一种流量计制造技术

涡流流量传送器（１０）具有接收含噪声的、代表流量的输入信号的滤波电路（２０），输入信号的基频随流量而变化。滤波器（２０）利用一组高通滤波器特性中之一对输入信号滤波。每一个滤波器有可变化的角频率，并有相应的独特的上启值和下启值。自适应响应器件（４０）在滤波器中选择一个当前高通滤波器来使用。流量增加或降低时，自适应器件使用不同的选择方法，输出器（５２）把来自滤波器的信号转换成传送的输出。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及流量计，例如对流量作出响应的旋涡溢出型流量计或旋流计。特别是，它涉及用于这种流量计的能够减少流量响应信号中的噪声的电子线路。流量计感应出在导管中液体和气体的流量，产生一个混有噪声的流量响应信号。一定情况下，在导管中由于存在障碍物或散发物(shedder)，因而产生周期性的涡流。涡流流量计从非线性体中产生散发的涡流。这些涡流的频率与流量计中的流速成正比。散发的涡流在非线性体两端产生一个频率为散发频率的交变压差。通过压电晶体或其它压差装置，这种压差转变为电信号。压差或电信号的幅度与ρν2成正比，这里ρ是流流体的密度，ν是流体的流速。当管子的直径与散发物的尺寸比保持恒定时，信号与D2F2成正比，这里D是流量计的内径，F是散发频率。流量计产生脉冲，脉冲的频率正比于流率。通过使流体起旋，然后使之经过顺流的收缩和扩张而产生一个旋进频率。涡流计通过对该频率的测量而产生一个类似的流量响应信号。涡流流量计的信号包括一个表示流量的基频的基波信号和各种频率的相关噪声信号，这种噪声信号由流体的湍流和其它不可重复的因素引起，如管子的振动，共模压力变化和声源噪声。泵、马达和管子的非支撑部分引起的管子振动一般在0-100Hz的频率范围，而共模压力噪声在10-1000Hz的频率范围，声源噪声一般在100Hz以上。流体湍流引起的噪声分布在基频的两边。因为流体湍流噪声的幅度一般随流速的增加而增加，因此，当低于基频的低频湍流噪声在信号处理电路中不能成比例地放大时，这是相当麻烦的。象涡旋溢出型流量计和旋流计这样的流量计，它要用于各种场合，包括各种各样的流率、管子直径和流体密度。于是，这种流量计要能够在一个相对比较大的动态范围工作。当流体密度为常数时，流速范围的典型值为25到1。即使流速范围为25到1内变化，信号幅度将以625到1的比率变化，因为信号正比于速度的平方。当考虑到多种流体密度时，从空气到流体，流体密度范围在1到800之间，对于一个确定尺寸物流量计，它的频率在100到1之间变化是可能的，同时将导致信号幅度的最大变化范围为10000到1。遗憾的是，在这个范围内信噪比变化非常显著。另外流量信号的幅度和频率调制引起低频和高频噪声，而这些噪声给信号调节系统带来麻烦。结果，需用一个单个滤波系统来改进在一个包括流量、密度和直径的大动态范围内信号噪比的变化，同时把流量信号从无用的噪声中滤出来。为了应用电子线路改进一个大动态范围内的信噪比，通过反馈的方法，某些电子线路能够控制涡流信号的幅度。其它系统利用一个锁相环对相位误差求平均值。幅度控制和锁相环系统都把响应时间在最低频率或最低数据率。结果高频响应将受到损失。需要一套能够改进高频响应的电子线路，它同时能成正比地放大低频信号。同时也需要电子线路有一个充分快有反应时间以防止在流量瞬态期间脉冲的损失。本专利技术是一个能够感应诸如流量之类物理参数的传送器。传送器中的滤波器件接收到含有噪声的输入信号，这个输入信号代表有一个基频随着物理参数变化的物理参数。滤波器件用一个HPF(高通滤波器，下同)对输入信号进行滤波，产生滤过信号，它的频率代表物理参数。HPF的频率特性是从一组可预选的、角频率可变的HPF组中选出的。在滤波器组中，每一个HPF有一个独特的上启值和一个独特的下启值。电子线路包括计时器件，它提供一个周期时间值，表示被滤波信号两个周期界点之间的时间，同时，计时器件也提供一个当前时间值，它表示被滤波信号从上一周期界点开始经因的时间。电路也包括自适应响应器件，在滤波器中，它选择使用当前HPF。当流量增加时，自适应器件使用一种选择方法，当流量减少时，使用另外一种选择方法。对于增加流量，当周期计时器值比对应于有下一个较高角频率的滤波器的上启值小时，选择角频率比当前滤波器的角频率要高的HPF。对于降低流量，当当前计时器值超过对应较低滤波器特性的下启值时，选择具有角频率比当前滤波器角频率低的HPF。自适应响应使得本专利技术对与流速的平方成正比的仪器非常有用，例如涡流流量计或必须适应大动态的输入频率范围的仪器。