一種用于校準Coriolis流量計的驅動信號的系統的制作方法

專利名稱：一種用于校準Coriolis流量計的驅動信號的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種設備，它用于測量流經例如Coriolis質量流量計設備的物質的特性。尤其是，本發明涉及校準一種固定在導管上的驅動器以便使其只以期望的振動模式來激勵導管。而且還特別是，本發明涉及確定一種使驅動器以期望的振動模式來振動導管的驅動信號。
背景技術：
使用Coriolis效應流量計對通過流量計內的導管流動的物質進行測量質量流量和其它信息是眾所周知的。典型的Coriolis流量計在由J.E.Smith等人在美國于1978年8月29日申請的專利4,109,524，于1985年1月1日申請的專利4,491,025，和于1982年2月11日申請的專利Re.31.450中得以揭示。這些流量計都有一個或多個直的結構或彎曲的結構的導管。在Coriolis質量流量計中的每一個導管都有一套固有振動模式，這種振動模式可以是一種簡單的彎曲類型、扭曲類型，或是相結合的類型。驅動每一個導管使之在與多個固有振動模式中的其中一個的諧振處振蕩。物質從在流量計入口側的連接管線流進流量計，徑直通過一個或多個導管，從流量計的出口側流出流量計。振動填滿系統的物質的固有振動模式在本領域內可以通過結合導管質量和在導管內流動的物質來確定。
當沒有物質流經流量計時，由于施加的驅動力，沿導管的所有點都以同一相位或以可被矯正的小的初始固定相位偏移來振蕩。當物質流動時，Coriolis力使得沿振動的導管的每一點都有不同的相位。導管入口側的相位滯后于驅動器，同時導管出口側的相位超前于驅動器。將傳感器放置在導管(或多個導管)上以便產生表示導管(或多個導管)動作的正弦信號。處理從傳感器輸出的信號以便確定在這些信號之間的相位差。在兩個傳感器信號之間的相位差與經過導管(或多個導管)的物質的質量流率成比例。
每個Coriolis流量計和每個振動管密度計的主要部件是驅動或激勵系統。驅動系統工作時會對導管施加周期性的物理力，這使得導管振蕩。驅動系統包括安裝在導管(或多個導管)上的驅動機構和用于產生驅動信號以操作驅動機構的驅動電路。典型的驅動機構包括許多已知裝置之一，例如安裝在一個導管上的磁鐵和以與該磁鐵成相反關系的方式安裝在另一個導管上的線圈。
驅動電路給驅動機構持續施加周期性的驅動信號。驅動信號是典型的正弦波或方波。在典型的磁性線圈驅動機構中，周期性的驅動信號使線圈產生一個交替的磁場。線圈的交替磁場和由磁力產生的恒定磁場使流量導管以正弦曲線圖形的方式振動。本領域的技術人員都明白任何可將電信號轉換成機械力的裝置都適用于如驅動器這樣的應用(見由Carpenter發表并轉讓給Micro Motion，Inc的美國專利4,777,833)。同時，不必非要使用正弦信號。任何周期性的信號作為驅動器信號也是很適合的。(見由Kalotay等人發表并轉讓給Micro Motion，Inc的美國專利5,009,109)。
對于雙管流量計，一個可典型驅動Coriolis流量計使之振動的典型模式，盡管這不是唯一的模式，是一個第一異相的彎曲模式。第一異相的彎曲模式是基本的諧振彎曲模式，在該模式中雙管Coriolis流量計的兩個導管以相位相反的方式振動。然而，目前這在Coriolis流量計的振動結構中并不是唯一的振動模式。在一些導管中也可以激勵更高的振動模式。例如，可以激勵第一異相的扭曲模式作為流經振動導管的物質和隨后由流動的物質引起Coriolis力的結果。其它更高的可被激勵的振動模式包括同相彎曲和橫向振動模式。
在以第一異相彎曲模式驅動的Coriolis流量計中可以激勵數百個振動模式。即使在相對窄的靠近第一異相彎曲模式的頻率范圍內，也存在至少數個額外的可由驅動系統激勵的振動模式。除了可由驅動器激勵的多個模式外，由于流量計的外部振動，不希望的振動模式也能夠被激勵。例如，生產線中的機械附近可能產生振動，該振動可以在Coriolis流量計中激勵不想要的振動模式。
驅動系統能夠激勵額外的和不希望的振動模式，因為驅動器機制不是理想的。驅動系統包括產生命令信號的驅動電路和將收到的命令信號轉換成力的驅動器機制。理想到驅動器機制是線性的，并且該機制將產生與命令信號線性相關的力。然而，由于各種原因，在對驅動器施加的命令信號和由驅動器產生的力之間的關系是非線性的。制造公差要求將驅動器元件對稱地放置在導管上。任何最終的非線性在驅動力下引起失真，該驅動力是作為在原始驅動信號的諧波處對該結構施加的力出現。配置驅動系統，對驅動器施加驅動信號，驅動器對一個導管(或多個導管)施加足夠的力以使它們以期望的振動模式振動。然而，當驅動器不是理想的情況下，對一個導管(或多個導管)施加的力不是理想的，并且力可在更高的頻率處產生。這些高頻率力可以激勵其它不想要的結構模式。
實施的偏心力可以在一些導管內激勵多個振動模式。這樣，驅動Coriolis流量計，使其以期望的振動模式，例如第一異相彎曲模式，振蕩或諧振，該流量計實際上有除了以期望的模式外還以許多其它模式振蕩的一個導管(或多個導管)。驅動儀表，使其以除第一異相彎曲模式外的不同模式振蕩，產生具有包括預期的振動模式在內的多個被激勵的振動模式的相同現象。
如果諸如Coriolis流量計等設備不是均衡的，由導管施加到驅動器上的偏心力就是一個特殊的問題。當設備內的振動相互抵消，生成零和的設備振動時，該設備是均衡的。當振動沒有相互抵消時，設備就不是均衡的。這會對系統施加一個力。一個典型的雙導管的設備，例如雙導管的Coriolis流量計，是均衡的，因為兩個導管彼此以相位相反的方式振動，這就會抵消相對振動。然而，非均衡的設備缺少這樣的一個導管它是以相對方向振動以便可以抵消來自該導管的振動力。
非均衡性能夠在周圍環境和導管之間引起顯著的耦合。該耦合增加了周圍環境的結構動態碰撞，并且可以引起由驅動器對導管施加的諧波力所激勵的不期望的振動模式。因此，期望在非均衡的設備中有一個驅動器，它施加僅激勵需要的振動模式的力。
基于上述原因，需要一個用于振動設備里的導管的驅動電路系統以減少由驅動器振蕩導管所激勵的不期望的振動模式，而該設備用于測量驅動流量計中振動的導管。

發明內容
通過提供一個用于校準驅動信號的系統來解決上述的問題及其他問題，并且可在本領域內獲得進步。為測量流經導管的物質的特性，本發明的校準系統確定了用于固定在導管上的驅動器的合適的驅動信號。該驅動信號使驅動器施加一個力，該力以期望的振動模式振動導管。通過確定合適的驅動信號，將減少由驅動器施加給導管的諧波力。這會增加以期望的振動模式振動的量，并減少以不期望的振動模式振動的量。以不期望的振動模式的振動的減少會大幅度減少使流量計易遭受的噪聲層。放大期望的響應并減少噪音會更加精確的進行例如質量流率等特性的測量。而且，會提高測量的可重復性。
