RU2762219C1 - Method for measuring the phase shift of signals from a coriolis flow meter - Google Patents
Method for measuring the phase shift of signals from a coriolis flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762219C1 RU2762219C1 RU2021100093A RU2021100093A RU2762219C1 RU 2762219 C1 RU2762219 C1 RU 2762219C1 RU 2021100093 A RU2021100093 A RU 2021100093A RU 2021100093 A RU2021100093 A RU 2021100093A RU 2762219 C1 RU2762219 C1 RU 2762219C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- phase shift
- points
- measuring
- flow meter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к обработке сигналов расходомера Кориолиса, а именно к способу определения фазового сдвига сигналов расходомера и к определению массового расхода. Изобретение может быть использовано также в других областях, в которых требуется измерение сдвига фаз сигналов, описывающих колебательные процессы.The invention relates to the processing of signals from a Coriolis flow meter, and in particular to a method for determining the phase shift of the flow meter signals and to determining the mass flow rate. The invention can also be used in other fields in which it is required to measure the phase shift of signals describing oscillatory processes.
Расходомер Кориолиса (также существуют варианты названий - кориолисов расходомер, кориолисовый расходомер) является средством измерения массового расхода жидкости, широко востребованным в различных областях применения. В настоящее время первичный измерительный сигнал преобразователя расходомера Кориолиса в большинстве случаев представляет собой два гармонических или близких к гармоническим сигнала напряжения или тока, снимаемые с катушек, размещенных на колеблющихся участках трубок расходомера. Сдвиг фаз между этими двумя сигналами несет основную информацию об измеряемом расходе жидкости. Указанный сдвиг фаз пропорционален массовому расходу жидкости. Коэффициент пропорциональности между расходом и сдвигом фаз определяется при градуировке прибора. Таким образом, задача измерения массового расхода по первичным сигналам расходомера Кориолиса сводится к задаче измерения сдвига фаз двух сигналов.The Coriolis flowmeter (there are also variants of the name - Coriolis flowmeter, Coriolis flowmeter) is a means of measuring the mass flow of liquid, widely in demand in various fields of application. Currently, the primary measuring signal of a Coriolis flow meter transducer in most cases is two harmonic or near-harmonic voltage or current signals taken from coils located on oscillating sections of the flow meter tubes. The phase shift between these two signals provides basic information about the measured flow rate. The indicated phase shift is proportional to the mass flow rate of the liquid. The proportionality coefficient between the flow rate and the phase shift is determined when calibrating the device. Thus, the task of measuring the mass flow rate from the primary signals of the Coriolis flow meter is reduced to the task of measuring the phase shift of two signals.
Уровень техники.State of the art.
Предшествующий уровень техники в области обработки сигналов расходомера Кориолиса обусловлен особенностями этих сигналов. Среди этих особенностей, осложняющих обработку и приводящих к росту погрешности измерения, можно отметить следующие:The prior art in the field of signal processing for a Coriolis flowmeter is based on the nature of these signals. Among these features that complicate processing and lead to an increase in the measurement error, the following can be noted:
- высокий уровень шумов;- high level of noise;
- частота сигнала от нескольких десятков герц до нескольких килогерц в зависимости от модели и типоразмера расходомера, от плотности заполняющей жидкости;- signal frequency from several tens of hertz to several kilohertz, depending on the model and standard size of the flow meter, on the density of the filling liquid;
- малая амплитуда сигналов, обусловленная малой амплитудой колебаний трубок;- small amplitude of the signals due to the small amplitude of the oscillations of the tubes;
- весьма малые величины сдвига фаз, подлежащего измерению - сдвиг фаз для верхнего предела измерения расходомера не превышает величины нескольких градусов.- very small values of the phase shift to be measured - the phase shift for the upper measurement limit of the flow meter does not exceed a few degrees.
Отсюда вытекают требования к обработке таких сигналов. Результат измерения должен быть нечувствителен к шумам, должен обеспечиваться за счет обработки слабого или усиленного сигнала. Фильтрация сигнала не должна способствовать ухудшению точности измерения. Чувствительность и разрешающая способность обработки должна быть не грубее 0,001-0,01 угловых градуса. Также результат измерения должен сохранять необходимые параметры точности в широком диапазоне частот колебаний сигналов от нескольких десятков до нескольких тысяч герц.Hence the requirements for the processing of such signals. The measurement result should be insensitive to noise, should be provided by processing a weak or amplified signal. Signal filtering should not degrade measurement accuracy. The sensitivity and resolution of processing should be no more coarse than 0.001-0.01 angular degrees. Also, the measurement result must retain the required accuracy parameters in a wide range of signal vibration frequencies from several tens to several thousand hertz.
Следует сказать также о частоте выдачи результата измерения. Поскольку в большинстве практических применений измерение расхода осуществляется при режимах течения, близких к стационарному режиму, отсюда следует, что необходимая частота выдачи результата измерения лежит в диапазоне от 1 до 10 герц. Следовательно, для практических целей достаточно, чтобы прибор осуществлял измерение расхода от 1 до 10 раз в секунду. С целью увеличения экономической эффективности и снижения стоимости расходомера способ измерения должен быть реализуемым с помощью оборудования, имеющего минимально необходимые и достаточные параметры производительности.It should also be said about the frequency of issuing the measurement result. Since, in most practical applications, the flow rate is measured at flow modes close to the stationary mode, it follows that the required frequency of the measurement result is in the range from 1 to 10 hertz. Therefore, for practical purposes, it is sufficient for the instrument to measure the flow rate from 1 to 10 times per second. In order to increase economic efficiency and reduce the cost of the flow meter, the measurement method should be implemented using equipment that has the minimum necessary and sufficient performance parameters.
Рассмотрим некоторые применяемые в настоящее время подходы к решению представленной задачи об определении малого сдвига фаз сигналов.Let us consider some of the currently used approaches to solving the presented problem of determining a small phase shift of signals.
Известен метод преобразования фазового сдвига в интервал времени, описанный в учебном пособии Электронные средства измерений электрических величин: [учеб. пособие] / А.С. Волегов, Д.С. Незнахин, Е.А. Степанова; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал, федер. ун-т. - Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 2014. - 104 с. ([1], с. 40). Данный способ определения фазового сдвига основан на измерении временной задержки между двумя сигналами при прохождении ими некоторого уровня. Однако указанный способ обладает некоторыми недостатками. Так, точность указанного способа резко ухудшается при наличии шума анализируемых сигналов. Кроме того, помимо измерения временной задержки, требуется осуществлять измерение периода или частоты колебаний сигналов. При измерении малого сдвига фаз, характерного для сигналов расходомера Кориолиса, резко возрастают требования к точности измерения малых отрезков времени. В результате указанный способ имеет высокую погрешность в применении к расходомеру Кориолиса.There is a known method for converting the phase shift into a time interval, described in the tutorial Electronic measuring instruments for electrical quantities: [textbook. manual] / A.S. Volegov, D.S. Neznakhin, E.A. Stepanova; Ministry of Education and Science Ros. Federation, Ural, Feder. un-t. - Yekaterinburg: Publishing house Ural, university, 2014 .-- 104 p. ([1], p. 40). This method for determining the phase shift is based on measuring the time delay between two signals when they pass a certain level. However, this method has some disadvantages. Thus, the accuracy of this method is sharply deteriorated in the presence of noise in the analyzed signals. In addition, in addition to measuring the time delay, it is required to measure the period or frequency of the signals. When measuring the small phase shift characteristic of the Coriolis flow meter signals, the requirements for the accuracy of measuring short periods of time are sharply increased. As a result, this method has a high error when applied to a Coriolis flow meter.