最后，输出器件把信号从滤波器件输入到传送器的输出端，代表这样一个物理参数的信号的典型值是一个4-20mA的电流或一个频率输出。滤波器也可以包括LPF(低通滤波器，下同)，它有一个低的可变角频率，该角频率设定为流体流过的管子的直径与流体密度的一个函数。另外，还有施密特触发器，接收滤波过的信号，并连接在计时器件和自适应响应器件之间，为自适应响应器件提供一个平稳的滤波的信号。以一个自动低通角频率设置模式，自适应响应器件降低通滤波器的角频率，直到遇到第一个角频率为止，这时施密特触发器的输出不再是方波，然后增加第一个角频率到第二个角频率，自然，第二个角频率比第一个角频率大。附图说明图1是依照本专利技术的涡流流量计方框图。图2A和2B是依照本专利技术的具有频率可选特性的两极低通滤波器和四极高通滤波器的频率响应曲线。图3是一个带通滤波器的输入信号电平对频率曲线图，如同作用在滤波器和施密特触发器的输入端，两组涡流计流量曲线重叠其上。图4是一个组合带通滤波器的输入信号电平对频率曲线图，选择3Hz的低通滤波特性，如同作用在滤波器与施密特触发器的输入端。一个单流量计曲线重叠其上。图5是依照本专利技术涡流流量计的另一实施例的方框图。图1示出涡流流量计10，它包括在20中所示的调节涡流响应信号33的电子线路。电路20增加了信号33的信噪比，产生表示流量的一个4-20mA电流和一个方波输出Fout，Fout的频率正比于信号33的频率。电路20可用于必须响应大动态范围的输入频率的场置过程控制仪器。电子线路20特别适合于能够感应物理参数的测量计，而这个物理参数又能对输出表示的变量的功率作出响应。例如，涡流流量计和旋流计通过感应其频率正比于流量的讯幅的压力信号来测量流体流量，且输出一个表示流量率的信号。液体或气体流体23通过导管22产生一个流量Q。在导管22内，有一个涡流计壳25，壳体有一个非流线体26。当流体23流过进流线体26时，产生一个散发的涡流28，具有代表流量的频率。由于涡流区在非流线体上形成压差，非流线体26或其中的部分由于加在非流线体上的压差而运动。这种运动被压电传感器29所感应。传感器29模拟为一个电源Es和一个串联电容Cs组成。压电传感器的输出信号的幅度正比于压差，而压差又正比于ρV2，其中ρ是流体密度，V是流体23的速度，压差也正比于ρD2F2(当出口流体柱的大小与管子直径的比值保持恒定时)，其中D是流量计壳25的内径，而F是涡流散发频率。压电传感器的输出连接到一个放大器32上，放大器包括电容CF和电阻RF。并输出涡流传感信号33。可调的两极低通滤波器34对信号33进行处理，去掉不需要的高频噪声。LPF34的角频率设置在或稍低于在一次实际中应用所能预料的最低流量频率并且每次使用只须设置一次。图2A表示每个可预选的LPF34的频率响应特性，在本专利技术的实施例中角频率设置在0.75Hz到1536Hz之间。涡流信号33的幅度与流体23的速度的平方成正比地变化，对于滤波器34的低角频率以上的频率，滤波器有一个1/F2响应，所以，在预选的低角频率以上的频率，滤波器的输出实际上是一个常数，或者说被削平。这种削平现象是必要的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应物理参数并传输表示这个物理参数的输出的传送器，它由如下部分组成：滤波器，用于对一个含有噪声的具有基频的信号进行滤波，其中基频随物理参数而变化，此滤波器件用当前高通滤波器特性滤去噪声而产生一个其频率代表物理参数的经滤波的信号，该高通滤波器从一组可预选的高通滤波器中选出，每一个高通滤波器对应有不同的角频率、上启值和下启值；定时器，用于提供表示被滤波的信号的周期边界之间的周期定时器值及提供当前定时器值，当前定时器值表示从被滤波信号的上一个周期边界开始的过程时间；自适应响应器，用于在滤波器中选择一个当前高通滤波器以供使用，使得当周期定时器值比对应于有下一个较高角频率滤波器的上启值小时，比当前滤波器的角频率高的一个高通滤波器角频率被选择，当当前定时器值超过对应于这个较低滤波器时特性的下启值时，一个比当前滤波器角频率要低的高通滤波器的角频率被选择；输出器，用于把被滤波的信号转换到传送器输出端。

【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：苏维尔克莱文，罗杰尔弗里克，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]