為了校準合適的驅動信號，將例如加速計的傳感器貼近驅動器固定在導管上。計算機或數字處理器用寬頻帶的噪音信號來激勵該驅動器。這會使驅動器施加一個限帶噪聲力給導管和傳感器，以用來測量驅動器處的振動結構的動作。數字處理器則接收從傳感器輸出的關于結構動作的數據。數字處理器利用數據產生一個該結構和驅動器的動態模式。數字處理器利用動態模式確定驅動信號，該信號將使驅動器施加一個力給導管，這個力將以期望的振動模式來振動該導管。
在一個實施例中，數字處理器輸出結果給顯示器等，配置與驅動器連接的常規模擬驅動電路使之可以產生合適的驅動信號。在這個優選的實施例中，可以通過在驅動電路中設置參考電壓來配置常規的驅動電路。
在一個替換的實施例中，電子測量儀包含一個數字信號處理器，該處理器控制施加給驅動器的驅動信號。當在電子測量儀中使用數字信號處理器時，通過數字信號處理器周期性的進行校準以便隨著設備的結構動態變化來調整驅動信號。這是通過周期性振動驅動器的導管來進行的。然后將振動數據存儲在存儲器中。將存儲的數據和當前的振動數據一起使用，檢測新的設備結構動態，確定新的驅動信號。
本發明的一方面是關于一種用來校準施加給驅動器的驅動信號的方法，該驅動信號使所述驅動器振蕩流量測量設備里的至少一個流量管，該流量測量設備用于測量在所述至少一個流量管里流動的物質的特性，該方法包括以下步驟利用所述驅動器振動所述至少一個流量管；對振動所述流量管作出響應，測量所述至少一個流量管的振動；其特征在于，包括步驟根據所述已測量的所述至少一個流量管的振動來檢測所述設備和所述驅動器的物理特性；根據所述物理特性的檢測結果來確定用于所述驅動器的驅動信號，和將所述已確定的驅動信號用于所述驅動器以便以期望的振動模式來振蕩所述至少一個流量管；另一方面是一種方法，其中的所述流量測量設備是一個流量計，并且該方法用來校準將要施加給所述流量計的驅動器的驅動信號，所述方法的特征在于，包括以下步驟施加一個第一信號給所述驅動器以便振動所述至少一個流量管；當對所述驅動器施加所述第一信號時，對振動所述至少一個流量管作出響應，測量所述至少一個流量管和所述驅動器的振動；當對所述驅動器施加所述第一信號時，根據對所述至少一個流量管的所述振動的測量，確定物理振動特性，其振動特性包括所述流量計的任何不期望的物理振動特性，該流量計具有所述流量管和所述驅動器；確定所述已確定的物理振動特性的校正因子；利用所述已確定的物理振動特性和所述校正因子，確定將要施加給所述驅動器的驅動信號；和給所述驅動器施加所述已確定的驅動信號以便以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管，該振動模式會補償所述不期望的物理振動特性；另一個方面是存儲所述至少一個流量管的所述振動的測量值的步驟，其中檢測所述設備的所述物理特性的所述步驟還包括以下步驟結合當前的振動測量值和所述已存儲的振動測量值以便確定所述物理特性；另一方面包括為了響應確定的所述驅動信號，在驅動信號電路中設置參考電壓，以使所述驅動信號電路產生所述驅動信號的步驟；另一個方面還包括周期性的重復用于校準所述驅動信號的所述方法的步驟；另一個方面是其中所述檢測所述驅動器和設備的物理特性的步驟包括根據所述已測量的振動來模擬所述驅動器和設備的動態的步驟。
另一方面還包括改變驅動電路以便產生所述驅動信號的步驟。
另一方面是確定所述驅動信號的步驟包括以下步驟計算表示驅動信號和對所述導管施加的力之間關系的函數多項式的系數；確定表示所述驅動信號和所述力之間關系的所述函數的反函數多項式的系數；和將所述驅動信號的命令電平加入所述反函數以便確定所述驅動信號。
另一方面包括用于測量物質特性的設備的電子測量儀，所述設備有至少一個用于接收物質的流量管，一個用于振動所述至少一個流量管的驅動器，多個用于在沿所述流量管的各點處測量所述至少一個導管振動的傳感器，所述電子測量儀包括用于給所述驅動器施加驅動信號以使所述驅動器振蕩至少一個流量管的驅動電路，和用于測量流過所述至少一個流量管的物質的特性的電路，所述電子測量儀還包括第一電路，用于接收從所述傳感器輸出的信號，并根據所述已測量的所述至少一個流量管的振動來檢測所述設備和所述驅動器的物理特性；和第二電路，用于根據所述設備和所述驅動器的物理特性來確定使所述驅動器以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管的驅動信號。
另一個方面還包括一個用于存儲所述至少一個流量管的振動測量值的存儲器。
另一個方面是所述第一電路還包括用于結合當前的振動測量值和所述已存儲的振動測量值以用來確定所述物理特性的電路。
另一個方面包括在驅動信號電路中設置的參考電壓，該參考電壓被設置成一個用來產生所述驅動信號的電平作為對確定所述驅動信號的響應，以使所述驅動信號電路產生所述驅動信號。
另一個方面包括用于周期性重復所述驅動信號校準的定時電路。
另一個方面是所述第一電路包括用于根據所述已測量的振動來模擬所述設備和驅動器的動態的模擬電路。
另一個方面是所述第二電路包括用于計算表示驅動信號和對所述導管施加的力之間關系的函數多項式的系數的電路；用于確定表示所述驅動信號和所述力之間關系的所述函數的反函數多項式的系數的電路；和用于將所述當前驅動信號的命令信號加入所述反函數以便確定所述驅動信號的電路。
另一個方面包括一種用于校準施加給驅動器以使所述驅動器振蕩一個設備中的至少一個流量管的驅動信號的產品，其中該設備用來測量流經所述至少一個流量管的物質的特性，所述產品包括指令，用于指示處理器作以下動作接收從固定在所述至少一個流量管的傳感器輸出的測量所述至少一個流量管振動的信號，和根據所述已測量的所述至少一個流量管的振動來檢測所述設備和驅動器的物理特性，和根據所述設備和所述驅動器的物理特性來確定使所述驅動器以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管的驅動信號；和可由所述處理器讀取的媒介，用于存儲所述指令。
另一個方面是所述指令還包括用于指示所述處理器施加所述驅動信號給所述驅動器使之以所述期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管的指令。
另一個方面是所述指令還包括用于指示所述處理器將所述至少一個流量管的所述振動測量值存儲在存儲器中的指令。
