专利名称：用于振动分离振动型流动传感器组件的驱动器和拣拾器的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动传感器组件。更具体地，本发明涉及驱动器与拣拾传感器分离的振动传感器组件。
背景技术：
诸如密度计和科里奥利流量计的振动流动装置用于测量流动材料的特性，例如，密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度和其它信息。振动流动装置包括一个或多个管道，这些管道可具有多种形状，诸如，直的、U形或不规则构造。该一个或多个管道具有一组固有振动模式，包括例如简单弯曲、扭转、径向和耦合·模式。至少一个驱动器以这些驱动模式中的一种或多种使所述一个或多个管道在共振频率下振动，目的是为了确定流动材料的特性。一个或多个计量电子器件将正弦驱动信号传送到所述至少一个驱动器，该驱动器通常是磁体/线圈的组合，其中磁体通常被固定到管道，而线圈则被固定到参考构件或另一个管道。驱动信号导致驱动器在驱动模式下以驱动频率振动所述一个或多个管道。例如，驱动信号可以是传送到线圈的周期性电流。至少一个拣拾器检测管道的运动并产生代表振动管道运动的正弦拣拾信号。拣拾器通常是磁体/线圈的组合，其中磁体通常被固定到一个管道，而线圈则被固定到参考构件或另一个管道。然而，应当理解，存在其它拣拾装置，例如，光学、电容、压电等。拣拾信号被传送至所述一个或多个电子器件；并且根据熟知的原理，可由所述一个或多个计量电子器件使用该拣拾信号来确定流动材料的特性或者在必要时调节驱动信号。通常，振动流动装置设有两个振动管道，这两个振动管道彼此相反地振动，以便产生固有平衡系统。因此，每个管道产生的振动以一定的方式彼此平衡，以便防止来自一个管道的不期望振动传递到另一个管道。然而，例如由于压力下降或阻塞的问题，某些应用中双管道是不理想的。在这种情况下，单个管道系统可能是所需的。由于拣拾器通过确定位于参考构件上的第一拣拾器部件和位于管道上的第二拣拾器部件之间的相对位置来测量运动，单个管道系统中会出现不平衡。因此，传递到参考构件的不期望振动可能导致位于参考构件上的拣拾器的部件以不期望的方式振动或移动。这继而可能影响感测到的拣拾器部件的相对位置并产生不准确的拣拾信号。此外，在一些系统中，参考构件被设计成与流动管道相反地振动。在驱动器和拣拾器的部件都位于单个参考构件上的系统中，这通常是真实的。因此，位于参考构件上的拣拾器部件将经历与流过管道的流体的流率不相关的运动。这种额外的运动可能影响计量器的灵敏度。本发明克服了这些和其它问题并实现了对现有技术的改进。

发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种振动传感器组件。振动传感器组件包括管道、驱动器和至少一个第一拣拾器。驱动器包括第一驱动器部件和第二驱动器部件。第一拣拾器包括第一拣拾器部件和第二拣拾器部件。振动传感器组件还包括第一参考构件。第一拣拾器部件耦接到管道，而第二拣拾器部件则耦接到第一参考构件。振动传感器组件还包括第二参考构件。第一驱动器部件耦接到管道，而第二驱动器部件则耦接到第二参考构件。根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于形成流量计的方法。流量计包括流动管道、具有第一驱动器部件和第二驱动器部件的驱动器、以及具有第一拣拾器部件和第二拣拾器部件的第一拣拾传感器。该方法包括将第一参考构件定位成靠近流动管道的步骤。该方法还包括将第一拣拾器部件耦接到流动管道的步骤和将第二拣拾器部件靠近第一拣拾器部件耦接到第一参考构件的步骤。该方法还包括将第二参考构件定位成靠近流动管道的步骤、将第一驱动器部件耦接到流动管道的步骤、以及将第二驱动器部件靠近第一驱动器部件耦接到第二参考构件的步骤。方面
根据本发明的方面，振动传感器组件包括
管道；
驱动器，该驱动器包括第一驱动器部件和第二驱动器部件；
第一拣拾传感器，该第一拣拾传感器包括第一拣拾器部件和第二拣拾器部件；
