(57)【要約】      （修正有）【課題】流体の状態が変わっても、広いレンジに渡って信頼性のある流量測定できる流量計を提供する。【解決手段】流体の第１の流量範囲の第１の流量測定値を生成する第１のセンサ１０４と、流体の第２の流量範囲であって流体の第１の流量範囲に部分的にオーバラップする第２の流量測定値を生成する第２のセンサ１０６と、流体の第１の状態に対応する第１の較正関係１２４及び流体の第２の状態に対応する第２の較正関係１２６を格納するデータリポジトリ１２２であって、第２の流量測定値が部分的にオーバラップする領域内に入るとき第３の較正関係を自動的に生成する処理サブシステム１２０であって、第３の較正関係は、第１の較正関係、第２の較正関係、第１の流量測定値、及び第２の流量測定値に少なくとも基づいて、流体の第３の状態に対応する第３の較正関係を自動的に生成する処理サブシステムを備える。【選択図】図１
2016121996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の第１の流量範囲内の第１の流量測定値を示す第１の出力信号を生成する第１のセンサ（１０４）と、
前記流体の第２の流量範囲であって、前記流体の前記第１の流量範囲に少なくとも部分的にオーバラップして、部分的にオーバラップする領域を形成する、第２の流量範囲内の第２の流量測定値を示す第２の出力信号を生成する第２のセンサ（１０６）と、
前記流体の第１の状態に対応する第１の較正関係及び前記流体の第２の状態に対応する第２の較正関係を格納するデータリポジトリ（１２２）であって、前記第１の較正関係及び前記第２の較正関係は前記第１のセンサ（１０４）に対応する、データリポジトリ（１２２）と、
前記第２の流量測定値が前記部分的にオーバラップする領域内に入るとき、第３の較正関係を自動的に生成する処理サブシステム（１２０）であって、前記第３の較正関係は、前記第１の較正関係、前記第２の較正関係、前記第１の出力信号、及び前記第２の出力信号に少なくとも基づいて、前記流体の第３の状態に対応する、処理サブシステム（１２０）を備えるシステム（１００）。
【請求項２】
前記処理サブシステム（１２０）は、前記第１のセンサ（１０４）の前記第３の較正関係及び前記第１の出力信号に基づいて前記流体の前記第３の状態に対応する第３の流量を更に確定する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記第１の状態、前記第２の状態、及び前記第３の状態のそれぞれは、前記流体の組成、前記流体の密度、前記流体の温度、前記流体の湿度、又はその組合せを含む、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記流体の前記第１の状態、前記第２の状態、及び前記第３の状態は、前記流体の前記組成、前記流体の前記密度、前記流体の前記温度、前記流体の前記湿度、又はその組合せの少なくとも１つ又は複数の変動により互いに異なる、請求項３記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記処理サブシステム（１２０）は、前記流体の前記第１の流量測定値及び前記第２の流量測定値に基づいて前記第３の較正関係を生成するための要件を確定すると、前記第３の較正を生成する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記処理サブシステム（１２０）は、
前記第１のセンサ（１０４）によって生成される前記第１の流量測定値と前記第２のセンサ（１０６）によって同時に生成される前記第２の流量測定値との差を確定すること、
前記第１の流量測定値と前記第２の流量測定値との前記差が許容差範囲（１２８）を超えるとき、前記第３の較正関係を生成するための前記要件を確定すること
によって前記第３の較正関係を生成するための要件を確定する、請求項５記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記第１の較正関係、前記第２の較正関係、及び前記第３の較正関係は、前記流体の３つの異なる状態について前記第１のセンサ（１０４）の複数の出力値と前記流体の複数の流量との間の関係を定義し、前記複数の出力値は前記第１の出力信号を含む、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記処理サブシステム（１２０）は、
前記第２のセンサ（１０６）によって生成される前記第２の出力信号及び前記第２のセンサ（１０６）に対応する較正関係に基づいて較正点を確定すること、
前記較正点及び前記第１のセンサ（１０４）に対応する前記第１の較正関係に基づいて第１の参照出力信号を確定すること、
前記較正点及び前記第１のセンサ（１０４）に対応する前記第２の較正関係に基づいて第２の参照出力信号を確定すること、
前記第１の参照出力信号、前記第２の参照出力信号、及び前記第１の出力信号に基づいて少なくとも１つの補間係数を確定すること、
前記少なくとも１つの補間係数を使用して、少なくとも前記第１の較正関係、前記第２の較正関係に対して補間関数を適用することによって前記第３の較正関係を生成すること
によって前記第３の較正関係を自動的に生成する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記処理サブシステム（１２０）は、前記少なくとも１つの補間係数を使用して、前記第１の較正関係及び前記第２の較正関係に対して線形又は非線形補間関数を適用することによって前記第３の較正関係を生成する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
前記第２のセンサ（１０６）は、約５リットル／分〜約５０リットル／分からなる前記流体の前記第２の流量範囲内で動作する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１１】