另一個方面是使處理器檢測所述設備和驅動器的所述物理特性的所述指令還包括用于指示所述處理器從所述存儲器讀取所述測量值，并且指示處理器結合當前的振動測量值和所述已存儲的振動測量值以用來確定所述物理特性的指令。
另一個方面是所述指令還包括用于指示所述處理器給出一個響應于確定的所述驅動信號的驅動信號電路參考電壓，使所述驅動信號電路產生所述驅動信號的指令。
另一個方面是所述指令還包括用于指示所述處理器周期性重復所述驅動信號校準的指令。
另一個方面是用于檢測所述設備和驅動器的所述物理特性的所述指令包括用于指示所述處理器根據所述已測量的振動來模擬所述設備和驅動器的動態的指令。
另一個方面是用于指示所述處理器確定所述驅動信號的指令包括用于指示所述處理器計算表示驅動信號和對所述導管施加的力之間關系的函數多項式的系數，確定表示所述驅動信號和所述力之間關系的所述函數的反函數多項式的系數，和將所述驅動信號的命令信號加入所述反函數以確定所述驅動信號的指令。
另一個方面包括一種方法，用于校準施加給驅動器的驅動信號使所述驅動器振蕩位于設備里的至少一個流量管，其中該設備用于測量在所述至少一個流量管里流動的物質的特性，所述方法包括以下步驟由所述驅動器振動所述至少一個流量管；為響應所述振動，測量所述至少一個流量管的振動；根據所述已測量的所述至少一個流量管的振動來檢測所述設備和驅動器的物理特性；和根據所述至少一個流量管和所述驅動器的物理特性來確定使所述驅動器以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管的驅動信號。


驅動信號的校準系統的上述及其它特征可以根據閱讀詳細的說明和附圖來加以理解圖1示出結合本發明的驅動信號校準系統的Coriolis質量流量計；圖2示出在本發明的驅動信號校準系統中使用的電子測量儀；圖3示出用于產生由驅動信號校準系統確定的用于激勵期望的振動模式的驅動信號的驅動電路；圖4示出用于進行驅動信號校準的處理單元；圖5示出使用數字發送器的電子測量儀20的第二實施例的框圖；圖6示出由理想驅動系統振蕩的導管振動的曲線圖；圖7示出由典型的非理想驅動系統振蕩的導管振動的曲線圖；圖8示出由具有已校準的驅動信號的驅動系統振蕩的導管實際振動的曲線圖；圖9示出一種用于校準驅動信號的方法的流程圖；圖10示出了由數字處理器完成的處理以便進行驅動信號校準的流程圖；和圖11示出單元906&1007的其它細節。
具體實施例方式
總的Coriolis流量計-圖1圖1示出了包括Coriolis測量計部件10和電子測量儀20的典型Coriolis流量計5。電子測量儀20與測量計部件10經過導線100連接，用于在路徑26上提供密度、質量流率、體積流率和合計的質量流量信息。說明了Coriolis流量計的結構，盡管本領域的技術人員都明白本發明可以結合任何具有振動的導管用以測量流經該導管的物質的特性的設備來實現。這種設備的第二個例子是振動管密度計，它沒有可由Coriolis質量流量計提供的額外的測量能力。
測量計部件10包括一對處理連接，例如法蘭101和101’，歧管102和導管103A和103B。與導管103A和103B連接的是驅動器104、加速計190和傳感器105和105’。撐桿106和106’用于確定每個導管振蕩的軸W和W’。
當將流量計5插進用于傳輸正被測量的處理物質的管道系統(未示出)時，該物質經過法蘭101進入測量計部件10，穿過歧管102(在這里物質直接進入導管103A和103B)，流經導管103A和103B，并返回歧管102，物質從這里經由法蘭101’流出測量計部件10。
選擇導管103A和103B并將它們恰當地安裝在歧管102上，使之實際上各自有相同的質量分布、關于彎曲軸W-W和W’-W’的慣性和彈性瞬時模量。導管103A-103B從歧管向外以基本平行的方式伸出。
導管103A-103B由驅動器104以關于它們各自的彎曲軸W和W’的相位相反的方式和以被稱為流量計的第一異相諧振彎曲模式驅動。驅動器104包括許多眾所周知的裝置中的任何一個，例如安裝在導管103A上的磁鐵和安裝在導管103B上的反作用線圈，交流電流過磁鐵和線圈用于振動這兩個導管。電子測量儀20通過導線110施加合適的驅動信號給驅動器104。
將傳感器105和105’放置在至少一個導管103A和103B的相對兩端上用以測量導管的振蕩。當導管103A-103B振動時，傳感器105和105’產生第一和第二速率信號。將第一和第二速率信號施加給導線111和111’。加速傳感器105”貼近驅動器104固定在導管上，產生響應導管103A和103B振蕩的加速信號。將加速信號施加給導線111”來表示流量管103A和103B的振動。
電子測量儀20接收分別在導線111，111’和111”上出現的第一和第二傳感器速率信號和驅動器速率信號。電子測量儀20處理第一和第二速率信號用以計算質量流率、密度，或是通過測量計部件10的物質的其它特性。電子測量儀20在路徑26上將經過計算的信息施加給利用裝置(未示出)，例如數字信號處理單元(見圖4)。
本領域的技術人員都知道Coriolis流量計5在結構上要比振動管密度計小。振動管密度計也使用振動管，其中液體流過振動管，或是在簡單類型的密度計的情況下，液體在振動管中保持。振動管密度計同樣使用用來激勵導管振動的驅動系統。典型的振動管密度計僅利用一個反饋信號，因為密度測量只需要測量頻率，而不需要測量相位。在這里，本發明的說明同樣適用于振動管密度計。本領域的技術人員都明白Coriolis流量計有兩個可用的反饋信號，而振動管密度計僅有一個典型的可用反饋信號。因此，為了使本發明適用于振動管密度計，只需要在振動管密度計中提供附加的反饋信號即可。而且，本領域的技術人員都明白下面的發明的步驟和方法可以在通過振動導管來測量物質特性的任何設備中使用。
電子測量儀-圖2圖2進一步示出了電子測量儀20的細節。電子測量儀20包括特性測量電路30，和流動管驅動電路40。特性測量電路30是許多已知的用于根據振動導管的兩點之間的相位不同來計算物質特性的電路之一，該物質特性如當物質通過振動導管103A-103B時的質量流率。特性測量電路30在導線26上產生輸出用于使用裝置(未示出)。使用裝置可以是例如顯示器和圖4所示的數字處理單元。特性測量電路30的細節對于本領域的技術人員來說是眾所周知的，并沒有成為本發明的一部分。關于用于確定物質的質量流率的特性測量電路30的典型信息見由Smith于1983年11月29日公開并轉讓給Micro Motion，Inc的美國專利RE31，450，或是Zolock于1989年11月14日公開并轉讓給MicroMotion，Inc的美國專利4,879,911，或是Zolock于1993年8月3日公開并轉讓給Micro Motion，Inc的美國專利5,231,884。