Для преодоления негативного влияния шума сигналов на точность измерения разработаны различные способы фильтрации исходных сигналов. Так, известен патент RU 2159410 С2, МПК G01F 1/84. Устройство и способ обработки сигнала для определения фазового сдвига, опубликован 20.11.2000 ([2]). Указанный способ включает в себя создание фильтрационной системы снижения шумов для расходомера Кориолиса. Принцип измерения угла сдвига фаз в этом способе такой же, как описан в упомянутой выше работе ([1], с. 40). Улучшение точности достигается за счет лучшей фильтрации исходных сигналов. Однако указанный способ также обладает определенным недостатком. При отклонении частоты или формы сигнала, вызванном флуктуациями плотности или расхода измеряемой жидкости, возможно возникновение дополнительной погрешности измерения угла сдвига фаз, поскольку указанный способ основан на замере временного сдвига между пересечениями определенного уровня двух сигналов, и упускает из рассмотрения все остальные моменты и форму сигналов. Кроме того, для измерения малого сдвига фаз сигналов требуется аппаратура, способная обеспечить высокую точность измерения малых отрезков времени, что ведет к увеличению стоимости расходомера.To overcome the negative influence of signal noise on the measurement accuracy, various methods of filtering the initial signals have been developed. So, patent RU 2159410 C2, IPC
Известен также способ, описанный в патентном документе Патент RU 2456548 С2, МПК G01F 1/84. Способ обработки сигналов, устройство обработки сигналов и Кориолисов расходомер, опубликован 20.07.2012 ([3]). Данный способ включает в себя для определения разности фаз сигналов дискретное преобразование Фурье (DFT) или быстрое преобразование Фурье (FFT). Указанный способ позволяет получить технический результат - выполнение измерений с постоянной точностью и возможность измерения фазы с высокой производительностью фильтрации. Однако для реализации указанного способа требуется высокопроизводительное и высокоточное электронно-вычислительное оборудование, обладающее высокой точностью измерения отсчетов времени. Как следствие, применение этого способа приводит к усложнению и удорожанию измерительной схемы и расходомера в целом.There is also known the method described in the patent document Patent RU 2456548 C2, IPC
Известен также способ, описанный в патентном документе Патент RU 2371678 С2, МПК G01F 1/84. Высокоскоростная оценка частоты и фазы расходомеров, опубликован 27.10.2009 ([4]). Согласно данному способу, определение сдвига фаз сигналов осуществляют путем формирования девяностоградусного сдвига фаз одного из сигналов при помощи преобразования Гилберта. Вычисление разности фаз выполняют из сигналов первого и второго датчиков и сформированного сигнала девяностоградусного сдвига фаз. Однако, как указано в рассмотренном далее документе [5], этот метод также имеет недостатки, связанные с погрешностями, возникающими при изменениях частоты колебаний трубок вследствие скачков плотности измеряемого вещества, проходящего через расходомер, а также вследствие наличия газовых включений в измеряемой жидкости. В этом способе также используется фильтрация сигнала, вследствие чего ухудшается быстродействие способа. В патентном документе [5] также указано, что данный способ, так же как и способы измерения фазы при помощи преобразования Фурье, относится к так называемым непараметрическим методам, которые имеют принципиальное ограничение на разрешение частот, согласно которому разрешающая способность по частоте А со обратно пропорциональна времени наблюдения ΔТ.There is also known the method described in the patent document Patent RU 2371678 C2, IPC
Известен также способ, описанный в патентном документе Патент RU 2707576 С1, МПК G01F 1/84. Способ вычисления текущей разности фаз и частоты сигналов кориолисовых расходомеров (варианты). А.С. Семенов, О.Л. Ибряева, опубликован 28.11.2019 ([5]). Согласно данному способу, сигнал от датчиков положения расходомерных трубок представляют в виде суммы комплексных экспонент с неизвестными параметрами. Получают набор дискретных отсчетов, затем проводят обработку этого набора методом матричных пучков или векторным методом матричных пучков, вычисляют частоту и сдвиг фаз сигналов. Технический результат данного способа - повышение точности измерения массового и объемного расхода жидкой среды при наличии возмущающей газовой или твердой фазы, сокращение времени измерения за счет уменьшения количества отсчетов. Данный способ является быстродействующим, результат измерения выдается через каждый шаг дискретизации. Однако для реализации указанного способа требуется высокопроизводительное и высокоточное вычислительное оборудование, обладающее высокой точностью по каналу измерения отсчетов времени. Получение результата измерения частоты и фазы (а следовательно, плотности и массового расхода) за каждый шаг дискретизации является избыточным для большинства практических применений. Как следствие, применение этого высокопроизводительного способа приводит к усложнению и удорожанию измерительной схемы и расходомера в целом, при этом частота выдачи результата измерения существенно превосходит практические потребности.There is also known the method described in the patent document Patent RU 2707576 C1, IPC
В книге [1] приведен также метод эллипса ([1], с. 52). Этот метод относится к группе осциллографических методов измерения фазового сдвига. Данный метод наиболее близок к рассматриваемому изобретению, поэтому он является прототипом. Согласно этому методу, для определения фазового сдвига между двумя сигналами используется осциллограф, причем один из сигналов подается на вход канала горизонтального отклонения, а другой - на вход канала вертикального отклонения. В результате на экране осциллографа наблюдают фигуру Лиссажу в виде эллипса. Геометрические параметры эллипса зависят от амплитуд анализируемых сигналов и от угла сдвига фаз между ними. Искомый угол сдвига фаз определяют по известным формулам ([1], с. 52), исходя из параметров фигуры Лиссажу (эллипса), наблюдаемой на экране осциллографа. К преимуществам данного метода измерения угла фазового сдвига относится простота и независимость точности метода от частоты сигналов, поскольку анализируют взаимное соотношение сигналов без переменной времени. К недостаткам данного метода относится невозможность его автоматизации, поскольку для его осуществления требуется участие оператора. Другие недостатки данного метода - низкая точность при измерении малого сдвига фаз сигналов, а также низкая точность при наличии шума сигналов, поскольку для расчета сдвига фаз используют геометрические координаты отдельных точек фигуры Лиссажу, имеющие значительные случайные отклонения вследствие зашумленности анализируемых сигналов. Предлагаемое изобретение позволяет преодолеть указанные недостатки данного метода при сохранении его преимуществ. Раскрытие сущности изобретения.The book [1] also contains the ellipse method ([1], P. 52). This method belongs to the group of oscilloscope methods for measuring phase shift. This method is the closest to the considered invention, therefore, it is a prototype. In this method, an oscilloscope is used to determine the phase shift between two signals, one of the signals being fed to the input of the horizontal deflection channel and the other to the input of the vertical deflection channel. As a result, a Lissajous figure in the form of an ellipse is observed on the oscilloscope screen. The geometrical parameters of the ellipse depend on the amplitudes of the analyzed signals and on the phase angle between them. The desired phase angle is determined by the known formulas ([1], p. 52), based on the parameters of the Lissajous figure (ellipse) observed on the oscilloscope screen. The advantages of this method for measuring the phase shift angle include the simplicity and independence of the accuracy of the method from the signal frequency, since the mutual relationship of signals is analyzed without a time variable. The disadvantages of this method include the impossibility of its automation, since its implementation requires the participation of the operator. Other disadvantages of this method are low accuracy when measuring a small phase shift of signals, as well as low accuracy in the presence of signal noise, since the geometric coordinates of individual points of the Lissajous figure are used to calculate the phase shift, which have significant random deviations due to the noise of the analyzed signals. The proposed invention makes it possible to overcome the indicated disadvantages of this method while maintaining its advantages. Disclosure of the essence of the invention.
