(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉じた導管内を流れる流体用差圧流量測定システムであって、システムは主流量センサと、電子的メモリを含み且つ前記主流量センサから導出された流体高圧力信号及び流体低圧力信号を、流体流量を表す電気信号出力に変換する副電気／機械変換装置とを備える前記流体用差圧流量測定システムのためのシステム較正方法において、
初期出力特徴付けデータを得るため前記副電気／機械変換装置を既知の圧力に対して当該副電気／機械変換装置の動作範囲にわたり較正し、且つ当該特徴付けデータを前記電子的メモリに記憶するステップと、
複数の高圧力信号及び低圧力信号をある流量の範囲にわたり確立するため、複数の既知の基準流体流量に対して流体の衝撃圧力と流体の静止低圧力とを検知するステップと、
初期出力特徴付けデータの使用により、複数の基準流量の各々に対して、前記高圧力信号及び低圧力信号を、前記検知された高圧力と低圧力との差を表す測定された差圧電気信号に変換するステップと、
複数の基準流量の各々に対する前記副電気／機械変換装置の出力のための補正率を、前記複数の基準流量の各々に対応する公称差圧からの測定された差圧の各値の偏差の関数として決定するステップと、
前記電子的メモリに初期特徴付けデータを計算された補正値で重ね書きすることにより、初期に特徴付けされた前記副電気／機械変換装置からのデータを修正するステップと
を備える方法。
【請求項２】
複数の基準流量の各々に対して前記副電気／機械変換装置の出力のための補正率を決定する前記ステップは、前記主流量センサの公称流量係数を定義することにより前記システムの公称差圧出力を決定するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数の基準の流れに対する実際の平均流量係数値を決定するステップを更に含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
複数の基準流量の各々に対して前記副電気／機械変換装置の出力のための補正率を決定する前記ステップは、実際の流量係数の公称流量係数からの偏差に対して測定された差圧出力値を訂正するステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
複数の基準量流の各々に対して前記副電気／機械変換装置の出力のための補正率を決定する前記ステップは、測定された差圧の値と決定された公称差圧値とを統計的回帰分析にかけて補正率を確立するステップを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
主流量センサと、
前記主流量センサからの高流体圧力信号及び低流体圧力信号を、流体流量を表す電子的信号出力に変換する副電気／機械変換装置とを備える差圧流量測定システムのためのシステム較正方法において、
複数の既知の基準流体流量を前記主流量センサに流量状態のシステムの動作範囲にわたり適用するステップと、
前記複数の基準流体流量の各々に対して前記副電気／機械変換装置の電気的出力を検知するステップと、
複数の基準流量の各々に対して、流体流量と前記測定システムの電気的出力との間の所望の関係を特徴付ける傾向を有する補正率を確立するステップと、
当該補正率を不揮発性メモリに記憶するステップと
を備える方法。
【請求項７】
前記副電気／機械変換装置を既知の圧力に対して前記副電気／機械変換装置の動作範囲にわたり初期に線形化して、前記副電気／機械変換装置の出力を線形化するためのデータを得るステップを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
主流量センサと、
前記主流量センサからの高流体圧力信号及び低流体圧力信号を、流体流量を表す電子的信号出力に変換する副電気／機械変換装置とを備える差圧流量測定システムのためのシステム較正方法において、
複数の既知の基準流体流量を前記主流量センサに流量状態のシステムの動作範囲にわたり適用するステップと、
前記複数の基準流体流量の各々に対して前記副電気／機械変換装置の電気的出力を検知するステップと、
流体流量と前記測定システムの電気的出力との間の関係を複数の基準流量の各々に対応する公称差圧からの測定された差圧の各値の偏差の関数として線形化する傾向を有する複数の基準流量の各々に対する補正率を確立するステップと、
前記補正率を不揮発性メモリに記憶するステップと、
前記副電気／機械変換装置を既知の圧力に対して前記副電気／機械変換装置の動作範囲にわたり初期に線形化して、前記副電気／機械変換装置の出力を線形化するためのデータを得るステップと
