專利名稱：科里奧利流量計(jì)中用于驅(qū)動控制的初始化算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在裝置中控制測量流經(jīng)該裝置至少一條振動管道的原料屬性的驅(qū)動信號的電子組件。更具體而言，本發(fā)明涉及用于初始化并保持使管道在期望頻率振蕩的控制信號的算法。
背景技術(shù)：
利用科里奧利效應(yīng)質(zhì)量流量計(jì)來測量流經(jīng)流量計(jì)管道的原料的質(zhì)量流量和其它信息是已知的。具有代表性的科里奧利流量計(jì)在授予J.E.Smith等人的美國專利1978年8月29日No.4109524、1985年1月1日No.4491025和1982年2月11日Re.31450中公開。這些流量計(jì)有一條或多條直的或彎的管道。在科里奧利質(zhì)量流量計(jì)中每條管道的配置都有一組自然振動模式，這可以是簡單的彎曲、扭轉(zhuǎn)或耦合類型。每條管道被驅(qū)動至以這些自然模式中的一種發(fā)生共振振蕩。原料從連接到流量計(jì)入口側(cè)的管道系統(tǒng)流進(jìn)流量計(jì)，流經(jīng)管道并從流量計(jì)出口側(cè)流出流量計(jì)。振動的自然振動模式、原料填充系統(tǒng)部分地是由管道和在管道中流動的原料的組合質(zhì)量定義的。
當(dāng)沒有原料流通過流量計(jì)時，由于所應(yīng)用的具有可以校正的同相或小初始固定相位偏移的驅(qū)動力，沿管道的所有點(diǎn)都振蕩。當(dāng)原料開始流動時，科里奧利力使沿管道的每個點(diǎn)都有不同的相位。管道入口側(cè)的相位落后于驅(qū)動器，而管道出口側(cè)的相位超前于驅(qū)動器。管道上的傳感器產(chǎn)生代表管道運(yùn)動的正弦信號。傳感器輸出的信號被處理以確定傳感器之間的相位差。兩個傳感器信號之間的相位差同流經(jīng)管道的原料的質(zhì)量流速成正比。
計(jì)量電子設(shè)備產(chǎn)生操作驅(qū)動器的驅(qū)動信號并由接收自傳感器的信號來確定原料的質(zhì)量流速和其它屬性。傳統(tǒng)的計(jì)量電子設(shè)備由產(chǎn)生驅(qū)動信號和探測來自傳感器的信號的模擬電路構(gòu)成。模擬計(jì)量電子設(shè)備已經(jīng)過多年的優(yōu)化，制造變得相對便宜。因此期望設(shè)計(jì)出能夠使用傳統(tǒng)計(jì)量電子設(shè)備的科里奧利流量計(jì)。
傳統(tǒng)計(jì)量電子設(shè)備必須與處于一個窄工作頻率范圍的信號一起工作，這是一個問題。這個工作頻率范圍典型地為20Hz-200Hz。這就限制設(shè)計(jì)人員要產(chǎn)生使流管在這些頻率振蕩的窄范圍驅(qū)動信號。因此，使用傳統(tǒng)計(jì)量電子設(shè)備為一些流量計(jì)產(chǎn)生驅(qū)動信號是效率低的，如在較高頻率范圍300Hz-800Hz工作的直管流量計(jì)。直管流量計(jì)工作在300Hz-800Hz，因?yàn)橹惫軐τ糜跍y量質(zhì)量流速的科里奧利效應(yīng)呈現(xiàn)較小的敏感性。因此，傳統(tǒng)計(jì)量電子設(shè)備不能有效地用于為直管流量計(jì)產(chǎn)生驅(qū)動信號。
科里奧利流量計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員期望能設(shè)計(jì)出可以與一些不同類型流量計(jì)一起使用的計(jì)量電子設(shè)備。這將使制造商能夠利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)來生產(chǎn)用于流量計(jì)的更便宜的計(jì)量電子設(shè)備。數(shù)字信號發(fā)生器是期望的，因?yàn)樾盘柺怯捎?jì)量電子設(shè)備接收的，來自傳感器的信號的數(shù)字化避免了由工作在更高頻率的流量計(jì)，如直管設(shè)計(jì)，加在模擬電子元件上的對測量分辨率和精度的更高要求。此外，由數(shù)字處理器使用的用于發(fā)信號過程的指令可以被修改以便工作在不同頻率，用于確定原料屬性并產(chǎn)生驅(qū)動信號。
設(shè)計(jì)計(jì)量電子設(shè)備，即與一些不同類型流量計(jì)一起使用的一個問題，是流量計(jì)的啟動或初始化。與雙彎管流量計(jì)相比，直管流量計(jì)阻尼非常高。典型地，直管流量計(jì)有大約10-4的ξ值，這使直管流量計(jì)有更高階數(shù)的阻尼。這使啟動直管流量計(jì)有問題。
啟動直管流量計(jì)的一個具體問題是當(dāng)流經(jīng)流量計(jì)的原料包含氣泡狀的空氣時。由于很難獲得適當(dāng)驅(qū)動頻率的可靠讀數(shù)，所以氣泡狀的空氣引起啟動時的問題。同時，必須確保不因?yàn)閱訒r超量的驅(qū)動激勵而使傳感器過載。因此，絕大多數(shù)當(dāng)前的啟動操作失速，或換句話說，從未到達(dá)期望的驅(qū)動頻率。這樣，為了提供能夠與任何類型流量計(jì)一起使用的計(jì)量電子設(shè)備，需要一種更可靠的啟動算法。
發(fā)明概述用于根據(jù)本發(fā)明的科里奧利流量計(jì)的驅(qū)動算法解決了以上和其它問題，而且推進(jìn)了本領(lǐng)域發(fā)展。本發(fā)明的第一個好處是確保在多種類型原料流的情況下多種類型科里奧利流量計(jì)的可靠啟動。第二個好處是在各種流條件下都可以保持正常的流操作，包括使現(xiàn)有科里奧利流量計(jì)失速的流條件。
根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動算法由用于控制科里奧利流量計(jì)工作的計(jì)量電子設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，該計(jì)量電子設(shè)備包括執(zhí)行存儲在與處理器關(guān)聯(lián)的存儲器中用于驅(qū)動算法的指令的處理器?？蛇x地，這個算法也可以由固件或其它類型的電路來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動算法按下面的方式執(zhí)行以保證科里奧利流量計(jì)的正確啟動。該算法從以預(yù)定增益將信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動開始。流管的振動由接收自與流管關(guān)聯(lián)的傳感器的傳感器信號來測量。然后應(yīng)用到驅(qū)動器的信號電壓被控制以保持接收自傳感器的傳感器信號的速率。然后該傳感器信號用于將陷波濾波器收斂到流管的一個驅(qū)動頻率。當(dāng)陷波濾波器收斂到該驅(qū)動頻率之后，應(yīng)用到驅(qū)動器的信號電壓被控制以保持流管的排量。
該驅(qū)動算法還可以由傳感器信號確定所述流管的振蕩頻率。然后可以將該振蕩頻率同一個閾值頻率做比較以決定該流管是直管還是雙彎流管。如果振蕩頻率大于閾值頻率，則流管是直流管。如果振蕩頻率小于閾值頻率，則流管是雙彎流管。
將信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動可以包括設(shè)置至少一個變量用于產(chǎn)生所述驅(qū)動信號。該變量可以包括傳感器振幅、流管周期和期望驅(qū)動目標(biāo)。在將信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化振動的過程中，一個階躍增益(kick gain)信號設(shè)置為關(guān)閉，而一個可編程增益放大器設(shè)置為單位增益。在這個時候，在隨后步驟中所需的定時器和陷波濾波器可以被初始化。
對陷波濾波器是否收斂到驅(qū)動頻率的確定包括確定是否到達(dá)超時以及響應(yīng)到達(dá)超時而重復(fù)該算法。
驅(qū)動頻率一確定，驅(qū)動信號的電壓就被控制以保持排量。為了保持排量，流量計(jì)參數(shù)必須確定。由陷波濾波器的收斂性確定的驅(qū)動頻率可以被測試以確定該陷波濾波器是否在期望范圍之內(nèi)。如果陷波濾波器不在期望范圍之內(nèi)，算法從開始重復(fù)。該范圍通過將陷波濾波器同最小值和最大值進(jìn)行比較來測試。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，最小值是30Hz，而最大值是900Hz。
為了將信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管的振動，信號的振幅可以設(shè)置為一個初始振幅，并且信號的初始作用時間也可以設(shè)置。然后在設(shè)置的振幅將信號應(yīng)用一段與作用時間相等的時間。然后算法確定傳感器信號的振幅對陷波濾波器是否足夠。如果傳感器信號的振幅對陷波濾波器不夠，則調(diào)整振幅和作用時間，而且過程在一段延遲時間后重復(fù)。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，驅(qū)動信號的振幅通過將數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)的倍數(shù)增加2來調(diào)整，而作用時間通過將作用時間增加10毫秒來調(diào)整。如果傳感器信號的振幅沒有在特定的時間內(nèi)變得足夠，算法從起點(diǎn)處開始另一次重復(fù)。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，應(yīng)用到驅(qū)動器的信號電壓被控制以保持接收自傳感器的傳感器信號的速率為50毫伏。
在陷波濾波器收斂到驅(qū)動頻率之后，流量計(jì)傳感器的參數(shù)被確定。一個這樣的參數(shù)是應(yīng)用到驅(qū)動器的信號的比例增益。另一個這樣的參數(shù)是所述應(yīng)用到驅(qū)動器的信號的積分增益。
在陷波濾波器收斂到驅(qū)動頻率且信號被控制以保持排量之后，算法進(jìn)行測試以確定是否有驅(qū)動回路增益被鎖定。該測試可以包括由接收自與流管關(guān)聯(lián)的傳感器的傳感器信號來確定驅(qū)動誤差。然后算法可以確定該驅(qū)動誤差是否收斂到0。如果驅(qū)動誤差沒有在預(yù)定時間內(nèi)收斂到0，算法將從起點(diǎn)處開始。