Рассмотрим сущность способа. Заданы два гармонических сигнала тока или напряжения равной частоты и амплитуды, имеющие взаимный сдвиг фаз Δϕ:Let's consider the essence of the method. Two harmonic current or voltage signals of equal frequency and amplitude are given, having a mutual phase shift Δϕ:
где AS - амплитуда сигналов, мА или мВ;where A S is the amplitude of the signals, mA or mV;
t - время, с;t - time, s;
ω - угловая частота, с-1;ω - angular frequency, s -1 ;
Δϕ - сдвиг фаз, рад.Δϕ - phase shift, rad.
Сигналы регистрируют аналого-цифровым преобразователем в виде периодических отсчетов xi=f(ti) и yi=f(ti) для моментов времени ti. График изменения сигналов во времени показан на рисунке фиг. 1. В виде маркеров показаны значения дискретных отсчетов сигналов x(t) и y(t), полученные при аналого-цифровом преобразовании. Для наглядности изложения случайной составляющей шумов пока пренебрегаем. Требуется найти сдвиг фаз Δϕ.Signals are recorded by an analog-to-digital converter in the form of periodic readings x i = f (t i ) and y i = f (t i ) for times t i . The graph of signal changes in time is shown in the figure of Fig. 1. The values of discrete samples of signals x (t) and y (t) obtained during analog-to-digital conversion are shown in the form of markers. For clarity, we will neglect the random noise component for now. It is required to find the phase shift Δϕ.
Для минимизации погрешности, связанной с неопределенностью измерения моментов времени отсчетов ti, исключим время из рассмотрения сигналов x(t) и y(t). Будем рассматривать фигуры Лиссажу, образующиеся на экране осциллографа при подключении сигналов x(t) и y(t) на входы каналов горизонтального и вертикального отклонения соответственно, как указано в методе ([1], с. 52). Сигнал x(t), подаваемый на вход горизонтального отклонения, принимаем в качестве опорного, то есть относительно него будем определять сдвиг фаз Δϕ. В результате на экране осциллографа можно наблюдать фигуру эллипса, главные оси которого наклонены к горизонтальной оси экрана. Вид наблюдаемой фигуры при отсутствии шумов приведен на рисунке фиг. 2. В процессе прохождения сигналов x(t), y(t) точка, соответствующая мгновенному значению этих сигналов в каждый момент времени, движется вдоль линии эллипса либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки в зависимости от знака сдвига фаз сигналов. Таким образом, путем исключения параметра времени вместо двух исходных функций x(t) и y(t) получаем одну функцию y=f(x).To minimize the error associated with the uncertainty in measuring the times of the samples t i , we exclude the time from consideration of the signals x (t) and y (t). We will consider the Lissajous figures formed on the oscilloscope screen when the signals x (t) and y (t) are connected to the inputs of the horizontal and vertical deflection channels, respectively, as indicated in the method ([1], p. 52). The signal x (t) supplied to the input of the horizontal deviation is taken as a reference, that is, we will determine the phase shift Δϕ relative to it. As a result, on the oscilloscope screen, you can observe the shape of an ellipse, the main axes of which are tilted to the horizontal axis of the screen. The view of the observed figure in the absence of noise is shown in Fig. 2. During the passage of signals x (t), y (t), the point corresponding to the instantaneous value of these signals at each moment of time moves along the ellipse line either clockwise or counterclockwise, depending on the sign of the phase shift of the signals. Thus, by eliminating the time parameter instead of the two original functions x (t) and y (t), we obtain one function y = f (x).
Как указано в методе ([1], с. 52), искомый сдвиг фаз однозначно определяется геометрическими параметрами полученной фигуры, изображающей график функции y=f(x). Однако, для увеличения точности, для создания возможности автоматизации процесса измерения, для уменьшения погрешности, вызванной шумами сигналов, проведем усовершенствование метода, указанного в ([1], с. 52). Вместо определения координат граничных точек фигуры и координат точек пересечения графика у=f(х) с осями координат и расчета по этим координатам угла сдвига фаз определяем площадь фигуры Лиссажу, с учетом знака, соответствующего направлению обхода контура фигуры. Полученная площадь пропорциональна искомому сдвигу фаз, знак, соответствующий направлению обхода, соответствует знаку искомого сдвига фаз, а коэффициент пропорциональности между площадью и сдвигом фаз может быть получен либо при градуировке, либо расчетным путем. Таким образом, основная идея предлагаемого способа заключается в исключении параметра времени из анализа сигналов и в определении площади фигуры Лиссажу, очерчиваемой на координатной плоскости точкой, координаты которой в каждый момент времени пропорциональны мгновенному значению анализируемых сигналов. Вместо использования осциллографа в предлагаемом способе используем значения одновременных дискретных отсчетов анализируемых сигналов, полученные при аналого-цифровом преобразовании. Поскольку при аналого-цифровом преобразовании непрерывный сигнал преобразуется к множеству дискретных отсчетов, то будем определять площадь фигуры, равновеликой площади указанной фигуры Лиссажу или ее части. Особенностью предлагаемого способа является отсутствие высоких требований к точности измерения отсчетов времени и отсутствие требований к фильтрации шума исходных сигналов, а также вычисление среднего сдвига фаз для одного или нескольких периодов колебаний исходных сигналов.As indicated in the method ([1], p. 52), the desired phase shift is uniquely determined by the geometric parameters of the resulting figure, depicting the graph of the function y = f (x). However, to increase the accuracy, to create the possibility of automating the measurement process, to reduce the error caused by signal noise, we will improve the method specified in ([1], p. 52). Instead of determining the coordinates of the boundary points of the figure and the coordinates of the points of intersection of the graph y = f (x) with the coordinate axes and calculating the phase shift angle according to these coordinates, we determine the area of the Lissajous figure, taking into account the sign corresponding to the direction of traversing the contour of the figure. The resulting area is proportional to the desired phase shift, the sign corresponding to the bypass direction corresponds to the sign of the desired phase shift, and the proportionality coefficient between the area and the phase shift can be obtained either by calibration or by calculation. Thus, the main idea of the proposed method is to exclude the time parameter from the signal analysis and to determine the area of the Lissajous figure, delineated on the coordinate plane by a point, the coordinates of which at each moment of time are proportional to the instantaneous value of the analyzed signals. Instead of using an oscilloscope in the proposed method, we use the values of simultaneous discrete readings of the analyzed signals obtained during analog-to-digital conversion. Since during analog-to-digital conversion a continuous signal is converted to a set of discrete samples, we will determine the area of a figure equal to the area of the specified Lissajous figure or its part. A feature of the proposed method is the absence of high requirements for the accuracy of measuring time readings and the absence of requirements for filtering the noise of the original signals, as well as the calculation of the average phase shift for one or more periods of oscillation of the original signals.
