专利名称：流量计和检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法
技术领域：
本发明涉及一种流量计和检测该流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。
背景技术：
振动管道传感器(例如科里奥利质量流量计)通常通过检测包含流动物质的振动 管道的运动来操作。可通过处理从与该管道关联的运动换能器接收的测量信号来确定与管 道中的物质相关的性质，例如质量流量和密度等。填充物质的振动系统的振动模式一般受 到包含物质的管道的组合质量、刚度和阻尼特性以及包含于该管道中的物质的影响。一般的科里奥利质量流量计包括一条或多条管道，这些管道串联地连接在管路或 其它运输系统中并且在系统中输送物质，例如流体和泥浆等。每条管道可视为具有一组固 有振动模式，包括例如单纯弯曲、扭转、径向和耦合模式。在一般的科里奥利质量流量测量 应用中，当物质流经管道时以一种或多种振动模式激励该管道，并且在沿着该管道间隔的 点处测量该管道的运动。通常由以周期方式扰动管道的致动器提供激励，例如机电装置，如 音圈式驱动器。可通过测量在换能器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定质量流 率。通常采用两个这样的换能器(或检出传感器(pickoff sensor))以便测量流动管道的 振动响应，并且所述换能器通常位于致动器的上游和下游位置处。这两个检出传感器通过 电缆线路(例如独立的两对电线)连接到电子仪器。该仪器从所述两个检出传感器接收信 号并处理这些信号以便得出质量流率测量值。当科里奥利流量计的流动管道清空时，则两个检出信号(pickoff signal)之间的 相位差理想地为零。相反，在正常操作期间，由于科里奥利效应，经过流量计的流量引起这 两个检出信号之间的相移。该相移与经过管道的物质流量成正比。因此，通过对信号差值 进行准确测量，流量计可准确地测量质量流率。科里奥利流量计通常使用线圈来驱动流动管道并测量由此引起的流动管道振动。 在很多情况中，流量传感器设备(即，流动管道、检出传感器和驱动器)不与发射机电子设 备一体地安装。一般的科里奥利流量计包括9条捆扎在发射机/仪表电子设备和流量传感 器设备之间的电缆中的电线。电缆线路通常包括3条用于电阻式温度检测器(RTD)传感器 的电线、2条用于第一检出传感器的电线、2条用于第二检出传感器的电线和2条用于驱动 器的电线。电缆线路通常在现场由用户连接。这可能在电缆线路中导致问题。各对电线可能 被互换。电线可能被弄混。不良的终端连接或失效的线圈可造成开路。例如，如果第一检 出传感器沿第一定向连接，第二检出传感器沿相反的第二定向连接，那么在调零操作期间 测得的相移将会过大。类似地，当连接到驱动器的电线被互换时，那么将不会观察到预期的 相位特性，并且驱动电路的反馈回路可朝零点驱动响应而不是朝基频驱动响应。可能出现的另一个问题是在部件之间断开或未连接的电线。在元件开始工作之前 可能检测不到断开或未连接的电线。在用户所在地诊断故障并解决问题是成本高且费时 的。另外，用户会受到停工期、费用和挫折的影响。
理想的是，发射机自动地确定传感器是否被正确地接线，如果不是，则纠正遇到的 问题。另外，需要独立于过程变化来确定是否正确接线。

发明内容
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的仪表 电子设备。该仪表电子设备包括第一和第二检出传感器且该电缆线路连接到所述第一和第 二检出传感器。该电缆线路包含一条或多条第一检出电线(pickoff wire)和一条或多条第 二检出电线。该仪表电子设备还包括连接到电缆线路的信号注入装置。该信号注入装置构 造成产生注入信号并将该注入信号传送到电缆线路中以及传送给第一和第二检出传感器。 该仪表电子设备还包括连接到电缆线路的信号调节电路。该信号调节电路构造成响应于 注入信号从第一和第二检出传感器的至少一个接收至少一个响应信号，并且确定电缆线路 的一条或多条第一检出电线和一条或多条第二检出电线之一或两者中的检出电线开路故 障(pickoff open wire fault)禾口检出连接定向故障(pickoff connection orientation fault)中的一种或多种。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的仪表 电子设备。该仪表电子设备包括驱动器、第一和第二检出传感器，所述电缆线路连接到所述 第一和第二检出传感器且连接到所述驱动器。该仪表电子设备还包括驱动电路，该驱动电 路连接到电缆线路并且构造成产生驱动信号并将该驱动信号传送到电缆线路中以及传送 给所述驱动器。该仪表电子设备还包括连接到电缆线路的信号调节电路。该信号调节电路 构造成响应于驱动信号从第一和第二检出传感器的至少一个接收至少一个响应信号，并且 确定电缆线路的一条或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障和驱动器连接定向故障 中的一种或多种。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。 该方法包括将从第一检出传感器和第二检出传感器中的至少一个接收的响应信号的注 入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较，如果该注入信号分量未超过该预定检出幅度阈 值，则确定相应的一条或多条第一检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出电 线开路故障。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。 