一旦驅(qū)動回路確定為鎖定，就設(shè)置可編程增益振幅。一旦該可編程增益振幅被設(shè)置，就將測量延遲一段預(yù)定時間以考慮信號處理電路中的瞬變。然后傳感器信號可以被監(jiān)控以確定傳感器信號的振幅是否保持。如果傳感器信號的振幅沒有保持，則執(zhí)行一個寬恕(forgive)過程。該寬恕過程監(jiān)控傳感器信號一段預(yù)定時間以確定振幅是否回到適當(dāng)?shù)碾娖健?br> 本發(fā)明的一個方面包括一種初始化驅(qū)動電路的方法，其中驅(qū)動電路產(chǎn)生應(yīng)用到驅(qū)動器使流管振蕩的驅(qū)動信號，所述方法包括以下步驟在預(yù)定增益下將所述驅(qū)動信號應(yīng)用到所述驅(qū)動器以初始化所述流管的振動；控制應(yīng)用到所述驅(qū)動器的所述驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持接收自與所述流管關(guān)聯(lián)的傳感器的傳感器信號的速率，根據(jù)所述傳感器信號確定陷波濾波器是否收斂到所述流管的一個驅(qū)動頻率，及響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，控制應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持流管的排量。
另一方面還包括步驟從所述傳感器接收傳感器信號。
另一方面包括步驟根據(jù)所述傳感器信號確定流管的所述驅(qū)動頻率。
另一方面是所述確定驅(qū)動頻率的步驟包括步驟將所述驅(qū)動頻率與一個閾值頻率做比較；及響應(yīng)驅(qū)動頻率大于所述閾值頻率，確定流管是直管。
另一方面是所述確定驅(qū)動頻率的步驟還包括步驟響應(yīng)驅(qū)動頻率小于或等于所述閾值頻率，確定流管是彎流管。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟設(shè)置至少一個變量用于產(chǎn)生所述驅(qū)動信號。
另一方面是所述設(shè)置至少一個變量的步驟包括步驟設(shè)置傳感器振幅。
另一方面是所述傳感器振幅被設(shè)置為期望電壓。
另一方面是所述設(shè)置至少一個變量的步驟包括步驟設(shè)置流管周期。
另一方面是所述設(shè)置至少一個變量的步驟包括步驟設(shè)置期望驅(qū)動目標(biāo)。
另一方面是所述期望驅(qū)動目標(biāo)設(shè)置為由目標(biāo)分配的目標(biāo)電壓。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟設(shè)置階躍增益信號為關(guān)閉。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟設(shè)置可編程增益放大器為單位增益。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟初始化標(biāo)記。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟初始化定時器。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟初始化陷波濾波器。
另一方面是所述確定陷波濾波器是否收斂的步驟包括步驟確定定時器是否到達(dá)超時；及響應(yīng)對所述定時器到達(dá)超時的確定，回到所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器的步驟。
另一方面是所述控制驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持排量的步驟還包括步驟響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)參數(shù)。
另一方面包括步驟確定所述陷波濾波器是否收斂到期望范圍內(nèi)的陷波濾波器值；及響應(yīng)對所述陷波濾波器值不在期望范圍內(nèi)的確定，回到所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器的步驟。
另一方面是所述確定陷波濾波器值是否在期望范圍內(nèi)的步驟包括步驟比較所述陷波濾波器值與最小值。
另一方面是所述最小值為30Hz。
另一方面是所述確定陷波濾波器值是否在期望范圍內(nèi)的步驟包括步驟比較所述陷波濾波器值與最大值。
另一方面是所述最大值為900Hz。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟設(shè)置驅(qū)動信號的振幅為初始振幅。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟設(shè)置驅(qū)動信號的初始作用時間。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器一段所述的作用時間。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟確定所述傳感器信號的振幅對陷波濾波器是否足夠。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟響應(yīng)所述傳感器信號振幅對陷波濾波器不夠的確定，調(diào)整驅(qū)動信號的振幅。
另一方面是所述調(diào)整驅(qū)動信號振幅的步驟包括步驟將數(shù)模轉(zhuǎn)換的倍數(shù)增加2。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟響應(yīng)對所述驅(qū)動信號振幅不夠的確定，調(diào)整作用時間。
另一方面是所述調(diào)整作用時間的步驟包括步驟將作用時間增加10毫秒。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟等待一個延遲周期；及響應(yīng)等待所述延遲周期，應(yīng)用利用了調(diào)整的驅(qū)動信號振幅的所述驅(qū)動信號和所述調(diào)整的作用時間。
另一方面是所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器以初始化流管振動的步驟包括步驟確定定時器是否到達(dá)超時；及響應(yīng)對所述定時器到達(dá)超時的確定，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器的步驟。
另一方面是所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持所述速率的步驟包括保持所述速率至少在50毫伏。
另一方面包括步驟響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)傳感器參數(shù)。
另一方面是所述確定流量計(jì)傳感器參數(shù)的步驟包括步驟確定應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的比例增益。
另一方面是所述確定流量計(jì)傳感器參數(shù)的步驟包括步驟
確定應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的積分增益。
另一方面是所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持排量的步驟包括步驟測試以確定驅(qū)動回路增益是否被鎖定。
另一方面是所述測試步驟包括步驟由接收自與流管關(guān)聯(lián)的傳感器的傳感器信號確定驅(qū)動誤差。
另一方面是所述測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定的步驟還包括步驟確定所述驅(qū)動誤差是否收斂到0。
另一方面是所述測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定的步驟還包括步驟確定定時器是否到達(dá)超時；及響應(yīng)所述定時器到達(dá)超時，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器的步驟。
另一方面是所述測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定的步驟還包括步驟響應(yīng)對驅(qū)動回路沒有鎖定的確定，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器的步驟。
另一方面是所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持排量的步驟包括步驟設(shè)置可編程增益振幅；產(chǎn)生所述驅(qū)動信號以保持所述來自與流管關(guān)聯(lián)的傳感器的傳感器信號的振幅；確定所述傳感器信號的振幅是否保持；及響應(yīng)所述傳感器信號的振幅沒有保持，執(zhí)行一個寬恕過程。
另一方面是所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持排量的步驟還包括步驟將對所述傳感器信號的測量延遲一段預(yù)定時間以解決瞬變。
另一方面是所述執(zhí)行寬恕過程的步驟包括步驟保持上一次的增量時間計(jì)算結(jié)果；確定所述傳感器信號的振幅是否在給定時間內(nèi)回到所述保持的振幅；及響應(yīng)對所述傳感器信號的振幅沒有在給定時間內(nèi)回到該傳感器信號保持的振幅的確定，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器的步驟。
另一方面包括一種測量原料過程參數(shù)的裝置，具有原料流經(jīng)的流管、振動所述流管的驅(qū)動器、與所述流管關(guān)聯(lián)以測量所述振動的傳感器，及產(chǎn)生發(fā)射到所述驅(qū)動器的驅(qū)動信號以振動所述流管并接收來自傳感器的傳感器信號的計(jì)量電子設(shè)備，所述裝置還包括所述計(jì)量電子設(shè)備中的電路配置為a)在預(yù)定增益下將所述驅(qū)動信號應(yīng)用到所述驅(qū)動器以初始化所述流管的振動；b)控制應(yīng)用到所述驅(qū)動器的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持所述接收自傳感器的傳感器信號的速率；c)根據(jù)所述傳感器信號確定陷波濾波器是否收斂到所述流管的一個驅(qū)動頻率；及d)響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，控制應(yīng)用到所述驅(qū)動器的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持所述流管的排量。
還有一方面包括所述計(jì)量電子設(shè)備中的電路配置為接收來自傳感器的傳感器信號。
還有一方面包括所述計(jì)量電子設(shè)備中的電路配置為根據(jù)所述傳感器信號確定流管的驅(qū)動頻率。
另一方面是所述電路配置為比較所述驅(qū)動頻率與一個閾值頻率，并響應(yīng)該驅(qū)動頻率大于所述閾值頻率，確定流管為直管。
另一方面是所述電路配置為響應(yīng)驅(qū)動頻率小于或等于所述閾值頻率，確定流管為彎流管。
另一方面是所述電路配置為設(shè)置至少一個變量用于產(chǎn)生所述驅(qū)動信號。