Изложим последовательность действий описываемого способа.Let us outline the sequence of actions of the described method.
Дальнейшее изложение будем вести для сигналов, имеющих, помимо основной гармонической составляющей, также случайную составляющую и шум. Вид сигналов с наличием случайной составляющей и шума представлен на рисунке фиг. 3.The further presentation will be carried out for signals that have, in addition to the fundamental harmonic component, also a random component and noise. The type of signals with the presence of a random component and noise is shown in Fig. 3.
Последовательность действий заключается в следующих операциях.The sequence of actions is as follows.
1. Выполняют аналого-цифровое преобразование двух сигналов, получают множество дискретных одновременных отсчетов сигналов xi(ti) и yi(ti) за время не менее одного периода колебаний одного из сигналов (фиг. 3). Объем указанного множества, то есть ширина окна сбора данных, влияет на степень усреднения результата измерения. При необходимости получения более сглаженного результата измерения следует увеличить ширину окна до нескольких периодов колебаний одного из сигналов, а при необходимости получить результат с более резкой реакцией на изменения следует уменьшить ширину окна, но до величины, соответствующей не менее чем одному периоду колебаний одного из сигналов.1. Perform analog-to-digital conversion of two signals, get a lot of discrete simultaneous readings of signals x i (t i ) and y i (t i ) during at least one period of oscillation of one of the signals (Fig. 3). The volume of the specified set, that is, the width of the data collection window, affects the degree of averaging of the measurement result. If it is necessary to obtain a smoother measurement result, the window width should be increased to several oscillation periods of one of the signals, and if necessary, to obtain a result with a sharper response to changes, the window width should be reduced, but to a value corresponding to at least one oscillation period of one of the signals.
2. При выполнении аналого-цифрового преобразования каждый дискретный отсчет с индексом i маркируют специальной меткой, например ki=1 или ki=-1 (минус 1), в зависимости от того, принадлежит ли данный отсчет участку возрастания или участку убывания одного из сигналов, например сигналах x(t):2. When performing analog-to-digital conversion, each discrete sample with index i is marked with a special label, for example, k i = 1 or k i = -1 (minus 1), depending on whether this sample belongs to an increasing or decreasing section of one of signals, for example signals x (t):
В результате все точки множества дискретных одновременных отсчетов делятся на две группы - имеющие значение метки k=1 и имеющие значение метки k=-1 (минус 1). То или иное значение метки характеризует принадлежность каждой из точек верхней либо нижней ветви фигуры Лиссажу.As a result, all points of the set of discrete simultaneous samples are divided into two groups - having a label value k = 1 and having a label value k = -1 (minus 1). One or another value of the label characterizes the belonging of each of the points of the upper or lower branch of the Lissajous figure.
3. Множество дискретных одновременных отсчетов рассматривают в качестве координат точек на координатной плоскости Оху, оси координат которой изображают анализируемые сигналы. Вследствие того, что значения отсчетов получены дискретно в последовательные моменты времени в результате аналого-цифрового преобразования, множество дискретных одновременных отсчетов рассматривают как облако точек на плоскости Оху, причем форма этого облака представляет собой при отсутствии шумов и при равной амплитуде сигналов эллипс, главные оси которого наклонены к осям координат Оху на 45 градусов. Однако, вследствие малой величины сдвига фаз сигналов расходомера Кориолиса, указанный эллипс оказывается сильно сжатым вдоль одной из главных осей, в результате точки облака точек занимают область, весьма близкую к отрезку прямой, наклоненной под углом 45 градусов к осям координат. Далее, вследствие наличия случайной составляющей погрешности и шума сигналов x(t), y(t), имеется рассеяние координат xi, yi для каждого дискретного отсчета, поэтому облако точек имеет рассеяние, искажающее форму эллипса. Вид облака точек при наличии шума сигналов показан на рисунке фиг. 4. Каждая из точек указанного облака помимо присущих ей координат xi, yi, представляющих собой значения дискретных отсчетов сигналов xi(ti) и yi(ti), несет присущее ей значение метки ki=1 или ki=-1. На рисунке фиг. 4 точки с разными значениями меток показаны в виде маркеров различного вида.3. A plurality of discrete simultaneous readings are considered as the coordinates of points on the coordinate plane Oxy, the coordinate axes of which represent the analyzed signals. Due to the fact that the sample values are obtained discretely at successive times as a result of analog-to-digital conversion, a set of discrete simultaneous samples is considered as a cloud of points on the Oxy plane, and the shape of this cloud is, in the absence of noise and with equal signal amplitude, an ellipse, the main axes of which are tilted to the Oxy coordinate axes by 45 degrees. However, due to the small value of the phase shift of the Coriolis flow meter signals, the specified ellipse is strongly compressed along one of the main axes, as a result, the points of the point cloud occupy an area very close to a segment of a straight line inclined at an angle of 45 degrees to the coordinate axes. Further, due to the presence of a random component of the error and noise of signals x (t), y (t), there is a scattering of coordinates x i , y i for each discrete sample, therefore, the point cloud has scattering that distorts the shape of an ellipse. The view of the point cloud in the presence of signal noise is shown in Fig. 4. Each of the points of the specified cloud, in addition to its inherent coordinates x i , y i , which are the values of discrete samples of signals x i (t i ) and y i (t i ), carries the inherent value of the label k i = 1 or k i = -one. In the figure of FIG. 4 points with different label values are shown as different types of markers.
4. Выбирают вид функций, описывающих границы фигуры, которая будет повторять форму облака точек или его части. Границы указанной фигуры должны очерчивать форму облака или выбранной части с наименьшей погрешностью, причем одна из границ проходит через область облака с точками, имеющими метку ki=1, а другая - через область с точками, имеющими метку ki=-1. Например, может быть выбран вид фигуры, в которой две наклонные границы описываются полиномами второго порядка y(x)=f1(x) и y(x)=f2(x), а две вертикальные границы очерчиваются прямыми, проведенными через заранее выбранные точки с абсциссами а и b (фиг. 4).4. Select the type of functions that describe the boundaries of the shape, which will repeat the shape of the point cloud or its part. The boundaries of the specified figure should outline the shape of the cloud or the selected part with the smallest error, one of the boundaries passing through the area of the cloud with the points labeled k i = 1, and the other through the area with the points labeled k i = -1. For example, a shape can be chosen in which two oblique boundaries are described by second-order polynomials y (x) = f 1 (x) and y (x) = f 2 (x), and two vertical boundaries are outlined by straight lines drawn through the pre-selected points with abscissas a and b (Fig. 4).
