СОВМЕЩЕННЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО РАСХОДОМЕРА
COMBINED SENSOR FOR VIBRATION FLOW METER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Описываемые ниже варианты реализации относятся к вибрационным измерителям расхода и, более конкретно, к совмещенному датчику для вибрационного расходомера.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вибрационные измерители, например вибрационные денситометры и расходомеры Кориолиса, хорошо известны и используются для измерения массового расхода и получения другой информации о материалах внутри трубопровода. Материал может течь или быть стационарным. Примерные расходомеры Кориолиса раскрыты в Патенте США 4109524, Патенте США 4491025 и Re. 31450, все от J.E. Smith и др. Эти расходомеры имеют один или несколько трубопроводов прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация трубопровода в массовом расходомере Кориолиса имеет набор собственных колебательных мод, которые могут быть простыми изгибными, крутильными или модами связанного типа. В каждом трубопроводе могут быть возбуждены колебания на предпочтительной моде.
Материал втекает в расходомер из присоединенного магистрального трубопровода на стороне впускного отверстия расходомера, направляется через трубопровод(-ы) и выходит из расходомера на стороне выпускного отверстия расходомера. Собственные колебательные моды колеблющейся и заполненной материалом системы отчасти определяются объединенной массой трубопроводов и материала, текущего внутри трубопроводов.
Когда поток через расходомер отсутствует, приводная сила, приложенная к трубопроводу(-ам), заставляет все точки вдоль трубопровода(-ов) осциллировать с одинаковой фазой или с малым "смещением нуля", которое представляет собой временную задержку, измеренную при нулевом потоке. Как только материал начинает течь через расходомер, силы Кориолиса приводят к тому, что каждая точка вдоль трубопровода(-ов) имеет отличающуюся фазу. Например, фаза у впускного конца расходомера отстает от фазы в центрированном положении привода, тогда как фаза при выпуске опережает фазу в центрированном положении привода. Измерительные преобразователи на трубопроводе(-ах) производят синусоидальные сигналы, отображающие движение трубопровода(-ов). Снимаемые с измерительных преобразователей сигналы обрабатываются для определения временной задержки между измерительными преобразователями. Временная задержка между двумя или несколькими измерительными преобразователями пропорциональна массовому расходу материала, текущего через трубопровод(-ы).
Измерительная электроника, соединенная с приводом, создает приводной сигнал для управления приводом и определяет массовый расход и другие свойства материала по сигналам, принятым от измерительных преобразователей. Привод может содержать одну из многих известных конструкций; однако магнит и противостоящая приводная индукционная катушка получили наибольшее распространение в производстве вибрационных измерителей. Примеры соответствующих конфигураций приводной индукционной катушки и магнита приведены в Патенте США 7287438, а также в Патенте США 7628083, которые оба с их текстами переуступлены Micro Motion, Inc. и включены здесь посредством ссылки. Переменный ток проходит через приводную индукционную катушку, заставляя колебаться расходомерные трубопровод(-ы) с желаемой амплитудой и частотой. Обычно в данной области техники измерительные преобразователи представляют собой конструкцию из магнита и индукционной катушки, очень похожую на конструкцию привода. Однако, если привод принимает ток, который задает движение, то измерительные преобразователи могут использовать обеспечиваемое приводом движение для вырабатывания напряжения. Величина временной задержки, измеряемая измерительными преобразователями, очень мала и часто измеряется в наносекундах. Поэтому необходимо иметь очень точный выходной сигнал преобразователя.
На Фиг. 1 показан пример вибрационного измерителя 5 техники предшествующего уровня в виде расходомера Кориолиса, содержащего сборку 10 датчика и измерительную электронику 20. Измерительная электроника 20 электрически связана со сборкой 10 датчика для измерения параметров текущего материала, например плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры, и для получения другой информации.