另一方面是所述電路配置為設(shè)置傳感器振幅。
另一方面是所述傳感器振幅設(shè)置為期望電壓。
另一方面是所述電路配置為
流管周期。
另一方面是所述電路配置為設(shè)置期望驅(qū)動目標(biāo)。
另一方面是所述期望驅(qū)動目標(biāo)設(shè)置為由目標(biāo)頻率分配的目標(biāo)電壓。
另一方面是所述電路配置為設(shè)置階躍增益信號為關(guān)閉。
另一方面是所述電路配置為設(shè)置可編程增益放大器為單位增益。
另一方面是所述電路配置為初始化標(biāo)記。
另一方面是所述電路配置為初始化定時器。
另一方面是所述電路配置為初始化陷波濾波器。
另一方面是所述電路配置為確定定時器是否到達(dá)超時，并響應(yīng)對所述定時器到達(dá)超時的確定而回到電路。
另一方面是所述電路配置為響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)的參數(shù)。
另一方面是所述電路還包括所述計(jì)量電子設(shè)備中的電路配置為確定所述陷波濾波器是否收斂到期望范圍內(nèi)的陷波濾波器值，并響應(yīng)對所述陷波濾波器值不在期望范圍內(nèi)的確定而回到操作a)。
另一方面是所述電路配置為比較所述陷波濾波器值與最小值。
另一方面是所述最小值為30Hz。
另一方面是所述電路配置為比較所述陷波濾波器值與最大值。
另一方面是所述最大值為900Hz。
另一方面是所述電路配置為
設(shè)置所述驅(qū)動信號的振幅為初始振幅。
另一方面是所述電路配置為設(shè)置所述驅(qū)動信號的初始作用時間。
另一方面是所述電路配置為將所述驅(qū)動信號應(yīng)用到所述驅(qū)動器一段所述的作用時間。
另一方面是所述電路配置為確定所述傳感器信號的振幅對所述陷波濾波器是否足夠。
另一方面是所述電路配置為響應(yīng)所述傳感器信號的振幅對所述陷波濾波器不夠的確定，調(diào)整驅(qū)動信號的振幅。
另一方面是所述電路配置為將數(shù)模轉(zhuǎn)換的倍數(shù)增加2。
另一方面是所述電路配置為響應(yīng)對所述驅(qū)動信號的振幅不夠的確定，調(diào)整作用時間。
另一方面是所述電路配置為將作用時間增加10毫秒。
另一方面是所述電路配置為等待一個延遲周期，并響應(yīng)等待所述延遲周期，應(yīng)用利用了調(diào)整的驅(qū)動信號振幅的所述驅(qū)動信號和所述調(diào)整的作用時間。
另一方面是所述電路配置為確定定時器是否到達(dá)超時，并響應(yīng)對所述超時周期結(jié)束的確定而重復(fù)操作a)。
另一方面是所述電路配置為保持所述速率至少在50毫伏。
另一方面是所述電路配置為響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)傳感器參數(shù)。
另一方面是所述電路配置為確定應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的比例增益。
另一方面是所述電路配置為確定應(yīng)用到驅(qū)動器的驅(qū)動信號的積分增益。
另一方面是所述電路配置為執(zhí)行測試來確定驅(qū)動回路增益是否鎖定。
另一方面是所述電路配置為由接收自與流管關(guān)聯(lián)的傳感器的傳感器信號來確定驅(qū)動誤差。
另一方面是所述電路配置為確定所述驅(qū)動誤差是否收斂到0。
另一方面是所述電路配置為確定定時器是否到達(dá)超時，并響應(yīng)所述定時器到達(dá)超時而重復(fù)操作a)。
另一方面是所述電路配置為響應(yīng)對所述驅(qū)動回路未鎖定的確定，重復(fù)操作a)。
另一方面是所述電路配置為設(shè)置可編程增益振幅，產(chǎn)生所述驅(qū)動信號以保持與所述流管關(guān)聯(lián)的傳感器的傳感器信號的振幅，確定所述傳感器信號的振幅是否保持，并響應(yīng)所述傳感器信號的振幅未保持而執(zhí)行一個寬恕過程。
另一方面是所述電路配置為將對所述傳感器信號的測量延遲一段預(yù)定時間來解決瞬變。
另一方面是所述電路配置為確定所述傳感器信號的振幅是否在給定時間內(nèi)回到保持的振幅，并響應(yīng)對所述振幅沒有在給定時間內(nèi)回到所述傳感器信號保持的振幅的確定，重復(fù)操作a)。
附圖簡述本發(fā)明可以從下面的詳細(xì)描述和附圖中得以理解

圖1說明了根據(jù)本發(fā)明具有執(zhí)行參數(shù)初始化過程的計(jì)量電子設(shè)備的雙回路科里奧利流量計(jì)；圖2說明了根據(jù)本發(fā)明具有執(zhí)行參數(shù)初始化過程的計(jì)量電子設(shè)備的直管科里奧利流量計(jì)；圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的計(jì)量電子設(shè)備的方框圖；圖4說明了根據(jù)本發(fā)明由計(jì)量電子設(shè)備執(zhí)行的操作的流程圖；圖5說明了根據(jù)本發(fā)明初始化驅(qū)動電路系統(tǒng)的過程的流程圖；圖6說明了根據(jù)本發(fā)明在初始化過程中設(shè)置參數(shù)的流程圖；圖7說明了根據(jù)本發(fā)明控制傳感器信號速率的流程圖；圖8說明了根據(jù)本發(fā)明測試陷波濾波器在一個驅(qū)動頻率上收斂性的過程的流程圖；圖9說明了根據(jù)本發(fā)明獲得流參數(shù)的過程的流程圖；圖10說明了根據(jù)本發(fā)明確定驅(qū)動回路是否鎖定的測試的流程圖；圖11說明了根據(jù)本發(fā)明響應(yīng)該驅(qū)動回路鎖定而控制傳感器信號振幅的過程的流程圖；圖12說明了根據(jù)本發(fā)明的寬恕過程的流程圖；圖13說明了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例的狀態(tài)圖。
發(fā)明詳述參考相應(yīng)附圖，以下對本發(fā)明進(jìn)行完整的描述，其中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為許多不同的形式，而不應(yīng)當(dāng)把在此列出的實(shí)施例當(dāng)成是限制；當(dāng)然，提供了這些實(shí)施例，因此公開的內(nèi)容將全面而完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，同樣的數(shù)字始終指的都是相似的元件。
普通科里奧利流量計(jì)——圖1圖1示出了包括科里奧利計(jì)量部件10和計(jì)量電子設(shè)備20的科里奧利流量計(jì)5。計(jì)量電子設(shè)備20通過導(dǎo)線100連接到計(jì)量部件10以便在路徑26上提供密度、質(zhì)量流速、體積流速和總計(jì)質(zhì)量流信息。盡管對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以與任何具有振動管道以測量原料屬性的裝置一起實(shí)現(xiàn)是顯而易見的，但此處還是描述了一種具體的科里奧利流量計(jì)的結(jié)構(gòu)。這種裝置的第二種實(shí)例是不具有由科里奧利質(zhì)量流量計(jì)提供的附加測量能力的振動管比重計(jì)。
計(jì)量部件10包括一對凸緣101和101’、總管102、管道103A和103B。驅(qū)動器104、傳感器105和傳感器105’連接到管道103A和103B。斜拉桿106和106’用來限定每條管道振蕩的軸線W和W’。
當(dāng)流量計(jì)5插入一個傳送要測量的加工原料的管道系統(tǒng)(未示出)時，原料通過凸緣101進(jìn)入計(jì)量部件10，通過總管102，在此原料被導(dǎo)入管道103A和103B，流經(jīng)管道103A和103B并流回總管102，在此通過凸緣101’流出計(jì)量部件10。
管道103A和103B經(jīng)過選擇并恰當(dāng)?shù)匕惭b在總管102上，從而分別有基本相同的質(zhì)量分配、關(guān)于彎曲軸W-W和W’-W’的慣性和彈性模塊力矩。管道以基本平行的方式從總管向外伸展。
管道103A-103B由驅(qū)動器104關(guān)于各自的彎曲軸W和W’向相反的方向并以稱為流量計(jì)第一異相彎曲的模式驅(qū)動。驅(qū)動器104可以包括許多眾所周知的布置中的任何一種，如安裝到管道103A的一塊磁鐵和安裝到管道103B的反向線圈，交流電流通過它來振動兩條管道。計(jì)量電子設(shè)備20可以包括一個發(fā)射器。計(jì)量電子設(shè)備20通過導(dǎo)線110將合適的驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器104。
計(jì)量電子設(shè)備20接收分別出現(xiàn)在導(dǎo)線111和111’上的左右速率信號。計(jì)量電子設(shè)備20產(chǎn)生出現(xiàn)在導(dǎo)線110上的驅(qū)動信號，并使驅(qū)動器104振動管道103A和103B。計(jì)量電子設(shè)備20處理左右速率信號來計(jì)算通過計(jì)量部件10的原料的質(zhì)量流速和密度。這個信息被應(yīng)用到路徑26。
科里奧利流量計(jì)5在結(jié)構(gòu)上與振動管比重計(jì)非常相似，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的。振動管比重計(jì)也使用一個振動的管道，液體流經(jīng)該管道，或者在簡單類型的比重計(jì)中是液體保持在該管道中。振動管比重計(jì)也使用驅(qū)動系統(tǒng)來激勵管道振動。由于密度測量只需要頻率測量而不需要相位測量，振動管比重計(jì)典型地只使用單個反饋信號。在此對本發(fā)明的描述同樣可以應(yīng)用到振動管比重計(jì)。
直管科里奧利流量計(jì)——圖2圖2公開了一種直管科里奧利流量計(jì)25?？评飱W利流量計(jì)25包括科里奧利傳感器200和關(guān)聯(lián)的計(jì)量電子設(shè)備20。流管201包括其標(biāo)記為201L的左端部分和其標(biāo)記為201R的右端部分。流管201及其末端部分從流管201的輸入端207到流管201的輸出端208伸展了流量計(jì)25的整個長度。平衡桿220在其末端由斜拉桿221連接到流管201。
流管201的左端部分201L固定到入口凸緣202而右端部分201R固定到出口凸緣202’。入口凸緣202和出口凸緣202’將科里奧利傳感器200連接到管道系統(tǒng)。
以一種眾所周知的傳統(tǒng)方式，驅(qū)動器204、左傳感器205和右傳感器205’耦合到流管201和平衡桿220。驅(qū)動器204在路徑210上從計(jì)量電子設(shè)備20接收信號以使驅(qū)動器204在填充流管201的原料的共振頻率下反向振動流管201和平衡桿220。振動流管201與其中原料流的振蕩一起以一種眾所周知的方式感應(yīng)科里奧利偏差。這些科里奧利偏差由傳感器205和205’來探測，這些傳感器的輸出在導(dǎo)體211和211’上被發(fā)送到計(jì)量電子設(shè)備20。
