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专利名称：用于校正流量测量装置的输出信息的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于防止流量测量装置在该装置的零流量状态期间产生表示物质流动的输出信号的方法和装置。更具体地，本发明涉及一种方法和装置，其克服了“零点漂移”的问题，并且使诸如科里奥利流量计之类的装置在该仪表的“零流量”状态期间向用户报告“0”流量信号。本发明进一步涉及一种方法和装置，其校正在所述装置的低流量状态期间产生的流量信息。
背景技术：
科里奥利效应质量流量计对于流过该流量计中管道的物质产生质量流量和其它信息。在所有属于J.E.Smith等人的1978年8月29日的No.4,109,524、1985年1月1日的No.4,491,025和1982年2月11日的Re.31,450的美国专利中公开了示例性的科里奥利流量计。这些流量计具有一个或多个直的或弯曲的结构的管道。在科里奥利质量流量计中的每个管道结构具有一组固有振动模式，所述模式可以是简单的弯曲、扭转或连接类型。驱动各个管道以这些固有模式之一振荡。从在所述流量计的入口侧上连接的管道进入所述流量计的物质流被引导穿过所述管道或多个管道，并且通过所述流量计的出口侧离开所述流量计。振动的固有的振动模式、物质填充系统由所述管道和包含的物质的组合质量来部分地限定。
当没有流量经过流量计时，由于施加的具有相同相位或可被校正的小的初始固定相位偏移的驱动力，所以沿所述管道的所有点振荡。当物质开始流动时，科里奥利力使沿管道的各个点具有不同的相位。所述管道的入口侧的相位滞后于所述驱动器，而所述管道的出口侧的相位超前于所述驱动器。检波(pickoff)传感器被连接至所述管道，以产生表示所述管道运动的正弦信号。处理从检波传感器输出的信号，以确定所述检波传感器间的相位差。两个检波传感器信号间的相位差与通过管道的物质的质量流速成比例。
科里奥利质量流量计根据时间延迟测量来计算质量流速，其中时间延迟是由科里奥利效应引起的，并且与质量流速成正比。对于理想的科里奥利质量流量计(从其入口到其出口是完全对称的并且是无阻尼的科里奥利质量流量计)，测量时间延迟是需要准确地确定质量流速的全部。然而，科里奥利质量流量计不可避免地是不对称的，并且易受到结构阻尼和粘滞阻尼的影响。因此，在没有流动的情况下存在少量的时间延迟。测量这个时间延迟，并将其从由科里奥利效应引起的时间延迟中减去以获得零时间延迟。
问题是科里奥利流量计在零流量时的时间延迟从来不是恒定的。这被称为“零点漂移”。处理这个零点漂移问题的典型方式是通过使用低流量截止值，所述截止值是物质流动的流量输出信号的任意小的部分。在这个任意的低流量输出截止值之下的质量流量值被假定为零，并且对于小于这个任意值的质量流量向用户报告质量流速信号为零。当在零流量时的时间延迟漂移超过所述任意的低流量截止值时出现了问题。这可导致在没有实际的物质流动的状况中将错误的流速输出信号报告给用户。
引起零流量值在零流量状况下漂移的机构在流动状况期间也可能是个问题。如果质量流速输出信号足够大，则这是个较小的问题，因为在零流量时的时间延迟的贡献是小的，并且不代表所报告的流量的显著误差。然而，对于低的流速，这个任意指定的零点漂移值可包含在总流量中，并且是个显著的误差源。
只要捕获零点漂移值的状况是时不变的，足以使由检波器在零流量时检测的时间延迟保持在低流量截止值之下，则使用低流量截止值是令人满意的。然而，有时问题在于，如果科里奥利流量计保持在零流量状态一段延长的时期(其中所述时期根据物质的特性是可变的)，则由检波器检测的时间延迟开始漂移远离零点，并且可在所述流量计的零流量状态期间产生超过低流量截止值的流量指示。
因此，使用指定的低流量截止值来报告零流量并不总是足以防止在实际上不存在物质流动的状况下报告质量流量。假如时间足够，则这个零流量漂移可变得大于低流量截止设定点。在这种状况下，所述流量计将开始报告流量输出信号，即使没有物质流过所述流量计。解决这个问题的传统方法可引起流量测量误差。第一个传统解决方案是将低流量截止点增加至较高值。这个解决方案导致更多的流量测量误要寄生流量信号的各个采样保持在自适应改变的偏差极限范围内，所述流量计就持续报告零物质流量并且不采取校正动作。即使寄生流速表示一个远远超过用户指定的低截止值的值也是这样。这个操作是基于下述事实，即寄生流速信号不管其值如何都不表示真实的物质流动。真实的物质流动状况将引起流量计输出的突然增加或减少，这远远超过可容许的偏差极限。换言之，只要不断改变的寄生流速信号保持在偏差极限之间，则不管其幅度如何，该信号在零流量状况期间都不能表示真实的物质流动。
真实物质流动状况的开始引起输出信号振幅的改变，这远远超过由自适应定义的偏差极限所指定的极限。这表示零流量状态的终止和真实物质流动的开始。振幅的这个变化可以是来自在所延伸的零流量状况期间产生的信号振幅的明显增加或明显减少。根据本发明，流量计终止在零流量状态期间对寄生流量信号的采样功能，并且在检测到零流量状态的终止时报告真实物质流量的幅度。
科里奥利流量计连续报告真实的物质流量，直至物质流量幅度降落至低于低流量截止点。然后，所述仪表回复到零流量状态，在所述零流量状态中它再次对由流量计产生的寄生流量信号采样。当寄生流量信号随时间逐渐漂移并指示持续的零流量状态时继续采样。当信号在振幅上突然改变一个超过偏差极限的数量时，采样状态结束。这个改变指示真实物质流动的开始。然后，流量计再次终止它的采样功能，并报告流量计的真实流速。
通过本发明的第二可能实施例的方法和装置来解决上面和其它的问题，根据本发明，通过产生一组自适应改变的偏差极限来解决零点漂移问题，所述偏差极限跟踪表示时间延迟Δt和输入功率之间对应关系的流量信号。这个信号是由流量计在其零流量状态期间产生的，并且被采样以及转换为数据点以用于零流量状态的持续时间。流量计的操作是这样的，即它在真实物质流动状况和零流量状态之间交替，在所述零流量状态期间，流量计因在包含的物质中的异常(例如泡沫等等)而产生寄生流量信息信号，即使物质没有流过所述流量计。理想的是，在零流量状态期间这种寄生流量信息没有被施加至流量计的输出。表示零物质流速的“零”输出信号在零流量状态期间被施加至流量计输出。寄生流量信息被阻挡，但被分析以确定在真实物质流动状况开始时零流量状态的结束。
以每秒约20个采样的速率将寄生流量信号采样并转换成多个定义的数据点。首先处理少量数据点(约20个)，并进行曲线拟合以将它们转换为一个表达式，其表示在流量计的输入功率与由流量计检波器产生的信号之间的时间延迟Δt之间的相关性。所得的表达式为y＝mx+b的形式，其中m＝表示所述表达式的线的斜率；x＝各个数据点的时间延迟；以及b＝所述表达式在y轴上的截距，表示输入功率的单位。
根据众所周知的曲线拟合技术，导出的表达式指示时间延迟和输入功率之间的相关性，以用于与期望的工作范围和流量计的零流量状态的状况相关的这些参数的值。还产生一组偏差极限(上和下)，其跟踪所产生的表示时间延迟和输入功率参数的表达式。
在产生导出的表达式之后，在零流量状态期间产生的寄生流量信号的剩余部分被采样，并被用于定义在所述流量计保持在零流量状态的时间间隔期间的数据点。寄生流量信号的采样包括确定与数据点相关的时间延迟Δt和输入功率。采样还包括确定用于数据点位置的Δt幅度。如果数据点落在上和下偏差极限之间，则处理电路确定流量计仍在零流量状态中并继续采样。如果定义的数据点没有在偏差极限之间，则本发明的处理电路确定流量计不再在零流量状态中，并且采样的流量信号具有表示真实物质流量的幅度。然后，处理电路使流量计产生表示真实物质流量的输出信号。
