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KR101868375B1 - 측방향 모드 강성을 결정함으로써 진동계에서 유체 튜브의 횡단면적의 변화에 대한 검출 - Google Patents

측방향 모드 강성을 결정함으로써 진동계에서 유체 튜브의 횡단면적의 변화에 대한 검출 Download PDF

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KR101868375B1
KR101868375B1 KR1020157017351A KR20157017351A KR101868375B1 KR 101868375 B1 KR101868375 B1 KR 101868375B1 KR 1020157017351 A KR1020157017351 A KR 1020157017351A KR 20157017351 A KR20157017351 A KR 20157017351A KR 101868375 B1 KR101868375 B1 KR 101868375B1
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vibration
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fluid
stiffness
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골디노 알베스
마크 제임스 벨
Original Assignee
마이크로 모우션, 인코포레이티드
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Abstract

진동계(5)에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 구동 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들 중 하나 이상을 진동시키는 단계를 포함한다. 구동 모드 센서 신호(310)들이 구동 모드 진동에 대한 진동 응답에 기초하여 수신된다. 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들 중 하나 이상이 구동 모드에 대략 수직한 측방향 모드 진동으로 진동된다. 측방향 모드 센서 신호(317)들이 측방향 모드 진동들에 대한 진동 응답에 기초하여 수신된다. 본 방법은 측방향 모드 센서 신호(317)들에 기초하여 측방향 모드 강성(318)을 결정하는 단계를 더 포함한다.

Description

측방향 모드 강성을 결정함으로써 진동계에서 유체 튜브의 횡단면적의 변화에 대한 검출 {DETECTION OF A CHANGE IN THE CROSS-SECTIONAL AREA OF A FLUID TUBE IN A VIBRATING METER BY DETERMINING A LATERAL MODE STIFFNESS}
아래에 설명되는 실시예들은 진동계들, 그리고 더 자세하게는, 진동계들에서 유체 튜브의 횡단면적의 변화에 대한 개선된 검출에 관한 것이다.
파이프라인을 통해 유동하는 재료들의 질량 유동 및 다른 정보를 측정하기 위해 진동계들을 사용하는 것은 공지되어 있다. 하나의 특정한 타입의 진동계는 1985년 1월 1일에 제이. 이. 스미스(J.E. Smith) 등에 허여된 미국 특허 제 4,491,025 호 및 1982년 2월 11일에 제이. 이. 스미스에 허여된 Re. 31,450에서 개시된 것과 같은 진동 코리올리 유량계(vibrating Coriolis flow meter)이다. 이러한 진동계들은 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들을 가진다. 코리올리 질량 유량계의 각각의 유체 튜브 구성은 한 세트의 고유 진동 모드(natural vibration mode)들을 가지며, 이는 간단한 굽힘, 비틀림, 반경방향, 측방향, 또는 결합 타입일 수 있다. 각각의 유체 튜브는 이러한 고유 모드들 중 하나에서 공명(resonance)시 진동하도록 구동된다. 진동 모드들이 일반적으로 포함하는 유체 튜브 및 이에 포함된 재료의 조합된 질량, 강성, 및 댐핑(damping) 특징들에 의해 영향을 받는다. 따라서, 질량, 강성, 및 댐핑이 통상적으로 진동계의 초기 보정 동안 주지된 기술들을 사용하여 결정된다. 재료는 진동계의 입구 측면 상의 연결된 파이프라인으로부터 유량계 내로 유동한다. 이후에 재료는 유체 튜브 또는 유체 튜브들을 통해 지향되고 출구 측면 상에 연결되는 파이프라인으로 유량계를 나간다.
구동기는 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 힘을 가한다. 힘은 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들이 진동하는 것을 유발시킨다. 유량계를 통해 유동하는 재료가 없을 때, 유체 튜브에 따른 모든 지점들이 동일한 위상으로 진동한다. 재료가 유체 튜브들을 통해 유동하기 시작할 때, 코리올리 가속들은 유체 튜브들에 따른 각각의 지점이 유체 튜브들에 따른 다른 지점들에 대해 상이한 위상을 가지는 것을 유발시킨다. 유체 튜브의 입구 측면 상의 위상은 구동기를 래깅(lag)하는 반면에, 출구 측면 상의 위상은 구동기를 리딩(lead)한다. 센서들이 두 개의 지점들에서 유체 튜브의 운동을 나타내는 정현파 신호들(sinusoidal signal)들을 생성하기 위해 유체 튜브 상의 두 개의 상이한 지점들에 위치된다. 센서들로부터 수신되는 두 개의 신호들의 위상 차는 시간 단위들로 계산된다.
두 센서 신호들 사이의 시간 차는 유체 튜브 또는 유체 튜브들을 통해 유동하는 재료의 질량 유량에 비례한다. 재료의 질량 유량은 유동 보정 계수(flow calibration factor)와 시간 차를 곱함으로써 결정된다. 유동 보정 계수는 유체 튜브의 재료 특성들, 튜브 기하학적 형상, 및 횡단면 특성들에 의존한다. 유동 보정 계수에 영향을 주는 유체 튜브의 주요한 특성들 중 하나는 유체 튜브의 강성이다. 파이프라인 내의 유량계의 설치 전에, 유동 보정 계수가 보정 과정에 의해 결정된다. 보정 과정에서, 유체가 주어진 유량으로 유체 튜브를 통과하며, 시간 차와 유량 사이의 비율이 계산된다. 유체 튜브의 강성 및 댐핑 특성들이 본 분야에서 일반적으로 공지된 대로 보정 과정 동안 또한 결정된다.
코리올리 유량계의 하나의 장점은 측정된 질량 유량의 정확성이 유량계에서 이동 구성요소들의 마모, 예를 들어 기어들 등의 노-슬라이딩((no sliding of gear)에 의해 영향받지 않는다는 점이다. 유량이 유체 튜브 상의 두 개의 지점들 사이의 시간 차를 유동 보정 계수와 곱함으로써 결정된다. 단지 입력은 유체 튜브 상의 두 개의 지점들의 진동을 나타내는 센서들로부터의 정현파 신호들이다. 시간 차가 정현파 신호들로부터 계산된다. 진동 유체 튜브에서 이동 구성요소는 없다. 유동 보정 계수는 유체 튜브의 재료 및 횡단면 특성들에 비례한다. 따라서, 위상 차 및 유동 보정 계수의 측정은 유량계에서의 이동 구성요소들의 마모에 의해 영향을 받지 않는다.
그러나, 유체 튜브의 횡단면 특성들이 진동계들의 사용 동안 변화할 수 있다는 것은 문제이다. 유체 튜브의 재료 및 횡단면 특성들의 변화들은 유체 튜브를 통해 유동하는 재료에 의한 유체 튜브의 침식, 부식 및 코팅에 의해 유발될 수 있다.
