(57)【要約】  流量計（５）の正確な動作の検証方法が提供される。本方法は、流量計（５）から振動応答を受信するステップであって、振動応答が実質的に共振周波数での流量計（５）の振動に対する応答を含むステップを含む。少なくとも１つのゲイン減衰変数が測定される。次いで、ゲイン減衰変数が所定の範囲外にあるかどうかが判定される。ゲイン減衰変数が所定の範囲外にある場合に、剛性計算で使用されるフィルタが調整される。【選択図】図７
2021533346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量計（５）の正確な動作の検証方法であって、
前記流量計（５）から振動応答を受信するステップであって、前記振動応答が実質的に共振周波数での前記流量計（５）の振動に対する応答を含むステップと、
少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップと、
前記ゲイン減衰変数が所定の範囲外であるかどうかを判定するステップと、
前記ゲイン減衰変数が前記所定の範囲外である場合に、剛性計算で使用されるフィルタを調整するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップが、
第１の時点で少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップと、
第２の異なる時点で前記少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップと、
前記第１の時点での前記少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値が前記第２の時点での前記少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値と異なる場合にのみ、前記フィルタを調整するステップと
を含む、請求項１に記載の流量計（５）の正確な動作の検証方法。
【請求項３】
前記ゲイン減衰変数が、ピックオフ電圧、駆動電流、流管周波数、および温度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の流量計（５）の正確な動作の検証方法。
【請求項４】
第１の期間にわたって一の前記ゲイン減衰変数の第１の勾配を測定するステップと、
第２の期間にわたって同じ一の前記ゲイン減衰変数の第２の勾配を測定するステップと、
前記第１の勾配と前記第２の勾配とが同じである場合に傾向が存在すると判定し、傾向が存在する間は計測器検証を行わないステップと
を含む、請求項３に記載の流量計（５）の正確な動作の検証方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのゲイン減衰変数の変動係数（ＣＶ）が計算される、請求項１に記載の流量計（５）の正確な動作の検証方法。
【請求項６】
前記フィルタを調整するステップが、フィルタリングの実施回数を増やすステップと、使用されるフィルタのタイプを増やすステップと、フィルタリングされるサンプルの数を増やすステップのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の流量計（５）の正確な動作の検証方法。
【請求項７】
前記流量計（５）の励起を除去することによって減衰特性（ζ）を測定するステップと、
前記減衰特性を測定している間に前記流量計（５）の振動応答を所定の振動目標まで減衰させ、取得される減衰特性のサンプル数を変更することによってフィルタを調整するステップと
を含む、請求項１に記載の流量計（５）の正確な動作の検証方法。
【請求項８】
流量計（５）の正確な動作を検証するための電子計測器（２０）であって、
前記電子計測器（２０）が、
前記流量計（５）から振動応答を受信するためのインターフェース（２０１）であって、振動応答が実質的に共振周波数での前記流量計（５）の振動に対する応答を含むインターフェース（２０１）と、前記インターフェース（２０１）と通信する前記電子計測器（２０）に設けられた処理システム（２０３）とを備えており、
前記処理システム（２０３）が、
少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定し、前記ゲイン減衰変数が所定の範囲外にあるかどうかを判定し、前記ゲイン減衰変数が前記所定の範囲外にある場合に、剛性計算で使用されるフィルタを調整するように構成されている、電子計測器（２０）。
【請求項９】
前記少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定することが、第１の時点で前記少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定することと、第２の異なる時点で前記少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定することと、前記第１の時点での前記少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値が前記第２の時点での前記少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値と異なる場合にのみ、フィルタを調整することとを含む、請求項８に記載の電子計測器（２０）。
【請求項１０】
前記ゲイン減衰変数が、ピックオフ電圧、駆動電流、流管周波数、および温度のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の電子計測器（２０）。
【請求項１１】
前記処理システム（２０３）が、第１の期間にわたる一の前記ゲイン減衰変数の第１の勾配および第２の期間にわたる同じ一の前記ゲイン減衰変数の第２の勾配を測定し、前記第１の勾配と前記第２の勾配とが同じ場合に傾向が存在すると判定し、傾向が存在する間は計測器検証を行わないようにさらに構成されている、請求項１０に記載の電子計測器（２０）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのゲイン減衰変数の変動係数（ＣＶ）が計算される、請求項８に記載の電子計測器（２０）。
【請求項１３】
前記フィルタを調整することが、フィルタリングの実施回数を増やすこと、使用されるフィルタのタイプを増やすこと、およびフィルタリングされるサンプルの数を増やすことのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の電子計測器（２０）。
【請求項１４】
前記処理システム（２０３）が、前記流量計（５）の励起を除去することによって減衰特性（ζ）を測定し、前記減衰特性を測定している間に前記流量計（５）の振動応答を所定の振動目標まで減衰させるようにさらに構成されており、フィルタを調整することが、取得される減衰特性のサンプル数を変更することを含む、請求項８に記載の電子計測器（２０）。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本開示は、流量計用の電子計測器および検証診断方法に関する。
【０００２】
コリオリ質量流量計や振動管密度計などの振動導管センサーは、通常、流動材料を含む振動導管の動きを検出することによって動作する。質量流量、密度などの導管内の材料に関連する特性は、導管に付随する運動変換器から受信した測定信号を処理することによって決定することができる。振動する材料が充填されたシステムの振動モードは、一般に、収容導管およびそこに含まれる材料の質量、剛性、および減衰特性の組合せに影響を受ける。
