RU2344376C1 - Method and device for compensating coriolis flow meter - Google Patents
Method and device for compensating coriolis flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344376C1 RU2344376C1 RU2007114289/28A RU2007114289A RU2344376C1 RU 2344376 C1 RU2344376 C1 RU 2344376C1 RU 2007114289/28 A RU2007114289/28 A RU 2007114289/28A RU 2007114289 A RU2007114289 A RU 2007114289A RU 2344376 C1 RU2344376 C1 RU 2344376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- specified
- frequency
- temperature
- constant
- mass flow
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу и устройству компенсации для Кориолисова расходомера.The present invention relates to a compensation method and apparatus for a Coriolis flowmeter.
Уровень техникиState of the art
Известно использование измерителей массового расхода, работающих с использованием эффекта Кориолиса, для измерения массового расхода и получения другой информации о материалах, протекающих по трубопроводу, как описано в патентах США №№4491025, выданном J.E.Smith и др. 1 января 1985 г., и Re. 31450 J.E.Smith от 11 февраля 1982 г. Кориолисовы расходомеры имеют одну или несколько расходомерных трубок, каждая из которых имеет набор мод собственных колебаний, которые могут представлять собой моды простого типа изгибных колебаний, торсионных колебаний или крутильных колебаний. В каждой из расходомерных трубок, заполненных материалом, возбуждают колебания на частоте резонанса на одной из этих мод собственных колебаний. Моды собственных колебаний частично определяются комбинированной массой расходомерных трубок и материалом, находящимся в этих расходомерных трубках. Материал протекает в расходомер из подключенного трубопровода на стороне входного отверстия. Материал затем направляют через расходомерную трубку или расходомерные трубки и передают в трубопровод, соединенный со стороной выходного отверстия.It is known to use mass flow meters using the Coriolis effect to measure mass flow and obtain other information about materials flowing through a pipeline, as described in US Patent Nos. 4,491,025 to JESmith et al., January 1, 1985, and Re . 31450 J.E.Smith February 11, 1982 Coriolis flowmeters have one or more flow tubes, each of which has a set of modes of natural vibrations, which can be simple mode modes of bending vibrations, torsion vibrations, or torsional vibrations. In each of the flow tubes filled with material, oscillations are excited at the resonance frequency on one of these modes of natural vibrations. The modes of natural vibrations are partially determined by the combined mass of the flow tubes and the material located in these flow tubes. Material flows into the flowmeter from a connected pipeline on the inlet side. The material is then sent through a flow tube or flow tubes and transferred to a pipe connected to the side of the outlet.
Возбудитель прикладывает силу для возбуждения колебаний в расходомерной трубке. Когда поток через Кориолисов расходомер отсутствует, все точки вдоль расходомерной трубки колеблются с идентичной фазой. Когда начинается протекание материала, ускорения Кориолиса создают в каждой точке вдоль расходомерной трубки разную фазу относительно других точек вдоль расходомерной трубки. Фаза на стороне входного отверстия расходомерной трубки запаздывает относительно возбудителя; фаза на стороне выходного отверстия опережает возбудитель. Измерительные датчики в расходомерной трубке формируют синусоидальные сигналы, представляющие движение в расходомерной трубке. Разность фаз между двумя сигналами датчиков пропорциональна массовому расходу материала, протекающего через расходомерную трубку или расходомерные трубки.The pathogen exerts a force to excite vibrations in the flow tube. When there is no flow through the Coriolis flowmeter, all points along the flow tube oscillate with an identical phase. When the flow of material begins, Coriolis accelerations create a different phase at each point along the flow tube relative to other points along the flow tube. The phase on the inlet side of the flow tube is late relative to the pathogen; the phase on the outlet side is ahead of the pathogen. Measuring sensors in the flow tube generate sinusoidal signals representing movement in the flow tube. The phase difference between the two sensor signals is proportional to the mass flow rate of the material flowing through the flow tube or flow tubes.
Известно использование Кориолисовых расходомеров, имеющих разную конфигурацию расходомерной трубки. Среди этих конфигураций используют одну трубку, две трубки, прямую трубку, изогнутую трубку и расходомерные трубки с неоднородной конфигурацией. Большинство Кориолисовых расходомеров изготовлены из металла, такого как алюминий, сталь, нержавеющая сталь и титан. Также известны стеклянные расходомерные трубки. Большинство Кориолисовых расходомеров с прямым последовательным потоком в настоящее время в данной области техники изготавливают из металла, в частности из титана.The use of Coriolis flowmeters having a different configuration of a flow tube is known. Among these configurations, one tube, two tubes, a straight tube, a curved tube, and flow tubes with a heterogeneous configuration are used. Most Coriolis flowmeters are made of metal such as aluminum, steel, stainless steel, and titanium. Glass flow tubes are also known. Most Coriolis direct sequential flow meters are currently made in the art from metal, in particular titanium.
Известно, что изменение рабочих факторов может оказывать влияние на характеристики Кориолисова расходомера. Эти факторы могут представлять собой внутренние эффекты, такие как дрейф характеристик электронных компонентов, используемых в передатчике Кориолисова расходомера, или они могут представлять собой внешние эффекты, такие как флуктуации давления в линии, плотности, вязкости или изменения окружающей температуры и частоты возбуждения Кориолисова расходомера. По большей части в предшествующем уровне техники обращали внимание на компенсацию этих изменений путем обновления или модификации схем или путем выполнения регулировок коэффициента калибровки потока. Примеры этих способов представлены в патенте США №5231884 автора Zolock и заявке №09/343836 на патент США авторов Van Cleve и др.It is known that a change in operating factors can affect the characteristics of a Coriolis flowmeter. These factors can be internal effects, such as the drift of the characteristics of the electronic components used in the transmitter of the Coriolis meter, or they can be external effects, such as fluctuations in line pressure, density, viscosity, or changes in ambient temperature and the frequency of excitation of the Coriolis meter. For the most part, prior art has paid attention to compensating for these changes by updating or modifying the circuits or by making adjustments to the flow calibration factor. Examples of these methods are presented in US Pat. No. 5,231,884 to Zolock and US Patent Application No. 09/343836 to Van Cleve et al.
Кориолисовы расходомеры могут работать в контролируемых условиях, в которых поддерживаются постоянные значения давления, плотности и вязкости для устранения сложной компенсации флуктуации этих параметров. Однако такой подход не всегда выполним на практике, поскольку часто бывает трудно предотвратить флуктуации температуры обрабатываемого материала или окружающей среды, в которой работает Кориолисов расходомер. Когда давление, плотность и вязкость можно поддерживать постоянными, температурная компенсация Кориолисова расходомера может быть произведена с использованием датчиков температуры (обычно называемых RTD (резистивный датчик температуры (РДТ)), установленных на одном или нескольких участках Кориолисова расходомера. РДТ измеряет рабочую температуру на участке расходомера, на котором он установлен. Информацию РДТ и информацию о частоте возбуждения подают в электронную измерительную схему, которая генерирует выходное значение массового расхода с температурной компенсацией. Сигналы, снимаемые в расходомерной трубке, представляют собой некомпенсированный сигнал массового расхода, который подают в электронную измерительную схему, который изменяет некомпенсированный принятый сигнал массового расхода для получения выходного сигнала массового расхода, компенсированного по частоте возбуждения.Coriolis flowmeters can operate under controlled conditions in which constant pressure, density and viscosity are maintained to eliminate complex compensation for fluctuations in these parameters. However, this approach is not always feasible in practice, since it is often difficult to prevent fluctuations in the temperature of the material being processed or the environment in which the Coriolis flowmeter operates. When pressure, density, and viscosity can be kept constant, temperature compensation of the Coriolis meter can be done using temperature sensors (commonly called RTDs) installed in one or more sections of the Coriolis meter. The RTT measures the operating temperature in the meter on which it is installed.RTD information and information on the excitation frequency are fed into an electronic measuring circuit that generates an output value of mass p gathering with temperature compensation. The signals recorded with a flow tube, represent an uncompensated mass flow rate signal which is fed to an electronic measuring circuit which modifies the uncompensated mass flow rate of the received signal to obtain an output mass flow rate signal compensated by the excitation frequency.
Существуют недостатки, связанные с использованием датчиков температуры РДТ для температурной компенсации. Первый недостаток состоит в том, что датчик температуры невозможно прикрепить на участке вибрации расходомерной трубки, поскольку добавленный вес датчика может изменить характеристики вибрации расходомерной трубки и снизить точность выходного сигнала. Датчик температуры поэтому должен быть закреплен в другом месте в Кориолисове расходомере или во входной или выходной линии Кориолисова расходомера. В связи с этим датчик температуры невозможно использовать для непосредственного измерения температуры обрабатываемого материала на вибрирующем участке расходомерной трубки. Поскольку для точной температурной компенсации требуется измерять температуру материала в пределах активного участка расходомерной трубки, использование других мест установки, таких как входная или выходная линия расходомера, приводит к получению другого значения температуры, вместо требуемого значения температуры. В результате возникают неточности компенсированного выходного сигнала массового расхода, генерируемого электронной измерительной схемой.There are disadvantages associated with the use of RTD temperature sensors for temperature compensation. The first disadvantage is that the temperature sensor cannot be attached to the vibration section of the flow tube, since the added weight of the sensor can change the vibration characteristics of the flow tube and reduce the accuracy of the output signal. The temperature sensor must therefore be fixed elsewhere in the Coriolis flowmeter or in the input or output line of the Coriolis flowmeter. In this regard, the temperature sensor cannot be used to directly measure the temperature of the processed material in the vibrating section of the flow tube. Since accurate temperature compensation requires measuring the temperature of the material within the active portion of the flow tube, the use of other installation locations, such as the inlet or outlet line of the flowmeter, results in a different temperature instead of the desired temperature. As a result, inaccuracies arise in the compensated mass flow output signal generated by the electronic measurement circuit.
Второй недостаток использования датчиков температуры состоит в том, что, поскольку они не установлены на активном участке вибрирующей расходомерной трубки, неизбежно присутствует разность во времени между временем, когда датчик температуры детектирует изменение температуры, и временем, когда изменяется температура материала в расходомерной трубке. Эта разность во времени приводит к дополнительным неточностям в компенсированном выходном сигнале массового расхода, генерируемом расходомером.A second disadvantage of using temperature sensors is that since they are not installed in the active portion of the vibrating flow tube, there is inevitably a time difference between the time when the temperature sensor detects a temperature change and the time when the temperature of the material in the flow tube changes. This time difference leads to additional inaccuracies in the compensated mass flow output signal generated by the flow meter.
Предшествующий уровень техники включает в себя патент США 6502466 под названием "Система и способ компенсации сжимаемости текучей среды в массовом Кориолисовом расходомере", в котором раскрыт массовый Кориолисов расходомер, имеющий расходомерную трубку и схему возбуждения, соединенную с расходомерной трубкой, которая может возбуждать расходомерную трубку на разных частотах вибрации, и способ его использования для компенсации эффекта сжимаемости текучей среды. В одном варианте выполнения массовый Кориолисов расходомер включает в себя (1) схему измерения расхода, соединенную с расходомерной трубкой, которая измеряет первый удельный массовый расход текучей среды, протекающей через расходомерную трубку, на первой частоте колебаний и второй удельный массовый расход текучей среды на второй частоте колебаний, и (2) схему компенсации сжимаемости текучей среды, соединенную со схемой измерения удельного массового расхода, в которой первое и второе значения удельного массового расхода используются для определения частотного отклика текучей среды и регулировки для компенсации сжимаемости текучей среды по частотному отклику.The prior art includes US Pat. different vibration frequencies, and the method of its use to compensate for the compressibility effect of the fluid. In one embodiment, a Coriolis mass flow meter includes (1) a flow measurement circuitry connected to a flow tube that measures a first specific mass flow rate of a fluid flowing through a flow tube at a first oscillation frequency and a second specific mass flow rate of a fluid at a second frequency oscillations, and (2) a fluid compressibility compensation circuit connected to a specific mass flow measurement circuit in which the first and second specific mass flow values are used to determining the frequency response of the fluid; and adjusting to compensate for the compressibility of the fluid by the frequency response.