第一参考构件，其中第一拣拾器部件耦接到管道，并且第二拣拾器部件耦接到第一参考构件；和
第二参考构件，其中第一驱动器部件耦接到管道，第二驱动器部件耦接到第二参考构件。优选地，振动传感器组件还包括耦接到管道的平衡构件，其中第二参考构件耦接到平衡构件。优选地，第二参考构件耦接到平衡构件，使得第二参考构件和平衡构件的组合质心位于流动管道的弯曲轴线上。优选地，振动传感器组件还包括第二拣拾传感器，第二拣拾传感器包括耦接到管道的第一拣拾器部件和耦接到第一参考构件的第二拣拾器部件。优选地，振动传感器组件还包括第二拣拾传感器，第二拣拾传感器包括耦接到管道的第一拣拾器部件和耦接到第三参考构件的第二拣拾器部件。根据本发明的另一个方面，一种用于形成包括流动管道、具有第一驱动器部件和第二驱动器部件的驱动器、以及具有第一拣拾器部件和第二拣拾器部件的第一拣拾传感器的流量计的方法包括以下步骤
将第一参考构件定位成靠近流动管道；
将第一拣拾器部件耦接到流动管道；
将第二拣拾器部件靠近第一拣拾器部件耦接到第一参考构件；
将第二参考构件定位成靠近流动管道；
将第一驱动器部件耦接到流动管道；以及
将第二驱动器部件靠近第一驱动器部件耦接到第二参考构件。优选地，该方法还包括将平衡构件耦接到流动管道和将第二参考构件耦接到平衡构件的步骤。优选地，该方法还包括将第二参考构件耦接到平衡构件使得第二参考构件和平衡构件的组合质心位于流动管道的弯曲轴线上的步骤。优选地，该方法还包括将第二拣拾器的第一拣拾器部件耦接到流动管道的步骤以及将第二拣拾器的第二拣拾器部件靠近第二拣拾器的第一拣拾器部件耦接到第一参考构件的步骤。优选地，该方法还包括将第二拣拾器的第一拣拾器部件耦接到流动管道的步骤以及将第二拣拾器的第二拣拾器部件靠近第二拣拾器的第一拣拾器部件耦接到第三参考构件的步骤。


图I示出现有技术双管道振动流动装置。
图2示出现有技术单个管道传感器组件。图3示出根据本发明的实施例的单个管道传感器组件。图4示出根据本发明的另一个实施例的单个管道传感器组件。图5示出根据本发明的另一个实施例的单个管道传感器组件。
具体实施例方式图I - 5和下面的描述描绘了教导本领域的技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式的具体实例。为了教导本发明的原理，一些常规方面已被简化或省略。本领域的技术人员将会理解落在本发明的范围之内的这些实例的变型。本领域的那些技术人员将会理解，下文描述的特征可以多种方式组合以形成多个本发明的变型。因此，本发明不限于下文描述的具体实例，而仅受权利要求及其等同物的限制。图I示出了具有科里奥利流量计的形式的现有技术振动传感器组件5的实例，该传感器组件包括流量计10和一个或多个计量电子器件20。所述一个或多个计量电子器件20连接到流量计10以测量流动材料的特性，例如，密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度和其它信息。流量计10包括一对法兰101和101’、歧管102和102’、以及管道103A和103B。歧管102、102’被固定到管道103AU03B的相对端。本实例的法兰101和101，被固定到歧管102和102’。本实例的歧管102和102’被固定到隔离物106的相对端。隔离物106保持本实例的歧管102和102’之间的间距，以防止在管道103A和103B内的不期望的振动。管道以基本上平行的方式从歧管向外延伸。当把流量计10插入运送流动材料的管路系统(未示出)内时，材料通过法兰101进入流量计10，经过入口歧管102，在这里材料的总量被导向进入管道103A和103B，流动通过管道103A和103B并返回到出口歧管102’内，在这里通过法兰101’离开流量计10。流量计10包括驱动器104。驱动器104在适当的位置被固定到管道103A、103B，在该位置，驱动器104能够在驱动模式下振动管道103AU03B。更具体地，驱动器104包括固定到管道103A的第一驱动器部件(未示出)和固定到管道103B的第二驱动器部件(未示出)。