the electronic unit 50 comprises a corresponding excitation circuit 53 controlled by the frequency-setting signal representing FM set exc frequency f exc and representing the set amplitude of the excitation current i exc setting amplitude setting signal AM . The excitation circuit can be implemented, for example, by a controlled voltage oscillator and a connected voltage-current converter; instead of an analog oscillator, for setting the excitation current i exc , for example, a digital oscillator with numerical control can also be used.
Для вырабатывания амплитудно-устанавливающего сигнала уAM может служить, например, встроенная в электронный блок 50 схема 51 регулирования амплитуды, которая с помощью амплитуды в данный момент, по меньшей мере, одного из обоих сигналов s1, s2 датчиков и с помощью соответствующего постоянного или переменного опорного значения W1 амплитуды актуализирует амплитудно-устанавливающий сигнал уAM; при необходимости, для вырабатывания амплитудно-устанавливающего сигнала уAM можно привлечь также амплитуду тока iexc возбуждения в данный момент. Подобные схемы регулирования амплитуды также известны специалисту. В качестве примера такой схемы регулирования амплитуды следует еще раз указать на кориолисовы массовые расходомеры серии "PROMASS I". Их схема регулирования амплитуды выполнена предпочтительно с возможностью регулирования боковых колебаний измерительной трубки 13 до постоянной, т.е. независимой от плотности ρ, амплитуды.For generating an amplitude-setting signal at AM , for example, an amplitude control circuit 51 integrated in the electronic unit 50 can be used, which, using the amplitude at the moment, of at least one of both sensor signals s 1 , s 2 and using the corresponding constant or a variable amplitude reference value W 1 updates the amplitude-setting signal of AM ; if necessary, to generate an amplitude-setting signal at AM, one can also draw the current amplitude i exc of the current. Similar amplitude control circuits are also known to those skilled in the art. As an example of such an amplitude control scheme, the Coriolis mass flowmeters of the PROMASS I series should be pointed out once again. Their amplitude control circuit is preferably configured to control lateral vibrations of the measuring
Кроме того, частотно-устанавливающий сигнал уFM может вырабатываться соответствующей схемой 52 регулирования частоты, которая актуализирует его, например, с помощью, по меньшей мере, одного сигнала s1 датчика, а также с помощью постоянного напряжения, служащего в качестве соответствующего опорного значения W2 частоты и представляющего частоту.In addition, the frequency setting signal of FM can be generated by the corresponding frequency control circuit 52, which updates it, for example, using at least one sensor signal s 1 , as well as using a constant voltage serving as the corresponding reference value W 2 frequencies and representing the frequency.
Предпочтительно схема 52 регулирования частоты и схема 51 регулирования амплитуды объединены в один фазорегулирующий контур, который известным специалисту образом используют для того, чтобы с помощью разности фаз, измеренной между, по меньшей мере, одним из сигналов s1, s2 датчиков и задаваемым или измеренным током iexc возбуждения, постоянно настраивать частотно-устанавливающий сигнал уFM на резонансную частоту измерительной трубки 13 в данный момент. Конструкция и применение таких фазорегулирующих контуров для эксплуатации измерительных трубок на одной из их механических резонансных частот подробно описаны, например, в US-A 4801897. Само собой, могут использоваться также другие, известные специалисту схемы регулирования частоты, как они описаны, например, в US-А 4524610 или US-A 4801897. Далее в отношении использования таких схем регулирования частоты для измерительных преобразователей описанного рода следует сослаться на уже упомянутую серию "PROMASS I". Другие схемы, пригодные в качестве возбуждающей схемы, могут быть взяты, например, также из US-A 5869770 или US-A 6505519.Preferably, the frequency control circuit 52 and the amplitude control circuit 51 are combined into a single phase control loop, which is known to the person skilled in the art so that, using the phase difference, measured between at least one of the sensor signals s 1 , s 2 and the set or measured current i exc excitation, constantly tune the frequency-setting signal from FM to the resonant frequency of the measuring
Согласно другому варианту осуществления изобретения схема 51 регулирования амплитуды и схема 52 регулирования частоты реализованы предусмотренным в электронном блоке 50 цифровым процессором DSP обработки сигналов и соответственно внедренными в него и протекающими в нем программными кодами. Программные коды могут храниться, например, в энергонезависимом ЭППЗУ управляющего процессором обработки сигналов и/или контролирующего его микрокомпьютера 55 временно или же постоянно и при запуске процессора DSP загружаться во встроенную, например, в него энергозависимую оперативную память данных блока 50. Пригодными для подобных применений процессорами обработав сигналов являются, например, процессоры типа TMS320VC33, предлагаемые на рынке фирмой «Тексас Инструменте Инк.».According to another embodiment of the invention, the amplitude control circuit 51 and the frequency control circuit 52 are implemented by a digital signal processing processor DSP provided in the electronic unit 50 and, accordingly, program codes embedded therein and flowing therein. Program codes can be stored, for example, in a non-volatile EEPROM controlling the signal processing processor and / or the microcomputer 55 controlling it, temporarily or permanently and when the DSP processor is started, loaded into the built-in, for example, volatile memory data block 50. Suitable processors for such applications Having processed the signals are, for example, processors of the type TMS320VC33, marketed by the company Texas Instrument Instrument Inc.
