[发明专利]用于使振动流量计的流量管振动的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及振动流量计，且更特定而言，涉及一种使振动流量计的流量管振动的方法和装置。

背景技术

流量计用于测量流动材料的质量流率、密度和其它特征。流动材料可包括液体、气体、悬浮于液体或气体中的固体或者其任何组合。振动管道传感器，诸如科里奥利（Coriolis）质量流量计和振动比重计通常通过检测包含流动材料的振动管道的运动来操作。与管道中材料相关联的性质，诸如质量流量、密度和类似性质，可通过处理从与管道相关联的运动换能器接收到的测量信号来确定。填充振动材料的系统的振动模式通常受到包含管道和其中包含的材料的组合的质量、刚度和阻尼特征的影响。

典型的科里奥利质量流量计包括一个或多个管道，管道在管线或其它运输系统中连接成内联且在该系统中输送材料，例如流体、浆和类似物。每个管道可被视作具有一组自然振动模式，包括(例如)简单弯曲、扭转、径向、横向和联接模式。在典型科里奥利质量流量测量应用中，在材料通过管道流动时，以一个或多个振动模式激发管道，且在沿着管道间隔开的点测量管道的运动。激发通常由致动器提供，例如机电装置，诸如音圈型驱动器，其以周期性的方式扰动管道。质量流率可通过测量在多个换能器位置的运动之间的时间延迟或相位差来确定。流动材料的密度可从流量计的振动响应频率来确定。两个或两个以上的这种换能器(或者拾取传感器)通常用于测量一个或多个流量管道的振动响应且通常位于致动器上游和下游的位置。两个拾取传感器通常通过缆线，诸如通过两个独立对的线而连接到电子仪器。仪器从两个拾取传感器接收信号且处理这些信号以便得到流量测量。

在某些应用中，典型驱动器可为不可行的。在低流量应用中尤为如此，在该应用中附连到流量管上的磁体的重量变成起抑制作用的。例如从美国专利7,168,329已知用施加到流量管本身的一部分上的磁性材料来替换磁体。这种系统对于简单的驱动频率是足够的，诸如使用两个或两个以上驱动器的正弦或方波，即，在流量管的每一侧上一个驱动器。但是，近来，驱动信号的类型变得比简单方形、梯形、正弦单频驱动信号更复杂。复杂驱动信号可包括例如两个或两个以上的频率。为了实施高级流量计功能，诸如仪表检验、声速测量、多相流量检测等，多个频率同时施加在流量管上，导致复杂的驱动信号。但是，为了使流量计获得有意义的信息，驱动力应为双向的和线性的。双向驱动力意味着流量管朝向驱动组件和远离驱动组件振荡。线性驱动力意味着施加于流量管上的力几乎与施加到线圈的电流/电压成线性比例。此驱动力在典型的驱动器组件可不是问题，但在诸如'329专利所公开的实施方式中，流量计可仅以拉模式或推模式操作。因此，为了获得双向驱动力，需要多个驱动线圈，在流量管的每一侧上一个。此配置需要过多数量的部件，其可形成高成本的。

此外，驱动力应几乎为线性的。尽管大部分振动流量计制成具有线性驱动系统，某些流量计，诸如在'329专利中所提到的流量计缺少线性驱动信号且因此通常不能支持复杂的驱动信号。解决线性问题的一个方法将为增加磁性线圈的大小和强度。

为了解决在'329专利中所提到的单向问题，可使用多个线圈，或者替代地，包括北/南场的硬磁性物质可施加于流量管上。这些解决方案较为昂贵且可在大小和功率限制方面是起抑制作用的。

本发明通过合并单驱动线圈来克服这些和其它问题，单驱动线圈能使用可包括多于一个频率的复杂驱动信号来使流量管振动。

发明内容

方面

根据本发明的一方面，一种流量测量系统包括：

振动流量计，包括：

       至少一个流量管；

       驱动器，其适于在流量管上施加偏压力；以及，

仪表电子器件，其被配置成生成驱动信号来使流量管绕第一偏转位置振动，其中第一偏转位置从流量管止动位置偏移。

优选地，驱动信号包括偏电压。

优选地，由驱动器施加的偏压力使流量管在第一方向偏转。

优选地，流量管的固有弹性使流量管在与第一方向相反的第二方向偏转。

优选地，驱动信号使流量管在止动位置、第一偏转位置与第二偏转位置之间振动。

优选地，仪表电子器件还被配置成生成线性化算法。

优选地，该流量管还包括磁性部分。

根据本发明的另一方面，一种流量测量系统包括：

振动流量计，包括：

       至少一个流量管；

       驱动器，其适于在流量管上施加偏压力；以及，