Сборка 10 датчика включает в себя в себя пару фланцев 101 и 101′, манифольды 102 и 102′ и расходомерные трубопроводы 103A и 103B. Манифольды 102, 102′ прикрепляются к противоположным концам трубопроводов 103A, 103B. Фланцы 101 и 101′ расходомера Кориолиса техники предшествующего уровня прикрепляются к противоположным концам разделителя (проставки) 106. Проставка 106 поддерживает определенное расстояние между манифольдами 102 и 102′ для предотвращения нежелательных колебаний в трубопроводах 103A и 103B. Трубопроводы 103A и 103B вытянуты наружу от манифольдов по существу параллельно друг другу. Когда сборка 10 датчика вставляется в трубопроводную систему (не показана), по которой транспортируется текучий материал, материал входит в сборку 10 датчика через фланец 101, проходит через впускной манифольд 102, где суммарное количество материала направляется в трубопроводы 103A и 103B, протекает через трубопроводы 103A и 103B и назад в выпускной манифольд 102′, где материал выходит из сборки 10 датчика через фланец 101′.
Сборка 10 датчика предшествующего уровня включает в себя в себя привод 104. Привод 104 прикрепляется к трубопроводам 103A и 103B в положении, где привод 104 может возбудить колебания трубопроводов 103A, 103B на приводной моде, например. Более конкретно, привод 104 включает в себя в себя первую составляющую часть 104А привода, прикрепленную к трубопроводу 103A, и вторую составляющую часть 104В привода, прикрепленную к трубопроводу 103B. Привод 104 может содержать одну из многих известных конструкций, например индукционную катушку, установленную на трубопроводе 103A, и противостоящий магнит, установленный на трубопроводе 103B.
В настоящем примере расходомера Кориолиса техники предшествующего уровня приводная мода представляет собой первую несинфазную изгибную моду, и трубопроводы 103A, 103B предпочтительно выбраны и соответственно установлены на впускном манифольде 102 и выпускном манифольде 102′ так, чтобы обеспечить сбалансированную систему, имеющую по существу то же самое массовое распределение, моменты инерции и модули упругости относительно изгибных осей W-W и W′-W′ соответственно. В настоящем примере, где приводная мода представляет собой первую несинфазную изгибную моду, трубопроводы 103A и 103B приводятся в движение приводом 104 в противоположных направлениях относительно их соответствующих изгибных осей W-W и W′-W′. Приводной сигнал в виде переменного тока может быть предоставлен Измерительной электроникой 20, например, по соединительному каналу 110, и пропущен через индукционную катушку для возбуждения колебаний обоих трубопроводов 103A, 103B. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что в расходомере Кориолиса техники предшествующего уровня могут быть использованы и другие приводные моды.
Показанная сборка 10 датчика включает в себя в себя пару измерительных преобразователей 105, 105′, которые прикреплены к трубопроводам 103A, 103B. Более конкретно, первые составные элементы 105А и 105′А измерительного преобразователя расположены на первом трубопроводе 103A, и вторые составные элементы 105В и 105′В измерительного преобразователя расположены на трубопроводе 103B. В показанном примере измерительные преобразователи 105, 105′ могут быть электромагнитными детекторами, например, магнитами измерительного преобразователя и индукционными катушками измерительного преобразователя, которые производят сигналы измерительного преобразователя, отображающие скорость перемещения и положение трубопроводов 103A, 103B. Например, измерительные преобразователи 105, 105′ могут подавать сигналы измерительных преобразователей на измерительную электронику 20 по соединительным каналам 111, 111′. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что перемещение трубопроводов 103A, 103B обычно оказывается пропорциональным некоторым параметрам текущего материала, например массовому расходу и плотности материала, текущего через трубопроводы 103A, 103B. Однако перемещение трубопроводов 103A, 103B также включает в себя задержку при нулевом расходе или смещение, которое может быть измерено у измерительных преобразователей 105, 105′. Смещение при нулевом расходе может быть вызвано множеством различных факторов, например непропорциональным демпфированием, свойствами остаточной упругости, перекрестными помехами электромагнитной природы или аппаратной фазовой задержкой.
Во многих флюидных расходомерах предшествующего уровня смещение нулевого расхода обычно корректируется измерением смещения в условиях нулевого расхода и вычитанием измеренного смещения из последующих измерений, сделанных при ненулевом потоке. Хотя этот подход и обеспечивает адекватное измерение расхода, если смещение нулевого расхода остается постоянным, но в действительности смещение изменяется вследствие разнообразных факторов, включая небольшие изменения в окружающей среде (например, изменение температуры) или изменения в трубопроводной системе, через которую течет материал. Как можно заметить, любое изменение в смещении нулевого расхода приводит к ошибке в определяемых параметрах потока. Во время нормальной работы, могут быть длительные периоды времени между состояниями с нулевым расходом. Изменения со временем смещения нулевого расхода могут привести к существенным ошибкам при измерении расхода.
