[發明專利]科氏質量流量計和用于科氏質量流量計的信號處理方法

在審

• 申請號: 201310052184.1
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103256958A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: F.德勞茨
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 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 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術領域

本發明涉及科氏質量流量計，簡稱為CMF，其具有一個或多個測量管以及具有計量電子器件。本發明進一步涉及用于具有一個或多個測量管以及具有計量電子器件的科氏質量流量計的信號處理方法。

背景技術

眾所周知，CMF的優勢是它們能夠測量質量流速，相應地是用相同設備測量的介質密度所計算的體積流速，不僅準確性高，而且與大部分介質性質無關。后者是由于測量效果與期望的測量值成正比這一事實。

然而，科氏測量原理將對這樣的設備的功能性施加一些限制。由于CMF的傳感器的完整的機械系統包括其質量流量要被測量的介質，并且還受例如安裝條件、環境條件等環境影響，完整的機械傳感器系統的動態響應對于例如具有不同密度或粘度的兩個介質將是不同的（因為這些性質將改變傳感器的質量慣性或耗散性質），或該動態響應在不同的溫度是不同的，溫度可影響材料的楊氏模量或導致熱致應力。

描述的效應將必然在測量值中反映并且因此降低CMF的準確性。

在科氏流量測量技術中處理該問題的一個可能性是以描述的效應將僅對它的功能性有輕微影響這樣的方式設計CMF。明顯地，這可導致對CMF設計和構造的嚴格要求，從而例如對于質量和成本預算產生不利后果-并且正如指出的，任何設計選擇至多可以提供該一般問題的緩解。

因此，在當前CMF中廣泛使用的有前途的方法是分析介質性質和完整的環境對測量效果的影響并且立即校正它。

這樣的用于CMF的技術通常稱為在線診斷或自適應/智能傳感器電子器件。該方法的明顯優勢是不僅進一步能夠處理給定CMF的不足，而且它還遵循機電一體化的一般趨勢，機電一體化由適當的機械設計與智能信號處理算法的創新組合構成。

當前在CMF中使用的是不同的基于模型的信號處理技術，其與動態系統的簡化機械模型一起工作。典型地，檢測從下層模型得到的表征數或耦合常數。然后用適當的算法校正實際測量值來補償假設的效應。明顯地，這樣的方法能夠總是僅是真實設備的復雜性的近似，其中對能實現的測量準確性產生限制。

發明內容

本發明的目的是提供CMF，其具有帶卓越性能和最高可能普遍度的新穎的信號處理技術。

根據本發明，在CMF中進行的測量過程的準確性和穩健性通過在測量過程期間直接確定設備的相關模態性質并且用該值自適應地校正當前測量結果而提高。

根據本發明的CMF具有一個或多個測量管和計量電子器件，其配置成進行信號處理方法，并且該計量電子器件配置成在測量過程期間直接確定設備的相關模態性質以及用該值自適應地校正當前測量結果，使得由科氏質量流量計進行的測量過程的準確性和穩健性提高。

根據本發明，具有測量過程的CMF的優勢是由于發明性方法不依賴簡化模型但使用從設備的模態譜可獲得的完整信息這一事實。

在從屬的權利要求的表征特征方面描述有利的實施例。

根據本發明的優選實施例，設備的相關模態性質通過另外至少暫時地激發若干不同的頻率并且評估相應的頻率響應而直接確定。

根據本發明的優選實施例，校正是基于當前狀態的相關模態性質與初始或若干不同的參考狀態的比較，其中相應的模態性質存儲在傳送器中。

根據本發明的優選實施例，確定的模態性質用于還檢測二次測量參量，例如像傳感器的熱狀態或被測量的介質的粘度。

根據本發明的優選實施例，計量電子器件配置成通過另外至少暫時地激發若干不同的頻率并且評估相應的頻率響應而直接確定設備的相關模態性質。

根據本發明的優選實施例，計量電子器件配置成使校正建立在當前狀態的相關模態性質與初始或若干不同的參考狀態的比較上，其中相應的模態性質存儲在計量電子器件中。

根據本發明的優選實施例，計量電子器件配置成使用確定的模態性質以還檢測二次測量參量，例如像傳感器的熱狀態或被測量的介質的粘度。

附圖說明

將通過參考附圖描述實施例而更詳細地描述本發明，其中

圖1示出0相位的測量vs.頻率；其與來自有限元分析的本征頻率相關，

圖2示出如在圖1中的測量；另外在右側的對數刻度上具有傳感器幅值，

圖3示出兩個演示器相比的0相位的測量vs.頻率，

圖4示出對于如在圖3中提及的相同的演示器的0相位的測量vs.頻率以及密度影響和邊界條件（為了研究的目的而不適宜地選擇后者）的影響，

圖5示出根據本發明的科氏質量流量計的方案。

具體實施方式