产生补偿的质量流量估计的振动管道及其方法技术

通过估计与管道运动的实简正模式相连的实简正模态剩余挠度分量来估计与包含在管道中的材料相关的过程参数。接收表示管道运动的许多运动信号。从所接收的许多运动信号和所估计的实简正模态剩余挠度分量中产生剩余挠度补偿质量流量估计。本发明专利技术还包含相关的装置和计算机程序产品。（*该技术在2019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】
本专利技术涉及一种过程参数传感器、运行方法和计算机程序产品，更具体地说，涉及振动管道参数传感器、运行方法及其计算机程序产品。科里奥利效应质量流量计通常用于测量流经管道的材料的质量流量和其它的信息。实例性的科里奥利流量计公开在授予给J.E.Smith等人的1978年8月29日的美国专利US4,109,524、1985年1月1日的US4,491,025和1982年2月11日的Re31,450。这些流量计通常包括具有直的或弯曲结构的一个或更多个管道。每个管道具有一组振动模式，例如包括简单的弯曲型、扭曲型、径向型和耦合型。在典型的质量流量计的应用中，当材料流经管道时驱动每个管道使其以一种自然模式谐振。组合的管道质量和刚性特性和在该管道内流动的材料的特性影响填充有材料的振动系统的振动模式。科里奥利流量计的典型部分是驱动或激励系统。运行驱动系统以给管道施加周期性的作用力以使管道振荡。驱动系统通常包括安装在流量计的管道上的至少一个致动装置。该致动装置包括大家公知的许多机电装置中的一种，比如具有安装在第一管道的磁体和以相对于该磁体反向安装在第二管道的线盘的音圈设备。驱动器通常给传动线圈施加周期性的驱动信号比如正弦或方波驱动信号。周期性的驱动信号使致动装置以相反的周期性模式驱动两个管道。当实际上为“零”流量流经被驱动的流量计管道时，根据驱动的振动模式沿着管道的点相对于驱动器趋于以大致相同的相位或“零流量”相位振动。当材料开始从流量计的入口经过管道并从流量计的出口流出时，材料流产生的科里奥利力感应在沿着管道上空间间隔开的点之间的相移，在管道的入口侧的相位通常滞后于致动装置，而在管道的出口侧的相位通常领先于致动装置。所感测的在管道上的两个位置上相移与流经管道的材料的质量流率大致成比例。然而不幸的是，应用常规的相移或时间延迟方法的测量精度受到流量计结构的非线性和非对称性的损害，并且还受到外部力源比如泵给流量计所施加的振动的影响。例如，通过应用能够降低外部振动源影响的平衡机械设计和应用频域滤波来消除与不希望的振动相关的频率分量来降低这些影响。然而，机械设计方法受到几何因子的限制，而且在消除发生于所研究的谐振频率比如用于激励管道的驱动频率上或该频率附近的振动的不希望的振动能量方面频域滤波无效。在质量流率测量中所遇到的一种通常的误差类型是“零偏移”。如上所述，质量流量测量通常涉及确定在传感器管道结构上的换能器所产生的运动信号之间的相位和时间差。零偏移表示在这些相位和时间差测量中的偏移或偏差，因此零质量流率并不产生零相位或时间差。为降低零偏移和误差，常规的质量流量计测量技术通常测量零偏差作为在受控制的零质量流的情况下所测量的运动信号之间的相位或时间差。然后依据所测量的零流量相位或时间差补偿在其它的流量情况下所产生的相位或时间差测量值以得到更精确的结果。然而，这些技术具有潜在的缺点。处理温度或传感器安装条件的变化可能使零偏移随着时间漂移并导致测量误差。为补偿这种漂移，需要周期性地再测量零偏移。由于常规的零偏移补偿技术要求材料流动停止以产生并更新零偏移测量值，这就不方便。根据前面的描述，本专利技术的一个目的是提供一种质量流量传感器以及确定质量流量的方法，这种传感器和方法对在测量过程和安装条件中的变化不敏感。依据本专利技术通过方法、装置以及计算机程序产品给出本专利技术的其它目的、特征和优点，在这些方法、装置以及计算机程序产品中，通过将质量流量传感器的振动管道的运动分解为实简正模态分量来确定“剩余挠度”(即，实简正模式的非共振作用引起的继续运动)。估计与管道运动的至少一个实简正模式相关的实简正模态剩余挠度分量并用于产生经剩余挠度补偿的质量流量估计。依据本专利技术的一个方面，从表示在基本为零的质量流情况下的管道运动的信号中估计实简正模态剩余挠度分量。