Само собой, понятно, что, по меньшей мере, сигнал s1 датчика и, при необходимости, также сигнал s2 датчика для обработки в процессоре DSP должны быть преобразованы посредством соответствующих аналого-цифровых преобразователей А/D) в соответствующие цифровые сигналы (см., в частности, ЕР-А 866319). В случае необходимости подаваемые процессором устанавливающие сигналы, например амплитудно-устанавливающий сигнал уAM или частотно-устанавливающий сигнал уFM, следует соответствующим образом подвергнуть цифро-аналоговому преобразованию.It goes without saying that at least the sensor signal s 1 and, if necessary, also the sensor signal s 2 for processing in the DSP processor must be converted by means of the corresponding A / D analog-to-digital converters) into the corresponding digital signals (see in particular EP-A 866319). If necessary, the set signals supplied by the processor, for example, the amplitude-setting signal at AM or the frequency-setting signal at FM , should be subjected to digital-to-analog conversion accordingly.
Как показано на фиг.2, измерительные сигналы xs1, хs2 колебаний подаются далее к измерительной схеме 21 блока 50. В качестве измерительной схемы 21 для этого могут служить традиционные, в частности цифровые, измерительные схемы, определяющие массовый расход с помощью измерительных сигналов xs1, хs2 колебаний (см., в частности, WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 5648616, US-A 5069074). Само собой, могут быть использованы также другие, известные специалисту, пригодные для кориолисовых массовых расходомеров измерительные схемы, которые измеряют разности фаз и/или времени между измерительными сигналами xs1, xs2 колебаний и соответственно обрабатывают их. Предпочтительным образом измерительная схема 21 может быть реализована также процессором DSP.As shown in FIG. 2, the measurement signals x s1 , x s2 of the oscillations are then sent to the
Измерительная схема 21, выполненная, по меньшей мере, частично в качестве расходомера, служит для того, чтобы специалист известным образом с помощью разности фаз, детектированной между обоими, при необходимости предварительно кондиционированными измерительными сигналами xs1, xs2 колебаний, мог определить измеренное значение, соответствующее измеряемому массовому расходу. Как уже сказано, неоднородности в протекающей среде, например уносимые жидкостями газовые пузырьки и/или частицы твердых веществ, могут привести к тому, что это измеренное значение, полученное обычным образом с предположением однородной среды, будет еще недостаточно точно совпадать с фактическим массовым расходом, т.е. оно должно быть соответственно скорректировано; это предварительно определенное, предварительно представляющее массовый расход или, по меньшей мере, соответствующее ему измеренное значение, которое в простейшем случае может быть существующей между измерительными сигналами xs1, xs2 колебаний и детектированной разностью фаз, называется, поэтому далее первым промежуточным значением Х'm. Из этого первого промежуточного значения Х'm также посредством обрабатывающей электронной схемы 21 выводят наконец измеренное значение Хm, достаточно точно представляющее массовый расход.The measuring
