КОРИОЛИСОВЫЙ РАСХОДОМЕР И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ СИГНАЛОВ В КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ И ПЕРВОМ И ВТОРОМ ДАТЧИКАХ Российский патент 2009 года по МПК G01F1/84 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к кориолисову расходомеру и способу определения разности сигналов в кабельной линии и первом и втором датчиках.

Уровень техники

Принцип действия датчиков на основе вибрирующих трубок, например кориолисовых массовых расходомеров, обычно состоит в обнаружении движения вибрирующей трубки, которая содержит текущее вещество. Свойства, связанные с веществом в трубке, например массовый расход, плотность и т.п., можно определять путем обработки сигналов измерения, поступающих от датчиков движения, связанных с трубкой. Типы колебаний вибрирующей системы, наполненной веществом, обычно зависят от совокупности характеристик массы, жесткости и затухания вмещающей трубки и содержащегося в ней вещества.

Обычный кориолисов массовый расходомер включает в себя одну или несколько трубок, которые включены последовательно в трубопровод или другую транспортную систему и переносят вещество, например жидкости, суспензии и пр., в системе. Предполагается, что каждая трубка имеет набор собственных типов колебаний, включая, например, простые изгибные, торсионные, радиальные и связанные типы. Применительно к обычному измерению массового расхода по принципу Кориолиса в трубке возбуждается один или несколько типов колебаний, когда вещество течет по трубке, и движение трубки измеряется в точках, разнесенных по трубке. Возбуждение обычно обеспечивается активатором, например электромеханическим устройством, например возбудителем типа звуковой катушки, который действует на трубку с периодически изменяющейся силой. Массовый расход можно определять путем измерения задержки по времени или разности фаз между движениями в местах размещения датчиков-преобразователей. Два таких датчика-преобразователя (или датчика) обычно применяются для измерения колебательного отклика измерительной трубки или трубок и обычно располагаются в положениях до и после активатора. Два датчика подключены к электронному оборудованию кабельной линией, например двумя независимыми парами проводов. Оборудование принимает сигналы от двух датчиков и обрабатывает сигналы для получения измерения массового расхода.

Когда измерительная трубка или трубки кориолисова расходомера пусты, разность фаз между двумя сигналам датчика в идеале равна нулю. Напротив, в нормальном режиме работы поток через расходомер обуславливает сдвиг по фазе между двумя сигналами датчика вследствие эффекта Кориолиса. Сдвиг по фазе прямо пропорционален расходу вещества через трубки. Поэтому, производя точное измерение разности сигналов, расходомер может точно измерять массовый расход.

Определение разности сигналов между сигналами от датчиков является важной операцией оборудования расходомера. Это определение сигналов должно осуществляться точно, несмотря на то, что кабельная линия между датчиками и оборудованием влияет на сигналы измерения. Кабельная линия в целом включает в себя внутренние и распределенные характеристики индуктивности, емкости и сопротивления. Кроме того, датчики могут иметь внутренние характеристики, которые дополнительно влияют на разность сигналов. Каждый сигнал датчика должен пройти по кабельной линии, и поэтому точность сигнала может снизиться до того, как сигнал достигнет измерительного оборудования расходомера.

Обычно кабельная линия расходомера может иметь разную длину в зависимости от условий эксплуатации и установки. Кабельная линия измерителя может иметь длину до 1,000 футов. Распределенные параметры кабеля, например собственные индуктивность, емкость и сопротивление, будут вносить некоторую разность сигналов в синусоидальный сигнал, распространяющийся по кабельной линии. В результате, на конце кабеля два независимых сигнала измерения, распространяющихся по кабелю, могут приобретать разность сигналов, вносимую кабелем, если сигналы не находятся в условиях абсолютно одинаковых параметров кабеля. Поскольку измерительное оборудование связывает разность сигналов с массовым расходом, кабельная линия и система датчиков добавляет нежелательный ошибочный член к измерению расхода.

Помимо рассогласования между двумя парами кабелей, распределенные параметры кабельной линии и системы датчиков зависят от температуры. Эта температурная зависимость может требовать операции обнуления, например, при установке расходомера или при изменении внешней температуры свыше определенной величины. В ходе операции обнуления (т.е. в условиях отсутствия потока), оборудование воспринимает разность сигналов, генерируемую системой (включая рассогласование датчиков, рассогласование кабельной линии, рассогласование оборудования) и вычитает это смещение из всех последующих измерений фазы. Однако однократное обнуление не гарантирует правильной работы, поскольку характеристики системы кабельная линия/датчики могут и будут изменяться со временем.