Предшествующий уровень техники включает в себя документ WO 00/71979 под названием "Измеритель на основе вибрирующей трубки", в котором раскрыто, что в измерителе на основе вибрирующей трубки, таком как измеритель Кориолиса, точное измерение параметра текучей среды, такого как плотность, может быть получено, по существу, независимо от напряжения путем измерения характеристик вибрации, в частности, резонансной частоты двух разных мод колебаний. Напряжение или другие переменные можно определять по результатам измерения. Поскольку измерения или компенсация напряжения основаны непосредственно на характеристиках колебаний, может быть получена более высокая точность, чем при использовании обычного тензометрического датчика для измерения напряжения. Раскрытые методики позволяют получить точные результаты без конкретных ограничений конструкции измерителя.The prior art includes WO 00/71979 entitled “Vibrating Tube Meter”, which discloses that in a vibrating tube meter such as a Coriolis meter, an accurate measurement of a fluid parameter, such as density, can be obtained essentially independently of the voltage by measuring the characteristics of the vibration, in particular, the resonant frequency of two different vibration modes. Voltage or other variables can be determined from the measurement results. Since voltage measurements or compensation are based directly on the characteristics of the oscillations, higher accuracy can be obtained than using a conventional strain gauge sensor to measure voltage. The disclosed techniques provide accurate results without specific limitations on the design of the meter.
Предшествующий уровень техники включает в себя документ EP 0701107 А под названием "Вибрационный измерительный инструмент", в котором раскрыта точность разности фаз, получаемой с помощью модуля расчета разности фаз, которая улучшена путем коррекции пропускной способности модуля расчета отношения частот и модуля расчета температуры, учитывая, что фаза или разность во времени каждого выходного сигнала датчика вибрации, обозначающего массовый расход или плотность текучей среды, представляет собой функцию от температуры и осевой силы, приложенной к измерительной трубке, или что осевая сила представляет собой функцию отношения между двумя резонансными частотами.The prior art includes document EP 0701107 A entitled “Vibration measuring instrument”, which discloses the accuracy of the phase difference obtained by the phase difference calculation module, which is improved by correcting the throughput of the frequency ratio calculation module and the temperature calculation module, considering that the phase or time difference of each output of a vibration sensor, indicating mass flow or fluid density, is a function of temperature and axial force, applied which is relative to the measuring tube, or that the axial force is a function of the relationship between the two resonant frequencies.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В настоящем изобретении решаются указанные выше и другие проблемы и достигается усовершенствование в данной области техники, благодаря разработке способа и устройства, предназначенных для температурной компенсации Кориолисовых расходомеров, в которых исключается использование датчиков температуры. Способ и устройство в соответствии с настоящим изобретением отслеживают частоту возбуждения расходомерной трубки для обеспечения температурной компенсации. Кориолисов расходомер работает в окружающей среде, в которой все параметры, за исключением температуры, влияющие на частоту расходомерной трубки, поддерживают постоянными. Эти факторы включают в себя такие параметры, как жесткость или чувствительность коэффициента калибровки, причем все они могут влиять на частоту возбуждения. Другие такие параметры включают в себя плотность материала, вязкость и давление. В таких управляемых условиях изменение частоты вибрации должно происходить в результате изменений температуры, которая изменяет модуль Юнга и жесткость вибрирующей расходомерной трубки.The present invention solves the above and other problems and improves in the art by developing a method and apparatus for temperature compensation of Coriolis flow meters that eliminate the use of temperature sensors. The method and device in accordance with the present invention monitor the excitation frequency of the flow tube to provide temperature compensation. The Coriolis flowmeter operates in an environment in which all parameters except temperature affecting the frequency of the flow tube are kept constant. These factors include parameters such as stiffness or sensitivity of the calibration factor, all of which can affect the excitation frequency. Other such parameters include material density, viscosity, and pressure. In such controlled conditions, a change in the vibration frequency should occur as a result of changes in temperature, which changes the Young's modulus and the rigidity of the vibrating flow tube.
Кориолисов расходомер, разработанный в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, имеет преимущества в области компенсации. Настоящее изобретение компенсирует не только калибровку потока, но также регулирует номинальную задержку времени Δt0, обычно называемую в данной области техники "нулем". Это означает, что после того как Кориолисов расходомер будет подключен к процессу для калибровки или собственно для использования в процессе, его требуется обнулить только один раз после установки. Это представляет собой существенное улучшение по сравнению с Кориолисовыми расходомерами, которые требуется повторно обнулять после незначительных изменений давления или температуры.A Coriolis flowmeter developed in accordance with a preferred embodiment of the present invention has advantages in the field of compensation. The present invention not only compensates for the calibration of the flow, but also adjusts the nominal time delay Δt 0 , commonly referred to in the art as “zero”. This means that after the Coriolis flowmeter is connected to the process for calibration or for actual use in the process, it needs to be reset only once after installation. This represents a significant improvement over Coriolis flowmeters that need to be reset to zero after minor changes in pressure or temperature.
Во время калибровки измерителя влияние температуры на расходомерную трубку характеризуется частотой отслеживания и изменениями температуры, поскольку поток материала и действительная температура изменяются. Калибровочные константы, используемые для компенсации потока, затем определяют и сохраняют в электронной измерительной схеме. Во время работы поток материала и частоту вибраций отслеживают с помощью расходомерной трубки. Полученные в результате изменения температуры и информацию о частоте из измерителя передают в электронную измерительную схему, которая использует сохраненные калибровочные константы для расчета компенсированного по температуре массового расхода .During meter calibration, the effect of temperature on the flow tube is characterized by tracking frequency and temperature changes, since the material flow and the actual temperature change. The calibration constants used to compensate for the flow are then determined and stored in an electronic measurement circuit. During operation, material flow and vibration frequency are monitored using a flow tube. The resulting temperature changes and frequency information from the meter are transferred to an electronic measuring circuit that uses the stored calibration constants to calculate the temperature-compensated mass flow .
Использование частоты расходомерной трубки для получения компенсированного по температуре массового расхода является предпочтительным по сравнению с использованием датчиков температуры, поскольку изменения частоты детектируют для получения изменений в компенсированном сигнале массового расхода непосредственно при детектировании изменений частоты. Мгновенное изменение частоты в расходомерной трубке передают в электронную измерительную схему, которая генерирует скорректированный, компенсированный сигнал массового расхода с повышенной точностью, соответствующий изменению температуры расходомерной трубки.Using the frequency of the flow tube to obtain a temperature-compensated mass flow is preferable to using temperature sensors since frequency changes are detected to produce changes in the compensated mass flow signal directly when detecting frequency changes. An instantaneous change in the frequency in the flow tube is transmitted to an electronic measuring circuit that generates a corrected, compensated mass flow signal with increased accuracy, corresponding to a change in the temperature of the flow tube.
Один аспект изобретения включает в себя способ обеспечения температурной компенсации Кориолисова расходомера, имеющего, по меньшей мере, одну расходомерную трубку; причем указанный способ содержит следующие этапы:One aspect of the invention includes a method of providing temperature compensation for a Coriolis flow meter having at least one flow tube; wherein said method comprises the following steps:
генерирования первого сигнала, представляющего Кориолисовы отклонения указанной расходомерной трубки;generating a first signal representing Coriolis deviations of said flow tube;
генерирования второго сигнала, представляющего характеристики указанного расходомера, в котором указанные характеристики включают в себя частоту F возбуждения указанного Кориолисова расходомера, а также индуцированную задержку Δt времени;generating a second signal representing the characteristics of said flowmeter, wherein said characteristics include an excitation frequency F of said Coriolis flowmeter, as well as an induced time delay Δt;
отличающийся наличием электронной измерительной схемы для использования указанного первого и указанного второго сигналов для обеспечения температурной компенсации указанных выходных сигналов указанного Кориолисова расходомера.characterized by the presence of an electronic measuring circuit for using the specified first and specified second signals to provide temperature compensation for the specified output signals of the specified Coriolis flowmeter.
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанный этап обеспечения температурной компенсации, включающий в себя этапы:Preferably, the method further comprises said step of providing temperature compensation, comprising the steps of:
приема калиброванного значения массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера,receiving a calibrated mass flow value from a reference Coriolis flow meter,
использования указанного первого и указанного второго сигналов, и указанного калиброванного значения массового расхода для обеспечения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.using said first and said second signals and said calibrated mass flow rate value to provide said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанный этап обеспечения температурной компенсации, который включает в себя следующие этапы:Preferably, the method further comprises said step of providing temperature compensation, which includes the following steps:
использования указанного первого и указанного второго сигналов, и указанного калиброванного значения массового расхода для получения калибровочных констант для указанного Кориолисова расходомера; иusing said first and said second signals and said calibrated mass flow rate value to obtain calibration constants for said Coriolis flowmeter; and
использования указанных калибровочных констант для обеспечения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.using said calibration constants to provide said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно способ дополнительно содержит дополнительный этап определения компенсированного по температуре значения массового расхода для указанного Кориолисова расходомера в ответ на указанное генерирование указанного первого и второго сигналов и указанное обеспечение указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.Preferably, the method further comprises an additional step of determining a temperature compensated mass flow rate for said Coriolis flowmeter in response to said generation of said first and second signals and said providing temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно способ дополнительно содержит следующие этапы:Preferably, the method further comprises the following steps:
приема третьего сигнала, представляющего калибровочные константы указанного Кориолисова расходомера; иreceiving a third signal representing the calibration constants of said Coriolis flowmeter; and
использования указанного первого и указанного второго, и указанного третьего сигналов, и указанных калибровочных констант для определения компенсированного по температуре значения расхода для указанного Кориолисова расходомера.using said first and said second, and said third signals, and said calibration constants to determine a temperature compensated flow rate for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно способ дополнительно содержит дополнительные этапы:Preferably, the method further comprises additional steps:
определения частоты F возбуждения из указанного второго сигнала;determining an excitation frequency F from said second signal;
получения калибровочной константы αF линейной частоты для нуля; иobtaining a calibration constant α F linear frequency for zero; and
использования указанной частоты F возбуждения и указанной калибровочной константы αF линейной частоты для нуля для получения указанного компенсированного по температуре значения массового расхода.using said excitation frequency F and said linear frequency calibration constant α F for zero to obtain the temperature-compensated mass flow rate.
Предпочтительно способ дополнительно содержит компенсированный массовый расход, включающий в себя следующие этапы:Preferably, the method further comprises a compensated mass flow rate comprising the following steps:
получения коэффициента для потока; иobtaining coefficient for flow; and
использования указанной частоты F возбуждения и указанной калибровочной константы αF линейной частоты возбуждения для нуля, и указанной константы для потока для получения компенсированного по температуре значения массового расхода.using the specified excitation frequency F and the specified calibration constant α F of the linear excitation frequency for zero, and the specified constant for a flow to obtain a temperature-compensated mass flow rate.
Предпочтительно способ дополнительно содержит дополнительные этапы:Preferably, the method further comprises additional steps:
получения константы линейной частоты (температуры) для потока; иget constants linear frequency (temperature) for the flow; and
использования указанной частоты F возбуждения и указанной калибровочной константы αF линейной частоты возбуждения для нуля и указанной константы для потока, и указанной константы линейной частоты (температуры) для потока для получения компенсированного по температуре значения массового расхода.using the specified excitation frequency F and the specified calibration constant α F of the linear excitation frequency for zero and the specified constant for the stream, and the specified constant linear frequency (temperature) for the flow to obtain a temperature-compensated mass flow rate.
