[发明专利]科里奥利流量计以及用于流量测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种科里奥利流量计以及用于流量测量的方法。

背景技术

科里奥利流量计在工业检测技术中用于在一段管道中检测介质流量，例如液体或气体。

科里奥利流量计使用一个测量管，该测量管在测量期间安装于一段管道中，使得介质流经该测量管。测量管被引起振荡。测量管的振荡会受到流经其的液体影响。测量管和流体一起形成一个振荡系统，通常被激励到它的共振频率。其导致的测量管的振荡运动通常被置于测量管的两个振荡传感器记录。这些振荡传感器的传感器信号被信号处理器记录及处理。由处理的传感器信号确定流量。传感器信号的频率等于测量管的振荡频率。然而，它们彼此发生相移。相移是流过测量管的介质的流率的量度。

图1显示了科里奥利流量计测量变送器，例如在EP A1 1 298 421所描述。

测量变送器1置于管道中的测量操作单元中，介质流过管道，其流量将被测量。测量变送器1有一个单一的直的测量管3，通过一个连接在法兰7的端板5安装于入口，以及通过一个连接在法兰11的端板9安装于出口.法兰7，11和端板5，9被固定于支承管13上面或者里面。

下述的本发明不仅限于这种特别的含有单一的直的测量管3的测量变送器1。它还可以用于与其它已知的测量变送器相连。还将被提到有：例如在EP-A 97810559所描述的，包含悬臂质量的测量管的测量变送器，例如在EP-A 96 10 942所描述的，有一个弯曲的测量管的测量变送器，例如在US-A 4,793,191或US-A 4,127,028所描述的，有两个平行的直的或弯曲的测量管的测量变送器。

测量管3在测量操作期间被激励振荡。为产生测量管振荡，振荡激励器15在测量管3上设置于两个端板5，9间的中间。

适合的振荡激励器15如电磁马达由永磁体17和线圈19构成。线圈19被紧固在支撑管13上，永磁体17被紧固在测量管3上。测量管3在绘图平面中分布的弯曲振荡的振幅和频率可以通过线圈19中的电流控制。优选以共振产生振荡。

当介质流过测量管3时，科里奥利力在绘图平面上产生。科里奥利力导致并不是沿测量管3的所有点都是同相的。测量管3的振荡被利用第一和第二传感器21，23检测。传感器21，23优选相对于振荡激励器15对称设置。适用作传感器21，23的例如是电磁变换器，其包含紧固在支承管13上的线圈25，27和安装在测量管3上的永磁体29。测量管3的运动导致线圈25，27中的永磁体29的运动，从而在各自的线圈25，27中引起感生电压。感生电压可以通过线圈25，27引出，并且作为传感器21，23产生的第一和第二模拟传感器信号S1，S2。两个传感器信号S1，S2有同样的频率f_s并且彼此相移。传感器信号S1，S2间的相位差是流量的量度。频率f_s通常在几百赫兹的数量级。

图2通过示例显示了可能的信号处理器的形式，例如已在当今使用的科里奥利流量计。

在这种情况中，传感器信号S1，S2被模拟地预处理，然后数字化，然后流量就被数字化地确定下来。

传感器信号S1，S2通过阻抗变换器31送入到前置放大器33，35，其增益g比如说g＝1。前置放大器35将进入的第二传感器信号S2按可选的但是固定的增益g_v2放大，g_v2通常在3到10之间。前置放大器33的增益为g_v1。第一传感器信号S1经历的增益g_v1由前置放大器33微调，使得两个传感器信号S1，S2的差中涉及传感器信号S1，S2工作频率上的幅度差异的部分消失。然后，被前置放大的传感器信号S1，S2具有相同的幅度并且相位依赖于流量而不同。

下面的已描述的预处理电路是第一和第二信号处理支路37，39。第一信号处理支路37包括一个差分放大器41，其输入是经过阻抗变换和前置放大的传感器信号S1，S2。差分放大器41通常有一个两位数的增益g_Δ，例如g_Δ＝27。在输出侧，第一测量信号U_Δ对应着传感器信号S1，S2的放大差异。第一测量信号U_Δ在第一信号处理支路37中，通过模/数转换器A/D_Δ转换为数字量，在第一信号处理支路37，然后通过例如接口43输入数字信号处理器45。在这种情况中模/数转换器A/D_Δ的增益g_A/DΔ不为1。