計(jì)量電子設(shè)備——圖3圖3說明了計(jì)量電子設(shè)備20的元件方框圖。路徑111和111’將左右速率信號從計(jì)量部件10發(fā)送到計(jì)量電子設(shè)備20。速率信號由計(jì)量電子設(shè)備20中的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器303、303’來接收。A/D轉(zhuǎn)換器303、303’將左右速率信號轉(zhuǎn)換成處理單元301可用的數(shù)字信號并在路徑310-310’上發(fā)送該數(shù)字信號。盡管示為獨(dú)立元件，其實(shí)A/D轉(zhuǎn)換器303、303’可以是利用多路復(fù)用來交替從兩組傳感器105、105’、205、205’轉(zhuǎn)換信號的單個轉(zhuǎn)換器，如日本AKM制造的AK4516 16位代碼芯片。數(shù)字信號由路徑310-310’傳送到處理單元301。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到任何數(shù)量的傳感器和其它傳感器可以連接到處理單元301，如用于確定流管溫度的RTD傳感器。
驅(qū)動信號在將信號應(yīng)用到D/A轉(zhuǎn)換器302的路徑312上發(fā)送。D/A轉(zhuǎn)換器302還在路徑340上接收來自傳感器105、105’、205、205’中某一個的電流。驅(qū)動信號包括用于修改在路徑340上接收到的電流以產(chǎn)生模擬驅(qū)動信號的指令。D/A轉(zhuǎn)換器302是通用的D/A轉(zhuǎn)換器，如AD公司生產(chǎn)的AD7943芯片。來自D/A轉(zhuǎn)換器302的模擬信號通過路徑391應(yīng)用到放大器305。放大器305產(chǎn)生適當(dāng)振幅的驅(qū)動信號并通過路徑110 、210將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器104、204。放大器305可以是電流放大器或電壓放大器。由D/A轉(zhuǎn)換器302產(chǎn)生的信號依賴于放大器305的類型。路徑26將信號傳送到允許計(jì)量電子設(shè)備20從操作員接收數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)到操作員的輸入和輸出裝置(未示出)。
處理單元301是從存儲器讀取指令并執(zhí)行該指令以完成流量計(jì)各種不同功能的微處理器、處理器或處理器組。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，處理單元301是AD公司制造的ADSP-2185L微處理器。所執(zhí)行的功能包括但不限于通過路徑321從只讀存儲器(ROM)320計(jì)算原料的質(zhì)量流速、計(jì)算原料的體積流速及計(jì)算原料的密度。用于實(shí)現(xiàn)各種不同功能的數(shù)據(jù)及指令存儲在隨機(jī)存取存儲器(RAM)330中。處理單元301通過路徑331在RAM存儲器330中實(shí)現(xiàn)讀寫操作。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明由一個處理單元執(zhí)行以操作科里奧利流量計(jì)25的初始化算法400的流程圖。初始化算法400保證流量計(jì)25的啟動不失速，而不管流量計(jì)和所測量原料的類型。過程400從步驟401開始。在步驟401中，處理單元301產(chǎn)生應(yīng)用到驅(qū)動器104以開始流管201振蕩的信號。
在流管201開始振蕩以后，在步驟402中處理單元301產(chǎn)生信號并將其應(yīng)用到驅(qū)動器204，使得來自傳感器205、205’的傳感器信號保持在特定的速率。最好不需要頻率估計(jì)就能將傳感器信號控制在特定的伏特級或毫伏級。將傳感器信號控制在特定的伏特級或毫伏級稱為控制速率。以伏特為單位的傳感器振幅與流管201的速率成正比，且該速率信號來自傳感器205、205’，因?yàn)楫?dāng)流量計(jì)開始工作時，沒有合理的頻率或信號用于陷波濾波器估計(jì)。對于直管流量計(jì)25，流管201的速率關(guān)于平衡桿221。但是，期望能夠控制這個速率信號的振幅，從而實(shí)現(xiàn)對速率類型的控制。一旦流量計(jì)25是運(yùn)行的，就有合理的陷波輸出，從而有足夠的信噪比用于陷波濾波器鎖定在該驅(qū)動頻率上并轉(zhuǎn)變到如大多數(shù)流量計(jì)驅(qū)動電路中典型的排量或位置類型控制。
然后在步驟403中當(dāng)驅(qū)動頻率確定時，接收到的傳感器信號應(yīng)用到收斂的陷波濾波器。然后在步驟404中處理單元301產(chǎn)生驅(qū)動信號并將其應(yīng)用到驅(qū)動器204，保持來自傳感器205、205’的傳感器信號的特定振幅。這稱為排量或位置類型控制，是傳感器振幅和管道周期的產(chǎn)物。
圖5說明了初始設(shè)置處理單元301以產(chǎn)生并應(yīng)用初始驅(qū)動信號的過程500。過程500從步驟501開始，其中變量在信號產(chǎn)生之前加載。在圖6中示出的過程600是一個用于加載這些變量的過程。過程600從步驟601設(shè)置傳感器振幅開始。這個傳感器信號的振幅來自科里奧利傳感器。傳感器信號的振幅在驅(qū)動算法中用于幾種方式。一種利用傳感器振幅的實(shí)例是確定流管的排量。第一個變量傳感器振幅被加載并轉(zhuǎn)換成毫伏。這是傳感器信號真正的振幅。
在步驟602中確定了管道周期。這個管道周期是對流量計(jì)5、25工作頻率倒數(shù)的工作頻率的估計(jì)。需要管道周期與傳感器振幅一起使用以便獲得驅(qū)動控制。在步驟603中，過程600以初始化期望目標(biāo)設(shè)置結(jié)束。該目標(biāo)設(shè)置是設(shè)置用于驅(qū)動算法的點(diǎn)，有時稱為以毫伏每Hz為單位的排量目標(biāo)。
回過頭來參考圖5，過程500繼續(xù)進(jìn)行到步驟502。處理單元301設(shè)置一個階躍高增益為關(guān)閉。在步驟503中，一個可編程增益放大器設(shè)置為單位增益。該可編程增益放大器在A/D轉(zhuǎn)換器303、303’的輸入端。
在步驟504中，操作中所需的標(biāo)記初始化。標(biāo)記包括編碼可編程增益振幅(PGA)、設(shè)置陷波轉(zhuǎn)換及管道頻率轉(zhuǎn)換。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，這三個變量都設(shè)為FALSE。由于一些隨后的步驟需要超時，在步驟505中為了隨后的使用將定時器也初始化。
在步驟506中，一個陷波濾波器也進(jìn)行了初始化。陷波濾波器也可以指自適應(yīng)線路估計(jì)器。當(dāng)單元上電時該陷波濾波器開始進(jìn)入保持模式。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，陷波濾波器初始化為500Hz。因?yàn)樵趤碜詡鞲衅?05、105’、205、205’的傳感器信號上沒有足夠的信噪比，陷波濾波器將沒有可以鎖定的信號，所以使用500Hz。在步驟507中，一個保持標(biāo)記設(shè)為TRUE。該保持標(biāo)記通知ΔT計(jì)算過程保持其上一次已知的值。保持該值的原因是在系統(tǒng)啟動期間，幾乎沒有值發(fā)送ΔT值，當(dāng)流量計(jì)沒有正確出現(xiàn)或啟動時，ΔT值最終為用戶建立質(zhì)量流信息。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，ΔT將保持為在上電時為0納秒的初始值或上一次已知的好值。例如，典型地該保持值為大約10秒大，或換句話說，該值是在10秒之前獲得的。只有當(dāng)驅(qū)動器104、204鎖定信號而且條件滿足，因而我們可以確保有下面所述的穩(wěn)定輸出時，在本案例中為ΔT的過程變量和用于密度的頻率估計(jì)才會被釋放并允許前進(jìn)到另一個由計(jì)量電子設(shè)備20執(zhí)行的應(yīng)用。過程500在步驟507后結(jié)束。
圖7說明了用于應(yīng)用驅(qū)動信號使流管開始振動的過程700。這稱為階躍過程。過程700涉及一個閉合回路反饋系統(tǒng)的放大。硬件增益設(shè)為最大值，而傳感器105、105’、205、205’允許使用任何在傳感器105、105’、205、205’可用的噪聲或信號再生啟動。來自傳感器105、105’、205、205’的該噪聲或信號被放大很多后反饋并應(yīng)用到驅(qū)動器104、204。該階躍過程是一個漸進(jìn)的能量算法。階躍過程700通過線性增加能量應(yīng)用的寬度或時間及增加振幅來逐步增加應(yīng)用到管道的能量。
過程700從步驟701處理單元301初始化完成過程700所需的任何標(biāo)記開始。接著在步驟702中定時器初始化。該初始化的定時器在下面用于測量作用時間和停工時間。接著在步驟703中要應(yīng)用的信號的振幅被初始化，并且在步驟704中設(shè)置初始作用時間。
然后信號以下面列出的方式應(yīng)用經(jīng)過一些重復(fù)，直到到達(dá)傳感器信號足夠的振幅。
在步驟705中，處理單元301確定是否到達(dá)超時。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，超時周期為15秒。如果過程700沒有到達(dá)足夠的傳感器信號，過程700將回到過程400的步驟401以重復(fù)啟動算法。如果沒有到達(dá)超時，在步驟706中將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器104、204一段作用時間。然后傳感器信號在步驟707中被檢測以確定該信號的振幅是否足以應(yīng)用到陷波濾波器。傳感器信號應(yīng)當(dāng)有足夠的信噪比以便陷波濾波器能夠收斂到驅(qū)動頻率的估計(jì)值。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，振幅是50毫伏。如果傳感器信號的振幅足夠，則過程700結(jié)束。
否則，過程700繼續(xù)到步驟708，其中應(yīng)用到驅(qū)動器104、204的傳感器信號的振幅被調(diào)整。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，通過將數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)的倍數(shù)增加2來調(diào)整振幅。在步驟709中，作用時間被調(diào)整。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，作用時間增加了10毫秒。然后在步驟710中處理單元301等待一段延遲時間而且過程700從步驟705開始重復(fù)。