前記第１のセンサ（１０４）は、約０．１リットル／分〜約２０リットル／分からなる前記第１の流量範囲内で動作する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１２】
前記第１のセンサ（１０４）及び前記第２のセンサ（１０６）は、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号を同時に生成する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１３】
前記第１のセンサ（１０４）は、熱センサ、コリオリセンサ、又は圧力センサを備える、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１４】
前記第２のセンサ（１０６）は、渦流ベースセンサ、又は超音波センサを備える、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１５】
前記第１のセンサ（１０４）は、工場較正されて、前記第１の状態によって特徴付けられる前記流体のそれぞれの流量に前記第１のセンサ（１０４）の出力をマッピングする前記第１の較正関係を生成する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１６】
前記第１のセンサ（１０４）は、工場で較正されて、前記第２の状態によって特徴付けられる前記流体のそれぞれの流量に前記第１のセンサ（１０４）の出力をマッピングする前記第２の較正関係を生成する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項１７】
流量計において流体の流量を現場で確定するための方法であって、
前記流量計内の第１のセンサ（１０４）によって、前記流体の第１の流量範囲内の第１の流量測定値を示す第１の出力信号を生成すること、
前記流量計内の第２のセンサ（１０６）によって、前記流体の前記第１の流量範囲に少なくとも部分的にオーバラップする第２の流量範囲内の第２の流量測定値を示す第２の出力信号を生成すること、
データリポジトリ（１２２）から、前記流体の第１の状態に対応する第１の較正関係及び前記流体の第２の状態に対応する第２の較正関係を受信すること、及び、
前記第１の較正関係、前記第２の較正関係、前記第１の出力信号、及び前記第２の出力信号に少なくとも基づいて、前記流体の第３の状態に対応する第３の較正関係を自動的に生成することを含む、方法。
【請求項１８】
前記第３の較正関係及び前記第１の出力信号に基づいて前記流体の前記第３の状態に対応する第３の流量を確定することを更に含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記流体の前記第１の流量測定値及び前記第２の流量測定値に基づいて前記第３の較正関係の生成の要件が確定されるとき、前記第３の較正を生成することを更に含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記第３の較正関係の生成の前記要件を確定することは、
前記第１の流量測定値と前記第２の流量測定値との差を確定すること、及び、
前記差が許容差範囲（１２８）を超えるとき、前記第３の較正関係の生成の前記要件を確定することを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記第３の較正関係を生成することは、
前記第２のセンサ（１０６）によって生成される前記第２の出力信号及び前記第２のセンサ（１０６）に対応する較正関係に基づいて較正点を確定すること、
前記較正点及び前記第１のセンサ（１０４）に対応する前記第１の較正関係に基づいて第１の参照出力信号を確定すること、
前記較正点及び前記第１のセンサ（１０４）に対応する前記第２の較正関係に基づいて第２の参照出力信号を確定すること、
前記第１の参照出力信号、前記第２の参照出力信号、及び前記第１の出力信号に基づいて少なくとも１つの補間係数を確定すること、及び、
少なくとも前記第１の較正関係、前記第２の較正関係、及び前記少なくとも１つの補間係数に対して補間関数を適用することによって前記第３の較正関係を生成することを含む、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量計及び較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱流量計又はコリオリ流量計等の、当技術分野で知られている種々のタイプの流量計は、流体の質量流量測定値（例えば、キログラム／秒）を提供することができる。他の流量計は、例えば渦流が形成（放出）される周波数が流体の体積流量に本質的に比例する渦流ベース検知を含むことができる。
【０００３】
質量流量計は、通常、流体の質量流量を生成し、直接的な体積流量測定値を提供せず、したがって、体積流量は、質量流量を流体の密度で割ることによって導出することができる。その結果、こうした質量流量計は、体積流量測定のために使用されるとき、流体の状態が不確かであるか又はフィールドで変化するときに悪影響を及ぼされる場合がある。流体の状態は、例えば、わかっていないガス密度変動、温度変動、ガス混合物組成変化等を含む場合がある。一方、渦流ベース流量計は、直接的な体積流量測定値を提供することができ、その測定値は、密度又は組成の変化等の流体の特定の状態に対して感受性が無いか又は低い。しかし、渦流ベース流量計は、しばしば、下方流量測定値限界によって境界付けられ、その限界未満では、渦流を形成するのに流体速度が遅すぎるか又は不適切であり、渦流ベース流量測定を実行不可能にする。
【０００４】
上述したように、流体は、流体の１つ又は複数の特性の組合せを示す状態によって特徴付けることができる。例えば、その特性は、流体の組成、流体の密度、流体の温度、流体の圧力、又はその組合せを含む場合がある。例えば、流体が天然ガスであるとき、天然ガスは、異なる割合のメタン、エタン、プロパン、ブタン等のような、異なる組成を有する場合がある。通常、当技術分野で知られている質量流量計は、流体の組成、密度、温度、及び圧力等の確定された状態に基づいて工場較正される。例えば、当技術分野で知られている流量計（質量流量計等）は、標準的な温度及び圧力において天然ガスの確定された組成又は密度について工場較正される。