【０００３】
振動流量計の導管は、１つ以上の流管を含むことができる。管の共振周波数が流管内の流体の密度に比例する場合に、流管は共振周波数で強制的に振動する。管の入口セクションと出口セクションにあるセンサーは、管の両端間の相対振動を測定する。流動中、コリオリ力により振動管と流動質量とが連動し、管の両端間の振動の位相シフトが生じる。位相シフトは、質量流量に正比例する。
【０００４】
典型的なコリオリ質量流量計は、パイプラインまたは他の輸送システムに直列に接続され、システム内の流体、スラリーなどの材料を運ぶ１つ以上の導管を含む。各導管は、例えば、単純曲げモード、ねじれモード、半径方向モード、および結合モードを含む１組の固有振動モードを有するとみなすことができる。典型的なコリオリ質量流量測定アプリケーションでは、材料が導管を流れると、導管が１つ以上の振動モードで励起され、導管の動きが導管に沿って間隔をあけた点で測定される。励起は、通常、アクチュエータ、例えば、周期的に導管を摂動させるボイスコイル形ドライバーなどの電気機械装置によってもたらされる。質量流量は、変換器の場所での動作間の時間遅延または位相差を測定することによって決定することができる。２つのこのような変換器（またはピックオフセンサー）は、通常、流導管の振動応答を測定するために使用され、通常、アクチュエータの上流および下流の位置にある。２つのピックオフセンサーは、ケーブルで電子機器に接続されている。機器は、質量流量測定値を導出するために、２つのピックオフセンサーから信号を受信し信号を処理する。
【０００５】
２つのセンサー信号間の位相差は、流管を流れる材料の質量流量に関連している。材料の質量流量は、２つのセンサー信号間の時間遅延に比例するため、質量流量は、時間遅延に較正係数（ＦＣＦ）を掛けることによって決定することができる。このとき、時間遅延は、位相差を周波数で割ったものとなる。ＦＣＦは、材料特性および流管の断面特性を反映している。従来技術では、ＦＣＦは、流量計をパイプラインまたは他の導管に設置する前の較正プロセスによって決定される。較正プロセスでは、流体が所定の流量で流管を流れ、位相差と流量との間の比率が計算される。
【０００６】
コリオリ流量計の利点の１つは、測定された質量流量の精度が、流量計の可動部品の摩耗の影響を受けないことである。流量は、流管の２点間の位相差と流量較正係数とを掛けることによって決定される。唯一の入力は、センサーからの正弦波信号であり、それは流管上の２点の振動を示している。位相差は、これらの正弦波信号から計算される。振動流管には可動部品はない。したがって、位相差の測定値および流量較正係数は、流量計の可動部品の摩耗の影響を受けない。
【０００７】
ＦＣＦは、計測器センブリの剛性特性に関連し得る。計測器センブリの剛性特性が変化すると、ＦＣＦも変化する。したがって、その変化は、流量計によってもたらされる流量測定の精度に影響を与える。材料特性および流管の断面特性の変化は、例えば浸食や腐食によって引き起こされる可能性がある。したがって、流量計の高レベルの精度を維持するために、計測器センブリの剛性の変化を検出および／または定量化できることが非常に望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態によれば、流量計の正確な動作の検証方法が提供される。本方法は、流量計から振動応答を受信するステップであって、振動応答が実質的に共振周波数での流量計の振動に対する応答を含むステップを含む。少なくとも１つのゲイン減衰変数が測定される。また、ゲイン減衰変数が所定の範囲外にあるかどうかが判定され、ゲイン減衰変数が所定の範囲外にある場合に、剛性計算で使用されるフィルタが調整される。
【０００９】
一実施形態によれば、流量計の正確な動作を検証するための電子計測器が提供される。電子計測器は、流量計から振動応答を受信するためのインターフェースであって、振動応答が実質的に共振周波数での流量計の振動に対する応答を含むインターフェースと、インターフェースと通信する処理システムとを備えている。処理システムは、少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定し、ゲイン減衰変数が所定の範囲外にあるかどうかを判定し、ゲイン減衰変数が所定の範囲外にある場合に、剛性計算で使用されるフィルタリングを調整するように構成されている。
【００１０】
［態様］
一態様によれば、流量計の正確な動作の検証方法は、流量計から振動応答を受信するステップであって、振動応答が実質的に共振周波数での流量計の振動に対する応答を含むステップを含む。少なくとも１つのゲイン減衰変数が測定される。また、ゲイン減衰変数が所定の範囲外であるかどうかが判定され、ゲイン減衰変数が所定の範囲外である場合に、剛性計算で使用されるフィルタが調整される。
【００１１】
好ましくは、少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップは、第１の時点で少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップと、第２の異なる時点で少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップと、第１の時点での少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値が第２の時点での少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値と異なる場合にのみ、フィルタリングを調整するステップとを含む。
【００１２】
好ましくは、ゲイン減衰変数は、ピックオフ電圧、駆動電流、流管周波数、および温度のうちの少なくとも１つを含む。
【００１３】
好ましくは、本方法は、第１の期間にわたって一のゲイン減衰変数の第１の勾配を測定するステップと、第２の期間にわたって同じ一のゲイン減衰変数の第２の勾配を測定するステップと、第１の勾配と第２の勾配とが同じである場合に傾向が存在すると判定し、傾向が存在する間は計測器検証を行わないステップとを含む。
【００１４】
好ましくは、少なくとも１つのゲイン減衰変数の変動係数が計算される。
【００１５】
好ましくは、フィルタを調整するステップは、フィルタリングの実施回数を増やすステップと、使用されるフィルタのタイプを増やすステップと、フィルタリングされるサンプルの数を増やすステップのうちの少なくとも１つを含む。
【００１６】
好ましくは、本方法は、流量計の励起を除去することによって減衰特性を測定するステップと、減衰特性を測定している間に流量計の振動応答を所定の振動目標まで減衰させ、取得される減衰特性のサンプル数を変更することによってフィルタを調整するステップとを含む。
【００１７】
一態様によれば、流量計の正確な動作を検証するための電子計測器は、流量計から振動応答を受信するためのインターフェースであって、振動応答が実質的に共振周波数での流量計の振動に対する応答を含むインターフェースと、インターフェースと通信する処理システムとを備えている。処理システムは、少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定し、ゲイン減衰変数が所定の範囲外にあるかどうかを判定し、ゲイン減衰変数が所定の範囲外にある場合に、剛性計算で使用されるフィルタを調整するように構成されている。
【００１８】