该方法包括将第一检出响应信号的第一检出响应相位和第二检出响应信号的第二检出响 应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较。经由电缆线路从第一检出传感器和 第二检出传感器接收所述第一检出响应信号和所述第二检出响应信号。该方法还包括如 果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定向故障。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。 该方法包括将跨越驱动电路输出端处的驱动电阻Rd的驱动电阻电压与预定电压阈值进行 比较，如果该驱动电阻电压未超过该预定电压阈值，则确定一条或多条驱动器电线中的驱 动器电线开路故障。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。 该方法包括将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较。该响应信号相位差包 括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值。从第一检出传感器和第二检出传感器中的至
6少一个接收该响应信号相位。该方法还包括如果所述响应信号相位差超过所述预定驱动 器相位差阈值，则确定一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。 该方法包括确定振动响应的振动响应幅度，如果该振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号 幅度，则确定一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。 该方法包括针对检出电线开路故障测试电缆线路的一条或多条第一检出电线和一条或多 条第二检出电线。所述一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线包含在电 缆线路中并分别连接到第一检出传感器和第二检出传感器。该方法还包括如果在所述一 条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线中确定没有检出电线开路故障，则 针对检出连接定向故障测试所述一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电 线。该方法还包括针对驱动器电线开路故障测试电缆线路的一条或多条驱动器电线。所 述一条或多条驱动器电线连接到驱动器。该方法还包括如果在所述一条或多条驱动器电 线中确定没有驱动器电线开路故障，则针对驱动器连接定向故障测试所述一条或多条驱动 器电线。在所述仪表电子设备的一方面，所述信号调节电路构造成将至少一个响应信号的 注入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较，如果该注入信号分量未超过该预定检出幅度 阈值，则确定相应的一条或多条第一检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出 电线开路故障。在所述仪表电子设备的另一方面，所述信号调节电路接收第一检出响应信号和第 二检出响应信号，并且所述信号调节电路构造成将第一检出响应相位和第二检出响应相位 之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较，如果所述相位差超过所述预定检出相位差 阈值，则确定相应的一条或多条第一检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出 连接定向故障。在所述仪表电子设备的又一方面，所述信号注入装置包括数模(D/A)转换器，该 数模转换器构造成接收数字频率指令并输出频率输入；注入信号发生器，该注入信号发生 器从该D/A转换器接收频率输入并输出由该频率输入所规定频率的注入信号；以及，变压 器，该变压器将该注入信号传送到电缆线路中。在所述仪表电子设备的又一方面，如果确定存在检出连接定向故障，则所述信号 调节电路还构造成使从一个检出传感器接收的响应信号翻转。在所述仪表电子设备的又一方面，所述信号调节电路构造成将跨越驱动电路输出 端处的驱动电阻Rd的驱动电阻电压与预定电压阈值进行比较，如果该驱动电阻电压未超过 该预定电压阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障。在所述仪表电子设备的又一方面，所述信号调节电路构造成将响应信号相位差与 预定驱动器相位差阈值进行比较，如果该响应信号相位差超过该预定驱动器相位差阈值， 则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障，该响应信号相位差包括响应 信号相位和驱动信号相位之间的差值，从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器中的 至少一个接收该响应信号相位。在所述仪表电子设备的又一方面，所述仪表电子设备还构造成确定振动响应的振动响应幅度，如果该振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定所述一条或多条驱 动器电线中的驱动器连接定向故障。在所述仪表电子设备的又一方面，如果确定存在驱动器连接定向故障，则所述驱 动电路还构造成使驱动信号翻转。在所述方法的一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在检出电线开路故障， 则产生警报。