在流量計驅動電路系統中，驅動電路40在路徑41上接收來自左邊傳感器105的反饋信號。正如結合圖3所作的更加詳細地描述，驅動電路系統在路徑110上施加驅動信號給驅動線圈104。本領域的技術人員都明白現有的驅動系統可以選擇使用右邊傳感器作為用于驅動電路40的反饋。同時，一些現有的驅動系統可以使用兩個傳感器信號的和作為用于驅動電路40的反饋信號。
驅動電路40-圖3圖3進一步示出了驅動電路40的細節。驅動電路40在路徑41上接收來自流量計的許多傳感器之一的反饋信號，并調節傳感器信號的幅度以便在路徑110上施加驅動信號給驅動器104。注意，一些現有的驅動系統合計兩個傳感器的信號并處理經合計的信號用以生成驅動信號。驅動電路40在路徑41上接收來自傳感器105的信號。傳感器信號要經過整流器300和積分器301。從積分器301輸出的信號表示傳感器信號105的平均幅度。平均幅度信號被施加給幅度控制302。幅度控制302比較來自積分器301的平均幅度信號和參考電壓Vref。如果平均幅度低于參考電壓，乘法器303放大傳感器信號并且將經過幅度調節的傳感器信號施加給路徑305。功率放大器304放大經過幅度調節的傳感器信號105以便產生要在路徑110上反饋給驅動器104的最后驅動信號。因此，驅動電路40維持幅度相對恒定的驅動信號。現有的控制電路40的細節對于Coriolis電子流量計領域的技術人員來說是眾所周知的，并沒有成為本發明的一部分。關于驅動電路40的更多實施例的更詳細的論述見美國專利5 009 109。
數字處理單元-圖4圖4示出了用于執行指令的數字處理單元400，該指令提供了本發明的驅動信號校準。數字處理單元400有處理器401，用于執行存儲在存儲器里的指令以便完成例如本發明的驅動信號校準的應用。處理器401可以是常規處理器、微處理器或連接在一起工作以便完成一連串指令的串聯處理器。
處理器401與存儲器總線402連接以便從存儲器中讀取指令和數據，和往存儲器中寫入數據。隨機讀取存儲器(RAM)412是一個通過路徑411與存儲器總線402連接的易失存儲器。RAM412存儲由處理器401當前執行的指令和完成指令所需要的數據。只讀存儲器(ROM)414通過路徑413與存儲器總線402連接。ROM414存儲處理器401所需的配置和操作系統信息以便執行用于允許處理器400實現應用的系統例行程序。
處理器401也連接輸入/輸出(“I/O”)總線403。I/O總線403將處理器401和外圍設備連接以用于允許處理器401發送數據給外圍設備和從外圍設備接收數據。一些與I/O總線連接的典型設備包括存儲器422、顯示器424、I/O設備426、和I/O設備428，但并不局限于此。存儲器422通過路徑421連接I/O總線403，存儲能夠由處理器401執行的數據和應用指令。存儲器422的一個例子是磁盤，可以從磁盤讀取數據和往磁盤寫入數據。顯示器424通過路徑423連接I/O總線403，它是連接驅動器的設備，能夠接收從處理器401輸出的數據并以用戶理解的方式顯示數據。例如，顯示器424可以是監視器和與總線連接的視頻卡。顯示器424也可以是用于根據接收的數據來提供可聽聲音的設備。
I/O設備426通過路徑425連接I/O總線403。I/O設備426是用于接收輸入數據或是輸出數據給用戶或其它機器的設備。I/O設備426的一些例子包括鍵盤、鼠標、局域網(LAN)連接、調制解調器、或是同類設備，但并不局限于此。I/O設備428通過路徑413連接I/O總線403，并在優選實施例中是一個通過路徑26接收從電子測量儀20輸出的數據的I/O設備。I/O設備428將通過路徑26接收到的數據轉換成能被處理器401識別的數據。
電子測量儀20的數字信號處理器-圖5可選擇的、取代有數字處理單元400與電子測量儀20連接的電子測量儀可以是數字信號處理器。圖5示出了電子測量儀20的元件，其中電子測量儀20是數字信號處理器。路徑111和111’從流量計部件10發送左右兩邊的速率信號到電子測量儀20上。電子測量儀20里的模擬-數字(A/D)轉換器503接收速率信號。A/D轉換器503將左右兩邊的速率信號轉換成可由處理器501使用的數字信號，并且在路徑513上發送數字信號給I/O總線510。I/O總線510將數字信號傳輸給處理器501。在I/O總線510和路徑512上發送驅動信號給數字-模擬(D/A)轉換器502。來自D/A轉換器502的模擬信號通過路徑110被發送給驅動器104。路徑26與I/O總線510連接，傳送信號給輸入和輸出裝置(未示出)，該裝置允許電子測量儀20從操作者接收數據，和傳送數據給操作者。
處理器501通過路徑521從只讀存儲器(ROM)520中讀取用于完成流量計的各種功能的指令，其中的各種功能包括計算物質的質量流率，計算物質的體積流率，和計算物質的密度，但并不局限于此。執行各種功能的數據和指令存儲在隨機存取處理器(RAM)530中。處理器501通過路徑531進行RAM存儲器530的讀取和寫入操作。
驅動信號校準的基本原理本發明是一種用于校準例如Coriolis流量計5的設備里的驅動信號的系統。將經校準的驅動信號用于驅動器，這樣驅動器會給導管施加一個力，使導管以期望的振動模式振動。可以在管線中的設備開始工作之前完成驅動信號的校準，或是當設備測量流經管線的物質的特性時，周期性地進行驅動信號的校準。
為校準驅動信號，必須產生Coriolis流量計5的數學模型。出于討論的目的，假設Coriolis流量計5的系統是非線性，且時間不變性。在這樣的系統中，輸入和輸出之間的關系并不隨時間變化。下面的等式給出了從數學上模擬非線性、時間不變性系統的最通用方法x·=f(x,r)---(1)]]>y＝g(x，r)；(2)其中 x＝系統狀態；r＝系統的輸入(驅動信號)；y＝系統的輸出；和f和g是描述系統功能的函數。
等式1和2太籠統，以至于不能用于確定可以產生所期望輸出的所要求的輸入，其中所期望輸出可以是例如導管103A-103B以期望的振動模式振動。在使用有關Coriolis流量計5的系統的信息中，選擇更具體的數學模型的形式。將流量計模型分成兩個子系統，一個代表流量計的機械結構，另一個代表在該結構上放置的驅動器。已知可以由理想的線性系統來精確模擬機械結構。非理想的驅動器給該結構施加驅動力。將驅動器子系統模擬成非線性函數。對于Coriolis流量計5，選擇下面標準的狀態空間等式來模擬該系統x·=Ax+Bfα(r);---(3)]]>y＝Cx+Dfα(r)；(4)其中
A，B，C，D＝是模擬Coriolis流量計部件10的結構動態的矩陣；fα(r)＝模擬驅動命令信號和由驅動器產生的力之間關系的函數；r＝驅動器信號。