只要各个数据点保持在自适应改变的偏差极限范围内，流量计就不断地报告零流量信号，并且不采取进一步的动作。即使用于数据点的流速表示一个远远超过用户指定的低流量截止值的值也是这样。这是基于下述事实，即采样的寄生流速信号不管其幅度如何都不表示真实的物质流量，因为如随后描述的真实的物质流动状况引起信号幅度的突然增加或减少，这远远超过采样的零流量状态信号的偏差极限。换言之，只要不断改变的寄生采样流量信号保持在偏差极限之间，则该采样信号在零流量状态期间不管其幅度如何都不能表示真实的物质流动。
通过在采样信号的幅度上一个远远超过自适应定义的偏差极限的变化来检测真实物质流动的开始。这表示零流量状态的终止和真实物质流动的开始。采样信号幅度的这个改变可以是在零流量状况期间Δt与输入功率的关系的明显增加或减少。在零流量状态结束时，流量计终止零流量采样功能，并且报告真实物质流量的幅度。
科里奥利流量计连续报告真实物质流量的幅度，直到物质流量落至低流量截止点之下。然后，所述仪表回复到零流量状态，在所述零流量状态中，它再次对由检波器检测的流量信号进行采样。当流量信号随时间漂移并指示持续的零流量状态时继续采样。当信号在振幅上改变一个超过偏差极限的数量时采样结束。然后，流量计再次终止它的采样功能，并报告流量计的真实流速。
根据另一个实施例，在零流量状态期间导致产生寄生信号的相同的物质异常可存在于在低物质流量的状况期间产生的流量信息中。它们可以以它们对于零流量状态的同样的方式引起由流量计在低流量状况期间产生的输出信息的误差。根据本发明的这个实施例，这些误差通过下面的步骤来避免导出用于零流量状态的Δt和输入功率之间的关系的第一表达式；导出用于低流量状态的Δt和输入功率之间的关系的第二表达式；检查两个表达式的等价性；以及从第二表达式中减去第一表达式以获得用于低流量状态的校正的流量信息，所述校正的流量信息没有因在物质流动中存在异常而造成的误差。
在第一表达式中的流量信息完全归因于在包含的物质中的异常。在第二表达式中的流量信息由与在第一表达式中相同的信息加上表示真实物质流量的信息组成。因此，从第二表达式中减去第一表达式有效地消除了不希望有的信息，并且仅仅剩下表示真实物质流量的信息。
方面本发明的一个方面包括一种用于流量测量装置的计量电子装置，所述计量电子装置具有用于校正由所述流量测量装置产生的流量信息的处理系统；所述计量电子装置包括
指令，用于指导所述处理系统来在所述流量测量装置的零流量状态期间，对表示由所述流量测量装置产生的流量信息的信号进行采样，以定义表示所述信号的多个数据点；建立用于至少一个所述数据点的偏差极限；确定各个采样数据点是否在所述偏差极限内；在所述偏差极限内采样数据点以定义用于所述零流量状态的寄生流量信息；在所述偏差极限外采样数据点以定义表示所述流量测量装置的真实物质流量的信息；只要所述采样数据点在所述偏差极限内，就继续所述数据点的所述采样；在采样处于偏差极限内的数据点期间，防止所述寄生流量信息被施加到所述流量测量装置的输出；确定了最近采样的数据点处于所述偏差极限的外面，并从而表示用于所述流量测量装置的真实物质流量的信息；以及产生表示由所述最近采样的数据点所表示的所述真实物质流量信息的输出信号。
优选地，所述流量测量装置定义了科里奥利流量计。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来指定表示物质流动的低流量截止极限，在所述低流量截止极限以下，所述流量测量装置将不产生表示真实物质流量的输出信号；监视由所述输出信号表示的物质流量信息；确定所述监视的物质流量信息变得小于由所述低流量截止极限表示的物质流量；终止所述输出信号的产生；以及恢复用于所述流量测量装置的所述零流量状态的所述数据点的采样。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来确定在所述偏差极限之外的新采样的数据点表示物质流量；以及产生用于由所述新采样的数据点所表示的真实物质流量的输出信号。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来通过建立与各个采样数据点相关的偏差的上限和下限来建立所述偏差极限；只要由所述数据点表示的寄生物质流量信息在所述上偏差极限和所述下偏差极限之间，就采样所述数据点；确定新采样的数据点落在所述极限之外；确定由所述采样的数据点表示的真实物质流量信息；以及产生表示所述确定的流量信息的输出信号。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来确定前面采样的N个数据点的流速的平均值μ；通过标准偏差r与远离所述偏差的平均值的用户指定数量的标准偏差A相乘的积，建立前面N个数据点的所述标准偏差极限；以及相对于μ增加和减去乘积rA。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的低流量状态期间表征所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率的参数的数据点；导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的零流量状态期间表征所述流量测量装置的Δt和输入功率的参数的数据点；以及从用于所述低流量状态的所述表达式中减去用于所述零流量状态的所述定义的表达式，以获得用于所述流量测量装置的输出信号，所述输出信号没有在所述零流量状态期间在所述装置中引起的寄生误差。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来使用所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率之间的关系来导出表示多个所述数据点的表达式，所述数据点表征由所述流量测量装置在所述零流量状态期间产生的流量信息。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来确定在随后采样的数据点和所述表达式之间的偏差；以及使用所述偏差确定来检测所述零流量状态的结束。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来通过采样所述数据点来导出所述表达式；以及在曲线拟合操作中使用所述数据点中的“n”个来导出所述表达式。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来对所述采样的数据点中剩余的“m”个进行采样；确定在所述“m”个采样数据点的每个和所述表达式之间的偏差；以及使用所述偏差确定来确定所述流量测量装置的操作状态。
优选地，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来导出用于所述零流量状态的多个所述表达式；将所述多个导出表达式存储在存储器中；定义一致性信息；将新导出的表达式与所述存储的表达式进行比较；确定所述新导出的表达式是否与所述存储的表达式一致；如果所述新定义的表达式被确定与所述存储的表达式一致，则使用所述新定义的表达式；以及如果所述新定义的表达式被确定与所述存储的表达式不一致，则排除所述新定义的表达式的使用。