유체 튜브들 자체의 횡단면적들에서의 변화를 검출하는 방법을 제공하기 위한 종래 기술의 시도들이 이루어졌으나, 이러한 시도들은 상대적으로 제한된다. 예를 들어, 본 출원인들에게 완전히(on its face) 양도된 미국 특허 제 6,092,409호는 유체 튜브들의 진동 기간의 변화에 기초하여 유체 튜브들의 횡단면적들의 변화들을 검출하는 시스템을 개시한다. 이러한 처리방법에 대한 문제점은 상기 방법이 측정 동안 유체 튜브들 내에 유동하게 될 공지된 밀도를 요구한다는 점이다. 유체 튜브들을 통해 유동하는 공지된 유체 없이, 진동의 기간에서의 변화는 유체 튜브들의 횡단면적들에서의 변화로 인한 것일 수 있거나 유체 밀도의 변화로 인한 것일 수 있다. 따라서, 진동계를 통해 유동하는 유체가 공지되지 않은 또는 변하는 밀도를 가질 수 있을 때, 이러한 처리방법은 현장에서 매우 유용하지 않다.
유체 튜브의 진동 응답에 기초하여 유체 튜브 강성을 결정하는 방법을 설명하는 다수의 종래 기술 예들이 또한 존재한다. 상기에 언급된 대로, 유체 튜브 강성이 일반적으로 초기 보정 동안 결정되고 계량기의 유동 보정 계수를 정확하게 결정하도록 요구된다. 본 분야에서 주지되고 진동계 산업에서 널리 이용되는 초기 보정 방법들 이외에도, 다른 종래 기술 예들은 기존 구동기 및 픽-오프 배열을 사용하여 현장에서 유체 튜브 강성을 결정하려고 시도한다. 예를 들어, 본 출원인들에게 완전히 양도된 미국 특허 제 6,678,624호는 모달 동적 강성 매트릭스(modal dynamic stiffness matrix)를 결정하고 이후에 유체 튜브 강성을 결정하는 방법을 개시한다. 본 출원인들에게 완전히 양도된 미국 특허 제 7,716,995호는 진동계의 다른 특성들 중 유체 튜브의 강성, 댐핑, 및 질량 특성들을 결정하기 위해 두 개 또는 그 초과의 진동 응답들을 사용하고 1 차 자유도 미분 방정식을 해결하는 다른 종래 기술 처리방법을 개시한다. '995 특허에서 논의되는 것처럼, 대부분의 기본적인 설명에서, 코리올리 계량기의 진동은 간단한 스프링 방정식을 사용하는 것이 특징일 수 있다.
Figure 112015062731953-pct00001
(1)
여기서:
f는 진동의 주파수이며;
m은 조립체의 질량이며;
τ는 진동의 기간이며; 그리고
k는 조립체의 강성이다.
방정식(1)은 강성(k)을 구하도록 재배열될 수 있으며, 조립체의 질량이 기존의 구동기 및 픽-오프 조립체들을 사용하여 용이하게 측정될 수 있다.
유체 튜브들의 횡단면적들에서의 변화들을 검출하는 것에 대한 다른 종래 기술의 시도가 미국 특허 제 7,865,318호에 의해 개시되며, 상기 특허는 완전히 본 출원인들에게 양도되고 상기 특허가 교시하는 모든 것이 인용에 의해 본원에 포함된다. '318 특허는 공명 구동 주파수를 기초하여 유체 튜브들의 강성을 결정한다. '318 특허는 유량계의 진동 응답이 개루프(open loop), 2차 구동 모델(second order drive model)에 의해 나타낼 수 있는 것을 설명하며, 이는 다음을 포함한다:
Figure 112015062731953-pct00002
(2)
여기서:
f는 시스템에 가해지는 힘이며;
x는 유체 튜브의 물리적 변위이며;
Figure 112015062731953-pct00003
는 유체 튜브의 속도이며;
Figure 112015062731953-pct00004
는 유체 튜브의 가속도이며;
M은 시스템의 질량이며;
C는 댐핑 특성이며; 그리고
K는 시스템의 강성 특성이다.
'318 특허는 다수의 대입(substitution)들을 수행하고 마침내 방정식(3)('318 특허에서는 방정식(9))에 이르며, 이는 다음과 같이 요약된다.
Figure 112015062731953-pct00005

여기서:
ζ는 댐핑 특성이며;
V는 구동 전압이며;
BLPO는 픽-오프 민감도 계수이며;
BLDR은 구동기 민감도 계수이며; 그리고
I는 구동 전류이다.
픽-오프 민감도 계수 및 구동기 민감도 계수는 일반적으로 각각 픽-오프 센서 및 구동기에 대해 공지되어 있거나 측정된다. 댐핑 특성은 통상적으로 유량계의 진동 응답이 붕괴(decay)를 측정하는 동안 진동 목표에 도달할 때까지 붕괴되는 것을 허용함으로써 결정된다. 따라서, '318 특허에서 설명되는 것처럼, 강성 매개변수(stiffness parameter)(K)가 댐핑 특성(ζ); 구동 전압(V); 및 구동 전류(I)를 측정함으로써/정량함으로써 결정될 수 있다. '318 특허에 의해 제안된 처리방법은 특정 환경들, 예컨대 구동 모드 강성의 변화들이 발생할 때에 만족스러운 결과들을 제공할 수 있지만, 시험으로, 특히 부식 또는 침식으로 인한 곡선형 유체 튜브들의 횡단면적들의 변화들이 튜브 굽힘부들의 외경에서 튜브 굽힘부들로부터 약간 하향으로 또는 튜브/매니폴드 용접 조인트들에서 통상적으로 일어나는 것을 보여주었다. 상기에 설명되는 M, C, K 및 ζ는 모드 의존적(mode dependent)이지만, 본 방법들은 구동 모드에서 구동 모드 공명 주파수(ωo) 그리고 M, C, K 및 ζ를 측정한다. 구동 모드 강성(K)는 유체 튜브들의 벽 두께가 변경될 때 변경된다. 그러나, 침식이 일반적으로 굽힘부들의 변화들을 초래하기 때문에, 이러한 구역들에서의 변화들은 일반적으로 측정된 굽힘 모드에 대해 매우 작은 충격만을 종종 가지며, 상기 구역들이 예를 들어 '318 특허에서 논의된 구동 모드 공명 주파수(ωo)로 통상적인 진동계들에서 진동된다. 굽힘부들에서의 변화들을 검출하기 위해, 응력/전단력(stress/strain)은 굽힘부들에서 생성될 필요가 있으며, 이는 일반적으로 구동 모드로 유체 튜브들을 구동할 때 일어나지 않는다. 따라서, 종래 기술의 계량기들은 현재 구동기 및 픽-오프 구조물을 사용하여 유체 튜브들의 횡단면적들에서의 변화를 통상적으로 검출할 수 없다.