Расходомеры, отвечающие уровню техники, не производят автоматической и непрерывной компенсации разности сигналов на внутренние характеристики кабельной линии и датчиков. Расходомеры, отвечающие уровню техники, не производят компенсацию вне электронного блока измерителя.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение позволяет решить проблемы, связанные с внутренними характеристиками кабельной линии и датчиков расходомера.

Кориолисов расходомер предусмотрен согласно варианту осуществления изобретения. Кориолисов расходомер содержит первый и второй датчики, кабельную линию, подключенную к первому и второму датчикам, и устройство ввода сигнала, подключенное к кабельной линии. Устройство ввода сигнала способно генерировать один или несколько опорных сигналов, причем один или несколько опорных сигналов имеют, по существу, одинаковую фазу. Устройство ввода сигнала дополнительно способно передавать один или несколько опорных сигналов в кабельную линию и первый и второй датчики. Кориолисов расходомер дополнительно содержит схему обработки сигнала, подключенную к кабельной линии. Схема обработки сигнала дополнительно способна принимать первый и второй ответные сигналы от кабельной линии и первого и второго датчиков в соответствии с одним или несколькими опорными сигналами и определять разность сигналов между первым и вторым ответными сигналами.

Способ определения разности сигналов в кабельной линии и первом и втором датчиках кориолисова расходомера предусмотрен согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит этапы, на которых генерируют один или несколько опорных сигналов, в котором один или несколько опорных сигналов имеют, по существу, одинаковую фазу, передают один или несколько опорных сигналов в кабельную линию и первый и второй датчики и определяют разность сигналов между первым и вторым ответными сигналами, возвращенными из кабельной линии и первого и второго датчиков в соответствии с одним или несколькими опорными сигналами.

Аспекты изобретения

Согласно одному аспекту, устройство ввода сигнала содержит цифроаналоговый (Ц/А) преобразователь, способный принимать цифровую команду частоты и выводить входной сигнал частоты, генератор опорного сигнала, который принимает входной сигнал частоты от Ц/А преобразователя и выводит единый опорный сигнал с частотой, указанной входным сигналом частоты, и трансформатор, который преобразует единый опорный сигнал в один или несколько опорных сигналов.

Согласно другому аспекту, трансформатор содержит трансформатор с железосодержащим сердечником.

Согласно еще одному аспекту, трансформатор содержит первичную обмотку и первую и вторую вторичные обмотки, причем отношение числа витков первичной обмотки к первой и второй вторичным обмоткам содержит отношение числа витков, по существу, 7:1:1.

Согласно еще одному аспекту, Ц/А преобразователь принимает цифровую команду частоты от схемы обработки сигнала.

Согласно еще одному аспекту, один или несколько опорных сигналов имеют, по существу, одинаковую фазу и амплитуду.

Согласно еще одному аспекту, схема обработки сигнала, по существу, удаляет разность сигналов из первого и второго сигналов измерения, причем первый и второй датчики генерируют первый и второй сигналы измерения в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

Согласно еще одному аспекту, схема обработки сигнала дополнительно способна осуществлять компенсацию для кабельной линии и первого и второго датчиков с использованием разности сигналов.

Согласно еще одному аспекту, схема обработки сигнала дополнительно способна периодически осуществлять компенсацию для кабельной линии и первого и второго датчиков с использованием разности сигналов.

Согласно еще одному аспекту, первый и второй ответные сигналы отличаются по частоте от первого и второго сигналов измерения, причем первый и второй датчики генерируют первый и второй сигналы измерения в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

Согласно еще одному аспекту, первый и второй ответные сигналы имеют, по существу, одинаковую частоту с первым и вторым сигналами измерения, причем первый и второй датчики генерируют первый и второй сигналы измерения в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

Согласно еще одному аспекту, схема обработки сигнала дополнительно способна использовать первый и второй ответные сигналы для обнаружения разрыва цепи в кабельной линии и в первом и втором датчиках.

Согласно еще одному аспекту, схема обработки сигнала дополнительно способна использовать первый и второй ответные сигналы для обнаружения короткого замыкания в кабельной линии и в первом и втором датчиках.

Согласно еще одному аспекту, схема обработки сигнала дополнительно способна использовать первый и второй ответные сигналы для осуществления автоматической регулировки усиления.

Согласно еще одному аспекту, схема обработки сигнала принимает один или несколько опорных сигналов совместно с первым и вторым ответными сигналами и схема обработки сигнала дополнительно способна удалять один или несколько опорных сигналов.

Описание чертежей

Фиг.1 - кориолисов расходомер, содержащий расходомерное устройство и электронный блок измерителя.