本发明的另一方面包括一种用于流量测量装置的计量电子装置，所述计量电子装置具有用于校正由所述流量测量装置产生的流量信息的处理系统；所述计量电子装置包括指令，用于指导所述处理系统来导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的零流量状态期间表征所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率的参数的用于信号的数据点；导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的低流量状态期间表征所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率的参数的数据点；从用于所述低流量状态的所述表达式中减去用于所述流量测量装置的零流量状态的所述表达式，以获得没有在所述零流量状态期间所引起的误差的输出信号。
本发明的另一方面包括一种操作流量测量装置的方法，用于校正由所述流量测量装置产生的流量信息，所述方法包括下列步骤在所述流量测量装置的零流量状态期间，对表示由所述流量测量装置产生的流量信息的信号进行采样，以定义表示所述信号的多个数差，因为较高的低流量截止值通过强制归零而导致更多的真实流量数据被忽略。第二个传统解决方案是让用户重新校准所述流量计。这个解决方案是不必要的，因为零流量漂移不是仪表的函数。它是在零流量时包含在仪表内物质的函数。对所述仪表的重新校准只会在真实流量读出时引起更多的误差。
零流量漂移的原因之一是在包含的物质中存在两相物质和/或泡沫。由于在零流量状况期间科里奥利流量计的驱动器持续振动流管，所以持续的振动被施加给包括泡沫的所包含的物质。这种持续振动在零流量状态期间引起泡沫迁移。这种迁移模拟了真实的物质流动，所述物质流动是由检波器利用由检波器检测的所得的相位或时间差来检测的。这又引起相关的计量电子装置对检波信号进行响应，并产生一个指示物质流动的输出。在所延伸的(extended)没有流动的状况中，泡沫的迁移可产生检波之间的相位差，所述相位差可远远超过低流量截止点并接近与明显的物质流动相关的幅度。

发明内容
上面和其它的问题通过本发明的方法和装置来解决，根据本发明，通过产生一组自适应改变的偏差极限(deviation limit)来解决零点漂移问题，所述偏差极限跟踪由流量计在其零流量状态期间产生的寄生(spurious)流量信号。对于零流量状态的持续时间来采样寄生流量信号。但没有将它施加至所述流量计的输出。流量计的操作是这样的，即它在真实物质流动状况和零流量状态之间交替，在所述零流量状态期间，所述流量计因在包含的物质中的异常(例如泡沫等等)而产生寄生流量信号，即使物质没有流过所述流量计。理想的是，在零流量状态期间不将这种寄生流量信息施加至所述流量计的输出。
根据本发明的第一可能实施例，在零流量状态期间对流量计输出施加表示零物质流速的“零”输出信号。寄生流量信息被阻挡，但被分析以在真实物质流动状况开始时确定零流量状态的结束。
在各个零流量状态开始时，该寄生流速信号在所述零流量状态期间被采样，包括在科里奥利流量计保持在所述零流量状态的期间其在数值上的变化。根据本发明，定义了由用户指定的输出信号偏差极限。这些偏差极限被自适应地重新定义以用于零流量状态的持续时间。只据点；建立用于至少一些所述数据点的偏差极限；确定各个采样数据点是否在所述偏差极限内；在所述偏差极限内采样数据点以定义用于所述零流量状态的寄生流量信息；在所述偏差极限外采样数据点以定义表示所述流量测量装置的真实物质流量的信息；只要所述采样的数据点在所述偏差极限内，就继续所述数据点的所述采样；在采样处于偏差极限内的数据点期间，防止所述寄生流量信息被施加到所述流量测量装置的输出；确定了最近采样的数据点处于所述偏差极限的外面，并从而表示用于所述流量测量装置的真实物质流量的信息；以及产生表示由所述最近采样的数据点所表示的所述真实物质流量信息的输出信号。


根据对下面结合附图的其详细描述的阅读，可以更好地理解本发明的上述和其它目的及特征，其中图1说明包括实现本发明的计量电子装置的科里奥利流量计。
图2是说明寄生流速信号连同用于流量计的延伸的零点漂移状态的指定偏差值的曲线图。
图3是示出用于简要的真实流动状态的输出信号的曲线图，所述流动状态被终止并继之以零流量状态，所述零流量状态由真实流量状态终止。
图4是示出在延伸的零流量状态期间流量计的寄生流速信号连同相关的偏差极限的曲线图。所述零流量状态由真实流量状态终止，所述真实流量状态由在其间输出被再次监视的零流量状态终止。
图5是说明本发明的过程步骤的框图。
图6是说明在流量计的零流量状态期间产生的寄生零点漂移时间延迟Δt信号的曲线图。
图7是示出在科里奥利流量计的零点漂移流量状态期间零点漂移时间延迟Δt信号和输入功率之间的对应关系的曲线图。
图8是示出在零流量状态期间流量计的时间延迟Δt信号的采样可以如何被表示为代数表达式的曲线图，其中使用曲线拟合技术来表示输入功率和由检波器检测的时间延迟Δt之间的对应关系。
图9示出在物质流动状态期间驱动增益和时间延迟Δt之间缺乏对应。
图10是表示本发明的操作的曲线图。
图11是说明本发明的操作的状态图。
图12是说明本发明的过程步骤的框图。
图13公开了本发明的一个实施例，该实施例提供存储多个导出表达式以增强实现本发明的科里奥利流量计的性能。
图14是说明由图13的系统执行的步骤的流程图。
图15示出在低物质流量的状态期间实现本发明的流量计的参数变化。
图16说明用于补偿低流量状态的输出信息的表达式。
图17说明可在采样流量信号期间使用的处理步骤，以提高在低物质流量的状态期间由流量计产生的输出信号的精确性。
具体实施例方式
一般的科里奥利流量计-图1图1示出包括计量组件100和计量电子装置120的科里奥利流量计5。通过导线100将部件120连接至计量组件100，以提供密度、质量流速、体积流速、温度、总质量流量和在通路126上的增强密度。描述了科里奥利流量计结构，尽管对于本领域技术人员来说下述应当是明显的，即本发明可结合具有测量物质性质的振动管道的任何流量测量装置来实施。这种装置的第二个例子是一种振动管密度计，其不具有由科里奥利质量流量计提供的测量性能。
流量计组件100包括一对法兰(flange)101和101′、歧管(manifold)102和管道103A与103B。驱动器104和检波传感器105与105′被连接至管道103A-B。撑杆106和106′用于限定轴W和W′，各个管道围绕所述轴振荡。
当流量计100被插入传送正被测量的处理物质的管道系统(未示出)时，物质穿过法兰101进入流量计组件100，经过歧管102，在歧管102处所述物质被引导进入管道103A和103B，流过管道103A和103B并返回进入歧管102，从那里它通过法兰101′离开流量计组件10。
管道103A和103B被选择并被适当地安装到歧管102上，以便分别围绕弯曲轴W-W和W′-W′具有基本上相同的质量分布、惯性力矩和弹性模数。所述管道以基本上平行的方式从歧管向外延伸。
管道103A-103B围绕它们各自的弯曲轴W和W′在相反的方向上并以被称为所述流量计的第一异相弯曲模式来由驱动器104驱动。驱动器104可包括许多众所周知的装置中的任何一个，例如安装到管道103A上的磁铁和安装到管道103B上的相对线圈，并且通过这些器件，交流电流被传送以用于振动两个管道。由计量电子装置20经导线110将合适的驱动信号施加至驱动器104。
计量电子装置120接收分别出现在导线111和111′上的左和右速度信号。计量电子装置120产生出现在导线110上并引起驱动器104振动管103A和103B的驱动信号。计量电子装置120处理左和右速度信号以计算通过流量计组件100的物质的质量流速和密度。图1的计量电子装置120包含驱动器131、流量信息发生器132、零流量校正元件133和开关134。