を備える方法。
【請求項９】
主流量センサと、
前記主流量センサからの高流体圧力信号及び低流体圧力信号を、流体流量を表す電子的信号出力に変換する副電気／機械変換装置とを備える差圧流量測定システムのためのシステム較正方法において、
複数の既知の基準流体流量を前記主流量センサに流量状態のシステムの動作範囲にわたり適用するステップと、
前記複数の基準流体流量の各々に対して前記副電気／機械変換装置の電気的出力を検知するステップと、
流体流量と前記測定システムの電気的出力との間の関係を複数の基準流量の各々に対応する公称差圧からの測定された差圧の各値の偏差の関数として線形化する傾向を有する複数の基準流量の各々に対する補正率を確立するステップと、
前記補正率を不揮発性メモリに記憶するステップと、
前記副電気／機械変換装置を既知の圧力に対して前記副電気／機械変換装置の動作範囲にわたり初期に線形化して、前記副電気／機械変換装置の出力を線形化するためのデータを得るステップと、
前記副電気／機械変換装置に対する初期の線形化データを決定された補正率により修正するステップと
を備える方法。
【請求項１０】
閉じた導管内を流れる流体と、
主流量センサと、
電子的メモリを含み、且つ前記主流量センサから導出された流体高圧力信号及び流体低圧力信号を流体流量を表す電気信号に変換する副電気／機械変換装置とを有するシステムにおける差圧流量測定に対するシステム較正方法において、
複数の既知の基準流体流量に対する流体の衝撃圧力と流体の静止低圧力とを検知して、複数の高圧力信号及び低圧力信号を流体流量の範囲にわたり確立するステップと、
複数の基準流量の各々に対して、前記高圧力信号及び低圧力信号を、前記検知された高圧力と低圧力との差を表す測定された差圧電気信号に変換するステップと、
複数の基準流量に対して前記基準流量と前記副電気／機械変換装置の電気的出力との間に所望の関係を確立するステップと、
前記電子的メモリの中に前記副電気／機械変換装置の前記の確立された所望の関係を重ね書きするステップと
を備える方法。
【請求項１１】
前記副電気／機械変換装置の出力を特徴付けするためのデータを得るため前記副電気／機械変換装置を既知の圧力に対して前記副電気／機械変換装置の動作範囲にわたり初期に特徴付けするステップを更に備える、請求項10記載の方法。
【請求項１２】
閉じた導管内を流れる流体と、
主流量センサと、
電子的メモリを含み、且つ前記主流量センサから導出された高流体圧力信号及び低流体圧力信号を流体の流れを表す電気信号に変換する副電気／機械変換装置と
を有するシステムにおける差圧流量測定に対するシステム較正方法において、
複数の既知の基準流体流量に対する流体の衝撃圧力と流体の静止低圧力とを検知して、複数の高圧力信号及び低圧力信号を流体流量の範囲にわたり確立するステップと、
複数の基準流量の各々に対して前記高圧力信号及び低圧力信号を前記の検知された高圧力と低圧力との差を表す測定された差圧電気信号に変換するステップと、
複数の基準流量の各々に対して前記基準流量と前記副電気／機械変換装置の電気出力との間の所望の関係を複数の基準流量の各々に対応する公称差圧からの測定された差圧の各値の偏差の関数として確立するステップと、
前記電子的メモリの中に前記副電気／機械変換装置の前記の確立された所望の関係を重ね書きするステップと、
前記副電気／機械変換装置を既知の圧力に対して前記副電気／機械変換装置の動作範囲にわたり初期に特徴付けして、前記副電気／機械変換装置の出力を特徴付けするためのデータを得るステップと
を備える方法。
【請求項１３】
前記副電気／機械変換装置を初期に特徴付けすることにより得られたデータを決定された補正率により修正するステップを更に含む、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
補正率を不揮発性メモリに記憶するステップを更に含む、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
所望の関係を確立する前記ステップは線形化の関係を含む、請求項10記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、流量、容量及び質量を含む、差圧に基づく流体流量測定に関し、より詳細にはシステムを全体として、その動作範囲にわたり、既知の流体流量基準でもって較正することにより測定の精度を改良する方法に関する。
発明の背景