在所述方法的另一个实施例中，所述比较和确定还包括将来自第一检出传感器 的第一响应信号的第一注入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较，如果该第一注入信号 分量未超过该预定检出幅度阈值，则确定所述一条或多条第一检出电线中的第一检出电线 开路故障；将来自第二检出传感器的第二响应信号的第二注入信号分量与预定检出幅度阈 值进行比较，如果该第二注入信号分量未超过该预定检出幅度阈值，则确定所述一条或多 条第二检出电线中的第二检出电线开路故障。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在检出连接定向故 障，则产生警报。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述确定之后，如果确定存在 检出连接定向故障，则使从一个检出传感器接收的响应信号翻转。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在驱动器电线开路 故障，则产生警报。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在驱动器连接定向 故障，则产生警报。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述确定之后，如果确定存在 驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动信号翻转。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定存在驱动器连接定向 故障，则产生警报。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述确定之后，如果确定存在 驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动信号翻转。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定在所述一条或多条第 一检出电线中、在所述一条或多条第二检出电线中、或在所述一条或多条驱动器电线中存 在电线开路故障，则产生警报。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括如果确定在所述一条或多条第 一检出电线中、在所述一条或多条第二检出电线中、或在所述一条或多条驱动器电线中存 在连接定向故障，则产生警报。在所述方法的又一个实施例中，所述针对检出电线开路故障测试一个或多个检出 传感器包括将从第一检出传感器和第二检出传感器中的至少一个接收的响应信号的注 入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较，如果该注入信号分量未超过该预定检出幅度阈 值，则确定相应的一条或多条第一检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出电 线开路故障。在所述方法的又一个实施例中，所述针对检出连接定向故障测试所述一条或多条 第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线包括将第一检出响应信号的第一检出响应相位和第二检出响应信号的第二检出响应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值进行 比较，经由电缆线路从第一检出传感器和第二检出传感器接收所述第一检出响应信号和所 述第二检出响应信号，如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定 向故障。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述针对检出连接定向故障 测试之后，如果确定存在检出连接定向故障，则使来自一个检出传感器的响应信号翻转。在所述方法的又一个实施例中，针对电线开路测试所述驱动器包括将跨越驱动 电路输出端处的驱动电阻Rd的驱动电阻电压与预定电压阈值进行比较，如果该驱动电阻电 压未超过该预定电压阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障。在所述方法的又一个实施例中，所述针对驱动器连接定向故障测试所述一条或多 条驱动器电线包括将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较，该响应信号相 位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值，从所述第一检出传感器和所述第二检 出传感器中的至少一个接收该响应信号相位，如果该响应信号相位差超过该预定驱动器相 位差阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。在所述方法的又一个实施例中，所述针对驱动器连接定向故障测试所述一条或多 条驱动器电线包括确定振动响应的振动响应幅度，如果该振动响应幅度基本上不跟踪驱 动信号幅度，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。在所述方法的又一个实施例中，所述方法还包括在所述针对驱动器连接定向故 障测试所述一条或多条驱动器电线之后，如果确定存在驱动器连接定向故障，则使来自所 述驱动器的驱动信号翻转。