驱动器131产生经通路110被施加至驱动器104以反相驱动流管103A和103B的信号。流量信息发生器接收在通路111和111′上由检波器105和105′产生的信号。这些信号表示科里奥利偏转(deflection)，所述偏转是在流管103A和103B随物质流动而振动时在流管103A和103B中引起的。这些信号表示时间或相位差。它们的幅度与科里奥利流量计100内的物质流量成比例。流量信息发生器132接收这些检波信号并产生与物质流量有关的信息。该信息可包括质量流速和物质密度。产生的流量信息经通路136被施加至流量校正元件133的输入以及开关134的上输入端138。在通路136上被施加至零流量校正元件133的流量信息包括分别在图2、3和4中示出的信号201、301和401。在通路上的流量信息201、301和401表示由检波器产生的流量输出信息。如随后详细描述的，在所述流量计的零流量状态期间，在通路上的该信号201、301和401被反复采样，以防止将错误的零流量输出信息施加在图1的通路126上。
开关134的位置通过由零流量校正元件133经通路137施加至开关134的控制输140的信号来控制。当流量计处于物质流动状态时，开关134处于其上面的位置，如图1所示。此时，经通路136将流量信息发生器的输出施加至开关134的上输入端138，所述开关于是由开关的可移动元件连接至输出端141和输出通路126。在这种状态期间，当有物质流过流量计100时，输出通路126上的信号表示由零流量信息发生器133输出的物质流量信息。
零流量校正元件133和开关134一起防止将错误的输出信号施加至通路126，在所述通路126上有零物质流过仪表。如随后描述的，在这种状态期间，零流量校正元件133产生使表示零流量状态的零输出信号被施加至输出通路126。这在零流量校正元件133经过通路137将信号施加至控制端140以将开关134定位在其下面的位置时被实现，所述下面的位置由连接端子139和141的虚线示出。这时，零发生器135将零振幅信号施加至端子139，所述端子139经过可移动开关触点被延伸至端子141并从那里延伸至输出通路126。只要零流量校正元件133确定流量计100处于零流量状态，开关134就保持在这个位置，并且使零振幅信号被施加至通路126。
第一可能的优选实施例的详细描述-图2-5图2的描述图2是示出在零流量状态期间流量计的寄生流速信号201的曲线图。图2上还示出了上偏差极限202和下偏差极限203。随后描述产生这些偏差极限的过程。
图2的水平轴表示时间的单位。这些单位可是秒、分、时以至天。纵轴表示流量值单位。垂直轴上的零点表示所述流量计的零流量状态的理想输出。水平暗线204表示由用户任意指定的低流量截止值5。所述仪表操作是这样的，即低于线204的任何流量幅度不会被报告给用户，并且将被假定表示零流量状态。
图2上的流量计的输出在位置208之前的大约时间10处开始，在此处真实流量是50个流量单位。这个真实流动状态结束于位置208处，在那里流动停止并在线209上向下降落至位置210，在所述位置210处流量降为零。流量计的零流量状态开始于位置210，然后所述流量计在线201上产生寄生流量信号，它的幅度表示在图2上描绘的零流量状态期间由检波器105和105′产生的信号。可以看到，线201向上倾斜直到大约时间280，在那里它到达在211处它的顶点。在顶点211之后，线201下降直到大约时间720，在那里图2的曲线图终止。
线201中的这个向上和向下漂移表示在由图2描述的零流量状态期间由流量计检波器105和105′产生并被施加至计量电子装置的信号。在这段时间内，驱动器104持续振动流管并摇动包含的物质。如所提及的，这种物质可包括泡沫，并且这种摇动使泡沫迁移通过所述检波器并产生相位差信号。这些相位差信号被施加至计量电子装置120，它的元件132产生由检测到的相位差表示的寄生流速。然而，这种寄生流速信号未被施加到计量电子装置120的输出126。泡沫的这种随机迁移产生由图2上的线201描述的寄生流速。这种寄生流速可在任一方向上随机变化。
线201的左侧部分的向上倾斜表示增加幅度直至顶点211的寄生流速，在顶点211，它在时间280处开始减少，并持续减少一直到在时间720处曲线的终止。线201的右侧部分的负斜率表示减少的寄生流量幅度，直到它穿过在大约时间480处的零轴。到这个点的右侧，线201的持续减少表示泡沫具有相反的方向并且正在产生输出信号，所述输出信号表示通过流量计100的反向的寄生流量。
图2的曲线图描述了寄生流速信号201及其相关的偏差极限202和203以用于由图2表示的零流量状态的持续时间。线202表示上偏差极限，以及线203表示下偏差极限。对于开始于位置208的时间，只要信号201的值不超过由线202和203表示的偏差极限，流量计和计量电子装置120就使流量计保持在零流量采样状态。
接下来描述每当图2上的信号201采用了超过上限202或小于下限203的值时流量计和计量电子装置120如何终止其零流量状态。
图3的描述图3说明实现本发明的流量计的操作，用于零流量状态被终止并且被真实物质流代替的状况。图3的曲线开始于在位置308处结束的真实物质流量50，在所述位置308处，输出信号沿垂直线309向下转变至位置310。位置310开始零流量状态，所述零流量状态沿线310向上延伸至在311处的顶点，在所述顶点后它下降至位置313，在所述位置313处，信号301急剧增长至位置314的50个流量单位。位置313终止所述流量计的零流量采样状态。从位置314开始，流量计在线315上报告50单位的真实流量输出，以用于由图3的曲线表示的持续时间。
以类似于对于图2中线201所述的方式，图3上的线301表示在零流量状态期间流量计的寄生流速。线302和303表示输出流速301的偏差极限。
图4的描述图4的曲线图描述了开始于位置405处的时间零并终止于位置420的零流量状态，在位置420，寄生流速401突然沿垂直线430减少至位置421。在位置421之后，所述流量计报告约25流量单位的真实物质流量一直到位置423，在位置423处，流动停止并在位置425和时间600处下降低于低截止值5。这开始了另一个零流量采样状态，在这个状态期间，本发明防止了对通路126产生错误输出信号。如前所述，线401表示在零流量状态期间流量计的寄生流速。线401由表示上偏差极限的线402和表示下偏差极限的线403包围。
图5的描述如所提及的，本发明的方法和装置通过产生自适应改变的偏差极限来防止在零流量状态期间对通路126产生错误的流量计输出信号，所述自适应改变的偏差极限在零流量状态期间跟踪流量计的寄生流速。只要寄生流速信号201、301、401保持在偏差极限202、203，302、303，402、403之间，流量计就在通路126上向用户报告零流量输出信号。这是由零流量校正元件133实现的，所述零流量校正元件133结合了执行图5所示的步骤的“零流量趋势(trending)滤波器”。
步骤501设定用于该系统的控制极限变量。这包括由图2、3和4的水平轴表示的时间。这种单位可以是秒、分、时或天。它还包括被赋予表示图2、3和4的垂直线的流量幅度的值。低流量截止值还通过步骤501被设定为任意值，比如5。步骤502记录由图1的计量电子装置120施加至输出通路126的流量信号的幅度。这可分别是图2和3的物质流208和308的幅度。步骤503比较通路126上物质流量的幅度以确定它分别是否小于图2和3的线204和304上所示的低流量截止值。如果所述物质流量超过低流量截止值，则所述操作持续并由单元503经过通路513将信号施加至单元511，所述单元511持续报告真实的流量幅度并将通路512上的输出施加回至单元503的输入。只要通路126上监视的流量超过低流量截止值，所述操作就以这种循环持续。