管のような閉じた導管を満たす流体に対する、差圧に基づく流体流量測定計、又は測定システムは、通常２つの基本構成要素を含む。システムは、流体に浸漬されたセンサをシステムの主構成要素として、そして、流量、流れの容量、及び流れている流体の質量のような必要とされる情報を得るため検知された流体原動力（dynamics）を使用可能なフォーマットに変換するための機械的及び電気的手段を備える副構成要素とを備える。
流れの中の差圧を検出する主センサは、平均ピトー管、オリフィス板、流量ノズル及びベンチュリ計のような特定のタイプを含む。
システムの副部分は、差圧（DP）トランスジューサ、静圧トランスジューサ、流体温度トランスジューサ及び流量計算器を含み得る。これらのトランスジューサの生の電気的出力は、通常、流量計算器のような追加の装置において続いて電子的に処理するため伝送される信号に処理される。トランスジューサと、A/D変換器、増幅器及び中央処理装置のような後続の電子的手段との組合わせは、DPトランスミッタと売買においては呼ばれことが多く、その用語はまた本明細書においても用いられる。主センサ及び副構成要素、又はDPトランスミッタは、物理的に遠く離されており、且つ通常別々の器具単位として扱われことが多く、それは２つの構成要素が別々に較正されそれらの自身の個々の精度標準を与えることを意味する。
本発明と比較して、流体流量測定の技術の現状及び利用可能なシステムにより達成可能な精度の理解に先立ち、測定装置の精度を評価する代替方法をレビューするのは有効である。
精度を表す２つ方法がある。第１の方法は、通常「読取りのパーセント」又は「値のパーセント」として表される。この方法は特定の読取りでのエラーを識別する。測定装置において、この方法の使用は、当該測定装置が動作範囲全体にわたりその読取りに基づくエラー・ステートメントを生成することを意味する。第２の方法は、「フルスケールのパーセント」（fsのパーセント）精度標準として表される。この方法は、装置が出力の100％を表す量を測定しているとき該装置におけるエラーに関係する。「フルスケールのパーセント」精度ステートメントにより較正された装置のための等価の「値のパーセント」エラー数字は、次の式を用いて計算される。
0003583787.tif 000002
これら２つの精度の評価方法間の相違は、それらがプロットされるまで明らかではない。図１は、測定エラーを表す２つの方法の各々の結果を示す。曲線「Ａ」は読取りエラーの１％を示し、一方曲線「Ｂ」はフルスケール・エラー・ステートメントの１％を示す。双方は10:1のターンダウン（turndown）にわたりプロットされている。図示の例においては、「フルスケールの±１％」エラーがフルレンジ・レベルの20％（5:1ターンダウン）での「値の±５％」エラーと等価である。流量のターンダウンは、ある言及された精度で、システムにより測定されるべきことを予想される最高流量の、測定されるべきことを予想される最低流量に対する比である。この量は、通常、10のターンダウン比に対して10:1のようなコロンを用いて一列で表される。大部分の流量測定装置は、言及された精度限度内で測定されることができる最小流量と最大流量とを有する。通常の流量はこれらの値の間に入る。
差圧測定装置において、流量Ｑは、式Ｑ＝Ｃ（DP）1/2に従って導出される。ここで、Ｃは定数であり、DPは検知された流体の高圧力と低圧力との差である。異なるタイプの差圧センサは、それら自身利点と欠点を有するが、しかしそれの全ては、広い動作範囲にわたる上記の数学的公式に従って流体の流量と絶対的に関連する流体圧力出力を与えるのに固有の無能力を欠点として持つ。これらの差圧流量センサの誘導されたエラー及び最終性能特性は、例えば、センサの形状及び寸法、そのプレナム開口（plenum aperture）の場所と数、及び流体を送る管内部のセンサの位置のような、各装置の設置パラメータにより規定され、且つそれにより変わる。図３は、流体流量Ｑと差圧DPの間の数学的に理想的な関係を実線で示す概略の曲線である。破線の曲線は、同じ関係であるが考慮される主センサ要素の固有のエラーを有する関係を図示する。広い流量範囲にわたる上記の数学的理想に対して密接な類似性を示すよう、平均ピトー管タイプの主センサ又は他のDPセンサを作ることができるが、それらのタイプのセンサでさえ10:1ターンダウンにわたり±１％の読取りよりはるかに良い読取りを提供することができない。
