[发明专利]通过测量两种振动模式之间的科里奥利耦合测量流经管道的流量的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及流量计领域，并且特别地，涉及科里奥利流量计。

背景技术

在科里奥利流量计中，通过以正弦运动的方式振动一个(或多个)流体传送管道，并测量在该一个(或多个)管道上两个或多个位置处的振动响应之间的时延(或相位角)，测量流速。但是，对于时延随着流速线性变化的实际情况，时延在零流量处通常不为零。通常存在由一些因素，诸如仪表电子设备中的非比例衰减、残余挠性响应、电磁串扰或相位延迟引起的零流量延迟或偏移。

通过在零流量条件下测量零流量偏移，并从在流动期间进行的随后测量中减去该测得的偏移，该零流量偏移通常被校正。如果该零流量偏移保持不变，那么这将足以校正零流量偏移问题。遗憾地是，该零流量偏移可以被周围环境中的微小变化(诸如温度)所影响，或者被影响到在物质流经于此的管道系统中的变化。这些零流量偏移中的变化将在所测得流速中产生误差。在正常操作期间，在非流动条件之间可能存在长的时间周期。仅通过在这些非流动条件期间零位调整科里奥利流量计，可以校准该科里奥利流量计。随着时间的过去，零偏移中的变化可能导致所测得流量中的显著误差。

因此，需要一种用于测量不依赖于零偏移问题的流量的系统和方法。

发明内容

公开了一种通过测量管道中两种振动模式之间的科里奥利耦合来测量流经管道的流量的方法和装置。首先在两种不同频率上以两种不同振动模式激励该管道。通过将处于切断模式(off mode)频率的两种模式相位强制为零，确定两种模式之间的耦合。然后，使用驱动两种模式相位为零所需的力的大小可以确定流经管道的流量。

本发明的一个方面包括，一种方法，包含：

使物质流经管道；

以至少两种振动模式的固有频率激励该管道的振动；

测量管道的运动；

控制管道的振动以使得这两种振动模式之间的耦合被降低到大约为零；

使用控制功能的测量确定流经管道的物质流量。

优选地，该方法还包含，其中振动模式之一是管道的主弯曲模式。

优选地，该方法还包含，其中振动模式之一是管道的主扭曲模式。

优选地，该方法还包含，其中控制功能是反馈环。

优选地，该方法还包含，其中该反馈环激活实正交模式驱动系统。

优选地，该方法还包含，其中反馈环的输入是使用模态滤波器导出的管道至少两种振动模式之一的模态坐标估计。

本发明的另一个方面包含：

当以第一频率激励管道的第一振动模式时，使物质流经管道；

以第二频率激励管道的第二振动模式；

测量振动管道的相对运动；

对管道施加第一力，以使得处于第一频率的第二模式振动被降低到最小；

对管道施加第二力，以使得处于第二频率的第一模式振动被降低到最小；

基于第一力和第二力的大小确定流经管道的物质流量。

优选地，该方法还包含，其中第一振动模式是管道的主弯曲模式。

优选地，该方法还包含，其中第一频率是管道主弯曲模式的固有频率。

优选地，该方法还包含，其中第二振动模式是管道的主扭曲模式。

优选地，该方法还包含，其中第二频率是管道主扭曲模式的固有频率。

优选地，该方法还包含，其中第一力和第二力同时被施加。

优选地，该方法还包含，其中第一力和第二力由反馈环施加。

优选地，该方法还包含，其中该反馈环激活实正交模式驱动系统。

优选地，该方法还包含，其中该反馈环的输入是使用模态滤波器导出的管道的第一振动模式的模态坐标估计。

本发明的另一方面包含：

当以第一频率激励管道的第一振动模式时，使物质流经管道；

以第二频率激励管道的第二振动模式；

在第一点和第二点处测量振动管道的相对运动；

确定以第一频率测量的第一点和第二点之间的第一dt；

确定以第二频率测量的第一点和第二点之间的第二dt；

对管道施加第一力，以使得第一dt被降低到大约为零；

对管道施加第二力，以使得第二dt被降低到大约为零；

基于第一力和第二力的大小确定流经管道的物质流量。

优选地，该方法还包含，其中第一点和第二点在定距离间隔配置中，并且围绕管道的轴向中心对称间隔。

本发明的另一方面包含：

使物质流经管道；

以管道振动模式的固有频率激励管道的振动；

测量管道的运动；