유체 튜브의 강성 및 댐핑 특성을 결정하는 것이 실제로 모든 진동계들에 요구된다는 것이 이해되어야 한다. 결론적으로, 특정 방정식들이 위에 제공되지만, 이들은 아래 설명되는 실시예들의 범주를 어떠한 방식으로든 제한하지 않아야 한다. 당업자들은 측정된 진동 응답에 기초하여 유체 튜브 강성을 결정하기 위한 대안적인 방정식들 및 방법들을 용이하게 인식할 것이다.
현재 사용가능한 부적합한 강성 결정들로 인해, 부정확할 수 있는, 진동계에 의해 제공되는 측정값들을 표시하는 유체 튜브의 재료 및/또는 횡단면 특성들의 가능한 변화를 검출하는 시스템에 대한 본 분야에 필요성이 존재한다. 아래에 설명되는 실시예들은 이러한 그리고 다른 문제들을 극복하며, 본 분야에서 발전이 달성된다. 아래에 설명되는 실시예들은 통상적인 구동 모드 (굽힘) 뿐만 아니라 측방향 모드에서 진동될 수 있는 진동계를 제공한다. 횡단면적에서의 변화들은 일반적으로 튜브 굽힘부들의 외측 반경에서 일어나기 때문에, 횡단면적의 변화는 구동 모드 강성보다 매우 더 큰 크기(extent)로 유체 튜브들의 측방향 모드 강성에 영향을 줄 것이다. 다시 말해서, 측방향 모드 강성에서의 변화는 구동 모드 진동 주파수에 대한 상당한 효과를 갖지 않을 것이지만, 상기 변화는 종종 측방향 모드 진동 공명 주파수를 변화시킬 것이다.
진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법이 실시예에 따라 제공된다. 실시예에 따라, 본 방법은 구동 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계 및 구동 모드 진동에 대한 진동 응답에 기초하여 구동 모드 센서 신호들을 수신하는 단계를 포함한다. 본 방법은 구동 모드에 대략 수직한 측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계 및 측방향 모드 진동들에 대한 진동 응답에 기초하여 측방향 모드 센서 신호들을 수신하는 단계를 더 포함한다. 실시예에 따라, 본 방법은 측방향 모드 센서 신호들에 기초하여 측방향 모드 강성을 결정하는 단계를 더 포함한다.
처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치가 실시예에 따라 제공된다. 처리 시스템은 구동 모드 진동으로 하나 이상의 유체 튜브를 진동시키기 위해 구동 모드 구동 신호를 발생시키고 구동 모드 진동에 대한 진동 응답에 기초하여 구동 모드 센서 신호들을 수신하도록 구성된다. 실시예에 따라, 처리 시스템은 구동 모드에 대략 수직한 측방향 모드의 진동으로 하나 이상의 유체 튜브를 진동시키기 위해 측방향 모드 구동 신호를 발생시키도록 더 구성된다. 처리 시스템은 측방향 모드 진동들에 대한 진동 응답에 기초하여 측방향 모드 센서 신호들을 수신하고 측방향 모드 센서 신호들에 기초하여 측방향 모드 강성을 결정하도록 더 구성된다.
센서 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 진동계가 실시예에 따라 제공된다. 진동계는 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 및 하나 도는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되는 제 1 구동기를 포함하고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 구동 모드 진동을 유도하도록 배향된다. 하나 또는 그 초과의 픽-오프들이 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 구동 모드 진동을 감지하도록 배향된다. 실시예에 따라, 제 2 구동기가 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 측방향 모드 진동을 유도하도록 배향된다. 실시예에 따라, 진동계는 상기 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되고 상기 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 측방향 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프들을 더 포함한다.
양태들
양태에 따라, 진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법은,
구동 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계;
구동 모드 진동에 대한 진동 응답에 기초하여 구동 모드 센서 신호들을 수신하는 단계;
구동 모드에 대략 수직한 측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계;
측방향 모드 진동들에 대한 진동 응답에 기초하여 측방향 모드 센서 신호들을 수신하는 단계; 및
측방향 모드 센서 신호들에 기초하여 측방향 모드 강성을 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계는 하나 초과의 측방향 모드 주파수에서 하나 이상의 유체 튜브를 진동시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계는 측방향 모드 진동에서 서로에 대해 두 개의 유체 튜브들을 진동시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계는 측방향 모드 진동으로 케이스에 대하여 하나의 유체 튜브를 진동시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 측방향 모드 강성을 결정하는 단계는 측방향 모드 센서 신호들 및 구동 모드 센서 신호들에 기초한다.
바람직하게는, 본 방법은 결정된 측방향 모드 강성을 예상되는 측방향 모드 강성과 비교하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 예상되는 측방향 모드 강성은 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 내의 유체의 측정된 밀도에 기초한다.
다른 양태에 따라, 처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치로서,
상기 처리 시스템은,
구동 모드 진동으로 하나 이상의 유체 튜브를 진동시키기 위해 구동 모드 구동 신호를 발생시키며;
구동 모드 진동에 대한 진동 응답에 기초하여 구동 모드 센서 신호들을 수신하며;
구동 모드에 대략 수직한 측방향 모드의 진동으로 하나 이상의 유체 튜브를 진동시키기 위해 측방향 모드 구동 신호를 발생시키며;
측방향 모드 진동들에 대한 진동 응답에 기초하여 측방향 모드 센서 신호들을 수신하며; 그리고
측방향 모드 센서 신호들에 기초하여 측방향 모드 강성을 결정하도록 구성된다.
바람직하게는, 처리 시스템이 하나 초과의 측방향 모드 주파수에서 하나 초과의 측방향 구동 신호를 발생시키도록 구성된다.
바람직하게는, 처리 시스템이 서로에 대해 측방향 모드 진동으로 두 개의 유체 튜브들을 진동시키기 위해 발생된 측방향 모드 구동 신호를 두 개의 유체 튜브들에 적용시키도록 구성된다.
바람직하게는, 처리 시스템이 케이스에 대해 측방향 모드 진동으로 유체 튜브를 진동시키기 위해 발생된 측방향 모드 구동 신호를 유체 튜브에 적용시키도록 구성된다.
바람직하게는, 처리 시스템이 측방향 모드 센서 신호들 및 구동 모드 센서 신호들에 기초하여 측방향 모드 강성을 결정하도록 더 구성된다.
바람직하게는, 처리 시스템이 결정된 측방향 모드 강성을 예상되는 측방향 모드 강성과 비교하도록 더 구성된다.
바람직하게는, 예상되는 측방향 모드 강성이 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 내의 유체의 측정된 밀도에 기초한다.
또 다른 양태에 따라, 센서 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 진동계는,
하나 또는 그 초과의 유체 튜브;
하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 구동 모드 진동을 유도하도록 배향되는 제 1 구동기;
하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 구동 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프들;
하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되고 상기 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 측방향 모드 진동을 유도하도록 배향되는 제 2 구동기; 및
하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들에서 측방향 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프들을 포함한다.
바람직하게는, 제 2 구동기의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브에 커플링되며, 제 2 구동기의 제 2 부분이 제 2 유체 튜브에 커플링된다.