图1示出包括流量计组件和仪表电子设备的科里奥利流量计。图2是根据本发明的一个实施例的流量计的一部分的图示。图3是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图。图4是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图。图5是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图。图6是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图。图7是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图。图8示出根据本发明的一个实施例的流量计。
具体实施例方式图1-8和以下说明描述了教导本领域技术人员如何实现和运用本发明的最佳方 式的具体示例。为了示教发明原理的目的，一些常规方面已被简化或省略。本领域技术人员可从落入本发明的范围内的这些示例想到变型。本领域技术人员可想到能以各种方式结 合下文所述的特征以形成本发明的多种变型。因此，本发明不限于下文所述的具体示例，而 是仅由权利要求及其等同权利要求所限定。图1示出包括流量计组件10和仪表电子设备20的科里奥利流量计5。仪表电子 设备20经由导线100连接到仪表组件10，从而在通路26上提供密度、质量流率、体积流率、 总质量流量、温度及其它信息。对本领域技术人员应当显而易见的是，本发明可供任何类型 的科里奥利流量计使用而不用考虑驱动器、检出传感器、流动管道的数量或振动的操作模 式。虽然对本领域技术人员显而易见的是本发明可实施为振动管密度计而不需要由科里奥 利流量计提供的附加测量能力，但是仍然描述科里奥利流量计的结构。流量计组件10包括一对法兰101和101，、歧管102和102，、驱动器104、检出传感 器105-105，、以及流动管道103A和103B。驱动器104和检出传感器105和105，连接到流 动管道103A和103B。法兰101和101，固定到歧管102和102，。歧管102和102，固定到间隔器106的 相对端部。间隔器106维持歧管102和102，之间的间距，从而避免流动管道103A和103B 中不希望的振动。当流量计组件10插入运送所测量的物质的管路系统(未示出)中时，所 述物质通过法兰101进入流量计组件10，经过进口歧管102(在该处，物质的总量被引导进 入流动管道103A和103B)，流过流动管道103A和103B并返回到出口歧管102，(在该处， 所述物质通过法兰101，离开流量计组件10)中。选取流动管道103A和103B并将所述流动管道适当地安装到进口歧管102和出口 歧管102’，使得所述流动管道分别绕弯曲轴线W-W和W’ -W’基本上具有相同的质量分布、 惯性矩和弹性模数。所述流动管道以基本平行的方式从所述歧管向外延伸。流动管道103A-B由驱动器104关于所述流动管道的相应弯曲轴线W和W’沿相反 方向以所谓的流量计弯曲模式的第一输出(first out)来驱动。驱动器104可包括很多种 公知装置之一，例如安装到流动管道103A的磁体和安装到流动管道103B的反作用线圈。交 流电经过该反作用线圈以促使这两个管道振荡。由仪表电子设备20经由导线110向驱动 器104提供合适的驱动信号。仪表电子设备20分别接收导线111和111’上的传感器信号。仪表电子设备20在 导线110上产生驱动信号，该驱动信号促使驱动器104使流动管道103A和103B振荡。仪 表电子设备20处理来自检出传感器105和105’的左速度信号和右速度信号以便计算质量 流率。通路26提供允许仪表电子设备20与操作者进行交互的输入和输出装置。对图1的 说明仅仅提供作为流量计的运转的示例，而不是用来限制本发明的教导。图2是根据本发明的一个实施例的流量计5的一部分的图示。流量计5包括第一 检出传感器201a、第二检出传感器201b、驱动器204和仪表电子设备20。仪表电子设备20 可操作为质量流量计或者可操作为密度计，包括操作为科里奥利流量计。除了其它部件以 外，仪表电子设备20可包括驱动电路220、信号注入装置203和信号调节电路202。仪表电 子设备20由电缆线路205连接到检出传感器201和驱动器204。电缆线路205将第一检出 传感器201a和第二检出传感器201b连接到信号调节电路202和信号注入装置203。电缆 线路205将驱动器204连接到驱动电路220。在一个实施例中，信号调节电路202和信号注 入装置203通过线路210相互连接。
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电缆线路205可包括将第一和第二检出传感器201a和201b电连接到信号调节电 路202的任何形式的电线、电缆、光纤等。在一个实施例中，电缆线路205包括图1的导线 100的至少一部分。一般的流量计包括9条捆扎在发射机/仪表电子设备20和流量计组件10之间的 电缆线路205中的电线。电缆线路205通常包括3条用于电阻式温度检测器(RTD)传感器 的电线、2条用于第一检出传感器的电线、2条用于第二检出传感器的电线和2条用于驱动 器的电线。在一个实施例中，仪表电子设备20可对该仪表电子设备20和检出传感器201a、 201b之间的电缆线路205进行电缆故障确定。在一个实施例中，仪表电子设备20可对该仪 表电子设备20和驱动器204之间的电缆线路205进行电缆故障确定。驱动电路220产生驱动信号并将该驱动信号传送给驱动器204。驱动器204根据 该驱动信号使流动管道103A和103B振动。驱动信号因此包括幅度特性和频率特性。在仪 表电子设备20实施闭环驱动时，驱动信号和响应信号之间的差值用作修正该驱动信号的 反馈。例如，该驱动信号和响应信号之间的相位差可包括该反馈。理想地，在无流动条件下， 如果流量计被准确地校准，那么该相位差将基本为零。驱动电路220可产生驱动信号。在一个实施例中，该驱动信号包括由该驱动电路 220产生的操作驱动信号，其中该信号使流动管道103振动。