Фиг.2 - схема кориолисова расходомера согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.3 - логическая блок-схема способа определения разности сигналов в кабельной линии и первом и втором датчиках кориолисова расходомера согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.4 - кориолисов расходомер согласно другому варианту осуществления изобретения.

Фиг.5 - логическая блок-схема способа определения разности сигналов согласно другому варианту осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1-5 и в нижеследующем описании приведены конкретные примеры, поясняющие специалистам в данной области, как использовать наилучший вариант осуществления изобретения. Для выявления принципов изобретения некоторые традиционные аспекты упрощены или опущены. Специалисты в данной области могут предложить варианты этих примеров, отвечающие объему изобретения. Специалистам в данной области техники очевидно, что описанные ниже признаки можно комбинировать по-разному для формирования различных вариантов изобретения. В результате, изобретение не ограничивается конкретными примерами, описанными ниже, но только формулой изобретения и ее эквивалентами.

На фиг.1 показан кориолисов расходомер 5, содержащий расходомерное устройство 10 и электронный блок 20 измерителя. Электронный блок 20 измерителя подключен к измерительному устройству 10 проводниками 100 для обеспечения плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры и другой информации по пути 26. Специалистам в данной области следует понимать, что настоящее изобретение можно использовать применительно к любому типу кориолисова расходомера независимо от количества возбудителей, датчиков, измерительных трубок или используемых типов колебаний.

Расходомерное устройство 10 включает в себя два фланца 101 и 101', коллекторы 102 и 102', возбудитель 104, датчики 105-105' и измерительные трубки 103A и 103B. Возбудитель 104 и датчики 105 и 105' присоединены к измерительным трубкам 103A и 103B.

Фланцы 101 и 101' присоединены к коллекторам 102 и 102'. Коллекторы 102 и 102' присоединены к противоположным концам прокладки 106. Прокладка 106 поддерживает расстояние между коллекторами 102 и 102' во избежание нежелательных вибраций в измерительных трубках 103A и 103B. Когда расходомерное устройство 10 вставлено в трубопроводную систему (не показана), по которой переносится измеряемое вещество, вещество поступает в расходомерное устройство 10 через фланец 101, проходит через впускной коллектор 102, где весь объем вещества направляется в измерительные трубки 103A и 103B, течет по измерительным трубкам 103A и 103B и поступает в выпускной коллектор 102', где покидает измерительное устройство 10 через фланец 101'.

Измерительные трубки 103A и 103B выбираются и надлежащим образом монтируются на впускном коллекторе 102 и выпускном коллекторе 102', чтобы иметь, по существу, одинаковые распределения массы, моменты инерции и модули упругости относительно оси изгиба W-W и W'-W' соответственно. Измерительные трубки выступают из коллекторов и проходят практически параллельно.

Измерительные трубки 103A-B приводятся в движение возбудителем 104 в противоположных направлениях относительно соответствующих осей изгиба W и W' в так называемом первом безизгибном режиме расходомера. Возбудитель 104 может содержать одну или много общеизвестных конструкций, например магнит, установленный на измерительной трубке 103A, и противоположную катушку, установленную на измерительной трубке 103B. Переменный ток пропускают через противоположную катушку, чтобы заставить обе трубки колебаться. Электронный блок 20A измерителя подает подходящий сигнал возбуждения по проводнику 110 на возбудитель 104.

Электронный блок 20 измерителя принимает сигналы датчиков по проводникам 111 и 111' соответственно. Электронный блок измерителя 20 вырабатывает сигнал возбуждения в проводнике 110, который заставляет возбудитель 104 раскачивать измерительные трубки 103A и 103B. Электронный блок 20 измерителя обрабатывает левый и правый сигналы скорости от датчиков 105 и 105' для вычисления массового расхода. Путь 26 обеспечивает средство ввода и вывода, которое позволяет электронному блоку 20 измерителя взаимодействовать с оператором. Описание фиг.1 представляет всего лишь пример работы кориолисова расходомера и не призвано ограничивать принципы настоящего изобретения.

На фиг.2 показана схема кориолисова расходомера 200 согласно варианту осуществления изобретения. Расходомер 200 включает в себя первый датчик 201a, второй датчик 201b, схему 202 обработки сигнала и устройство 203 ввода сигнала. Схема 202 обработки сигнала подключена к первому и второму датчикам 201a и 201b кабельной линией 205. Кроме того, устройство 203 ввода сигнала также подключено к кабельной линии 205. Согласно одному варианту осуществления устройство 203 ввода сигнала и схема 202 обработки сигнала содержат компоненты электронного блока 20 измерителя (см. фиг.1).

