[發明專利]自特征化振動導管參數檢測器

有效

• 申請號: 00812449.3
• 申請日: 2000-06-12
• 公開（公告）號: CN1372632A
• 公開（公告）日: 2002-10-02
• 發明（設計）人: T·J·古林哈姆;S·J·謝利
• 申請（專利權）人: 微動公司
• 主分類號: G01F1/84
• 分類號: G01F1/84
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊凱,王忠忠

發明領域

本發明涉及處理參數檢測器及其所周的操作方法，更具體地說，涉及振動導管參數檢測器及其采用的操作方法。

問題的陳述

科里奧利效應質量流量計通常用來測量流經導管的材料的質量流量及其他信息。在均授予J.E.Smith等人的1978年8月29日的美國專利第4109524號、1985年1月1日的美國專利第4491025號以及1982年2月11日的再頒布號為31450的美國專利中公開了示范性的科里奧利流量計。這些流量計通常包括具有直或彎結構的一個或多個導管。每個導管可以被看作具有一組振動模式，包括例如單純彎曲、扭轉、徑向和互耦模式。在典型的質量流量測量應用中，當材料流經導管時，驅動各導管以其固有模式之一進行共振振蕩。振動的材料填充系統的振動模式受到導管總質量和剛度特性以及導管內流動的材料的特性的影響。

科里奧利流量計的常見組件是驅動或激勵系統。驅動系統工作，從而向導管施加驅使導管振動的周期性物理力。驅動系統通常包括至少一個安裝在流量計的導管上的激勵器。激勵器通常包括許多眾所周知的機電裝置之一、如音圈裝置，它具有裝在第一導管上的磁體和裝在第二導管上的線圈，線圈與磁體之間是相對的關系。驅動電路持續向激勵器線圈施加周期性、例如正弦波或方波驅動信號。周期性驅動信號使激勵器以此后維持的相反周期性方式驅動兩個導管。

當存在通過所驅動的流量計導管的有效“零”流量時，沿著導管的各點往往會以近似相同的相位或相對于驅動器為“零流量”的相位振蕩，這取決于所驅動的振動模式。隨著材料開始從流量計的入口流入、流經導管以及從流量計的出口流出，因材料流而引起的科里奧利力往往會引起沿導管在空間上分離的各點之間的相位偏移。一般，當材料流經導管時，導管入口側的相位滯后于驅動器，而導管出口側的相位超前于驅動器。導管上兩個位置間產生的相位偏移近似地與流經導管的材料的質量流率成比例。

科里奧利流量計的運動可以用多種振動模式的疊加來建立模型，即，將其當作多個獨立的單自由度(SDOF)系統的運動，各個SDOF系統的特征在于固有頻率和阻尼。雙管科里奧利流量計中常見模式之一是第一不同相彎曲模式、例如科里奧利流量計的兩管彼此相反振動的彎曲模式。在典型的振動導管科里奧利流量計中還可以識別其他模式，包括一般可歸因于流經導管的材料所產生的科里奧利力的第一不同相扭曲模式，以及由流量計的激勵器和與流量計耦合的其他振動源所激勵的同相、橫向及其他振動模式。

生成產生期望的模態響應的驅動信號的技術已被提出。一種技術是生成使激勵器優先激勵期望的振動模式的驅動信號的力投影系數的推導。另一種技術是為若干激勵器優先激勵一種或多種科里奧利流量計導管的期望模式而產生驅動信號。

上面引用的技術通常采用預定模態濾波器來產生力投影系數。預定模態濾波器通常利用經典經驗模態分析技術或有限元建模來離線產生。然后可以由模態濾波器利用試錯法、逆模態變換或其他技術確定力投影系數。

遺憾的是，預定模態濾波器可能未考慮到檢測器特性可能隨時間發生的變化。此外，常規技術可能未考慮檢測器與其中使用該檢測器的材料處理系統之間的交互作用所產生的原位影響。例如，由于與材料處理系統在結構上耦合或者由于材料處理系統中有振動源、如泵，可能激發附加的模式。

發明概述

根據上述內容，本發明的目的之一是提供自特征化振動導管型參數檢測器及其所用的操作方法，它能提供材料處理系統的處理參數、如質量流量的更精確的估算。

本發明的另一個目的是提出振動導管型參數檢測器及其所用的操作方法，它可以提供對檢測器行為的更精確特征化。

本發明的再一個目的是提出振動導管型參數檢測器及其所用的操作方法，它能夠對檢測器行為進行原位特征化。