驱动器104可包括许多熟知的装置中的一种，诸如安装到管道103A的磁体和安装到管道103B的相对的线圈。在本实例中，驱动模式为第一异相弯曲模式，并且管道103A和103B优选地被选择和适当地安装到入口歧管102和出口歧管102’，以便提供具有分别围绕弯曲轴线W-W和W’ -W’的基本上相同的质量分布、转动惯量和弹性模量的平衡系统。在驱动模式为第一异相弯曲模式的本实例中，管道103A和103B被驱动器104在相反方向上围绕其相应的弯曲轴线W和W’驱动。具有交变电流形式的驱动信号可由一个或多个计量电子器件20例如经由路径110提供，并且经过线圈以导致管道103AU03B振荡。本领域的普通技术人员将会理解，在本发明的范围内可使用其它驱动模式。所示流量计10包括固定到管道103AU03B的一对拣拾器105、105’。更具体地，第一拣拾器部件(未不出)位于管道103A上,第二拣拾器部件(未不出)位于管道103B上。在所示实施例中，拣拾器105、105’位于管道103AU03B的相对端。拣拾器105、105’可以是电磁检测器，例如，产生代表管道103AU03B的速度和位置的拣拾信号的拣拾磁体和拣拾线圈。例如，拣拾器105、105’可经由路径111、111’向所述一个或多个计量电子器件20供应拣拾信号。本领域的那些普通技术人员将会理解，管道103AU03B的运动与流动材料的某些特性例如流动通过管道103AU03B的材料的质量流率和密度成比例。
在图I所示实例中，所述一个或多个计量电子器件20从拣拾器105、105’接收拣拾信号。路径26提供允许一个或多个计量电子器件20与操作者或其它处理系统接合的输入和输出方式。所述一个或多个计量电子器件20测量流动材料的特性，例如，密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度和其它信息。更具体地，所述一个或多个计量电子器件20例如从拣拾器105、105’和一个或多个温度传感器(未示出)接收一个或多个信号，并且使用该信息测量流动材料的特性，例如，密度、质量流率、体积流率、总质量流量、温度和其它信肩、O诸如科里奥利流量计或密度计的振动测量装置用来测量流动材料的特性的技术是熟知的，因此为使本说明简洁起见省略了详细讨论。图2示出了现有技术传感器组件210的另一个实例。传感器组件210类似于图I中所示的传感器组件10，不同的是传感器组件210包括单个管道103A和参考构件250，在参考构件250上安装有拣拾器105、105’和驱动器104的部件。如图所示，第一驱动器部件104a和第一拣拾器部件105a、105a’位于管道103A上。也如图所不,第二驱动器部件104b和第二拣拾器部件105b、105b’位于参考构件250上。第一部件104a、105a、105a’可以是磁体，第二部件104b、105b、105b’可以是线圈。替代地，第一部件104a、105a、105a’可以是线圈，并且第二部件104b、105b、105b’可以是磁体。如图所示，参考构件250可以是参考板。替代地，参考构件可以是仿真管(未示出)或任何其它结构，而不论形状如何。在图2所示的实例中，由于第二拣拾器部件105b、105b’与第二驱动器部件104b位于相同的参考构件250上，当驱动器104振动管道103A、参考构件250和第二驱动器部件104b时,第二拣拾器部件105b、105b’将振动。在本实例中，驱动器104的第一和第二驱动器部件104a、104b迫使管道103A和参考构件250彼此远离，使得它们以反相方式背对然后朝向彼此地振荡。在第二拣拾器部件105b、105b’位于参考构件250上的情况下，施加到参考构件250的任何运动可以将运动施加到第二拣拾器部件105b、105b’上。这继而可影响拣拾信号的准确度。更具体地，由于拣拾器105、105’测量管道103A的运动，施加到第二拣拾器部件105b、105b’的运动可能影响测量的管道103A的运动的准确度。
