科里奥利流量计以及用于流量测量的方法技术

本发明专利技术涉及一种科里奥利流量计，其包括：至少一条测量管（３），其在测量操作期间被激励振荡并且流量要被测量的介质流经其中；第一和第二传感器（２１，２３），用于检测测量管（３）的依赖于流量的振荡并用于产生第一和第二传感器信号（Ｓ１，Ｓ２）；和两条分离的信号处理支路（３７，３９）。本发明专利技术还涉及一种流量测量方法。本发明专利技术的流量计或方法能够实现高测量精度，其中将参考信号（Ｒ）叠加到第一或第二传感器信号（Ｓ１，Ｓ２）上，由叠加形成的辅助信号（Ｈ）流经两条信号处理支路（３７，３９），以及由在第一信号处理支路（３７）输出端出现的第一信号（Ｓ↓［Δ］）滤波得到第一处理参考信号（Ｒ１）并由在第二信号处理支路（３９）输出端出现的第二信号（Ｓ↓［Σ］）滤波得到第二处理参考信号（Ｒ２），以及基于处理参考信号（Ｒ１，Ｒ２）确定信号处理支路（３７，３９）的增益比（Ｖ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
科里奥利流量计在工业检测技术中用于在一段管道中检测介质流 量，例如液体或气体。科里奥利流量计使用一个测量管，该测量管在测量期间安装于一 段管道中，使得介质流经该测量管。测量管被引起振荡。测量管的振 荡会受到流经其的液体影响。测量管和流体一起形成一个振荡系统， 通常被激励到它的共振频率。其导致的测量管的振荡运动通常被置于 测量管的两个振荡传感器记录。这些振荡传感器的传感器信号被信号 处理器记录及处理。由处理的传感器信号确定流量。传感器信号的频 率等于测量管的振荡频率。然而，它们彼此发生相移。相移是流过测 量管的介质的流率的量度。图1显示了科里奥利流量计测量变送器，例如在EP Al 1 298 421所描述。测量变送器1置于管道中的测量操作单元中，介质流过管道，其 流量将被测量。测量变送器1有一个单一的直的测量管3，通过一个连 接在法兰7的端板5安装于入口，以及通过一个连接在法兰11的端板 9安装于出口.法兰7， 11和端板5， 9被固定于支承管13上面或者里面。下述的本专利技术不仅限于这种特别的含有单一的直的测量管3的测量变送器l。它还可以用于与其它已知的测量变送器相连。还将被提到有例如在EP-A 97810559所描述的，包含悬臂质量的测量管的测量 变送器，例如在EP-A 96 10 942所描述的，有一个弯曲的测量管的测 量变送器，例如在US-A 4,793,191或US-A 4,127,028所描述的，有两个平行的直的或弯曲的测量管的测量变送器。测量管3在测量操作期间被激励振荡。为产生测量管振荡，振荡 激励器15在测量管3上设置于两个端板5， 9间的中间。适合的振荡激励器15如电磁马达由永磁体17和线圈19构成。线 圈19被紧固在支撑管13上，永磁体17被紧固在测量管3上。测量管 3在绘图平面中分布的弯曲振荡的振幅和频率可以通过线圈19中的电 流控制。优选以共振产生振荡。当介质流过测量管3时，科里奥利力在绘图平面上产生。科里奥 利力导致并不是沿测量管3的所有点都是同相的。测量管3的振荡被 利用第一和第二传感器21， 23检测。传感器21， 23优选相对于振荡 激励器15对称设置。适用作传感器21， 23的例如是电磁变换器，其 包含紧固在支承管13上的线圈25， 27和安装在测量管3上的永磁体 29。测量管3的运动导致线圈25， 27中的永磁体29的运动，从而在 各自的线圈25， 27中引起感生电压。感生电压可以通过线圈25， 27 引出，并且作为传感器21， 23产生的第一和第二模拟传感器信号S1， S2。两个传感器信号S1， S2有同样的频率&并且彼此相移。传感器信号si， S2间的相位差是流量的量度。频率f;通常在几百赫兹的数量级。图2通过示例显示了可能的信号处理器的形式，例如已在当今使 用的科里奥利流量计。在这种情况中，传感器信号S1， S2被模拟地预处理，然后数字化，然后流量就被数字化地确定下来。传感器信号S1， S2通过阻抗变换器31送入到前置放大器33， 35， 其增益g比如说g=l。前置放大器35将进入的第二传感器信号S2按可选的但是固定的增益gv2放大，gv2通常在3到IO之间。前置放大器33的增益为gvl。第一传感器信号Sl经历的增益gvl由前置放大器33 微调，使得两个传感器信号S1， S2的差中涉及传感器信号Sl， S2工 作频率上的幅度差异的部分消失。然后，被前置放大的传感器信号Sl， S2具有相同的幅度并且相位依赖于流量而不同。下面的已描述的预处理电路是第一和第二信号处理支路37， 39。 第一信号处理支路37包括一个差分放大器41，其输入是经过阻抗变换 和前置放大的传感器信号Sl， S2。差分放大器41通常有一个两位数的增益gA，例如gA:27。在输出侧，第一测量信号UA对应着传感器信号S1， S2的放大差异。第一测量信号UA在第一信号处理支路37中， 通过模/数转换器A/DA转换为数字量，在第一信号处理支路37，然后 通过例如接口 43输入数字信号处理器45。