如果单元503确定物质流量小于低流量截止值，则“是”信号被发送至单元504，所述单元504指定由图2的线202和203、图3的线302和303以及图4的线402和403表示的上和下偏差极限。
步骤505确定寄生零流量状态信号201、301、401是否在步骤504指定的偏差极限之间。如果步骤505的答案是“是”，则“是”信号被施加至步骤509，以使所述流量计和图1的计量电子装置120的零流量校正元件133经过通路126对用户施加“0”信号。步骤509的输出被施加至步骤515，所述步骤515使下一个数据点被处理并被施加至单元503。单元515将信号施加至处理下一个数据点的单元504。
只要所述寄生流速信号201、301、401保持在偏差极限之间，图1的流量计就保持在这种循环状况之中。当步骤505确定物质流量没有在偏差极限之间时，这个零流量状况终止，并经过通路508将“否”信号施加至步骤511，所述步骤511确定所述流量计不再处于零流量状态，并经过图1上的通路126将真实物质流的幅度报告给用户。
图2、3的上和下偏差极限如下计算μl＝μ+σxAll＝μ-σx A其中μl和ll＝分别为上和下偏差极限。
μ＝流体信号的前N个采样的平均值。
σ＝前N个采样的标准偏差。
A＝远离所述平均值的标准偏差的数量，所述极限是用户所期望的。
这个算法对寄生流量信号的每N个采样更新一次所述偏差极限。N个采样的这个持续时间是用户定义的，并可表示秒、分或天的持续时间。利用这个算法，当流量计输出126下降低于低流量截止点时，流量计开始图5的过程。一旦进行采样过程，流量计就持续向用户报告零流量，直到物质流量中的阶跃(step)变化迫使当前采样的数据高于或低于偏差极限。当这种阶跃变化发生时，本发明的零流量趋势滤波器将直到物质流速降落至低于低流量截止值5才再次打开。
第二可能的优选实施例的描述-图6-14图6的描述图6是示出在用水填充的科里奥利流量计的测试期间在零流量状况下检波器105和105′的时间延迟Δt信号之间的时间延迟的曲线图。水平轴表示记录数据的时间。垂直轴表示在测试期间由检波器产生的时间延迟。可以看到，时间延迟601随时间明显改变，即使不存在物质流量。还应该注意到，如果低流量截止值被设定为5，则在这个测试期间有时流量计的传感器将指示物质流量，即使没有实际的流量。
图7的描述图7是示出在图6的测试期间记录的输入功率702和时间延迟701之间的关系的曲线图。首先要注意的是，这些变量的两者看起来是类似的。这表示在输入功率变量和时间延迟变量之间存在强相关。
图8的描述图8表示图6的数据在被采样后并使用众所周知的曲线拟合技术被曲线拟合来导出图8所示的表达式，所述曲线拟合技术例如是由Excel软件(微软的产品)提供的那些技术。
所导出的表达式是y＝+1513x+167.64其中r2＝0.9957斜率0.1513是线801的倾斜度。项167.64表示在y轴上的截距，它是在零时间延迟Δt处的输入功率。
线801基本上是直的，并且从在802处其起点至在809处其终点具有不变的斜率，这一事实支持在时间延迟(Δt)和输入功率之间存在强相关的观点。同样。根据众所周知的曲线拟合技术，图8的r2平方项具有接近于“1”的值，这一事实表示输入功率的变化与时间延迟Δt的变化相关，反之亦然。作为这种相关的结果，图8的输入功率变量可被用作关于在零流量状态期间从检波器105和105′得到的时间延迟Δt是否是由零流量或流量计中的阻尼变化或诸如泡沫之类的物质杂质所引起的指示器。如果在这两个变量(Δt和功率)之间存在高度相关，则Δt信号表示零流量状态的阻尼的变化。如果在这两个变量之间存在低度相关，则Δt信号表示物质流量。
图9的描述图9示出由与图8相同的流量计在物质流量的状况下产生的数据。由Excel曲线拟合技术对于图8的数据产生的导出表达式是y＝0.0008x+165.26，其中r2＝0.0405。用于这种类型方程的表达式是y＝mx+b其中m＝等于线901的斜率，以及b＝线901在y轴上的截距。
项0.0008表示线501的接近水平的斜率，以及它的y截距是165.26。r2项的低值(0.0405)指示时间延迟Δt变量和输入功率变量之间非常低的对应关系。
在图9中，r2项0.0405指示在时间延迟Δt和输入功率之间没有有意义的相关。
图8和9示出在低流量时测量的流速可能是不稳定的，但是当对于相同的材料流速增加时，测量的流速变得稳定。这种现象可归因于在零流量或低流量时阻尼的变化比在正常流动状况下的更普遍，并从而引起零点漂移误差。
图10的描述图10说明对于第二实施例的真实物质流量状态以及第二实施例的零流量状态而言时间延迟Δt相对于时间的变化。图10上的左边y轴表示时间延迟Δt的变化。水平轴表示从0至t9的时间间隔。在图10上，从时间0至时间t1离开真实流量状态。然后，物质流量1002是50单位的Δt。这个流动终止于时间t1，在此处它下降至在具有值5的低流量截止值1003之下。所述系统在时间t1处转变为零流量状态，并且保持那里直至时间t3的开始。在t1至t3的间隔期间，Δt逐渐增加至约20的值。在时间t3处，零流量状态结束，以及50Δt单位的真实物质流量在t3开始并终止于时间t5。在t5处，真实物质流量从50减少至25，并且保持在25直到时间t7，此时真实物质流量终止并下降至在低流量截止值1003之下。从时间t7至时间t9，所述系统回复到零流量状态，在所述零流量状态期间，所述时间延迟Δt 1002从时间t7一直增加至时间t9。
从对图7的理解将会想起，输入功率702以与在物质流动状态期间Δt 701相同的方式发生偏离。这种对应关系还在图8中示出，其中表示导出表达式的线801示出两个时间延迟Δt均由基本上是线性的对应关系来表示。这个对应关系由导出表达式来表示，所述导出表达式表示零流量状态的输入功率和Δt之间的关系。还将想起，对于真实物质流动的状态，如图9所示，在时间Δt和输入功率之间没有对应关系。换言之，时间延迟Δt的增加和减少在物质流动期间与输入功率的变化没有有意义的关系。
图10证实了对于图8和9的零流量状态和物质流动状态所示的输入功率和Δt之间的关系。因此，图10示出，当表示Δt的线1002保持为恒定水平50时，输入功率1001从时间间隔t0至t1保持不变。这确证了图9中所示的关系。
图10还示出，输入功率1001从时间t1至t3随Δt的增加而增加。这对应于图8中所示的关系。图10还示出，当真实物质流量在时间t5处从Δt 50改变以及下降至Δt 25并一直保持到时间t7时，输入功率1001保持不变。在时间间隔t3至t7期间，输入功率1001随着Δt 1002的值的改变而保持不变。在时间t7处，物质流量减少至低于低流量截止值，以及所述系统为零流量状态并从时间t7至时间t9保持在那里。在这个零流量间隔期间，Δt 1002随输入功率1001的增加而一起增加。
总结图10可以看出，在物质流动期间输入功率1001基本上保持不变，即使物质流动的Δt值发生改变。图10还示出在由t1至t3以及t7至t9的时间间隔描述的零流量状态期间，输入功率1001随着流量Δt的增加而一起增加。
图11的描述图11是说明在图10中描绘的所述系统操作的进一步细节的状态图。图11上的垂直轴描述时间延迟Δt；水平轴表示输入功率的单位。所述系统在时间间隔0至t1期间的状态在图11上被显示为具有Δt 50和输入功率5。在此时间间隔期间输入功率和Δt的参数是不变的，如在用于输入功率5的垂直线的顶部上所示。在这个时间间隔期间这些参数的较小变化被显示为具有小的变化，这是因为测量的输入功率和测量的Δt的变化。如图10中所示，当流量下降低于低流量截止值5时，真实流量状态在时间t1处结束。然后零流量状态开始。
