[发明专利]确定计量组件的阻尼

说明书

提供了一种用于确定流量计(5)的计量组件(10)的阻尼的计量电子设备(20)。所述计量电子设备(20)包括：接口(201)，其用于从计量组件(10)接收振动响应，该振动响应包括对在基本上共振的频率下的计量组件(10)的激励的响应；以及处理系统(203)，其与接口(201)连通。处理系统(203)被配置成从接口(201)接收振动响应并测量振动响应的多个响应电压(V)，多个响应电压(V)包括一个或多个衰减段(430a,530a‑530f)和一个或多个上升段(430b,630a‑630f)中的至少一个。处理系统(203)还被配置成基于一个或多个衰减段(430a,530a‑530f)和一个或多个上升段(430b,630a‑630f)中的至少一个来确定计量组件(10)的总阻尼相关值。

技术领域

本发明大体上涉及计量检定，并且更具体地涉及确定计量组件的阻尼。

背景技术

诸如科里奥利质量流量计或振动管密度计的振动导管传感器典型地通过检测包含流动材料的振动导管的运动来操作。与导管中的材料相关联的性质(诸如质量流量、密度等)可通过处理从与导管相关联的运动换能器接收的测量信号来确定。振动材料填充系统的振动模式通常受容纳导管和包含在其中的材料的组合质量、刚度和阻尼特征影响。

振动流量计的导管可包括一个或多个流管。流管被迫在共振频率下振动，其中管的共振频率与流管中流体的密度成比例。位于管的入口区段和出口区段上的传感器测量管的端部之间的相对振动。在流动期间，振动管和流动质量体由于科里奥利力耦合在一起，导致在管的端部之间的振动中的相移。相移与质量流量成正比。

典型的科里奥利质量流量计包括一个或多个导管，这些导管串联连接在管线或其它输送系统中，并在系统中输送材料(例如流体、泥浆等)。每个导管可被视为具有一组自然振动模式，包括例如简单弯曲、扭转、径向和耦合模式。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，当材料流过导管时，导管以一种或多种振动模式被激励，并且导管的运动在沿着导管间隔开的点处被测量。激励典型地由致动器提供，例如诸如音圈型驱动器的机电设备，其以周期性方式扰动导管。质量流量可通过测量在换能器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定。两个这样的换能器(或拾取传感器)典型地用来测量一个或多个流动导管的振动响应，并且典型地位于致动器的上游和下游的位置处。这两个拾取传感器通过电缆连接到电子仪器。仪器接收来自这两个拾取传感器的信号，并对信号进行处理，以获得质量流量测量值。

两个传感器信号之间的相位差与流过一个或多个流管的材料的质量流量有关。材料的质量流量与两个传感器信号之间的时间延迟成比例，并且因此质量流量可通过将时间延迟乘以流量校准系数(FCF)来确定，其中时间延迟包括相位差除以频率。FCF反映了流管的材料性质和横截面性质。在现有技术中，在将流量计安装到管线或其它导管中之前，通过校准过程来确定FCF。在校准过程中，流体以给定的流量通过流管，并且相位差和流量之间的比例被计算。

科里奥利流量计的一个优点是测量的质量流量的精度不受流量计中移动部件的磨损的影响。通过将流管的两个点之间的相位差与流量校准系数相乘来确定流量。唯一的输入是来自传感器的正弦信号，其指示流管上的两个点的振荡。相位差根据这些正弦信号来计算。在振动流管中没有移动部件。因此，相位差和流量校准系数的测量不受流量计中移动部件的磨损的影响。

FCF可与计量组件的刚度、阻尼和质量属性相关联。如果计量组件的属性改变，那么FCF也可能改变。因此，属性的变化将影响流量计产生的流量测量值的精度。属性的变化可能是由于流管的材料和横截面性质的变化，这可能由例如侵蚀或腐蚀引起。因此，非常希望能够检测和/或量化计量组件的属性(诸如阻尼属性)的任何变化，以保持流量计的高精度水平。

阻尼属性可通过确定计量组件的阻尼特征来检测和/或量化。阻尼特征可通过允许计量组件的振动响应衰减并在衰减期间测量传感器信号来确定。然而，传感器信号中可能存在噪声。噪声可能导致阻尼特征的确定不正确。因此，需要在没有上面讨论的问题的情况下确定计量组件的阻尼。

发明内容