Настоящие заявители разработали способ для определения и коррекции изменений смещения нулевого расхода во время протекания флюида, который описан в Патенте США 7706987, озаглавленном "Проточное определение левого и правого собственных векторов в расходомере Кориолиса", который включен здесь посредством ссылки. Это, так называемое "Непосредственное измерение Кориолиса" (DICOM), используемое в патенте '987, показывает, что если используются два или более привода, а не типичная система с единственным приводом, то могут быть определены левый и правый собственные векторы системы расходомера Кориолиса. В физическом смысле правые собственные векторы определяют фазу между точками отклика (точки измерительного преобразователя), когда возбуждается данная конкретная мода. Правые собственные векторы представляют собой значения, обычно измеряемые и определяемые в вибрационных расходомерах, таких как расходомер 5 техники предшествующего уровня. Левые собственные векторы определяют фазу между приводами, которые оптимально возбуждают данную моду. Без смещения нулевого расхода эти две фазы совпадают. Следовательно, как подчеркнуто в патенте ′987, если левые и правые собственные векторы могут быть определены, то смещение нулевого расхода можно отличить от потока флюида.
Хотя DICOM позволяет увеличить точность измерений расхода, позволяя проточное определение смещения нулевого расхода, настоящие заявители обнаружили, что DICOM требует совмещенных составных элементов датчика. Хотя патент '987 описывает использование совмещенных составных элементов датчика, в действительности патент '987 использует два отдельных и отличающихся составных элемента датчика приводов и два отдельных и отличающихся составных элементов измерительного преобразователя. В патенте '987 делается попытка установить составные элементы привода и измерительного преобразователя непосредственно один поперек другого на расходомерном трубопроводе для обеспечения совмещения. Однако, поскольку составные элементы привода и измерительного преобразователя отдельно прикрепляются к расходомерным трубопроводам 103A, 103B, точное совмещение оказывается нереализуемым и даже малое рассогласование может привести к ошибкам, множащимся во время измерений расхода.
Патент США 6230104, который переуступлен со своим текстом настоящим заявителям, раскрывает объединенные привод и измерительный преобразователь. Объединенные привод и измерительный преобразователь, раскрытые в патенте ′104, могут быть использованы для сокращения числа составных элементов датчика, что сокращает проводной монтаж и, следовательно, стоимость. Кроме того, объединенные привод и измерительный преобразователь могут быть использованы для выполнения DICOM. Однако вследствие конфигурации объединенного составного элемента датчика, раскрытой в патенте ′104, измерения оказываются сложными и требуют избыточного уровня мощности. Кроме того, раскрытая в патенте ′104 конфигурация часто приводит к ошибкам. Патент ′104 использует ту же самую индукционную катушку для подачи приводного сигнала и приема сигнала измерительного преобразователя. Это двойное использование индукционной катушки требует сложного отделения противоэлектродвижущей силы (обратной эдс), которая является желательным измерением скорости, от измеряемого напряжения преобразователя, задаваемого приводным сигналом. Определение обратной эдс с объединенной составляющей частью датчика, показанной в патенте ′104, требует, по меньшей мере, двух компенсаций. Обратная эдс может быть охарактеризована уравнением (1).
где:
bEMF
V - обратная эдс;
total
V - полное измеренное напряжение измерительного преобразователя;
Ri - резистивная нагрузка; и
- индуктивная нагрузка.
Резистивная нагрузка изменяется с температурой, тем самым требуя вычисления значения сопротивления в реальном времени. Ошибки в этой компенсации влияют и на стабильность привода и на измерение расхода. Кроме того, резистивная нагрузка обычно больше, чем другие слагаемые в уравнении (1). Следовательно, даже малые ошибки в резистивной нагрузке могут преобразоваться в большие ошибки расхода. Индуктивная нагрузка обычно намного меньше, чем резистивная нагрузка, но малые ошибки и здесь все же становятся существенными смещениями при измерении расхода.
