质量流量计变换器制造技术

一种适用于直管型科氏流量计之类的灵敏度低的质量流量计变换器。该变换器包括以规定时间开关以输入恒定峰值和脉宽（Ｔ＋ΔＴ）和（Ｔ－ΔＴ）脉冲的门电路，第一和第二充放电电路，第一和第二零交叉检测电路以检测第一和第二放电电压零交叉并有与所测时间差成比例的质量流量的输出。本变换器可长时间地进行稳定和精确的时间差测量。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及质量流量计变换器，更具体地涉及一种适用于诸如直管型科氏流量计(straight tube type coriolis flowmeter)之类检测灵敏度低的质量流量计的变换器，同时该变换器可在高灵敏度下没有因操作电路漂移引起过渡时间变化的情况下以时间差形式测量作用于科氏流量计的流量管上的科氏力，该科氏力正比于质量流量。科氏流量计是众所周知，基于如下事实的质量流量计当流体流入其两端支承在支承部件的一条流量(测量)管，而所述管其中央部位受垂直其轴向方向上交变振荡驱动时，在流量管的两个相对的对称位置之间产生相位差，而且所述相位差正比于质量流量。实际上，在两端支承在支承部件的流量管的中央设置由一驱动电路激励的驱动线圈，而在流量管的中部与两端之间的对称地相对位置上设置有两个检测线圈。由科氏力作用所产生的与质量流量成比例的相位差信号被检测并从该相位差值确定质量流量。若假设驱动振荡频率是恒定的，则由流量管在对称位置通过一条标准线(standard line)时获得的时间差信号可检测相位差信号。当两端为支承装置所支承的流量管在中部受到垂直其轴向方向上的交变自然振荡的驱动时，则在一个小驱动能量下获得对应于流量管尺寸和材料以及可测流体密度的恒定的驱动频率，因此，可确定对应于该驱动频率的流体密度。为此，通常采用以流量管的固有振荡频率去驱动流量管。用于以固有振荡频率驱动流量管的电路是一个通过将从一个检测线圈输出的正弦波信号输入到一驱动电路而将输入信号控制在一恒定电平的正反馈电路。通过如此结构的科氏质量流量计对质量流量的精确测量取决于对时间差信号的稳定与精确的测量。时间差是通过对该段时差期间规定频率的时钟脉冲进行计数测得的。在有其直管的高刚度的直管型科氏流量计情况下，由科氏力作用产生的相位差信号很小，因此，与相位差信号成比例的时差信号的时差值也小。这样小的时差可能必需利用100MHz和类似量级的时钟脉冲发生器以在该科氏质量流量计中作进一步测量的这种精度才能检测到，而使用这种发生器是昂贵的。为高精度地稳定测量小的时差值，还有一个涉及时差检测电路本身的稳定性问题，例如，该电路出现零点漂移便可降低检测精度。此外，科氏流量计本身可受由于温度变化引起可测流体的膨胀的影响。本专利技术的一个主要目的是提供一种质量流量计的变换器，借此在流量管支点周围受到以恒定频率交流驱动。该流量管上作用的科氏力是作为在相对对称位置上检测到的成对位移信号之间的时间差ΔT加以检测的，以确定与时间差ΔT成比例的质量流量，其中检测线圈输出具有恒定幅度不同相位的各个正弦波信号，其中之一个信号被变换成一个梯形电压波信号，该电压波信号在相对于参考时间轴的正和负方向上有相等的高度并有时间T的斜率，而另一信号被转换成具有比例于科氏力的时间差ΔT的梯形波信号；根据这两种各自梯形波信号分别选择有规定波高值的(T＋ΔT)和(T－ΔT)脉冲并将脉宽值等于从各自梯形波信号中得到的超前时间(T＋ΔT)和滞后时间(T－ΔT)的特定脉冲确定为输入脉冲；同时地将N个(T＋ΔT)脉冲和N个脉冲(T－ΔT)取样送入相同时间常数的各自积分器；充电之后的各自电荷利用基准电源被放电并测量零-交叉电压的时间差，检测放大了2N倍的时间差信号，从而即使在存在一些流量变化时也能获得精确灵敏度的质量流量。本专利技术另一目的是提供一种质量流量计变换器，借此在通常测量时，将各按N个的(T＋ΔT)脉冲和(T－ΔT)脉冲输入有相同时间常数用于充电和放电的积分器，而在测试时，将(T＋ΔT)脉冲和(T－ΔT)脉冲转换地输入不同侧的积分器，然后检测各个2NΔT之间产生的时间偏差ΔT并加以存储，而当出现时间偏差时，该时间偏差由所储存的时间偏移值加以校正，从而可输出一个供长期使用的稳定的质量流量测量信号。本专利技术另一目的是提供一种能通过对N个(T＋ΔT)脉冲和N个(T－ΔT)脉冲进行充电和放电而高精度地测量时间差ΔT的质量流量计变换器，其特点是时间测量误差小，这归因于用于对每N个(T＋ΔT)和(T－ΔT)脉冲的充电的充放电电路的漂移可通过每个充放电周期如此转换这些充放电电路以使N个(T＋ΔT)脉冲和N个(T－ΔT)脉冲能在每一周期进入不同的电路来加以补偿，从而能在一个长的使用期内进行稳定和精确的时间差测量。