【０００５】
しかし、フィールド測定中に、流体の状態が変わり、質量流量計等の流量計による不正確な流量測定値をもたらす場合がある。したがって、先に述べたような変動及びわかっていない状態変化に対して実質的に鈍感でありながら、動作の広いダイナミックレンジにわたって正確でかつ信頼性のある流量測定を提供することができる費用効果的な流量計を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１６５７１８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態によれば、システムが提示される。システムは、流体の第１の流量範囲内の第１の流量測定値を示す第１の出力信号を生成する第１のセンサと、流体の第２の流量範囲であって、流体の第１の流量範囲に少なくとも部分的にオーバラップして、部分的にオーバラップする領域を形成する、第２の流量範囲内の第２の流量測定値を示す第２の出力信号を生成する第２のセンサと、流体の第１の状態に対応する第１の較正関係及び流体の第２の状態に対応する第２の較正関係を格納するデータリポジトリと、第２の流量測定値が、部分的にオーバラップする領域内に入るとき、第３の較正関係を自動的に生成する処理サブシステムとを含み、第３の較正関係は、第１の較正関係及び第２の較正関係に少なくとも基づいて流体の第３の状態に対応し、第１のセンサは流体の状態の変化に対して感受性があり、第２のセンサは流体の状態の変化に対して感受性が無いか又は低い。
【０００８】
別の実施形態によれば、流量計において流体の流量を現場で確定するための方法が提示される。方法は、流量計内の第１のセンサによって、流体の第１の流量範囲内の第１の流量測定値を示す第１の出力信号を生成すること、流量計内の第２のセンサによって、流体の第１の流量範囲に少なくとも部分的にオーバラップする第２の流量範囲内の第２の流量測定値を示す第２の出力信号を生成すること、データリポジトリから、流体の第１の状態に対応する第１の較正関係及び流体の第２の状態に対応する第２の較正関係を受信すること、第１の較正関係、第２の較正関係に少なくとも基づいて、流体の第３の状態に対応する第３の較正関係を自動的に生成すること、及び、第３の較正関係及び第１の出力信号又は第２の出力信号に基づいて流体の第３の状態に対応する第３の流量を確定することを含む。
【０００９】
本発明の実施形態のこれらのまた他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明が添付図面を参照して読まれるときによりよく理解されるであろう。図面において、同様の記号は図面全体を通して同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による、自動的に、自己較正し、流体の流量を確定することが可能な流量計システムを概略的に示す図である。
【図２】一実施形態による、自己較正し、流体の流量を確定する方法を示すフローチャートである。
【図３】一実施形態による、第３の較正関係を自動的に生成する方法を示すフローチャートである。
【図４（ａ）】一実施例による、図１〜図３を参照した、第３の較正関係を確定することに関連する第１のセンサの第１の較正関係及び第２の較正関係のプロットである。
【図４（ｂ）】一実施例による、第２の流量センサの較正関係のプロットである。
【図５】一実施形態による、新しい較正の要件を確定する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
別途定義されない限り、本明細書で使用される技術的及び科学的用語は、本開示が属する技術の専門家によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。用語「或る（ａ）」及び「或る（ａｎ）」は、量の制限を示すのではなく、むしろ、参照されるアイテムのうちの少なくとも１つの存在を示す。用語「又は（ｏｒ）」は、包含的であり、挙げるアイテムの１つ、幾つか、又は全てを意味することが意図される。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、及びその組合せの使用は、以降で挙げるアイテム及びその等価物並びに更なるアイテムを包含することを意図される。用語「処理サブシステム（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）」、「制御システム（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｙｓｔｅｍ）」、又は「コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」は、単一コンポーネント又は複数のコンポーネントであって、アクティブ及び／又はパッシブであり、共に接続されるか又はその他の方法で結合されて、述べられる１つ又は複数の機能を提供する、単一コンポーネント又は複数のコンポーネントを含むことができる。用語「処理サブシステム」は、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、及び／又は任意の他の適したデバイスを含むことができる。「センサ（ｓｅｎｓｏｒ）」は、１つ又は複数の物理的及び個々の検知デバイス／チップを含むことができる、かつ／又は、２つ以上の検知メカニズムを備える単一検知デバイス／チップを含むことができる。「センサ」は、２つの検知メカニズムを含む単一検知デバイス／チップを含むことができ、１つの検知メカニズムは体積測定値を測定することが可能であり、別の検知メカニズムは質量流量測定値を測定することが可能である。
【００１２】