Уже в уровне техники в этом отношении обсуждалось, что такие неоднородности, обусловленные принципом измерений, преимущественно выражаются в изменении измеренной плотности протекающей среды. Продолжаемые авторами исследования привели, однако, к тому неожиданному выводу, что коррекция промежуточного значения Х'm, вопреки уровню техники, может быть проведена, с одной стороны, с использованием немногих, очень просто определяемых корректировочных коэффициентов, которые вполне могут быть выведены из полученных посредством кориолисовых массовых расходомеров в качестве измеренного значения параметров течения, в частности измеренной плотности и/или измеренного - здесь предварительно- массового расхода, и/или из обычно непосредственно измеренных при работе кориолисовых массовых расходомеров рабочих параметров, в частности измеренных амплитуд колебаний, частот колебаний и/или тока возбуждения. С другой стороны, коррекция может быть произведена с использованием предварительно полученного измеренного значения Хρ плотности и предварительно полученного промежуточного значения Х'm с затратами на расчеты, которые очень малы по сравнению с упомянутыми выше, скорее, комплексными методами расчета.It has already been discussed in the prior art in this respect that such heterogeneities due to the measurement principle are mainly expressed in a change in the measured density of the flowing medium. The studies continued by the authors, however, led to the unexpected conclusion that the correction of the intermediate value X ' m , contrary to the prior art, can be carried out, on the one hand, using a few, very easily determined correction factors that can very well be derived from those obtained by Coriolis mass flowmeters as the measured value of the flow parameters, in particular the measured density and / or measured here is the pre-mass flow rate, and / or from usually directly venno measured during operation of Coriolis mass flowmeters operating parameters, in particular the measured vibration amplitudes, vibration frequencies and / or the excitation current. On the other hand, the correction can be made using a previously obtained measured value of X ρ density and a previously obtained intermediate value of X ' m with calculation costs that are very small compared to the above, rather, complex calculation methods.
Для точного измерения массового расхода посредством обрабатывающей электронной схемы 2 из промежуточного значения X'm выводят соответствующее корректировочное значение ХK и измеренное значение Хm массового расхода с использованием корректировочного значения ХK вычисляют до промежуточного значения Х'm, в частности, цифровым путем. Согласно изобретению для определения подходящего в данный момент корректировочного значения ХK при работе вычисляют второе промежуточное значение Х2, представляющее меру, в частности процентной или относительной, доли фазы, например газовой фазы или жидкой фазы среды и/или отклонение измеряемой текучей среды от идеальной однородности или степень неоднородности. Корректировочное значение ХK выводят, следовательно, из измеренной при работе или переданной кориолисову массовому расходомеру концентрации неоднородностей.To accurately measure the mass flow rate by means of the processing electronic circuit 2, the corresponding correction value X K is derived from the intermediate value X ' m and the measured value X m of the mass flow rate using the correction value X K is calculated to the intermediate value X' m , in particular, digitally. According to the invention, in order to determine the currently applicable correction value X K , a second intermediate value X 2 is calculated during operation, representing a measure, in particular a percentage or relative, of a fraction of a phase, for example a gas phase or a liquid phase of a medium, and / or a deviation of the measured fluid from ideal uniformity or degree of heterogeneity. The correction value X K is therefore derived from the concentration of inhomogeneities measured during operation or transferred to the Coriolis mass flowmeter.