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанный этап получения указанных калибровочных констант и содержит следующие этапы:Preferably, the method further comprises said step of obtaining said calibration constants and comprises the following steps:
приема значения массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера; иreceiving value mass flow from a Coriolis reference flow meter; and
использования указанного значения массового расхода и указанного второго сигнала для получения указанных калибровочных констант указанного Кориолисова расходомера.using the specified value mass flow rate and said second signal to obtain said calibration constants of said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанный этап генерирования указанных калибровочных констант, и содержит следующие этапы:Preferably, the method further comprises said step of generating said calibration constants, and comprises the following steps:
приема указанного второго сигнала для получения индуцированной потоком задержки Δt времени и указанной частоты F возбуждения Кориолисова расходомера; иreceiving said second signal to obtain a flow-induced delay Δt of the time and said frequency Coriolis excitation of the flow meter; and
использования указанного первого сигнала и указанной индуцированной потоком задержки Δt времени, и указанной частоты F возбуждения для получения указанных калибровочных констант указанного Кориолисова расходомера.using said first signal and said stream-delayed delay Δt time and said excitation frequency F to obtain said calibration constants of said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанный этап генерирования указанных калибровочных констант, содержащий дополнительные этапы:Preferably, the method further comprises said step of generating said calibration constants, comprising additional steps:
получения константы αF линейной частоты возбуждения для номинальной задержки Δt0 времени; иobtaining a constant α F of the linear excitation frequency for a nominal time delay Δt 0 ; and
использования указанной частоты F возбуждения и указанной константы αF линейной частоты возбуждения для указанной номинальной задержки Δt0 времени для получения указанных калибровочных констант.using the specified excitation frequency F and the indicated constant α F of the linear excitation frequency for the specified nominal time delay Δt 0 to obtain the specified calibration constants.
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанные калибровочные константы:Preferably, the method further comprises said calibration constants:
Δt0, αF, , Δt 0 , α F , ,
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанный этап получения указанных калибровочных констант и включает в себя этап решения выражения:Preferably, the method further comprises said step of obtaining said calibration constants and includes the step of solving the expression:
гдеWhere
Δt - индуцированная потоком задержка времени,Δt is the flow delay delay
Δt0 - номинальная задержка времени,Δt 0 - nominal time delay,
- массовый расход, - mass flow rate
F - частота возбуждения,F is the excitation frequency,
F0 - частота возбуждения для номинального нулевого потока,F 0 - excitation frequency for the nominal zero flow,
αF - константа линейной частоты для нуля,α F is the linear frequency constant for zero,
- константа, связанная с FCF (ККП, коэффициент калибровки потока), - constant associated with FCF (KKP, coefficient calibration flow),
- константа линейной частоты (температуры). is the constant of the linear frequency (temperature).
Предпочтительно способ дополнительно содержит указанный этап определения указанного компенсированного по температуре значения массового расхода и содержит этап решения выражения:Preferably, the method further comprises said step of determining said temperature compensated mass flow rate and comprises the step of solving the expression:
гдеWhere
Δt - индуцированная потоком задержка времени задержки,Δt is the flow-induced delay time delay,
Δt0 - номинальная задержка времени,Δt 0 - nominal time delay,
- массовый расход, - mass flow rate
F - частота возбуждения,F is the excitation frequency,
F0 - нулевая частота возбуждения,F 0 - zero excitation frequency,
αF - константа линейной частоты для нуля,α F is the linear frequency constant for zero,
- константа, связанная с ККП, - constant associated with the CCP,
- константа линейной ККП частоты (температуры). is the constant of linear CCP frequency (temperature).
Другой аспект настоящего изобретения содержит устройство, которое обеспечивает температурную компенсацию для Кориолисова расходомера, имеющего, по меньшей мере, одну расходомерную трубку; причем указанное устройство содержит:Another aspect of the present invention comprises an apparatus that provides temperature compensation for a Coriolis flowmeter having at least one flow tube; and the specified device contains:
устройство, которое генерирует первый сигнал, представляющий Кориолисово отклонение для указанной расходомерной трубки;a device that generates a first signal representing a Coriolis deviation for the specified flow tube;
устройство, которое генерирует второй сигнал, представляющий характеристики указанного расходомера, в котором указанные характеристики включают в себя частоту F возбуждения указанного Кориолисова расходомера, а также индуцированную задержку Δt времени;a device that generates a second signal representing the characteristics of said flowmeter, wherein said characteristics include an excitation frequency F of said Coriolis flowmeter, as well as an induced time delay Δt;
отличающееся наличием электронной измерительной схемы, в которой указанный первый и указанный второй сигналы используются для обеспечения температурной компенсации выходных сигналов указанного Кориолисова расходомера.characterized by the presence of an electronic measuring circuit in which the specified first and specified second signals are used to provide temperature compensation of the output signals of the specified Coriolis flowmeter.
Предпочтительно указанное устройство, которое обеспечивает температурную компенсацию, включает в себя:Preferably, said device that provides temperature compensation includes:
устройство, которое принимает калиброванное значение массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера, иa device that receives a calibrated mass flow value from a Coriolis reference flow meter, and
устройство, в котором указанный первый и указанный второй сигналы, и указанное калиброванное значение массового расхода используются для обеспечения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.a device in which said first and said second signals and said calibrated mass flow rate value are used to provide said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно указанное устройство, которое обеспечивает указанную температурную компенсацию, дополнительно включает в себя:Preferably, said device, which provides said temperature compensation, further includes:
устройство, в котором указанный первый и указанный второй сигналы, и указанное калиброванное значение массового расхода используются для обеспечения калибровочных констант для указанного Кориолисова расходомера; иa device in which said first and said second signals and said calibrated mass flow rate value are used to provide calibration constants for said Coriolis flow meter; and
устройство, в котором указанные калибровочные константы, и указанный первый, и указанный второй сигналы, и указанное калиброванное значение массового расхода используются для обеспечения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.a device in which said calibration constants, and said first and said second signals, and said calibrated mass flow rate value are used to provide said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно устройство, которое определяет компенсированное по температуре значение массового расхода для указанного Кориолисова расходомера в ответ на указанное генерирование указанных первого и второго сигналов и указанное обеспечение указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.Preferably, a device that determines a temperature-compensated mass flow rate for said Coriolis flowmeter in response to said generation of said first and second signals and said providing temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно устройство, которое принимает третий сигнал, представляющий калибровочные константы указанного Кориолисова расходомера; иPreferably, a device that receives a third signal representing the calibration constants of said Coriolis flowmeter; and
устройство, в котором указанный первый и указанный второй, и указанный третий сигналы, и указанные калибровочные константы используются для определения компенсированного по температуре значения массового расхода для указанного Кориолисова расходомера.a device in which said first and said second, and said third signals, and said calibration constants are used to determine a temperature compensated mass flow rate for said Coriolis flowmeter.
Предпочтительно устройство, которое определяет частоту F возбуждения из указанного второго сигнала;Preferably, a device that determines an excitation frequency F from said second signal;
устройство, которое получает константу αF калибровки линейной частоты для нуля;a device that receives the constant α F calibration linear frequency for zero;
устройство, которое получает коэффициент для потока;device that receives the coefficient for flow;
устройство, которое получает константу линейной частоты (температуры) для потока; иdevice that gets a constant linear frequency (temperature) for the flow; and
устройство, в котором указанная частота F возбуждения и указанная константа αF линейной частоты возбуждения для нуля, и указанная константа для потока, и указанная константа линейной частоты (температуры) для потока используются для получения компенсированного по температуре значения массового расхода.a device in which the specified excitation frequency F and the specified constant α F linear frequency of the excitation for zero, and the specified constant for the stream, and the specified constant linear frequency (temperature) for the flow are used to obtain a temperature-compensated mass flow rate.
Предпочтительно указанное устройство, которое получает указанные калибровочные константы, содержит:Preferably, said device that receives said calibration constants comprises:
устройство, которое принимает значение массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера;device that takes value mass flow from a Coriolis reference flow meter;
устройство, которое принимает указанный второй сигнал для получения индуцированной потоком задержки Δt времени и указанной частоты F возбуждения Кориолисова расходомера;a device that receives the specified second signal to obtain the flow-induced delay Δt time and the specified frequency F of the excitation of the Coriolis flowmeter;
устройство, которое получает константу αF линейной частоты возбуждения для номинальной задержки Δt0 времени; иa device that receives a constant α F of the linear excitation frequency for a nominal time delay Δt 0 ; and
устройство, в котором указанная частота F возбуждения, и указанная константа αF линейной частоты возбуждения для указанной номинальной задержки Δt0 времени, и указанное значение массового расхода используются для получения указанных калибровочных констант.a device in which the specified excitation frequency F, and the specified constant α F linear excitation frequency for the specified nominal delay Δt 0 time, and the specified value mass flow rates are used to obtain the indicated calibration constants.
Предпочтительно указанные калибровочные константы представляют собой:Preferably, said calibration constants are:
Δt0, αF, , .Δt 0 , α F , , .
Предпочтительно указанное устройство, которое получает указанные калибровочные константы, включает в себя устройство, которое решает выражение:Preferably, said device that obtains said calibration constants includes a device that solves the expression:
гдеWhere
Δt - индуцированная потоком задержка времени,Δt is the flow delay delay
Δt0 - номинальная задержка времени,Δt 0 - nominal time delay,
- массовый расход, - mass flow rate
F - частота возбуждения,F is the excitation frequency,
F0 - частота возбуждения для номинального нулевого потока,F 0 - excitation frequency for the nominal zero flow,
αF - константа линейной частоты для нуля,α F is the linear frequency constant for zero,
- константа, связанная с ККП, - constant associated with the CCP,
- константа линейной частоты (температуры). is the constant of the linear frequency (temperature).
Предпочтительно указанное устройство, которое получает указанное компенсированное по температуре значение массового расхода, решает следующее выражение:Preferably the specified device, which receives the specified temperature-compensated mass flow rate, solves the following expression:
гдеWhere
Δt - индуцированная потоком задержка времени задержки,Δt is the flow-induced delay time delay,
Δt0 - номинальная задержка времени,Δt 0 - nominal time delay,
- массовый расход, - mass flow rate
F - частота возбуждения,F is the excitation frequency,
F0 - нулевая частота возбуждения,F 0 - zero excitation frequency,
αF - константа линейной частоты для нуля,α F is the linear frequency constant for zero,
- константа, связанная с ККП, - constant associated with the CCP,
- константа линейной ККП частоты (температуры). is the constant of linear CCP frequency (temperature).
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Эти и другие преимущества и свойства настоящего изобретения будут более понятны при чтении следующего подробного его описания совместно с прилагаемыми чертежами.These and other advantages and features of the present invention will be better understood by reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.
На фиг.1 раскрыт вид в перспективе первого примера Кориолисова расходомера в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.1 is a perspective view of a first example of a Coriolis flowmeter in accordance with an embodiment of the present invention.
На фиг.2 показан вид сверху варианта выполнения по фиг.1.Figure 2 shows a top view of the embodiment of figure 1.
На фиг.3 показан вид спереди варианта выполнения по фиг.1.Figure 3 shows a front view of the embodiment of figure 1.
На фиг.4 показан вид в разрезе вдоль линии 4-4, обозначенной на фиг.2.Figure 4 shows a sectional view along the line 4-4 indicated in figure 2.