下面示出了在一種優(yōu)選實(shí)施例中過程700是如何工作的。第一次通過過程700使階躍過程700的工作時間持續(xù)10毫秒，而空閑時間持續(xù)100毫秒?？臻e時間的持續(xù)時間固定在100毫秒。隨后每一次通過步驟705至710都以10毫秒的增量逐漸增加工作時間的寬度。這樣，第二次調(diào)用該例程將導(dǎo)致20毫秒的階躍工作時間。第三次調(diào)用將有30毫秒的階躍工作時間，等等。在這些工作時間間隔中，從DAC倍數(shù)為2開始并以2為步長線性增加該值來調(diào)整應(yīng)用到驅(qū)動器104、204的信號增益的振幅。
在傳感器信號的振幅到達(dá)50毫伏之后，處理單元301控制應(yīng)用到驅(qū)動器104、204的電壓以保持傳感器信號的振幅，且在圖4所示過程400的步驟403中完成陷波濾波器的收斂。如果陷波收斂沒有在一段時間內(nèi)到達(dá)，例如15秒，則過程400從步驟401開始重復(fù)。
過程800是用于確定陷波濾波器是否收斂到驅(qū)動頻率的過程。過程800從確定超時周期是否終止開始。如果超時周期已經(jīng)終止，則在步驟810中處理單元301回到過程400的步驟401重新啟動流量計(jì)5、25。
如果超時周期沒有終止，則在步驟802中陷波濾波器被測試收斂性。陷波收斂的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)當(dāng)頻率估計(jì)向量的變化落后于預(yù)定閾值，如.316平方Hz時，對該頻率估計(jì)向量的變化計(jì)算。一旦陷波濾波器收斂到一個最終的值，該陷波濾波器或驅(qū)動頻率被認(rèn)為足夠穩(wěn)定可以在隨后狀態(tài)中當(dāng)控制排量時用于驅(qū)動回路。
在陷波濾波器獲得收斂的管道頻率估計(jì)以后，過程800在步驟803中執(zhí)行過程900。在過程900中，獲得用于回路驅(qū)動控制的流量計(jì)5、25的參數(shù)。特別地，在步驟901中確定比例增益值，在步驟902中確定積分增益。該比例和積分增益值是從由頻率估計(jì)確定的一個表中讀出來的。
可選地，流量計(jì)參數(shù)可以用下面的方式確定。陷波濾波器頻率被檢驗(yàn)以確定附裝流量計(jì)的類型。如果頻率高于預(yù)定頻率，如350Hz，則確定附裝流量計(jì)25是直管且那些增益參數(shù)將加載。如果頻率低于350Hz，則確定流量計(jì)5是彎管且那種類型流量計(jì)的正確增益參數(shù)將加載。步驟803之后過程800結(jié)束。
在過程800完成且陷波濾波器收斂之后，現(xiàn)在處理單元301可以在過程400的步驟404中通過傳統(tǒng)的位置或排量方法控制驅(qū)動信號。隨后的控制是根據(jù)以毫伏每Hz為目標(biāo)的管道位置。在直管流量計(jì)25的情況下，在一種優(yōu)選實(shí)施例中該目標(biāo)被設(shè)置為半毫伏每Hz。
然后計(jì)量電子設(shè)備20執(zhí)行過程1000以完成回路鎖定測試。過程1000從步驟1001開始，其中確定超時周期是否結(jié)束。如果該時間周期結(jié)束，則處理單元301回到過程400的步驟401。如果沒有到達(dá)該超時周期，則在步驟1002中執(zhí)行回路穩(wěn)定性測試。對回路穩(wěn)定性或回路收斂性的測試以一種與在陷波頻率估計(jì)轉(zhuǎn)換中所使用方式相似的方式確定。對于回路穩(wěn)定性，在步驟1003中對在步驟1002中確定的驅(qū)動信號誤差執(zhí)行收斂測試。驅(qū)動誤差是期望目標(biāo)同真正獲得目標(biāo)之間的差值。在直管流量計(jì)25的情況下，該差值是半毫伏每Hz。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，誤差向量的變化被測試為在.01平方毫伏每平方Hz之內(nèi)。當(dāng)滿足該標(biāo)準(zhǔn)并且誤差的絕對值在目標(biāo)設(shè)置點(diǎn)的50％之內(nèi)時，則表示回路已收斂并鎖定，且設(shè)置恰當(dāng)?shù)淖兞縼碇甘具@個條件是步驟1004，過程1000結(jié)束。由于這個誤差的平均值或期望值必須設(shè)計(jì)為0，所以對驅(qū)動誤差的收斂性測試實(shí)際上是對由驅(qū)動回路產(chǎn)生的誤差信號的能量計(jì)算。
過程1000完成且發(fā)現(xiàn)驅(qū)動回路穩(wěn)定之后，過程1100被執(zhí)行以保持流量計(jì)的正常工作。在步驟1101中設(shè)置可編程增益振幅。步驟1101是對A/D轉(zhuǎn)換器303、303’上輸入信噪比的優(yōu)化。一旦可編程增益放大器被設(shè)置，在步驟1102中執(zhí)行一個延遲。該延遲考慮到了可能發(fā)生在輸入數(shù)據(jù)流上作為增益變化結(jié)果的瞬變。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，該延遲時間設(shè)為半秒。延遲一結(jié)束，就在步驟1103中根據(jù)排量或位置類型控制產(chǎn)生信號且所有的過程變量都允許正常修改。特別地，ΔT允許修改以便質(zhì)量流可以提供給用戶。
在步驟1104中，處理單元301監(jiān)控傳感器信號的振幅。如果該振幅不在期望電平上，則在步驟1105中執(zhí)行一個寬恕過程。這保持管道在檢驗(yàn)狀態(tài)的排量為確定的直管情況下半毫伏每Hz或雙彎管情況下3.4毫伏每Hz。在這種狀態(tài)期間，為了有足夠的信號電平，傳感器信號的振幅被監(jiān)控。只要左傳感器105、205的信號電平保持大于20毫伏，過程1100就重復(fù)步驟1103和1104。如果該振幅降到低于閾值，例如20毫伏，則在步驟1105執(zhí)行一個寬恕過程。
圖12說明了寬恕過程1200。過程1200從步驟1201開始。在步驟1201中，一個保持標(biāo)記被設(shè)置以指示增量時間的上一次可靠值，該值將被所有的應(yīng)用使用。在步驟1202中，確定傳感器信號的振幅是否在預(yù)定時間內(nèi)回到期望電平。如果該傳感器信號回到期望振幅，則過程1200回到過程1100的步驟1103。否則，過程1200回到過程400的步驟401重新啟動流量計(jì)。
圖13說明了由計(jì)量電子設(shè)備20執(zhí)行以提供本發(fā)明的算法的一種優(yōu)選實(shí)施例的狀態(tài)機(jī)。驅(qū)動算法1300由狀態(tài)機(jī)來具體表示并以軟件方式實(shí)現(xiàn)。該狀態(tài)機(jī)的主要功能稱為更新驅(qū)動。該功能在計(jì)量電子設(shè)備20的前臺調(diào)用，如由位于Boulder，Colorado的Micro Motion公司制造的Altus計(jì)量電子設(shè)備20。Altus計(jì)量電子設(shè)備20的工作速度為每秒750次調(diào)用。這是驅(qū)動算法1300設(shè)計(jì)的速率。
驅(qū)動算法1300從狀態(tài)1301開始，其中在部分啟動狀態(tài)機(jī)之前加載了一些變量。首先是左傳感器振幅。該左傳感器信號的振幅在驅(qū)動算法1300中以幾種方式使用。例如，左傳感器振幅用于確定管道的排量。左傳感器振幅加載并轉(zhuǎn)換成毫伏。左傳感器振幅是傳感器信號的真正振幅。
管道周期也被加載。管道周期值是對傳感器工作頻率倒數(shù)的估計(jì)。為了獲得驅(qū)動控制，管道周期和傳感器振幅一起使用。
期望目標(biāo)也被加載。該期望目標(biāo)是驅(qū)動算法的設(shè)置點(diǎn)。該期望目標(biāo)以毫伏每Hz的單位給出。
然后左傳感器振幅被濾波。該左傳感器信號的振幅經(jīng)常是有噪聲的，因此有一個單極遞歸濾波器用于平滑該左傳感器振幅。
一旦這些變量都已經(jīng)初始化，更新驅(qū)動例程在狀態(tài)1301調(diào)用。如果這是狀態(tài)機(jī)第一次被調(diào)用，則狀態(tài)1301主要是一個初始化狀態(tài)，尤其是當(dāng)計(jì)量電子設(shè)備20上電時。如果驅(qū)動器104、204第一次被驅(qū)動信號激勵，則狀態(tài)1301也是初始化狀態(tài)。該初始化由關(guān)閉階躍高增益信號和設(shè)置可編程增益放大器獲得單位增益開始，其中可編程增益放大器是A/D轉(zhuǎn)換器輸入端的輸入。
標(biāo)記信號也在狀態(tài)1301初始化。標(biāo)記包括編碼PGA、設(shè)置陷波轉(zhuǎn)換和管道頻率轉(zhuǎn)換。這三個變量都設(shè)為FALSE。由于一些狀態(tài)需要超時，在狀態(tài)1301中定時器也初始化，以便在后面被需要該初始化的定時器的狀態(tài)使用。陷波濾波器也初始化為500Hz。使用500Hz是因?yàn)樵谧髠鞲衅餍盘柕妮斎胫袥]有足夠的信噪比，該陷波濾波器沒有可以鎖定的信號而且它可能漂移。該陷波濾波器典型地朝著DC向下漂移，使得對陷波濾波器來說，一旦有足夠的能量進(jìn)入驅(qū)動器，很難從左傳感器信號捕獲合理的信號。對該陷波濾波器進(jìn)行一個位于某最小值和某正的較大值之間的合理值的檢驗(yàn)。典型地該最小值為30Hz，而最大值為900Hz。如果值在這些值之內(nèi)，則陷波濾波器保持當(dāng)前值。反之，如果陷波濾波器不在這個范圍之內(nèi)，則陷波濾波器復(fù)位到500Hz。在正常條件下驅(qū)動算法1300的過程中，驅(qū)動誤差信號是真正頻率和期望目標(biāo)頻率之間的差值。執(zhí)行一個收斂性測試并且隨后在狀態(tài)1301中執(zhí)行對驅(qū)動誤差信號測試的初始化。同樣地，收斂性測試在自適應(yīng)線路估計(jì)器輸出端執(zhí)行。
在狀態(tài)1301中一個稱為PV_Hold的標(biāo)記被設(shè)為TRUE。PV_Hold標(biāo)記通知ΔT計(jì)算過程保持其上一次的已知值。這樣做的原因是在系統(tǒng)啟動期間幾乎沒有值發(fā)送ΔT值，當(dāng)傳感器沒有正確啟動時ΔT值最終為用戶創(chuàng)建質(zhì)量流信息。在緩動流條件和啟動期間，ΔT保持為0納秒的初始值或上一次已知的好值。該上一次已知的好值為大約10秒大，是在10秒之前獲得的值。一旦驅(qū)動器104、204鎖定一個信號并且系統(tǒng)被鎖定，則過程變量，在這種情況下是ΔT，和頻率估計(jì)將被釋放并允許進(jìn)入到其它應(yīng)用。