好ましくは、少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップは、第１の時点で少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップと、第２の異なる時点で少なくとも１つのゲイン減衰変数を測定するステップと、第１の時点での少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値が第２の時点での少なくとも１つの測定されたゲイン減衰変数値と異なる場合にのみ、フィルタリングを調整するステップとを含む。
【００１９】
好ましくは、ゲイン減衰変数は、ピックオフ電圧、駆動電流、流管周波数、および温度のうちの少なくとも１つを含む。
【００２０】
好ましくは、処理システムは、第１の期間にわたる一のゲイン減衰変数の第１の勾配および第２の期間にわたる同じ一のゲイン減衰変数の第２の勾配を測定し、第１の勾配と第２の勾配とが同じ場合に傾向が存在すると判定し、傾向が存在する間は計測器検証を行わないようにさらに構成されている。
【００２１】
好ましくは、少なくとも１つのゲイン減衰変数の変動係数が計算される。
【００２２】
好ましくは、フィルタを調整するステップは、フィルタリングの実施回数を増やすステップ、使用されるフィルタのタイプを増やすステップ、およびフィルタリングされるサンプルの数を増やすステップのうちの少なくとも１つを含む。
【００２３】
好ましくは、本処理システムは、流量計の励起を除去することによって減衰特性を測定し、減衰特性を測定しながら流量計の振動応答を所定の振動目標まで完全に減衰させるようにさらに構成されており、フィルタを調整するステップは、取得される減衰特性のサンプル数を変更することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
同じ参照番号は、すべての図面で同じ要素を表す。
【図１】計測器センブリと電子計測器とを備えた流量計を示す図である。
【図２】一実施形態による電子計測器を示す図である。
【図３】一実施形態による流量計の剛性パラメータ（Ｋ）の決定方法についてのフローチャートである。
【図４】一実施形態による流量計の剛性変化（ΔＫ）の決定方法についてのフローチャートである。
【図５】別の実施形態による電子計測器を示す図である。
【図６】一実施形態による流量計の剛性パラメータ（Ｋ）の決定方法についてのフローチャートである。
【図７】一実施形態による自動フィルタ調整方法についてのフローチャートである。
【図８】一実施形態による自動フィルタ調整のための傾向分析方法についてのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１から図８および以下の説明は、実施形態の最良の形態を形成および使用する方法を当業者に教示するための具体例を示している。発明の原理を教示する目的で、いくつかの従来の態様は単純化または省略されている。当業者は、実施形態の範囲内に入るこれらの例からの変形例を理解するであろう。当業者は、以下に記載の特徴を種々組み合わせて、複数の変形例を形成できることを理解するであろう。その結果、実施形態は、以下に記載の具体例に限定されず、特許請求の範囲およびそれらの同等物によってのみ限定される。
【００２６】
図１は、計測器センブリ１０と電子計測器２０とを備えた流量計５を示している。計測器センブリ１０は、プロセス材料の質量流量および密度を応答する。電子計測器２０は、リード１００を介して計測器センブリ１０に接続され、経路２６を介して密度、質量流量、および温度情報、ならびに本実施形態に関係のない他の情報を提供する。コリオリ流量計の構造が記載されているが、当業者には、本実施形態が、コリオリ質量流量計によって提供される追加の測定能力のない振動管密度計として実施できることは明らかである。
【００２７】
計測器センブリ１０は、一対のマニホールド１５０および１５０’、フランジネック１１０および１１０’を有するフランジ１０３および１０３’、一対の平行流管１３０および１３０’、駆動機構１８０、温度センサー１９０、および一対の速度センサー１７０Ｌおよび１７０Ｒを含む。流管１３０および１３０’は、流管取付けブロック１２０および１２０’で互いに向かって収斂する２つの本質的に真っ直ぐな入口脚部１３１および１３１’と出口脚部１３４および１３４’を有する。流管１３０および１３０’は、それらの長さに沿って２つの対称的な場所で曲がり、それらの長さ全体にわたって本質的に平行である。ブレースバー１４０および１４０’は、各流管が振動する軸ＷおよびＷ’を規定するのに役立つ。
【００２８】
流管１３０および１３０’の側脚部１３１、１３１’および１３４、１３４’は、流管取付けブロック１２０および１２０’に固定的に取り付けられ、これらのブロックは、次に、マニホールド１５０および１５０’に固定的に取り付けられる。これは、コリオリ計測器センブリ１０を通る連続的な閉じた材料経路をもたらす。
【００２９】
穴１０２および１０２’を有するフランジ１０３および１０３’が、入口端部１０４および出口端部１０４’を介して、測定されているプロセス材料を運ぶプロセスライン（図示せず）に接続されると、材料は、フランジ１０３のオリフィス１０１を通って計測器の端部１０４に入り、マニホールド１５０を通って、表面１２１を有する流管取付けブロック１２０に導かれる。マニホールド１５０内で、材料は、分割され、流管１３０および１３０’を通って送られる。流管１３０および１３０’を出ると、プロセス材料は、マニホールド１５０’内の単一の流れに再結合され、その後、ボルト穴１０２’を有するフランジ１０３’によってプロセスライン（図示せず）に接続された出口端部１０４’に送られる。
【００３０】
流管１３０および１３０’は、各々、実質的に同じ質量分布、実質的に同じ慣性モーメント、および実質的に同じ曲げ軸Ｗ−ＷおよびＷ’−Ｗ’周りのヤング率を有するように選択され、流管取付けブロック１２０および１２０’に適切に取り付けられる。これらの曲げ軸は、ブレースバー１４０および１４０’を貫通している。流管のヤング率は温度とともに変化し、この変化が流れと密度の計算に影響を与えるため、測温抵抗体（ＲＴＤ）１９０が流管１３０’に取り付けられ、流管の温度を継続的に測定する。流管の温度、ひいてはＲＴＤを流れる所定の電流に対してＲＴＤの両端に発生する電圧は、流管を流れる材料の温度で決まる。ＲＴＤの両端に発生する温度依存電圧は、流管の温度の変化による流管１３０および１３０’の弾性率の変化を補償するために、電子計測器２０によって周知の方法で使用される。ＲＴＤは、リード１９５によって電子計測器２０に接続されている。
【００３１】
両方の流管１３０および１３０’は、ドライバー１８０によって、各曲げ軸ＷおよびＷ’周りに反対方向に、そして、いわゆる流量計の第１の位相外れ曲げモードで駆動される。この駆動機構１８０は、流管１３０’に取り付けられた磁石および流管１３０に取り付けられ、両方の流管を振動させるために交流が流れる対向コイルなど、多くの周知の装置のいずれか１つを備えることができる。適切な駆動信号は、電子計測器２０によって、リード１８５を介して、駆動機構１８０に印加される。
【００３２】
電子計測器２０は、リード１９５でＲＴＤ温度信号を受信し、リード１６５Ｌおよび１６５Ｒに各々発生する左右の速度信号を受信する。電子計測器２０は、リード１８５に発生する駆動信号を生成して、駆動機構１８０を駆動し、管１３０および１３０’を振動させる。電子計測器２０は、左右の速度信号およびＲＴＤ信号を処理して、計測器センブリ１０を流れる材料の質量流量および密度を計算する。この情報は、他の情報とともに、経路２６を介して電子計測器２０によって利用手段に適用される。
【００３３】