바람직하게는, 측방향 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프들의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브에 커플링되며, 제 2 부분이 제 2 유체 튜브에 커플링된다.
바람직하게는, 제 2 구동기의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브에 커플링되며, 제 2 구동기의 제 2 부분이 케이스에 커플링된다.
바람직하게는, 측방향 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프들의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브에 커플링되며, 제 2 부분이 케이스에 커플링된다.
도 1은 종래 기술의 진동계를 도시한다.
도 2는 실시예에 따른 진동계를 도시한다.
도 3은 실시예에 따른 계측 전자장치를 도시한다.
도 4는 실시예에 따른 측방향 모드 강성 결정 처리순서(routine)를 도시한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 진동계를 도시한다.
도 1 내지 도 5 및 이후의 설명은 당업자에게 진동계의 실시예들의 최적 모드를 어떻게 만들고 사용하는지를 교시하기 위한 특정한 예들을 서술한다. 발명의 원리들을 교시할 목적을 위하여, 일부 종래의 양태들이 간소화되거나 생략되었다. 당업자들은 본 설명의 범주 내에 속하는 이러한 예들로부터의 변경들을 이해할 것이다. 당업자들은 아래에 설명되는 특징들이 진동계의 다수의 변경들을 형성하기 위해 다양한 방식들로 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 결과적으로, 아래에 설명되는 실시예들은 아래에 설명되는 특정한 예들에 제한되는 것이 아니라, 단지 특허청구범위들 및 이의 등가물에 의해서만 제한된다.
도 1은 센서 조립체(10) 및 하나 또는 그 초과의 계측 전자장치(20)를 포함하는 계량기의 형태로 종래 기술의 진동계(5)를 도시한다. 진동계(5)는 코리올리 유량계(Coriolis flow meter), 진동 용적 유량계, 진동 밀도계(vibrating densitometer) 등을 포함할 수 있다. 계측 전자장치(20)가, 예를 들어 유체 밀도, 질량 유량, 용적 유량, 합계(totalized) 질량 유동, 온도, 및 경로(path)(26)에 걸친 다른 정보와 같은 물질의 특성을 측정하도록 리드(lead)들(100)을 통해 센서 조립체(10)에 연결된다.
본 예시의 센서 조립체(10)는 플랜지(flange)(101, 101')들의 쌍; 매니폴드(manifold)(102, 102')들; 구동기(104); 픽-오프(pick-off)(105, 105')들; 및 도관(conduit)(103A, 103B)들을 포함한다. 구동기(104) 및 픽-오프(105, 105')들이 본 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 것처럼 유체 튜브(103A 및 103B)들에 커플링된다. 사용 시에, 플랜지(101, 101')들이 유체를 운반하는 (도시되지 않은) 파이프라인에 커플링될 수 있다.
코리올리 유량계의 측정 능력들을 가지지 않는 진동계들을 포함한 임의의 타입의 진동계와 연계하여 본원에서 논의되는 원리들을 사용하는 것이 본 실시예의 범주 내에 있다는 것이 당업자들에 의해 이해되어야 한다. 이러한 장치들의 예들은 진동 밀도계들, 용적 유량계들 등을 포함할 수 있다.
본 예의 플랜지(101, 101')들이 매니폴드(102, 102')들에 커플링된다. 본 예의 매니폴드(102, 102')들은 유체 튜브(103A, 103B)들의 반대편 단부들에 부착된다. 브레이스 바(brace bar)(120 내지 123)들이 유체 튜브(103A, 103B)들의 굽힘 축선(bending axis)(W, W')들을 형성하기 위해 유체 튜브(103A, 103B)들에 추가적으로 커플링된다. 센서 조립체(10)가 물질을 운반하는 (도시되지 않은) 파이프라인 시스템 내로 삽입될 때, 물질은 플랜지(101)를 통해 센서 조립체(10)에 진입하고, 재료의 총량이 튜브(103A, 103B)에 진입하도록 지향되는 입구 매니폴드(inlet manifold)(102)를 통과하고, 튜브(103A, 103B)들을 통해 그리고 상기 물질이 플랜지(101')를 통해 센서 조립체(10)에서 나오는 출구 매니폴드(102')로 다시 유동한다.
본 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 것처럼, 구동기(104)는 구동 모드로 z 방향으로, 일반적으로 x 축선에 대하여 유체 튜브(103A, 103B)들을 진동시킨다. 따라서, 구동 모드는 유체 튜브(103A, 103B)들을 일반적으로 유체 튜브들의 길이방향 축선에 대해 수직한 방향으로 진동시킨다. 유체 튜브(103A, 103B)들이 x 축선으로 진동될 때, 유동 유체(flowing fluid)는 두 개의 유체 튜브(103A, 103B)들에서 코리올리 편향(Corilois deflection)들을 유도시키며, 상기 유동 유체는 제 1 및 제 2 픽-오프(105, 105')들 사이의 위상 차(phase difference)로서 측정된다. 제 1 및 제 2 픽-오프(105, 105')들 사이의 위상 차는 질량 유량을 계산하기 위해 유동 보정 계수(flow calibration factor)와 곱하여진다. 상기에 논의된 것처럼, 유체 튜브(103A, 103B)들의 횡단면적들에서의 변화들은 유체 튜브(103A, 103B)들의 강성에 영향을 줄 수 있으며, 이는 유동 보정 계수를 변화시킬 수 있다.
상기에 언급된 것처럼, 유체 튜브(103A, 103B)들의 횡단면적들에서의 변화들은 처음으로 곡선형 유체 튜브(103A, 103B)의 외측 굽힘부들에서 통상적으로 일어난다. 외측 굽힘부들이 각각 제 1 유체 튜브(103A) 및 제 2 유체 튜브(103B)로 표기되는 "A" 및 "B"를 갖는 130, 131, 132 및 133으로 요약된다. 유체 튜브(103A, 103B)의 이러한 단면들에서의 변화들은 일반적으로 구동 모드 (굽힘) 강성에 영향을 주지 않는다. 결론적으로, 횡단면적에서의 변화가 유체 튜브(103A, 103B)들에서 시작될 때, 예를 들어 침식(erosion)이 유체 튜브(103A, 103B)들에서 먼저 시작될 때 구동 모드 진동 주파수는 변하지 않는다. 따라서, 유체 튜브(103A, 103B)들은, 문제가 검출되기 전에 위험한 수준으로 침식할 수 있거나 부식할 수 있다. 결론적으로, 조기 검출 기술(earlier detection technique)들에 대한 필요가 존재한다.
도 2는 실시예에 따른 진동계(50)를 도시한다. 진동계(50)는 센서 조립체(210) 및 계측 전자장치(200)를 포함한다. 진동계(50)는 도 1 에서 도시된 진동계(5)와 유사하며, 도 1에서와 동일한 구성요소들은 동일한 참조 번호를 공유한다. 진동계(5)의 구성요소들을 추가하여, 진동계(50)는 제 2 구동기(204) 및 제 3 픽-오프(205)를 추가한다. 제 2 구동기(204)는 리드부(214)를 통해 계측 전자장치(200)에 전기적으로 커플링되는 반면에, 제 3 픽-오프(205)는 리드(215)를 통해 계측 전자장치(200)에 전기적으로 커플링된다.