最后，由狀態(tài)1302提供一個1/750秒的延遲。該延遲允許當(dāng)在隨后狀態(tài)中流管開始振動時A/D緩沖區(qū)有時間填充已知的好數(shù)據(jù)。緩沖區(qū)以好數(shù)據(jù)填充確保返回狀態(tài)1301的最小閾值條件不會因?yàn)槠茐幕蚺f數(shù)據(jù)而發(fā)生。該延遲允許數(shù)據(jù)流中的瞬變條件在進(jìn)入狀態(tài)1303之前通過。
在狀態(tài)1302中的延遲過后，進(jìn)入狀態(tài)1303。狀態(tài)1303是一個用于在狀態(tài)1304中描述的階躍算法的初始化功能。狀態(tài)1303還初始化一個定時器以確保狀態(tài)1304將在一段預(yù)定時間后超時。該時間設(shè)為15秒。
在狀態(tài)1304中，流管的振動發(fā)生。這稱為階躍過程。階躍過程從根本上涉及閉合回路反饋系統(tǒng)的放大。硬件增益設(shè)在最大值，且流量計(jì)5、25允許利用在傳感器流量計(jì)5、25可用的任何噪聲或信號再生啟動，放大很多之后反饋并發(fā)送到驅(qū)動線圈。狀態(tài)1304的階躍算法稱為漸進(jìn)式能量算法。該階躍算法通過線性增加能量應(yīng)用的寬度或時間及增加振幅來逐步增加應(yīng)用到管道的能量。
該階躍算法或漸進(jìn)式能量算法包括5個狀態(tài)。第一次通過該算法使階躍的工作時間持續(xù)10毫秒，而空閑時間持續(xù)100毫秒?？臻e時間的持續(xù)時間固定在100毫秒。隨后每一次調(diào)用該階躍算法都以10毫秒的增量逐漸增加工作時間的寬度。這樣，第二次調(diào)用該階躍算法將導(dǎo)致20毫秒的階躍工作時間。第三次調(diào)用將有30毫秒的階躍工作時間。在工作時間間隔中，從DAC倍數(shù)為2開始并以2為步長線性增加該值來調(diào)整增益的振幅。
漸進(jìn)式占空度的目的是在不對結(jié)構(gòu)過度施壓的情況下安全啟動管道。一到達(dá)50毫伏的傳感器信號，就進(jìn)入狀態(tài)1305。狀態(tài)1305是一個傳感器切斷算法。在狀態(tài)1305中，傳感器信號的振幅對陷波濾波器是足夠的，且陷波保持變量設(shè)為FALSE。設(shè)置該陷波保持變量為FALSE使自適應(yīng)陷波濾波器能夠試著估計(jì)管道頻率。
可選地，狀態(tài)1304在15秒超時發(fā)生之后進(jìn)行到狀態(tài)1305。陷波濾波器試圖鎖定給定的沒有足夠振幅的驅(qū)動頻率，因此陷波保持變量保持設(shè)置為TRUE。當(dāng)該陷波保持變量為TRUE時，保證狀態(tài)機(jī)從狀態(tài)1305回到起始狀態(tài)1301，且算法1300重復(fù)。這個過程將一直進(jìn)行到在傳感器信號中有至少50毫伏的足夠振幅。
狀態(tài)1305完成切斷算法并為陷波就緒狀態(tài)1306初始化一個超時定時器。在狀態(tài)1306中，進(jìn)行第一次控制管道的嘗試，并進(jìn)行對功能PI Drive的調(diào)用。PI Drive是不依賴傳感器驅(qū)動頻率，即陷波估計(jì)的速率控制。狀態(tài)1306中的隨后調(diào)用試圖保持50毫伏的傳感器信號，而陷波濾波器則檢驗(yàn)輸出收斂性。如果陷波收斂沒有在15秒之內(nèi)獲得，則狀態(tài)1306回到起始狀態(tài)1301重復(fù)驅(qū)動算法1300。陷波收斂的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)當(dāng)頻率估計(jì)向量的變化落后于預(yù)定閾值，如.316平方Hz時，對該頻率估計(jì)向量的變化計(jì)算。一旦狀態(tài)1306確定陷波已收斂到其最終值，驅(qū)動頻率被認(rèn)為足夠穩(wěn)定可以在隨后狀態(tài)中控制排量時用于驅(qū)動回路中。
當(dāng)陷波濾波器已收斂到其最終值且陷波估計(jì)器獲得對管道頻率收斂性的估計(jì)時，進(jìn)入狀態(tài)1307。在狀態(tài)1307中，獲得用于回路驅(qū)動控制的傳感器參數(shù)。特別地，該比例和積分增益值是從由頻率估計(jì)確定的一個表中讀出來的。如果頻率高于350Hz，則狀態(tài)1307確定附裝流量計(jì)是直管且用于直管的增益參數(shù)將加載。如果頻率估計(jì)低于350Hz，則狀態(tài)1307確定流量計(jì)是彎管且用于彎管傳感器的正確增益參數(shù)將加載。
狀態(tài)1307還從速率到位置或排量改變目標(biāo)類型。這樣，隨后對驅(qū)動信號的控制根據(jù)以毫伏每Hz為目標(biāo)的管道位置。在直管傳感器的情況下，目標(biāo)設(shè)置為半毫伏每Hz。
狀態(tài)機(jī)前進(jìn)到稱為回路鎖定測試的狀態(tài)1308。在狀態(tài)1308中，進(jìn)行對比例積分驅(qū)動控制功能的調(diào)用。該比例積分驅(qū)動控制是根據(jù)排量或位置控制。先前加載的驅(qū)動回路增益參數(shù)用于比例積分驅(qū)動控制功能。
在這個時候，狀態(tài)1308執(zhí)行對回路穩(wěn)定性的測試。在狀態(tài)1308中完成的對回路穩(wěn)定性或回路收斂性的測試以一種與用于陷波頻率估計(jì)轉(zhuǎn)換的方式相似的方式確定。對于回路穩(wěn)定性，收斂性測試在驅(qū)動誤差信號上執(zhí)行。該驅(qū)動誤差信號是期望目標(biāo)和真正頻率之間的差值。在直管的情況下，期望目標(biāo)是半毫伏每Hz。對于直管，誤差向量的變化被測試為在.01平方毫伏每平方Hz之內(nèi)。當(dāng)滿足該變化，且誤差的絕對值在目標(biāo)設(shè)置點(diǎn)的50％之內(nèi)時，則表示回路已收斂。由狀態(tài)1308設(shè)置適當(dāng)?shù)淖兞縼碇甘具@個回路是穩(wěn)定的。由于這個誤差的平均值或期望值必須設(shè)計(jì)為0，所以該收斂性測試實(shí)際上是對出自PI Drive回路的誤差信號的能量計(jì)算。
狀態(tài)1308也有15秒的超時周期。在該超時完成之后，驅(qū)動算法1300前進(jìn)到狀態(tài)1309，而不管回路是否達(dá)到穩(wěn)定的鎖定。狀態(tài)1309是延遲1狀態(tài)。狀態(tài)1308在算法1300中實(shí)際上是冗余的，起很小的作用。狀態(tài)1309在這個實(shí)施例中是饋贈狀態(tài)(legacy)。
算法1300前進(jìn)到狀態(tài)1310。狀態(tài)1310是設(shè)置可編程增益振幅(PGA)，其中實(shí)現(xiàn)了對A/D轉(zhuǎn)換器303、303’上輸入信噪比的優(yōu)化。一旦進(jìn)行了可編程增益放大器設(shè)置，算法1300就前進(jìn)到狀態(tài)1311。狀態(tài)1311是一個延遲狀態(tài)，考慮了可能發(fā)生在輸入數(shù)據(jù)流上來自作為增益變化結(jié)果的傳感器信號的瞬變。在狀態(tài)1311中設(shè)置了延遲時間。一旦半秒的延遲時間結(jié)束，算法就前進(jìn)到PI-DRIVE狀態(tài)1312。
算法1300在狀態(tài)1312中花費(fèi)了大部分的正常工作。狀態(tài)1312設(shè)置所有標(biāo)記以允許所有過程變量都能夠正常修改。特別地，為了使質(zhì)量流能夠通過其它應(yīng)用提供給用戶，允許ΔT修改。到這個時候，其它應(yīng)用已經(jīng)將ΔT保持在上一次已知的好值。此外，在狀態(tài)1312執(zhí)行了一個PI驅(qū)動控制功能。該P(yáng)I驅(qū)動控制的功能是繼續(xù)保持檢驗(yàn)狀態(tài)的管道排量在確定的閾值。在直管流量計(jì)的情況下，閾值為半毫伏每Hz。在雙彎管配置情況下，閾值為3.4毫伏每Hz。
在狀態(tài)1312期間，為了有足夠的信號電平，傳感器信號的振幅被監(jiān)控。當(dāng)左傳感器信號電平保持高于閾值，例如20毫伏時，狀態(tài)1312繼續(xù)正常工作。如果振幅降到低于閾值，算法1300將前進(jìn)到稱為寬恕的狀態(tài)1313。
狀態(tài)1313有5秒的超時。因此，傳感器振幅的恢復(fù)必須在這5秒之內(nèi)發(fā)生，否則算法1300回到1301重復(fù)。在寬恕狀態(tài)1313期間，過程變量標(biāo)記設(shè)為保持。這在超時期間防止對專門保持為上一次已知好值的ΔT的修改。如果傳感器信號的振幅增加并回到期望閾值之上，則算法1300回到狀態(tài)1312并作為正常操作的一部分繼續(xù)控制。過程變量標(biāo)記再次設(shè)為FALSE以允許對ΔT修改的發(fā)生。盡管算法1300處于狀態(tài)1313，陷波估計(jì)還是有可能降低。因此，陷波濾波器保持，從而濾波器向下漂移到一個不合適的值。
以上是對用于科里奧利流量計(jì)的驅(qū)動算法的描述。希望本領(lǐng)域技術(shù)人員可以并將設(shè)計(jì)出不違背如下面權(quán)利要求字面上或通過等價原則列出的本發(fā)明的可選驅(qū)動算法。
權(quán)利要求
1.一種初始化驅(qū)動電路的方法(400)，其中電路產(chǎn)生應(yīng)用于驅(qū)動器(104、204)使流管(103A、103B、201)振蕩的驅(qū)動信號，所述方法包括步驟(401)在預(yù)定增益下將所述驅(qū)動信號應(yīng)用到所述驅(qū)動器(104、204)以初始化所述流管(103A、103B、201)的振動；(402)控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的所述驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持接收自與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號的速率；(403)根據(jù)所述傳感器信號確定陷波濾波器是否收斂到流管(103A、103B、201)的一個驅(qū)動頻率；及(404)響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持流管(103A、103B、201)的排量。
2.權(quán)利要求1的方法(400)還包括步驟從所述傳感器(105、105’、205、205’)接受所述傳感器信號。
3.權(quán)利要求2的方法(400)還包括步驟(800)根據(jù)所述傳感器信號確定流管(103A、103B、201)的驅(qū)動頻率。
4.權(quán)利要求3的方法(400)，其中所述確定驅(qū)動頻率的步驟包括步驟比較所述驅(qū)動頻率和一個閾值頻率；及響應(yīng)所述驅(qū)動頻率大于所述閾值頻率，確定流管(103A、103B、201)是直管(201)。
5.權(quán)利要求4的方法(400)，其中所述確定驅(qū)動頻率的步驟還包括步驟響應(yīng)所述驅(qū)動頻率小于或等于所述閾值頻率，確定流管(103A、103B、201)是彎流管(103A、103B)。