斜线1106对应于图8的线801，并且在零流量状态期间显示为输入功率和Δt这二者的增加。这个零流量状态如图10所示开始于时间t1并持续至时间t3。所述零流量状态还开始于时间t7并结束于时间t9。因此，在图11的线1106上，以t1和t7标定的其下末端对应于所述系统在其间处于其零流量状态的时间间隔的开始。线1106还具有被标定为时间t3和t9的其上末端，其对应于如图10所示的零流量状态结束的时间间隔标定。线1106相对侧的线1105和1107分别是对应于图8中偏差极限804和805的上和下偏差极限。
因此，图10中所示用于零流量的时间间隔t1至t3在图11中由线1106及其相邻偏差极限1105和1107来描绘。这个零流量状态间隔终止于时间t3，以及所述系统在图11上沿虚线向上转变至在线1109上用于间隔t3至t5的位置，该位置表示具有45Δt单位的值的真实物质流量和如用于图10中线1001所示的输入功率5。这个系统保持在这种状态中直至时间t5，在时间t5处，真实物质流量向下转变至25Δt单位，并保持在那里直至时间t7。这个转变还被显示在图11上，并位于表示5单位的输入功率的垂直线1109上。
当真实流量在时间t7处降落至低于低流量截止值5时，所述系统从真实物质流量的状态开始转变。然后所述系统回复到零流量状态，在零流量状态中，Δt 1002和功率输入1001均以如图10所示的对应方式增加。这再一次由线1106来描绘，所述线1106开始于时间t7并结束于时间t9。
图11清楚地示出，在所述系统处于真实物质流量的状态中的时间间隔期间，线1109的输入功率保持为5功率单位的恒定值。在图11中清楚地示出的这些时间间隔是t0-t1、t3-t5和t5-t7。图11还示出在所述系统处于零流量状态中的时间间隔期间，输入功率随Δt的改变而改变。这在图11中由线1106描绘，所述线1106从时间t1至时间t3以及从时间t7至时间t9在功率和Δt方面都增加。
图12的描述本发明的方法和装置在流量计的零流量状态期间防止将错误的流量信息施加给通路126。所述方法和装置完成此是通过跟踪在零流量状态期间输入功率与由检波器105和105′检测的Δt的关系。同时，产生跟踪输入功率和时间延迟Δt之间的导出关系的自适应改变的偏差极限804和805以作为样本801。由于输入功率是时间延迟的指示，所以确定在零流量状态期间在所述检波器之间的时间延迟Δt。输入功率信号的采样被用于产生数据点，所述数据点被曲线拟合成以y＝mx+b形式的表达式。在图8中，这个表达式连同随后采样的输入功率数据点一起被用作参考。在各个数据点的采样期间，作出关于所述采样的振幅是否最接近导出的曲线拟合表达式801的决定，所述表达式801表示输入功率和时间延迟Δt之间的关系。此时还确定各个采样是否在由用户指定的偏差极限804和805之间。只要采样的数据点保持在偏差极限内，本发明的装置和方法使图1的计量电子装置120向在通路126上的用户报告零来作为输出流量信号。
当被采样的数据点的振幅高于上偏差极限804或低于下偏差极限805时，所述零流量状态终止。然后所述流量计被确定处于真实物质流量状态。此时，表示曲线拟合输入功率信号的数据点的采样被终止，以及计量电子装置120使用由检波器产生的时间延迟信号，以将表示真实物质流量的信号施加给通路126。这个输出信号136指示物质流量在所述流量保持不变的状况以及在流量幅度改变的状况。这个真实物质流量状态继续，直至流量的幅度降低至用户指定的低流量截止值之下。此时，流量计停止报告表示真实物质流量的信号，并回复到其零流量状态操作，在所述零流量状态操作中，指示输入功率的信号如所述地被采样、被曲线拟合并被用来将零施加至表示新的零流量状态的流量计输出126。
图12说明一种可能的示例性方法，通过所述方法来控制流量计装置以执行上述功能。单元701设定流量计控制极限变量。这些变量可包括与图6-11的曲线图的水平和垂直轴相关的变量。步骤1202归零流量计，以确定用于真实零流量状况的检波器105和105′之间的固有的时间延迟Δt。这补偿任何仪表的非线性。步骤1204设定低流量截止值。步骤1206收集并采样时间延迟Δt、输入功率，以及将这些参数转变为如图10和11所述的数据点。
步骤1208接收各个采样数据点，并确定其是否小于在本描述中显示为“5”的低流量截止值。如果采样的数据点不小于低流量截止值，则经通路1220和1230将“否”信号施加至单元1232，所述单元1232确定并向图1中的输出通路126报告由采样数据点表示的流量。
该过程从单元1232经过通路1218返回到单元708的输入，所述单元708然后接收来自单元1206的下一个数据点并如上所述处理它。
如果由单元1208接收的采样数据点低于低流量截止值，则由单元1208将“是”信号施加至单元1210的输入，所述单元1210进行收集多个表示输入功率和时间延迟Δt的零流量数据点。单元1206和1208可以以这种方式工作，以使单元710接收和临时存储多个这种数据点，所述数据点表示小于由单元708指定的低流量截止值的流量幅度。例如，单元1210可在大约一秒的持续时间上收集大约20个数据点。由单元1212接收的多个这种数据点必须足以允许单元1212如接下来所述地来执行其把由单元1212接收的数据点曲线拟合成表达式的功能，所述表达式表示如图4所示的输入功率和时间延迟Δt之间的相关性。
单元1212确定它何时从单元1210接收到足够数量的数据点以执行曲线拟合功能。这样一来，单元1212确定接收到的多个数据点的输入功率和时间延迟Δt之间的相关，以及当它从单元710接收到足够多个(20个左右)数据点时，它执行曲线拟合操作以将数据点转变为由y＝mx+b表示的形式的表达式，其中m是定义的表达式的斜率，以及b是定义的表达式的y截距。然后，定义的表达式被从单元1212经通路1214施加至单元1216，所述单元1216起到确定与定义的表达式相关的上和下偏差极限的作用。这些偏差极限是用户确定的，并且可以用与导出表达式的百分比偏差来表示，或者可以用概率来表示。图8示出定义的表达式以及上偏差极限804和下偏差极限805。
接下来，将单元126的输出施加至单元1222的输入，所述单元1222存储所述定义的表达式以及与定义的表达式相关的上和下偏差极限。
单元1222接下来接收随后采样的数据点和输入功率，并确定各个随后接收的数据点在定义的偏差极限804和805之间。如果单元1222确定采样的数据点在所述偏差极限之间，则经过通路1224将“是”信号施加至单元1226，所述单元1226使计量电子装置120将零作为流量信号施加至输出通路126。
然后，所述过程经过通路1225延伸至单元1228，所述单元1228产生由单元1216经通路1214接收的下一个采样数据点。单元1216然后执行上面简述的确定用于下一个采样数据点的上和下偏差极限并将这个信息施加至单元1222的功能。单元1222然后确定新采样的数据点是否在所述偏差极限范围内，并且如果偏差在极限内，则将“是”信号施加至通路1224，或者如果偏差没有在极限内，则将“否”信号施加至通路1230。来自单元1222的“是”信号如前所述被处理，并且从单元1226和单元1228环回到单元1216。只要接收的采样数据点在所述偏差极限内，则是循环就以这种方式进行。
