[发明专利]具有统计学优选技术的流量计校准系统

说明书

                       发明领域

本发明涉及用于校准流量计的系统，以保证所校准的流量计的精确度。更具体地，该系统采用统计分析方法，在被校准的流量计与标准化的流量计是相同类型的情形下，来校准容积流量计、质量流量计、液体比重计和粘度计。

                          问题

对于使用中的流量计，经常有这样的需求即进行周期性地维护。维护的一方面是校准流量计以保证测量数据的精确和可靠。在下面的讨论中所用的术语“标准流量计”这里是指已经根据精确的标准校准过的流量计，这种校准使该流量计能够作为一个标准的测量工具，用于校准其它流量计。术语“作业流量计”是指用于特定目的在使用中获得测量数据的流量计，但需要进行周期性地校准以保证测量数据的精确性。在标准流量计通常是用来获得测量数据以校准其它的流量计的意义上说，一个标准流量计也是一个作业流量计，其自身也需要周期性地校准。

流量计校准的目的是确定流量校准因子，该因子用于转换电信号以指导质量、容量和检测流量计的其它信息的测量。科里奥利流量计和正向位移流量计是已知的线性流量计，即流量校准因子相对于流量是常数。其它的流量计包括孔流量计、磁流量计和涡流流量计都是非线性的流量计，其流量校准因子是随流量变化的。

校准过程一般包括将流量计从使用处移至一试验设备，在那里流量计被清洗，如果需要进行维修，并进行试验测量。最普通的校准测量通常是使用重量分析分流器系统，使具有精确的内在和外在流体性能如温度、密度、粘度和容量的标准流体通过检测流量计。检测流量计针对这种流体进行流量测量，这些测量结果再与已知的流体性能进行核对。重量分析分流器系统的设计使其能够测量的流量的范围很宽，但提供这样的功能所需的附加结构却是相当庞大，使这些系统的运输很不方便。

使用重量分析分流器系统检测流量计相对来讲既浪费时间又成本高。重量分析分流器系统自身占据了很大的空间。用重量分析标准通过校准很精确的流量计即标准流量计以用于而后的校准其它的检测流量计可以降低时间、空间和资金的浪费。在校准试验过程中，这些标准流量计与检测流量计串联连接以同时进行流量测量。检测流量计的测量数据用于与来自相同的流体容量下的标准流量计的测量信息进行计算以提供或确认检测流量计的流量校准因子。

不能认为流量计提供的测量数据是完全精确的，因为在流量计的输出中总是存在小的误差。例如，由科罗拉多州的Boulder微运动公司出售的很多科里奥利流量计都说明精确度在选定的流量操作范围内是在总的质量流量的0.1％的范围内。这些流量计中的很多都能够更精确，在上述范围的下部内，精确度可达到小于0.01％。没有一个流量计能在所有的流量范围内达到这样显著的精确度。科里奥利流量计设计用来进行从0.1磅/分钟(0.05千克/分钟)至大于25000磅/分钟(11000千克/分钟)的流量范围内的质量流量的测量。

科里奥利效应质量流量计是公知的，并且在很多专利如Smith的美国专利4444059，4491025和4422338中都描述了这种流量计，其中都描述了使用振动管提供与质量流量相关的可测量的科里奥利效应的质量流量计。Ruesch的美国专利4491009描述了根据科里奥利质量流量计的结构的一种振动管比重计。科里奥利效应质量流量计的测量密度的能力使其能够通过简单地将密度值划分成质量流量值而确定容量流量。科里奥利效应质量流量计能够作为一粘度计使用也是公知的。

流量测量中的误差的总体水平来自随机误差和流量计及其使用环境内的系统误差。流量计制造业通常考虑了这些误差并出版了正式的指南，用于量化和处理流量计误差，如ISO-5168，在这里这一标准作为公知标准作为参考。

流量计制造业采用一种经验法则，该法则要求标准流量计的输出误差至少是三倍地优于检测流量计的制造商的精确度要求。因此，一个指定的精确度为流量的0.1％的作业流量计需要的用于校准目的的标准流量计的精确度为0.033。

科里奥利质量流量计是公知的最准确类型的流量计，在很多流动领域都有实际应用。这种流量计一般对流动型面(profile)不敏感，并且使用液体流体所产生的校准因子同样适用于作业中的气体流体。没有一种适用的已知或成熟的流量计技术比科里奥利效应质量流量计具有更高的精确度以作为测量标准使用。