專利名稱：用于確定振動計的振動傳感器部件的溫度的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及振動計，且更具體而言，涉及一種用于確定振動計的振動傳感器部件的溫度的方法和裝置。
背景技術：
振動傳感器，諸如例如振動密度計和科里奧利(Coriolis)流量計，大體上是已知的，且被用于測量質量流及測量用于在導管內的材料的其它信息。材料可以正在流動或是靜止的。在所有屬于J.E.史密斯等人的美國專利4，109，524、美國專利4，491，025及Re.31, 450中公開了示例性科里奧利流量計。這些流量計具有一個或多個平直或曲線構造的導管。科里奧利質量流量計中的每個導管構造均具有一組自然振動模式，其可為簡單的彎曲型、扭轉型或聯接型。每個導管可被驅動從而在優選模式振蕩。材料從流量計的入口側上的連接管線流入流量計內，被引送穿過導管(一個或多個)，且經由流量計的出口側退出流量計。振動、材料填充系統的自然振動模式部分地由導管與在導管內流動的材料的組合質量限定。當不存在穿過流量計的流時，施加到導管(一個或多個)的驅動力使沿導管(一個或多個)的所有點以相同的相位或小的"零偏移"振蕩，這是在零流動時測量的時間延遲。在材料開始流過流量計時，科里奧利力使沿導管(一個或多個)的每個點具有不同的相位。例如，流量計的入口端處的相位落后于中央驅動器位置處的相位，而出口處的相位先于中央驅動器位置處的相位。導管(一個或多個)上的拾取傳感器產生表示導管(一個或多個)的運動的正弦信號。來自拾取傳感器的信號輸出被處理從而確定在拾取傳感器之間的時間延遲。在兩個或多個拾取傳感器之間的時間延遲與流過導管(一個或多個)的材料的質量流的速度成比例。連接到驅動器的計量電子設備生成用以操作驅動器的驅動信號，且通過從拾取傳感器接收的信號確定材料的質量流的速度和其它屬性。該驅動器可包括許多眾所周知的布置中的一種；然而，磁鐵和相對的驅動線圈已經在振動計行業中取得了巨大的成功。在美國專利7，287，438及美國專利7，628，083中提供了合適的驅動線圈和磁鐵布置的示例，該兩個專利從字面看均轉讓給Micro Motion有限公司且特此通過引用并入。交流電傳遞到驅動線圈，用于以期望的流管振幅和頻率振動導管(一個或多個)。提供作為很類似于驅動器布置的磁鐵和線圈布置的拾取傳感器在本技術領域也是已知的。然而，當驅動器接收引發運動的電流時，拾取傳感器可使用由驅動器提供的運動來引發電壓。由拾取傳感器測量的時間延遲的大小是很小的；通常按納秒測量。因此，需要使換能器輸出非常精確。圖1示出了以科里奧利流量計形式的現有技術的振動傳感器組件5的示例，振動傳感器組件5包括流量計10和計量電子設備20。計量電子設備20連接到流量計10，以測量流動材料的特征，諸如，如密度、質量流的速度、體積流速、總計的質量流、溫度，以及其它信息。流量計10包括一對凸緣101和101’、歧管102和102’，以及導管103A和103B。歧管102、102’附連到導管103A，103B的相對端部。現有技術的科里奧利流量計的凸緣101和101，附連到間隔物106的相對端部。間隔物106保持歧管102，102’之間的間距，以防止在導管103A和103B中的非期望的振動。導管103A和103B以基本上平行的方式從歧管向外延伸。當將流量計10插入到承載流動材料的管線系統(未示出)中時，材料經由凸緣101進入流量計10，通過入口歧管102(在歧管102中，材料的總量被引導進入導管103A和103B)，流過導管103A和103B且回到出口歧管102’中(在歧管102’中，材料經由凸緣101’退出流量計10)。