図２は、一実施形態による電子計測器２０を示している。電子計測器２０は、インターフェース２０１および処理システム２０３を含むことができる。電子計測器２０は、例えば、計測器センブリ１０などからの振動応答２１０を受信する。電子計測器２０は、計測器センブリ１０を流れる流動材料の流動特性を取得するために、振動応答２１０を処理する。加えて、一実施形態による電子計測器２０では、計測器センブリ１０の剛性パラメータ（Ｋ）を決定するために、振動応答２１０も処理される。さらに、電子計測器２０は、計測器センブリ１０の剛性変化（ΔＫ）を検出するために、２つ以上のこのような振動応答を経時的に処理することができる。剛性測定は、流動状態または無流動状態で行うことができる。無流動での測定は、結果として生じる振動応答のノイズレベルの低減という利点をもたらすことができる。
【００３４】
上記のように、流量較正係数（ＦＣＦ）は、材料特性および流管の断面特性を反映している。流量計を流れる流動材料の質量流量は、測定された時間遅延（または位相差／周波数）にＦＣＦを掛けることによって決定される。ＦＣＦは、計測器センブリの剛性特性に関連し得る。計測器センブリの剛性特性が変化すると、ＦＣＦも変化する。したがって、流量計の剛性の変化は、流量計によって生成される流量測定値の精度に影響を与える。
【００３５】
本実施形態は、電子計測器２０が実際の流量較正テストを実行することなく現場で剛性測定を実行することを可能にするため、重要である。それにより、較正テストスタンドや他の特別な機器または特別な流体を用いずに剛性を測定できる。現場で流量較正を実行することは、費用がかかり、困難で、時間がかかるため、これは望ましいことである。しかし、計測器センブリ１０の剛性は、使用中に経時的に変化する可能性があるため、より良く、より容易な較正チェックが望ましい。このような変化は、例えば、流管の浸食、流管の腐食、および計測器センブリ１０への損傷などの要因によるものであり得る。
【００３６】
流量計の振動応答は、開ループの２次駆動モデルで以下のように表すことができる。
【００３７】
【数１】
2021533346.tif 000003
【００３８】
ここで、ｆはシステムに加えられる力、Ｍはシステムの質量、Ｃは減衰特性、Ｋはシステムの剛性特性である。Ｋ項はＫ＝Ｍ（ω0）2であり、Ｃ項はＣ＝Ｍ2ζω0である。ここで、ζは減衰特性であり、ω0＝２πｆ0である。ここで、ｆ0はヘルツ単位の計測器センブリ１０の固有／共振周波数である。また、ｘは振動の物理的変位距離、ｘドットは流管変位の速度、ｘツードットは加速度である。
【００３９】
これは、一般にＭＣＫモデルと呼ばれる。この式は、以下の形式に再構成することができる。
【００４０】
【数２】
2021533346.tif 000004
【００４１】
式（２）は、伝達関数形式にさらに操作することができる。伝達関数形式では、以下に示すように、力に対する変位の項が用いられる。
【００４２】
【数３】
2021533346.tif 000005
【００４３】
周知の磁気方程式を使用して、方程式（３）を単純化することができる。適用可能な２つの式は、以下の通りである。
【００４４】
【数４】
2021533346.tif 000006
【数５】
2021533346.tif 000007
【００４５】
式（４）の（ピックオフセンサー１７０Ｌまたは１７０Ｒでの）センサー電圧ＶEMFは、ピックオフ感度係数ＢＬPOにピックオフ運動速度ｘドットを掛けたものに等しい。ピックオフ感度係数ＢＬPOは、一般に、各ピックオフセンサーについて知られているか、または測定されている。式（５）のドライバー１８０によって生成される力（ｆ）は、ドライバー感度係数ＢＬDRにドライバー１８０に供給された駆動電流（Ｉ）を掛けたものに等しい。ドライバー１８０のドライバー感度係数ＢＬDRは、一般に知られているか、または測定されている。係数ＢＬPOおよびＢＬDRは両方とも温度の関数であり、温度測定値によって補正することができる。
【００４６】
磁気方程式（４）および（５）を式（３）の伝達関数に代入することによって、以下の式が得られる。
【００４７】
【数６】
2021533346.tif 000008
【００４８】
計測器センブリ１０が、共振時に、すなわち共振／固有周波数ω0（ここで、ω0＝２πｆ0）で、開ループ駆動されると、式（６）は、以下のように書き直すことができる。
【００４９】
【数７】
2021533346.tif 000009
【００５０】
剛性を代入することにより、式（７）は、以下のように単純化される。
【００５１】
【数８】
2021533346.tif 000010
【００５２】
ここで、剛性パラメータ（Ｋ）がそれを得るために以下のように分離される。
【００５３】
【数９】
2021533346.tif 000011
【００５４】
その結果、減衰特性（ζ）を駆動電圧（Ｖ）および駆動電流（Ｉ）とともに測定／定量化することによって、剛性パラメータ（Ｋ）を決定することができる。ピックオフからの応答電圧（Ｖ）は、駆動電流（Ｉ）とともに振動応答から決定することができる。剛性パラメータ（Ｋ）を決定するプロセスが、以下の図３に関連してより詳細に説明される。
【００５５】
使用時において、剛性パラメータ（Ｋ）は、経時的に追跡することができる。例えば、統計的手法を使用して、時間経過に伴う何等かの変化（すなわち、剛性の変化（ΔＫ））を決定することができる。剛性パラメータ（Ｋ）の統計的変化は、特定の流量計についてＦＣＦが変化したことを示し得る。
【００５６】
本実施形態は、記憶された較正密度値または呼び出された較正密度値に依存しない剛性パラメータ（Ｋ）を提供する。これは、将来のすべての較正操作に使用できる密度標準を取得するために、既知の流動材料が工場の較正操作で使用される従来技術とは対照的である。本実施形態は、流量計の振動応答からのみ取得される剛性パラメータ（Ｋ）を提供する。本実施形態は、工場の較正プロセスを必要とせずに、剛性検出／較正プロセスを提供する。
【００５７】
インターフェース２０１は、図１のリード１００を介して、速度センサー１７０Ｌおよび１７０Ｒのうちの１つから振動応答２１０を受信する。インターフェース２０１は、フォーマット、増幅、バッファリングなどの何れかの態様などの、任意の必要な、または所望の信号調整を実行することができる。あるいは、信号調整の一部またはすべてを処理システム２０３で実行することができる。さらに、インターフェース２０１は、電子計測器２０と外部装置との間の通信を可能にすることができる。インターフェース２０１は、電子通信、光通信、または無線通信の何れかの態様が可能であり得る。
【００５８】
一実施形態のインターフェース２０１は、デジタイザー（図示せず）と結合され、センサー信号は、アナログセンサー信号を含む。デジタイザーは、アナログ振動応答をサンプリングしてデジタル化し、デジタル振動応答２１０を生成する。
【００５９】
処理システム２０３は、電子計測器２０の動作を実行し、流量計アセンブリ１０からの流量測定値を処理する。処理システム２０３は、１つ以上の処理ルーチンを実行し、それによって、１つ以上の流動特性を生成するために流量測定値を処理する。
【００６０】
処理システム２０３は、汎用コンピューター、マイクロプロセシングシステム、論理回路、または他の汎用処理装置またはカスタマイズされた処理装置を含むことができる。処理システム２０３は、複数の処理装置間で分散させることができる。処理システム２０３は、記憶システム２０４などの、一体型電子記憶媒体または独立した電子記憶媒体の何れかの態様を含むことができる。
【００６１】
記憶システム２０４は、流量計パラメータと流量計データ、ソフトウェアルーチン、定数値、および変数値を記憶することができる。一実施形態では、記憶システム２０４は、流量計５の剛性パラメータ（Ｋ）を決定する剛性ルーチン２３０などの、処理システム２０３によって実行されるルーチンを含む。