Согласно изобретению обрабатывающая электронная схема определяет корректировочное значение ХK, исходя из промежуточного значения X2, практически за счет того, что в обрабатывающей электронной схеме хранится, в частности запрограммировано, однозначное отношение между актуальным промежуточным значением X2 и подходящим к нему корректировочным значением ХK. Для этого обрабатывающая электронная схема 2 содержит табличную память 56, в которой хранится множество цифровых корректировочных значений ХK,i, предварительно полученных, например, при калибровке кориолисова массового расходомера. К этим корректировочным значениям ХK,i измерительная схема непосредственно обращается через адрес памяти, выведенный посредством действительного в данный момент второго промежуточного значения X2. В качестве табличной памяти 56 может служить, например, ППЗУ, т.е. FPGA (field programmable gate array) (программируемая пользователем вентильная матрица), СППЗУ или ЭППЗУ. Корректировочное значение ХK может быть при этом получено простым образом, например, за счет того, что полученное в данный момент промежуточное значение X2 сравнивают с соответствующими, записанными в табличной памяти заданными значениями промежуточного значения X2 и вслед за этим выбирают то корректировочное значение ХK,i, т.е. используют в обрабатывающей электронной схеме 2 для дальнейшего расчета, которое соответствует ближайшему к промежуточному значению Х2 заданному значению. Применение такой табличной памяти для определения корректировочного значения ХK имеет, в том числе, то преимущество, что корректировочное значение ХK после расчета промежуточного значения Х2 очень быстро имеется в распоряжении ко времени выполнения программы.According to the invention, the processing electronic circuit determines the correction value X K , based on the intermediate value X 2 , practically due to the fact that the processing electronic circuit stores, in particular, a programmed one-to-one relationship between the actual intermediate value X 2 and the corresponding correction value X K . For this, the processing electronic circuit 2 contains a
Помимо определения корректировочного значения ХK промежуточное значение Х2 может быть далее использовано предпочтительным образом, например, и для подачи оптического сигнала о степени неоднородности текучей среды или выведенных из этого измеренных значениях, например процентном содержании воздуха в текучей среде или объемной, количественной или массовой доле подхваченных текучей средой частиц твердых веществ, например, на месте или на центральном пункте управления.In addition to determining the correction value X K, the intermediate value X 2 can be further used in a preferred way, for example, to provide an optical signal about the degree of heterogeneity of the fluid or derived from this measured values, for example, the percentage of air in the fluid or volume, quantity or mass fraction particulate matter captured by the fluid, for example, in situ or at a central control room.
При использовании определенного числа временных амплитудных характеристик измерительных сигналов колебаний, а также тока iexc возбуждения, записанных во время различных измерений, проведенных на различных, заданным образом нарушенных жидкостях, оказалось далее, что как ток iexc возбуждения, так и измерительные сигналы xs1, xs2 колебаний, с одной стороны, несмотря на, в основном, постоянные условия, т.е., например, при установившемся течении жидкости с постоянными плотностью и вязкостью и с поддерживаемой в значительной степени постоянной долей подхваченных воздушных пузырьков, могут колебаться в зависимости от времени в значительной степени. С другой стороны, однако, было также установлено, что колеблющийся практически не предсказуемым образом ток iexc возбуждения или измерительные сигналы xs1, xs2 колебаний, в частности их амплитуды, могут иметь соответственно эмпирическое стандартное отклонение или эмпирический разброс sρ, очень сильно коррелированные со степенью неоднородности. В соответствии с этим промежуточное значение Х2, согласно одному варианту осуществления изобретения, определяют в качестве функции разбросов sp, выбранных для конкретного применения параметров течения и/или рабочих параметров При этом промежуточное значение Х2 может быть получено как с помощью разброса единственного параметра течения и/или рабочего параметра, например тока возбуждения, так и с помощью комбинации нескольких параметров течения и/или рабочих параметров.When using a certain number of temporal amplitude characteristics of the measuring oscillation signals, as well as the excitation current i exc recorded during various measurements carried out on various liquids disturbed in a given way, it turned out further that both the excitation current i exc and the measurement signals x s1 , x s2 of oscillations, on the one hand, despite mainly constant conditions, i.e., for example, with a steady flow of fluid with constant density and viscosity and with a substantially constant constant fraction her caught air bubbles can fluctuate depending on time to a large extent. On the other hand, however, it was also established that the oscillating hardly predictable way current i exc excitation or measuring signals x s1, x s2 oscillations, particularly their amplitude, can have respectively the empirical standard deviation or empirical variation sρ, very highly correlated with degree of heterogeneity. Accordingly, the intermediate value of X 2 , according to one embodiment of the invention, is determined as a function of the scatter s p selected for a particular application of the flow parameters and / or operating parameters. In this case, the intermediate value of X 2 can be obtained using the scatter of a single flow parameter and / or an operating parameter, for example, an excitation current, or by using a combination of several flow parameters and / or operating parameters.