5. Для каждой из неизвестных функций выбранного вида, описывающих границы фигуры, выполняют одним из известных способов процедуру наилучшего приближения функций, с тем, чтобы получить функции, описывающие с наименьшей погрешностью форму облака точек или его части. Например, может быть выбран метод наименьших квадратов для определения неизвестных коэффициентов функций (в частности, полиномов второго порядка) f1(x) и f2(x). При определении функций наилучшего приближения включают в расчет для одной из функций точки, имеющие значение метки ki=1, для другой функции - точки, имеющие значение метки ki=-1 (фиг. 4). В зависимости от того, повторяет ли фигура форму всего облака точек или его части, включают в расчет или все точки облака с соответствующим значением метки, или те точки, абсциссы которых лежат внутри выбранной области [а; b].5. For each of the unknown functions of the selected type, describing the boundaries of the figure, perform one of the known methods the procedure of the best approximation of the functions in order to obtain the functions that describe with the least error the shape of the point cloud or its part. For example, the least squares method can be chosen to determine the unknown coefficients of functions (in particular, second-order polynomials) f 1 (x) and f 2 (x). When determining the functions of the best approximation, points with a label value k i = 1 are included in the calculation for one of the functions, and points with a label value k i = -1 (Fig. 4) for the other function. Depending on whether the figure repeats the shape of the entire cloud of points or its parts, include in the calculation either all points of the cloud with the corresponding label value, or those points whose abscissas lie within the selected area [a; b].
6. Определяют площадь фигуры одним из известных способов. Например, в случае, если в качестве функций выбран полином второго порядка, для определения площади может быть выбран способ вычисления определенного интеграла с пределами интегрирования, соответствующими абсциссам крайних точек облака или выбранной части облака точек. В этом случае площадь фигуры вычисляют по формуле6. Determine the area of the figure by one of the known methods. For example, if a second-order polynomial is selected as functions, a method for calculating a definite integral with limits of integration corresponding to the abscissas of the extreme points of a cloud or a selected part of the point cloud can be selected to determine the area. In this case, the area of the figure is calculated by the formula
где S - площадь фигуры;where S is the area of the figure;
а, b - пределы интегрирования.a, b - limits of integration.
7. Определяют искомый сдвиг фаз сигналов по полученному значению площади S, причем знак сдвига фаз соответствует знаку вычисленного значения площади. Полученная площадь S, равная разности двух указанных определенных интегралов, является однозначной мерой искомой разности фаз сигналов расходомера Кориолиса, а следовательно, и однозначной мерой массового расхода. Сдвиг фаз и массовый расход вычисляют по формулам7. Determine the desired phase shift of the signals from the obtained value of the area S, and the sign of the phase shift corresponds to the sign of the calculated value of the area. The resulting area S, equal to the difference between the two specified definite integrals, is an unambiguous measure of the desired phase difference of the Coriolis flow meter signals, and, therefore, an unambiguous measure of the mass flow rate. The phase shift and mass flow rate are calculated using the formulas
где kS, kϕ - коэффициенты;where k S , k ϕ - coefficients;
K=kS⋅kϕ - произведение коэффициентов.K = k S ⋅k ϕ is the product of coefficients.
Коэффициенты kS, kϕ или их произведение K определяют при градуировке прибора.Coefficients k S , k ϕ or their product K are determined when calibrating the device.
Описанный способ обеспечивает получение нескольких технических результатов. Первый результат способа - это обеспечение возможности автоматизации измерений за счет аналого-цифрового преобразования. Второй результат способа - увеличение точности измерений углового сдвига фаз при отсутствии высоких требований к точности измерения отсчетов времени. Этот результат достигается за счет исключения параметра времени из процесса определения сдвига фаз. Третий результат способа - увеличение точности измерения при минимизации требований к фильтрации сигнала. Этот результат достигается за счет определения сдвига фаз через площадь фигуры. Четвертый результат - это сохранение точности измерения при изменении частоты колебаний, вызванных флуктуациями расхода или плотности жидкости или наличием газовой или твердой фазы в потоке. Этот результат обусловлен также исключением параметра времени из процесса определения сдвига фаз. Пятый результат - увеличение экономической эффективности обработки. Этот результат достигается за счет получения усредненного результата измерения для выборки данных, соответствующей ширине окна сбора данных, причем ширину окна сбора данных целесообразно выбирать, исходя из условий практической задачи, в которой будет применяться расходомер, работающий по описанному способу. Как следствие, для большинства практических применений, где не требуется высокая частота выдачи результата измерения, применение способа приводит к снижению требований по производительности и к снижению стоимости электронной аппаратуры и расходомера в целом.The described method provides several technical results. The first result of the method is to provide the possibility of automating measurements by means of analog-to-digital conversion. The second result of the method is an increase in the accuracy of measurements of the angular phase shift in the absence of high requirements for the accuracy of measuring time readings. This result is achieved by excluding the time parameter from the phase shift determination process. The third result of the method is to increase the measurement accuracy while minimizing the requirements for signal filtering. This result is achieved by determining the phase shift across the area of the figure. The fourth result is the preservation of measurement accuracy when the vibration frequency changes due to fluctuations in the flow rate or density of the liquid or the presence of a gas or solid phase in the flow. This result is also due to the exclusion of the time parameter from the process of determining the phase shift. The fifth result is an increase in the economic efficiency of processing. This result is achieved by obtaining an averaged measurement result for a data sample corresponding to the width of the data acquisition window, and the width of the data acquisition window is expedient to be selected based on the conditions of a practical problem in which a flow meter operating according to the described method will be used. As a consequence, for most practical applications where a high frequency of outputting the measurement result is not required, the application of the method leads to a decrease in performance requirements and to a decrease in the cost of electronic equipment and the flow meter as a whole.
В частных случаях применения расходомера возможны ситуации, когда амплитуда колебаний сигналов является величиной переменной - например, при изменении плотности измеряемой жидкости. В этих случаях требуется для обеспечения точности измерения сдвига фаз учитывать также и амплитуду сигналов. Для этого в описанный способ включают дополнительные этапы обработки, согласно пункту 2 формулы изобретения. Опишем эти дополнительные этапы обработки.In particular cases of using a flow meter, situations are possible when the amplitude of signal fluctuations is a variable value - for example, when the density of the measured liquid changes. In these cases, it is necessary to take into account the signal amplitude to ensure the accuracy of the phase shift measurement. For this, the described method includes additional processing steps, in accordance with paragraph 2 of the claims. Let's describe these additional processing steps.
1. После выполнения аналого-цифрового преобразования и получения множества дискретных одновременных отсчетов и изображающего его облака точек выполняют линейное преобразование координат точек, аналогичное повороту осей координат. Вводят систему координат Ox1y1, повернутую относительно системы Оху на угол 45 градусов, как показано на рисунке фиг. 5. Определяют для каждой точки облака точек (xi, yi, ki) координаты в системе координат Ox1y1 по формулам1. After performing analog-to-digital conversion and obtaining a set of discrete simultaneous readings and a cloud of points representing it, a linear transformation of the coordinates of points is performed, similar to the rotation of the coordinate axes. A coordinate system Ox 1 y 1 is introduced, rotated relative to the Oxy system at an angle of 45 degrees, as shown in the figure in FIG. 5. Determine for each point of the point cloud (x i , y i , k i ) coordinates in the coordinate system Ox 1 y 1 by the formulas
где α=45°.where α = 45 °.