在信号调节电路202中可接收 由此产生的该驱动信号的响应信号。或者，根据本发明可特别针对故障测试来产生该驱动信号。信号注入装置203可产生注入信号并且可经由电缆线路205将该注入信号传送给 第一检出传感器201a和第二检出传感器201b之一或两者。信号注入装置203可根据注入 信号指令产生注入信号，可通过线路210从信号调节电路202接收该注入信号指令。该注 入信号可包括任何期望频率。该注入信号可包含高于、低于或等于驱动信号的频率。信号调节电路202从检出传感器201a和201b均接收响应信号。该信号调节电路 202可检测和/或处理所述响应信号。该信号调节电路202可处理所述响应信号以便产生 适当的流量测量。另外，根据本发明的实施例，该信号调节电路202可处理所述响应信号以 便检测电缆线路205中的故障。可由检出传感器201根据流量计5的正常操作来产生响应信号。或者，可由检出 传感器201响应于流动管道103的任何形式的测试振动来产生所述响应信号。在另一种替 代方案中，可由检出传感器201响应于来自信号注入装置203的注入信号来产生所述响应信号。信号调节电路202可为每个检出传感器确定响应信号幅度。信号调节电路202可 确定从第一检出传感器201a和第二检出传感器201b接收的响应信号之间的相位差。所述 幅度和相位差可用来确定电缆线路205中的连接定向故障。在一个实施例中，仪表电子设备20可包括处理器(未示出)和电缆故障诊断软件 程序。该处理器可以为电缆线路205执行电缆故障诊断软件程序并且可以启动并监控电 线开路和连接定向故障的测定。该电缆故障诊断软件程序可启动进入检出传感器201a和 201b中的信号。所述处理器和程序可从电线开路和连接定向故障测试接收测量值/数据， 并且可以进行适当的故障确定。如果检测到问题，则所述处理器和程序可产生警报。另外，所述处理器和程序可实施补偿技术，包括使信号或信号响应翻转以便补偿不适当的接线定 向。或者，信号调节电路202、信号注入装置203、驱动电路220和处理器可包含等效电路和 /或实现上述操作的专用电路部件。图3是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图300。在该方法中，进行检出电线开路故障确定。检出电线开路故障测试可检 测电线开路故障，例如电缆线路205的相应检出电线中的断线或未连接的电线。在步骤301中，注入信号被传送到电缆线路205的一条或多条检出电线中。因此， 该注入信号被传送给第一检出传感器201a和第二检出传感器201b的至少一个。例如，该 注入信号可由信号注入装置203产生。当注入信号由信号注入装置203产生时，信号调节 电路202应当基本上同时从检出传感器201a和201b接收响应信号。在步骤302中，响应信号与预定检出幅度阈值进行比较。只有当检出电线未开路 时，发送到检出传感器201的注入信号才会为信号调节电路202产生两个不同的返回信号。 第一信号(注入信号分量)是注入信号的反射并且基本上与注入信号处于相同的频率。如 果检出电线未开路，那么该注入信号分量在幅度上应当类似于注入信号并因此可与阈值进 行比较。由于流动管道103的振动效应且由于流动通道103的流动物质的影响，第二信号 是响应信号分量并且在频率上不同于原始注入信号。然而，该响应信号分量可在幅度上变 化并且在一些情况中可能是不可检测的。因此，在一个实施例中，响应信号的注入信号分量 用来进行比较。在步骤303中，如果注入信号分量不超过预定检出幅度阈值，那么所述方法进行 至步骤304。在步骤304，确定响应信号未被接收并且确定相应检出传感器的电线是断开的 或是未连接的。否则，如果注入信号分量超过预定检出幅度阈值，那么所述方法转移绕过步 骤304。因此，确定响应信号已被接收并且确定相应的检出电线是未断开的或并非是未连接 的。在步骤304中，因为注入信号分量未超过预定检出幅度阈值，所以相应的检出电 线被确定具有电线开路故障。随后，仪表电子设备20可执行其它作用，包括产生指示电线 开路故障的警报。在单个检出传感器和单个响应信号幅度的情形下讨论了上述步骤。然而，应当理 解，可对来自检出传感器201a和201b的响应信号均实施步骤302-304。图4是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图400。在该方法中，进行检出传感器连接定向故障确定。在步骤401中，响应于驱动器204施加的驱动信号经由电缆线路205从一个或两 个检出传感器接收响应信号。在流量计5中无流动条件下，左和右(或第一和第二)检出信号之间的相位差将 基本为零。在流动条件下，根据经过流量计5的流动物质的质量流率，第一检出信号的相位 将与第二检出信号的相位相差相对小的量。然而，如果这两个检出信号之间的相位差过大， 那么就存在连接定向故障。在步骤402中，相位差与预定检出相位差阈值进行比较。该相位差包括响应信号 相位和驱动信号相位之间的差值。在步骤403中，如果该相位差超过预定检出相位差阈值，那么所述方法进行至步骤404。如果该相位差不超过预定检出相位差阈值，那么所述方法转移绕过步骤404。在步骤404中，因为相位差超过预定检出相位差阈值，所以确定相应的检出电线 中存在连接定向故障。例如，所述两个响应信号可具有大约180度的相位差，加上或减去对 流动管道103中的流动物质的响应所引起的相对小的相位差部分。如前所述，如果确定存 在连接定向故障，则可产生警报条件。另外，仪表电子设备20可使从受影响的检出传感器 接收的所有后续响应信号翻转。这样，可以纠正不适当的连接定向。在单个检出传感器和单个相位差的情形下讨论了上述步骤。然而，应当理解，可对 来自检出传感器201a和201b的响应信号均实施步骤402-404。