Первый и второй датчики 201а и 201b подключены к схеме 202 обработки сигнала кабельной линией 205. Кабельная линия 205 может содержать любые провода, кабели, волокна и т.д., которые осуществляют электрическое соединение первого и второго датчиков 201а и 201b со схемой обработки сигнала 202. Кабельная линия 205 согласно одному варианту осуществления содержит проводники 100, показанные на фиг.1. Таким образом, схема 202 обработки сигнала принимает первый и второй сигналы измерения от первого и второго датчиков 201а и 201b по кабельной линии 205 в соответствии с вибрацией измерительной трубки или измерительных трубок расходомера 5.

Устройство 203 ввода сигнала генерирует первый и второй опорные сигналы. Первый и второй опорные сигналы имеют, по существу, одинаковую фазу. Альтернативно, первый и второй опорные сигналы могут иметь, по существу, одинаковые фазу и амплитуду. Следует понимать, что устройство 203 ввода сигнала может создавать один опорный сигнал, где один опорный сигнал передается на первый и второй датчики 201а и 201b, например, устройством 203 ввода сигнала, показанным на фиг.4. Устройство 203 ввода сигнала дополнительно передает первый и второй опорные сигналы в кабельную линию 205 и первый и второй датчики 201а и 201b. Таким образом, устройство 203 ввода сигнала может передавать первый и второй опорные сигналы в кабельную линию 205 и в первый и второй датчики 201а и 201b. Таким образом, первый и второй датчики 201а и 201b создают первый и второй ответные сигналы в соответствии с опорными сигналами. Ответные сигналы содержат отражения опорных сигналов, но в котором ответные сигналы могут проявлять разность сигналов между первым и вторым ответными сигналами в силу любых внутренних характеристик кабельной линии 205 и датчиков 201. Разность сигналов может содержать разность фаз, задержку по времени, разность выходных сигналов датчиков, обусловленную силой Кориолиса и т.д. Внутренние характеристики могут включать в себя, например, распределенные характеристики индуктивности, емкости и сопротивления кабельной линии 205 и датчиков 201. Эту разность сигналов может принимать, обнаруживать и измерять схема обработки сигнала 202. Следует понимать, что разность сигналов может содержать любое значение, включая нуль, если система датчиков полностью сбалансирована. Таким образом, можно определять и измерять разность сигналов, генерируемую кабельной линией 205 и датчиками 201.

Схема 202 обработки сигнала обрабатывает первый и второй сигналы измерения для генерации измерений массового расхода. Кроме того, схема 202 обработки сигнала определяет разность сигналов между первым и вторым ответными сигналами, которые возвращаются из кабельной линии 205 и первого и второго датчиков 201a и 201b в соответствии с первым и вторым опорными сигналами. Схема 202 обработки сигнала может удалять первый и второй опорные сигналы из первого и второго ответных сигналов для дальнейшей обработки первого и второго ответных сигналов. Схема 202 обработки сигнала согласно одному варианту осуществления фильтрует первый и второй опорные сигналы из первого и второго ответных сигналов, например, с использованием цифровых фильтров. Удаление опорного сигнала более подробно рассмотрено в связи с фиг.5 и прилагаемым текстом.

Разность сигналов согласно одному варианту осуществления используется для осуществления компенсации для расходомера 5. Разность сигналов может вычитаться или иначе удаляться из сигналов измерения в схеме 202 обработки сигнала. Таким образом, расходомер 5 может подавлять влияние на расходомер 5, обусловленное типом кабельной линии и датчиков, длиной кабельной линии, температурными эффектами на кабельной линии и датчиках, может обнаруживать нарушения и/или производственные дефекты в кабельной линии и датчиках и т.д.

Поскольку введенные опорные сигналы имеют нулевую разность фаз между ними, любая разность сигналов, измеренная схемой 202 обработки сигнала, обусловлена рассогласованиями между двумя каналами передачи сигнала, включая температурные эффекты. Поскольку сигнал компенсации вводится в проводную линию, измеряются также любые сдвиги, обусловленные кабелем. Поэтому схема 202 обработки сигнала может регулировать фактическое измерение датчика на любые разности сигналов, измеренные в системном сигнале компенсации. Конечным результатом является скомпенсированное системой измерение расхода, включающее в себя измерение расхода, скомпенсированное по фазе.

Согласно одному варианту осуществления разность сигналов вычитается из сигналов измерения. Согласно другому варианту осуществления значение разности сигналов содержит множитель или делитель. Таким образом, сигналы измерения могут умножаться на множитель разности сигналов или делиться на делитель разности сигналов для осуществления компенсации. Следует понимать, что можно использовать другие методы компенсации, отвечающие объему описания и формулы изобретения.