На фиг.5 показан график, представляющий взаимозависимость между частотой возбуждения и температурой расходомерной трубки.Figure 5 shows a graph representing the relationship between the excitation frequency and the temperature of the flow tube.
На фиг.6 показан график, представляющий взаимозависимость между частотой возбуждения и плотностью материала.Figure 6 shows a graph representing the relationship between the frequency of excitation and the density of the material.
На фиг.7-9 показаны графики, представляющие сбор данных во время калибровки.7 to 9 are graphs representing data collection during calibration.
На фиг.10-11 показаны блок-схемы последовательности операций способа, используемого для калибровки Кориолисова расходомера и для определения массового расхода .Figure 10-11 shows a flowchart of a method used to calibrate a Coriolis flowmeter and to determine mass flow .
На фиг.12 иллюстрируется получение калибровочных констант.12 illustrates the preparation of calibration constants.
На фиг.13 и 14 представлены иллюстрации сравнительных значений точности использования изменений частоты в сравнении с РДТ для получения температурной компенсации.On Fig and 14 presents illustrations of comparative values of the accuracy of the use of frequency changes in comparison with the RTD to obtain temperature compensation.
На фиг.15 дополнительно представлена электронная измерительная схема 121 по фиг.1.On Fig additionally presents the
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Условные обозначенияLegend
ККП - коэффициент калибровки потока в соответствии с предшествующим уровнем техники;KKP - coefficient calibration flow in accordance with the prior art;
α - коэффициент температуры ККП предшествующего уровня техники;α is the temperature coefficient of the CCC of the prior art;
Δt - индуцированная потоком задержка времени;Δt is the flow delay delay;
Δt0 - номинальная задержка времени при нулевом потоке;Δt 0 - nominal time delay at zero flow;
- массовый расход; - mass flow rate;
F - рабочая частота возбуждения;F is the operating excitation frequency;
F0 - номинальная частота возбуждения (при нормальных условиях температуры), выбранная изготовителем;F 0 is the nominal excitation frequency (under normal temperature conditions) selected by the manufacturer;
ZERO(F) - член, описывающий влияние частоты на номинальную задержку времени Δt0. Равен Δt0+(F-F0)αF;ZERO (F) is a term describing the effect of frequency on the nominal time delay Δt 0 . Equal to Δt 0 + (FF 0 ) α F ;
αF - константа линейной частоты для нуля;α F is the linear frequency constant for zero;
- коэффициент пропорциональности, сопоставляющий Δt с массовым расходом. Аналогичен ККП в предшествующем уровне техники. - proportionality coefficient comparing Δt with mass flow rate. Similar to CCP in the prior art.
константа линейной частоты (температуры) для Аналогична α в предшествующем уровне техники; linear frequency (temperature) constant for Similar to α in the prior art;
FMUT - испытуемый расходомер (ИРМ).FMUT - test flowmeter (IRM).
Описание фиг.1Description of FIG. 1
На фиг.1 показан вид в перспективе первого возможного примерного варианта выполнения Кориолисова расходомера в соответствии с вариантом выполнения изобретения. Здесь представлен измеритель 100 потока, имеющий расходомерную трубку 102, которая пропущена через стойки 117, 118 основания 101. Датчики LP0 и RP0, а также возбудитель D соединены с расходомерной трубкой 102. Обрабатываемый материал поступает в измеритель 100 потока через трубку 104 подачи, после чего поток поступает через соединитель 108 обработки в расходомерную трубку 102. В трубке 102 возбуждают вибрацию на частоте ее собственного резонанса, в то время как по ней протекает материал, с помощью возбудителя D. Полученные в результате Кориолисова отклонения детектируют с помощью датчиков LP0 и RP0, которые передают сигналы через проводники 112 и 114 в электронную измерительную схему 121 Кориолиса. Электронная измерительная схема 121 Кориолиса принимает сигналы датчиков, определяет разность фазы между ними, определяет частоту вибрации и передает выходную информацию, относящуюся к потоку материала, через выходную цепь 122 в схему использования этой информации (не показана). Электронная измерительная схема 121 более подробно показана на фиг.15.1 shows a perspective view of a first possible exemplary embodiment of a Coriolis flowmeter in accordance with an embodiment of the invention. Here, a
Поток материала протекает через расходомерную трубку 102 и через трубку 106, которая направляет поток материала обратно через возвратную трубку 103, через соединитель 107 обработки, в выходную трубку 105, по которой поток материала подают для использования пользователем.The flow of material flows through the
Соединители 107, 108, 109 и 110 обработки соединяют трубки 104, 105 и 106 с концами расходомерной трубки 102 и возвратной трубки. Соединители обработки имеют фиксированный участок 111, на котором сформирована резьба 124. В фиксирующих отверстиях 130 установлены фиксирующие винты 411 для прочного соединения элемента 111 с основанием 101, как показано на фиг.4. Подвижные участки соединителей 107-110 обработки навинчены на внешнюю резьбу 124 для соединения их соответствующих трубок с неподвижным корпусом соединителей обработки, на части которого образован участок 111 шестигранной гайки. Такие соединители обработки работают аналогично хорошо известным соединителям обработки развальцованных медных трубок для соединения трубок 104, 105 и 106 с концами расходомерной трубки 102 и возвратной трубки 103. Подробно соединители обработки дополнительно показаны на фиг.4.
Описание фиг.2Description of FIG. 2
На фиг.2 показан вид сверху расходомера 100 по фиг.1. Каждый из датчиков LP0 и RP0, а также возбудитель D включает в себя катушку C. Каждый из этих элементов дополнительно включает в себя магнит, который закреплен на нижнем участке расходомерной трубки 102, как показано на фиг.3. Каждый из этих элементов дополнительно включает в себя основание, такое как 143 для возбудителя D, а также тонкую полоску материала, такую как 133 для возбудителя D. Тонкая полоска материала может содержать печатную плату, на которой закреплены катушка C и выводы ее обмотки. Датчики LP0 и RP0 также имеют соответствующий элемент основания и тонкую полоску, закрепленную в верхней части этого элемента основания. Такая компоновка обеспечивает установку возбудителя или датчиков в соответствии с этапами приклеивания магнита М к нижней стороне расходомерной трубки, приклеивания катушки C к печатной плате 133 (для возбудителя D), установки отверстия катушки C вокруг магнита М, перемещения катушки C вверх так, что при этом магнит М полностью располагается внутри отверстия катушки C, последующую установку элемента основания 143 под печатной платой 133 и склеивание этих элементов вместе, в результате чего нижняя часть основания 143 закрепляется с помощью клея на поверхности массивного основания 116.Figure 2 shows a top view of the
Внешняя резьба 124 соединителей 107-110 обработки показана на фиг.2. Внутренние детали каждого из этих элементов показаны на фиг.4. В отверстии 132 проложены проводники 112, 113 и 114. Электронная измерительная схема 121 Кориолисова расходомера по фиг.1 не показана на фиг.2 для упрощения чертежа. Однако следует понимать, что проводники 112, 113 и 114 продолжаются через отверстие 132 и далее продолжаются по цепи 123, показанной на фиг.1, до электронной измерительной схемы Кориолисова расходомера, показанной на фиг.1.The
Описание фиг.3 и 4Description of FIGS. 3 and 4
На фиг.3 показаны датчики LP0, RP0 и возбудитель D, который содержит магнит М, закрепленный на нижнем участке расходомерной трубки 102, и катушку C, закрепленную на основании каждого из элементов LP0, RP0 и возбудителя D.Figure 3 shows the sensors LP0, RP0 and the pathogen D, which contains a magnet M, mounted on the lower portion of the
На фиг.4 показан вид в разрезе вдоль линии 4-4, обозначенной на фиг.2. На фиг.4 представлены все элементы фиг.3 и дополнительные детали соединителей 108 и 109, а также кольцевые прокладки 430. Кольцевые прокладки 430 труб соединяют расходомерную трубку 102 с основанием 401. На фиг.4 дополнительно представлены отверстия 402, 403 и 404 в основании 101. Верхняя часть каждого из этих отверстий продолжается до нижней поверхности основания датчиков LP0, RP0 и возбудителя D. Катушка C и магнит М, связанные с каждым из этих элементов, также показаны на фиг.4. Электронная измерительная схема 121 Кориолисова расходомера по фиг.1 не показана на фиг.3 и 4 для упрощения чертежей. Элемент 405 соединителя 108 обработки представляет собой входное отверстие расходомерной трубки 102; элемент 406 соединителя 109 обработки представляет собой выходное отверстие расходомерной трубки 102.Figure 4 shows a sectional view along the line 4-4 indicated in figure 2. Figure 4 shows all the elements of figure 3 and the additional details of the
Неподвижный участок 111 соединителя 108 обработки включает в себя внешнюю резьбу 409, которая завинчена в соответствующую резьбу в приемном отверстия 420, расположенном в основании 401, для соединения неподвижного участка 111 с сегментом 401 основания 101. Неподвижный участок соединителя 109 обработки с правой стороны оборудован и закреплен аналогично с помощью резьбы 409 в приемном отверстии 420, сформированном в элементе 401 основания 101.The fixed
Неподвижный элемент 111 соединителя 108 обработки дополнительно включает в себя резьбовой участок 124, на резьбу которого установлен подвижный участок 415 соединителя 108 обработки. Соединитель 109 обработки выполнен аналогично. Неподвижный элемент 111 соединителя 108 обработки дополнительно включает в себя с его левой стороны конический участок 413, который вместе с подвижным элементом 415 действует как фитинг для развальцовки, для прижима правого конца входной трубки 104 к коническому участку 413 неподвижного участка 111. Это создает уплотненный фитинг, который герметично закрепляет развальцованное отверстие трубки 104 подачи на коническом участке 413 неподвижного участка 111 соединителя обработки. Входное отверстие расходомерной трубки 102 установлено на неподвижном участке 111 соединителя обработки и заподлицо с поверхностью 425 участка 413. Благодаря этому материал обработки, подаваемый по трубке 104 подачи, поступает во входное отверстие 405 расходомерной трубки 102. Материал обработки протекает вправо через расходомерную трубку 102 к неподвижному участку 111 соединителя 109 обработки, где выходное отверстие 406 расходомерной трубки 102 соединено заподлицо с поверхностью 425 участка 413. В результате выходное отверстие расходомерной трубки 102 герметично соединено с соединителем 109. Другие соединители 107 и 110 обработки по фиг.1 выполнены идентично подробно описанным соединителям 108 и 109 обработки по фиг.4.The fixed
Общее описание фиг.5-12General Description of Figures 5-12
В настоящем изобретении температурная компенсация выходных показаний Кориолисова расходомера, представляющих собой массовый расход, обеспечивается путем использования частоты возбуждения в качестве индикатора изменений температуры расходомерной трубки. Кориолисовы расходомеры измеряют массовый расход непосредственно путем расчета задержки (Δt) времени между входным и выходным концами активного участка вибрирующей расходомерной трубки Кориолисова расходомера. Смещенную задержку времени при нулевом потоке (Δt0) измеряют и вычитают из рассчитанной задержки времени во время потока для получения значения, которое прямо пропорционально массовому расходу, с использованием константы пропорциональности, которая называется коэффициентом калибровки (ККП) в предшествующем уровне техники.In the present invention, temperature compensation of the output of the Coriolis flowmeter, representing the mass flow rate, is provided by using the excitation frequency as an indicator of temperature changes in the flow tube. Coriolis flowmeters measure mass flow directly by calculating the delay (Δt) of the time between the input and output ends of the active portion of the vibrating Coriolis flowmeter tube. The offset time delay at zero flow (Δt 0 ) is measured and subtracted from the calculated time delay during the flow to obtain a value that is directly proportional to the mass flow using constant proportionality, which is called the calibration coefficient (CCP) in the prior art.