6.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(501)設(shè)置至少一個變量用于產(chǎn)生所述驅(qū)動信號。
7.權(quán)利要求6的方法(400)，其中所述設(shè)置至少一個變量的步驟(501)包括步驟(601)設(shè)置傳感器振幅。
8.權(quán)利要求7的方法(400)，其中所述傳感器振幅設(shè)置為期望電壓。
9.權(quán)利要求6的方法(400)，其中所述設(shè)置至少一個變量的步驟(501)包括步驟(602)設(shè)置流管(103A、103B、201)周期。
10.權(quán)利要求6的方法(400)，其中所述設(shè)置至少一個變量的步驟(501)包括步驟(603)設(shè)置期望驅(qū)動目標(biāo)。
11.權(quán)利要求10的方法(400)，其中所述期望驅(qū)動目標(biāo)設(shè)置為由目標(biāo)分配的目標(biāo)電壓。
12.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(502)設(shè)置階躍增益信號為關(guān)閉。
13.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(503)設(shè)置可編程增益放大器為單位增益。
14.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(504)初始化標(biāo)記。
15.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(505)初始化定時器。
16.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟初始化陷波濾波器。
17.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述確定陷波濾波器是否收斂的步驟(403)包括步驟(801)確定定時器是否到達(dá)超時；及(810)響應(yīng)對定時器到達(dá)所述超時的確定，回到所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的步驟。
18.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述控制驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持排量的步驟(404)還包括步驟(803)響應(yīng)對陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)參數(shù)。
19.權(quán)利要求1的方法(400)還包括步驟(804)確定所述陷波濾波器是否收斂到一個期望范圍內(nèi)的陷波濾波器值；及(810)響應(yīng)對所述陷波濾波器值在期望范圍之外的確定，返回所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的步驟(401)。
20.權(quán)利要求19的方法(400)，其中所述確定陷波濾波器值是否在期望范圍內(nèi)的步驟包括步驟比較所述陷波濾波器值與最小值。
21.權(quán)利要求20的方法(400)，其中所述最小值為30Hz。
22.權(quán)利要求19的方法(400)，其中所述確定陷波濾波器值是否在期望范圍內(nèi)的步驟包括步驟比較所述陷波濾波器值與最大值。
23.權(quán)利要求22的方法(400)，其中所述最大值為900Hz。
24.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(703)設(shè)置所述驅(qū)動信號的振幅為初始振幅。
25.權(quán)利要求24的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(704)設(shè)置所述驅(qū)動信號的初始作用時間。
26.權(quán)利要求25的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟包括步驟(706)將所述驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)一段所述的作用時間。
27.權(quán)利要求26的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(707)確定所述傳感器信號的振幅對陷波濾波器是否足夠。
28.權(quán)利要求27的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(708)響應(yīng)所述傳感器信號的振幅對陷波濾波器不夠的確定，調(diào)整驅(qū)動信號的振幅。
29.權(quán)利要求28的方法(400)，其中所述調(diào)整驅(qū)動信號振幅的步驟(708)包括步驟將數(shù)模轉(zhuǎn)換的倍數(shù)增加2。
30.權(quán)利要求29的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(709)響應(yīng)所述傳感器信號的振幅對陷波濾波器不夠的確定，調(diào)整作用時間。
31.權(quán)利要求30的方法(400)，其中所述調(diào)整作用時間的步驟(709)包括步驟將作用時間增加10毫秒。
32.權(quán)利要求31的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟等待一個延遲周期；及響應(yīng)等待所述延遲周期，應(yīng)用利用了調(diào)整的驅(qū)動信號振幅的所述驅(qū)動信號和所述調(diào)整的作用時間。
33.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)振動的步驟(401)包括步驟(705)確定定時器是否到達(dá)超時；及響應(yīng)對所述定時器到達(dá)超時的確定，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的步驟。
34.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持速率的步驟(402)包括保持所述速率至少在50毫伏。
35.權(quán)利要求1的方法(400)還包括步驟(803)響應(yīng)對陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)傳感器參數(shù)。
36.權(quán)利要求35的方法(400)，其中所述確定流量計(jì)傳感器參數(shù)的步驟(803)包括步驟(901)確定應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的比例增益。
37.權(quán)利要求35的方法(400)，其中所述確定流量計(jì)傳感器參數(shù)的步驟(803)包括步驟(902)確定應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的積分增益。
38.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持速率的步驟包括步驟(1000)測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定。
39.權(quán)利要求38的方法(400)，其中所述測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定的步驟(1000)包括步驟(1002)確定接收自與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號的驅(qū)動誤差。
40.權(quán)利要求39的方法(400)，其中所述測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定的步驟(1000)還包括步驟(1003)確定所述驅(qū)動誤差是否收斂到0。
41.權(quán)利要求38的方法(400)，其中所述測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定的步驟(1000)包括步驟(1001)確定定時器是否到達(dá)超時；及響應(yīng)所述定時器到達(dá)超時，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的步驟。
42.權(quán)利要求38的方法(400)，其中所述測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定的步驟(1000)還包括響應(yīng)對所述驅(qū)動回路增益未鎖定的確定，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的步驟。
43.權(quán)利要求1的方法(400)，其中所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持排量的步驟(404)包括步驟(1101)設(shè)置可編程增益振幅；(1103)產(chǎn)生所述驅(qū)動信號以保持與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號的振幅；(1104)確定所述傳感器信號的振幅是否保持；及(1105)響應(yīng)所述傳感器信號的振幅沒有保持，執(zhí)行一個寬恕過程。
44.權(quán)利要求43的方法(400)，其中所述控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持排量的步驟還包括步驟(1102)將對所述傳感器信號的測量延遲一段預(yù)定時間以處理瞬變。
45.權(quán)利要求43的方法(400)，其中所述執(zhí)行寬恕過程的步驟包括步驟(1201)保持上一次的增量時間計(jì)算結(jié)果；(1202)確定所述傳感器信號的振幅是否在給定時間內(nèi)回到保持的振幅；及響應(yīng)對所述傳感器信號的振幅沒有在給定時間內(nèi)回到傳感器信號保持的振幅的確定，重復(fù)所述將驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的步驟。