Поэтому, как можно видеть, объединенный привод и измерительный преобразователь, раскрытые в патенте ′104, не предоставляют подходящего решения. В данной области техники имеется потребность в объединенном приводе и измерительном преобразователе, которые и совмещаются, и могут обеспечить более простые измерения. Описанные ниже варианты реализации преодолевают эти и другие проблемы, и в данной области техники достигается усовершенствование.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с вариантом реализации предоставляется составной элемент с объединенными приводом и измерительным преобразователем для вибрационного расходомера. Составной элемент с объединенными приводом и измерительным преобразователем содержит участок магнита, содержащий, по меньшей мере, первый магнит и участок катушки. В соответствии с вариантом реализации участок катушки содержит каркас катушки, провод привода, намотанный вокруг каркаса катушки, и провод измерительного преобразователя, намотанный вокруг каркаса катушки.
В соответствии с вариантом реализации предоставляется вибрационный измеритель. Вибрационный измеритель содержит измерительную электронику и сборку датчика, электрически связанную с измерительной электроникой. В соответствии с вариантом реализации сборка датчика включает в себя один или несколько расходомерных трубопроводов и один или несколько составных элементов с объединенными приводом и измерительным преобразователем, связанных, по меньшей мере, с одним из одного или нескольких расходомерных трубопроводов. Каждый из составных элементов объединенного привода и измерительного преобразователя содержит участок магнита и участок катушки. В соответствии с вариантом реализации участок катушки включает в себя каркас катушки, катушку привода, намотанную вокруг каркаса катушки, и провод измерительного преобразователя, намотанный вокруг каркаса катушки.
В соответствии с вариантом реализации предоставляется способ для формирования вибрационного измерителя, включающего в себя сборку датчика с одним или несколькими расходомерными трубопроводами. Способ содержит этапы намотки провода привода вокруг каркаса катушки и намотки провода измерительного преобразователя вокруг каркаса катушки. В соответствии с вариантом реализации способ дополнительно содержит связывание каркаса катушки с одним из одного или нескольких расходомерных трубопроводов. В соответствии с вариантом реализации способ дополнительно содержит электрическое связывание провода привода с измерительной электроникой для передачи сигнала привода и электрическое связывание провода измерительного преобразователя с измерительной электроникой для передачи сигнала измерительного преобразователя.
ОБЪЕКТЫ
В соответствии с объектом составной элемент с объединенными приводом и измерительным преобразователем для вибрационного расходомера содержит:
участок магнита, содержащий, по меньшей мере, первый магнит;
участок катушки, включающий в себя:
каркас катушки;
провод привода, намотанный вокруг каркаса катушки; и
провод измерительного преобразователя, намотанный вокруг каркаса катушки.
Предпочтительно, провод измерительного преобразователя намотан на верхней части, по меньшей мере, участка провода привода.
Предпочтительно, каркас катушки содержит первую область обмотки для приема провода привода и вторую область обмотки для приема провода измерительного преобразователя.
Предпочтительно, первая и вторая области обмотки разнесены одна от другой.
Предпочтительно, составной элемент с объединенными приводом и измерительным преобразователем дополнительно содержит направляющее поток кольцо, установленное между первой и второй областями обмотки.
Предпочтительно, первый магнит соответствует проводу привода, и участок магнита дополнительно содержит второй магнит, связанный с первым магнитом, соответствующий проводу измерительного преобразователя.
Предпочтительно, первый магнит соответствует проводу привода, и участок магнита дополнительно содержит второй магнит, связанный с первым магнитом, соответствующий проводу измерительного преобразователя.
В соответствии с другим объектом вибрационный измеритель содержит:
измерительную электронику;
сборку датчика, электрически связанную с измерительной электроникой и включающую в себя:
один или несколько расходомерных трубопроводов; и
один или несколько составных элементов с объединенными приводом и измерительным преобразователем, связанных, по меньшей мере, с одним из одного или нескольких расходомерных трубопроводов с каждым из составных элементов с объединенными приводом и измерительным преобразователем, содержащих участок магнита и участок катушки, причем участок катушки включает в себя каркас катушки, провод привода, намотанный вокруг каркаса катушки, и провод измерительного преобразователя, намотанный вокруг каркаса катушки.
Предпочтительно, вибрационный измеритель дополнительно содержит первое электрическое соединение, соединенное с проводом привода и электрически связанное с измерительной электроникой для передачи сигнала привода, и второе электрическое соединение, соединенное с проводом измерительного преобразователя и электрически связанное с измерительной электроникой для передачи сигнала измерительного преобразователя.