当技術分野で知られている流量計は、流体の状態がフィールドで変化するため、流体の正確な流量を確定することができない場合がある。流体の変化する状態は、例えば、流体の組成、流体の密度、流体の温度、流体の圧力、流体の湿度、又はその組合せのうちの少なくとも１つ又は複数の変化を含む場合がある。例えば、流体が天然ガスであるとき、既存の熱質量流量計は、天然ガスの組成又は密度の変化のせいで正確な体積流量を確定できない場合がある。
【００１３】
流体の流れ状態が変化することによって、当技術分野で知られている質量流量計に誘起される上述した不正確さを克服するため、本システム及び技法は、フィールドでの較正方法及びシステムを提示する。本システム及び技法は、流量計の自己較正が必要であるかどうかを判定し、流量計は、必要とされるときに自動的に自己較正する。本明細書で使用されるとき、用語「自動的に／自動の（ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ／ａｕｔｏｍａｔｉｃ）」は、タスクであって、手動介入又は手動制御無しのものであり、かつ、タスクを実施するようにプログラムされた処理サブシステムによって実施される、タスクの実施を指す。本システム及び技法は、広い流量範囲にわたって流体の変化する状態について実質的に正確な流量を確定する。本システムは、第１のセンサ及び第２のセンサを含む少なくとも２つのセンサを含む流量計を提供する。第１のセンサ及び第２のセンサのそれぞれは、それぞれの流量範囲内で動作する。例えば、第１のセンサは第１の流量範囲内で動作し、第２のセンサは第２の流量範囲内で動作する。第１の流量範囲及び第２の流量範囲は部分的にオーバラップする。第１のセンサは、流体状態の変化に感受性があるとすることができ、したがって、異なる流体状態について異なる較正関係を必要とする。第２のセンサは、流体状態に対して感受性が無いか又は少ないとすることができ、したがって、流体状態の変化があっても、第２のセンサは、流体の実質的に正確な流量を測定する。しかし、第２のセンサは、流体の低い流量で動作せず、したがって、第２のセンサは、低流量を測定するために使用できない。第１のセンサは、流体の所定の状態について第１の流量範囲内で工場較正される。更に、第２のセンサは、どんな流体状態に対しても感受性が無いか又は少ないため、第２の流体範囲内で工場較正され、第１のセンサの較正と違って、第２のセンサの工場較正は、流体の状態に関連しない。フィールドでの動作時、流量計は、計量される流体の状態が所定の較正の所定の状態と異なるとき、第１のセンサを自動的に自己較正する。
【００１４】
図１は、一実施形態による、新しい較正が必要とされるかどうかを判定することが可能で、かつ、新しい較正が必要とされるときに自動的に自己較正する流量計システム１００を概念的に示す。流量計システム１００は、新しい較正に基づいて流体１０２の流量を更に確定する。流体１０２は、例えば、異なる状態によって特徴付けることができる。例えば、流体１０２が天然ガスであるとき、天然ガスは、異なる割合のメタン、エタン、プロパン等のような異なる組成を有する場合がある。現在企図されている構成において、流体１０２は、第１の状態、第２の状態、及び第３の状態によって特徴付けることができる。理解を容易にするため、流体１０２は、３つの状態によって特徴付けられると述べられるが、流体１０２は、それでも、３つより多いか又は少ない状態によって特徴付けることができる。第１の状態、第２の状態、及び第３の状態は、流体１０２の組成、流体１０２の密度、流体１０２の温度、流体１０２の湿度、又はその組合せ等の流体１０２の１つ又は複数の特性の変化により互いに関して異なる。例えば、流体１０２が天然ガスであるとき、流体１０２の第１の状態は、メタン８０％、エタン１５％、及び他のガス５％からなる第１の組成であるとすることができ、流体１０２の第２の状態は、メタン９０％、エタン５％、及び他のガス５％からなる第２の組成であるとすることができ、流体１０２の第３の状態は、エタン８５％、メタン５％、及び他のガス１０％からなる第３の組成であるとすることができる。
【００１５】
システム１００は、少なくとも一対のセンサ１０４、１０６及び少なくとも１つの導管１０８を含む。センサ１０４、１０６のそれぞれは導管１０８内に位置決めされる。導管１０８は、流体１０２が導管１０８を通って流れることを可能にする上流開口１１０及び下流開口１１２を有する。流体１０２は、上流開口１１０から導管１０８に入り、下流開口１１２から導管１０８を出る。用語「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」及び「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」が、導管１０８を通って流れる流体１０２の方向に関連する相対的な用語であることが理解されるべきである。そのため、幾つかの実施形態において、流体１０２の方向が要素１１２から要素１１０に延在する場合、要素１１２が上流開口であり、要素１１０が下流開口であることになる。一実施形態において、センサ１０４、１０６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１１４上に搭載される。
【００１６】
第１のセンサ１０４及び第２のセンサ１０６はそれぞれ、例えば、検知デバイス、トランスジューサ、デジタルセンサ、又は同様なものであるとすることができる。第１のセンサ１０４は、例えば、熱電対列センサ、圧力センサ、又は同様なものを含むことができる。一実施形態において、第１のセンサ１０４は、熱ベース質量流量センサである。第２のセンサ１０６は、例えば、渦流ベースセンサ、超音波センサ、又は同様なものであるとすることができる。一実施形態において、第２のセンサ１０６は体積流量センサであるとすることができる。
【００１７】