從等式3和4中，可以看出fα(r)的反函數(fα-1(r))將補償系統的非線性，使得施加給導管103A和103B的力在期望的范圍內的期望的振動模式中是線性的。fα(r)的精確形式是未知的。近似fα-1(r)的一種方法是關于假設的多項式，如下面的等式5所示。
fa-1(r)＝α0+α1r+α2r2+α3r3+α4r4+……(5)其中α0…α4是未知的常數。
用作近似fα-1(r)的多項式的階數在驅動流量計時所采用r(命令信號)值的范圍內由系統給出的非線性的特性來確定。為了校準驅動信號，確定fα-1(r)，驅動信號被設為fα-1(r)；最后的動態系統變成x＝Ax+Bfα(fα-1(r))≈Ax+Br； (6)其中(fα-1(r))是校正因子；(7)因此，為校準驅動信號，必須為特殊的驅動器確定α0，l∈{0，1，2，3，…}。出于當前討論的目的，由下面的多項式來近似fα(r)fα(r)＝β0+β1*r+β2*r2+β3*r3+…(8)為了清晰明確，調整示出的三階多項式，若需要的話，可以調整不同階的多項式使之適合數據。因此，等式3和4可以重新寫成x·=Ax+B(β0+β1r+β2r2+β3r3)---(9)]]>y＝Cx+D(β0+β1*r+β2r2+β3r3)(10)和最后， y＝Cx+[Dβ1；Dβ2；Dβ3]·[r，r2…r3]T(10B)等式10A和10B可以看作多端輸入動態系統的動態方程，其中輸入相當于多項式的每一項，[r，r2，r3]。標準的多端輸入系統識別方法可以用于確定與動態系統相關的所有變量。1987年，新澤西州，EnglewoodCliffs，PTR Prentice Hall，Lennart Lijung的系統識別的部分2用戶理論，包含了對用于估計等式10A和10B中的參數的技術的詳細說明。
一旦確定下來動態系統的變量，就必須確定反函數(校正因子)fα-1(r)。因為驅動器104具有在例如Coriolis流量計5的設備的正常工作范圍內呈單調的非線性，所以存在反函數。確定反函數fα-1(r)的一種方法是使多項式適合于反函數，使得等式fα(r)·fα-1(r)＝1。然而，也可以使用其它方法來確定反函數。
下面是一個對施加給驅動器104使得驅動器104以期望的振動模式來振動導管103A-103B的驅動信號進行校準的例子。假設由下面的等式來模擬驅動器104fα(r)＝r+.5r2+.3r3(11)在這個例子中的Coriolis流量計5的離散結構模型是一個由等式12，13，14和15中的下面各項來定義的二階系統A=1.403-.984410---(12)]]>B=10---(13)]]>C＝[1 0] (14)D＝0 (15)第一步是利用信號發生器給Coriolis流量計5驅動器施加限制雜亂噪聲命令信號的頻帶，并讀取來自加速計190的輸出數據。接著，估計用于調整非線性的多項式的階數。在選定的多項式的階數中有許多自由項。假如選定的階數太高了，則與高階相關的項將會很小，可以被忽略。這樣就選擇五階多項式。對于多項式中的每一項，產生一個系統模型的輸入，將這個單一輸入的系統變成具有多個虛擬輸入的系統(物理驅動器命令與所有單個元素的和一致)。
每個輸入都與多項式的一個不同項一致，如等式8。這些輸入是向量[r，r2，r3，r4，r5]。使用標準的MIMO識別技術來估計模型參數。B矩陣中的項是非線性多項式的系數。見參考文獻1，它論述了估計這些參數的各種技術。
一旦確定了模型，就檢查B矩陣。正如在等式10A所看到的，B矩陣將組成與多項式的系數成比例的列向量。通過第一列β完全分開等式(10A)，產生多項式系數估計值β。
在本例中，噪聲發生器的信號被設為信噪比40dB。那么五階多項式用于同驅動信號一致的fα(r)，產生下面的結果fα(r)＝.9987*r+.5002*r2+.2998*r3-.0003*r4+0.0000*r5(16)當比較等式11和16時，明顯的看出，該系統精確的表征驅動器的非線性。下一步驟是處理等式16這個已調整的函數fα(r)，確定反函數(校正因子)fα-1(r)。有可以找出校準因子的多種不同方法。這里所用的方法是在r值范圍內估計已調整的函數，等式16。r值和fα(r)值是顛倒的，使用一個最小平方法使得另外一個多項式適合它的反向關系式。1980年，加利福尼亞州，Monterey，Brooks/Cole PublishingCompany，Ward Cheney和David Kincaid，Numerical Mathematicsand Computing，討論了所用的最小平方的方法。在一個優選實施例中，10階多項式適合于該反函數。
使用校正因子來確定等式(5)中已校準的驅動信號，用以施加給驅動器104。根據在沒有校準的命令信號上估計反函數來確定已校準的驅動信號。然后，將已校準的命令信號用于驅動器104。圖7示出了在Coriolis流量計中的導管振動，在該流量計中驅動信號沒有校準。在大約125Hz處的第一尖峰701表示在第一彎曲振動模式中的振動。第一尖峰701表示在本發明的一個優選實施例中的期望的振動模式。702和703表示由非線性激勵器所引起的振動部分。這些部分分別處于250和375Hz。圖6是表示在優選的典型實施例中當已將理想驅動信號施加給驅動器104時，導管103A-103B振動的曲線圖。可以看到，在振動頻率范圍內，只有尖峰601出現在大約125Hz處，該尖峰是第一彎曲振動模式，該振動模式是本發明的優選實施例中的期望的振動模式。
圖8示出了在第二實施例中由施加給驅動器104的已校準的驅動信號引起的導管103A-103B振動的曲線圖。在這個實施例中，已校準驅動信號沒有使期望振動模式的所有諧波消失。替代的，已校準的驅動信號使最終的諧波信號減少大于50dB的因子。
尖峰801是表示以期望的振動模式即第一彎曲振動模式振動的尖峰。尖峰802-807表示在期望振動模式的諧波處的振動。比較圖8和圖6，很明顯，已校準的驅動信號使導管在多個諧波處振動，和沒有經校準的信號驅動導管相比，該諧波的數目要多。然而，每個諧波的水平減少大于50dB，這與多于100dB因子的減少相一致，并且能很容易的從接收到的信號中濾掉。
振動用于Coriolis流量計5的驅動信號的方法-圖9圖9示出了完成用于Coriolis流量計5的驅動信號的校準步驟的方法900的流程圖。方法900開始于振動導管103A-103B的步驟901。正如上面提到的，在解釋校準過程的內容中，在優選的典型實施例中，通過將雜亂噪聲施加給驅動器104來振動導管103A-103B。在步驟902中，根據振動的導管來測量導管103A-103B的振動。在步驟903中接收測量值。測量值包括來自加速計190和傳感器105-105’的數據。在步驟904中將測量數據存儲在存儲器或其它存儲裝置中，用于以后的驅動信號的校準。
