操作振动型测量仪器的方法及对应仪器技术

本发明专利技术涉及操作振动测量仪器的方法，根据该方法，流体介质可以流过至少一个测量管（１），借助于振动产生单元（４）而使测量管（１）机械地振动。由至少一个振动传感器（５ａ、５ｂ）来探测根据流体介质的流量和／或粘度和／或密度而改变的振动行为，以便在窄带频率范围内确定质量流量和／或粘度和／或密度，然后由电子单元（６）来评估信号。本发明专利技术的特征在于：电子单元（６）还评估测量管（１）在宽带频率范围内的振动行为，以便确定物理操作参数来提高测量精确度，和／或校正横向灵敏度，和／或获得关于测量仪器状态的附加信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及操作振动型仪器的方法，其中流体介质可以流过至 少一个测量管，通过振荡产生单元使该测量管以如下的振荡行为机械 地振荡该振荡行为作为流体介质的流量和/或粘度和/或密度的函数 而改变，由至少一个振荡传感器来探测该振荡行为，以便在窄带频率 范围内确定质量流量和/或粘度和/或密度，然后借助于电子单元通过 信号处理来评估该振荡行为。此外，本专利技术还包括可以使用这种方法来操作的振动型仪器本身。
技术介绍
本文所关注的振动型仪器也被称为科里奥利流量计(Coriolis) 并且用于对流体质量进行机械流量测量，并且用于质量流量的精确度 比较重要的装置，例如用于精炼厂、食品行业、化学制造装置等。使 用该普通型的仪器来测量的流体介质可以是不同类型的。使用领域从 诸如酸奶等高粘度甚至糊状物质延伸至诸如汽油等轻质低粘度物质。基于测量管的设计来看，这种类型的流量计可以是不同的。例 如，存在这样的科里奥利流量计其具有彼此平行地设置的一个或多 个笔直测量管。另一方面，如下科里奧利流量计也在得到正常使用 其具有彼此并排布置的一个或多个Q形测量管。在优选地具有两个 测量管的实施例中，出于流动的目的，可以将这些测量管串联或彼此 平行地连接。最近，仅具有一个笔直测量管的科里奧利流量计得到日 益广泛地应用。这些流量计的不同之处在于其简单的机械设计，该设 计相对而言几乎不需要费力来制造。另一方面，为了能够获得精确的 测量值，仅具有一个笔直测量管的科里奥利流量计对良好的环境条件 和制造精度有相对更严格的要求。本专利技术可以应用于所有已知的测量管装置。在原理上，科里奥利流量计是这样的机械振荡系统其受激励 而以其固有频率之一发生振荡，以便从测量管的振荡行为获得与测量 介质的质量流量和/或密度和/或粘度相关的信息，测量管的振荡行为 受到科里奥利力的影响并优选地由感应传感器来探测。在该情况下， 可以通过信号处理来确定许多取决于固有频率的物理参数。WO 01/75339 A2披露了操作科里奥利流量计的普通类型的方 法。在该情况下，测量管以第一振荡形式和独立于第一振荡形式的第 二振荡形式受激励。对测量管的振荡行为进行评估的电子单元使用模 型作为基础在操作期间确定特性物理操作参数。优选地，可以在相同的振荡模态中进行90°的相移来形成上述 各种振荡形式。该方法可以确定多个特性物理操作参数。尤其优选地， 这使得能够确定出流量计的零点(zero point)和灵敏度。这些特性 物理操作参数对质量流量的判断准确性具有显著影响。然而，上述方法具有这样的缺点为了获得所需特性物理操作 参数，需要实施不同的振荡模态。与所选振荡模态的频谱匹配地执行 信号评估。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供操作振动型仪器的方法，利用该方法简 化特性物理操作参数的振荡激励，并且更准确地进行信号评估。基于如权利要求l的前序部分所述的方法，结合该权利要求的 特征部分来达到该目的。对于可以使用根据本专利技术的方法操作的科里奧利流量计本身， 用权利要求14达到该目的。分别引用权利要求1和14的从属权利要 求详细说明本专利技术的有益改进。本专利技术包括教导如下内容的方法由电子单元附加地在宽带频 率范围内评估测量管的振荡行为，以便确定辅助(supplementary)物 理操作参数从而提高测量精确度，和/或以便校正横向灵敏度 (cross-sensitivity)，和/或以便获得与仪器状态相关的辅助信息。宽带频率i平估(broadband frequency evaluation)可以包括例如 频谱分析，尤其是快速傅立叶变换(FFT或DFT)等已知方法、以 及用于确定功率谱密度和自相关函数或互相关函数的单路 (single-channel)和双路测量方法、或例如平均化(averaging)和阶跃函数响应分析等其它方法。