【００６２】
一実施形態の剛性ルーチン２３０は、実質的に共振周波数での流量計の振動に対する応答を含む振動応答を伴う流量計からの振動応答を受信し、振動応答の周波数（ω0）を決定し、振動応答の応答電圧（Ｖ）と駆動電流（Ｉ）とを決定し、流量計の減衰特性（ζ）を測定し、周波数（ω0）、応答電圧（Ｖ）、駆動電流（Ｉ）、および減衰特性（ζ）から剛性パラメータ（Ｋ）を決定するように処理システム２０３を構成することができる（図３および付随する説明参照）。
【００６３】
一実施形態の剛性ルーチン２３０は、振動応答を受信し、周波数を決定し、応答電圧（Ｖ）と駆動電流（Ｉ）とを決定し、減衰特性（ζ）を測定し、剛性パラメータ（Ｋ）を決定するように処理システム２０３を構成することができる。この実施形態の剛性ルーチン２３０は、第２の時間ｔ2で流量計から第２の振動応答を受信し、第２の剛性特性（Ｋ2）を生成するために、第２の振動応答の決定および測定のステップを繰り返し、第２の剛性特性（Ｋ2）を剛性パラメータ（Ｋ）と比較し、第２の剛性特性（Ｋ2）が剛性パラメータ（Ｋ）と許容値２２４を超えて異なる場合に、剛性変化（ΔＫ）を検出するように処理システム２０３をさらに構成することができる（図４および付随する説明参照）。
【００６４】
一実施形態では、記憶システム２０４は、流量計５を操作するために使用される変数を記憶する。一実施形態では、記憶システム２０４は、例えば、速度／ピックオフセンサー１７０Ｌおよび１７０Ｒから受信することができる振動応答２１０などの変数を記憶する。
【００６５】
一実施形態では、記憶システム２０４は、定数、係数、および作動変数を記憶する。例えば、記憶システム２０４は、決定された剛性特性２２０と、後の時点で生成される第２の剛性特性２２１とを記憶することができる。記憶システム２０４は、振動応答２１０の周波数２１２、振動応答２１０の電圧２１３、および振動応答２１０の駆動電流２１４などの作動値を記憶することができる。記憶システム２０４は、振動目標２２６および流量計５の測定された減衰特性２１５をさらに記憶することができる。また、記憶システム２０４は、許容値２２４などの定数、閾値、または範囲を記憶することができる。さらに、記憶システム２０４は、剛性変化２２８などのある期間にわたって蓄積されたデータを記憶することができる。
【００６６】
図３は、一実施形態による流量計の剛性パラメータ（Ｋ）の決定方法についてのフローチャート３００である。ステップ３０１では、振動応答が流量計から受信される。振動応答は、実質的に共振周波数での振動に対する流量計の応答である。振動は、連続的または断続的であり得る。流動材料は、計測器センブリ１０を流れることができるか、または静止していることができる。
【００６７】
ステップ３０２では、振動応答の周波数が決定される。周波数ω0は、任意の方法、プロセス、またはハードウェアによる振動応答から決定することができる。
【００６８】
ステップ３０３では、振動応答の電圧（ＶまたはＶEMF）が、駆動電流（Ｉ）とともに決定される。電圧および駆動電流は、未処理または調整済みの振動応答から取得することができる。
【００６９】
ステップ３０４では、流量計の減衰特性が測定される。減衰特性は、減衰特性を測定している間に、流量計の振動応答を振動目標まで減衰させことによって測定することができる。この減衰動作は、いくつかの方法で実行することができる。駆動信号の振幅を減少させることもできるし、ドライバー１８０が、実際に（適切な流量計で）計測器センブリ１０にブレーキをかけることもできるし、またはドライバー１８０が、目標に達するまで単に無給電にすることもできる。一実施形態では、振動目標は、駆動設定値の低減されたレベルを含む。例えば、駆動設定値が現在３．４ｍＶ／Ｈｚにある場合に、減衰測定では、駆動設定値を例えば２．５ｍＶ／Ｈｚなどの低い値に下げることができる。このように、電子計測器２０は、振動応答がこの新たな駆動目標と実質的に一致するまで、計測器センブリ１０を単に惰性で進ませることができる。
【００７０】
ステップ３０５では、剛性パラメータ（Ｋ）は、周波数、電圧、駆動電流、および減衰特性（ζ）から決定される。剛性パラメータ（Ｋ）は、上記の式（９）に従って決定することができる。本方法では、剛性（Ｋ）の決定および追跡に加えて、減衰パラメータ（Ｃ）および質量パラメータ（Ｍ）も決定および追跡することができる。
【００７１】
本方法３００は、反復的に、定期的に、またはランダムに実行することができる。本方法３００は、所定の動作時間、流動材料の変更時などの所定の目印で実行することができる。
【００７２】
図４は、一実施形態による流量計の剛性変化（ΔＫ）の決定方法についてのフローチャート４００である。ステップ４０１では、上記のように、振動応答が流量計から受信される。
【００７３】
ステップ４０２では、上記のように、振動応答の周波数が決定される。
【００７４】
ステップ４０３では、上記のように、振動応答の電圧および駆動電流が決定される。
【００７５】
ステップ４０４では、上記のように、流量計の減衰特性（ζ）が測定される。
【００７６】
ステップ４０５では、剛性パラメータ（Ｋ）が、上記のように、周波数、電圧、駆動電流、および減衰特性（ζ）から決定される。
【００７７】
ステップ４０６では、第２の振動応答が第２のタイムインスタンスｔ2で受信される。第２の振動応答は、時間ｔ2での計測器センブリ１０の振動から生成される。
【００７８】
ステップ４０７では、第２の剛性特性Ｋ2が第２の振動応答から生成される。第２の剛性特性Ｋ2は、例えば、ステップ４０１から４０５を使用して生成することができる。
【００７９】
ステップ４０８では、第２の剛性特性Ｋ2が剛性パラメータ（Ｋ）と比較される。比較は、剛性変化（ΔＫ）を検出するために異なる時間に取得された剛性特性の比較を含む。
【００８０】
ステップ４０９では、Ｋ2とＫとの間の何らかの剛性変化（ΔＫ）が検出される。剛性変化の決定は、剛性の有意な変化の統計的決定方法または数学的決定方法の何れかの態様を使用することができる。剛性変化（ΔＫ）は、将来の使用のために記憶したり、離れた場所に送信したりすることができる。さらに、剛性変化（ΔＫ）は、電子計測器２０のアラーム条件の契機とすることができる。一実施形態の剛性変化（ΔＫ）は、最初に許容値２２４と比較される。剛性変化（ΔＫ）が許容値２２４を超えると、エラー条件が判定される。本方法では、剛性（Ｋ）の決定および追跡に加えて、減衰パラメータ（Ｃ）および質量パラメータ（Ｍ）も決定および追跡することができる。
【００８１】
本方法４００は、反復的に、定期的に、またはランダムに実行することができる。本方法４００は、所定の動作時間、流動材料の変更時などの所定の目印で実行することができる。
【００８２】
図５は、別の実施形態による電子計測器２０を示している。この実施形態の電子計測器２０は、上記のように、インターフェース２０１と、処理システム２０３と、記憶システム２０４とを含むことができる。電子計測器２０は、例えば、計測器センブリ１０などからの、３つ以上の振動応答５０５を受信する。電子計測器２０は、計測器センブリ１０を流れる流動材料の流動特性を取得するために、３つ以上の振動応答５０５を処理する。また、３つ以上の振動応答５０５は、計測器センブリ１０の剛性パラメータ（Ｋ）を決定するためにも処理される。電子計測器２０は、３つ以上の振動応答５０５から、減衰パラメータ（Ｃ）および質量パラメータ（Ｍ）をさらに決定することができる。これらの計測器センブリパラメータは、上記のように、計測器センブリ１０の変化を検出するために使用することができる。
【００８３】