두 개의 픽-오프(105, 105')들이 도 1에서 도시되기 때문에, 픽-오프(205)가 제 3 픽-오프를 포함하는 것처럼 설명되는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 단지 하나의 픽-오프가 드라이브 모드 진동을 감지하는데 사용되는 실시예들에서, 픽-오프(205)는 제 2 픽-오프를 포함할 수 있다. 이것은, 예를 들어 진동계(50)가 진동 밀도계를 포함하는 경우일 수 있다. 따라서, 픽-오프들의 특정한 수가 본 실시예의 범주를 어떠한 방식으로든 제한하지 않아야 한다. 이해될 수 있는 것처럼, 제 2 구동기(204) 및 제 3 픽-오프(205)는 제 1 구동기(104) 그리고 제 1 및 제 2 픽-오프(105, 105')들에 사용되는 유사한 코일(coil)/자석(magnet) 조합을 포함할 수 있다. 그러나, x 축선에 대한 유체 튜브(103A, 103B)들의 운동을 구동시키고 감지하기 위해 배향되는 것보다, 제 2 구동기(204)가 구동 운동에 수직하고 유체 유동에 평행한 방향으로, 즉 z 축선에 대하여 유체 튜브(103A, 103B)들을 진동시키도록 배향되며, 제 3 픽-오프(205)가 구동 운동에 대해 수직한 방향으로 유체 튜브(103A, 103B)들의 운동을 감지하도록 배향된다. 따라서, 실시예에 따라 제 2 구동기(204)는 측방향 모드 진동 주파수를 유도시킬 수 있으며, 제 3 픽-오프(205)는 측방향 모드 진동 주파수를 감지할 수 있다. 이해될 수 있는 것처럼, 종래 기술의 진동계들이 상기 논의된 것처럼 구동 모드 강성을 결정할 수 있는 능력이 있었던 반면에, 구동기(204) 및 픽-오프(205)는 본 실시예의 계측 전자장치(20)가 유체 튜브(103A, 103B)들의 측방향 모드 강성을 결정하는 것을 가능하게 한다. 많은 상황들에서, 측방향 모드 강성의 변화는 구동 모드 강성의 변화가 이러한 변화를 나타내기 전에 침식, 부식, 또는 코팅으로 인한 유체 튜브의 횡단면적의 변화를 나타낼 수 있다. 따라서, 제 3 픽-오프(205)로부터 진동 응답에 기초하여 측방향 강성을 결정하는 것은 굽힘 모드 강성의 변화들을 검출하는데 의존하는 종래 기술 처리순서들을 통해 센서 조립체로 문제들을 검출하는데 유리하다.
도 2에서 도시되는 실시예에 따라, 제 2 구동기(204)가 서로에 대해 측방향 모드로 유체 튜브(103A, 103B)들을 진동시키도록 위치된다. 다시 말해서, 구동기(204)의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링되는 반면에, 구동기(204)의 제 2 부분이 제 2 유체 튜브(103B)에 커플링된다. 예로써, 제 2 구동기(204)가 전통적인 코일/자석 조합을 포함한다면, 코일은 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링될 수 있으며, 자석은 제 2 유체 튜브(103B)에 커플링될 수 있다. 따라서, 유체 튜브(103A, 103B)들이 가위형 운동(scissor like movement)으로 진동될 것이다. 마찬가지로, 픽-오프(205)의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링되는 반면에, 픽-오프(205)의 제 2 부분이 제 2 유체 튜브(103B)에 커플링된다. 구동기(204)에 대한 예를 사용하면, 픽-오프(205)의 코일이 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링될 수 있으며, 자석이 제 2 유체 튜브(103B)에 커플링될 수 있다. 따라서, 제 3 픽-오프(205)가 제 2 구동기(204)에 의해 여자(excite)된 측방향 모드 진동을 감지하도록 배향된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계측 전자장치(200)를 도시한다. 계측 전자장치(200)는 인터페이스(301) 및 처리 시스템(303)을 포함할 수 있다. 처리 시스템(303)은 저장 시스템(304)를 포함할 수 있다. 저장 시스템(304)은 도시된 대로 내부 메모리를 포함할 수 있거나, 대안적으로 외부 메모리를 포함할 수 있다. 계측 전자장치(200)의 처리 시스템(303)은 구동 모드 구동 신호(311)를 발생시킬 수 있고 구동 모드 구동 신호(311)를 센서 조립체(210)의 제 1 구동기(104)에 제공할 수 있다. 계측 전자장치(200)의 처리 시스템(303)은 또한 센서 조립체(210)로부터 구동 모드 센서 신호(310)들의 형태로 진동 응답을 수신할 수 있다. 더 자세하게는, 구동 모드 센서 신호(310)들이 제 1 및 제 2 픽-오프(105, 105')들로부터 수신될 수 있다. 계측 전자장치(200)의 처리 시스템(303)은 도관(201)을 통해 유동하는 재료의 밀도(311), 용적 유량(314), 및 질량 유량(315)을 획득하기 위해 구동 모드 센서 신호(310)들을 처리할 수 있다. 당업자들이 쉽게 이해할 것처럼, 구동 모드 센서 신호(310)들이 다른 유체 특징들을 측정하는데 이용될 수 있으며, 제공되는 특정 예들은 본 실시예의 범주를 어떠한 방식으로든 제한하지 않아야 한다.
실시예에 따라, 계측 전자장치(200)는 또한 측방향 모드 구동 신호(316)를 발생시킬 수 있고 측방향 모드 구동 신호(316)를 제 2 구동기(204)에 공급할 수 있다. 계측 전자장치(200)는 제 3 픽-오프 센서(205)로부터 측방향 모드 센서 신호(317)들의 형태로 제 2 진동 응답을 수신할 수 있다. 계측 전자장치의 처리 시스템(303)은 유체 튜브(103A, 103B)의 측방향 모드 강성(318)을 결정하기 위해 측방향 모드 센서 신호(317)들을 수신할 수 있다. 계측 전자장치(200)의 처리 시스템(303)은 상기에 제공되는 방정식들 중 하나를 사용하여 또는 몇 가지의 다른 주지된 기술을 사용하여 측방향 모드 강성(318)을 결정할 수 있다. 굽힘 모드 강성이 초기 보정 처리순서 동안에 통상적으로 결정되는 처리순서와 실질적으로 유사한 방식으로 계측 전자장치(200)가 측방향 모드 강성(318)을 결정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 초기 보정 처리순서 동안 사용되는 공명(resonant) 구동 주파수를 사용하는 것보다, 하나 또는 그 초과의 측방향 모드 진동 주파수들이 대신에 사용될 수 있다.