主構成要素により導入されたエラーに加えて、流量測定システムの副構成要素は、各々、エラーを当該システムに導入する原因である。エラーが全ての副構成要素により寄与されるにも拘わらず、そのエラーの大きな部分は、トランスジューサの非線形により誘発される。線形性は、この文脈において、実際の物理的入力とDPトランスミッタ出力との間の線形関係を生成する、又は密接に近似するための構成要素の能力である。他の副構成要素はまた非線形に寄与し、副次的エラーを結果としてもたらす。図４の実線の曲線は、式  m.a.＝Ｂ×DPに従った、DPトランスミッタの理想的な線形性を示す。ここで、m.a.はミリアンペア単位における副次の出力であり、Ｂは定数であり、DPは流体の差圧である。図４の破線の曲線は、（流体の静止圧力又は温度を参照することなく）、式  m.a.＝Ｂ×DP＋ES（DP）に従う流量計の副構成要素の非線形性能を概略示す。ここで、ESは副構成要素に起因する差圧におけるエラーである。線形性の幾つかの異なる表現が有り得るが、流量計の副構成要素の独立の線形性を表すための項を想定する。直線が、図５において、実際の特性の最大偏差を最小にするため用いられる。この図のグラフは、真っすぐな水平の線であろう理想的なゼロ・エラー曲線からの読取りエラー偏差のパーセントとして線形性を示すため正規化されている。現在の流量測定の実務は、副構成要素の非線形性を認識し、DPトランスミッタを「特徴付けする（characterize）」ことによりその非線形性を補償しようとしている。これは、トランスジューサのダイアフラム上の種々の圧力をシミュレートするためデッド・ウエイト（dead weights）、又は較正されたDP源の幾つかの他の形式を採用し、次いで観測された不一致を訂正するため電気的出力を修正することによりなされることが最も頻繁にある。このタイプのプロセスにおいては、しかしながら、実際の流体流量も、主センサの異常な特性も線形化の試みにおいて考慮されない。
従って、独立に較正される主構成要素及び副構成要素を組み合わせるとき、その結果生じる測定システムの精度は、選択された動作範囲にわたり次の「二乗和の平方根」ルールに従って主構成要素及び副構成要素のエラーを組み合わせることにより決定されねばならない。
％システム・エラー＝（Ep2＋ES）1/2        式♯２
ここで、Ep＝主構成要素に起因する流量の％エラー
ES＝副構成要素に起因する流量の％エラー、即ち
ES＝EDP2＋EP2＋ET2
ここで、EDP＝差圧トランスジューサに起因するエラー
EP＝静圧トランスジューサに起因するエラー
ET＝温度トランスジューサに起因するエラー
主構成要素のエラーは流量のエラーに正比例的に寄与するが、一方副デバイスは差圧（DP）におけるエラーに寄与し、該エラーは流量のエラーの二乗である。DPにおけるパーセント・エラーは、図１に示されるように、パーセント・スケールに依存する。DPトランスミッタ又は計器にとって、副構成要素の流量較正エラーに対する寄与は次のとおりである。
％EDP＝±１＋（％Efs/％DP）−１×100      式♯３
ここで、％Efs＝DPトランスミッタのフルスケール・エラーの％（精度）
％DP＝DPトランスミッタが動作しているときのスケールの％
EP及びETは同様に計算される。
所望の流量ターンダウンに対する最小スケールでの流量のエラーを決定するため、式３は式２に代入されねばならない。そのポイントをより良く説明するため、読取り流量システム精度は、異なるタイプの流量計に対するターンダウンの関数としてプロットされている図２を参照する。DPトランスミッタと作動しているオリフィス板又は他のタイプのDPセンサのエラーは、上記の式２及び式３を用いて計算され、図２のグラフに破線でプロットされる。この例の曲線においては、オリフィス板自体は読取りエラー（Ep）の±１％を与え、副構成要素は±0.1％フルスケール（fs）エラー（ES）を有する。
図２の破線の曲線を導出した後、流量計の主構成要素と副構成要素を別々に較正する従来技術の習慣の問題が明らかである。別々の構成要素のエラーは、流量システム内で加法的であり、全体のエラーがシステムの最小精度の構成要素より決して小さくすることができない組合わせを生成する。
従って、本発明の主目的は、実際の基準流体流量により主システム構成要素と副システム構成要素の組み立てられた組合わせを較正することにより一層高い測定システム精度を得る相乗作用的方法（synergistic method）を提供することにある。