在步驟905中根據步驟903中獲得的測量值來生成Coriolis流量計5的動態模型。可以僅使用來自步驟903的測量值來生成動態模型，或者使用在步驟903中接收到的和已存儲的測量數據來生成動態模型。在步驟906中，在步驟905中生成的Coriolis流量計5的動態模型用來確定施加給驅動器104的合適的驅動信號，以便以期望的振動模式來振動導管。在步驟907中，配置驅動電路使得將期望的驅動信號用于驅動器104。改變驅動信號的一種方法是改變驅動電路中的參考電壓。換句話說，數字信號處理器能夠給存儲器存儲適當的電壓，并在需要時將該電壓用于驅動器104。
在決定步驟908中，確定方法900是否周期性的重復。假如沒有周期性的重復方法900以用于重新校準驅動信號，則方法900結束。否則，又從步驟901開始重復方法900。周期性的重復方法900的想法是要周期性的校準驅動信號，目的是調整驅動信號用于補償由Coriolis流量計5內的元件損耗而在系統的動態中引起的任何變化。
由數字處理器完成校準的過程-圖10圖10示出了由例如處理單元400或數字信號處理器500的處理器為完成圖9所示方法900而進行的步驟的過程1000。在與處理器連接的存儲器中存儲的指令包括由處理器執行的用于完成過程1000的步驟的指令。編寫用于完成過程1000的步驟的可執行應用程序留給本領域的技術人員。
過程1000從生成驅動信號的步驟1001開始。正如上面提到的，在優選實施例中，產生的驅動信號是雜亂噪聲。在步驟1002中，存儲生成的信號，用來在產生Coriolis流量計5的結構動態模型中使用。隨后，在步驟1003中發送生成的驅動信號給驅動器104。驅動器104根據收到的驅動信號振動導管103A-103B。加速計190和傳感器105-105’根據驅動器104振動流量管來測量導管103A-103B的振動，并將測量的數據發給發送器。
在步驟1004中，處理器接收來自加速計190和傳感器105-105’的測量數據。在步驟1005中，處理器響應接收的測量數據，將數據存儲在與之連接的存儲器中。Coriolis流量計5的結構動態的一個模型是根據在步驟1004中接收到的測量數據在步驟1006中生成。可以僅根據在步驟1004中接收到的數據來生成動態模型，或者可以根據在步驟1004中接收到的數據和在存儲器中存儲的先前測量的數據來生成動態模型。
在步驟1006中，在步驟1005中生成的動態模型被用來確定用于驅動器104的合適的驅動信號，使得驅動器104以期望的振動模式振動導管103A-103B。下面提供一種用于確定合適的驅動信號的可能的典型過程。在步驟1007中改變驅動電路，用于提供如在步驟1006中確定的合適的驅動信號。一種能夠改變驅動信號的方法是改變驅動電路中的參考電壓。換句話說，數字信號處理器能夠給存儲器存儲適當的電壓，并在需要時將該電壓用于驅動器104。
在決定步驟1008中，確定過程1000是否周期性的重復。假如沒有周期性的重復過程1000以用于重新校準驅動信號，則過程1000結束。否則，在步驟1010中處理器啟動計數器，并等待達到預定的時間量。在預定的時間量到達之后，過程1000又重新從步驟1001開始。周期性的重復過程1000的想法是要周期性的校準驅動信號，目的是調整驅動信號用于補償由于Coriolis流量計5內的元件損耗而在系統的動態中引起的任何變化。
確定合適的驅動信號的典型過程或方法-圖11圖11進一步揭示了元件906和1007的細節，并且示出了一個正如上面描述的確定合適的驅動信號的典型過程1100或方法，這個合適的驅動信號用于驅動器104，使之以期望的振動模式來振動導管103A-103B。過程1100開始于步驟1101，在該步驟中，根據振動測量數據生成的動態模型用于計算多項式函數的系數，該函數根據驅動信號模擬施加給導管103A-103B的力。一旦確定了多項式函數的系數，就可以在步驟1102中使用在步驟1101中確定的力的系數來確定反函數的系數。在步驟1103中將驅動命令信號加入表示反函數的多項式中以便確定適當的驅動命令用于驅動器104。在步驟1103之后結束過程1100。
總結正如所描述的，本發明涉及對Coriolis流量計的校準，尤其是，涉及對相關的驅動信號的校準。
Coriolis流量計包括至少一個導管，圖1所示的Coriolis流量計的例子包括了兩個導管，如導管103A和103B。由施加給固定在導管上的驅動器的驅動信號來振動導管。驅動器是可以包括磁鐵和反作用線圈的物理結構。驅動信號110是例如正弦波的周期波形狀，并且是由電子測量儀20提供的，也見圖1。盡管也可以使用驅動信號的其它周期波形狀，但所描述的實施例的驅動信號是頻率為125赫茲(Hz)的正弦波。關于流經流量計的物質的測量值，例如質量流率、質量密度、和其它等，是從導管發出的傳感器信號中得到的。當物質流經流量計時，根據驅動信號的頻率偏差和相位偏差來確定測量值。
對于要被校準的驅動信號來說，對流經流量計的物質作精確測量是必需的。然而，由于導管中的和穿過單個流量計的驅動器中的結構變化，使得存在不精確測量。結構變化產生不想要的、非線性的響應，例如驅動信號諧波。驅動信號諧波提高了噪聲層，并且以不曾預料的方式振動導管，這樣產生了不精確的測量。
所描述的發明通過將輸出的先驗信息用于驅動信號的新穎方法解決了不想要的驅動信號諧波的問題。首先，通過給Coriolis流量計的驅動器施加一個測試驅動信號來表征Coriolis流量計，這是一個實際的物理結構。然后，加速計收集關于由測試驅動信號在流量管中產生振動的數據。這個系統可以被表征為一個單一輸入-單一輸出系統，有一個等同于輸入分配輸出的傳遞函數。Coriolis流量計系統的狀態空間等式可以被寫成包括輸入、輸出、和每一單個流量計的結構特征。這個狀態空間等式可以寫成x·=Ax+Bfα(r)]]>y＝Cx+Dfα(r)，其中A，B，C和D是構成表示每一單個流量計結構參數的系數的狀態空間矩陣，fA(r)是表示驅動信號的多項式函數，正如前面的等式1和2所示。
可以通過從原始信號構造多個輸入為預定數目的多項式的項來形成從單一輸入-單一輸出系統到多輸入-單一輸出系統的轉換。例如，從例如正弦形式的單信號中產生包括高階部分的多輸入信號，fA(r)＝αsin(2πft)，其中α是標量，f是頻率，t是時間，多項式的階數必須是預先確定。該系統的多個輸入是由所需多項式的項的數目來產生，例如fA(r)＝αsin(2πft)+α2sin(2πft)2+α3sin(2πft)3+…+αnsin(2πft)n.