이해될 수 있는 것처럼, 인터페이스(301)는 임의 방식의 포멧팅(formatting), 증폭(amplication), 버퍼링(buffering) 등과 같은, 임의의 필요하거나 바람직한 신호 컨디셔닝(conditioning)을 수행할 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 모든 신호 컨디셔닝은 처리 시스템(303)에서 수행될 수 있다. 또한, 인터페이스(301)는 계측 전자장치(200)와 (도시되지 않은) 무선 처리 시스템 사이의 통신들을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스(301)는 임의의 방식의 전자식, 광학식, 또는 무선 통신을 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서 인터페이스(301)는 (도시되지 않은) 디지타이저(digitizer)를 포함할 수 있으며; 여기서 센서 신호(310, 317)들은 아날로그(analog) 센서 신호들을 포함한다. 디지타이저는 아날로그 센서 신호들을 샘플링(sample)하고 디지털화할 수 있고 디지털 센서 신호들을 생성할 수 있다. 디지타이저는 또한 임의의 요구되는 데시메이션(decimation)을 수행할 수 있으며, 여기서 디지털 센서 신호는 요구되는 신호 처리량을 감소시키기 위해 그리고 처리 시간을 감소시키기 위해 데시메이팅(decimate)된다.
처리 시스템(303)은 계측 전자장치(200)의 작동들을 유도할 수 있다. 처리 시스템(303)은 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)와 같은 하나 또는 그 초과의 공정 처리순서(processing routine)들을 실시하기 위해 요구되는 데이터 처리를 실행할 수 있다. 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)는 측방향 모드 강성(318)을 발생시키기 위해 발생된 밀도(312) 및 질량 유량(315)과 함께 상기에 기입된 임의의 방정식들을 사용할 수 있다. 이해될 수 있는 것처럼, 측방향 모드 구동 신호(316)의 공명 주파수는 유체 튜브(103A, 103B)들 내의 유체의 밀도/질량에 의존하는 시스템의 질량에 의존할 것이다. 결론적으로, 측방향 모드 강성을 정확하게 결정하기 위해, 시스템의 질량이 요구될 수 있다. 일부 실시예들에서, 결정된 측방향 강성(318)이 예상되는 측방향 모드 강성과 비교될 수 있다. 예상되는 측방향 모드 강성은 유체 튜브(103A, 103B)들 내의 유체의 측정된 밀도(312)에 기초할 수 있다. 초기 보정 동안, 테이블, 그래프(graph)등이 다양한 유체 밀도들에서 취해진 다양한 측방향 모드 공명 주파수들에 의해 발생될 수 있다. 따라서, 측방향 모드 구동 신호(316)의 공명 주파수의 변화들이 측방향 모드 강성(318)에서의 변화에 기여된다기 보다는 유체의 밀도에서의 변화를 보상할 수 있다.
계측 전자장치(200)는 본 분야에서 일반적으로 공지된 다양한 다른 구성요소들 및 기능들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 부가적인 특징들은 간결성의 목적을 위해 설명 및 도면들로부터 생략된다. 따라서, 본 발명은 도시되고 논의된 특정 실시예들에 제한되지 않아야 한다.
도 4는 실시예에 따른 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)를 도시한다. 실시예에 따라, 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)는, 예를 들어 계측 전자장치(200)에 의해 수행될 수 있다. 실시예에 따라, 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)는 진동계(50)의 정규 작동 작동(normal operation) 동안 수행될 수 있다. 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)가 실질적으로 연속적으로 수행될 수 있지만, 다른 실시예들에서 상기 처리순서(313)가 일정한 간격(regular interval)으로 또는 사용자가 처리순서(313)를 시작할 때 수행될 수 있다. 정규 작동을 방해하는 진동계의 튜브(103A, 103B)들의 횡단면 특성들에서의 변화를 결정하기 위한 종래 기술의 처리순서들과는 달리, 정규 측정(normal measurement)들이 이루어지는 동안 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)가 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다
실시예에 따라, 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)는 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들이 구동 모드로 진동되는 단계(401)에서 시작한다. 실시예에 따라, 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들이 구동 모드로 예를 들어 제 1 구동기(104)를 사용하여 진동될 수 있다.
실시예에 따라, 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)는 구동 모드 센서 신호(311)들이 수신되는 단계(402)로 진행할 수 있다. 상기에 설명된 것처럼, 구동 모드 센서 신호(311)들이, 예를 들어 제 1 및 제 2 픽-오프 센서(105, 105')들로부터 수신될 수 있다. 이해될 수 있는 것처럼, 단계(401 및 402)들은 본 실시예에서 유일한 것이 아니며, 이러한 단계들은 진동계들의 정규 작동 동안 이루어진다.
그러나, 단계(403)에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들이 측방향 모드로 진동된다. 실시예에 따라, 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들이, 예를 들어 제 2 구동기(204)를 사용하여 측방향 모드로 진동될 수 있다. 일 실시예에 따라, 단계(403)가 단계(401) 후에 수행될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 단계(403)가 단계(401)과 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들이 구동 모드 및 측방향 모드로 실질적으로 동시에 진동될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들이 하나 또는 그 초과의 측방향 모드 진동 주파수들로 진동될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 단일 측방향 모드 진동 주파수에 제한되지 않아야 한다.
실시예에 따라, 단계(404)에서 측방향 모드 센서 신호(317)들이 수신될 수 있다. 측방향 모드 센서 신호(317)들이 제 3 픽-오프 센서(205)로부터 수신될 수 있으며, 상기 제 3 픽-오프 센서는 상기에 설명된 것처럼 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)의 측방향 모드 진동을 감지하도록 배향된다.
측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)는 측방향 모드 강성이 측방향 모드 센서 신호들에 기초하여 결정되는 단계(405)로 진행할 수 있다. 상기에 논의되는 것처럼, 더 정확한 측정을 위해, 시스템의 질량, 즉, 유체 밀도 측정이 측방향 모드 강성을 결정하는데 요구된다. 따라서, 구동 모드 센서 신호(311)들이 시스템의 질량을 정확하게 결정하도록 일반적으로 요구된다. 결과적으로, 일부 실시예들에서 측방향 모드 강성이 구동 모드 센서 신호(310)들 및 측방향 모드 센서 신호(317)들에 기초하여 결정된다. 구동 모드 센서 신호(310)들 없이, 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들 내의 유체의 밀도는 추정되는 것이 필요하거나, 대안적으로 측방향 모드 구동 신호(316)가 하나 초과의 주파수에서 진동될 수 있다. 하나 초과의 주파수에서 진동하는 것은 질량, 강성 및 댐핑(damping)이 상기 언급된 '995 특허에서 더 상세하게 설명된 것처럼 결정되는 것을 가능하게 한다.