Расчет соответствующего разброса sp с целью определения промежуточного значения Х2 может происходить при работе кориолисова массового расходомера 1 с помощью выборки AF m измеренных значений аi выбранного параметра течения, например промежуточного значения ХK или измеренного значения Хρ плотности, или выбранного рабочего параметра, например тока iexc возбуждения или одного из измерительных сигналов xs1, xs2 колебаний:The calculation of the corresponding spread s p in order to determine the intermediate value of X 2 can occur during the operation of the Coriolis
где а соответствует оцененному для выборки AF среднему значению. Отдельные измеренные значения аi могут храниться для этого в цифровой форме, например в энергозависимой памяти данных ОЗУ. В случае необходимости служащей для определения разброса sp выборкой AF может быть, например, также записанная соответствующим образом последовательность дискретизации амплитудной характеристики измеренного аналоговым путем рабочего параметра, например отрезок оцифрованной огибающей тока iexc возбуждения или одного из измерительных сигналов xs1, xs2 колебаний.where a corresponds to the mean value estimated for the AF sample. The individual measured values a i can be stored for this in digital form, for example, in the volatile memory of RAM data. If necessary, the AF sample can be used to determine the spread s p , for example, also an appropriately recorded sampling sequence of the amplitude characteristic of the operating parameter measured by analogue, for example, a segment of the digitized current envelope i exc excitation or one of the measurement signals x s1 , x s2 of the oscillations.
Исследования показали, что для достаточно точной оценки разброса s требуются выборки AF лишь относительно низкой мощности m, например 100-1000 измеренных значений аi, причем отдельные измеренные значения должны быть дискретизированы также в пределах очень узкого окна дискретизации или временнóго интервала 1-2 секунды. В соответствии с этим была бы также достаточной относительно низкая частота дискретизации порядка нескольких килогерц, например 1-5 кГц.Studies have shown that for a sufficiently accurate estimate of the scatter s, AF samples of only relatively low power m are required, for example, 100-1000 measured values of a i , and individual measured values should also be sampled within a very narrow sampling window or a time interval of 1-2 seconds. Accordingly, a relatively low sampling rate of the order of several kilohertz, for example 1-5 kHz, would also be sufficient.
Далее оказалось, что промежуточное значение ХK можно определить для многочисленных применений в качестве решения простых, в частности линейных или квадратичных, функций с промежуточным значением в качестве аргумента, так что для определения записываемых заданных значений промежуточного значения ХK достаточно нескольких калиброванных мокрым способом, т.е. с использованием соответствующих контрольных текучих сред, измерительных точек, чтобы заполнить табличную память остальными заданными значениями посредством простых методов интерполяции и/или экстраполяции между этими полученными экспериментальным путем при калибровке опорными точками, например с применением метода наименьших квадратов, практически без дальнейших калибровочных измерений. Для некоторых применений оказался, однако, предпочтительным расчет заданных значений промежуточного значения ХK в качестве решения функции арктангенс или сигмодальной функции. Для сокращения затрат на калибровку определение заданных значений промежуточного значения ХK может осуществляться предпочтительным образом в рамках типовой калибровки, при которой несколько фактически измеренных и, при необходимости, также вычисленных заданных значений используют для типовых королисовых массовых расходомеров.It turned out further that the intermediate value of X K can be determined for numerous applications as a solution to simple, in particular linear or quadratic, functions with an intermediate value as an argument, so that several wet calibrated methods are sufficient to determine the recorded set values of the intermediate value of X K , t .e. using appropriate control fluids, measuring points, to fill the tabular memory with the rest of the preset values using simple interpolation and / or extrapolation methods between these obtained experimentally when calibrating reference points, for example using the least squares method, with practically no further calibration measurements. For some applications, however, it turned out to be preferable to calculate the setpoints of the intermediate value X K as a solution to the arctangent function or sigmodal function. To reduce calibration costs, the determination of the setpoints of the intermediate value X K can be carried out in the preferred way within the framework of a typical calibration, in which several actually measured and, if necessary, also calculated setpoints are used for typical Corisol mass flowmeters.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, посредством обрабатывающей электронной схемы с помощью измеренного значения Хρ плотности и предварительно определенного или измеренного близко по времени значения Kρ опорной плотности, которое может храниться, например, в виде постоянного значения при пуске кориолисова массового расходомера в работу или передаваемого к нему извне при работе, определяют отклонение Δρ плотности ρ среды от заданной опорной плотности. Для получения корректировочного значения ХK определяемое, таким образом, отклонение Δρ вычисляют со вторым промежуточным значением Х2, основанным на уравнении функции:According to another embodiment of the invention, by means of a processing electronic circuit using the measured value Xρ of the density and a predetermined or close-in-time measured value Kρ of the reference density, which can be stored, for example, as a constant value when the Coriolis mass flowmeter is put into operation or transferred to it from the outside when working, determine the deviation Δρ of the density ρ of the medium from a given reference density. To obtain the correction value X K , the deviation Δρ thus determined is calculated with a second intermediate value X 2 based on the equation of the function:
ХK=Δρ·Х2 X K = Δρ · X 2
Зная измеряемую текучую среду, значение Kρ опорной плотности можно ввести вручную, например, на месте или с центрального пункта управления, или послать электронному блоку прибора с внешнего плотномера, например через полевую шину.Knowing the measured fluid, the Kρ value of the reference density can be entered manually, for example, on the spot or from the central control point, or sent to the electronic unit of the device from an external density meter, for example via a field bus.