图5是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路205中的电缆故障 的方法的流程图500。在该方法中，进行驱动器电线开路故障确定。驱动器电线开路故障测 试可检测电线开路故障，例如断线或未连接的电线。在步骤501中，驱动信号被传送到电缆线路205的一条或多条驱动器电线中并传 送给驱动器204。该驱动信号可由驱动电路220产生，如前所述。驱动信号可包括正常操作 驱动信号或者可包括适于电线开路故障测试所产生的任何信号。返回参考图2，驱动电路220在输出端中包含驱动电阻Rd。运算放大器221跨接 驱动电阻Rd。在一个实施例中，运算放大器221放大跨越驱动电阻Rd的电压并且输出驱动 电阻电压。该驱动电阻电压可包括可与预定电压阈值进行比较的模拟电压信号。再次参考图5，在步骤502中，跨越驱动电阻Rd的驱动电阻电压与预定电压阈值进 行比较。如果在运算放大器221的输出端处的驱动电阻电压超过预定电压阈值，那么预期 电平的电流就通过电缆线路205流向驱动器204。在步骤503中，如果驱动电阻电压不超过预定电压阈值，那么所述方法进行至步 骤504。否则，如果驱动电阻电压超过预定电压阈值，那么可以确定不存在电线开路状况，因 此所述方法转移绕过步骤504。在步骤504中，因为驱动电阻电压不超过预定电压阈值，所以可以确定在通向驱 动器204的电缆线路205中存在驱动器电线开路状况。该步骤可包括产生警报条件，如前 所述。或者，运算放大器221可包括比较器装置，该比较器装置将驱动电阻Rd的电缆线 路一侧的电压与某一电压(即，预定电压阈值)进行比较并产生真或假数字输出。因此，如 果驱动电阻电压超过预定电压，则该数字输出包括第一数字输出电平，如果驱动电阻电压 不超过预定电压，则该数字输出包括第二数字输出电平。步骤502的比较因此可包括比较 器装置的内部比较，其中，预定电压阈值包括对比较器装置的电压输入。图6是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图600。在该方法中，进行驱动器连接定向故障确定。在步骤601中，驱动电路220产生驱动信号并经由电缆线路205将该驱动信号传 送给驱动器204，如前所述。因此，驱动器204使用该驱动信号在流动管道103A和103B中 产生物理激励。从而，信号调节电路202响应于由驱动器204引起的流动管道的振动经由 电缆线路205从第一和第二检出传感器201a和201b接收第一和第二响应信号。在步骤602中，响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较。该响应信号 相位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值。该驱动信号相位是提供给驱动电路
13220的相位特性，即，该驱动信号相位是驱动电路220和驱动器204所要达到的驱动相位。 响应的实际相位应当接近该相位，并且一般在流动管道103中的流动物质的质量流率方面 有所不同。在步骤603中，如果响应信号相位差超过预定驱动器相位差阈值，则确定在驱动 器电线中有驱动器连接定向故障，并且所述方法进行至步骤604。否则，如果响应信号相位 差不超过预定驱动器相位差阈值，则确定驱动器连接定向是正确的，并且所述方法转移绕 过步骤604。在步骤604中，因为响应信号相位差超过预定驱动器相位差阈值，所以确定在驱 动器电线中存在驱动器连接定向故障。例如，该相位差可具有大约180度的相位差，加上或 减去对流动管道103中的流动物质的响应所引起的相对小的相位差部分。如前所述，如果 确定存在连接定向故障，则可产生警报条件。另外，仪表电子设备20可使驱动信号翻转。例 如，驱动信号可在其发送到驱动器204之前被翻转。这样，可以纠正不适当的驱动器连接定 向。应当理解，图6或图7中的任一方法可用于进行驱动器连接定向故障确定。图7是根据本发明的一个实施例的用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的 方法的流程图700。在该方法中，进行驱动器连接定向故障确定。在步骤701中，确定振动响应幅度。该振动响应幅度可包括来自任一传感器的响 应信号的幅度。在步骤702中，该振动响应幅度与驱动信号幅度进行比较。所述比较可以是在一 个或多个瞬时时间点处的两个幅度的比较。或者，所述比较可进行平均值或过滤值等的比较。在步骤703中，如果振动响应幅度基本上跟踪驱动信号幅度，则所述方法退出。如 果振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则所述方法进行至步骤704。在步骤704中，因为振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，所以确定在驱动 器电线中存在驱动器连接定向故障。如前所述，如果确定存在驱动器连接定向故障，则可产 生警报条件。另外，仪表电子设备20可使驱动信号翻转。例如，驱动信号可在其发送到驱 动器204之前被翻转。这样，可以纠正不适当的驱动器连接定向。图8示出根据本发明的一个实施例的流量计5。与图2相同的部件具有相同的附 图标记。在该实施例中，信号注入装置203包括数模(D/A)转换器808、注入信号发生器806 和变压器807。D/A 808连接到信号调节电路202且连接到注入信号发生器806。注入信号 发生器806还连接到变压器807。D/A 808从信号调节电路202接收数字频率指令。D/A 808将该数字频率指令转 换为进入注入信号发生器806中的频率输入，其中，该频率输入规定所要产生的(单个)注 入信号的频率。注入信号发生器806产生注入信号并将该注入信号传输给变压器807的初 级绕组810。变压器807通过利用分离的变压器次级来产生第一和第二注入信号，其中变压器 807的次级绕组811包括基本相等的次级绕组对。这样，在变压器807的初级绕组810处的 注入信号转换为在次级绕组811处的第一和第二注入信号。这两个次级绕组811连接到电 缆线路205且连接到第一和第二检出传感器201a和201b，其中，信号可注入到所述检出传