Параметр ki не изменяется.The parameter k i does not change.
Для величины угла α=45° существует возможность упрощения выражений (8) и (9). Вынося множитель 
Вид облака точек в повернутой системе координат показан на рисунке фиг. 6.The view of the point cloud in the rotated coordinate system is shown in the figure in Fig. 6.
2. Определяют тем или иным известным способом средние значения минимумов и максимумов координат точек вдоль повернутой координатной оси Ох1. В частности, среднее значение минимумов может быть вычислено по формуле2. Determine, in one known way or another, the average values of the minima and maxima of the coordinates of the points along the rotated coordinate axis Ox 1 . In particular, the average value of the minima can be calculated using the formula
где min - среднее значение минимумов;where min is the average value of the minimums;
j - индекс суммирования по точкам, удовлетворяющим условию 
L1 - количество точек, удовлетворяющих условию 
Суммирование проводят для всех точек облака точек, удовлетворяющих условию 
Аналогично, среднее значение максимумов может быть вычислено по формулеSimilarly, the average of the highs can be calculated using the formula
где max - среднее значение максимумов;where max is the average value of the maximums;
j - индекс суммирования по точкам, удовлетворяющим условию 
L2 - количество точек, удовлетворяющих условию 
Суммирование проводят для всех точек облака точек, удовлетворяющих условию 
3. Определяют границы а и b анализируемого участка облака точек вдоль координатной оси Ох1, повернутой относительно оси Ох на 45 градусов. Границы анализируемого участка определяют таким образом, чтобы максимально включить в расчет среднюю часть облака точек, поскольку она является наиболее информативной с точки зрения вычисления площади фигуры, соответствующей искомому углу сдвига фаз. Краевые зоны облака точек, соответствующие экстремумам сигналов x(t), y(t), целесообразно исключить из анализируемого участка, с целью снижения погрешности результата и с целью упрощения дальнейшего подбора аппроксимирующей функции. В частности, положение границ а и b может быть определено через средние значения минимумов min и максимумов max. Примерное расположение границ анализируемого участка показано на рисунке фиг. 6.3. Determine the boundaries a and b of the analyzed area of the point cloud along the coordinate axis Ox 1 rotated relative to the Ox axis by 45 degrees. The boundaries of the analyzed area are determined in such a way as to include the middle part of the point cloud as much as possible in the calculation, since it is the most informative in terms of calculating the area of the figure corresponding to the desired phase angle. The edge zones of the point cloud corresponding to the extrema of the signals x (t), y (t) should be excluded from the analyzed area in order to reduce the error of the result and to simplify the further selection of the approximating function. In particular, the position of the boundaries a and b can be determined through the average values of the minimum min and maximum max. The approximate location of the boundaries of the analyzed area is shown in Fig. 6.
4. Выбирают вид функции наилучшего приближения y=f(x), которая устанавливает зависимость между координатами x1i и y1i облака точек на анализируемом участке. В частности, в качестве функции наилучшего приближения может быть выбран полином второго порядка.4. Select the type of the best approximation function y = f (x), which establishes the relationship between the coordinates x 1i and y 1i of the point cloud on the analyzed area. In particular, a second-order polynomial can be chosen as the best fit function.
5. Выполняют одним из известных способов для каждой группы точек, принадлежащих верхней и нижней ветви фигуры Лиссажу, то есть имеющей одинаковое значение метки процедуру наилучшего приближения функций для функции выбранного вида y=f(x). В частности, может быть использован известный метод наименьших квадратов. При определении функции наилучшего приближения включают в расчет те точки, абсциссы которых лежат внутри области [а; b]. Находят численные значения коэффициентов функции, таким образом, находят две функции:5. Perform one of the known methods for each group of points belonging to the upper and lower branches of the Lissajous figure, that is, having the same label value, the procedure of the best approximation of functions for a function of the selected type y = f (x). In particular, the well-known least squares method can be used. When determining the function of the best approximation, those points are included in the calculation, the abscissas of which lie inside the region [a; b]. Find the numerical values of the coefficients of the function, thus finding two functions:
- для точек, имеющих значение метки ki=1 (верхняя ветвь) - функция f1(x);- for points with a label value k i = 1 (upper branch) - function f 1 (x);
- для точек, имеющих значение метки ki=-1 (нижняя ветвь) - функция f2(х). Примерный вид графиков функций f1(x) и f2(x) показан на рисунке фиг. 6.- for points with a label value k i = -1 (lower branch) - function f 2 (x). An approximate view of the graphs of the functions f 1 (x) and f 2 (x) is shown in the figure of Fig. 6.
6. Вычисляют значения определенных интегралов функций f1(x) и f2(х) на анализируемом участке и их разность, соответствующую площади S фигуры, повторяющей форму облака точек или его части:6. Calculate the values of certain integrals of the functions f 1 (x) and f 2 (x) on the analyzed area and their difference corresponding to the area S of the figure repeating the shape of the point cloud or its part:
7. Вычисляют сдвиг фаз сигналов с использованием полученных значений площади S, средних значений минимумов min и максимумов max. В частности, сдвиг фаз может быть вычислен по формуле7. Calculate the phase shift of the signals using the obtained values of the area S, the average values of the minimum min and maximum max. In particular, the phase shift can be calculated by the formula
где Δϕ - искомый сдвиг фаз;where Δϕ is the required phase shift;
kS - градуировочный коэффициент, определяемый при градуировке.k S - calibration coefficient determined during calibration.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Фиг. 1 - вид сигналов расходомера Кориолиса при отсутствии случайных погрешностей и шума. Значения дискретных одновременных отсчетов показаны в виде маркеров, имеющих одинаковое значение момента времени отсчета для двух сигналов.FIG. 1 is a view of signals from a Coriolis flow meter in the absence of random errors and noise. The discrete simultaneous sample values are shown as markers having the same sample time value for the two signals.
Фиг. 2 - вид фигуры Лиссажу, построенной на сигналах расходомера Кориолиса.FIG. 2 is a view of a Lissajous figure plotted on signals from a Coriolis flow meter.
Фиг. 3 - вид сигналов расходомера Кориолиса при наличии случайной составляющей и шума. Значения дискретных отсчетов показаны в виде маркеров.FIG. 3 is a view of signals from a Coriolis flow meter in the presence of random component and noise. Discrete sample values are shown as markers.
Фиг. 4 - вид облака точек дискретных одновременных отсчетов сигналов расходомера Кориолиса. Показаны границы фигуры, повторяющей форму части облака точек.FIG. 4 is a view of a cloud of points of discrete simultaneous readings of the Coriolis flow meter signals. The boundaries of a shape repeating the shape of a part of a point cloud are shown.