Предпочтительно, участок магнита содержит, по меньшей мере, первый магнит.
Предпочтительно, каркас катушки содержит участок приема магнита для приема, по меньшей мере, участка первого магнита.
Предпочтительно, провод измерительного преобразователя намотан на верхней части, по меньшей мере, участка провода привода.
Предпочтительно, каркас катушки содержит первую область обмотки для приема провода привода и вторую область обмотки для приема провода измерительного преобразователя.
Предпочтительно, первая и вторая области обмотки разнесены одна от другой.
Предпочтительно, вибрационный измеритель дополнительно содержит направляющее поток кольцо, установленное между первой и второй областями обмотки.
В соответствии с другим объектом, способ для формирования вибрационного измерителя, включающего в себя сборку датчика с одним или несколькими расходомерными трубопроводами, содержит этапы:
намотки провода привода вокруг каркаса катушки;
намотки провода измерительного преобразователя вокруг каркаса катушки;
связывание каркаса катушки с одним из одного или нескольких расходомерных трубопроводов;
электрическое связывание провода привода с измерительной электроникой для передачи сигнала привода; и
электрическое связывание провода измерительного преобразователя с измерительной электроникой для передачи сигнала измерительного преобразователя.
Предпочтительно, способ дополнительно содержит этап связывания магнита со вторым расходомерным трубопроводом из одного или нескольких расходомерных трубопроводов так, что каркас катушки принимает, по меньшей мере, участок магнита.
Предпочтительно, этап намотки провода измерительного преобразователя содержит намотку провода измерительного преобразователя на верхнюю часть провода привода.
Предпочтительно, этап намотки приводного и проводов измерительного преобразователя содержит намотку провода привода в первой области обмотки и намотку провода измерительного преобразователя во второй области обмотки, отнесенной от первой области обмотки.
Предпочтительно, способ дополнительно содержит этап связывания направляющего поток кольца с каркасом катушки между первой и второй областями обмотки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 изображает расходомер техники предшествующего уровня.
Фиг. 2 - вид сечения составного элемента объединенного датчика в соответствии с вариантом реализации.
Фиг. 3 - вид сечения составного элемента объединенного датчика в соответствии с другим вариантом реализации.
Фиг. 4 - вибрационный измеритель 400 в соответствии с вариантом реализации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 2-3 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший рабочий режим вариантов реализации рассматриваемой конструкции. С целью пояснения принципов изобретения некоторые обычные объекты были упрощены или исключены. Специалисты в данной области техники увидят возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалисты в данной области техники увидят, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации флюидного расходомера. Таким образом, описанные ниже варианты реализации не ограничиваются описанными ниже конкретными примерами, но только пунктами формулы и их эквивалентами.
На Фиг. 2 показан вид сечения составного элемента 200 объединенного датчика в соответствии с вариантом реализации. В соответствии с показанным вариантом реализации составной элемент 200 объединенного датчика содержит составной элемент с объединенными приводом и измерительным преобразователем. В соответствии с вариантом реализации составной элемент с объединенными приводом и измерительным преобразователем может быть связан с первым и вторым расходомерными трубопроводами 103A, 103B. В показанном варианте реализации составной элемент 200 объединенного датчика связан с первым и вторым расходомерными трубопроводами 103A, 103B, используя монтажные кронштейны 210А, 210B. Поэтому составной элемент 200 объединенного датчика может заменить один или несколько составных элементов 104, 105, 105′ датчика расходомера 5 техники предшествующего уровня, показанного на Фиг. 1. В некоторых вариантах реализации два составных элемента 200 объединенного датчика могут быть использованы для замены измерительных преобразователей 105, 105′, тогда как привод 104 может быть устранен. Таким образом, использование составного элемента 200 объединенного датчика может уменьшить число полных составных элементов датчика, требуемых для функционального флюидного расходомера.
В соответствии с вариантом реализации составной элемент 200 объединенного датчика содержит участок 204A катушки и участок 104B магнита. Участок 104B магнита содержит магнит 211, который удерживается на монтажном кронштейне 210В, используя болт 212B. Магнит 211 может быть расположен в пределах якоря 213 магнита, который может способствовать направленности магнитного поля. В соответствии с вариантом реализации участок 104B магнита содержит типичный участок магнита составного элемента датчика техники предшествующего уровня. Монтажный кронштейн 210В показан как связанный со вторым расходомерным трубопроводом 103B. Монтажный кронштейн 210В может быть связан с расходомерным трубопроводом 103B в соответствии с хорошо известными методиками, например с помощью сварки, пайки твердым припоем, склеивания, и т.д.