記憶システム２０４は、剛性ルーチン５０６などの処理ルーチンを記憶することができる。記憶システム２０４は、振動応答５０５などの受信データを記憶することができる。記憶システム２０４は、剛性許容値５１６、減衰許容値５１７、および質量許容値５１８などの事前にプログラムされた値またはユーザが入力した値を記憶することができる。記憶システム２０４は、極（λ）５０８および残差（Ｒ）５０９などの作動値を記憶することができる。記憶システム２０４は、剛性（Ｋ）５１０、減衰（Ｃ）５１１、および質量（Ｍ）５１２などの決定された最終値を記憶することができる。記憶システム２０４は、第２の剛性（Ｋ2）５２０、第２の減衰（Ｃ2）５２１、第２の質量（Ｍ2）５２２、剛性変化（ΔＫ）５３０、減衰変化（ΔＣ）５３１、および質量変化（ΔＭ）５３２などの、期間にわたって生成され、操作された比較値を記憶することができる。剛性変化（ΔＫ）５３０は、経時的に測定された計測器センブリ１０の剛性パラメータ（Ｋ）の変化を含むことができる。剛性変化（ΔＫ）５３０を使用して、腐食効果および浸食効果などの、時間経過に伴う計測器センブリ１０への物理的変化を検出および決定することができる。また、計測器センブリ１０の質量パラメータ（Ｍ）５１２は、経時的に測定および追跡され、質量変化（ΔＭ）５３２に記憶することができ、減衰パラメータ（Ｃ）５１１は、経時的に測定され、減衰変化（ΔＣ）５３１に記憶することができる。質量変化（ΔＭ）５３２は、計測器センブリ１０内の流動材料の蓄積の存在を示すことができ、減衰変化（ΔＣ）５３１は、材料の劣化、腐食および浸食、亀裂などを含む、流管の変化を示すことができる。
【００８４】
動作中に、電子計測器２０は、３つ以上の振動応答５０５を受信し、剛性ルーチン５０６を使用して振動応答５０５を処理する。一実施形態では、３つ以上の振動応答５０５は、以下に説明されるように、５つの振動応答５０５を含む。電子計測器２０は、振動応答５０５から極（λ）５０８および残差（Ｒ）５０９を決定する。極（λ）５０８および残差（Ｒ）５０９は、１次極および１次残差を含むことができ、または２次極および２次残差を含むことができる。電子計測器２０は、極（λ）５０８および残差（Ｒ）５０９から剛性パラメータ（Ｋ）５１０、減衰パラメータ（Ｃ）５１１、および質量パラメータ（Ｍ）５１２を決定する。電子計測器２０は、第２の剛性（Ｋ2）５２０をさらに決定し、剛性パラメータ（Ｋ）５１０および第２の剛性（Ｋ2）５２０から剛性変化（ΔＫ）５３０を決定し、剛性変化（ΔＫ）５３０を剛性許容値５１６と比較することができる。剛性変化（ΔＫ）５３０が剛性許容値５１６を超える場合に、電子計測器２０は、エラー記録ルーチンおよび／またはエラー処理ルーチンの何れかの態様を開始することができる。同様に、電子計測器２０は、時間経過に伴う減衰パラメータと質量パラメータをさらに追跡することができ、第２の減衰（Ｃ2）５２１および第２の質量（Ｍ2）５２２を決定および記録することができ、その結果減衰変化（ΔＣ）５３１および質量変化（ΔＭ）５３２を決定および記録することができる。同様に、減衰変化（ΔＣ）５３１および質量変化（ΔＭ）５３２は、減衰許容値５１７を質量許容値５１８と比較することができる。
【００８５】
流量計の振動応答は、以下のような開ループの２次駆動モデルで表すことができる。
【００８６】
【数１０】
2021533346.tif 000012
【００８７】
ここで、ｆはシステムに加えられる力、Ｍはシステムの質量パラメータ、Ｃは減衰パラメータ、Ｋは剛性パラメータである。Ｋ項はＫ＝Ｍ（ω0）2である。Ｃ項はＣ＝Ｍ2ζω0である。ここで、ω0＝２πｆ0であり、ｆ0はヘルツ単位の計測器センブリ１０の共振周波数である。ζ項は、上記のように、振動応答から取得される減衰特性測定値である。また、ｘは振動の物理的変位距離、ｘドットは流管変位の速度、ｘツードットは加速度である。これは、一般にＭＣＫモデルと呼ばれる。この式は、以下の形式に再構成することができる。
【００８８】
【数１１】
2021533346.tif 000013
【００８９】
式（１１）は、初期条件を無視する限り、伝達関数形式にさらに操作することができる。その結果は、以下の通りである。
【００９０】
【数１２】
2021533346.tif 000014
【００９１】
さらに操作すると、式（１２）を以下のような１次極−残差周波数応答関数形式に変換することができる。
【００９２】
【数１３】
2021533346.tif 000015
【００９３】
ここで、λは極、Ｒは残差、項（ｊ）は−１の平方根であり、ωは円形励起周波数（ラジアン／秒）である。
【００９４】
固有／共振周波数（ωn）、減衰固有周波数（ωd）、および減衰特性（ζ）を含むシステムパラメータは、極によって定義される。
【００９５】
【数１４】
2021533346.tif 000016
【数１５】
2021533346.tif 000017
【数１６】
2021533346.tif 000018
【００９６】
システムの剛性パラメータ（Ｋ）、減衰パラメータ（Ｃ）、および質量パラメータ（Ｍ）は、極および残差から導出することができる。
【００９７】
【数１７】
2021533346.tif 000019
【数１８】
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【数１９】
2021533346.tif 000021
【００９８】
したがって、剛性パラメータ（Ｋ）、質量パラメータ（Ｍ）、および減衰パラメータ（Ｃ）は、極（λ）および残差（Ｒ）の適切な推定値に基づいて計算することができる。
【００９９】
極および残差は、測定された周波数応答関数から推定される。極（λ）および残差（Ｒ）は、直接計算法または反復計算法の何れかの態様を使用して推定することができる。
【０１００】
駆動周波数付近の応答は、主に式（１３）の第１項で構成され、複素共役項は、応答の小さな、ほぼ一定の「残差」部分のみに寄与している。その結果、式（１３）は、以下のように単純化することができる。
【０１０１】
【数２０】
2021533346.tif 000022
【０１０２】
式（２０）では、Ｈ（ω）項は、３つ以上の振動応答から取得された、測定された周波数応答関数（ＦＲＦ）である。この導出では、Ｈは、変位出力を力入力で割ったもので構成されている。しかし、コリオリ流量計に典型的なボイスコイルピックオフでは、測定されたＦＲＦ（すなわち、Ｈドット項）は力で割った速度の項である。したがって、式（２０）は、以下の形式に変換することができる。
【０１０３】
【数２１】
2021533346.tif 000023
【０１０４】
式（２１）は、極（λ）および残差（Ｒ）について容易に解ける形式にさらに再構成することができる。
【０１０５】
【数２２】
2021533346.tif 000024
【０１０６】
式（２２）は、過剰決定の連立方程式を形成する。式（２２）は、速度／力ＦＲＦ（Ｈドット）から極（λ）および残差（Ｒ）を決定するために計算的に解くことができる。Ｈ項、Ｒ項、およびλ項は複素数である。
【０１０７】
一実施形態では、強制周波数ωは５トーンである。この実施形態の５トーンは、駆動周波数と、駆動周波数より上の２トーンと、駆動周波数より下の２トーンとを含む。トーンは、わずか０．５Ｈｚから２Ｈｚだけ基本周波数から分離することができる。しかし、強制周波数ωは、駆動周波数と上下１トーンなど、より多くのトーンまたはより少ないトーンを含むことができる。しかし、５トーンは、結果の精度と、結果を取得するために必要な処理時間との間で適切に妥協している。
【０１０８】