盡管可以選擇任何多項式的階數，但是對于本發明的目的來講，可以確定，五階多項式就足夠了，因為更高階的部分對整個系統的影響可以忽略。因為現在，由多個輸入信號所表征的輸入和Coriolis流量計系統的輸出信號是已知的，所以該系統可由它的傳遞函數來表征。可以通過將傳遞函數轉換成它的可控制的規范形式來解決狀態空間矩陣A，B，C和D。類似的技術對本領域的技術人員來講是眾所周知的，并且可以在如早先提到的Lennart Lijing的參考資料等這樣的參考資料中找到。
一旦系統被它的傳遞函數表征，狀態空間矩陣A，B，C和D被構造成可控制的規范形式，這對本領域的技術人員來講是眾所周知的。從可控制的規范形式中，B矩陣的系數用作構造一個信號補償器。這個信號補償器被重新寫成如下的形式
x·=Ax+B(β0+β1r+β2r2+β3r3+β3r4+β3r5)]]>y＝Cx+D(β0+β1r+β2r2+β3r3+β3r4+β3r5)，其中，現在，β系數是由先前提到的可控制的規范形式的B矩陣的系數來表示，r仍然是輸入信號。
一旦確定了β系數，驅動信號就被輸入到系統中。輸出產生了一套新的數據。新的輸出數據是使用最小平方算法所擬合的曲線，這對本領域的技術人員來講也是眾所周知的。最小平方曲線擬合產生一個預定階數的多項式。一旦產生多項式，就可以計算該多項式的反向式，并且對反向的多項式估計一個非測試驅動信號。
為了說明，對Coriolis流量計輸入一個由寬帶噪聲組成的測試信號。預先確定一個二階系統，這對一個例子來說足夠了。當將傳遞函數寫成可控制的規范形式時，可以產生狀態空間矩陣A，B，C和DA=1.403-.984410]]>B=10]]>C＝[1 0]D＝0將由具有信噪比(SNR)40分貝(dB)的125Hz正弦波組成的驅動信號用于系統中。將驅動信號安排成多項式函數的格式，形式如下fA(r)＝r+0.5r2+0.3r3其中r是驅動信號，如等式11所示。信號的系數是在具有非線性諧波部分的實際流量計輸出的試探數據的基礎上，并且在這里僅作為一個例子使用。將上述函數用于已知的Coriolis流量計的狀態空間結構參數，如等式1和2所示。表示加速計的輸出數據的功率譜顯示(PSD)揭示了最終的驅動信號諧波，如圖7所示。輸出數據是使用五階多項式函數形式的最小平方算法所擬合的曲線。最小平方算法生成多項式函數fA(r)＝.9987*r+.5002*r2+.2998*r3-.0003*r4+0.0000*r5如等式8所示。計算上述擬合曲線fA(r)的多項式反函數。多項式反函數存儲在位于電子測量儀里的存儲器中，例如圖1中的電子測量儀20。通過用驅動信號的采樣值估算多項式反函數，將多項式反函數用于驅動信號。例如，將驅動信號的采樣輸入到多項式反函數中，結果是一個表示已經補償的驅動信號采樣的輸出樣值。整個過程使得驅動信號諧波的幅度減少，正如圖8的PSD所示。
先前，驅動信號諧波有足夠的幅度，以致可以無法預料的振動Coriolis流量管。而這個如所教導的新穎方法基本上減少了對幾乎可忽略的點處的驅動信號諧波的幅度。盡管結果可以不同，但上面的例子有效的減少驅動信號諧波大于20dB，并且沒有諧波大于0dB。
權利要求
1.一種用來校準施加給驅動器的驅動信號的方法，該驅動信號使所述驅動器振蕩流量測量設備里的至少一個流量管，該流量測量設備用于測量在所述至少一個流量管里流動的物質的特性，該方法包括以下步驟利用所述驅動器振動所述至少一個流量管；對振動所述流量管作出響應，測量所述至少一個流量管的振動；其特征在于，包括下列步驟根據所述已測量的所述至少一個流量管的振動來檢測所述設備和所述驅動器的物理特性；根據所述物理特性的檢測結果來確定用于所述驅動器的驅動信號，和將所述已確定的驅動信號用于所述驅動器，使其以所要求的振動模式來振蕩所述至少一個流量管。
2.根據權利要求1的方法，其中所述流量測量設備是一個流量計，并且該方法用來校準將要施加給所述流量計的驅動器的驅動信號，所述方法的特征在于，包括以下步驟施加一個第一信號給所述驅動器以便振動所述至少一個流量管；當對所述驅動器施加所述第一信號時，對振動所述至少一個流量管作出響應，測量所述至少一個流量管和所述驅動器的振動；當對所述驅動器施加所述第一信號時，根據對所述至少一個流量管的所述振動測量值，確定物理振動特性，該物理振動特性包括了所述流量計的任何不期望的物理特性，該流量計具有所述流量管和所述驅動器；確定所述已確定的物理振動特性的校正因子；利用所述已確定的物理振動特性和所述校正因子，確定將要施加給所述驅動器的驅動信號；和給所述驅動器施加所述已確定的驅動信號以便以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管，該振動模式會補償所述不期望的物理振動特性。
3.根據權利要求1的方法，還包括步驟存儲所述至少一個流量管的所述振動的測量值。
4.根據權利要求3的方法，其中檢測所述設備的所述物理特性的所述步驟還包括步驟結合當前的振動測量值和所述已存儲的振動測量值以便確定所述物理特性。
5.根據權利要求1的方法，還包括步驟響應于確定的所述驅動信號，在驅動信號電路中設置參考電壓，以使所述驅動信號電路產生所述驅動信號。
6.根據權利要求1的方法，還包括步驟周期性的重復用于校準所述驅動信號的所述方法。