本発明の更なる目的は、個々に較正されたシステム成分の二乗の和の平方根により得られる精度より予期しない一層良い精度をもたらす測定システム較正の方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、より高い精度を有したより広い流量ターンダウンをもたらす測定システム較正の方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、副構成要素の線形化潜在力の柔軟性が流量の主構成要素におけるエラーを訂正するため、並びに副構成要素自身における非線形性を訂正するため有利に用いられる流量測定システムを較正する方法を提供することにある。
本発明の他の及びなお別の目的、特徴及び利点は、本発明の好適な形の詳細な説明を読むと明らかになるであろう。
最も関連ある既知の従来技術が以下にリストされている。
Dietrich  Standard  Annubar（登録商標）流量測定システムのカタログで、その２及び３頁（番号が付されてない）に、本明細書に記述されたタイプの流量測定システムが示され、その９頁に圧力トランスミッタ及びそれらの精度が説明されている。示されたこの測定システムは、本発明の較正及び線形化方法を企図していない。
Dietrich  Standard  Diamond  II  Annubar（登録商標）流量センサのカタログで、その３頁に本明細書において言及された一般システムに類似する流量測定システムの図が示されているが、しかし本発明の線形化方法はなく、その７頁に主センサの精度が説明されている。
Boerje  Rantalaへの米国特許No.5,111,827で、呼吸サンプリング装置において、ガス分析器により決定されるように、ガスの成分に従って流量を調整するためのマイクロプロセッサを開示している。
Floyd  W.Hagenへの米国特許No.4,836,019で、種々のセンサに対する較正曲線から種々の補償テーブルを取るようプログラムされたコンピュータを有する空気データ・センサを開示している。
D.W.Mooreへの米国特許No.2,869,367で、システムの応答特性を線形化するため電気抵抗を変えるため圧力応答ダイアフラムを利用するシステムを記述している。
図面
図１は、測定精度を定義する「読取りのパーセント」と「フルスケールのパーセント」との間の関係を示すグラフである。
図２は、２つの異なるタイプの流体流量計に対するターンダウンの関数として読取り流量システム精度のパーセントを示すグラフである。
図３は、流量Ｑと差圧DPとの間の数学的に理想的な関係を実線で図示する概略の曲線である。破線は、主流量計の測定のエラーを示す。
図４は、差圧に関連した差圧トランスミッタ（副構成要素）の出力の典型的特性曲線を示すグラフである。実線は、差圧と電気的システム出力との間の線形関係を示す。破線は、副構成要素における非線形性により導入されたエラーESを考慮した、実際の曲線の例示である。
図５は、エラーがゼロの直線の水平の線により表されるであろう理想的な線形の曲線からの読取りエラー偏差のパーセントとしてシステム出力線形性を示す正規化された曲線である。
図６は、本発明の較正方法を用いるのに適合した典型的なDP流体流量測定システムのブロック図である。
図７は、図６に示されるシステムに用いられるDPトランスミッタの初期較正の概略ブロック・フロー図である。
図８は、DPトランスミッタの動作範囲にわたり10パーセント増分ごとに取られた差圧に対する百分率値を示す例示的テーブルであり、そこにおいてURLは水柱のインチで測定されたトランスミッタの上側範囲限度である。テーブルは、図７に示されるようになされた初期トランスミッタ特徴付けと、図６に示される訂正されたDP（DPcorrected）との対応する値を示す。
図９は、プロセスにおいて指示された点から取られた値の例示的テーブルを有する、本発明の較正方法のブロック図である。
図10は、上側範囲限度（URL）の百分率としてのDpmeasuredと、URLの百分率としての正規化されたDP又はDP´との間の関係を示すグラフである。
発明の概要
本発明の方法は、主センサ上の実際の較正された流量を用いて、差圧流量測定システムを単一の組立体として較正し且つ特徴付けする。主構成要素及び副構成要素の較正に個々に依存する代わりに、実際の基準流体流量によりシステムを全体として較正することにより予期しない相乗効果が生じることにより、システムの精度及びターンダウンは、個々に較正されたシステム構成要素の二乗の和の平方根により得られるものより良い。
詳細な説明
本発明の較正及び特徴付け方法の詳細を扱う前に、本発明の背景を確立するため、較正方法を用いる流量測定システムの簡単な説明をする。
