专利名称：用于确定振动流量计中的零点偏移的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及振动流量计，并且更特别地，涉及用于确定振动流量计的零点偏移中的变化的方法和装置。
背景技术：
振动传感器(诸如例如振动密度计和科里奥利(Coriolis)流量计)是普遍已知的，并且被用于测量流过所述流量计中的导管的物质的质量流和其它信息。在全部给J. E. Smith等人的美国专利4109524、美国专利4491025和Re. 31450中公开了典型的(exemplary)科里奥利(Coriolis)流量计。 这些流量计具有一个或多个直线结构或者曲线结构的导管。科里奥利质量流量计中的每个导管结构具有一组固有的振动模式，其可以是简单弯曲类型的、扭转类型的或者耦合类型的。每个导管可以被驱动以在优选的模式下振动。物质从所述流量计的入口侧上的连接的管道流进所述流量计，被引导通过所述(一个或多个)导管，并且经过所述流量计的出口侧流出所述流量计。所述振动的、物质填充的系统的固有振动模式部分地被所述导管和在所述导管内流动的物质的组合质量所确定。当没有流通过所述流量计时，被施加给所述(一个或多个)导管的驱动力使得沿所述(一个或多个)导管的所有点以一致的相位或小的“零点偏移”振动，其是在零流量测量的时间延迟。当物质开始流过所述流量计时，科里奥利(Coriolis)力使得沿所述(一个或多个)导管的每个点具有不同的相位。例如，在所述流量计的入口端处的相位滞后于在集中的驱动器(centralized driver)位置处的相位,而在所述出口处的相位超前于在所述集中的驱动器位置处的相位。所述(一个或多个)导管上的拾取传感器(pick-off sensor)产生表示所述(一个或多个)导管的运动的正弦信号。从所述拾取传感器输出的信号被处理以确定所述拾取传感器之间的时间延迟。所述两个或者更多拾取传感器之间的所述时间延迟与流过所述(一个或多个)导管的物质的质量流率成比例。被连接到所述驱动器的计量电子设备产生驱动信号以运行所述驱动器，并且根据从所述拾取传感器接收的信号确定物质的质量流率和其它特性。所述驱动器可以包括许多众所周知的配置中的一个；然而，磁铁和反作用驱动线圈已经在流量计工业中得到大的成功。交流电流被传送到所述驱动线圈，用于以期望的流管振幅和频率振动所述(一个或多个)导管。将所述拾取传感器提供为与所述驱动器配置非常相似的磁铁和线圈配置在本领域中也是已知的。然而，虽然所述驱动器接收诱导运动的电流，所述拾取传感器可以使用由所述驱动器提供的运动以诱导电压。由所述拾取传感器测量的所述时间延迟的量是非常小的，经常以毫微秒被测量。因此，如下是必要的使所述转换器输出是非常精确的。一般地，可以初始地校准科里奥利(Coriolis)流量计，并且可以产生随同零点偏移一起的流量校准因子。在使用中，可以将减去所述零点偏移的由所述拾取传感器测量的时间延迟乘以所述流量校准因子，以生成质量流率。在大多数情形中，所述科里奥利流量计典型地被制造者初始地校准，并且被假定提供精确的测量而不需要随后的校准。此外，现有技术方法包括在安装之后通过停止流动、关闭阀而校准流量计，并且因此为所述流量计提供了在处理过程情况下的零点流率参考的用户零点。如上面所描述的，在许多振动传感器(包括科里奥利流量计)中，零点偏移可能是存在的，现有技术方法初始地对其进行校正。虽然该初始确定的零点偏移可以在有限的情况中充分地校正所述测量，由于各种操作条件(主要是温度)中的变化，所述零点偏移可能随时间而变化，导致仅仅部分的校正。然而，其它操作条件也可能影响所述零点偏移，包括压力、流体密度、传感器安装情况等等。此外，所述零点偏移可能从一个流量计到另一个流量计以不同的速率变化。这可能在如下情形中是特别重要的多于一个流量计被串联连接，以致于如果同样的流体流正被测量，则所述 流量计中的每个应读出相同的。因此，在本领域中存在对用以确定和补偿振动传感器的所述零点偏移中的变化的方法的需要。本发明克服了该问题和其它问题，并且实现了本领域中的前进。

发明内容