일부 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)의 측방향 모드 강성을 결정할 때, 결정된 측방향 모드 강성이 예상되는 측방향 모드 강성과 비교될 수 있다. 예상되는 측방향 모드 강성은, 예를 들어 이전에 결정된 값에 기초할 수 있다. 이전에 결정된 값은 전술한 것처럼 이전에 발생된 그래프 또는 테이블로부터 획득될 수 있다. 실시예에 따라, 결정된 측방향 모드 강성 및 예상되는 측방향 모드 강성의 차(difference)가 임계량(threshold amount)을 초과한다면, 사용자 또는 작동자가 문제가 있다는 것을 경고 받을 수 있다.
다른 실시예에 따라, 측방향 모드 강성이 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)를 사용하여 이전에 결정된 강성과 비교될 수 있다. 예를 들어, 측방향 모드 강성이 처리순서(313)의 작동들 사이에서 임계량 만큼 변화한다면, 사용자 또는 작동자가 문제가 있다는 것을 경고 받을 수 있다. 문제는, 예를 들어 침식, 부식, 또는 코팅에 의해 유발될 수 있다.
이해될 수 있는 것처럼, 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)는 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들의 횡단면적에서의 변화를 결정하는 이전 방법들과 비교하여 유리한데, 이는 처리순서(313)가 진동계(50)의 정규 작동으로 실질적으로 동시에 진행되기 때문이다. 게다가, 처리순서(313)는 이전 처리방법들보다 더 조기에 문제들을 검출할 수 있는데, 이는 측방향 모드 강성이 굽힘 모드 강성보다 전에 또는 굽힘 모드 강성보다 더 영향을 받을 수 있기 때문이다. 따라서, 사용자들 및 작동자들이 종래 기술에서보다 더 조기에 문제들에 대한 경고를 받을 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 진동계(50)를 도시한다. 도 5에서 도시된 진동계(50)는 도 2에서 도시된 진동계(50)와 유사하다. 그러나, 도 5에서는 케이스(500)가 제공된다. 케이스(500)의 내부가 보일 수 있도록 단지 케이스(500)의 부분만이 도시된다. 도 2에서 도시된 실시예와 도 5에서 도시된 실시예 사이의 추가적인 차이점은 도 5에서 단지 하나의 유체 튜브(103B)가 측방향 모드로 진동된다는 점이다. 따라서, 제 2 구동기(504)의 제 1 부분이 유체 튜브(103B)에 커플링되며, 제 2 구동기(504)의 제 2 부분이 케이스(500)에 커플링된다. 따라서, 유체 튜브(103B)가 측방향 모드로 다른 유체 튜브(103A)에 대해서 보다 케이스(500)에 대해서 진동된다. 게다가, 제 3 픽-오프(505)는 유체 튜브(103B)에 커플링되는 제 1 부분 및 케이스(500)에 커플링되는 제 2 부분을 포함한다. 이러한 타입의 구성은 이중 튜브 진동계들에 사용될 수 있지만, 상기 구성은 또한 단일 튜브 진동계들에서도 유용하다. 따라서, 케이스(500)에 대해 측방향 모드로 유체 튜브(103B)를 진동시킴으로써, 측방향 모드 강성 결정 처리순서(313)가 단일 튜브 진동계들에 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
상기에 설명된 실시예들은 측방향 모드 강성을 결정하는 개선된 시스템을 제공한다. 상기에 설명된 것처럼, 실시예들은 측방향 모드 강성에 영향을 줄 수 있는 침식, 부식, 또는 코팅으로부터 유발될 수 있는 가능한 문제를 진동계에서 검출할 수 있다. 따라서, 유체 튜브들의 횡단면적에서의 이러한 변화들이 일반적으로 굽힘 모드 강성보다 더 조기에 측방향 모드 강성에 영향을 주기 때문에, 실시예들은 종래 기술보다 더 조기에 진동계가 갖는 문제를 사용자에게 경고하는데 사용될 수 있다.
상기 실시예들의 상세한 설명들은 본 설명의 범주 내에 있도록 발명자들에 의해 고려된 모든 실시예들의 완전한 설명들이 아니다. 실제로는, 당업자들은 상기 설명된 실시예들의 특정한 요소들이 다른 실시예들을 생성하기 위해 다양하게 조합되거나 제거될 수 있으며, 이러한 추가적인 실시예들은 본 설명의 범주 및 교시들에 속한다는 것을 인지할 것이다. 당업자에게 상기 설명된 실시예들은 본 설명의 범주 및 교시들 내에서 추가의 실시예들을 생성하기 위해 전체가 또는 일부가 조합될 수 있다는 것이 또한 명백해질 것이다.
따라서, 특정한 실시예들이 본원에서 예시의 목적들을 위해 설명되었지만, 당업자가 인지하는 바와 같이, 다양한 동등 수정예들이 본 설명의 범주 내에서 가능하다. 여기서 제공된 교시들은, 첨부된 도면들에서 도시되고 위에서 설명된 실시예들 뿐만 아니라 다른 진동계들에 적용될 수 있다. 따라서, 위에서 설명된 실시예들의 범주는 이하의 특허청구범위로부터 결정되어야 한다.

Claims (19)

  1. 진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법으로서,
    구동 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계;
    구동 모드 진동에 대한 진동 응답에 기초하여 구동 모드 센서 신호들을 수신하는 단계;
    구동 모드에 수직한 측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계;
    측방향 모드 진동들에 대한 진동 응답에 기초하여 측방향 모드 센서 신호들을 수신하는 단계; 및
    측방향 모드 센서 신호들에 기초하여 측방향 모드 강성을 결정하는 단계를 포함하는,
    진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계는 하나 초과의 측방향 모드 주파수에서 하나 이상의 유체 튜브를 진동시키는 단계를 포함하는,
    진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계는 측방향 모드 진동에서 서로에 대해 두 개의 유체 튜브들을 진동시키는 단계를 포함하는,
    진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법.
  4. [청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 1 항에 있어서,
    측방향 모드 진동으로 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 중 하나 이상을 진동시키는 단계는 측방향 모드 진동으로 케이스에 대하여 유체 튜브를 진동시키는 단계를 포함하는,
    진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    측방향 모드 강성을 결정하는 단계는 측방향 모드 센서 신호들 및 구동 모드 센서 신호들에 기초하는,
    진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    결정된 측방향 모드 강성을 예상되는 측방향 모드 강성과 비교하는 단계를 더 포함하는,
    진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법.
  7. [청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 6 항에 있어서,
    예상되는 측방향 모드 강성은 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 내의 유체의 측정된 밀도에 기초하는,
    진동계에서 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들의 측방향 모드 강성을 결정하는 방법.