第１のセンサ１０４は流体１０２の第１の流量範囲に感受性があり、第２のセンサ１０６は流体１０２の第２の流量範囲に感受性があり、それにより、第１の流量範囲及び第２の流量範囲は、部分的にオーバラップする領域内で部分的にオーバラップする。本明細書で使用されるとき、用語「部分的にオーバラップする領域（ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ｒｅｇｉｏｎ）」は、第１のセンサ１０４と第２のセンサ１０６の両方によって検知及び／又は測定することができる流体１０２の流量範囲を指すために使用される。第１の流量範囲及び第２の流量範囲を含むそれぞれの流量範囲内で、第１のセンサ１０４は変化する流体状態に感受性があり、第２のセンサ１０６は変化する流体状態に感受性が無いか又は少ないとすることができる。一例において、第１の流量範囲は、約０．１リットル／分〜約２０リットル／分の流量を含むことができる。その例において、第２の流量範囲は、約５リットル／分〜約５０リットル／分の流量を含むことができる。上記例において、第２のセンサ１０６は、５リットル／分未満の流量範囲内で動作することができない。更に、上記例において、第１のセンサ１０４及び第２のセンサ１０６は共に、約５リットル／分〜約２０リットル／分の部分的にオーバラップする領域内で動作する。更に、上記例において、第１の流量範囲は約０．１リットル／分〜約５リットル／分の第１の非オーバラップ領域及び約５リットル／分〜約２０リットル／分の部分的にオーバラップする領域を含む。更に、上記例において、第２の流量範囲は約２０リットル／分〜約５０リットル／分の第２の非オーバラップ流量領域及び約５リットル／分〜約２０リットル／分の部分的にオーバラップする領域を含む。
【００１８】
動作時、第１のセンサ１０４及び第２のセンサ１０６は、流体１０２の１つ又は複数の特徴を検知して、第１の出力信号１１６及び第２の出力信号１１８をそれぞれ同時に生成する。特徴は、例えば、流体１０２の流路に沿う温度低下又は圧力降下、流体１０２内で形成される渦流の周波数、又は同様なものを含むことができる。第１の出力信号１１６及び第２の出力信号１１８は、例えば、電圧又は電流信号等の電気信号であるとすることができる。第１の出力信号１１６は、第１のセンサ１０４によって測定される流体１０２の第１の流量測定値を示し、第２の出力信号１１８は、第２のセンサ１０６によって測定される流体１０２の第２の流量測定値を示す。第１の出力信号１１６及び第２の出力信号１１８は単数形で参照されるが、それぞれは２つ以上の信号を示すことができる。第１の流量測定値は第１のセンサ１０４の第１の流量範囲内に入り、第２の流量測定値は第２のセンサ１０６の第２の流量範囲内に入る。
【００１９】
一実施形態において、第１のセンサ１０４は、工場較正されて、流体１０２の異なる流量について、第１のセンサ１０４の考えられる出力をそれぞれの流量にマッピングする。現在企図されている構成において、第１のセンサ１０４は流体１０２の第１の状態及び流体１０２の第２の状態について工場較正される。例えば、第１のセンサ１０４は、工場較正されて、第１の較正関係１２４及び第２の較正関係１２６を生成することができる。第１の較正関係１２４は、例えば、第１のセンサ１０４の考えられる出力と、第１の状態の下で特徴付けられる流体１０２の対応する流量との間の関係を定義するテーブル又は関数であるとすることができる。第２の較正関係１２６は、例えば、第１のセンサ１０４の出力と、第２の状態の下で特徴付けられる流体１０２の対応する流量との間の関係を定義するテーブル又は関数であるとすることができる。現在企図されている構成において、第１の較正関係１２４及び第２の較正関係１２６が工場で生成され、或る実施形態において、第１の較正関係１２４及び第２の較正関係１２６が、本明細書で更に説明するプロセスを使用してシステム１００の自動の又は手動の現場自己較正中にフィールドで生成することができることが留意される。更に、第２のセンサ１０６は、工場較正されて、較正関係１２７を生成することができ、較正関係１２７は、第２のセンサ１０６の考えられる出力と、第２の流量範囲内の流体１０２の対応する流量との間の関係を定義するテーブル又は関数であるとすることができる。
【００２０】
システム１００は、流体１０２の第１の状態に対応する第１のセンサ１０４の第１の較正関係１２４を格納するデータリポジトリ１２２を更に含む。更に、データリポジトリ１２２は、流体１０２の第２の状態に対応する第１のセンサ１０４の第２の較正関係１２６を格納する。データリポジトリ１２２は、所定の許容差範囲１２８を格納することができ、所定の許容差範囲１２８は、新しい較正が必要とされるかどうかを判定するときに処理サブシステム１２０によってアクセスすることができる。更に、データリポジトリ１２２は、第２のセンサ１０６の較正関係１２７を格納する。
【００２１】
システム１００は、第１のセンサ１０４及び第２のセンサ１０６から第１の出力信号１１６及び第２の出力信号１１８をそれぞれ受信する処理サブシステム１２０を更に含む。処理サブシステム１２０は、第１の出力信号１１６及び第２の出力信号１１８に基づいて第１の流量測定値及び第２の流量測定値をそれぞれ確定するようにプログラムされる。更に、処理サブシステム１２０は、第１のセンサ１０４によって測定される第１の流量測定値と第２のセンサ１０６によって測定される第２の流量測定値を比較して、新しい較正が必要とされるかどうかを判定する。第１の流量測定値及び第２の流量測定値が実質的に同じであるとき、処理サブシステム１２０は、新しい較正が必要とされないと判定し、一方、第１の流量測定値及び第２の流量測定値が実質的に同じでないとき、処理サブシステム１２０は、新しい較正が必要とされると判定する。一実施形態において、第１の流量測定値と第２の流量測定値との差がデータリポジトリ１２２に格納された所定の許容差範囲１２８を超えるとき、第１の流量測定値及び第２の流量測定値は、実質的に同じでないとして識別される。一実施形態において、所定の許容差範囲は、第２の流量測定値の約−０．５％〜約＋０．５％であるとすることができる。新しい較正が必要とされるかどうかについての判定は、図２を参照してより詳細に説明される。更に、処理サブシステム１２０は、第２の流量測定値が、部分的にオーバラップする領域に入るかどうかを判定する。