根据本发明的实施例，提供了用于操作具有预先建立的零点偏移和一个或者多个操作条件之间的偏移相互关系的振动流量计的方法。所述方法包括从所述振动流量计接收传感器信号和基于所述接收的传感器信号确定用于所述振动流量计的当前零点偏移的步骤。所述方法也包括确定一个或者多个当前的操作条件和将所述一个或者多个当前的操作条件与所述偏移相互关系的一个或者多个预先的操作条件进行比较的步骤。根据本发明的实施例，如果所述偏移相互关系包括对应于所述当前的操作条件的预先确定的零点偏移，则所述方法基于所述当前的和预先确定的零点偏移产生平均零点偏移。根据本发明的实施例，提供了用于振动流量计的计量电子设备。所述计量电子设备包括被配置为从所述振动流量计接收传感器信号的处理系统。所述处理系统也可以被配置为基于所述接收的传感器信号确定用于所述振动流量计的当前零点偏移以及确定一个或者多个当前的操作条件。根据本发明的实施例，所述计量电子设备也可以被配置为将所述一个或者多个当前的操作条件与所述偏移相互关系的一个或者多个预先的操作条件进行比较，并且如果所述偏移相互关系包括对应于所述一个或者多个当前的操作条件的预先确定的零点偏移，则基于所述当前的和预先确定的零点偏移产生平均零点偏移。方面根据本发明的一个方面，用于操作具有预先建立的零点偏移和一个或者多个操作条件之间的偏移相互关系的振动流量计的方法包括下列步骤从所述振动流量计接收传感器信号；基于所述接收到的传感器信号确定用于所述振动流量计的当前零点偏移；确定一个或者多个当前的操作条件；将所述一个或者多个当前的操作条件与所述偏移相互关系的一个或者多个预先的操作条件相比较；以及如果所述偏移相互关系包括对应于所述当前的操作条件的预先确定的零点偏移，则基于所述当前的和预先确定的零点偏移产生平均零点偏移。优选地，所述方法还包括如果所述偏移相互关系不包括对应于所述一个或者多个当前的操作条件的预先确定的零点偏移则存储用于所述振动流量计的所述当前的零点偏移和所述一个或者多个当前的操作条件的步骤。优选地，所述产生所述平均零点偏移的步骤包括下列步骤将第一加权因子应用到所述当前的零点偏移以产生第一加权的零点偏移；将第二加权因子应用到所述预先确定的零点偏移以产生第二加权的零点偏移；以及基于所述第一和第二加权的零点偏 移计算所述平均零点偏移。优选地，所述第一和第二加权因子包括时间加权的因子。优选地，所述方法还包括下列步骤基于所述平均零点偏移和一个或者多个操作条件产生新的偏移相互关系。根据本发明的另一方面，用于振动流量计的计量电子设备包括处理系统，所述处理系统被配置为从所述振动流量计接收传感器信号；基于所述接收的传感器信号确定用于所述振动流量计的当前零点偏移；确定一个或者多个当前的操作条件；将所述一个或者多个当前的操作条件与所述偏移相互关系的一个或者多个预先的操作条件相比较；以及如果所述偏移相互关系包括对应于所述一个或者多个当前的操作条件的预先确定的零点偏移，则基于所述当前的和预先确定的零点偏移产生平均零点偏移。优选地，所述处理系统进一步被配置为如果所述偏移相互关系不包括对应于所述一个或者多个当前的操作条件的预先确定的零点偏移则存储用于所述振动流量计的所述当前的零点偏移和所述一个或者多个当前的操作条件。优选地，所述产生所述平均零点偏移的步骤包括下列步骤将第一加权因子应用到所述当前的零点偏移以产生第一加权的零点偏移；将第二加权因子应用到所述预先确定的零点偏移以产生第二加权的零点偏移；以及基于所述第一和第二加权的零点偏移计算所述平均零点偏移。优选地，所述第一和第二加权因子包括时间加权的因子。优选地，所述处理系统进一步被配置为基于所述平均零点偏移和一个或者多个操作条件产生新的偏移相互关系。


图I显示了根据本发明的实施例的振动传感器组件。图2显示了根据本发明的实施例的用于振动传感器的计量电子设备。图3显示了根据本发明的实施例的流量计系统的框图。图4显示了根据本发明的实施例的微差偏移确定例程。图5显示了根据本发明的实施例的微差偏移相互关系的图；图6显示了根据本发明的实施例的微差零点确定例程。
图7显示了根据本发明的另一实施例的零点偏移确定例程。
具体实施例方式图1-7以及随后的描述描绘了特定的例子以教导本领域技术人员如何实现并使用本发明的最佳模式。为了教授发明原理的目的，已经简化或者省略了一些常规的方面。本领域技术人员将理解落入本发明的范围内的对这些例子的变化。本领域技术人员将理解下面描述的特征能够以各种方式被组合，以形成本发明的多个变化。因此，本发明不被限制于下面描述的特定的例子，而是仅由权利要求及它们的等同物所限定。图I示出了以科里奥利流量计形式的振动传感器组件5 (其包括流量计10和一个或者多个计量电子设备20)的例子。所述一个或者多个计量电子设备20被连接到流量计10以测量流动物质的特性，诸如，例如，密度、质 量流率、体积流率、总的质量流、温度、以及其他息。