В соответствии с вариантом реализации участок 204A катушки связывается с первым расходомерным трубопроводом 103А монтажным кронштейном 210А. Монтажный кронштейн 210А может быть связан с расходомерным трубопроводом 103А в соответствии с хорошо известными методиками, например с помощью сварки, пайки твердым припоем, склеивания и т.д. Участок 204A катушки также содержит каркас 220 катушки. Каркас 220 катушки может включать в себя участок 220′ приема магнита для приема, по меньшей мере, участка магнита 211. Каркас 220 катушки может удерживаться на монтажном кронштейне 210А болтом 212A или другим подобным устройством закрепления. Конкретный способ, используемый для связывания участка 204A катушки с расходомерным трубопроводом, 103A никоим образом не должен ограничивать объем притязаний настоящего варианта реализации.
Кроме того, хотя составной элемент 200 с объединенными приводом и измерительным преобразователем показан как связанный с двойной сборкой датчика расходомерного трубопровода, в других вариантах реализации один из участков 104B, 204A может быть связан со стационарным составным элементом или фиктивным трубопроводом, например. Это может иметь место в ситуациях, где составной элемент 200 с объединенными приводом и измерительным преобразователем используется в сборке датчика с единственным расходомерным трубопроводом.
В соответствии с вариантом реализации участок 204A катушки совмещает провод 221 привода и провод 222 измерительного преобразователя. В отличие от составного элемента объединенного датчика техники предшествующего уровня, описанного в патенте '104, составной элемент объединенного датчика настоящего варианта реализации предоставляет отдельные и отличающиеся провода 221, 222. Однако в соответствии с показанным на Фиг. 2 вариантом реализации провод 221 привода и провод 222 измерительного преобразователя - оба намотаны вокруг того же самого каркаса 220 катушки. Намотка провода 221 привода и провода 222 измерительного преобразователя вокруг каркаса 220 катушки образует катушку 221′ привода и катушку 222' измерительного преобразователя, которые совмещены. В показанном варианте реализации провода 221, 222 укладываются один поверх другого, то есть один провод наматывается на верхней части другого. Хотя вариант реализации показывает провод 221 привода как намотанный на каркасе 220 раньше провода 222 измерительного преобразователя, обратный порядок также может использоваться, причем провод 222 измерительного преобразователя размещается радиально внутри провода 221 привода.
В соответствии с вариантом реализации изолирующий слой (не показан) может быть предоставлен между проводом 221 привода и проводом 222 измерительного преобразователя. Однако такой изолирующий слой не необходим.
Как показано, обе катушки совместно используют единственный магнит 211 и единственный якорь 213 магнитов. Следовательно, число составных элементов, требуемых для формирования составного элемента 200 объединенного датчика, по существу уменьшается.
Составной элемент 200 объединенного датчика предоставляет существенное преимущество относительно объединенного датчика, показанного в патенте ′104. Составной элемент 200 объединенного датчика по существу устраняет резистивную компенсацию, которая требуется в патенте ′104, когда провод 221 привода отличается от провода 222 измерительного преобразователя. Поэтому вычисление обратной эдс было упрощено до уравнения (2).
где:
М - взаимная индуктивность между двумя катушками 221′, 222′.
Как можно заметить, с резистивной компенсацией, удаленной из уравнения, определение обратной эдс по существу упрощается. Кроме того, более не требуется измерение температуры в реальном времени. Кроме того, как упомянуто выше, резистивная компенсация обычно намного больше, чем индуктивная компенсация. Поэтому компенсация, требуемая уравнением (2), приводит к меньшим ошибкам измерения расхода.