Следует понимать, что первый и второй опорные сигналы могут содержать более высокую или более низкую частоту, чем сигналы измерения (частота сигнала измерения зависит от частоты колебаний измерительной трубки или трубок и отклика расходомера 5 на поток вещества). Альтернативно, первый и второй опорные сигналы могут содержать ту же частоту, что и сигналы измерения.

Первый и второй опорные сигналы могут, по существу, непрерывно генерироваться и поэтому схема 202 обработки сигнала может, по существу, непрерывно принимать ответные сигналы и производить компенсацию. Альтернативно, первый и второй опорные сигналы могут генерироваться периодически и использоваться для осуществления компенсации с заранее определенными временными интервалами.

Схема 202 обработки сигнала может включать в себя процессор (не показан) и программу определения разности сигналов и компенсации. Таким образом, процессор может выполнять программу, может управлять генерацией первого и второго опорных сигналов, может принимать первый и второй ответные сигналы и может определять разность сигналов между первым и вторым ответными сигналами. Альтернативно, схема 202 обработки сигнала может включать в себя эквивалентные схемы и/или специализированные схемные компоненты, которые осуществляют вышеупомянутые операции.

На фиг.3 показана логическая блок-схема 300 способа определения разности сигналов в кабельной линии 205 и первом и втором датчиках 201a и 201b согласно варианту осуществления изобретения. На этапе 301 устройство 203 ввода сигнала генерирует первый и второй опорные сигналы. Первый и второй опорные сигналы имеют, по существу, одинаковую фазу. Первый и второй опорные сигналы согласно одному варианту осуществления имеют, по существу, одинаковую фазу и амплитуду. Однако следует понимать, что амплитуды первого и второго опорных сигналов могут не совпадать.

На этапе 302 устройство 203 ввода сигнала вводит первый и второй опорные сигналы в кабельную линию 205 и первый и второй датчики 201a и 201b. Введенные первый и второй опорные сигналы будут генерировать первый и второй ответные сигналы. Схема 202 обработки сигнала может принимать первый и второй ответные сигналы.

На этапе 303 разность сигналов определяется в первом и втором ответных сигналах. Определение разности сигналов может осуществлять, например, схема обработки сигнала 202. Разность сигналов может быть следствием характеристик системы датчиков, например индуктивности, емкости и сопротивления, присутствующих в кабельной линии 205 и в первом и втором датчиках 201a и 201b. Разность сигналов может содержать разность фаз, задержку по времени, разность выходных сигналов датчиков, обусловленную силой Кориолиса и т.д.

На этапе 304 компенсация осуществляется с использованием определенной разности сигналов. Компенсацию может осуществлять, например, схема обработки сигнала 202. Компенсация может осуществляться для того, чтобы, по существу, удалить разность сигналов, обеспеченную кабельной линией 205 и первым и вторым датчиками 201a и 201b. Компенсация может содержать, например, фазовую компенсацию.

Кроме того, ввод опорного сигнала может использоваться и в других целях. Согласно одному варианту осуществления первый и второй ответные сигналы можно использовать для осуществления автоматической регулировки усиления в расходомере 5. Таким образом, первый и второй ответные сигналы можно использовать для определения амплитуд первого и второго опорных сигналов, чтобы генерировать первый и второй опорные сигналы, по существу, равной амплитуды.

Согласно одному варианту осуществления первый и второй ответные сигналы можно использовать для обнаружения условий обрыва и/или короткого замыкания в датчиках 201. В этом варианте осуществления, если первый или второй ответный сигнал не принят, схема 202 обработки сигнала может определить, что соответствующий датчик и/или участок кабельной линии закорочен. Альтернативно, если первый или второй ответный сигнал сразу же и, по существу, полностью отражается, схема 202 обработки сигнала может определить, что соответствующий датчик и/или участок кабельной линии содержит разрыв. В любом случае, схема 202 обработки сигнала может определить условие ошибки и предпринять соответствующее действие, например генерировать предупреждающий сигнал или передать сообщение об ошибке. Кроме того, схема 202 обработки сигнала может, в необязательном порядке, измерять время отражения и определять длину кабельной линии 205. Кроме того, схема обработки сигнала 202 может, в необязательном порядке, определять местоположение нарушения или дефекта в кабельной линии 205, определяя дальность отражения, которое меньше длины кабельной линии 205. Кроме того, первый и второй ответные сигналы можно использовать для определения неправильного подключения или неправильной установки расходомера 5 потребителем.