所述流量计10包括一对法兰101和101’、歧管(manifolds) 102和102’、以及导管103A和103B。歧管102、102’被附接到所述导管103AU03B的相对端。本例子的法兰101和101’被附接到歧管102和102，。本例子的歧管102和102’被附接到间隔体106的相对端。在本例子中，间隔体106保持歧管102和102’之间的间隔，以防止导管103A和103B中的不期望的振动。所述导管103A和103B以实质上平行的方式从所述歧管向外延伸。当所述流量计10被插入运送所述流动物质的管线系统(未示出)中时，所述物质通过法兰101进入流量计10，穿过入口歧管102 (在其处全部量的物质被导向以进入导管103A和103B)，流过导管103A和103B并且回流进入出口歧管102’，在其处所述物质通过所述法兰101’流出所述流量计10。所述流量计10包括驱动器104。所述驱动器104在在其处所述驱动器104可以以所述驱动模式振动所述导管103AU03B的位置处被附接到导管103A和103B。更特别地，所述驱动器104包括被附接到导管103A的第一驱动器部件(未示出)和被附接到导管103B的第二驱动器部件(未示出)。所述驱动器104可以包括许多众所周知的配置中的一个，诸如被安装到所述导管103A的磁铁和被安装到所述导管103B的反作用线圈。在本例子中,所述驱动模式是相位弯曲模式的第一输出(the first out of phasebending mode),并且所述导管103A和103B被优选地选择并被适当地安装到入口歧管102和出口歧管102’，以便提供分别关于弯曲轴W-W和W’ -Ψ具有实质上相同的质量分布、惯性矩和弹性系数的平衡的系统。在本例子中，在所述驱动模式是相位弯曲模式的第一输出之处，所述导管103A和103B在相对方向上围绕它们各自的弯曲轴W-W和W’ -W’被所述驱动器104驱动。以交流电流形式的驱动信号可以被一个或者多个计量电子设备20提供，诸如例如通过路径110，并且穿过所述线圈以引起导管103A、103B两者振动。本领域普通技术人员将理解在本发明的范围内可以使用其它驱动模式。所示出的所述流量计10包括一对被附接到导管103AU03B的传感器105、105’。更特别地，第一传感器部件(未示出)位于导管103A上，并且第二传感器部件(未示出)位于导管103B上。在所描绘的实施例中，所述传感器105,105’可以是电磁检测器,例如传感器磁铁和传感器线圈，其产生表示所述导管103AU03B的速度和位置的传感器信号。例如，所述传感器105、105’可以通过路径111、111’向所述一个或者多个计量电子设备提供传感器信号。本领域普通技术人员将理解所述导管103AU03B的移动与所述流动物质的某些特性(例如，流过所述导管103AU03B的物质的质量流率和密度)成比例。应该被理解的是虽然上面所描述的流量计10包括双流导管流量计，实现单导管流量计也完全在本发明的范围内。此外，虽然所述流导管103AU03B被显示为包括弯曲的流导管结构，本发明可以用包括直的流导管结构的流量计而被实现。因此，上面所描述的流量计10的特定实施例仅是一个例子，并且决不应限制本发明的范围。在图I中所示的例子中，所述一个或者多个计量电子设备20接收来自所述传感器105，105’的传感器信号。路径26提供了 允许一个或者多个计量电子设备20与操作者相互联系的输入和输出装置。所述一个或多个计量电子设备20测量流动物质的特性，诸如，例如，相位差、频率、时间延迟、密度、质量流率、体积流率、总的质量流、温度、计量验证(meterverification)、以及其它信息。更特别地，所述一个或多个计量电子设备20接收例如来自传感器105，105’和一个或多个温度传感器(未示出)的一个或者多个信号，并且使用该信息以测量流动物质的特性。如下技术被良好地理解通过该技术振动传感器组件(诸如例如，科里奥利流量计或者密度计)测量流动物质的特性；因此，为了本说明书的简洁，详细的讨论被省略。如上面所简要讨论的，与振动传感器组件(诸如科里奥利流量计)相关联的一个问题是零点偏移的存在，其是测量的所述传感器105，105’在零流体流量的时间延迟。如果在计算所述流率和各种其它流量测量中不考虑所述零点偏移，则所述流量测量将典型地包括所述测量中的误差。补偿所述零点偏移的典型的现有技术方法是在初始的校准过程期间测量初始的零点偏移(△、)，其通常涉及关闭阀门和提供零流量参考条件。这样的校准过程在本领域中通常是已知的，并且为了本说明书的简洁，详细的讨论被省略。一旦初始的零点偏移被确定，在运行期间，通过根据等式(I)从所测量的时间差减去所述初始的零点偏移而校正流量测量。