好ましいＦＲＦ測定では、特定の駆動周波数と振動応答について２つのＦＲＦが測定されることに留意されたい。１つのＦＲＦ測定値は、ドライバーから右ピックオフ（ＲＰＯ）に取得され、１つのＦＲＦ測定値は、ドライバーから左ピックオフ（ＬＰＯ）に取得される。このアプローチは、単一入力、複数出力（ＳＩＭＯ）と呼ばれる。ＳＩＭＯ手法を使用して、極（λ）および残差（Ｒ）をより正確に推定する。以前は、２つのＦＲＦを別々に使用して、２つの別々の極（λ）および残差（Ｒ）の推定値を与えていた。２つのＦＲＦが共通の極（λ）を共有しているが、残差（ＲL）および（ＲR）が別々であると認識することにより、２つの測定値を有利に組み合わせて、より堅牢な極および残差を決定することができる。
【０１０９】
【数２３】
2021533346.tif 000025
【０１１０】
式（２３）は、いくつかの方法で解くことができる。一実施形態では、式は、再帰的最小二乗アプローチによって解かれる。別の実施形態では、式は、疑似逆行列法によって解かれる。さらに別の実施形態では、すべての測定値が同時に利用できるため、標準のＱ−Ｒ分解法を使用することができる。Ｑ−Ｒ分解法は、Modern Control Theory，William Brogan，著作権１９９１年，Prentice Hall社，２２２頁〜２２４頁，１６８頁〜１７２頁に説明されている。
【０１１１】
使用時において、剛性パラメータ（Ｋ）は、減衰パラメータ（Ｃ）および質量パラメータ（Ｍ）とともに、経時的に追跡することができる。例えば、統計的手法を使用して、時間経過に伴う剛性パラメータ（Ｋ）の変化（すなわち、剛性変化（ΔＫ））を決定することができる。剛性パラメータ（Ｋ）の統計的変化は、特定の流量計についてＦＣＦが変化したことを示し得る。
【０１１２】
本実施形態は、記憶された較正密度値、または呼び出された較正密度値に依存しない剛性パラメータ（Ｋ）を提供する。これは、将来のすべての較正操作に使用できる密度標準を取得するために、既知の流動材料が工場の較正操作で使用される従来技術とは対照的である。本実施形態は、流量計の振動応答からのみ取得される剛性パラメータ（Ｋ）を提供する。本実施形態は、工場の較正プロセスを必要とせずに、剛性の検出／較正プロセスを提供する。
【０１１３】
図６は、一実施形態による流量計の剛性パラメータ（Ｋ）の決定方法についてのフローチャート６００である。ステップ６０１では、３つ以上の振動応答が受信される。流量計から３つ以上の振動応答を受信することができる。３つ以上の振動応答は、実質的に基本周波数応答および２つ以上の非基本周波数応答を含むことができる。一実施形態では、基本周波数応答より上の１トーンが受信され、基本周波数応答より下の１トーンが受信される。別の実施形態では、基本周波数応答より上の２つ以上のトーンが受信され、基本周波数応答より下の２つ以上のトーンが受信される。
【０１１４】
一実施形態では、トーンは、基本周波数応答の上下に実質的に等距離に間隔をあけている。あるいは、トーンは、等距離に間隔をあけていない。
【０１１５】
ステップ６０２では、３つ以上の振動応答から１次極−残差周波数応答が生成される。１次極−残差周波数応答は、式（２３）で与えられる形式を取っている。
【０１１６】
ステップ６０３では、質量パラメータ（Ｍ）は、１次極−残差周波数応答から決定される。質量パラメータ（Ｍ）は、振動応答の１次極（λ）と１次残差（Ｒ）とを決定することによって決定される。次いで、１次極（λ）と１次残差（Ｒ）とから、固有振動数ωn、減衰固有振動数ωd、および減衰特性（ζ）が決定される。続いて、質量パラメータ（Ｍ）を取得するために、減衰固有振動数ωd、残差（Ｒ）、および虚数項（ｊ）を式（１７）に代入する。
【０１１７】
ステップ６０４では、剛性パラメータ（Ｋ）は、式（１８）の解から決定される。解は固有振動数ωnを使用し、剛性パラメータ（Ｋ）を取得するために、ステップ６０３で決定された質量パラメータ（Ｍ）が式（１８）に代入される。
【０１１８】
ステップ６０５では、減衰パラメータ（Ｃ）は、式（１９）の解から決定される。解は、減衰特性（ζ）、固有振動数ωn、および決定された質量パラメータ（Ｍ）を使用する。
【０１１９】
本実施形態では、剛性計算に使用される内部フィルタリングの自動調整方法は、計測器検証のために設けられている。このゲイン減衰計測器検証方法は、再現性のある剛性測定値を計算するために、安定したピックオフ電圧、安定した駆動電流、安定した管周波数、および安定した温度の少なくとも１つに依存することに留意されたい。これらの変数は、一般に「ゲイン減衰変数」と呼ばれている。流動ノイズ、外部システムノイズ、および計測器タイプを含む（ただし、これらに限定されない）他の要因は、ピックオフ電圧および駆動電流測定に必要なフィルタリングの量に影響を与える。例えば、流量が増加すると、一般に、ピックオフ電圧および駆動電流に関連するノイズが増加する。したがって、フィルタサンプリングを増やすことが望ましい場合がある。過剰なフィルタリングは測定の実行に必要な時間に悪影響を与える可能性があるため、バランスが理想的であるが、不十分なフィルタリングは不正確になる。さらに、正しくないフィルタリングは、データの偏りや誤った障害の可能性にもなり得る。
【０１２０】
一実施形態では、分析は、一連のゲイン減衰変数のうちの少なくとも１つに対して実行される。上記のように、ゲイン減衰変数は、ピックオフ電圧、駆動電流、流管周波数、および温度のうちの少なくとも１つを含むことができる。分析には、ゲイン減衰変数の少なくとも１つの安定性を決定し、それに応じてフィルタを調整することが含まれる。図７を参照すると、一実施形態による、自動フィルタ調整方法７００の概要が提供される。
【０１２１】
ステップ７０２では、計測器にノイズがあるとみなされるかどうかを判定するために、少なくとも１つのゲイン減衰変数が測定される。例えばこれに限定されないが、所定の期間にわたっていくつかの温度測定を行うことができ、標準偏差または変動係数を計算することができる。
【０１２２】
ステップ７０４では、標準偏差または変動係数が所定の閾値を下回る場合に、計測器はノイズがないとみなされ、関連するフィルタリングは、ステップ７０８において所定の最小値に設定される。
【０１２３】
代替の実施形態では、システム要件に基づいてフィルタリングを調整する代替手段が達成されるように、ステップ７０４が実行される。ゲイン減衰変数の標準偏差または変動係数を監視するループで構成されている適応アルゴリズムを使用することができる。しかし、この実施形態では、統計的分析が、変数が目標範囲内にないことを示す場合に、変数が目標範囲内になるまでゲイン減衰変数フィルタリングを調整することができる。これは、ゲイン減衰変数が所定の閾値を下回っているかどうかを単に確認する代わりになる。この方法により、変数が目標範囲を上回っているか下回っているかに基づいて、フィルタリングを増減することができる。
【０１２４】
変動係数（ＣＶ）が利用される実施形態では、それは、以下のように計算することができる。
【０１２５】
【数２４】
2021533346.tif 000026
【０１２６】
ステップ７０８から、ノイズ状態が定期的にポーリングされるようにノイズレベルが繰り返しチェックされるように、ステップ７０２でループが形成される。しかし、ステップ７０４において、標準偏差または変動係数が所定の閾値を超える場合、計測器はノイズがあるとみなされ、次に、測定されたノイズレベルがステップ７０６で以前に測定されたノイズレベルに等しいかどうかが判定される。
【０１２７】