図６は、本発明の較正方法が特に適応するタイプの典型的な差圧依存流量測定システムのブロック図である。この測定システムにおいては、ピトー管タイプの差圧流量センサ４は主構成要素として機能する。しかしながら、オリフィス板、ベンチュリ管、又は流量ノズルのような伝統的な差圧デバイスもまた差圧検知デバイスとして作用することができる。James  B.Harbaugh他への米国特許No.4,154,100及びDarrel  F.Coleman他への米国特許No.4,559,836に記載されたタイプのピトー管が示されており、これら米国特許には図６のDP流量センサ４のより完全な説明がされている。
ピトー管４の上流に面した側は、高圧力値を確立するため流れている流体の平均センサ衝撃圧力を検知する。該ピトー管の下流に面した側は、低圧力を検知する。高流体圧力及び低流体圧力は、流量センサ４のプレナム（plenum）６及び８から圧力トランスジューサ10、即ち差圧トランスミッタ11の第１段へ導かれる。該圧力トランスジューサは、主センサから出されたそれぞれの高流体圧力及び低流体圧力を電気信号に変換し、その指標は、差圧（DP）、即ち検知された高流体圧力と低流体圧力との差の関数である。典型的なトランスジューサは、シリコン・ダイアフラムを備える検知要素を設けたものであり、該シリコン・ダイアフラムの表面に電気的ブリッジを備えるピエゾ抵抗が拡散され、該電気的ブリッジの出力はトランスジューサに印加された差圧と相似である。キャパシタンス又は可変リラクタンスのような他のタイプのDPトランスジューサを用いてもよい。圧力トランスジューサ10からの電気的アナログ信号は、A/D変換器12で中央処理装置（CPU）16への入力のためのディジタル信号に変換される。CPU16は、平方根関数、並びに、流量測定システムの正確な最終出力信号を生成するため必要とされるシステム・エラー訂正を含む他の計算を実行する。
較正後、本発明の方法に従って、そして実際の流量測定状態における動作中に、流体の差圧を表す電気信号は、記憶された較正情報をEEPROMメモリ18に入れる。その較正情報は、ルックアップ・テーブル又は多項式19の形式であり得て、トランスミッタ11における非線形性の結果及び主センサ４の動作における異常として生じる信号のエラーに対して集合的訂正を与える。これらの訂正を実行するためEEPROMに記憶されるべき情報を得ることは、本発明の較正及び特徴付けプロセスの結果であり、引き続き詳細に記載される。訂正されたDP信号は更に、CPUにより27と付されたステップにおいて処理され、訂正されたDPの平方根を決定する。その値を用いて流量Ｑを決定し、次いで該流量Ｑは適切な計器30で読出され、又はある異なるプロセス又は計測に印加される。
実際の動作における流量計の機能を大体説明したが、ここでEEPROMに記憶されている較正係数に到達する方法を説明する。前に言及したように、主センサ及び副構成要素の双方はエラーに寄与し、その各々はシステムの精度に悪影響を与える。これらのエラー源の双方に対して同時に訂正を与えることにより、最終の流体システム信号は、さもなければ主構成要素及び副構成要素を個々に較正することにより有する精度より著しく良い精度を有することになる。
主センサが寄与するエラーの理解に関して、図３を再び参照する。副構成要素について、DPトランスミッタの非線形な出力は、デッド・ウエイト・テスタのような較正されたDP源に対して初期に線形化される。DPトランスミッタそれ自身による初期線形化プロセスの概略説明のため図７を見られたい。この点で、線形化が所望の出力がデバイスの入力の線形関数であるとき用いられる較正の形式であることに注目されたい。しかしながら、所望の出力が指数関数的又は多項式の関数又は入力のある他の関数である場合がある。従って、そのような関数をカバーして、本発明の較正方法を一般的に定義するため、用語「特徴付けする（characterizing）」又は「特徴付け（characterization）」は、線形化、並びに言及された他のことを広く含むよう用いられている。
初期線形化プロセスは、較正されたDP源により供給された既知の差の力からトランスミッタの出力を特徴付けする。この初期特徴付けの結果として、トランスミッタ出力は、DPcalibratedと称される。そのような初期較正の結果の例として、DPcalibratedが、較正されたDP源により供給されるように、トランスミッタの上側範囲限度（URL）のゼロ％から100％までの差圧値の増分に対して示されている図８を参照する。初期較正プロセスの一部として、これらのDPcal値は、トランスミッタのCPUの不揮発性メモリに記憶される。中央処理装置の表示のための図６を見られたい。