Согласно одному варианту осуществления, первый и второй ответные сигналы можно использовать для обнаружения ошибок электроники. Например, первый и второй ответные сигналы можно использовать для обнаружения проблем связи между устройством 203 ввода сигнала и схемой 202 обработки сигнала.

На фиг.4 показан кориолисов расходомер 400 согласно другому варианту осуществления изобретения. Компоненты, сходные с показанными на фиг.2, обозначены теми же позициями. Расходомер 400 включает в себя первый датчик 201a, второй датчик 201b и схему 202 обработки сигнала. В этом варианте осуществления устройство 203 ввода сигнала содержит цифроаналоговый (Ц/А) преобразователь 408, генератор 406 опорного сигнала и трансформатор 407. ЦАП 408 подключен к схеме 202 обработки сигнала и к генератору 406 опорного сигнала. Генератор 406 опорного сигнала также подключен к трансформатору 407.

ЦАП 408 принимает цифровую команду частоты от схемы 202 обработки сигнала. ЦАП 408 преобразует цифровую команду частоты во входной сигнал частоты генератора 406 опорного сигнала, в котором входной сигнал частоты указывает частоту (единого) опорного сигнала, подлежащего генерации. Генератор 406 опорного сигнала генерирует опорный сигнал и передает опорный сигнал на первичную обмотку 410 трансформатора 407.

Трансформатор 407 создает первый и второй опорные сигналы с использованием разделенной вторичной обмотки трансформатора, в котором вторичные обмотки 411 трансформатора 407 содержат, по существу, одинаковые пары вторичной обмотки. Таким образом, опорный сигнал на первичной обмотке 410 трансформатора 407 преобразуется в первый и второй опорные сигналы на вторичных обмотках 411. Трансформатор 407, предпочтительно, специально сконструирован для обеспечения точного согласования фаз по температуре, между первой и второй вторичными обмотками 411. Две вторичных обмотки 411 подключены к кабельной линии 205 и к первому и второму датчикам 201a и 201b, в которых первый и второй опорные сигналы вводятся в датчики. Как и раньше, схема 202 обработки сигнала принимает первый и второй ответные сигналы, создаваемые в результате ввода первого и второго опорных сигналов. Согласно одному варианту осуществления отношение числа витков первичной обмотки к первой и второй вторичным обмоткам содержит отношение числа витков, равное, по существу, 7:1:1. В результате, в этом варианте осуществления первичная обмотка может содержать 140 витков, тогда как первая и вторая вторичные обмотки могут содержать 20 витков. Следует понимать, что при желании можно использовать другие отношения числа витков. Согласно одному варианту осуществления, обмотки выполнены из провода AWG #36.

Согласно одному варианту осуществления трансформатор 407 содержит трансформатор 407 с железосодержащим сердечником. Железосодержащий сердечник может содержать железо, ферритовый материал или любой сплав железа или соединение железа. Согласно одному варианту осуществления трансформатор включает в себя ферритовый сердечник около 7 миллиметров в диаметре. Однако следует заметить, что можно использовать любую конфигурацию трансформатора, и все конфигурации и конструкции трансформатора отвечают объему описания и формулы изобретения.

Согласно одному варианту осуществления первичная обмотка сконструирована так, чтобы иметь индуктивность около 25 миллигенри (мГн), а первая и вторая вторичные обмотки сконструированы так, чтобы иметь индуктивность около 500 микрогенри (мкГн). Индуктивность можно выбрать сравнительно низкой, если расходомер 5 предназначен для "принципиально безопасного" применения расходомера. Трансформатор 407 также может иметь конструкцию, обеспечивающую изоляцию примерно на 50 вольт RMS (среднеквадратичное значение) между вторичными обмотками, и изоляцию примерно на 100 вольт RMS между первичной обмоткой и вторичными обмотками.

На фиг.5 показана логическая блок-схема 500 способа определения разности сигналов согласно другому варианту осуществления изобретения. На этапе 501 устройство 203 ввода сигнала генерирует первый и второй опорные сигналы согласно рассмотренному выше.

На этапе 502 первый и второй опорные сигналы вводятся в кабельную линию 205 и первый и второй датчики 201a и 201b, согласно рассмотренному выше.

На этапе 503 схема 202 обработки сигнала обнаруживает первый и второй опорные сигналы и первый и второй ответные сигналы. Следует понимать, что первый и второй опорные сигналы одновременно вводятся в датчики 105 и 105′ и передаются в схему 202 обработки сигнала.