本专利技术的又一目的是提供供科氏流量计使用的质量流量计变换器，该科氏流量计有支承在至少两点的流量管，当流量管受到以围绕支承点的规定固有振荡频率驱动时，以相位差(phase difference)形式检测作用在流量管上的科氏力，并测量对应于测得相位差的时间差，其特征在于，由于固有频率可随流体密度和流量管尺寸不同而变并产生与该固有频率的倒数(reciprocal)成比例的零点漂移，检测该固有频率，计算对该时间差检测到的固有频率的倒数(reciprocalnumber)，则将测得的时间差补偿对固有频率算出的零点漂移，以得到检测各种流体的质量流量的高精度。本专利技术的另一目的是提供一种具有简单结构和高精度的质量流量计变换器，其中一个积分器被N个有给定峰值的(T＋ΔT)脉冲充电，然后该充电电压被有不同峰值和不同极性的N个(T－ΔT)脉冲放电，从而将N个充电脉冲减去N个放电脉冲，以获得一个对应于2NΔT的模拟电压，由此计算出质量流率。本专利技术的另一目的是提供一种供双直管型的科氏流量计用的质量流量计变换器，该科氏流量计包括允许可测流体流过的内流量管，一个基本为刚性直管，同心地围绕内流量管和支承在内流量管两端的配重(counter balance)以及一个用于使支承在两端的双直管发生振荡的驱动装置，借此在接近支(承)点的相对位置上测量与相位差成比例的质量流量，确定对应于固有频率的密度，然后对获得的质量流量与算出的密度作测量流量管的温度和配重温度方面的校正，从而使该质量流量计能在宽广的温度范围内以高精度地测量质量流量。附图说明图1是用于说明一个传统质量流量计的结构的方块图。图2是用于解释用科氏流量计测量时间差的一个实例的视图。图3是用于测定时差ΔT的一种传统质量流量计变换器的方块图。图4是用于说明按本专利技术一个质量流量计变换器的实施例的电路图。图5是用于说明图4所示质量流量计变换器的时序图。图6是用于说明本专利技术另一实施例的质量流量计变换器的电路图。图7A和7B是用于说明图6所示质量流量计变换器的电路操作的输出电压特性曲线图。图8表示时差ΔT与质量流量QM之间的关系。图9描绘出几种实验结果，用以说明自然振荡与时差的漂移值之间的一种关系。图10是用于说明本专利技术另一实施例的质量流量计变换器的一个电路图。图11是用于说明本专利技术另一实施例的质量流量计变换器的一个电路图。图12是用于说明图11所示质量流量计变换器的工作的脉冲串的时序图。图13是表示图12所示时序图中从t1至t2的时段以及从t2至t3时段期间的充-放电电压的电压-时间特性曲线。图14表示一个本专利技术质量流量计变换器的实施例的结构。图15是用于说明本专利技术另一实施例的质量流量计变换器的电路图。图16是表示对图15所示质量流量计变换器进行转换的一个示范性时序图。在一个科氏流量计中包括两端固定在支撑件的流量管带有置于其中心的驱动装置和对称地安置在流量测量管上驱动装置相对两侧的检测线圈，其内所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于质量流量计的质量流量计变换器，借此检测作为在对称相对位置上测得的成对位移信号之一和给定时间Ｔ之间的时间差ΔＴ的作用在以围绕其支点的恒定频率交流驱动的流量管上的科氏力并确定与所述时间差ΔＴ成比例的质量流量，该变换器具有作为有恒定峰值和脉宽（Ｔ＋ΔＴ）和脉宽（Ｔ－ΔＴ）的脉冲输入的位移信号，该变换器包括以规定的时间间隔关闭和打开以输入该输入脉冲的门电路，第一充电和放电电路和第二充电和放电电路，用以通过打开的门电路同时输入Ｎ（Ｎ＞１）个超前脉冲和滞后脉冲充电，当门电路关闭时通过基准电压源泄放电荷，第一零交叉检测部分用以检测对第一充电和放电电路充电后放电的放电电压零交叉，第二零交叉检测部分用以检测对第二充电和放电电路充电后放电的放电电压零交叉，并有与所测时间差成比例的质量流量的输出。２．如权利要求１所定义的质量流量计变换器，其特征在于：设置一输入脉冲转换电路，用以将第一充电和放电电路的输入从超前脉冲转换到滞后脉冲并用于将第三充电和放电电路的输入从滞后脉冲转换成超前脉冲，以及时效变化校正装置，用以根据将超前脉冲输入第一充电和放电电路所获得的零交叉时间和由将滞后脉冲输入第二充电和放电电路所得到的零交叉时间之间的零一交叉时间差与将滞后脉冲输入第一充放电电路获得的零交叉时间和由将超前脉冲输入第二充放电电路获得的零交叉时间之间的零交叉时间差的偏差来校正测得的质量流量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：北见大一，阿部敏广，
申请(专利权)人：株式会社椭圆，
类型：发明
国别省市：JP[日本]