权利要求
1.一种用于操作具有预先建立的零点偏移和一个或者多个操作条件之间的偏移相互关系的振动流量计的方法，所述方法包括下列步骤 从所述振动流量计接收传感器信号； 基于所述接收的传感器信号确定用于所述振动流量计的当前零点偏移； 确定一个或者多个当前操作条件； 将所述一个或者多个当前操作条件与所述偏移相互关系的一个或者多个预先的操作条件相比较；以及 如果所述偏移相互关系包括对应于所述当前操作条件的预先确定的零点偏移，则基于所述当前的和预先确定的零点偏移产生平均零点偏移。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，进一步包括如果所述偏移相互关系不包括对应于所述一个或者多个当前操作条件的预先确定的零点偏移则存储用于所述振动流量计的所述当前零点偏移和所述一个或者多个当前操作条件的步骤。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，其中所述产生所述平均零点偏移的步骤包括下列步骤 将第一加权因子应用到所述当前零点偏移以产生第一加权的零点偏移； 将第二加权因子应用到所述预先确定的零点偏移以产生第二加权的零点偏移；以及 基于所述第一和第二加权的零点偏移计算所述平均零点偏移。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述第一和第二加权因子包括时间加权的因子。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，进一步包括下列步骤 基于所述平均零点偏移和一个或者多个操作条件产生新的偏移相互关系。
6.一种用于振动流量计(10)的计量电子设备(20)，包括处理系统(203)，所述处理系统(203)被配置为 从所述第一振动流量计(10)接收传感器信号(210)； 基于所述接收的传感器信号(210)确定用于所述振动流量计(10)的当前零点偏移； 确定一个或者多个当前操作条件； 将所述一个或者多个当前操作条件与所述偏移相互关系的一个或者多个预先的操作条件相比较；以及 如果所述偏移相互关系包括对应于所述一个或者多个当前操作条件的预先确定的零点偏移，则基于所述当前的和预先确定的零点偏移产生平均零点偏移。
7.如权利要求6所述的计量电子设备(20)，其特征在于，其中所述处理系统(203)进一步被配置为 如果所述偏移相互关系不包括对应于所述一个或者多个当前操作条件的预先确定的零点偏移，则存储用于所述振动流量计(10)的所述当前零点偏移和所述一个或者多个当前操作条件。
8.如权利要求6所述的计量电子设备(20)，其特征在于，其中所 述产生所述平均零点偏移的步骤包括下列步骤 将第一加权因子应用到所述当前零点偏移以产生第一加权的零点偏移； 将第二加权因子应用到所述预先确定的零点偏移以产生第二加权的零点偏移；以及基于所述第一和第二加权的零点偏移计算所述平均零点偏移。
9.如权利要求8所述的计量电子设备(20)，其特征在于，其中所 述第一和第二加权因子包括时间加权的因子。
10..如权利要求6所述的计量电子设备(20)，其特征在于，其中所述处理系统(203)进一步被配置为 基于所述平均零点偏移和一个或者多个操作条件产生新的偏移相互关系。
全文摘要
用于操作振动流量计的方法和设备被提供。所述方法包括从所述振动流量计接收传感器信号和确定用于所述振动流量计的当前零点偏移的步骤。可以基于所述接收的传感器信号确定所述当前零点偏移。所述方法也包括确定一个或者多个当前操作条件的步骤。可以将所述一个或者多个当前操作条件与所述偏移相互关系的一个或者多个预先的操作条件相比较。所述方法也包括如果所述偏移相互关系包括对应于所述当前操作条件的预先确定的零点偏移则产生平均零点偏移的步骤。所述平均零点偏移可以是基于所述当前零点偏移和所述预先确定的零点偏移。
文档编号G01F15/02GK102713533SQ200980161996
公开日2012年10月3日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者J·魏因施泰因, P·J·海斯 申请人:微动公司