14感器中。如前所述，信号调节电路202接收因注入第一和第二注入信号而产生的第一和第
二响应信号。
权利要求
一种用于检测流量计(5)的电缆线路(205)中的电缆故障的仪表电子设备(20)，所述仪表电子设备(20)包括驱动器(204)、第一和第二检出传感器(201a、201b)，所述电缆线路(205)连接到所述第一和第二检出传感器(201a、201b)且连接到所述驱动器(204)，所述仪表电子设备(20)的特征在于驱动电路(220)，所述驱动电路(220)连接到所述电缆线路(205)并且构造成产生驱动信号并将所述驱动信号传送到所述电缆线路(205)中以及传送给所述驱动器(204)；和连接到所述电缆线路(205)的信号调节电路(202)，所述信号调节电路(202)构造成响应于所述驱动信号从所述第一和第二检出传感器(201a、201b)的至少一个接收至少一个响应信号，并且确定所述电缆线路(205)的一条或多条驱动器电线中的驱动器电线开路故障和驱动器连接定向故障中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的仪表电子设备(20)，其特征在于，所述信号调节电路(202) 构造成将跨越所述驱动电路输出端处的驱动电阻RD的驱动电阻电压与预定电压阈值进行 比较，如果所述驱动电阻电压未超过所述预定电压阈值，则确定所述一条或多条驱动器电 线中的驱动器电线开路故障。
3.根据权利要求1所述的仪表电子设备(20)，其特征在于，所述信号调节电路(202) 构造成将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较，如果所述响应信号相位差超 过所述预定驱动器相位差阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故 障，所述响应信号相位差包括响应信号相位和驱动信号相位之间的差值，从所述第一检出 传感器和所述第二检出传感器(201a、201b)的至少一个接收所述响应信号相位。
4.根据权利要求1所述的仪表电子设备(20)，其特征在于，所述仪表电子设备(20) 还构造成确定振动响应的振动响应幅度，如果所述振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅 度，则确定所述一条或多条驱动器电线中的驱动器连接定向故障。
5.根据权利要求1所述的仪表电子设备(20)，其特征在于，如果确定存在驱动器连接 定向故障，则所述驱动电路(220)还构造成使驱动信号翻转。
6.一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方法的特征在于将第一检出响应信号的第一检出响应相位和第二检出响应信号的第二检出响应相位之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较，经由所述电缆线路从所述第一检出传感器 和所述第二检出传感器接收所述第一检出响应信号和所述第二检出响应信号；以及如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定向故障。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于还包括如果确定存在检出连接定向故障， 则产生警报。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于还包括在所述确定之后，如果确定存在检 出连接定向故障，则使从一个检出传感器接收的响应信号翻转。
9.一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方法的特征在于将跨越所述驱动电路输出端处的驱动电阻RD的驱动电阻电压与预定电压阈值进行比较；以及如果所述驱动电阻电压未超过所述预定电压阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线 中的驱动器电线开路故障。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括如果确定存在驱动器电线开路故障，则产生警报。
11.一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方法的特征在于将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较，所述响应信号相位差包括响应 信号相位和驱动信号相位之间的差值，从第一检出传感器和第二检出传感器中的至少一个 接收所述响应信号相位；以及如果所述响应信号相位差超过所述预定驱动器相位差阈值，则确定一条或多条驱动器 电线中的驱动器连接定向故障。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于还包括如果确定存在驱动器连接定向 故障，则产生警报。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于还包括在所述确定之后，如果确定存在 驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动信号翻转。