Хотя и не показано на Фиг. 2, но следует отметить, что измерительная электроника 20 может быть связана с проводом 221 привода проводным соединением (см. Фиг. 4), подобным проводному соединению 110, показанному на Фиг. 1. Поэтому при электрической связи с измерительной электроникой провод 221 привода может быть предоставлен с приводным сигналом, чтобы создать движение между участком 204A катушки и участком 104B магнита. Аналогично, провод 221 измерительного преобразователя может быть связан с измерительной электроникой 20 проводным соединением (см. Фиг. 4), подобным одному из проводных соединений 111, 111′. Поэтому при электрической связи с измерительной электроникой провод 222 измерительного преобразователя может регистрировать движение между участком 204A катушки и участком 104B магнита и предоставлять сигнал измерительного преобразователя на измерительную электронику. Поэтому составной элемент 200 объединенного датчика не требует сложной схемной компоновки и копирующей схемы, как требуется системой, раскрытой в патенте ′104.
На Фиг. 3 показан вид сечения составного элемента 300 объединенного датчика в соответствии с вариантом реализации. Вариант реализации, показанный на Фиг. 3, подобен варианту реализации, показанному на Фиг. 2, за исключением того, что вместо обмотки провода 222 измерительного преобразователя на верхней части провода 221 привода два провода разнесены один от другого, оставаясь намотанными вокруг того же самого каркаса 222. Поэтому каркас 222 содержит первую область 322 обмотки и вторую область 322′ обмотки. В соответствии с вариантом реализации первая и вторая области 322, 322′ обмотки разнесены одна от другой. Области 322, 322′ обмотки могут содержать углубления, сформированные в каркасе 222 катушки, для приема провода. В соответствии с показанным вариантом реализации приводной и провода 221, 222 измерительного преобразователя дополнительно разделены направляющим поток кольцом 330. Направляющее поток кольцо 330 может быть выполнено из углеродистой стали или некоторого другого мю-металла и связан к каркасом 222 катушки между первой и второй областями 322, 322′ обмотки. Направляющее поток кольцо 330 может способствовать изоляции электрических полей, связанных с отдельными проводами 221, 222. Направляющее поток кольцо 330 может направлять линии потока от провода 221 привода в сторону от провода 222 измерительного преобразователя.
Хотя провод 221 привода показан как расположенный ближе к участку 104B магнита, в других вариантах реализации провод 222 измерительного преобразователя может быть расположен ближе к участку 104B магнита. Поэтому настоящий вариант реализации не должен ограничиваться показанной на Фиг. 3 конфигурацией.
В соответствии с вариантом реализации составной элемент 300 объединенного датчика устраняет резистивную компенсацию как в составном элементе 200 объединенного датчика, но также с составным элементом 300 объединенного датчика и взаимная индуктивность из уравнения (2) достаточно мала, чтобы любые ошибки в компенсации уравнения (2) были минимальны. Следовательно, обратная эдс провода 222 измерительного преобразователя может быть измерена непосредственно, как если бы провод 222 измерительного преобразователя был расположен на отдельном составном элементе датчика, как в технике предшествующего уровня.
Преимущественно, составной элемент 300 объединенного датчика предоставляет совмещенный составной элемент датчика с простотой измерения отдельного составного элемента датчика. Составные элементы 200, 300 объединенного датчика могут быть использованы в расходомере Кориолиса для снижения числа требуемых составных элементов датчика. С составными элементами объединенного датчика число составных элементов датчика может быть снижено от трех (Фиг. 1) до двух. Это приводит к сокращению материальных затрат, времени сборки, и меньшему количеству монтажных проводов. Кроме того, использование составных элементов 200, 300 объединенного датчика гарантируют совмещение провода 221 привода и провода 222 измерительного преобразователя. Поэтому использование или составного элемента 200 объединенного датчика или составного элемента 300 объединенного датчика улучшает точность измерений, получаемых с использованием DICOM.
Как и с составным элементом 200 объединенного датчика, показанным на Фиг. 2, провод 221 привода и провод 222 измерительного преобразователя могут совместно использовать тот же самый магнит 211. Однако в показанном варианте реализации участок 104B магнита содержит второй магнит 311. Второй магнит 311 может быть связан с первым магнитом 211 и может быть использован для первичного взаимодействия с проводом 222 измерительного преобразователя. Это так потому, что в составном элементе 300 объединенного датчика провод 222 измерительного преобразователя расположен еще дальше от первого магнита 211 и, следовательно, лучшие рабочие параметры могут быть достигнуты, если используется второй магнит 311, который располагается ближе к проводу 222 измерительного преобразователя во время использования.