しかしながら、本発明の目的に従って、DPトランスミッタのみ線形化することは十分ではない。本発明の目的は、トランスミッタのDPcalibrated出力に主センサに対する流量係数Ｋをプラスしたものに対してシステムDP出力を特徴付けする、即ち、DPcal＋Ｋ→DPcorrectedである。
換言すると、DPトランスミッタの初期特徴付けは更に、全体の測定システムの文脈において、較正において主センサのＫ値変動を考慮することにより向上される。これは、１つ又は複数の補正率をEEPROMメモリ18に記憶し、且つ測定システムを一体の全体として特徴付けするためこれらの補正率を用いることにより達成される。
図９の参照は、EEPROMに記憶されている補正率21が導出される仕方の理解を容易にするであろう。図の種々の部分に対して参照されるテーブルの中の数字は、プロセスのより良い理解のための例示だけである。最初に、選定された異なる数の流量に対するＫ値が決定される。較正プロセスのため選定された流体流量値の数は審判の判定である。この記載の目的のため、11が選定され、それはゼロで開始する、10パーセント増分におけるシステムの動作範囲をカバーする。基準流体流量が多数の異なる技術を通して得られるかも知れないが、好ましい形式は極めて正確な研究所検量タンク（weigh tank）の使用を包含し、該研究所検量タンクは質量流量を直接決定する。多数の選定された異なる基準流量は、図６の平均ピトー管４のような、主センサを有する管に向けられる。検知された高圧力及び低圧力は既に初期に較正されたDPトランスミッタに向けられ、該DPトランスミッタから差圧信号DPmeasured（DPM）が得られる。検量タンクからの較正された基準流体流量の流れを表すこの信号は、入力信号Ｑと共に、公式Kact＝Q/DPM1/2に従って主センサの実際の値Ｋ、即ちKactを計算する。選定された流量の各々に対するKact値から、平均Ｋ（Kavg）が、既知の統計的解析方法により決定される。次のステップにおいて、公称DP又はDP′が公式（Kact/Kavg）２×DPM＝DP′に従って決定される。選定された流量の各々に対する公称DPの決定に続いて、統計的回帰分析が、システムのための１つ又は複数の補正率に到達するため用いられ、次いで該補正率はEEPROMに記憶される。上記回帰は、最小二乗法を用いて、各点が測定されたDP値に対するそれぞれの公称DP値を表す１組の点を通る線に適合させることが好ましい。上記分析における従属変数は、測定されたDP（DPM）であり、一方独立変数は、公称DP、DP′である。周知の技術に従って、回帰分析は、追加の独立変数DP′２、DP′３、DP′４及びDP′５を用いることにより精度を高めるため拡張されることができる。回帰分析は、図９のテーブルに示される変数Ｘを有する例示的係数値を生じる。これらは、新しい較正値を決定するためトランスミッタのEEPROMに記憶されている初期較正値に適用されることが必要である係数である。
DPcor＝Intercept＋Xvar1（DPcal）
＋Xvar2（DPcal）２＋……Xvar5（DPcal）５
ここで、Xvarnはｎ次の独立変数に対する回帰係数であり、
Interceptは直線がＹ軸と交差する点である。
所望の精度に応じて、２、３又は６個の独立変数を、本例に示される５個の代わりに用いることができる。
メモリが実際のシステム動作においてアドレス指定されるとき、最後の訂正済みDP値（DPcor）を用いて、正しい流量出力を決定する。
較正は、測定システムの全流量範囲にわたり実行され、少なくとも±0.5％の精度を、較正された全流量範囲にわたり確立する。計算された補正値（訂正されたDP）は、図７に示されるように、トランスミッタの初期特徴付け中に確立されたEEPROM内の補正値と取って替わる。較正のこの方法により流量計を特徴付けすることは、流量計の電気的出力27が真の基準流量を追跡することを可能にし、これにより図10に示されるように、非線形性に起因する全てのエラー及び主システムの流量係数を補償する。
【図３】
0003583787.tif 000003
【図１】
0003583787.tif 000004
【図５】
0003583787.tif 000005
【図２】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図６】
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【図１０】
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【図９】
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