当由单元1222确定采样数据点在偏差极限之外时，“否”信号被产生并经过通路1230被施加至单元1232，所述单元1232确定零流量状态已经结束，并且向计量电子装置120的通路126报告由新接收的数据点表示的流量的幅度。单元1232还经过通路1218将信号延伸回到单元1208的输入。由于流量计现在处于表示真实物质流量的状况中，所以单元1208接收采样的数据点，并确定它未小于低流量截止值，以及将信号经过“否”通路1220和1230施加至单元1232，所述单元1232持续向通路126报告流量幅度，并且将信号经过通路1218延伸循环回到单元1208的输入。
图12的方法持续报告用于各个接收的数据点的真实物质流量，直到当单元1208接收小于低流量截止的低值的采样数据点的这种时候。然后，所述系统回复到零流量状态，并且如上所述地起到引起零信号从图1的单元135延伸通过开关139的触点至输出通路126的作用，所述通路126在零流量状态的持续时间中将零报告给用户。
图13的描述图12说明本发明的流量计如何在零流量状态和真实物质流量状态之间交替。在图12上进一步描述各个物质流动状态的开始如何以施加至单元1208的信号来表征，所述信号表示采样在低流量截止值之下。单元1208然后引起单元1212来执行曲线拟合操作，在所述曲线拟合操作中，对新开始的零流量状态的开始20个左右的数据点进行曲线拟合，以导出表示流量计的物质流量、时间延迟和输入功率之间的相关性的表达式。还结合图12描述了各个导出的表达式如何被用于分析在其间导出所述表达式的相同的零流量状态的剩余的数据点。
图13描述本发明的实施例，其中在各个零流量状态期间导出的表达式被存储在存储器1300的位置中，所述存储器1300具有用于存储各个导出表达式的不同部分的列1301、1302和1309。
第一导出表达式是y0＝m0x+b0，该表达式被存储在第一存储器位置中。用于接下来的多个零流量状态的连续导出的表达式被存储在存储器800的连续位置中。最后的表达式被定义为yn＝mnx+bn。
存储器1300经过通路1307接收来自计量电子装置120的信息，其中每个接收的条目(entry)被指向存储器800的合适部分。所述存储器可属于旋转类型，其中第一导出条目被存储在所指示的位置中，随后的条目从第一存储器位置开始以圆形方式被存储在存储器中。因此，存储器总是满的，并且如果是空的，则通过将新导出的表达式写入存储器的空位置或者通过重写已有条目来写入至下一个连续位置来将其存储在存储器中。以这种方式，在接收到开始“n”个表达式之后，存储器1300总是满的。数据分析器1306分析已存储的表达式，计算各个参数的平均值并且通过写入表达式yav＝mavx+bav来将所述平均值存储在底部位置。这样一来，存储器的底部位置存储最后“n”个表达式的平均值。
在操作中，理想的是不同表达式应当对于变量斜率m和截距b具有一致的值。包含大大不同于其它表达式的斜率m和截距b的值的表达式可指示所述流量计输出不应该被使用的故障情况。数据分析器1306执行这些功能，并向计量电子装置通知在新接收的表达式和存储在存储器中的其它表达式之间的不一致。
图14的描述图14公开了由图13的系统在接收到表达式时执行的方法步骤。单元1401接收表达式，并且将其写入下一个可用的位置存储器1300。单元1402读取新接收到的表达式，并且将其施加至数据分析器1406。数据分析器1406分析存储的数据，以用于在存储器300中的其它数据条目之间的一致性，所述其它数据条目表示用于连续采样的导出表达式。
单元1402将涉及其数据分析的信息施加至单元1403，如果数据是一致的并且不包含异常，则所述单元1403将信号施加至“是”通路1404。如果数据是不一致的或者包含异常，则它应当进一步被研究，信号被施加至“否”通路1406。对“是”通路904施加信号使所述系统继续正常系统操作。这将包括当另外的条目被写入存储器1300时对它们的分析。将“否”信号施加给通路1406可启动系统报警1407，或者如果希望则可通过终止物质流动来关闭所述系统。
另一可能的实施例的描述-图15-17图15的描述前面已经描述了实现本发明的科里奥利流量计系统在零流量状态期间如何防止对通路126产生寄生流量计信号，在所述零流量状态期间没有流量穿过所述流量计。根据实现本发明的方法和装置，检测零流量状态，将零电位源135在零流量状态的持续时间施加至输出126，零流量校正元件133和流量信息发生器132一起运行来分析在检波器105和105′之间时间延迟信号。寄生时间延迟信号被监视，直至它们表示的流量信号的幅度超过表示真实物质流量的偏差极限。此时，零流量校正元件133和流量信息发生器132然后一起运行来终止对零流量状态的采样，并且将表示真实物质流量的输出信号施加至通路126。
在零流量状态期间引起寄生信号的产生的相同的物质异常还可存在于在低物质流量状况期间的物质流动。在低流量情况期间，它们可引起由流量计产生的输出信息的误差。这示出在图15中，图15说明在相对较低振幅的物质流速状况期间的流量计的特性。利用与测试的流量计串联的参考流量计来测量图15中所说明的参数。参考测量的流量被示出为图15上的轨迹(path)1501。所述轨迹1501从时间“0”至近似时间5000在幅度上相对恒定。由测试的仪表产生的输出信号被示出为轨迹1503，并且从时间“0”至近似时间3700是明显变化的。在时间3700处，仪表被重置为零并被重新校准，以及从那时起将测试流量相对恒定地保持在水平18。
图15示出轨迹1502，所述轨迹1502表示在与轨迹1503相关的测试运行期间输入功率的变化。输入功率1502大约开始于时间“0”，并且在时间1500处增加至最大值，在此之后它减小，直至在时间3700处重置所述仪表。
在测试时间上测试流量1503的变化与输入功率1502的增加是相对且对称的。由于在这个测试间隔期间测量的参考流量1501是相对恒定的，所以测试流量1003的变化连同输入功率1502的变化归因于相同的物质异常，所述物质异常引起在流量计的前述零流量状态期间用于时间延迟的寄生信号的产生。
图15示出在所述流量计的低流量状态期间这些误差是明显的。因此，在时间1500处，测试流量1503被示出为“-4”，而输入功率1503是略微高于水平460的最大值。由于测量的参考流量1501在测试期间以大约20的流速保持恒定，所以可以看出，由这些物质异常和产生的寄生信号产生的误差指示测试流量为-4，而不是如由测量的参考流量1501所示的正的流速20。因此，测试流量1503因物质的异常和产生的寄生信号而变得不可靠，以致使在此时由流量计产生的信息变得不可靠。
图7示出输入功率的变化表示Δt的相应变化，所述Δt的变化又表示所指示的流速的变化。换言之，图15上线1502的输入功率的变化直接相关于如图7所示的时间延迟Δt的变化，所述时间延迟Δt的变化又直接相关于如图15所示的质量流速。由于在测试流量的持续时间期间输入功率1502发生改变，所以必须假定输入功率1502的变化和测试流量1503的相应变化是由前面讨论的物质异常和寄生时间延迟信号引起的，这些异常产生于零流量状态期间。在低幅度的物质流量的状况期间，相同的异常和寄生信号存在于由流量计产生的信息中。
图16的描述根据本发明的又一可能的示例性实施例，通过首先导出如前面所述的用于与在零流量状态期间寄生时间延迟信号相关的输入功率的表达式，消除了与在低水平物质流动中存在的物质异常和寄生时间延迟信号相关的问题。这样的表达式被示出为图16中的轨迹1602，其中所述导出的表达式是Δt0F＝K0F(DI0F)+B0F
这个表达式具有在y轴上的位置B0F处的截距和具有斜率K0F。接下来，包含相同物质的相同流量计工作在低流量状况期间。然后，导出用于所述流量计的这种低流量状态的曲线拟合表达式。用于轨迹1604的所述表达式被示出并且是ΔtF＝KF(DIF)+BF.