14.一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方法的特征在于确定振动响应的振动响应幅度；以及如果所述振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定一条或多条驱动器电线中 的驱动器连接定向故障。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于还包括如果确定存在驱动器连接定向 故障，则产生警报。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于还包括在所述确定之后，如果确定存在 驱动器连接定向故障，则使来自驱动电路的驱动信号翻转。
17.一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法，所述方法的特征在于针对检出电线开路故障测试所述电缆线路的一条或多条第一检出电线和一条或多条 第二检出电线，所述一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线包含在所述 电缆线路中并分别连接到第一检出传感器和第二检出传感器；如果在所述一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线中确定没有检 出电线开路故障，则针对检出连接定向故障测试所述一条或多条第一检出电线和所述一条 或多条第二检出电线；针对驱动器电线开路故障测试所述电缆线路的一条或多条驱动器电线；以及如果在所述一条或多条驱动器电线中确定没有驱动器电线开路故障，则针对驱动器连 接定向故障测试所述一条或多条驱动器电线。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于还包括如果确定在所述一条或多条第 一检出电线中、在所述一条或多条第二检出电线中、或在所述一条或多条驱动器电线中存 在电线开路故障，则产生警报。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于还包括如果确定在所述一条或多条第 一检出电线中、在所述一条或多条第二检出电线中、或在所述一条或多条驱动器电线中存 在连接定向故障，则产生警报。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述针对检出电线开路故障测试一个 或多个检出传感器包括将从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器中的至少一个接收的响应信号的注 入信号分量与预定检出幅度阈值进行比较；以及如果所述注入信号分量未超过所述预定检出幅度阈值，则确定相应的一条或多条第一 检出电线或相应的一条或多条第二检出电线中的检出电线开路故障。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述针对检出连接定向故障测试所述 一条或多条第一检出电线和所述一条或多条第二检出电线包括将第一检出响应信号的第一检出响应相位和第二检出响应信号的第二检出响应相位 之间的相位差与预定检出相位差阈值进行比较，经由所述电缆线路从所述第一检出传感器 和所述第二检出传感器接收所述第一检出响应信号和所述第二检出响应信号；以及如果所述相位差超过所述预定检出相位差阈值，则确定检出连接定向故障。
22.根据权利要求17所述的方法，其特征在于还包括在所述针对检出连接定向故障 测试之后，如果确定存在检出连接定向故障，则使来自一个检出传感器的响应信号翻转。
23.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，针对电线开路测试所述驱动器包括将跨越所述驱动电路输出端处的驱动电阻RD的驱动电阻电压与预定电压阈值进行比较；以及如果所述驱动电阻电压未超过所述预定电压阈值，则确定所述一条或多条驱动器电线 中的驱动器电线开路故障。
24.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述针对驱动器连接定向故障测试所 述一条或多条驱动器电线包括将响应信号相位差与预定驱动器相位差阈值进行比较，所述响应信号相位差包括响应 信号相位和驱动信号相位之间的差值，从所述第一检出传感器和所述第二检出传感器中的 至少一个接收所述响应信号相位；以及如果所述响应信号相位差超过所述预定驱动器相位差阈值，则确定一条或多条驱动器 电线中的驱动器连接定向故障。
25.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述针对驱动器连接定向故障测试所 述一条或多条驱动器电线包括确定振动响应的振动响应幅度；以及如果所述振动响应幅度基本上不跟踪驱动信号幅度，则确定一条或多条驱动器电线中 的驱动器连接定向故障。
26.根据权利要求17所述的方法，其特征在于还包括在所述针对驱动器连接定向故 障测试所述一条或多条驱动器电线之后，如果确定存在驱动器连接定向故障，则使来自所 述驱动器的驱动信号翻转。
全文摘要
根据本发明的实施例提供一种用于检测流量计的电缆线路中的电缆故障的方法。该方法包括针对检出电线开路故障测试电缆线路的一条或多条第一检出电线和一条或多条第二检出电线。该方法还包括如果在所述第一检出电线和所述第二检出电线中确定没有检出电线开路故障，则针对检出连接定向故障测试所述第一检出电线和所述第二检出电线。该方法还包括针对驱动器电线开路故障测试电缆线路的一条或多条驱动器电线。该方法还包括如果在所述驱动器电线中确定没有驱动器电线开路故障，则针对驱动器连接定向故障测试所述驱动器电线。
文档编号G01F25/00GK101937043SQ201010261048
公开日2011年1月5日 申请日期2006年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者C·B·麦卡纳利, P·J·海斯 申请人:微动公司