Фиг. 5 - вид облака точек дискретных одновременных отсчетов сигналов расходомера Кориолиса. Показана новая система координат, повернутая относительно исходной системы координат на угол α.FIG. 5 is a view of a cloud of points of discrete simultaneous readings of the Coriolis flow meter signals. A new coordinate system is shown rotated relative to the original coordinate system by an angle α.
Фиг. 6 - вид облака точек дискретных одновременных отсчетов сигналов расходомера Кориолиса в повернутой системе координат. Показаны границы фигуры, повторяющей форму части облака точек.FIG. 6 is a view of a cloud of points of discrete simultaneous readings of the Coriolis flow meter signals in a rotated coordinate system. The boundaries of a shape repeating the shape of a part of a point cloud are shown.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Осуществление изобретения выполняют средствами электронно-вычислительной техники, входящими в состав расходомера, таким образом, чтобы выполнялись этапы обработки, приведенные в раскрытии изобретения.The implementation of the invention is carried out by means of electronic computers included in the composition of the flow meter, so that the processing steps described in the disclosure of the invention are performed.
Для осуществления изобретения по пункту 1 формулы изобретения выполняют следующие этапы обработки.To carry out the invention according to
1. Выполняют аналого-цифровое преобразование сигналов тока или напряжения датчиков положения трубок расходомера. Путем выполнения одновременных (синхронных) опросов датчиков сигналов x(t), y(t) формируют массив отсчетов А=[xi, yi, ki] для i=1…N, где N - глубина (емкость) массива, ki - значение метки отсчета с индексом i. Емкость массива должна быть такой, чтобы заполнение всего массива происходило с течением времени, соответствующим ширине окна сбора данных, при этом ширину окна сбора данных выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой частоте выдачи результата измерения. Таким образом, массив А представляет собой одномерный массив векторов 
2. При заполнении массива отсчетов А значения меток отсчетов определяют по формулам (3) и (4).2. When filling the array of samples A, the values of the labels of the samples are determined by the formulas (3) and (4).
3. Выполняют методом наименьших квадратов процедуру наилучшего приближения для функций заранее выбранного вида, например для полиномов второго порядка, определяют коэффициенты полиномов. В случае использования фигуры, повторяющей форму всего облака точек, определяют функции наилучшего приближения для всех точек облака, имеющих соответствующие значения метки ki. В случае использования фигуры, повторяющей форму некоторой части облака точек, назначают границы а, b этой части облака, как показано на рисунке фиг. 4, затем определяют функции наилучшего приближения для тех точек облака, которые попадают в интервал, определенный указанными границами, и имеют соответствующее значение метки.3. Using the least squares method, the best approximation procedure is performed for functions of a predetermined type, for example, for second-order polynomials, and the coefficients of the polynomials are determined. In the case of using a figure that repeats the shape of the entire cloud of points, the functions of the best approximation are determined for all points of the cloud with the corresponding values of the label k i . In the case of using a shape that repeats the shape of some part of the point cloud, the boundaries a, b are assigned to this part of the cloud, as shown in the figure in Fig. 4, then the functions of the best approximation are determined for those points of the cloud that fall within the interval determined by the indicated boundaries and have a corresponding label value.
4. Вычисляют определенные интегралы и площадь по формуле (5). В случае использования фигуры, повторяющей форму всего облака, пределы интегрирования а, b принимают в соответствии с абсциссами крайних точек облака точек. В случае использования фигуры, повторяющей форму части облака точек, пределы интегрирования а, b принимают равными назначенным выше границам а, b.4. Calculate definite integrals and area according to the formula (5). In the case of using a figure repeating the shape of the entire cloud, the limits of integration a, b are taken in accordance with the abscissas of the extreme points of the point cloud. In the case of using a figure that repeats the shape of a part of the point cloud, the limits of integration a, b are taken equal to the above boundaries a, b.
5. Вычисляют сдвиг фаз и массовый расход по формулам (6) и (7). В результате полученные значения площади S, сдвига фаз Δϕ и массового расхода Qm являются усредненными значениями, полученными при обработке множества отсчетов исходных сигналов, содержащихся в исходном массиве А[xi, yi, ki].5. Calculate the phase shift and mass flow rate using formulas (6) and (7). As a result, the obtained values of the area S, phase shift Δϕ and mass flow rate Q m are averaged values obtained by processing a plurality of samples of the original signals contained in the original array A [x i , y i , k i ].
6. Повторяют приведенные этапы обработки для выполнения измерений сдвига фаз и массового расхода в последующие моменты времени с той частотой выдачи результата, которая необходима по условиям применения расходомера.6. The above processing steps are repeated to perform measurements of the phase shift and mass flow rate at subsequent points in time with the frequency of outputting the result, which is necessary according to the conditions of using the flow meter.
Для осуществления изобретения по пункту 2 формулы изобретения выполняют следующие этапы обработки.To carry out the invention according to paragraph 2 of the claims, the following processing steps are performed.
1. Выполняют аналого-цифровое преобразование сигналов тока или напряжения датчиков положения трубок расходомера. Путем выполнения одновременных (синхронных) опросов датчиков сигналов x(t), y(t) формируют массив отсчетов А=[xi, yi, ki] для i=1…N, где N - глубина (емкость) массива, ki - значение метки отсчета с индексом i. Емкость массива должна быть такой, чтобы заполнение всего массива происходило с течением времени, соответствующим ширине окна сбора данных, при этом ширину окна сбора данных выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой частоте выдачи результата измерения. Таким образом, массив А представляет собой одномерный массив векторов
2. При заполнении массива отсчетов А значения меток отсчетов определяют по формулам (3) и (4).2. When filling the array of samples A, the values of the labels of the samples are determined by the formulas (3) and (4).
3. Выполняют линейное преобразование координат точек, аналогичное повороту осей координат на 45 градусов. Линейное преобразование координат выполняют по формулам (10), (11). Полученные новые значения координат (xi, yi, ki) заносят в другой массив А1(x1i, y1i, ki). Дальнейшие преобразования выполняют над данными массива A1.3. A linear transformation of the coordinates of points is performed, similar to the rotation of the coordinate axes by 45 degrees. Linear transformation of coordinates is performed according to formulas (10), (11). The resulting new coordinate values (x i, y i, k i) are entered into another array A 1 (x 1i, y 1i, k i). Further transformations are performed on the data of the array A 1 .
4. Определяют средние значения минимумов и максимумов координат точек массива A1 вдоль повернутой координатной оси Ох1 по формулам (12) и (13).4. Determine the average values of the minima and maxima of the coordinates of the points of the array A 1 along the rotated coordinate axis Ox 1 according to the formulas (12) and (13).