На Фиг. 4 показан вибрационный измеритель 400 в соответствии с вариантом реализации. Вибрационный измеритель 400 подобен измерителю 5, показанному на Фиг. 1, и подобные составные элементы имеют те же самые цифровые обозначения. Вибрационный измеритель 400 может содержать расходомер Кориолиса или некоторый другой флюидный измеритель. Поэтому вибрационный измеритель 400 содержит сборку 40 датчика и измерительную электронику 20. Сборка 40 датчика может принимать флюид. Флюид может течь или может быть стационарным. Флюид может содержать газ, жидкость, газ со взвешенными макрочастицами, жидкость со взвешенными макрочастицами или быть комбинацией этого.
Сборка 40 датчика электрически связана с измерительной электроникой 20 через кабельное соединение 415. В соответствии с показанным вариантом реализации вибрационный измеритель 400 использует составные элементы 300 объединенного датчика; однако в других вариантах реализации могут быть использованы составные элементы 200 объединенного датчика. Как показано на Фиг. 4, вибрационный измеритель 400 имеет уменьшенное число составных элементов датчика от трех до двух. Поэтому производственный процесс по существу упрощается. Кроме того, вибрационный измеритель 400 может использоваться для режимов DICOM.
В соответствии с показанным вариантом реализации первый составной элемент 300 объединенного датчика связан с впускным концом расходомерных трубопроводов 103A, 103B, тогда как второй составной элемент 300 объединенного датчика показан связанным с выпускным концом расходомерных трубопроводов 103A, 103B. В показанном варианте реализации первый составной элемент 300 объединенного датчика электрически связан с измерительной электроникой 20 через первое проводное соединение 411 и второе проводное соединение 411′. Более определенно, провод 221 привода первого составного элемента 300 объединенного датчика связан с первым проводным соединением 411, тогда как провод 222 измерительного преобразователя связан со вторым проводным соединением 411′. Аналогично, второй составной элемент 300 объединенного датчика электрически связан с измерительной электроникой 20 через третье проводное соединение 412 и четвертое проводное соединение 412′. Более определенно, провод 221 привода второго составного элемента 300 объединенного датчика связан с третьим проводным соединением 412, тогда как провод 222 измерительного преобразователя связан с четвертым проводным соединением 412′.
Преимущественно, измерительная электроника 20 может предоставить сигнал привода на одну или обе катушки привода через проводные соединения 411, 412 и принять сигналы измерительного преобразователя от катушек измерительного преобразователя через проводные соединения 411′, 412,′ как это известно в данной области техники.
Варианты реализации, описанные выше, предоставляют улучшенный совмещенный составной элемент датчика для вибрационного измерителя. Улучшенный совмещенный составной элемент датчика содержит составной элемент с объединенными приводом и измерительным преобразователем. Чтобы гарантировать совмещение приводных и катушек 221′, 222′ измерительного преобразователя, приводные и провода 221, 222 измерительного преобразователя наматываются вокруг того же самого каркаса 220 катушки. Преимущественно, в вариантах реализации, где используется совмещенный составной элемент датчика для DICOM, совмещение составных элементов привода и датчика не предполагается или не оценивается. Вместо этого составные элементы 200, 300 объединенных привода и измерительного преобразователя гарантируют, что совмещение достигнуто.
Подробные описания вышеупомянутых вариантов реализации не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов реализации, рассматриваемых авторами как находящиеся в пределах объема притязаний настоящего описания. Действительно, специалисты в данной области техники увидят, что некоторые элементы вышеописанных вариантов реализации могут по-разному быть объединены или устранены, чтобы создать дополнительные варианты реализации, и такие дополнительные варианты реализации находятся в пределах объема притязаний и существа настоящего описания. Специалистам в данной области техники также будет очевидно, что вышеописанные варианты реализации могут быть объединены полностью или частично, чтобы создать дополнительные варианты реализации в пределах объема притязаний и существа настоящего описания.
Таким образом, хотя конкретные варианты реализации описаны здесь в иллюстративных целях, различные эквивалентные модификации возможны в пределах объема притязаний настоящего описания, как это будет ясно специалистам в данной области техники. Предоставляемые здесь принципы могут быть применены к другим флюидным расходомерам, а не только к описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах вариантам реализации. Соответственно, объем притязаний изобретения должен быть определен из нижеследующей формулы.