現在のノイズレベルが以前に測定されたノイズレベルに等しい場合に、ループがステップ７０２で形成される。しかし、ステップ７０６において、測定された現在のノイズレベルが以前に測定されたノイズレベルに等しくない場合、ゲイン減衰フィルタ変数は、ステップ７１０において調整される。このような調整は、フィルタリングの実施回数、使用されるフィルタのタイプ、および／またはフィルタリングされるサンプルの数を増やすことを含むことができる。例えば、単純平均フィルタまたは移動平均フィルタを複数回適用して、減衰を改善することができる。さらに、平均化されるサンプルの数を増やして、パフォーマンスを向上させることができる。もちろん、収集されるサンプルの数が多いほど、測定が完了するまでに時間がかかる。
【０１２８】
基本的に、安定性を判定するためにゲイン減衰変数の分析が行われると、フィルタのタイプまたはフィルタリング時間を変更する決定を下すことができる。例えば、ノイズレベルが低い場合は、ステップ７０８によって例示されるように、フィルタリング時間を最小値に短縮して、総試験時間を短縮することができる。逆に、ノイズが大きい場合は、フィルタリング時間を増やすか、フィルタのタイプを変更して、再現性のある測定を行うことができる。同じノイズ分析により、減衰特性(ζ)のサンプルの数を調整して、その測定の精度を向上させることもできる。減衰特性は、計算に最も時間のかかる変数の１つとみなされる。所定のセンサーが特定の電圧で自然に完全に減衰するのにかかる時間は一定である。この時間は、通常、センサーのサイズが大きくなるにつれて長くなる。次いで、センサーが安定したピックオフ電圧に戻って他の変数を計算できるようになるまでに時間がかかる。このため、１つの自然減衰を実行し、対応する減衰特性測定を１つだけ行うのが典型的である。減衰プロセスを破壊するノイズがシステムにある場合は、減衰測定値が変化し、剛性測定値も変化する。
【０１２９】
示されている実施例では、計測器の安定性／ノイズをチェックするために、単一のゲイン減衰変数のみがポーリングされる。いくつかの実施形態では、２つ以上のゲイン減衰変数がポーリングされる。いくつかの実施形態では、ポーリングされている２つ以上のゲイン減衰変数のうちの１つがノイズを示すと決定された場合に、フィルタリングは、本明細書に記載のように調整される。いくつかの実施形態では、より小さなノイズ許容値が特定のゲイン減衰変数に関連付けられるように、各ゲイン減衰変数に重みを付けることができる。
【０１３０】
温度が上で例示されたが、関連する実施形態では、センサーノイズを確認するためにピックオフ電圧の安定性を決定することができる。ピックオフ電圧は、所定の計測器の全体的な状態を決定するために使用される剛性の計算における重要な変数である。剛性は、センサー内の流管の構造的完全性の測定値である。剛性測定値を工場またはセンサーの設置時に行われた測定値と比較することによって、流量計のオペレーターは、動作中の管の構造的完全性が初期設置時と同じであるかどうかを判定することができる。提供される方法は、ピックオフ電圧が再現性のある正確な剛性測定のために十分安定している時期を決定する。安定したピックオフ電圧は、ゲイン減衰計測器検証の実施形態を適用するときに、再現性のある剛性測定値を決定するための非常に有用な測定基準である。駆動電流および周波数が一定のときにピックオフ電圧が変化している場合に、剛性計算は偏るであろう。さらに、安定に達するまでにかかる時間が、システム内の駆動電流、センサーサイズ、およびノイズの要因であるため、一定時間待機することは非効率的である。
【０１３１】
ピックオフ電圧のＣＶを計算することによって、ピックオフ電圧の変動は、ピックオフ電圧の平均に関連し得る。実際面では、これは、安定性を判定するために、標準のＣＶ限界をいくつかのセンサータイプに使用できることを意味している。この限界を超える値は、正しくない剛性データをもたらす可能性のある不安定なピックオフ電圧を示している。所定のセンサーでは、ピックオフ電圧は環境条件またはプロセス条件とともに変化する可能性がある。種々の異なるサイズを含むセンサーのファミリーにわたって、センサー間の機械的および磁気的な違いによっても、ピックオフ電圧は変化する可能性がある。ピックオフ電圧が異なるため、標準偏差の絶対的な限界がすべてのセンサーに使用できるわけではない。例えば、１００ｍＶで動作するセンサーの５０ｍＶ標準偏差は、不安定なピックオフ電圧を示している可能性があるが、１Ｖで動作しているセンサーの同じ標準偏差は通常の動作である可能性がある。したがって、ＣＶのような相対的な測定値は、ノイズが平均ピックオフ電圧全体に寄与するパーセンテージについてのより深い洞察を提供する。
【０１３２】
種々のセンサータイプに関して、センサーには無数のモデル、サイズ、構造、アプリケーションなどがあり、ピックオフ電圧、駆動電流、管周波数、温度など、および関連する動作範囲とノイズレベル閾値が、計測器自体ならびにプロセス変数および環境に応じて大きく変化することは当業者には理解されるであろう。
【０１３３】
図８を参照すると、傾向分析８００の実施形態が開示されている。傾向分析は、例えば、計測器検証を実行する必要があるかどうかを判定するために、ピックオフ電圧に対して実行される。
【０１３４】
ステップ８０２では、多くの計測器操作を考慮して、サンプルを取ることが適切な瞬間であるかどうかが判定される。適切である場合、ステップ８０４においてピックオフ電圧が測定される。
【０１３５】
経時的に、複数のピックオフ電圧が測定および記録され、ステップ８０６においてピックオフ電圧の勾配が計算される。ある勾配サンプルから次の勾配サンプルへのピックオフ電圧の勾配を調べることによって、傾向を判定することができる。本計算では、データペアを取得し、勾配を計算する。
【０１３６】
次の反復は、後続のデータペアから勾配を計算し、勾配同士がステップ８０８において比較される。
【０１３７】
勾配が異なる場合は、傾向はなく、ステップ８１０において傾向カウントが０にリセットされ、ステップ８２２では傾向フラグもリセットされる。
【０１３８】
しかし、ステップ８１２および８１４において、電流の符号および比較された電圧の勾配が同じである場合は、これは傾向を示し、ステップ８１６において傾向カウンターが増加する。
【０１３９】
傾向カウンター値は、ステップ８１８において所定の傾向限界と比較され、カウンターが最終限界を超える場合は、傾向が検出されたとみなされ、ステップ８２０において傾向フラグが設定され、計測器検証を停止するべきと判定される。
【０１４０】
傾向は、データが変化していることを示している。フィルタリング／平均化は信頼されているから、平均化は常に均等にデータに重みを付けるため、平均化データは、傾向が存在する場合の実データを正確に表さない。平均化データが正しくない場合、最終剛性計算は、正しくなく、誤った不具合または誤った合格という結果になる可能性がある。最後に、２つの連続する平均ピックオフ電圧サンプル間の差が限界を超える場合は、計測器検証を実行すべきではない。これにより、平均値の大きな変化がチェックされ、計測器検証を実行すべきかどうかが判定される。これと同じ方法を他のゲイン減衰変数について使用することができる。
【０１４１】
上記の実施形態の詳細な説明は、本発明の範囲内であると本発明者が考えるすべての実施形態の網羅的な説明ではない。実際、当業者は、上記の実施形態の特定の要素を種々組み合わせてまたは排除して、さらなる実施形態を作成することができ、このようなさらなる実施形態は、本発明の範囲および教示の範囲に入ることを認識するであろう。上記の実施形態を全体的または部分的に組み合わせて、本発明の範囲および教示の範囲内で追加の実施形態を作成することができることも当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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