Оно может быть получено также непосредственно с помощью обрабатывающей электронной схемы 21 для текучей среды предварительно, например, тогда, когда текучая среда является однофазной или, по меньшей мере, в значительной степени однородной. В соответствии с этим, согласно другому варианту осуществления изобретения значение Kρ опорной плотности может быть получено с использованием также хранящегося в электронном блоке прибора измеренного значения Хρ,0 плотности, причем хранящееся измеренное значение Хρ,0 плотности представляет плотность среды, измеренную при однородной или при предполагаемой как однородная среде. Согласно одному усовершенствованию этого варианта осуществления изобретения хранящееся в качестве значения Кρ опорной плотности измеренное значение Хρ,0 плотности используют для последующей коррекции промежуточного значения Х'm, предварительно полученного при неоднородной среде. Этот вариант осуществления изобретения может особенно предпочтительным образом применяться, например, в процессе дозирования или розлива, когда, с одной стороны, в пределах одной загрузки в короткой временной последовательности в измерительной трубке господствуют в значительной степени отличные друг от друга условия течения, в частности также при не полностью заполненной измерительной трубке, и когда, с другой стороны, интерес представляет преимущественно обобщенный по всей загрузке массовый расход, в конце концов, вся масса заполненной измерительной трубки.It can also be obtained directly using the processing
Названные, служащие для получения измеренного значения Хm массового расхода функции могут быть, по меньшей мере, частично реализованы в обрабатывающей ступени 54 электронного блока 50. Обрабатывающая ступень 54 может быть предпочтительным образом реализована, например, также процессором DSP или, например, также упомянутым выше микрокомпьютером 55. Формирование и реализация соответствующих алгоритмов, которые соответствуют приведенным уравнениям или моделируют принцип действия схемы 51 регулирования амплитуды или схемы 52 регулирования частоты и преобразование которых в выполняемые в таких процессорах обработки сигналов программные коды, специалисту известны и поэтому не требуют более подробного пояснения. Само собой, приведенные уравнения вполне могут быть полностью или частично отображены в электронном блоке 50 посредством соответствующих дискретных, аналоговых и/или цифровых вычислительных схем.The functions mentioned, which serve to obtain the measured value X m of mass flow rate, can be at least partially implemented in the processing stage 54 of the electronic unit 50. The processing stage 54 can be advantageously implemented, for example, also by a DSP processor or, for example, also by the aforementioned microcomputer 55. The formation and implementation of appropriate algorithms that correspond to the above equations or simulate the principle of operation of the amplitude control circuit 51 or the hour control circuit 52 The notes and transforms performed in such a signal processor program codes skilled known and therefore require no more detailed explanation. Of course, the above equations may well be fully or partially displayed in the electronic unit 50 by means of appropriate discrete, analog and / or digital computer circuits.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10358663.6 | 2003-12-12 | ||
DE10358663.6A DE10358663B4 (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Coriolis mass flow measuring device |
DE200410007889 DE102004007889A1 (en) | 2004-02-17 | 2004-02-17 | Coriolis mass flow density meter for measuring a value representing mass flow of a medium flowing in a pipe line allows a two- or multi-phase medium to flow through a measuring tube |
DE102004007889.0 | 2004-02-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006124841A RU2006124841A (en) | 2008-01-20 |
RU2339007C2 true RU2339007C2 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=34680032