图3示出了根据本发明的实施例的振动传感器组件310。如图所示，传感器组件310类似于图2中所示传感器组件210，不同的是传感器组件310包括耦接到第一参考构件250的第二拣拾器部件105b、105b’，以及耦接到与第一参考构件250分离的第二参考构件350的第二驱动器部件104b。第一和第二参考构件250、350可被定位成靠近流动管道103A。传感器组件310还包括第一拣拾器部件105a、105a’和位于管道103A上的第一驱动器部件104a，类似于图2中所示装置。应当理解，在使用中，振动传感器组件310也可包括基本上围绕图3中所示部件的壳体(未示出)。如图3中所不，第二拣拾器部件105a、105a’可位于第一参考构件250上，并且第二驱动器部件104a可位于第二参考构件350上。第一和第二参考构件250、350可以一定方式分离，该方式防止或基本上减少第二参考构件350或第二驱动器部件104b的运动将运动施加到第一参考构件250或第二拣拾器部件105b、105b’。根据本发明的实施例，第二参考构件350可基本上独立于第一参考构件250和管道103A两者。例如，第二参考构件350可连接到传感器组件壳体(未示出)或一些其它外部构件。根据本发明的另一个实施例，第二参考构件350可耦接到平衡构件360。平衡构件·360可经由多个撑杆361-364耦接到管道103A。所述多个撑杆361-364可有助于限定振动管道103A的弯曲轴线W-W，如本领域公知的。平衡构件360可被设置成与管道103A反相振动。因此，平衡构件360可被设置成平衡流动管道103A的振动。根据本发明的实施例，平衡构件360可具有位于流动管道的弯曲轴线W-W下方的质心CMb。根据本发明的实施例，第二参考构件350可具有质心CM,。根据本发明的实施例，平衡构件360可被尺寸设计成和定位成使得平衡构件360和第二参考构件350具有位于靠近流动管道的弯曲轴线W-W的组合质心CM。。有利地，第二参考构件350、平衡构件360和管道103A可包括不将外部振动施加到第二拣拾器部件105b、105b’的平衡的系统。虽然平衡构件360显示为包括平衡杆，但应当理解，平衡构件360可包括任何构造，包括例如具有直或弯曲构造的仿真管。因此，平衡构件360应不限于所示特定构造。图4示出了具有根据本发明的实施例致动的驱动器104的传感器组件310。在驱动器104振动管道103A时,运动被施加给管道103A、第一拣拾器部件105a、105a’、第一驱动器部件104a、第二驱动器部件104b、以及定位驱动器104的第二部件104b所在的第二参考构件350。由于第二拣拾器部件105b、105b’以及第二拣拾器部件105b、105b’所在的第一参考构件250与第一驱动器部件104a和第二参考构件350分离，驱动器104的运动和第二参考构件350的运动都不会向第一参考构件250或第二拣拾器部件105b、105b’施加显著的运动。此外，由于第一参考构件250和第二拣拾器部件105b、105b’在结构上与管道103A隔离，根据本发明的实施例，可基本上减少施加到第一参考构件250或第二拣拾器部件105b、105b’上的管道103A或其相关的结构104a、105a、105a’的运动。因此，由拣拾器105、105’产生的拣拾信号能以不受第二拣拾器部件105b、105b’的运动影响的方式更准确地反映管道103A的运动。如图3和图4中所示，第一和第二参考构件250、350可以参考板的形式提供；然而，在本发明的范围内，参考构件250、350可以是上面安装有第二拣拾器部件105b、105b’和第二驱动器部件104b的任何结构，并且它们以使第二拣拾器部件105b、105b’与第二驱动器部件104b分离的方式安装。以举例而非限定的方式，参考构件250、350中的一个或两个可以是仿真管或另一种结构，而不论形状如何。虽然图3和图4中所示实施例设有其中定位有第二拣拾器部件105b、105b’的第一参考构件250，但本领域的普通技术人员将会理解，将第二拣拾器部件105b、105b’定位在单独的参考构件上在本发明的范围内，所述单独的参考构件为例如在结构上与第二参考构件350和管道103A隔离的第一参考构件250和第三参考构件550 (参见图5)。