依据相关的“动态调零”的方面，确定两个实简正剩余挠度分量，包括在零流量下所测量的“静态”实简正模态剩余挠度分量和在非零质量流下可测量的“动态”实简正模态剩余挠度分量。结合两种实简正模态剩余挠度分量以产生用于得到剩余挠度补偿质量流量估计的剩余挠度估计。因为当材料流经该传感器时可以估计动态实简正模态剩余挠度分量，所以可以更新剩余挠度估计以补偿在传感器的结构动力学中的变化而不需要中断流动。依据本专利技术的另一方面，确定在实简正模式下的振动管的运动和频率的函数关系。然后应用所确定的函数并将实际的管道运动测量值例如在非零的质量流率下的运动测量拟合到所确定的函数来估计与实简正模式相关的剩余实简正模态分量。例如，在所选择的许多频率下测量在实简正模式中的传感器管道的运动的许多值，应用这些值以确定实简正模式的模式比例以使能够估计在实简正模式中在非共振频率例如传感器的激励频率下管道的运动。然后应用这种剩余运动的测量值来产生流经传感器的质量流量的剩余挠度补偿估计。本专利技术源于在质量流量传感器中剩余挠度是由传感器结构的各种振动模式的非共振作用引起的。应用实简正模态的分解技术，本专利技术能够精确地测量与非共振实简正模态运动相关的管道运动，由此提供剩余挠度的精确测量以应用于产生更精确的质量流量测量。依据本专利技术某些方面，可以估计非共振管道运动但不要求在传感器管道中的零质量流量。具体地说，依据本专利技术通过估计与管道的运动的实简正模式相关的实简正模态剩余挠度分量来估计与在管道中所包含的材料相关的过程参数。接收表示管道运动的许多运动信号。从所接收的许多运动信号和所估计的实简正模态剩余挠度分量中产生质量流量的剩余挠度补偿估计。依据本专利技术的一个方面，以激励频率激励管道。估计在该激励频率下与实简正模式相关的实简正模态剩余挠度分量。接收表示该管道响应该激励的运动的许多运动信号并从所接收的许多运动信号中确定在该激励频率下管道的运动。从在该激励频率下所确定的运动和所估计的实简正模态剩余挠度分量中产生质量流量的剩余挠度补偿估计。依据本专利技术的另一方面，接收表示在基本为零的质量流的情况下的管道运动的第一系列信号并对其进行处理以将在基本为零的质量流的情况管道的运动分解为许多实简正模态分量。从所分解的许多实简正模态分量中估计实简正模态剩余挠度分量。接收表示管道运动的第二系列运动信号并从所接收的第二系列运动信号和所估计的实简正模态剩余挠度分量中产生质量流量的剩余挠度补偿估计。在物理坐标域或模态坐标域中进行剩余挠度和质量流量的估计。对第一系列运动信号进行模式选通滤波以产生在基本为零的质量流量的情况下管道运动的模式选通滤波表示，以及从管道运动的模式选通滤波表示中产生与实简正模式相关的剩余物理运动的估计。可替换的是，处理第一系列运动信号以估计在基本为零的质量流量的情况下的剩余实简正模态。依据本专利技术所涉及的“动态调零”方面，估计与在基本为零的质量流量的情况下管道运动的第一实简正模式相关的第一实简正模态剩余挠度分量。估计与在非零的质量流量的情况下管道运动的第二实简正模式相关的第二实简正模态剩余挠度分量。从所接收的第二系列运动信号、所估计的第一实简正模态剩余挠度分量和所估计的第二实简正模态剩余挠度分量中得出质量流量的剩余挠度补偿估计。第一实简正模式优选比第二实简正模式与在管道中的材料流更相关。依据本专利技术的另一方面，确定以频率函数描述在实简正模式下管道运动的函数。确定表示在所选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计流经在过程参数测量装置中的振动管道的材料的过程参数的方法，所说的方法包括如下的步骤：（７１０）估计与所说的管道的实简正模式运动相关的实简正模态剩余挠度分量；（７２０）接收表示所说的管道在沿着所说的管道的不同的点上的运动的许多 运动信号；以及（７３０）从所说的许多运动信号和所说的实简正模态剩余挠度分量中产生所说的过程参数的剩余挠度补偿估计。

【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：TJ库宁哈姆，DF诺尔门，SJ舍利，
申请(专利权)人：微动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]