【００２２】
第２の流量測定値が、部分的にオーバラップする領域に入り、新しい較正が必要とされると処理サブシステム１２０が判定すると、処理サブシステム１２０は、データリポジトリ１２２から、第１のセンサ１０４の第１の較正関係１２４及び第２の較正関係１２６を受信する。その後、処理サブシステム１２０は、第１の較正関係１２４、第２の較正関係１２６、第１の出力信号１１６、及び第２の出力信号１１８に少なくとも基づいて流体１０２の第３の状態に対応する第３の較正関係を自動的に生成する。一実施形態において、処理サブシステム１２０は、第１の較正関係１２４及び第２の較正関係１２６の少なくとも一方を使用する線形補間技法を適用することによって第３の較正関係を自動的に生成する。第３の較正関係は、例えば、第１のセンサ１０４の出力と、第３の状態によって特徴付けられる流体１０２の対応する流量との間の関係を定義するテーブル又は関数であるとすることができる。一例として、流体１０２の３つの状態は、天然ガスの３つの異なる組成であるとすることができる。第３の較正関係の自動的な生成は、図２及び図３を参照してより詳細に説明される。処理サブシステム１２０は、第３の較正関係及び第１の出力信号１１６に基づいて流体１０２の第３の状態に対応する第３の流量を更に確定する。一実施形態において、処理サブシステム１２０は、例えば、第３の較正関係がテーブルであるとき、第１の出力信号１１６を対応する第３の流量にマッピングすることによって、第３の流量を確定する。別の実施形態において、処理サブシステム１２０は、第３の較正関係が数学的関数（例えば、伝達関数）であるとき、第３の較正関係に第１の出力信号の値を代入することによって第３の流量を確定する。
【００２３】
更に、処理サブシステム１２０によって実施することができるような、上記例、例証、及び処理ステップは、汎用又は専用コンピュータ等のプロセッサベースシステム上で適切なコードによって実装することができる。本技法の異なる実装態様が、本明細書で述べるステップの一部又は全てを、異なる順序で、又は、実質的に同時に、すなわち並列に実施することができることもまた留意されるべきである。更に、限定はしないが、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パイソン（Ｐｙｔｈｏｎ）、又はジャバ（Ｊａｖａ(登録商標））を含む種々のプログラミング言語で関数が実装される場合がある。こうしたコードは、データリポジトリチップ、ローカルの又はリモートのハードディスク、又は光ディスク（すなわち、ＣＤ、ＤＶＤ、又は同様なもの）、或は、格納されたコードを実行するためプロセッサベースシステムによってアクセスすることができる他の媒体等、１つ又は複数の有形の機械読取り可能な媒体上に格納する又は格納するように適合することができる。
【００２４】
図２は、一実施形態による、図１を参照した、流量計を自己較正し、流体１０２の流量を確定する方法２００を示すフローチャートである。ブロック２０２にて、第１のセンサ１０４によって測定される第１の出力信号１１６及び第２のセンサ１０６によって測定される第２の出力信号１１８が受信される。図１を参照して先に述べたように、第１のセンサは、流体状態の変化に感受性があり（したがって、流体状態の変化によって実質的に不正確な流量測定値をもたらす）、流体１０２の第１の流量範囲内で動作することができ、第２のセンサ１０６は、流体状態の変化に感受性が無いか又は少なく（したがって、流体状態の変化によらず実質的に正確な流量測定値をもたらす）、流体１０２の第２の流量範囲内で動作することができる。第１の流量範囲及び第２の流量範囲は、部分的にオーバラップする領域内でオーバラップすることができ、したがって、第１の流量測定値及び第２の流量測定値は共に、部分的にオーバラップする領域内に入る場合がある。例えば、第１の流量範囲が約０．１リットル／分で始まり、約２０リットル／分で終わり、第２の流量範囲が約５リットル／分で始まり、約５０リットル／分で終わるとき、第１の流量範囲及び第２の流量範囲は、約５リットル／分で始まり、約２０リットル／分で終わる部分的にオーバラップする領域内でオーバラップする。第１の出力信号１１６及び第２の出力信号１１８を、図１で参照された処理サブシステム１２２によって受信することができる。第１及び第２のセンサ１０４、１０６から第１及び第２の出力信号１１６、１１８を受信した後、ブロック２０４にて、第１の流量測定値は、第１のセンサ１０４の第１の出力信号１１６及び第１の較正関係１２４又は第２の較正関係１２６に基づいて確定することができ、ブロック２０６にて、第２の流量測定値は、第２のセンサ１０６の第２の出力信号１１８及び較正関係１２７に基づいて確定することができる。
【００２５】
ブロック２０８にて、流体１０２の流量範囲は、第１のセンサ１０４によって測定される第１の流量測定値及び第２のセンサ１０６によって測定される第２の流量測定値に基づいて確定することができる。流体の流量範囲は、例えば、第１のセンサ１０４の第１の非オーバラップ流量領域、第２のセンサ１０６の第２の非オーバラップ流量領域、又は図１で参照した第１のセンサ１０４及び第２のセンサ１０６の部分的にオーバラップする領域を含むことができる。ブロック２１０にて、第１のセンサ１０４の新しい較正が必要とされるかどうかを判定するためにチェックが実施される。新しい較正の要件は、第１の流量測定値２０４及び第２の流量測定値２０６に基づいて確定される。新しい較正の要件の確定は、図５を参照してより詳細に説明される。第１のセンサ１０４の新しい較正が必要とされないと判定されるとき、制御はブロック２１２に移される。
【００２６】
ブロック２１２にて、第１の流量測定値又は第２の流量測定値は、流量範囲に基づいてユーザに報告される。例えば、流量範囲が第１のセンサ１０４の第１の非オーバラップ流量領域であると判定されるとき、第１のセンサ１０４によって測定される第１の流量測定値が、流体１０２の流量としてユーザに報告される。同様に、流量範囲が第２の非オーバラップ流量領域であると判定されるとき、第２のセンサ１０６によって測定される第２の流量測定値が、流体１０２の流量としてユーザに報告される。更に、流量範囲が、部分的にオーバラップする領域であると判定されるとき、第２のセンサ１０６によって測定される第２の流量測定値が、流体１０２の流量としてユーザに報告される。