7.根據權利要求1的方法，其中檢測所述驅動器和設備的物理特性的所述步驟包括步驟根據所述已測量的振動來模擬所述驅動器和設備的動態。
8.根據權利要求1的方法，還包括步驟改變驅動電路以便產生所述驅動信號。
9.根據權利要求1的方法，其中確定所述驅動信號的所述步驟包括以下步驟計算表示驅動信號和對所述至少一個流量管施加的力之間關系的函數多項式的系數；確定表示所述驅動信號和所述力之間關系的所述函數的反函數多項式的系數；和將所述驅動信號的命令電平加入所述反函數中以便確定所述驅動信號。
10.用于測量物質特性的流量測量設備的電子測量儀，所述設備有至少一個用于接收物質的流量管，一個用于振動所述至少一個流量管的驅動器，多個用于在沿所述流量管的各點處測量所述至少一個流量管振動的傳感器，所述電子測量儀包括用于給所述驅動器施加驅動信號以使所述驅動器振蕩至少一個流量管的驅動電路，和用于測量流過所述至少一個流量管的物質的特性的電路，所述電子測量儀還包括第一電路，用于接收從所述傳感器輸出的信號，并根據所述已測量的所述至少一個流量管的振動來檢測所述設備和所述驅動器的物理特性；和響應收到所述信號的第二電路，用于根據所述設備和所述驅動器的物理特性來確定使所述驅動器以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管的驅動信號。
11.根據權利要求10的電子測量儀，還包括一個用于存儲所述至少一個流量管的振動測量值的存儲器。
12.根據權利要求11的電子測量儀，其中所述第一電路還包括用于結合當前的振動測量值和所述已存儲的振動測量值以用來確定所述物理特性的電路。
13.根據權利要求10的電子測量儀，還包括在驅動信號電路中設置的參考電壓，該參考電壓被設置成一個用來產生所述驅動信號的電平作為對確定所述驅動信號的響應，以使所述驅動信號電路產生所述驅動信號。
14.根據權利要求10的電子測量儀，還包括用于周期性重復所述驅動信號校準的定時電路。
15.根據權利要求10的電子測量儀，其中所述第一電路包括用于根據所述已測量的振動來模擬所述設備和驅動器的動態的模擬電路。
16.根據權利要求10的電子測量儀，其中所述第二電路包括用于計算表示驅動信號和對所述至少一個流量管施加的力之間關系的函數多項式的系數的電路；用于確定表示所述驅動信號和所述力之間關系的所述函數的反函數多項式的系數的電路；和用于將所述當前驅動信號的命令信號加入所述反函數中以便確定所述驅動信號的電路。
17.一種用于校準施加給驅動器以使所述驅動器振蕩一個流量測量設備中的至少一個流量管的驅動信號的產品，其中流量測量設備用來測量流經所述至少一個流量管的物質的特性，所述產品包括指令，用于指示處理器作以下動作接收從固定在所述至少一個流量管的傳感器輸出的測量所述至少一個流量管振動的信號，和根據所述已測量的所述至少一個流量管的振動來檢測所述設備和驅動器的物理特性，和根據所述設備和所述驅動器的物理特性來確定使所述驅動器以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管的驅動信號；和可由所述處理器讀取的媒介，用于存儲所述指令。
18.根據權利要求17的產品，其中所述指令還包括用于指示所述處理器施加所述驅動信號給所述驅動器使之以期望的振動模式振蕩所述至少一個流量管的指令。
19.根據權利要求17的產品，其中所述指令還包括用于指示所述處理器將所述至少一個流量管的所述振動測量值存儲在存儲器中的指令。
20.根據權利要求19的產品，其中指示處理器檢測所述設備和驅動器的所述物理特性的所述指令還包括用于指示所述處理器從所述存儲器讀取所述測量值，并且指示處理器結合當前的振動測量值和所述已存儲的振動測量值以用來確定所述物理特性的指令。
21.根據權利要求17的產品，其中所述指令還包括用于指示所述處理器給出一個響應確定的所述驅動信號的驅動信號電路參考電壓，使所述驅動信號電路產生所述驅動信號的指令。
22.根據權利要求17的產品，其中所述指令還包括用于指示所述處理器周期性重復所述驅動信號校準的指令。
23.根據權利要求17的產品，其中用于檢測所述設備和驅動器的所述物理特性的所述指令包括用于指示所述處理器根據所述已測量的振動來模擬所述設備和驅動器的動態的指令。
24.根據權利要求17的產品，其中用于指示所述處理器確定所述驅動信號的指令包括用于指示所述處理器計算表示驅動信號和對所述至少一個流量管施加的力之間關系的函數多項式的系數，確定表示所述驅動信號和所述力之間關系的所述函數的反函數多項式的系數，和將所述驅動信號的命令信號加入所述反函數以確定所述驅動信號的指令。
全文摘要
一種系統，用于校準施加給固定在導管上的驅動器的驅動信號，該驅動信號使驅動器提供一個以期望的振動模式振動導管的力。首先是推導一個設備的數學模型，然后是利用這個模型從數學上計算一個合適的驅動信號電壓，由此實現校準。動態模型的推導和驅動信號電壓的計算是通過以下來實現振動導管、測量導管的振動、根據經過測量的振動來檢測設備的物理特征、和確定一個驅動信號，該驅動信號會使驅動器對確定設備的物理特征作出響應，以期望的振動模式振蕩導管。
文檔編號G01F1/84GK1701217SQ01813172
公開日2005年11月23日 申請日期2001年7月20日 優先權日2000年7月21日
發明者T·D·沙普 申請人:微動公司