[发明专利]用于生成合成时间段输出信号的方法

说明书

一种生成用于叉状物密度传感器（601）的合成时间段输出信号的系统和方法，该叉状物密度传感器产生连贯的和低噪声的输出信号（705），其在频率上与该叉状物密度计量仪以其进行振动的频率相同。这样的合成信号防止来自机电传感器的任何真实噪声传播到输出计量仪并且将处理噪声和干扰从所产生的输出信号去除。

技术领域

下面描述的实施例涉及振动传感器，并且更特别地，涉及生成合成时间段输出信号以补偿由可能在当前密度测量中出现的处理噪声引起的误差。

背景技术

诸如振动密度计量仪和振动粘度计量仪的振动传感器通过检测在存在要被表征的流体的情况下振动的振动元件的运动来工作。振动元件具有可以具有诸如共振频率或品质因数Q的振动响应参数的振动响应。振动元件的振动响应一般地受振动元件的与流体组合的组合质量、刚度和阻尼特性影响。可以通过处理从与振动元件相关联的一个或多个运动换能器接收的一个或多个振动信号来确定与流体相关联的性质，诸如密度、粘度和温度等。振动信号的处理可以包括确定振动响应参数。

图1示出了现有技术的振动传感器，其包括振动元件和耦合到该振动元件的计量仪电子装置。现有技术的振动传感器包括用于使振动元件振动的驱动器和响应于该振动创建振动信号的机电传感器。振动信号典型地是连续的时间或模拟信号。计量仪电子装置接收振动信号并处理该振动信号以生成一个或多个流体特征或流体测量。计量仪电子装置确定振动信号的频率和幅度这两者。振动信号的频率和幅度可以被进一步处理以确定流体的密度。

现有技术的振动传感器使用闭环电路为驱动器提供驱动信号。驱动信号典型地基于所接收的振动信号。现有技术的闭环电路将振动信号或振动信号的参数修改或合并到驱动信号中。例如，驱动信号可以是所接收的振动信号的放大的、调制的或另外地修改的版本。所接收的振动信号因此可以包括使得闭环电路能够实现目标频率的反馈。使用反馈，闭环电路递增地改变驱动频率并且监测振动信号，直到达到目标频率。

可以从在其处驱动信号和振动信号之间的相位差为135°和45°的频率来确定流体性质，诸如流体的粘度和密度。被表示为第一失谐相位差φ1和第二失谐相位差φ2的这些想要的相位差可以对应于半功率或3dB频率。第一失谐频率ω1被定义为在其处第一失谐相位差φ1为135°的频率。 第二失谐频率ω2 被定义为在其处第二失谐相位差φ2为45°的频率。在第二失谐频率ω2处进行的密度测量可以独立于流体粘度。相应地，在第二失谐相位差φ2为45°处所进行的密度测量与在其它相位差处进行的密度测量相比可以是更准确的。

在测量之前第一失谐相位差φ1和第二失谐相位差φ2典型地是未知的。相应地，如先前描述的那样，闭环电路必须使用反馈递增地接近第一失谐相位差φ1和第二失谐相位差φ2。与闭环电路相关联的递增方法可能在确定振动响应参数方面引起延迟，并且因此在确定流体的粘度、密度或其它性质方面引起延迟。在振动传感器的许多应用中，在确定这样的测量方面的延迟可能是不可容许地昂贵的。

相应地，存在针对于基于相位误差来控制振动传感器的振动的需要。还存在针对于在没有与闭环电路相关联的延迟的情况下达到第一失谐相位差φ1和第二失谐相位差φ2的需要。

发明内容

本申请被设计为通过补偿由处理噪声引起的误差来改进振动流量计量仪的准确度。

提供了基于相位误差来控制振动元件的振动的方法。根据实施例，方法包括：利用驱动信号使振动元件振动；接收来自振动元件的振动信号；对信号进行滤波；将合成的滤波信号输入到输出电路中；生成TPSig输出信号并测量驱动信号与振动信号之间的相位差。方法还包括确定目标相位差与测量的相位差之间的相位误差并且利用所确定的相位误差计算一个或多个振动控制项。