На этапе 504 схема обработки сигнала 202 удаляет первый и второй опорные сигналы. Первый и второй опорные сигналы не нужны схеме 202 обработки сигнала и нужны только для генерации первого и второго ответных сигналов. Схема 202 обработки сигнала может фильтровать первый и второй опорные сигналы. Схема 202 обработки сигнала может использовать любой фильтр или фильтры для удаления первого и второго опорных сигналов. Согласно одному варианту осуществления, схема 202 обработки сигнала использует цифровую фильтрацию для удаления первого и второго опорных сигналов. Согласно одному варианту осуществления схема 202 обработки сигнала может включать в себя специализированный сигнальный процессор для этой цифровой фильтрации, например цифровой сигнальный процессор (ЦСП).

На этапе 505 разность сигналов определяется в первом и втором ответных сигналах, согласно рассмотренному выше.

На этапе 506 осуществляется компенсация, включающая в себя фазовую компенсацию, согласно рассмотренному выше.

Кориолисов расходомер и способ согласно изобретению можно, по желанию, использовать согласно любому варианту осуществления для обеспечения нескольких преимуществ. Изобретение предусматривает расходомер, который осуществляет автоматическое и самостоятельное обнуление системы датчиков. Изобретение предусматривает самостоятельное обнуление изменяющихся характеристик кабельной линии и датчиков. Изобретение позволяет подавлять эффекты на расходомере, обусловленные типом кабельной линии и датчиков, длиной кабельной линии, температурные эффекты на кабельной линии и датчиках, производственные дефекты в кабельной линии и датчиках и т.д. Изобретение может обнаруживать характеристики каждого отдельного измерителя и может осуществлять обнаружение и компенсацию для конкретного расходомера. Изобретение позволяет осуществлять, при необходимости, компенсацию изменений окружающей среды, включая фазовую компенсацию и компенсацию, зависящую от времени.

Изобретение позволяет осуществлять усовершенствованную диагностику системы. Изобретение позволяет использовать известный опорный сигнал, подаваемый на датчики для осуществления автоматической регулировки усиления, для обнаружения условий разрыва и короткого замыкания в датчиках и в кабельной линии, осуществления обнаружения ошибок электроники и для обнаружения неправильного подключения или установки пользователем.

Изобретение позволяет снижать общую стоимость расходомерной системы. Изобретение исключает необходимость в дорогостоящей кабельной линии, имеющей точные допуски. Изобретение исключает необходимость в точных пассивных компонентах в схеме обработки сигнала. Изобретение позволяет снижать стоимость расходомера благодаря использованию менее дорогостоящих компонентов с более низким допуском.

Кориолисовый расходомер включает в себя первый и второй датчики колебания измерительных трубок, к которым подключена кабельная линия. Устройство ввода сигнала, подключенное к кабельной линии, генерирует опорные сигналы одинаковой фазы и, возможно, одинаковой амплитуды и передает их в кабельную линию и первый и второй датчики. К кабельной линии также подключена схема обработки сигнала, которая принимает ответные сигналы от кабельной линии и датчиков колебания в соответствии с опорными сигналами, определяет разность сигналов между ответными сигналами и использует разность сигналов для компенсации влияния характеристик датчиков и кабельной линии на сигналы измерения. Дополнительно схема обработки сигнала использует первый и второй ответные сигналы для обнаружения разрыва цепи или короткого замыкания в кабельной линии и в датчиках, а также для осуществления автоматической регулировки усиления. Устройство ввода и схема обработки являются компонентами электронного блока Кориолисового расходомера. Изобретение повышает точность измерения. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Кориолисовый расходомер, содержащий
по меньшей мере один первый и по меньшей мере один второй датчики-преобразователи,
кабельную линию, подключенную к первому и второму датчикам-преобразователям,
устройство ввода сигнала, подключенное к кабельной линии, причем устройство ввода сигнала способно генерировать один или несколько опорных сигналов, причем несколько опорных сигналов имеют, по существу, одинаковую фазу, причем устройство ввода сигнала дополнительно способно передавать один или несколько опорных сигналов в кабельную линию и первый и второй датчики-преобразователи, и
схему обработки сигнала, подключенную к кабельной линии, причем схема обработки сигнала способна принимать первый и второй ответные сигналы от кабельной линии и первого и второго датчиков-преобразователей в соответствии с одним или несколькими опорными сигналами и определять разность сигналов между первым и вторым ответными сигналами.

2. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором устройство ввода сигнала содержит
цифроаналоговый (Ц/А) преобразователь, способный принимать цифровую команду частоты и выводить входной сигнал частоты,
генератор опорного сигнала, который принимает входной сигнал частоты от Ц/А преобразователя и выводит единый опорный сигнал с частотой, указанной входным сигналом частоты, и
трансформатор, который преобразует единый опорный сигнал в один или несколько опорных сигналов.