【００２７】
再びブロック２１０を参照すると、新しい較正が第１のセンサ１０４について必要とされると判定されるとき、制御はブロック２１４に移される。ブロック２１４にて、流体の第３の状態に対応する第３の較正関係は、第１の較正関係１２４、第１のセンサ１０４の第２の較正関係（図１参照）、第１の出力信号１１６、及び第２の出力信号１１８に基づいて自動的に生成される。一実施形態において、第３の較正関係は、第１の較正関係１２４及び第２の較正関係１２６に少なくとも基づいて線形補間技法を適用することによって生成される。第３の較正関係は、例えば、第１のセンサ１０４の種々の出力（図１参照）と、流体１０２が第３の状態によって特徴付けられるときの流体１０２の対応する流量との間の関係を定義するテーブル又は関数であるとすることができる。第３の較正関係の確定は、図３を参照してより詳細に説明される。一実施形態において、第３の較正関係は、第１のセンサ１０４用の現在の較正関係としてデータリポジトリ１２２（図１参照）に保存される。
【００２８】
ブロック２１６にて、第３の状態によって特徴付けられる流体１０２の第３の流量は、第１の出力信号１１６及び第３の較正関係に基づいて確定される。一実施形態において、第３の較正関係が関数であるとき、第３の流量は、第１の出力信号１１６の値を関数に代入することによって確定される。別の実施形態において、第３の較正関係がテーブルであるとき、第３の流量は、第１の出力信号１１６の値を、対応する第３の流量にマッピングすることによって確定される。第３の流量を報告した後、ブロック２０２〜２１６が繰返されて、後続の新しい較正関係を確定することができる。
【００２９】
図３は、本技法の一実施形態による、図１及び図２を参照した、第３の較正関係を自動的に生成する方法３００を示すフローチャートである。一実施形態において、図３は、図２のブロック２１４をより詳細に示す。図１を参照して先に述べたように、参照数字１２４は第１のセンサ１０４の第１の較正関係ｆ11を示し、参照数字１２６は第１のセンサ１０４の第２の較正関係ｆ12を示し、参照数字１１６は第１のセンサ１０４によって生成される第１の出力信号を示し、参照数字１１８は第２のセンサ１０６によって生成される第２の出力信号を示し、参照数字１２７は第２のセンサ１０６の較正関係を示す。
【００３０】
ブロック３０２にて、較正点を選択又は確定することができる。本明細書で使用するとき、用語「較正点（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）」又は「較正領域（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｒｅｇｉｏｎ）」は、第１のセンサ１０４及び第２のセンサ１０６の部分的にオーバラップする領域内に入る１つ又は複数の流量を指すために使用される。一実施形態において、較正点は、部分的にオーバラップする領域内に入る所定の流量であり、システム１００（図１参照）のコミッショニング中又はコミッショニングの前にプリセットされる。一実施形態において、較正点は、データリポジトリ１２２（図１参照）に格納することができる。別の実施形態において、較正点３０１は、ユーザ又はシステム１００によってリアルタイムに選択することができる。更に別の実施形態において、較正点は、第２の出力信号１１８及び第２のセンサ１０６の較正関係１２７に基づいて確定される。一実施形態による較正点の確定は、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照してより詳細に説明される。
【００３１】
ブロック３０４にて、較正点及び第１の較正関係１２４に基づく第１の参照出力信号が確定される。一実施形態による第１の参照出力信号の確定は、図４（ａ）を参照して示される。更に、ブロック３０６にて、第２の参照出力信号は、較正点及び第２の較正関係１２６に基づいて確定することができる。一例による第１の参照出力信号の確定及び第２の参照出力信号の確定は、図４（ａ）を参照して示される。その後、ブロック３０８にて、１つ又は複数の補間係数は、第１の出力信号１１６、第１の参照出力信号、及び第２の参照出力信号に基づいて確定することができる。補間係数は、例えば、ゼロ以上でありかつ１以下であるとすることができる。一実施形態において、補間係数は、第１の参照出力信号及び第２の参照出力信号からの第１の出力信号１１６の近接性に基づいて確定することができる。補間係数は、例えば、以下の式を使用して、第１の出力信号１１６、第１の参照出力信号４０６、及び第２の参照出力信号４０８に基づいて確定することができる。
【００３２】
【数１】
2016121996.tif 000003
ここで、ｃは補間係数であり、Ｖ13は第１の出力信号であり、Ｖ11は第１の参照信号４０６であり、Ｖ12は第２の参照信号４０８である。ブロック３１０にて、第３の較正関係は、少なくとも第１の較正関係１２４、第２の較正関係１２６、及び補間係数に対して線形又は非線形補間関数を適用することによって生成される。一実施形態において、第３の較正関係は、以下の式を使用して確定することができる。
【００３３】
【数２】
2016121996.tif 000004
ここで、ｆ13は第１のセンサ１０４の第３の較正関係であり、ｆ11は第１のセンサ１０４の第１の較正関係１２４であり、ｆ12は第１のセンサ１０４の第２の較正関係１２６であり、ｃは式（１）で確定された補間係数である。別の実施形態において、第３の較正関係は、例えば、以下の式を使用して確定することができる。
【００３４】
【数３】
2016121996.tif 000005