  8. 처리 시스템(303)을 포함하는 진동계(50)용 계측 전자장치(200)로서,
    상기 처리 시스템은,
    구동 모드 진동으로 하나 이상의 유체 튜브(103A, 103B)를 진동시키기 위해 구동 모드 구동 신호(311)를 발생시키며;
    구동 모드 진동에 대한 진동 응답에 기초하여 구동 모드 센서 신호(310)들을 수신하며;
    구동 모드에 수직한 측방향 모드의 진동으로 하나 이상의 유체 튜브(103A, 103B)를 진동시키기 위해 측방향 모드 구동 신호(316)를 발생시키며;
    측방향 모드 진동들에 대한 진동 응답에 기초하여 측방향 모드 센서 신호(317)들을 수신하며; 그리고
    측방향 모드 센서 신호(317)들을 기초하여 측방향 모드 강성(318)을 결정하도록 구성되는,
    처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    처리 시스템(303)이 하나 초과의 측방향 모드 주파수에서 하나 초과의 측방향 구동 신호(316)를 발생시키도록 구성되는,
    처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    처리 시스템(303)이 서로에 대해 측방향 모드 진동으로 두 개의 유체 튜브(103A, 103B)들을 진동시키기 위해 발생된 측방향 모드 구동 신호(316)를 두 개의 유체 튜브(103A, 103B)들에 적용시키도록 구성되는,
    처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치.
  11. [청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 8 항에 있어서,
    처리 시스템(303)이 케이스(500)에 대해 측방향 모드 진동으로 유체 튜브(103A, 103B)를 진동시키기 위해 발생된 측방향 모드 구동 신호(316)를 유체 튜브(103A, 103B)에 적용시키도록 구성되는,
    처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    처리 시스템(303)이 측방향 모드 센서 신호(317)들 및 구동 모드 센서 신호(310)들을 기초하여 측방향 모드 강성을 결정하도록 더 구성되는,
    처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    처리 시스템(303)이 결정된 측방향 모드 강성을 예상되는 측방향 모드 강성과 비교하도록 더 구성되는,
    처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치.
  14. [청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 13 항에 있어서,
    예상되는 측방향 모드 강성이 하나 또는 그 초과의 유체 튜브들 내의 유체의 측정된 밀도에 기초하는,
    처리 시스템을 포함하는 진동계용 계측 전자장치.
  15. [청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    센서 조립체(210) 및 계측 전자장치(200)를 포함하는 진동계(50)로서,
    하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B);
    하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에서 구동 모드 진동을 유도하도록 배향되는 제 1 구동기(104);
    하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에서 구동 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프(105, 105')들;
    하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에서 측방향 모드 진동을 유도하도록 배향되는 제 2 구동기(204); 및
    하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에 커플링되고 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(103A, 103B)들에서 측방향 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프(205)들을 포함하는,
    센서 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 진동계.
  16. [청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 15 항에 있어서,
    제 2 구동기(204)의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링되며, 제 2 구동기(204)의 제 2 부분이 제 2 유체 튜브(103B)에 커플링되는,
    센서 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 진동계.
  17. [청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 16 항에 있어서,
    측방향 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프(205)들의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링되며, 제 2 부분이 제 2 유체 튜브(103B)에 커플링되는,
    센서 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 진동계.
  18. [청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 15 항에 있어서,
    제 2 구동기(204)의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링되며, 제 2 구동기(204)의 제 2 부분이 케이스(500)에 커플링되는,
    센서 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 진동계.
  19. [청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 18 항에 있어서,
    측방향 모드 진동을 감지하도록 배향되는 하나 또는 그 초과의 픽-오프(205)들의 제 1 부분이 제 1 유체 튜브(103A)에 커플링되며, 제 2 부분이 케이스(500)에 커플링되는,
    센서 조립체 및 계측 전자장치를 포함하는 진동계.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9689736B2 (en) * 2014-10-31 2017-06-27 Invensys Systems, Inc. Method to provide a quality measure for meter verification results
EP3365640B1 (en) * 2015-10-21 2020-08-12 Micro Motion, Inc. In situ transducer calibration
WO2017138918A1 (en) * 2016-02-09 2017-08-17 Micro Motion, Inc. Method and apparatus for modulating a flowpath
CN107131905B (zh) * 2016-02-26 2021-07-27 高准公司 检测两个或更多计量组件
JP6896156B2 (ja) * 2017-08-23 2021-06-30 マイクロ モーション インコーポレイテッド マルチチャネル流通管を備えた振動式流量計
CN111033191B (zh) * 2017-08-30 2022-08-02 高准有限公司 检测和识别振动测量仪的变化
DE102018110495B4 (de) * 2018-05-02 2021-02-18 Endress+Hauser Flowtec Ag Coriolis-Messaufnehmer mit einer messrohrtorsionskompensierenden Sensorgruppe und ein Coriolis-Messgerät mit einem solchen Messaufnehmer
WO2021228531A1 (de) 2020-05-13 2021-11-18 Endress+Hauser Flowtec Ag Coriolis-messaufnehmer und coriolis-messgerät
DE102020128094A1 (de) * 2020-10-26 2022-04-28 Endress+Hauser Flowtec Ag Coriolis-Messaufnehmer und Coriolis-Messgerät

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6272438B1 (en) 1998-08-05 2001-08-07 Micro Motion, Inc. Vibrating conduit parameter sensors, methods and computer program products for generating residual-flexibility-compensated mass flow estimates

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE31450E (en) 1977-07-25 1983-11-29 Micro Motion, Inc. Method and structure for flow measurement
US4491025A (en) 1982-11-03 1985-01-01 Micro Motion, Inc. Parallel path Coriolis mass flow rate meter
JPH04191620A (ja) 1990-11-27 1992-07-09 Yokogawa Electric Corp コリオリ質量流量計
DE4327052C3 (de) * 1993-08-12 1998-10-22 Krohne Ag Massendurchflußmeßgerät
US5731527A (en) * 1996-09-20 1998-03-24 Micro Motion, Inc. Coriolis flowmeters using fibers and anisotropic material to control selected vibrational flowmeter characteristics
US6092409A (en) * 1998-01-29 2000-07-25 Micro Motion, Inc. System for validating calibration of a coriolis flowmeter
US6678624B2 (en) * 2001-08-29 2004-01-13 Micro Motion, Inc. Apparatus, methods and computer program products for generating mass flow calibration factors using a normal modal dynamic characterization of a material-containing conduit
CN100491933C (zh) * 2005-03-29 2009-05-27 微动公司 用于确定流动特性的科里奥利流量计和方法
AU2005336982B2 (en) * 2005-09-19 2011-03-17 Micro Motion, Inc. Meter electronics and methods for verification diagnostics for a flow meter
JP4866423B2 (ja) 2005-10-03 2012-02-01 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド 剛性係数又は質量係数のうちの１つ以上を決定するための流量計電子装置及び方法
US7730792B2 (en) 2006-12-18 2010-06-08 Abb Patent Gmbh Method and device for compensation for influences, which interfere with the measurement accuracy, in measurement devices of the vibration type
JP5674675B2 (ja) * 2008-11-19 2015-02-25 マイクロ モーション インコーポレイテッド 振動モード分離を向上させたコリオリ流量計

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6272438B1 (en) 1998-08-05 2001-08-07 Micro Motion, Inc. Vibrating conduit parameter sensors, methods and computer program products for generating residual-flexibility-compensated mass flow estimates

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