Плотность текучей среды также влияет на частоту возбуждения расходомерной трубки. Для иллюстрации чувствительности частоты к температуре и плотности влияние плотности следует охарактеризовать и сравнить с влиянием температуры. Кориолисов расходомер в соответствии с настоящим изобретением можно использовать с суспензиями, имеющими ограниченный удельный вес. Когда частоту используют для температурной компенсации, влияние изменения плотности текучей среды также следует оценивать и определять для определения массового расхода.The density of the fluid also affects the excitation frequency of the flow tube. To illustrate the sensitivity of frequency to temperature and density, the effect of density should be characterized and compared with the effect of temperature. The Coriolis flowmeter in accordance with the present invention can be used with suspensions having a limited specific gravity. When a frequency is used for temperature compensation, the effect of a change in fluid density should also be evaluated and determined to determine mass flow.
Материалы расходомерной трубки реагируют на изменения температуры. Эти изменения следует учитывать для точного расчета массового расхода. Традиционно датчики температуры РДТ используют для непосредственного измерения температуры. Их устанавливают на неактивной поверхности трубки Кориолиса. Обычно это выполняют снаружи хомута (хомутов) крепления. Описанный Кориолисов расходомер имеет одну прямую расходомерную трубку. В ней отсутствует неактивный участок расходомерной трубки, на котором можно было бы провести представительное измерение температуры для расходомерной трубки с помощью датчика температуры, установленного на расходомерной трубке, так, чтобы он не влиял на выходную точность.Flow tube materials respond to temperature changes. These changes should be considered to accurately calculate the mass flow rate. Traditionally, RTT temperature sensors are used to directly measure temperature. They are installed on the inactive surface of the Coriolis tube. This is usually done outside the clamp (s) of the mount. The Coriolis flowmeter described has one straight flow tube. There is no inactive section of the flow tube where a representative temperature measurement could be made for the flow tube using a temperature sensor mounted on the flow tube so that it does not affect the output accuracy.
В настоящем изобретении изменение температуры расходомерной трубки детектируют путем отслеживания частоты возбуждения. Использование частоты возбуждения в соответствии с настоящим изобретением для определения изменений температуры и компенсации выходного значения потока, требует решения следующих проблем. В предшествующем уровне техники температуру измеряют используя датчик температуры РДТ, установленный на вторичном или неактивном участке расходомерной трубки, с помощью которого оценивают температуру в расходомерной трубке Кориолиса.In the present invention, the temperature change of the flow tube is detected by monitoring the frequency of excitation. The use of the excitation frequency in accordance with the present invention to determine temperature changes and compensate for the output value of the flow requires solving the following problems. In the prior art, the temperature is measured using an RTD temperature sensor mounted on a secondary or inactive portion of the flow tube, with which the temperature in the Coriolis flow tube is estimated.
Способ и устройство в соответствии с настоящим изобретением позволяют улучшить точность определения температуры, и также улучшают время отклика измерителя при детектировании изменений температуры.The method and device in accordance with the present invention can improve the accuracy of determining the temperature, and also improve the response time of the meter when detecting temperature changes.
При использовании частоты в качестве средства детектирования и компенсации изменения температуры последовательное расширение Δt с помощью ряда Тейлора изолирует влияние частоты и массового расхода на Δt. Это расширение преобразуют так, что оно выглядит как уравнение потока, и составляется псевдоинверсная задача наименьших квадратов. Предположим, что задержка времени датчика Δt представляет собой функцию массового расхода и частоты возбуждения.When using frequency as a means of detecting and compensating for temperature changes, the sequential expansion of Δt using the Taylor series isolates the influence of frequency and mass flow on Δt. This extension is transformed so that it looks like a flow equation, and a pseudo-inverse least squares problem is compiled. Assume that the time delay of the sensor Δt is a function of the mass flow rate and the excitation frequency.
Это выражение можно расширить вокруг рабочей точки, используя ряд Тейлора:This expression can be expanded around the operating point using the Taylor series:
Уравнение 1.2 представляет собой полное расширение, и его нельзя использовать для бесконечного количества членов более высокого порядка. Оптимальное соответствие может быть обеспечено, используя члены, которые линейно влияют на нулевой поток и ККП в зависимости от температуры, и члены, которые оказывают квадратичное влияние на нулевой поток и ККП в зависимости от температуры. Однако в пределах диапазона рабочих температур датчика (18-28°C) в соответствии с настоящим изобретением поведение является достаточно линейным для использования только членов частоты, линейно влияющих на ККП и Δt0. В результате этого и при замене обозначений частных производных получим:Equation 1.2 is a complete extension and cannot be used for an infinite number of terms of a higher order. Optimal matching can be achieved using terms that linearly affect the zero flux and CFC depending on temperature, and terms that quadratically influence the zero flow and CFC depending on temperature. However, within the operating temperature range of the sensor (18-28 ° C) in accordance with the present invention, the behavior is linear enough to use only frequency terms that linearly affect the CCP and Δt 0 . As a result of this, and when replacing the notation of partial derivatives, we obtain:
Теперь переставим члены, группируя члены, ассоциированные с нулевым потоком, и члены, ассоциированные с потоком:Now we rearrange the members, grouping the members associated with the zero thread and the members associated with the thread:
Для удобства выберем номинальное значение , тогда уравнение 1.4 можно перегруппировать так, что оно будет выглядеть, как уравнение потока:For convenience, we choose the nominal value , then equation 1.4 can be rearranged so that it looks like the flow equation:
Уравнение потока предшествующего уровня техники представляет собой:The prior art flow equation is:
Учитывая аналогию между уравнениями 1.5 и 1.6, можно видеть, что участок уравнения 1.5 относительно "нуля", как функция частоты, представляет собой:Given the analogy between equations 1.5 and 1.6, we can see that the plot of equation 1.5 relative to "zero", as a function of frequency, is:
и участок уравнения 1.5, относящийся к "коэффициенту калибровки потока", как функция частоты, представляет собой:and a portion of equation 1.5 relating to the "flow calibration coefficient" as a function of frequency is:
Если переписать уравнение 1.4 в форме векторного уравнения, будет сформулирована псевдоинверсная задача наименьших квадратов:If we rewrite Equation 1.4 in the form of a vector equation, the pseudo-inverse least-squares problem will be formulated:
Если предположить, что можно регистрировать Δt и частоту возбуждения Кориолисова расходомера, при регистрации массового расхода от последовательно соединенного эталонного Кориолисова расходомера, можно решить вектор-столбец в уравнении 1.4 в результате умножения обеих сторон на псевдоинверсную величину вектора строки:Assuming that it is possible to record Δt and the excitation frequency of the Coriolis flowmeter, when registering the mass flow rate from a series-connected reference Coriolis flowmeter, we can solve the column vector in equation 1.4 by multiplying both sides by the pseudo-inverse value of the row vector:
Уравнение 1.10 представляет собой уравнение, которое требуется использовать в настоящем изобретении для оптимальной характеристики зависимости температуры датчика.Equation 1.10 is the equation that you want to use in the present invention to optimally characterize the temperature dependence of the sensor.
Как указано выше, частота возбуждения имеет линейную зависимость от температуры. В соответствии с этим компенсация влияния температуры на поток, используя частоту возбуждения, является предпочтительной.As indicated above, the excitation frequency has a linear temperature dependence. Accordingly, compensation for the effect of temperature on the flow using the excitation frequency is preferred.
Описание фиг.5Description of FIG. 5
На фиг.5, линиями 501 и 502 представлена взаимозависимость между частотой возбуждения и температурой для двух датчиков расходомерной трубки. Датчики расходомерной трубки установили в печи, температура в которой периодически изменялась от 15 до 35°C. Линия линейной тенденции была подобрана для каждого набора данных линий 501 и 502, и указанный рабочий диапазон для датчика показан между пунктирными линиями 503 и 504. Используя наклон каждой линии 501 и 502 тенденции, можно получить оценку чувствительности частоты возбуждения, которая равна 14 Гц на весь диапазон колебаний температуры.Figure 5,
Описание фиг.6Description of FIG. 6
На фиг.6 показаны графики зависимости частоты возбуждения от удельного веса текучей среды для одних и тех же двух датчиков, представленных линиями 601 и 602 тенденции. Датчики предназначены для измерения скорости потока суспензий, плотность текучей среды которых составляет от 1,0 до 1,3 SG (удельная плотность, УП), как показано для линий 603 и 604 тенденции. Эти текучие среды использовали для охвата рабочего диапазона плотности датчиков. Три точки данных получили для каждого датчика, и линию тенденции построили по этим данным. Используя наклон каждой линии тенденции, можно получить оценку чувствительности частоты возбуждения, которая равна 4 Гц на диапазон FS изменения плотности. Такой результат выглядит значительным, но следует отметить, что каждый Кориолисов расходомер установлен в определенном процессе с использованием определенной текучей среды в этом диапазоне. Кроме того, после установки пользователи обычно калибруют свой процесс относительно действительного выходного значения потока, получая оценку ошибки при использовании новой текучей среды обработки в устройстве.Figure 6 shows graphs of the dependence of the excitation frequency on the specific gravity of the fluid for the same two sensors, represented by
Описание фиг.7-12Description of Figs. 7-12
Со ссылкой на фиг.7-12 описан способ, с помощью которого получают калибровочные константы Δt0, αF, уравнения 1.5 потока, используя процедуру калибровки в соответствии с настоящим изобретением. Эти калибровочные константы получают используя уравнение 1.10. После получения их используют в уравнении 1.5 потока вместе с измеряемыми значениями частоты F возбуждения и Δt (задержка времени, индуцированная потоком) для определения измеренного значения массового расхода. Это подробно описано в следующих абзацах. Калибровочные константы Δt0, αF, получают, используя четырехуровневую процедуру, которая описана ниже.With reference to Figs. 7-12, a method is described by which calibration constants Δt 0 , α F , are obtained, flow equation 1.5 using the calibration procedure in accordance with the present invention. These calibration constants are obtained using equation 1.10. Once received, they are used in Equation 1.5 of the flow along with the measured values of the excitation frequency F and Δt (time delay induced by the flow) to determine the measured value mass flow rate. This is described in detail in the following paragraphs. Calibration constants Δt 0 , α F , receive using the four-level procedure, which is described below.
Эталонный Кориолисов расходомер и Кориолисов расходомер, предназначенный для калибровки, соединяют последовательно и подают тестовый поток. Данные потока, соответствующие циклам 1-4 измерения по Таблице 1, приведенной ниже, используют для калибровки. Матрица испытаний для идентификации массового расхода эталонного тестового измерителя и вклада температуры/частоты в Δt показана в Таблице 1. Измеренные значения массового расхода для эталонного Кориолисова расходомера и подключенного к нему последовательно испытуемого Кориолисова расходомера представлены на фиг.7.The reference Coriolis flowmeter and Coriolis flowmeter for calibration are connected in series and a test flow is supplied. The flow data corresponding to the measurement cycles 1-4 in Table 1 below are used for calibration. The test matrix for identifying the mass flow rate of the reference test meter and the contribution of temperature / frequency to Δt is shown in Table 1. The measured mass flow rates for the Coriolis reference meter and the Coriolis meter tested in series are shown in FIG. 7.
Измеренные значения массового расхода в эталонном Кориолисовом расходомере и подключенном к нему последовательно испытуемом Кориолисовом расходомере, полученные в четырех циклах измерения, приведенных в Таблице 1, представлены на фиг.7. Использовали четыре результата измерений, показанные на фиг.7, вместе с соответствующими значениями температуры, частоты возбуждения и для эталонного Кориолисова расходомера. Линия 703 представляет массовый расход в эталонном Кориолисовом расходомере.The measured mass flow rates in the reference Coriolis flowmeter and the Coriolis flowmeter connected in series with it, obtained in the four measurement cycles shown in Table 1, are presented in Fig.7. Used the four measurement results shown in Fig.7, together with the corresponding values of temperature, excitation frequency and for reference Coriolis flowmeter.