ここで、ｆ13は第１のセンサ１０４の第３の較正関係であり、ｆ11は第１のセンサ１０４の第１の較正関係１２４であり、ｆ12は第１のセンサ１０４の第２の較正関係１２６であり、ｃ1は補間係数であり、ｃ2は別の補間係数である。別の実施形態において、新しい較正関係ｆ13は非線形補間関数を使用して確定することができる。
【００３５】
【数４】
2016121996.tif 000006
図４（ａ）は、一実施形態による、図１〜図３を参照した、第３の較正関係の確定に関連する、第１のセンサ１０４の第１の較正関係１２４及び第２の較正関係１２６のプロット４００（ａ）である。更に、図４（ｂ）は、第２のセンサ１０６の較正関係１２７のプロット４００（ｂ）である。図４（ａ）において、参照数字４０２は第１のセンサ１０４の出力（例えば、第１の出力信号１１６）を示し、参照数字４０４は第１のセンサ１０４の出力に基づいて確定される第１の流量を示す。図１を参照して先に述べたように、参照数字１２４は第１のセンサ１０４の第１の較正関係を示し、参照数字１２６は第１のセンサ１０４の第２の較正関係を示し、参照数字１１６は電圧Ｖ13の第１の出力信号を示し、参照数字１１８は電圧Ｖ21の第２の出力信号を示す。
【００３６】
図４（ｂ）において、参照数字４０７は第２のセンサ１０６によって測定される出力（例えば、第２の出力信号１１８）を示し、参照数字４０９は第２のセンサ１０６の出力に基づいて確定される第２の流量を示す。更に、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、参照数字４０５は、第１のセンサ１０４及び第２のセンサ１０６の部分的にオーバラップする領域を示す。現在企図されている構成において、処理サブシステム１２０は、（電圧Ｖ21の）第２の出力信号１１８及び第２のセンサ１０６の較正関係１２７に基づいて較正点４０１を確定する。特に、処理サブシステム１２０は、較正関係１２７に基づいて第２の出力信号１１８を対応する流量にマッピングし、対応する流量を較正点４０１として確定する。
【００３７】
その後、処理サブシステム１２０は、較正点４０１及び第１の較正関係１２４に基づいて（電圧Ｖ11の）第１の参照出力信号４０６を確定する。特に、処理サブシステム１２０は、第１の較正関係１２４を使用して較正点４０１を第１の参照出力信号４０６にマッピングする。更に、処理サブシステム１２０は、較正点４０１及び第２の較正関係１２６に基づいて（電圧Ｖ12の）第２の参照出力信号４０８を確定する。特に、処理サブシステム１２０は、第２の較正関係１２６を使用して較正点４０１を第２の参照出力信号４０８にマッピングする。
【００３８】
その後、処理サブシステム１２０は、第１の出力信号１１６、第１の参照出力信号４０６、及び第２の参照出力信号４０８に基づいて１つ又は複数の補間係数を確定することができる。１つ又は複数の補間係数（複数可）の確定に続いて、第３の較正関係４１０は、第１の較正関係１２４、第２の較正関係１２６、及び１つ又は複数の補間係数に対して線形又は非線形補間関数を適用することによって確定される。第１のセンサ１０４の２つの較正関係（１２４，１２６）が図１〜図４を参照して述べられるが、第１のセンサ１０４の２つ以上の較正関係が利用可能であるかつ／又はデータリポジトリ１２２に格納されるときに、本システム及び方法が適用可能であることが留意される。
【００３９】
図５は、一実施形態による、新しい較正の要件を確定する方法５００を示すフローチャートである。一実施形態において、図５は、図２のブロック２１０をより詳細に示す。参照数字５０２は図２のブロック２０４で確定される第１の流量測定値を示し、参照数字２０６は図２のブロック２０６で確定される第２の流量測定値を示す。更に、図１を参照して先に述べたように、参照数字１２８は、データリポジトリ１２２に格納された所定の許容差範囲を示す。ブロック５０６にて、第１の流量測定値５０２及び第２の流量測定値５０４が部分的にオーバラップする領域内に入るかどうかを判定するためのチェックが実施される。第１の流量測定値５０２及び第２の流量測定値５０４が、部分的にオーバラップする領域内に入らないと判定されるとき、制御はブロック５１４に移され、ブロック５１４にて、第１のセンサの新しい較正が必要とされないと判定される。しかし、第１の流量測定値５０２及び第２の流量測定値５０４が、部分的にオーバラップする領域内に入ると判定されるとき、制御はブロック５０８に移される。
【００４０】
ブロック５０８にて、第１の流量測定値５０２と第２の流量測定値５０４との差が確定される。ブロック５０８にて、第１の流量測定値５０２と第２の流量測定値５０４との差が、所定の許容差範囲１２８と比較される。差が所定の許容差範囲１２８を超えるとき、ブロック５１２にて、第１のセンサ１０４について新しい較正が必要であると判定される。差が所定の許容差範囲１２８を超えないとき、ブロック５１４にて、新しい較正が必要とされないと判定される。
【００４１】
本発明の幾つかの特徴だけが示され述べられたが、多くの修正及び変更を当業者が思い付くであろう。したがって、添付特許請求の範囲が、本発明の真の精神内に入る全てのこうした修正及び変更をカバーすることが意図されることが理解される。
【符号の説明】
【００４２】
１００  システム
１０２  流体
１０４  センサ
１０６  センサ
１０８  導管
１１０  上流開口
１１２  下流開口
１１４  プリント回路基板
１１６  第１の出力信号
１１８  第２の出力信号
１２０  処理サブシステム
１２２  データリポジトリ
１２４  第１のセンサの第１の較正関係
１２６  第１のセンサの第２の較正関係
１２７  第２のセンサの較正関係
１２８  許容差範囲
【図１】
2016121996.tif 000007
【図２】
2016121996.tif 000008
【図３】
2016121996.tif 000009
【図４（ａ）】
2016121996.tif 000010
【図４（ｂ）】
2016121996.tif 000011
【図５】
2016121996.tif 000012
【外国語明細書】
2016121996000001.pdf