方程1604的斜率是KF，同时在Δt轴上的截距是BF。方程1602和1604的斜率是相同的，以使KF必须等于K0F。
对于线1602的表达式，在线1602上任何位置和水平线1601之间的距离(还称为B0F)是由于在零流量状态期间由流量计产生的寄生信号引起的。线1602和线1601之间的角度等于线1604和1603之间的角度。因此，显然在线1604上任何点和线1603之间的距离同样是由寄生信号引起的，所述寄生信号由在物质流动中因泡沫等的异常而产生的。情况是这样的，即通过用于低流量幅度的y截距BF和用于所述流量计的零流量状态的y轴截距B0F之间的距离来确定用于线1603的真实物质流量的幅度。图11上示出的表达式和其间的相互关系被用于计算在图17中示出的真实物质流量。
图17的描述图17描述用于导出由图16的曲线图描绘的物质流量的幅度的校正的物质流量的方法步骤。
所述过程1700开始于单元1701，所述单元1701导出表达式t0F＝K0F(ΔIM)+B0F这个表达式是用于流量计的零流量状态。接下来，单元1702导出在线1604上示出的用于低物质流量状态的曲线拟合表达式ΔtF。接着，单元1703求解包含项Δtf和Δt0以及相关极限的表达式。然后，单元1204求解表达式M·=FCF×Δtm]]>M·=FCF×ΔtF]]>单元1703对照用户指定的极限来检查K0F-KF的值。如果不满足所述极限，则单元1703将“否”信号施加给单元1704，所述单元1704向单元1708和通路126报告未补偿的流速。如果满足所述极限，单元1703将“是”信号施加给单元1706，所述单元1706向单元1708和通路126报告补偿的流速 ，并且在该过程状况的单元1707中通知用户。如果希望，则由单元1703使用的极限可以是在存储器1300中存储的项yav＝mavx+bav。
图17的方法通过消除物质异常和它们产生的寄生信号的影响来得到用于流量计的低流量状态的校正值。
应该清楚理解的是，所要求保护的本发明不限于优选实施例的描述，而是包括其它修改和变化．例如，尽管本发明已经被公开为包括单直管或双管流量计的一部分，但是应该理解，本发明不限于此，并且可用于包括不规则的或弯曲结构的单管流量计以及具有多个流管的流量计的其它类型流量计。同样，除了科里奥利流量计之外，本发明的方法和装置还可用于其它类型的流量测量装置。
权利要求
1.用于流量测量装置的计量电子装置(120)，所述计量电子装置具有用于校正由所述流量测量装置产生的流量信息的处理系统；所述计量电子装置(120)包括指令，用于指导所述处理系统来在所述流量测量装置的零流量状态期间，对表示由所述流量测量装置产生的流量信息的信号进行采样，以定义表示所述信号的多个数据点；建立用于至少一个所述数据点的偏差极限；确定各个采样数据点是否在所述偏差极限内；在所述偏差极限内采样数据点以定义用于所述零流量状态的寄生流量信息；在所述偏差极限外采样数据点以定义表示所述流量测量装置的真实物质流量的信息；只要所述采样数据点在所述偏差极限内，就继续所述数据点的所述采样；在采样处于偏差极限内的数据点期间，防止所述寄生流量信息被施加到所述流量测量装置的输出；确定了最近采样的数据点处于所述偏差极限的外面，并从而表示用于所述流量测量装置的真实物质流量的信息；以及产生表示由所述最近采样的数据点所表示的所述真实物质流量信息的输出信号。
2.权利要求1所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述流量测量装置定义了科里奥利流量计。
3.权利要求1或2所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来指定表示物质流动的低流量截止极限，在所述低流量截止极限以下，所述流量测量装置将不产生表示真实物质流量的输出信号；监视由所述输出信号表示的物质流量信息；确定所述监视的物质流量信息变得小于由所述低流量截止极限表示的物质流量；终止所述输出信号的产生；以及恢复用于所述流量测量装置的所述零流量状态的所述数据点的采样。
4.权利要求3所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来确定在所述偏差极限之外的新采样的数据点表示物质流量；以及产生用于由所述新采样的数据点所表示的真实物质流量的输出信号。
5.权利要求1所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来通过建立与各个采样数据点相关的偏差上限和下限来建立所述偏差极限；只要由所述数据点表示的寄生物质流量信息在所述上偏差极限和所述下偏差极限之间，就采样所述数据点；确定新采样的数据点落在所述极限之外；确定由所述采样的数据点表示的真实物质流量信息；以及产生表示所述确定的流量信息的输出信号。
6.权利要求1-5所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来确定前面采样的N个数据点的流速的平均值μ；通过标准偏差r与远离所述偏差的平均值的用户指定数量的标准偏差A相乘的积，建立前面N个数据点的所述标准偏差极限；以及相对于μ增加和减去乘积rA。
7.权利要求1或2所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的低流量状态期间表征所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率的参数的数据点；导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的零流量状态期间表征所述流量测量装置的Δt和输入功率的参数的数据点；以及从用于所述低流量状态的所述表达式中减去用于所述零流量状态的所述定义的表达式，以获得用于所述低流量测量装置的输出信号，所述输出信号没有在所述零流量状态期间在所述装置中引起的寄生误差。
8.权利要求3所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来使用在所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率之间的关系来导出表示多个所述数据点的表达式，所述数据点表征由所述流量测量装置在所述零流量状态期间产生的流量信息。
9.权利要求8所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来确定在随后采样的数据点和所述表达式之间的偏差；以及使用所述偏差确定来检测所述零流量状态的结束。
10.权利要求8所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来通过采样所述数据点来导出所述表达式；以及在曲线拟合操作中使用所述数据点中的“n”个来导出所述表达式。
11.权利要求10所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来对所述采样的数据点中剩余的“m”个进行采样；确定在所述“m”个采样数据点的每个和所述表达式之间的偏差；以及使用所述偏差确定来确定所述流量测量装置的操作状态。
12.权利要求9所述的计量电子装置(120)，其特征在于，所述处理系统被配置成执行进一步的指令来导出用于所述零流量状态的多个所述表达式；将所述多个导出表达式存储在存储器中；定义一致性信息；将新导出的表达式与所述存储的表达式进行比较；确定所述新导出的表达式是否与所述存储的表达式一致；如果所述新定义的表达式被确定与所述存储的表达式一致，则使用所述新定义的表达式；以及如果所述新定义的表达式被确定与所述存储的表达式不一致，则排除所述新定义的表达式的使用。
13.用于流量测量装置的计量电子装置(120)，所述计量电子装置具有用于校正由所述流量测量装置产生的流量信息的处理系统；所述计量电子装置(120)包括指令，用于指导所述处理系统来导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的零流量状态期间表征所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率的参数的用于信号的数据点；导出一个表达式来定义在所述流量测量装置的低流量状态期间表征所述流量测量装置的时间延迟Δt和输入功率的参数的数据点；从用于所述低流量状态的所述表达式中减去用于所述流量测量装置的零流量状态的所述表达式，以获得没有在所述零流量状态期间所引起的误差的输出信号。
14.一种操作流量测量装置的方法，用于校正由所述流量测量装置产生的流量信息，所述方法包括下列步骤在所述流量测量装置的零流量状态期间，对表示由所述流量测量装置产生的流量信息的信号进行采样，以定义表示所述信号的多个数据点；建立用于至少一些所述数据点的偏差极限；确定各个采样数据点是否在所述偏差极限内；在所述偏差极限内采样数据点以定义用于所述零流量状态的寄生流量信息；在所述偏差极限外采样数据点以定义表示所述流量测量装置的真实物质流量的信息；只要所述采样的数据点在所述偏差极限内，就继续所述数据点的所述采样；在采样处于偏差极限内的数据点期间，防止所述寄生流量信息被施加到所述流量测量装置的输出；确定了最近采样的数据点处于所述偏差极限的外面，并从而表示用于所述流量测量装置的真实物质流量的信息；以及产生表示由所述最近采样的数据点所表示的所述真实物质流量信息的输出信号。
全文摘要
一种校正由诸如科里奥利流量计之类的流量测量装置产生的流量信息的方法和装置。所公开的方法和装置通过阻挡来自流量计输出的寄生流量信号的应用来校正在低流量和零流速期间产生的流量信息。
文档编号G01F1/84GK1820187SQ03826996
公开日2006年8月16日 申请日期2003年8月29日 优先权日2003年8月29日
发明者C·P·斯塔克, C·B·麦卡纳利, G·T·兰哈姆 申请人:微动公司