На фиг.8 представлены данные, полученные для четырех тестовых измерений по фиг.7. Этот профиль данных используют, как описано ниже в уравнении 1.10, для получения значений калибровочных констант Δt0, αF, Линия 803 представляет скорость потока для эталонного Кориолисова расходомера.On Fig presents the data obtained for the four test measurements in Fig.7. This data profile is used, as described below in equation 1.10, to obtain the values of the calibration constants Δt 0 , α F ,
На фиг.9 показаны результаты одновременного использования частотной и температурной компенсации (РДТ) для состояний установившегося потока. Оба способа показали хорошее совпадение данных для калибровки Кориолисова расходомера при условиях установившегося потока. На фиг.9 линией 901 показана частота возбуждения, линией 902 - температура, линией 903 представлено значение массового расхода для каждого цикла измерений и линией 905 показана величина ошибки. Результаты обоих способов компенсации представлены линией 905, поскольку оба они соответствуют установившимся потокам. Эта точность представлена нулевой ошибкой для обоих способов на линии 905 для всех четыре тестовых измерений.Figure 9 shows the results of the simultaneous use of frequency and temperature compensation (RTD) for steady state flow. Both methods showed good agreement between Coriolis flowmeter calibration data under steady-state flow conditions. 9, line 901 shows the excitation frequency,
Электронная измерительная схема 121, показанная на фиг.1 и 15, выполняет функцию обработки данных для воплощения операций, представленных на фиг.7-9.
Описание фиг.10 и 11Description of figures 10 and 11
На фиг.10 показана блок-схема 1000, описывающая, как в способе и устройстве в соответствии с настоящим изобретением получают калибровочные константы. На фиг.10 раскрыто множество этапов обработки или этапов программы, каждая из которых представляет собой одну или несколько программных инструкций, сохраненных в запоминающем устройстве 1502 электронной измерительной схемы 121 Кориолисова расходомера. Эти инструкции выполняются с помощью процессора 1502 электронной измерительной схемы 121 Кориолисова расходомера, и результаты либо сохраняют в запоминающем устройстве 1501 электронной измерительной схемы расходомера, или выводят для пользователя по цепи 122. Процесс, показанный на фиг.10, получает константы Δt0, αF, , калибровки. Полученные калибровочные константы выводят на фиг.11, где их используют для получения компенсированного по температуре значения массового расхода.10 is a
На фиг.10 в элемент 1002 поступают сигналы датчиков LP0 и RP0 по фиг.1, который передает их в элемент 1004, который использует полученную информацию для определения детектируемого значения Δt и частоты F возбуждения испытуемого расходомера. Элемент 1006 принимает из элемента 1003 сигналы, представляющие измеренное значение массового расхода, от включенного последовательно эталонного расходомера. Элемент 1006 принимает обозначенную выше информацию от элементов 1004 и 1003 и использует ее для получения калибровочных констант Δt0, αF, , , решая уравнение 1.10.10, the signals LP0 and RP0 of FIG. 1 are transmitted to
Полученные калибровочные константы передают из элемента 1006 в элемент 1106 на фиг.11. Элемент 1102 принимает входные сигналы датчиков от датчиков LP0 и RP0 по фиг.1 для испытуемого расходомера. Эту информацию передают в элемент 1104, который получает значение Δt и частоты F возбуждения для испытуемого расходомера и передает их в элемент 1106. Элемент 1106 принимает выходные значения элементов 1104 и 1006 для получения компенсированного по температуре значения массового расхода испытуемого расходомера, используя уравнение 1.5, обозначенное в элементе 1106. Члены Δt и Δt0 получают с помощью элемента 1006. Выражение F-F0, присутствующее как в числителе, так и в знаменателе уравнения 1.5, получают с помощью элемента 1106 из элемента 1104. Член αF получают с помощью элемента 1004. Члены и получают из элемента 1104.The resulting calibration constants are passed from
Элемент 1106 использует все эти члены с правой стороны уравнения 1.5 для получения компенсированного по температуре значения массового расхода, выводимого для пользователя через выход 122 по фиг.1 электронной измерительной схемы 121.
Описание фиг.12Description of FIG. 12
На фиг.12 представлен способ в соответствии с настоящим изобретением, который используется для получения калибровочных констант Δt0, αF, используя уравнение 1.10. Для получения калибровочных констант Δt0, αF, испытуемого расходомера (ИРМ) требуются:On Fig presents a method in accordance with the present invention, which is used to obtain calibration constants Δt 0 , α F , using equation 1.10. To obtain the calibration constants Δt 0 , α F , test flowmeter (IRM) required:
- результаты действительного измерения массового расхода, полученные из подключенного последовательно эталонного расходомера, который подключен последовательно с испытуемым Кориолисовым расходомером,- the results of the actual measurement of mass flow obtained from a series-connected reference flow meter, which is connected in series with the tested Coriolis flow meter,
- измеренное значение температуры из ИРМ,- the measured temperature value from the IRM,
- измеренные значения частоты ИРМ.- measured values of the IRM frequency.
Эти измерения выполняют, в то время как ИРМ подвергается условиям обработки, показанным в приведенной ниже таблице 1.These measurements are performed while the IRM is subjected to the processing conditions shown in Table 1 below.
Действительное эталонное значение массового расхода и температуры текучей среды может отличаться от идеальных эталонных значений массового расхода и температуры текучей среды из-за ограничений возможности управления потоком на стенде, на котором выполняют калибровку ИРМ.The actual reference value of the mass flow rate and temperature of the fluid may differ from the ideal reference value of the mass flow rate and temperature of the fluid due to limitations on the ability to control the flow on the bench on which the IRM calibration is performed.
Для каждого цикла измерений, приведенного в Таблице 1, выполняют множество измерений действительного массового расхода, температуры ИРМ и частоты возбуждения ИРМ. Предположим:For each measurement cycle shown in Table 1, many measurements of the actual mass flow rate, the temperature of the IRM and the excitation frequency of the IRM are performed. Suppose:
M = количество измерений для трех указанных выше значений во время цикла 1 измерения.M = number of measurements for the three above values during
N = количество измерений для трех указанных выше значений во время цикла 2 измерения.N = number of measurements for the three above values during
O = количество измерений для трех указанных выше значений во время цикла 3 измерения.O = number of measurements for the three above values during cycle 3 measurements.
P = количество измерений для трех указанных выше значений во время цикла 4 измерения.P = number of measurements for the three above values during
Во время калибровочных измерений по фиг.8 эталонный массовый расход , температура ИРМ и частота возбуждения ИРМ должны измеряться M+N+O+P раз для каждого параметра. Требуется, чтобы M+N+O+P равнялось, по меньшей мере, количеству параметров, решаемых с помощью Уравнения 1.10. Однако рекомендуется, чтобы сумма M+N+O+P была намного больше, чем количество решаемых параметров. Это представляет собой определение задачи наименьших квадратов, которую здесь пытаются решить.During the calibration measurements of FIG. 8, the reference mass flow rate , IRM temperature and IRM excitation frequency should be measured M + N + O + P times for each parameter. It is required that M + N + O + P be equal to at least the number of parameters solved using Equation 1.10. However, it is recommended that the sum of M + N + O + P be much larger than the number of parameters to be solved. This is the definition of the least squares problem that they are trying to solve here.
Для исключения путаницы предположим, что M=N=0=P, в результате суммарное количество измерений эталонного значения массового расхода, температуры ИРМ и частоты ИРМ равно 4-кратному значению М. Размеры задачи калибровки, представленной Уравнением 1.10, с параметрами, приведенными в таблице 1 и представленными на фиг.8, также показаны на фиг.12.To avoid confusion, suppose that M = N = 0 = P, as a result, the total number of measurements of the reference value of the mass flow rate, the temperature of the IRM and the frequency of the IRM is 4 times the value of M. The sizes of the calibration problem presented by Equation 1.10, with the parameters shown in the table 1 and shown in FIG. 8 are also shown in FIG. 12.
После того как данные по фиг.8 будут получены и уравнение 1.10 будет решено, получают четыре значения, а именно Δt0, αF, Они представляют собой требуемые калибровочные константы. Член Δt0 представляет собой нулевое смещение ИРМ. Это значение получают при обнулении измерителя в традиционном смысле (то есть, в результате нажатия кнопки обнуления). Член αF представляет собой влияние линейной частоты (следовательно, температуры) на нулевое смещение ИРМ. Член представляет собой коэффициент калибровки потока (ККП) ИРМ.After the data of FIG. 8 has been obtained and equation 1.10 has been solved, four values are obtained, namely Δt 0 , α F , They represent the required calibration constants. The term Δt 0 represents the zero displacement of the IRM. This value is obtained when the meter is zeroed in the traditional sense (that is, as a result of pressing the zeroing button). The α F term represents the effect of linear frequency (hence temperature) on the zero offset of the IRM. Member represents the coefficient of flow calibration (CCP) IRM.
Член представляет собой влияние линейной частоты (следовательно, температуры) на ККП ИРМ. Эти калибровочные константы теперь можно использовать в Уравнении 1.5 для расчета компенсированного по частоте (следовательно, по температуре) массового расхода ИРМ.Member represents the influence of the linear frequency (therefore, temperature) on the CCM IRM. These calibration constants can now be used in Equation 1.5 to calculate the frequency-compensated (hence temperature) mass flow rate of the IRM.
Электронная измерительная схема 121, показанная на фиг.1 и 15, выполняет обработку данных, требуемую для выполнения операций, представленных на фиг.12.The
Описание фиг.13Description of FIG. 13
На фиг.13 показан результат использования определения частоты для температурной компенсации по сравнению с использованием датчиков температуры РДТ, для отслеживания частоты расходомерной трубки и температурной компенсации. На фиг.13 ясно показано преимущество температурной компенсации на основе частоты по сравнению с использованием РДТ. Линией 1303 представлено значение массового расхода, полученное с помощью эталонного Кориолисова расходомера. Сплошной линией 1308 представлены результаты, полученные используя датчики РДТ. Пунктирной линией 1309 иллюстрируется отслеживание частоты в соответствии с настоящим изобретением.13 shows the result of using frequency determination for temperature compensation compared to using RTD temperature sensors to track the frequency of the flow tube and temperature compensation. 13 clearly shows the advantage of frequency-based temperature compensation compared to using RTD.
Линией 1303 представлена частота возбуждения. Линией 1302 представлена температура. Линией 1301 представлено полученное в результате значение массового расхода. На прямых участках линии 1303 результаты измерения, полученные эталонным измерителем с использованием РДТ и с использованием частоты, накладываются друг на друга, при этом результаты отклоняются только на участках 1305, 1306 и 1307, которые представляют внезапные изменения массового расхода. Элемент 1305 содержит линии 1303, 1308 и 1309. Линия 1303 представляет массовый расход, полученный с помощью эталонного измерителя. Линией 1308 представлен отклик РДТ. Линией 1309 представлен отклик, полученный с использованием отслеживания частоты. Можно видеть, что отклики, представленные линиями 1303 и 1309, являются, по существу, одинаковыми во время переходного периода, представленного элементом 1305. Также по отклику 1308 элемента 1305 можно видеть, что отклик РДТ существенно расходится при сравнении его с откликом, полученным эталонным измерительным устройством. То же наблюдение можно сделать в отношении элементов 1306 и 1307, где результаты, полученные с использованием частотной компенсации, отображаемой линией 1309, более близко соответствует отклику эталонного устройства, отображаемого с помощью линии 1303, чем результаты, отображаемые линией 1308, представляющей результаты, полученные используя температурную компенсацию РДТ.