图5示出了根据本发明的另一个实施例的振动传感器组件310。图5中所示实施例类似于图3和图4中所示实施例，不同的是第二拣拾器部件105b’耦接到第三参考构件550。第三参考构件550可形成为与第一参考构件250和第二参考构件350分离。此外,如图5中所示，第二参考构件350不像此前所示实施例中那样连接到平衡构件360。相反，第二参考构件350可连接到振动传感器组件的壳体(未示出)或一些其它外部部件。因此，应当理解，第二参考构件350不必须被设置成平衡流动管道103A经历的振动，而是被设置成与上面安装有第二驱动器部件104b和第二拣拾器部件105b、105b’的结构分离。
如上所述，本发明提供了将第二驱动器部件104b和第二拣拾器部件105b、105b’耦接到分离的参考构件250、350的振动传感器组件310。有利地，当驱动器104在驱动流动管道103A时从第二参考构件350推离时由第二参考构件350经历的驱动力不由第一参考构件250经历，或者至少基本上减小。有利地，拣拾器105、105’的相对运动基本上受限于由流动管道103A经历的运动。这种分离能基本上减小由于振动而可能在拣拾信号中出现的误差，所述振动由第一参考构件因驱动器104而移动所导致。在形成振动传感器组件310时，第一和第二参考构件250、350可被定位成靠近流动管道103A。在一些实施例中，参考构件250、350被定位在流动管道103A的相同侧上。然而，在其它实施例中，参考构件250、350可定位在流动管道103A的相对侧上。当参考构件250,350就位时，第一驱动器部件104a可耦接到流动管道103A，并且第二驱动器部件104b可耦接到第二参考构件350。同样，第一拣拾器部件105a、105a’可耦接到管道103A，并且第二拣拾器部件105b、105b’可耦接到第一参考构件250。在一些实施例中，第二拣拾器部件105b’可耦接到第三参考构件550，如上所述。应当理解，其中振动传感器组件310形成的特定顺序对于本发明的目的来说并不重要，因而不应限制本发明的范围。对于本领域的技术人员显而易见的是，使用此处结合包括例如密度计的任何类型的振动流动装置所讨论的原理在本发明的范围内，而不论驱动器的数目、拣拾器的数目、振动的工作模式、或流动物质的确定的特性。本说明描述了教导本领域的技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式的具体实例。为了教导本发明的原理，一些常规方面已被简化或省略。本领域的技术人员将会理解落在本发明的范围之内的这些实例的变型。以上实施例的详细描述不是发明人在本发明的范围内所构想到的所有实施例的穷举性描述。以上实施例的详细描述不是发明人在本发明的范围内所构想到的所有实施例的穷举性描述。实际上，本领域的技术人员将会认识到，上述实施例的某些要素可以不同的方式被组合或除去以产生另外的实施例，并且此类另外的实施例落在本发明的范围和教导之内。对于本领域的那些普通技术人员还将显而易见的是，上述实施例可以整体或部分地组合以产生在本发明的范围和教导之内的另外的实施例。因此，如相关领域的技术人员将会认识到的，虽然本文为了进行示意性目的而描述了本发明的特定实施例和实例，但在本发明的范围内可能有多种等同的修改。本文提供的教导可应用于其它流量计，而不仅仅应用于以上所述和附图中所示的实施例。因此，本发 明的范围应由以下权利要求书确定。
权利要求
1.一种振动传感器组件(310),包括 管道(103A)； 驱动器(104)，所述驱动器(104)包括第一驱动器部件(104a)和第二驱动器部件(104b)； 第一拣拾传感器(105)，所述第一拣拾传感器(105)包括第一拣拾器部件(105a)和第二拣拾器部件(105b)； 第一参考构件(250)，其中所述第一拣拾器部件(105a)耦接到所述管道(103A)，并且所述第二拣拾器部件(105b)耦接到所述第一参考构件(250);和 第二参考构件(350)，其中所述第一驱动器部件(104a)耦接到所述管道(103A)，并且所述第二驱动器部件(104b)耦接到所述第二参考构件(350)。