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124841/28A RU2339007C2 (en) | 2003-12-12 | 2004-12-07 | Coriolis acceleration mass flowmeter and method of measured value representing mass flow |
RU2006124840/28A RU2348012C2 (en) | 2003-12-12 | 2004-12-07 | Coriolis mass flowmeter and method of producing first changed value |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124840/28A RU2348012C2 (en) | 2003-12-12 | 2004-12-07 | Coriolis mass flowmeter and method of producing first changed value |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP1692466A2 (en) |
CA (2) | CA2547697C (en) |
RU (2) | RU2339007C2 (en) |
WO (2) | WO2005057137A2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005046319A1 (en) | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Two or multi-phase medium e.g. fluid`s, physical flow parameter e.g. flow rate, measuring method, involves producing measurement values representing parameter by considering pressure difference of medium and by usage of transfer function |
DE102012011932B4 (en) * | 2012-06-18 | 2016-09-15 | Krohne Messtechnik Gmbh | Method for operating a resonance measuring system and related resonance measuring system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4524610A (en) * | 1983-09-02 | 1985-06-25 | National Metal And Refining Company, Ltd. | In-line vibratory viscometer-densitometer |
US5796012A (en) * | 1996-09-19 | 1998-08-18 | Oval Corporation | Error correcting Coriolis flowmeter |
DE59904728D1 (en) * | 1998-12-11 | 2003-04-30 | Flowtec Ag | Coriolis mass flow / DENSITY METER |
-
2004
- 2004-12-07 EP EP04804715A patent/EP1692466A2/en not_active Withdrawn
- 2004-12-07 EP EP04804716A patent/EP1692467A2/en not_active Withdrawn
- 2004-12-07 CA CA2547697A patent/CA2547697C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-12-07 RU RU2006124841/28A patent/RU2339007C2/en not_active IP Right Cessation
- 2004-12-07 WO PCT/EP2004/053323 patent/WO2005057137A2/en active Application Filing
- 2004-12-07 WO PCT/EP2004/053322 patent/WO2005057131A2/en active Application Filing
- 2004-12-07 RU RU2006124840/28A patent/RU2348012C2/en not_active IP Right Cessation
- 2004-12-07 CA CA2547699A patent/CA2547699C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2005057137A9 (en) | 2005-10-27 |
RU2006124840A (en) | 2008-01-20 |
WO2005057137A2 (en) | 2005-06-23 |
CA2547697A1 (en) | 2005-06-23 |
WO2005057131A2 (en) | 2005-06-23 |
RU2006124841A (en) | 2008-01-20 |
EP1692466A2 (en) | 2006-08-23 |
CA2547697C (en) | 2011-05-17 |
CA2547699A1 (en) | 2005-06-23 |
RU2348012C2 (en) | 2009-02-27 |
WO2005057137A3 (en) | 2005-09-29 |
CA2547699C (en) | 2011-05-17 |
EP1692467A2 (en) | 2006-08-23 |
WO2005057131A3 (en) | 2005-09-29 |
WO2005057131A9 (en) | 2005-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180149571A1 (en) | Viscometer | |
US7360453B2 (en) | In-line measuring devices and method for compensation measurement errors in in-line measuring devices | |
US7040181B2 (en) | Coriolis mass measuring device | |
US7360452B2 (en) | In-line measuring devices and method for compensation measurement errors in in-line measuring devices | |
RU2359236C2 (en) | Integrated measuring instrument, application of integrated measuring instrument for measuring of medium physical parametre and method of medium actual parametre measuring | |
JP5114427B2 (en) | Inline measuring device and method for correcting measurement error in inline measuring device | |
JP4547010B2 (en) | Viscosity meter | |
CN100437045C (en) | Coriolis mass flowmeter | |
EP1724558A1 (en) | Coriolis mass flow/density measuring devices and method for compensating measurement errors in such devices | |
JP2007529728A5 (en) | ||
US7181982B2 (en) | Coriolis mass flow measuring device | |
US7040180B2 (en) | Coriolis mass-flow measuring device | |
RU2339007C2 (en) | Coriolis acceleration mass flowmeter and method of measured value representing mass flow |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161208 |