Значения массового расхода по фиг.13 соответствуют соответственно обозначенным элементам на фиг.7, 8 и 9.Values the mass flow rate in Fig.13 correspond respectively to the designated elements in Fig.7, 8 and 9.
На основе анализа фиг.13 можно сделать вывод, что использовать отслеживание частоты для температурной компенсации гораздо более предпочтительно по сравнению с использованием РДТ, в случае когда требуется обеспечить точность в переходных условиях массового расхода.Based on the analysis of FIG. 13, it can be concluded that the use of frequency tracking for temperature compensation is much more preferable compared to the use of RTD, in the case when it is necessary to ensure accuracy in transient conditions of mass flow.
Электронная измерительная схема 121, показанная на фиг.1 и 15, выполняет обработку данных, требуемую для осуществления операций, показанных на фиг.13.The
Описание фиг.14Description of FIG. 14
Со ссылкой на фиг.14 раскрыто сравнение точности отклика при использовании отслеживания частоты по сравнению с использованием РДТ. Линией 1401 представлена частота возбуждения, линией 1402 представлена температура и линией 1403 представлен массовый расход. Линия 1414 представляет ошибку компенсации, получаемую при использовании отслеживания частоты по сравнению с использованием РДТ. Как можно видеть, при использовании РДТ по сравнению с отслеживанием частоты получают сопоставимые результаты, когда массовый расход является, по существу, постоянным. Однако элементы 1405, 1406 и 1407 обозначают состояния, в которых происходят переходные процессы массового расхода. Как показано для элемента 1405, отклик при использовании отслеживания 1415 частоты более близко соответствует массовому расходу 1414, измеренному эталонным устройством, чем отклик 1405 РДТ.With reference to FIG. 14, a comparison of the accuracy of the response when using frequency tracking is compared with using the RTD.
Электронная измерительная схема 121, показанная на фиг.1 и 15, выполняет обработку данных, требуемую для выполнения операций, показанных на фиг.14.The
Описание фиг.15Description of FIG. 15
Как показано на фиг.15, электронная измерительная схема 121 включает в себя процессор 1501 и запоминающее устройство 1502.As shown in FIG. 15, the
Процессор 1501 может содержать обычное ЦПУ. В качестве альтернативы он может содержать специализированный процессор или процессор общего назначения, или DSP (ЦПС, цифровой процессор сигналов). Запоминающее устройство 1502 может содержать систему памяти любого типа, такую как запоминающее устройство типа флэш или обычное ПЗУ и ОЗУ, предназначенные для сохранения информации, как в течение длительного времени, так и в течение короткого времени.The
Электронная измерительная схема 121 принимает входную информацию по цепи 123 и передает выходную информацию по цепи 122 для пользователя. Электронная измерительная схема 121 принимает входные сигналы по цепи 123 от датчиков LP0 и RP0. Эти сигналы датчиков показаны на фиг.10 в элементе 1002. Сигналы датчиков передают из элемента 1002 в элемент 1004, который выполняет обозначенные функции и выводит свою информацию в элемент 1006. Элементы 1002 и 1004 продублированы на фиг.11 как элементы 1102 и 1104. Элемент 1006 на фиг.10 принимает выходные сигналы элементов 1004 и 1003 и получает обозначенные калибровочные константы. Для этой функции используются запоминающее устройство 1502 и процессор 1501 по фиг.15.An
Элемент 1106 по фиг.11 принимает выходные сигналы элемента 1006 и элемента 1104 и получает обозначенное значение массового расхода в результате решения уравнения 1.5.
Эти функции выполняются с использованием запоминающего устройства 1502 и процессора 1501 по фиг.15.These functions are performed using
Запоминающее устройство 1502 и процессор 1501 электронной измерительной схемы 121 также используются для выполнения различных расчетов и функций, показанных на фиг.5, 6, 7, 8, 9, 12, 13 и 14.The
Следует понимать, что заявленное изобретение не ограничивается описанием предпочтительного варианта выполнения, но охватывает другие модификации и изменения в пределах объема и сущности концепции изобретения. Хотя в связи с изобретением были описаны конкретные взаимозависимости и уравнения, следует понимать, что изобретение включает в себя и может применяться на практике с использованием модификаций раскрытых уравнений и взаимозависимостей. Кроме того, хотя способ и устройство показаны в связи с Кориолисовым расходомером, следует понимать, что этот способ и устройство в соответствии с изобретением можно использовать с Кориолисовым расходомером любого типа, включая Кориолисов расходомер с металлической, пластиковой или стеклянной расходомерной трубкой (трубками).It should be understood that the claimed invention is not limited to the description of the preferred embodiment, but covers other modifications and changes within the scope and essence of the concept of the invention. Although specific interdependencies and equations have been described in connection with the invention, it should be understood that the invention includes and can be practiced using modifications of the disclosed equations and interdependencies. In addition, although the method and device are shown in connection with a Coriolis flowmeter, it should be understood that this method and device in accordance with the invention can be used with any type of Coriolis flowmeter, including a Coriolis flowmeter with a metal, plastic or glass flow tube (s).
Claims (27)
генерирования первого сигнала, представляющего Кориолисово отклонение указанной расходомерной трубки;
генерирования второго сигнала, представляющего характеристики указанного расходомера, в котором указанные характеристики включают в себя частоту F возбуждения указанного Кориолисова расходомера, а также индуцированную задержку Δt времени; и
отличающийся наличием электронной измерительной схемы для использования указанного первого и указанного второго сигналов для обеспечения температурной компенсации выходных сигналов указанного Кориолисова расходомера.1. A method of providing temperature compensation for a Coriolis flow meter having at least one flow tube; wherein said method comprises the following steps:
generating a first signal representing a Coriolis deflection of said flow tube;
generating a second signal representing the characteristics of said flowmeter, wherein said characteristics include an excitation frequency F of said Coriolis flowmeter, as well as an induced time delay Δt; and
characterized by the presence of an electronic measuring circuit for using the specified first and specified second signals to provide temperature compensation of the output signals of the specified Coriolis flowmeter.
приема калиброванного значения массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера, и
использования указанного первого и указанного второго сигналов, и указанного калиброванного значения массового расхода для обеспечения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.2. The method according to claim 1, wherein said step of providing temperature compensation includes the following steps:
receiving a calibrated mass flow rate from a Coriolis reference flowmeter, and
using said first and said second signals and said calibrated mass flow rate value to provide said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
использования указанного первого и указанного второго сигналов, и указанного калиброванного значения массового расхода, для получения калибровочных констант для указанного Кориолисова расходомера; и
использования указанных калибровочных констант для обеспечения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.3. The method according to claim 2, wherein said step of providing temperature compensation includes the following steps:
using said first and said second signals, and said calibrated mass flow rate value, to obtain calibration constants for said Coriolis flowmeter; and
using said calibration constants to provide said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
приема третьего сигнала, представляющего калибровочные константы указанного Кориолисова расходомера; и
использования указанного первого, и указанного второго, и указанного третьего сигналов для определения компенсированного по температуре значения массового расхода для указанного Кориолисова расходомера.5. The method according to claim 1, including additional steps:
receiving a third signal representing the calibration constants of said Coriolis flowmeter; and
using said first, and said second, and said third signals to determine a temperature compensated mass flow rate for said Coriolis flowmeter.
определения частоты F возбуждения из указанного второго сигнала;
получения калибровочной константы αF линейной частоты для нуля; и
использования указанной частоты F возбуждения и указанной калибровочной константы αF линейной частоты для нуля для получения указанного компенсированного по температуре значения массового расхода.6. The method according to claim 4, including additional steps:
determining an excitation frequency F from said second signal;
obtaining a calibration constant α F linear frequency for zero; and
using said excitation frequency F and said linear frequency calibration constant α F for zero to obtain the temperature-compensated mass flow rate.
получения коэффициента для потока; и
использования указанной частоты F возбуждения и указанной константы αF линейной частоты возбуждения для нуля, и указанной константы для потока для получения указанного компенсированного по температуре значения массового расхода.7. The method according to claim 6, including additional steps:
obtaining coefficient for flow; and
using the specified excitation frequency F and the specified constant α F linear excitation frequency for zero, and the specified constant for the flow to obtain the specified temperature-compensated mass flow rate.
получения константы F линейной частоты (температуры) для потока; и использования указанной частоты F возбуждения и указанной калибровочной константы αF линейной частоты возбуждения для нуля и указанной константы для потока, и указанной константы F линейной частоты (температуры) для потока для получения указанного компенсированного по температуре значения массового расхода.8. The method according to claim 7, including additional steps:
get constants F linear frequency (temperature) for the flow; and using said excitation frequency F and said calibration constant α F of the linear excitation frequency for zero and said constant for the stream, and the specified constant F linear frequency (temperature) for the flow to obtain the specified temperature-compensated mass flow rate.
приема значения массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера; и
использования указанного полученного значения массового расхода и указанного второго сигнала для получения указанных калибровочных констант указанного Кориолисова расходомера.9. The method according to claim 3, wherein said step of obtaining said calibration constants comprises the following step:
receiving a mass flow rate value from a reference Coriolis flow meter; and
using said obtained mass flow rate value and said second signal to obtain said calibration constants of said Coriolis flowmeter.
приема указанного второго сигнала для получения индуцированной потоком задержки Δt времени и указанной частоты F возбуждения Кориолисова расходомера; и
использования указанного первого сигнала и указанной индуцированной потоком задержки Δt времени, и указанной частоты F возбуждения для получения указанных калибровочных констант указанного Кориолисова расходомера.10. The method of claim 9, wherein said step of generating said calibration constants comprises additional steps:
receiving said second signal to obtain a flow-induced delay Δt of the time and said frequency Coriolis excitation of the flow meter; and
using said first signal and said stream-delayed delay Δt time and said excitation frequency F to obtain said calibration constants of said Coriolis flowmeter.
получения константы αF линейной частоты возбуждения для номинальной задержки Δt0 времени; и
использования указанной частоты F возбуждения и указанной константы αF линейной частоты возбуждения для указанной номинальной задержки Δt0 времени для получения указанных калибровочных констант.11. The method of claim 10, wherein said step of generating said calibration constants comprises additional steps;
obtaining a constant α F of the linear excitation frequency for a nominal time delay Δt 0 ; and
using the specified excitation frequency F and the indicated constant α F of the linear excitation frequency for the specified nominal time delay Δt 0 to obtain the specified calibration constants.
Δt0, αF, 12. The method according to any one of claims 9 to 11, wherein said calibration constants are:
Δt 0 , α F ,
где Δt - индуцированная потоком задержка времени;
Δt0 - номинальная задержка времени;
- массовый расход;
F - частота возбуждения;
F0 - частота возбуждения для номинального нулевого потока;
αF - константа линейной частоты для нуля.
- константа, связанная с FCF (ККП, коэффициент калибровки потока).
- константа линейной частоты (температуры).13. The method according to any one of claims 3 and 5-11, wherein said step of obtaining said calibration constants includes the step of solving the expression:
where Δt is the time delay induced by the flow;
Δt 0 - nominal time delay;
- mass flow rate;
F is the excitation frequency;
F 0 - excitation frequency for the nominal zero flow;
α F is the linear frequency constant for zero.
- constant related to FCF (CCP, flow calibration coefficient).
is the constant of the linear frequency (temperature).