2.根据权利要求I所述的振动传感器组件(310)，还包括耦接到所述管道(103A)的平衡构件(360)，其中所述第二参考构件(350)耦接到所述平衡构件(360)。
3.根据权利要求I所述的振动传感器组件(310)，还包括耦接到所述管道(103A)的平衡构件(360)，其中所述第二参考构件(350)耦接到所述平衡构件(360)，使得所述第二参考构件(350)和所述平衡构件(360)的组合质心(CMc)位于所述流动管道(103A)的弯曲轴线(W-W)上。
4.根据权利要求I所述的振动传感器组件(310)，还包括第二拣拾传感器(105’)，所述第二拣拾传感器(105’ )包括耦接到所述管道(103A)的第一拣拾器部件(105a’ )和耦接到所述第一参考构件(250)的第二拣拾器部件(105b’)。
5.根据权利要求I所述的振动传感器组件(310)，还包括第二拣拾传感器(105’)，所述第二拣拾传感器(105’ )包括耦接到所述管道(103A)的第一拣拾器部件(105a’ )和耦接到所述第三参考构件(550)的第二拣拾器部件(105b’)。
6.一种用于形成流量计的方法，所述流量计包括流动管道、具有第一驱动器部件和第二驱动器部件的驱动器、以及具有第一拣拾器部件和第二拣拾器部件的第一拣拾传感器，所述方法包括以下步骤 将第一参考构件定位成靠近所述流动管道； 将所述第一拣拾器部件耦接到所述流动管道； 将所述第二拣拾器部件靠近所述第一拣拾器部件耦接到所述第一参考构件； 将第二参考构件定位成靠近所述流动管道； 将所述第一驱动器部件耦接到所述流动管道；以及 将所述第二驱动器部件靠近所述第一驱动器部件耦接到所述第二参考构件。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括将平衡构件耦接到所述流动管道和将所述第二参考构件耦接到所述平衡构件的步骤。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括将平衡构件耦接到所述流动管道和将所述第二参考构件耦接到所述平衡构件使得所述第二参考构件和所述平衡构件的组合质心位于所述流动管道的弯曲轴线上的步骤。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括将第二拣拾器的第一拣拾器部件耦接到所述流动管道的步骤以及将所述第二拣拾器的第二拣拾器部件靠近所述第二拣拾器的所述第一拣拾器部件耦接到所述第一参考构件的步骤。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括将第二拣拾器的第一拣拾器部件耦接到所述流动管道的步骤以及将所述第二拣拾器的第二拣拾器部件靠近所述第二拣拾器的所述第一拣拾器部件耦接到所述第三参考构件的步骤。
全文摘要
本发明提供了一种振动传感器组件(310)。所述振动传感器组件(310)包括管道(103A)、驱动器(104)、以及至少一个第一拣拾器(105)。驱动器(104)包括第一驱动器部件(104a)和第二驱动器部件(104b)。第一拣拾器(105)包括第一拣拾器部件(105a)和第二拣拾器部件(105b)。振动传感器组件(310)还包括第一参考构件(250)。第一拣拾器部件(105a)耦接到管道(103A)，而第二拣拾器部件(105b)则耦接到第一参考构件(250)。振动传感器组件(310)还包括第二参考构件(350)。第一驱动器部件(104a)耦接到管道(103A)，而第二驱动器部件(104b)耦接到第二参考构件(350)。
文档编号G01F1/84GK102971609SQ200980160244
公开日2013年3月13日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者G.T.兰罕, C.A.维尔巴赫 申请人:微动公司