零点相移和流量灵敏度是可以由宽带频率评估获得的辅助物理 操作参数。此外，从宽带频率评估获得的参数可以用于校正横向灵敏度， 例如与温度、压力、仪器上的外部机械载荷或机械作用、以及安装该 仪器的管道系统中的寄生振荡(parasitic vibration)相关的灵敏度。此外，可以从宽带频率评估获得与仪器的状态或处理环境的状 态相关的诊断信息，例如与裂缝的产生和/或蔓延、己变松动的部件 或松动部件存在与否、或者在测量管壁的内部是否产生沉积物相关的 诊断信息。根据本专利技术的一个优选实施例，振荡产生单元以单模激励的形 式以可能的固有频率之一以窄带方式操作测量管。根据另一个优选实施例，振荡产生单元以多个固有频率以宽带 方式操作测量管。根据另一个优选实施例，振荡产生单元同时用包括多个固有频 率的宽带信号来激励测量管。根据另一个优选实施例，振荡产生单元激励测量管，从而使得 窄带激励信号的频率在宽带频率范围内变化。这可以采用扫掠频率发 生器的形式或者采用单频扫描的形式来完成。根据另一个优选实施例，通过来自仪器环境的宽带机械扰动振 荡以多个固有频率以宽带方式激励测量管。这种激励也称为被动激励 (passive excitation)。在该情况下，利用如下事实宽带噪音，例 如由于仪器周围的管道系统的机械振动而引入仪器中的宽带噪音以 一定量的能量来激励每个固有模态。具体地说，在安装了该仪器的流 量系统中的抽吸或空化噪音(cavitation noise)可以产生外部噪音。根据另一个优选实施例，宽带激励叠加在测量管的窄带激励上。根据另一个优选实施例，交替地以窄带方式和宽带方式执行对 测量管的激励。根据另一个优选实施例，作为特性操作参数，与共振频率相邻 的低频振荡和高频振荡的振幅被确定，以作为老化过程的指示器。根据另一个优选实施例，振荡产生单元交替地以至少两个不同 的固有频率激励测量管。根据另一个优选实施例，作为特性操作参数，测量管中的压力 作为各个共振频率的函数而被确定。根据另一个优选实施例，作为特性操作参数，零点相差和流量 灵敏度被确定。根据另一个优选实施例，同样由振荡产生单元产生的宽带激励 叠加在测量管的窄带激励上。对于振动型仪器，本专利技术包括如下技术教导电子单元附加地 在宽带频率范围内评估测量管的振荡行为，以便确定辅助物理操作参 数来提高测量精确度，禾Q/或以便校正横向灵敏度，和/或以便获得与 仪器状态相关的辅助信息。根据另一个优选实施例，振荡产生单元以单模激励的形式以可 能的固有频率之一以窄带方式操作测量管。根据另一个优选实施例，振荡产生单元以多个固有频率以宽带 方式操作测量管。根据另一个优选实施例，振荡产生单元同时用包括多个固有频 率的宽带信号激励测量管。根据另一个优选实施例，振荡产生单元激励测量管，从而使得 窄带激励信号的频率在宽带频率范围内变化。根据另一个优选实施例，通过来自仪器环境的宽带机械扰动振 荡以多个固有频率以宽带方式激励测量管。根据另一个优选实施例，测量管是被叠加了宽带激励的窄带激 励来激励的。根据另一个优选实施例，测量管是被交替地以窄带方式和宽带 方式来激励的。根据另一个优选实施例，待由电子单元评估的宽带频率范围覆 盖几千赫兹。根据另一个优选实施例，可以振荡的测量管设计为笔直的或弯 曲的，从而产生对于测量而言有效的多个固有频率。根据另一个优选实施例，电子单元不仅提供表示测量介质的流 量值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作振动型仪器的方法，在所述方法中，流体介质流过至少一个测量管（１），通过振荡产生单元（４）使所述测量管（１）以如下的振荡行为机械地振荡：所述振荡行为作为流体介质的流量和／或粘度和／或密度的函数而改变，由至少一个振荡传感器（５ａ、５ｂ）来探测所述振荡行为，以便在窄带频率范围内确定质量流量和／或粘度和／或密度，然后借助于电子单元（６）通过信号处理来评估所述振荡行为，其特征在于：　由所述电子单元（６）附加地或替代地在宽带频率范围内至少间或地评估所述测量管（１）的振荡行为 ，以便确定辅助物理操作参数来提高测量精确度，和／或以便校正横向灵敏度，和／或以便获得与仪器的状态和／或处理环境的状态相关的辅助信息。

【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：约尔格格布哈特，弗兰克卡苏贝克，洛塔尔德佩，斯特芬克勒，勒内弗里德里希斯，
申请(专利权)人：ABB专利有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]