5. Определяют границы а и b анализируемого участка. Для фигуры, повторяющей форму всего облака, границы назначают равными абсциссам крайних точек облака точек. Для фигуры, повторяющей форму части облака точек, границы определяют, исходя из средних значений минимумов и максимумов5. Determine the boundaries a and b of the analyzed area. For a figure repeating the shape of the entire cloud, the boundaries are set equal to the abscissas of the extreme points of the point cloud. For a shape that repeats the shape of a part of the point cloud, the boundaries are determined based on the average values of the minimums and maximums
6. Выполняют методом наименьших квадратов процедуру наилучшего приближения на участке [а; b] для функций заранее выбранного вида, например, для полиномов второго порядка. В расчет каждой функции включают точки, имеющие одинаковое значение метки ki, и попадающие в границы анализируемого участка [а; b].6. Perform the least squares method of the best approximation on the site [a; b] for functions of a predetermined type, for example, for second-order polynomials. In the calculation of each function include points that have the same value of the label k i , and falling within the boundaries of the analyzed area [a; b].
7. Вычисляют определенные интегралы и площадь S по формуле (14).7. Calculate definite integrals and area S according to the formula (14).
8. Вычисляют сдвиг фаз сигналов и массовый расход по формулам (15) и (7).8. Calculate the phase shift of the signals and the mass flow rate according to formulas (15) and (7).
9. Повторяют приведенные этапы обработки для выполнения измерений сдвига фаз и массового расхода в последующие моменты времени с той частотой выдачи результата, которая необходима по условиям применения расходомера.9. The above processing steps are repeated to perform measurements of the phase shift and mass flow rate at subsequent points in time with the frequency of outputting the result, which is necessary according to the conditions for using the flow meter.
Перечень документов.List of documents.
1. Электронные средства измерений электрических величин: [учеб. пособие] / А.С. Волегов, Д.С. Незнахин, Е.А. Степанова; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. - 104 с.1. Electronic instruments for measuring electrical quantities: [textbook. manual] / A.S. Volegov, D.S. Neznakhin, E.A. Stepanova; Ministry of Education and Science Ros. Federation, Ural. Feder. un-t. - Yekaterinburg: Ural Publishing House. University, 2014 .-- 104 p.
2. Патент RU 2159410 С2, МПК G01F 1/84, опубликован 20.11.2000. Устройство и способ обработки сигнала для определения фазового сдвига.2. Patent RU 2159410 C2,
3. Патент RU 2456548 С2, МПК G01F 1/84, опубликован 20.07.2012. Способ обработки сигналов, устройство обработки сигналов и Кориолисов расходомер.3. Patent RU 2456548 C2,
4. Патент RU 2371678 С2, МПК G01F 1/84, опубликован 27.10.2009. Высокоскоростная оценка частоты и фазы расходомеров.4. Patent RU 2371678 C2,
5. Патент RU 2707576 С1, МПК G01F 1/84, опубликован 28.11.2019. Способ вычисления текущей разности фаз и частоты сигналов кориолисовых расходомеров (варианты). А.С. Семенов, О.Л. Ибряева.5. Patent RU 2707576 C1,
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021100093A RU2762219C1 (en) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Method for measuring the phase shift of signals from a coriolis flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021100093A RU2762219C1 (en) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Method for measuring the phase shift of signals from a coriolis flow meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2762219C1 true RU2762219C1 (en) | 2021-12-16 |
Family
ID=79175321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021100093A RU2762219C1 (en) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Method for measuring the phase shift of signals from a coriolis flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2762219C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69607756T2 (en) * | 1995-07-12 | 2000-08-10 | Micro Motion Inc | METHOD AND DEVICE FOR ADAPTABLE LINE IMPROVEMENT IN CORIOLIS MASS FLOW MEASUREMENT |
| US6748813B1 (en) * | 1998-12-08 | 2004-06-15 | Emerson Electric Company | Coriolis mass flow controller |
| RU2707576C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-11-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method for calculating current difference of phase and frequency of signals of inertial flow meters (versions) |
-
2021
- 2021-01-11 RU RU2021100093A patent/RU2762219C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69607756T2 (en) * | 1995-07-12 | 2000-08-10 | Micro Motion Inc | METHOD AND DEVICE FOR ADAPTABLE LINE IMPROVEMENT IN CORIOLIS MASS FLOW MEASUREMENT |
| US6748813B1 (en) * | 1998-12-08 | 2004-06-15 | Emerson Electric Company | Coriolis mass flow controller |
| RU2707576C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-11-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method for calculating current difference of phase and frequency of signals of inertial flow meters (versions) |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Electronic means for measuring electrical quantities: textbook / A. S. Volegov, D. S. Neznakhin, E. A. Stepanova. - Yekaterinburg: UrFU, 2014. - 104 p. * |
| Электронные средства измерений электрических величин : учебное пособие / А. С. Волегов, Д. С. Незнахин, Е. А. Степанова. — Екатеринбург : УрФУ, 2014. — 104 с. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mason et al. | Measurements and predictions of flow and turbulence over an isolated hill of moderate slope | |
| CN101410705B (en) | Coriolis mode processing techniques | |
| US6877387B1 (en) | Method for measuring displacement of a fluid in a conduit | |
| Buchhave et al. | Measurement of turbulent spatial structure and kinetic energy spectrum by exact temporal-to-spatial mapping | |
| CN102879639A (en) | Real-time frequency measuring method in power system | |
| JPS5824816A (en) | Doppler type ultrasonic flowmeter | |
| Kato et al. | Investigation of the structures in the unstable rotating-cone boundary layer | |
| RU2762219C1 (en) | Method for measuring the phase shift of signals from a coriolis flow meter | |
| RU2707576C1 (en) | Method for calculating current difference of phase and frequency of signals of inertial flow meters (versions) | |
| RU2642529C2 (en) | Method of measurement of phase shifts between two harmonic signals of similar frequency | |
| RU101206U1 (en) | PERMANENT MAGNETIC FIELD SENSOR ASSEMBLY, AC MAGNETIC FIELD SENSOR ASSEMBLY AND COMBINED SENSORS ASSEMBLY FOR DIAGNOSTIC OF PIPELINE TECHNICAL CONDITION | |
| de Forest Palmer | The theory of measurements | |
| RU107370U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING MOVEMENT PARAMETERS PURPOSES | |
| US6469492B1 (en) | Precision RMS measurement | |
| Hongguang et al. | Study on the oil quantities calculation method of coriolis mass flow meter in oil dynamic measurement | |
| CN114814275A (en) | Dynamic calculation method and device for multiphase fluid flow velocity | |
| Jamróz | Effect of the continuous traverse trajectory and dynamic error of the vane anemometer on the accuracy of average velocity measurements at the cross-section of the mine heading–model-based testing | |
| RU2687803C1 (en) | Method for calculating current phase difference and frequency of signals of coriolis flowmeters | |
| Corver et al. | Response to pulsatile flow of a miniaturised electromagnetic blood flow sensor studied by means of a laser-Doppler method | |
| Simmons | Phase-angle measurements between hot-wire signals in the turbulent wake of a two-dimensional bluff body | |
| RU2769093C1 (en) | Method and device for determining the mass flow rate of gas | |
| Stearns | A METHOD FOR ESTIMATING THE QUANTITATIVE RELIABILITY OF ISOLINE MAPS1 | |
| Baker | On the potential distribution resulting from flow across a magnetic field projecting from a plane wall | |
| Semenov et al. | Novel Prony-based algorithm for estimating oscillation parameters of Coriolis flowmeter at two-phase flow | |
| Flemons | A new non-intrusive flowmeter' |