46.一種用于測量原料過程參數(shù)的裝置(5-25)，帶所述原料流經(jīng)的流管(103A、103B、201)、振動所述流管(103A、103B、201)的驅(qū)動器(104、204)、與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的用于測量振動的傳感器(105、105’、205、205’)，及用于產(chǎn)生發(fā)射到驅(qū)動器(104、204)使流管(103A、103B、201)振動的驅(qū)動信號并接收來自傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號的計(jì)量電子設(shè)備(20)。所述裝置(5-25)還包括所述計(jì)量電子設(shè)備(20)中的電路配置為a)(401)在預(yù)定增益下將所述驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)以初始化流管(103A、103B、201)的振動；b)(402)控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持接收自與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號的速率；c)(403)根據(jù)所述傳感器信號確定陷波濾波器是否收斂到流管(103A、103B、201)的一個驅(qū)動頻率；及d)(404)響應(yīng)對陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率，控制應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓以保持流管(103A、103B、201)的排量。
47.權(quán)利要求46的裝置(5-25)還包括所述計(jì)量電子設(shè)備(20)中的電路配置為接收來自傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號。
48.權(quán)利要求47的裝置(5-25)還包括所述計(jì)量電子設(shè)備(20)中的電路配置為根據(jù)所述傳感器信號確定流管(103A、103B、201)的驅(qū)動頻率。
49.權(quán)利要求48的裝置(5-25)，其中所述電路配置為比較所述驅(qū)動頻率與一個閾值頻率，并響應(yīng)該驅(qū)動頻率大于所述閾值頻率，確定流管(103A、103B、201)是直管(201)。
50.權(quán)利要求49的裝置(5-25)，其中所述電路配置為響應(yīng)驅(qū)動頻率小于或等于所述閾值頻率，確定流管(103A、103B、201)是彎流管(103A、103B)。
51.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置至少一個變量用于產(chǎn)生所述驅(qū)動信號。
52.權(quán)利要求51的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置傳感器振幅。
53.權(quán)利要求52的裝置(5-25)，其中所述傳感器振幅設(shè)置為期望電壓。
54.權(quán)利要求51的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置流管(103A、103B、201)周期。
55.權(quán)利要求51的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置期望驅(qū)動目標(biāo)。
56.權(quán)利要求55的裝置(5-25)，其中所述期望驅(qū)動目標(biāo)設(shè)置成由目標(biāo)頻率分配的目標(biāo)電壓。
57.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置階躍增益信號為關(guān)閉。
58.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置可編程增益放大器為單位增益。
59.權(quán)利要求46的裝置，其中所述電路配置為初始化標(biāo)記。
60.權(quán)利要求46的裝置，其中所述電路配置為初始化定時器。
61.權(quán)利要求46的裝置，其中所述電路配置為初始化陷波濾波器。
62.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定定時器是否到達(dá)超時，并響應(yīng)對所述定時器到達(dá)超時的確定，(810)回到操作a)。
63.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)參數(shù)。
64.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路還包括所述計(jì)量電子設(shè)備(20)中的電路配置為(804)確定所述陷波濾波器是否收斂到在期望范圍內(nèi)的一個陷波濾波器值，并(401)響應(yīng)對所述陷波濾波器值不在期望范圍內(nèi)的確定，(810)回到操作a)。
65.權(quán)利要求64的裝置(5-25)，其中所述電路配置為比較所述陷波濾波器值與最小值。
66.權(quán)利要求65的裝置(5-25)，其中所述最小值為30Hz。
67.權(quán)利要求64的裝置(5-25)，其中所述電路配置為比較所述陷波濾波器值與最大值。
68.權(quán)利要求67的裝置(5-25)，其中所述最大值為900Hz。
69.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置所述驅(qū)動信號的振幅為初始振幅。
70.權(quán)利要求69的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置(704)所述驅(qū)動信號的初始作用時間。
71.權(quán)利要求70的裝置(5-25)，其中所述電路配置為將所述驅(qū)動信號應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)一段所述的作用時間。
72.權(quán)利要求71的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定所述傳感器信號的振幅對所述陷波濾波器是否足夠。
73.權(quán)利要求72的裝置(5-25)，其中所述電路配置為響應(yīng)所述傳感器信號的振幅對所述陷波濾波器不夠的確定，調(diào)整所述驅(qū)動信號的振幅。
74.權(quán)利要求73的裝置(5-25)，其中所述電路配置為將數(shù)模轉(zhuǎn)換的倍數(shù)增加2。
75.權(quán)利要求74的裝置(5-25)，其中所述電路配置為響應(yīng)對所述驅(qū)動信號振幅不夠的確定，調(diào)整所述作用時間。
76.權(quán)利要求75的裝置(5-25)，其中所述電路配置為將作用時間增加10毫秒。
77.權(quán)利要求76的裝置(5-25)，其中所述電路配置為等待一個延遲周期，并響應(yīng)等待所述延遲周期，應(yīng)用利用了調(diào)整的驅(qū)動信號振幅的所述驅(qū)動信號和所述調(diào)整的作用時間。
78.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定定時器是否到達(dá)超時，并響應(yīng)對所述定時器到達(dá)超時，重新開始操作a)。
79.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為保持所述速率至少在50毫伏。
80.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為響應(yīng)對所述陷波濾波器收斂到所述驅(qū)動頻率的確定，確定流量計(jì)傳感器參數(shù)。
81.權(quán)利要求80的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的比例增益。
82.權(quán)利要求80的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定應(yīng)用到驅(qū)動器(104、204)的驅(qū)動信號的積分增益。
83.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為執(zhí)行測試以確定驅(qū)動回路增益是否鎖定。
84.權(quán)利要求83的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定接收自與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號的驅(qū)動誤差。
85.權(quán)利要求84的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定所述驅(qū)動誤差是否收斂到0。
86.權(quán)利要求83的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定定時器是否到達(dá)超時，并響應(yīng)所述定時器到達(dá)超時，重復(fù)操作a)。
87.權(quán)利要求83的裝置(5-25)，其中所述電路配置為響應(yīng)對所述驅(qū)動回路增益未鎖定的確定，重復(fù)操作a)。
88.權(quán)利要求46的裝置(5-25)，其中所述電路配置為設(shè)置可編程增益振幅，(1103)產(chǎn)生所述驅(qū)動信號來保持接收自與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號的振幅，(1104)確定所述傳感器信號的振幅是否保持，及(1105)響應(yīng)所述傳感器信號的振幅沒有保持，執(zhí)行一個寬恕過程。
89.權(quán)利要求88的裝置(5-25)，其中所述電路配置為將對所述傳感器信號的測量延遲一段預(yù)定的時間來解決瞬變。
90.權(quán)利要求88的裝置(5-25)，其中所述電路配置為確定所述傳感器信號的振幅是否在給定時間內(nèi)回到所述保持的振幅，并響應(yīng)對所述傳感器信號的振幅沒有在給定時間內(nèi)回到所述傳感器信號保持的振幅的確定，重復(fù)操作a)。
全文摘要
一種在驅(qū)動電路中用于初始化參數(shù)的系統(tǒng)。本發(fā)明將初始驅(qū)動信號應(yīng)用到使所述流管(103A、103B、201)振動的驅(qū)動電路。然后流管(103A、103B、201)的配置由接收自與流管(103A、103B、201)關(guān)聯(lián)的傳感器(105、105’、205、205’)的傳感器信號來確定。然后根據(jù)流管(103A、103B、201)的配置來設(shè)置用于產(chǎn)生所述驅(qū)動信號的參數(shù)。
文檔編號G01F1/84GK1418309SQ01806546
公開日2003年5月14日 申請日期2001年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月14日
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