3. Кориолисовый расходомер по п.2, в котором трансформатор содержит трансформатор с железосодержащим сердечником.

4. Кориолисовый расходомер по п.2, в котором трансформатор содержит первичную обмотку и первую и вторую вторичные обмотки, причем отношение числа витков первичной обмотки к первой и второй вторичным обмоткам содержит отношение числа витков, по существу, 7:1:1.

5. Кориолисовый расходомер по п.2, в котором Ц/А преобразователь принимает цифровую команду частоты от схемы обработки сигнала.

6. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором несколько опорных сигналов имеют, по существу, одинаковую фазу и амплитуду.

7. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором схема обработки сигнала, по существу, удаляет разность сигналов из первого и второго сигналов измерения, причем первый и второй датчики-преобразователи генерируют первый и второй сигналы измерения в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

8. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором схема обработки сигнала дополнительно способна осуществлять компенсацию для кабельной линии и первого и второго датчиков-преобразователей с использованием разности сигналов.

9. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором схема обработки сигнала дополнительно способна периодически осуществлять компенсацию для кабельной линии и первого и второго датчиков-преобразователей с использованием разности сигналов.

10. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором первый и второй ответные сигналы отличаются по частоте от первого и второго сигналов измерения, причем первый и второй датчики-преобразователи генерируют первый и второй сигналы измерения в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

11. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором первый и второй ответные сигналы имеют, по существу, одинаковую частоту с первым и вторым сигналами измерения, причем первый и второй датчики-преобразователи генерируют первый и второй сигналы измерения в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

12. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором схема обработки сигнала дополнительно способна использовать первый и второй ответные сигналы для обнаружения разрыва цепи в кабельной линии и в первом и втором датчиках-преобразователях.

13. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором схема обработки сигнала дополнительно способна использовать первый и второй ответные сигналы для обнаружения короткого замыкания в кабельной линии и в первом и втором датчиках-преобразователях.

14. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором схема обработки сигнала дополнительно способна использовать первый и второй ответные сигналы для осуществления автоматической регулировки усиления.

15. Кориолисовый расходомер по п.1, в котором схема обработки сигнала принимает один или несколько опорных сигналов совместно с первым и вторым ответными сигналами, и в котором схема обработки сигнала дополнительно способна удалять один или несколько опорных сигналов.

16. Способ определения разности сигналов в кабельной линии и первом и втором датчиках-преобразователях кориолисового расходомера, содержащий этапы, на которых
генерируют один или несколько опорных сигналов, в котором несколько опорных сигналов имеют, по существу, одинаковую фазу,
передают один или несколько опорных сигналов в кабельную линию и первый и второй датчики-преобразователи, и
определяют разность сигналов между первым и вторым ответными сигналами, возвращенными из кабельной линии и первого и второго датчиков-преобразователй в соответствии с одним или несколькими опорными сигналами.

17. Способ по п.16, в котором несколько опорных сигналов имеют, по существу, одинаковую фазу и амплитуду.

18. Способ по п.16, в котором разность сигналов, по существу, удаляют из первого и второго сигналов измерения, генерируемых первым и вторым датчиками-преобразователями в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

19. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, на котором компенсируют кабельную линию и первый и второй датчики-преобразователи с использованием разности сигналов.

20. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, на котором периодически компенсируют кабельную линию и первый и второй датчики-преобразователи с использованием разности сигналов.

21. Способ по п.16, в котором первый и второй ответные сигналы отличаются по частоте от первого и второго сигналов измерения, которые генерируются первым и вторым датчиками-преобразователями в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

22. Способ по п.16, в котором первый и второй ответные сигналы имеют, по существу, одинаковую частоту с первым и вторым сигналами измерения, которые генерируются первым и вторым датчиками-преобразователями в соответствии с вибрацией измерительных трубок.

23. Способ по п.16, в котором первый и второй ответные сигналы дополнительно используют для обнаружения разрыва цепи в кабельной линии и в первом и втором датчиках-преобразователях.

24. Способ по п.16, в котором первый и второй ответные сигналы дополнительно используют для обнаружения короткого замыкания в кабельной линии и в первом и втором датчиках-преобразователях.

25. Способ по п.16, в котором первый и второй ответные сигналы дополнительно используют для осуществления автоматической регулировки усиления.

26. Способ по п.16, в котором схема обработки сигнала принимает один или несколько опорных сигналов совместно с первым и вторым ответными сигналами, и в котором схема обработки сигнала дополнительно способна удалять один или несколько опорных сигналов.