在这种情况中模/数转换器 A/DA 的增益gA/daDA 不为i。第二信号处理支路39包括加法器47，其输入是阻抗转换的，前 覽放大的传感器信号S1， S2。加法器47通常的增益&=1。在输出侦'J， 第二测量信号U^:对应着传感器信号Sl， S2的加和。第二测量信号Us 然后在第二信号处理支路39中，通过模/数转换器A/Ds转换为数字量， 然后通过例如接口 43输入数字信号处理器45。在这种情况汇中，模/ 数转换器A/D^的增益 也不为1。在传感器信号Sl， S2间测量的相角没有超出几十毫弧度的情况下，增加部分可以被忽略，不会产生严重错误。在这种情况中第二信号处理支路39有增益为gs的的放大器，例如§1: = 2，代替加法器47， 并且第二测量信号Us可以对应于经放大的第二传感器信号S2。图2中 虚线表示不再使用传感器信号S1， S2的和。在数字信号处理器45中，第二测量信号Us的大小以及第一测量 信号UA的实部Re(UA)和虚部Im(UA)被确定。第一测量信号UA的实部 ReOJJ通过可控的放大因子gv,控制到0。最后，流量M通过数字信号 处理器45来确定。例如通过以下公式，可以计算出来<formula>complex formula see original document page 10</formula>其中 k是比例常数，以及 fs是传感器信号的频率在这种情况中，第一和第二信号支路37， 39的独立元件的增益gE、gADS、 gA、 gADA直接影响计算的流量M。如果假设这些增益恒定，那么就充分地暗示了要调整和保存这些常数，例如通过校准，使得在流量 M的计算中，上面公式的总增益被正规化为1。研究表明，当第一和第二信号处理支路37， 39的增益之比没有变 化时，就足够了。当比例变化时，比如，因为一个或者多个元件的增 益例如在时间和温度上发生漂移时，将影响在确定流量M时的测量精 度，这通常可以通过复杂的校准而得到减少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种科里奥利流量计，其可以实现高测量 精度。为此，本专利技术在于一种科里奥利流量计，其具有- 至少一个测量管，其在操作期间被激励振荡并且由介质流过，该介质的流量要被测量；- 第一和第二传感器，用于检测测量管依赖于流量的振荡，并 用于产生第一和第二传感器信号；- 参考信号发生器，其在第二传感器信号上叠加一个参考信号;- 第一信号处理支路；--其基于第一传感器信号和在第二传感器信号上叠加参考信号 所形成的辅助信号，产生并处理第一信号，该第一信号对应于第一传 感器信号和辅助信号的差；- 第二信号处理支路，其基于辅助信号或基于第一传感器信号 和辅助信号，产生并处理第二信号；- 两组各两个滤波器，第一组用于将处理的第一信号滤波为处 理的第一参考信号以及对应于传感器信号之差的第一测量信号；第二 组用于将处理的第二信号滤波为处理的第二参考信号和第二测量信- 用于基于第一和第二处理的参考信号，确定第一和第二信号 处理支路的增益之比的装置；和- 用于基于第一和第二测量信号确定流量的装置，其考虑增益 本文档来自技高网...

【技术保护点】
科里奥利流量计，包括：－至少一个测量管（３），其在测量操作期间被激励振荡，并且流量待测的介质流过该测量管；－第一和第二传感器（２１，２３），用于检测测量管（３）的依赖流量的振荡以及产生第一和第二传感器信号（Ｓ１，Ｓ２）； －参考信号发生器（４８ａ，４８ｂ），其在第二传感器信号（Ｓ２）上叠加参考信号（Ｒ）；－第一信号处理支路（３７），－－其基于第一传感器信号（Ｓ１）和在第二传感器信号（Ｓ２）上叠加参考信号（Ｒ）所形成的辅助信号（Ｈ），产生并 处理第一信号（Ｓ↓［Δ］），该第一信号（Ｓ↓［Δ］）对应于第一传感器信号（Ｓ１）和辅助信号（Ｈ）的差；－第二信号处理支路（３９），其基于辅助信号（Ｈ）或基于第一传感器信号（Ｓ１）和辅助信号（Ｈ），产生并处理第二信号（Ｓ↓［Σ］）；　 　－两组各两个滤波器（ＦＳ↓［Δ］，ＦＲ１；ＦＳ↓［Σ］，ＦＲ２），其中第一组用于将处理的第一信号（Ｓ↓［Δ］）滤波为处理的第一参考信号（Ｒ１）以及对应于传感器信号（Ｓ１，Ｓ２）之差的第一测量信号（Ｕ↓［Δ］），其中第二组用于将处理的第 二信号（Ｓ↓［Σ］）滤波为处理的第二参考信号（Ｒ２）和第二测量信号（Ｕ↓［Σ］）；－基于第一和第二处理的参考信号（Ｒ１，Ｒ２）确定第一和第二处理支路（３７，３９）的增益比（Ｖ）的装置（４９）；和－用于基于第一和第二测量信号（ Ｕ↓［Δ］，Ｕ↓［Σ］）确定流量（Ｍ）的装置（５１），其考虑增益比（Ｖ）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔库特勒，克里斯蒂安马特，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]