где Δt - индуцированная потоком задержка времени;
Δt0 - номинальная задержка времени;
- массовый расход;
F - частота возбуждения;
F0 - нулевая частота возбуждения;
αF - константа линейной частоты для нуля;
- константа, связанная с ККП;
- константа линейной ККП частоты (температуры).14. The method according to any one of claims 5 to 8, wherein said step of determining said temperature compensated mass flow rate comprises the step of solving the expression:
where Δt is the time delay induced by the flow;
Δt 0 - nominal time delay;
- mass flow rate;
F is the excitation frequency;
F 0 - zero frequency of excitation;
α F is the linear frequency constant for zero;
- constant associated with the CCP;
is the constant of linear CCP frequency (temperature).
где Δt - индуцированная потоком задержка времени;
Δt0 - номинальная задержка времени;
- массовый расход;
F - частота возбуждения;
F0 - частота возбуждения для номинального нулевого потока;
αF - константа линейной частоты для нуля;
- константа, связанная с ККП;
- константа линейной частоты (температуры).15. The method according to claim 4, in which said step of obtaining said calibration constants includes the step of solving the expression:
where Δt is the time delay induced by the flow;
Δt 0 - nominal time delay;
- mass flow rate;
F is the excitation frequency;
F 0 - excitation frequency for the nominal zero flow;
α F is the linear frequency constant for zero;
- constant associated with the CCP;
is the constant of the linear frequency (temperature).
где Δt - индуцированная потоком задержка времени;
Δt0 - номинальная задержка времени;
- массовый расход;
F - частота возбуждения;
F0 - нулевая частота возбуждения;
αF - константа линейной частоты для нуля;
- константа, связанная с ККП;
- константа линейной ККП частоты (температуры).16. The method according to claim 4, in which the specified step of determining the specified temperature-compensated mass flow rate comprises the step of solving the expression:
where Δt is the time delay induced by the flow;
Δt 0 - nominal time delay;
- mass flow rate;
F is the excitation frequency;
F 0 - zero frequency of excitation;
α F is the linear frequency constant for zero;
- constant associated with the CCP;
is the constant of linear CCP frequency (temperature).
устройство, которое генерирует первый сигнал, представляющий Кориолисовы отклонения указанной расходомерной трубки;
устройство, которое генерирует второй сигнал, представляющий характеристики указанного расходомера, в котором указанные характеристики включают в себя частоту F возбуждения указанного Кориолисова расходомера, а также индуцированную задержку Δt времени; и
отличающееся наличием электронной измерительной схемы (121), в которой указанный первый и указанный второй сигналы используются для обеспечения температурной компенсации выходных сигналов указанного Кориолисова расходомера.17. A device that provides temperature compensation for a Coriolis flow meter having at least one flow tube, said device comprising:
a device that generates a first signal representing Coriolis deviations of the specified flow tube;
a device that generates a second signal representing the characteristics of said flowmeter, wherein said characteristics include an excitation frequency F of said Coriolis flowmeter, as well as an induced time delay Δt; and
characterized by the presence of an electronic measuring circuit (121), in which the specified first and specified second signals are used to provide temperature compensation of the output signals of the specified Coriolis flowmeter.
устройство, которое принимает калиброванное значение массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера, и
устройство, в котором указанный первый и указанный второй сигналы, и указанное калиброванное значение массового расхода используются для обеспечения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.18. The device according to 17, which includes:
a device that receives a calibrated mass flow value from a Coriolis reference flow meter, and
a device in which said first and said second signals and said calibrated mass flow rate value are used to provide said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
устройство, в котором указанный первый и указанный второй сигналы, и указанное калиброванное значение массового расхода используются для получения калибровочных констант для указанного Кориолисова расходомера; и
устройство, в котором указанные калибровочные константы и указанный первый и указанный второй сигналы, и указанные калиброванные значения массового расхода используются для получения указанной температурной компенсации для указанного Кориолисова расходомера.19. The device according to p. 18, which further includes:
a device in which said first and said second signals and said calibrated mass flow rate value are used to obtain calibration constants for said Coriolis flowmeter; and
a device in which said calibration constants and said first and said second signals and said calibrated mass flow values are used to obtain said temperature compensation for said Coriolis flowmeter.
устройство, которое принимает третий сигнал, представляющий калибровочные константы указанного Кориолисова расходомера; и
устройство, в котором указанный первый, и указанный второй, и указанный третий сигналы, и указанные калибровочные константы используются для определения компенсированного по температуре значения массового расхода для указанного Кориолисова расходомера.21. The device according to 17, further including:
a device that receives a third signal representing the calibration constants of the specified Coriolis flowmeter; and
a device in which said first, and said second, and said third signals, and said calibration constants are used to determine a temperature compensated mass flow rate for said Coriolis flowmeter.
устройство, которое определяет частоту F возбуждения из указанного второго сигнала;
устройство, которое получает константу αF калибровки линейной частоты для нуля;
устройство, которое получает коэффициент для потока;
устройство, которое получает константу F линейной частоты (температуры) для потока; и
устройство, в котором указанная частота F возбуждения и указанная константа αF линейной частоты возбуждения для нуля, и указанная константа для потока, и указанная константа F линейной частоты (температуры) для потока используются для получения компенсированного по температуре значения массового расхода.22. The device according to 17, further comprising:
a device that determines the frequency F of the excitation from the specified second signal;
a device that receives the constant α F calibration linear frequency for zero;
device that receives the coefficient for flow;
device that gets a constant F linear frequency (temperature) for the flow; and
a device in which the specified excitation frequency F and the specified constant α F linear frequency of the excitation for zero, and the specified constant for the stream, and the specified constant F linear frequency (temperature) for the flow are used to obtain a temperature-compensated mass flow rate.
устройство, которое принимает значение массового расхода из эталонного Кориолисова расходомера;
устройство, которое принимает указанный второй сигнал для получения индуцированной потоком задержки Δt времени и указанной частоты F возбуждения Кориолисова расходомера;
устройство, которое получает константу αF линейной частоты F возбуждения для номинальной задержки Δt0 времени; и
устройство, в котором указанная частота F возбуждения, и указанная константа αF линейной частоты возбуждения для указанной номинальной задержки Δt0 времени, и указанное значение массового расхода используются для получения указанных калибровочных констант.23. The device according to claim 19, in which the specified device, which receives the specified calibration constants, contains:
a device that takes a mass flow value from a Coriolis reference flow meter;
a device that receives the specified second signal to obtain the flow-induced delay Δt time and the specified frequency F of the excitation of the Coriolis flowmeter;
a device that receives a constant α F of the linear excitation frequency F for a nominal time delay Δt 0 ; and
a device in which the specified excitation frequency F, and the specified constant α F linear excitation frequency for the specified nominal delay Δt 0 time, and the specified value of the mass flow rate are used to obtain these calibration constants.
Δt0, αF, 24. The device according to any one of paragraphs.19, 21 and 23, in which these calibration constants are:
Δt 0 , α F ,
где Δt - индуцированная потоком задержка времени;
Δt0 - номинальная задержка времени;
- массовый расход;
F - частота возбуждения;
F0 - частота возбуждения для номинального нулевого потока.
αF - константа линейной частоты для нуля;
- константа, связанная с ККП;
- константа линейной частоты (температуры).25. The device according to any one of paragraphs.21 and 23, in which the specified device, which receives the specified calibration constants, includes a device that solves the expression:
where Δt is the time delay induced by the flow;
Δt 0 - nominal time delay;
- mass flow rate;
F is the excitation frequency;
F 0 is the excitation frequency for the nominal zero flux.
α F is the linear frequency constant for zero;
- constant associated with the CCP;
is the constant of the linear frequency (temperature).
где Δt - индуцированная потоком задержка времени задержки;
Δt0 - номинальная задержка времени;
- массовый расход;
F - частота возбуждения;
F0 - нулевая частота возбуждения;
αF - константа линейной частоты для нуля;
- константа, связанная с ККП;
- константа линейной ККП частоты (температуры).26. The device according to claim 20, in which the specified device, which receives the specified temperature-compensated mass flow rate, solves the following expression
where Δt is the flow-delayed delay time delay;
Δt 0 - nominal time delay;
- mass flow rate;
F is the excitation frequency;
F 0 - zero frequency of excitation;
α F is the linear frequency constant for zero;
- constant associated with the CCP;
is the constant of linear CCP frequency (temperature).
где Δt - индуцированная потоком задержка времени задержки;
Δt0 - номинальная задержка времени;
- массовый расход;
F - частота возбуждения;
F0 - нулевая частота возбуждения;
αF - константа линейной частоты для нуля;
- константа, связанная с ККП;
- константа линейной ККП частоты (температуры). 27. The device according to item 22, in which the specified device, which receives the specified temperature-compensated mass flow rate, solves the following expression
where Δt is the flow-delayed delay time delay;
Δt 0 - nominal time delay;
- mass flow rate;
F is the excitation frequency;
F 0 - zero frequency of excitation;
α F is the linear frequency constant for zero;
- constant associated with the CCP;
is the constant of linear CCP frequency (temperature).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007114289/28A RU2344376C1 (en) | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Method and device for compensating coriolis flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007114289/28A RU2344376C1 (en) | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Method and device for compensating coriolis flow meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007114289A RU2007114289A (en) | 2008-10-27 |
RU2344376C1 true RU2344376C1 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=40376090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007114289/28A RU2344376C1 (en) | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Method and device for compensating coriolis flow meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2344376C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545081C2 (en) * | 2010-08-02 | 2015-03-27 | Майкро Моушн, Инк. | Method and device to detect temperature of element of vibration sensor in vibration meter |
RU2581436C2 (en) * | 2010-09-09 | 2016-04-20 | Майкро Моушн, Инк. | Thermal stresses compensation in a curved tube vibrating flowmeter |
-
2004
- 2004-09-17 RU RU2007114289/28A patent/RU2344376C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545081C2 (en) * | 2010-08-02 | 2015-03-27 | Майкро Моушн, Инк. | Method and device to detect temperature of element of vibration sensor in vibration meter |
US9435695B2 (en) | 2010-08-02 | 2016-09-06 | Micro Motion, Inc. | Method and apparatus for determining a temperature of a vibrating sensor component of a vibrating meter |
RU2581436C2 (en) * | 2010-09-09 | 2016-04-20 | Майкро Моушн, Инк. | Thermal stresses compensation in a curved tube vibrating flowmeter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007114289A (en) | 2008-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6327915B1 (en) | Straight tube Coriolis flowmeter | |
CA2543262C (en) | Diagnostic apparatus and methods for a coriolis flow meter | |
RU2502963C2 (en) | Method and device to determine zero shift in vibration flow metre | |
AU2004324097B2 (en) | Compensation method and apparatus for a coriolis flow meter | |
RU2487322C1 (en) | Method and device to detect flow error in vibration flow metre | |
GB2350426A (en) | Vibrating tube meter | |
RU2602733C1 (en) | Detection of change of cross section area of flow-measuring fluid pipeline of vibration meter by determining rigidity of transverse mode | |
JP2004521319A (en) | Apparatus and method for compensating for mass flow of a substance when the density of the substance causes an unacceptable error in the flow rate | |
JP2004521319A5 (en) | ||
US6704666B2 (en) | Determining properties of a flow tube and of a fluid flowing through a flow tube of a coriolis flowmeter | |
JP2005502041A5 (en) | ||
JP2022017585A (en) | Standards-traceable verification of vibratory meter | |
RU2344376C1 (en) | Method and device for compensating coriolis flow meter | |
JP7241882B2 (en) | Method, instrumentation electronics and system for converting directly measured mass flow to account for buoyancy | |
RU2324150C2 (en) | Test unit and diagnosis method for coriolis flow meter | |
JP2023513689A (en) | Apparatus and associated method for applying temperature flow coefficients in vibratory flowmeters |