現有技術的流量計10包括驅動器104。例如，驅動器104在其中驅動器104可以以驅動模式振動導管103A，103B的位置中，附連到導管103A和103B。更具體而言，驅動器104包括附連到導管103A的第一驅動器部件(未示出)和附連到導管103B的第二驅動器部件(未示出)。驅動器104可包括許多眾所周知的布置中的一種，如安裝到導管103A的線圈和安裝到導管103B的相對的磁鐵。在現有技術的科里奧利流量計的當前示例中，驅動模式為第一異相彎曲模式，且導管103A，103B被選擇并被適當地安裝到入口歧管102和出口歧管102’，以便提供具有分別關于彎曲軸線W-W和W’ -W’的大體相同的質量分布、轉動慣量和彈性模數的平衡系統。在當前的驅動模式為第一異相彎曲模式的示例中，導管103A和103B由驅動器104關于其相應的彎曲軸線W-W和W’ -W’沿相對方向驅動。通過計量電子設備20 (諸如，如經由路徑110)可提供以交流電形式的驅動信號，且驅動信號穿過線圈以使兩個導管103A，103B振動。本技術領域中的普通技術人員將理解的是，通過現有技術的科里奧利流量計可使用其它驅動模式。所示出的流量計10包括附連到導管103A，103B的一對拾取元件105，105’。更具體而言，第一拾取部件(未示出)位于導管103A上，而第二拾取部件(未示出)位于導管103B上。在所描繪的示例中，拾取元件105，105’可為電磁探測器，例如，產生表示導管103A，103B的速度和位置的拾取信號的拾取磁鐵和拾取線圈。例如，拾取元件105，105’可經由路徑111，111’將拾取信號提供給計量電子設備20。本技術領域中的普通技術人員將理解的是，導管103A，103B的運動與流動材料的某些特征成比例，例如，流過導管103A, 103B的材料的質量流的速度和密度。在圖1中示出的示例中，計量電子設備20接收來自拾取元件105，105’的拾取信號。通路26提供允許一個或多個計量電子設備20與操作人員面接的輸入裝置和輸出裝置。計量電子設備20測量流動材料的特征，諸如，例如相位差、頻率、時間延遲、密度、質量流的速度、體積流速、總計的質量流、溫度、計量驗證，以及其它信息。更具體而言，計量電子設備20接收一個或多個信號，例如，來自拾取元件105，105’和一個或多個溫度傳感器130的信號。由于通過科里奧利流量計可實現相對小的相位延遲以及極其精確的測量結果，故通常使用溫度測量裝置來測量流動導管中至少一個的溫度，如電阻式溫度探測器(RTD) 130。除非處理材料的溫度急速變化，否則流動導管的溫度與處理材料的溫度有關，且與流體、RTD和周圍溫度之間的熱阻抗成比例。因此，如果導管的溫度能夠被測量，則可確定流體的溫度肯定在可接受的程度內，這可取決于具體的應用。因此，現有技術的振動計，如現有技術的科里奧利流量計10，使用眾所周知的RTD 130以生成流動導管的溫度測量結果。在一些現有技術系統中，用多個RTD產生多次測量結果，以獲得導管、包繞導管的外殼、撐桿等的溫度測量結果。
由于提供了準確的溫度測量結果，故RTD被廣泛接受。RTD通過對RTD施加電力以及計算RTD的電阻來運行。這通常通過供送已知電流穿過RTD且測量產生的電壓以計算電阻來完成。RTD的電阻與溫度成正比。例如，許多RTD由具有大約0.0039/°C的相對線性的電阻溫度系數的鉬制成。因此，可校準RTD以基于所確定的RTD的電阻來提供溫度。RTD具有準確、穩定、相當線性的優點，且具有較寬的溫度范圍。然而，使用RTD的主要缺點之一是增加了與RTD的運行相關聯的成本。增加的成本是由于RTD的典型的較低信號水平的信號處理以及RTD自身的成本。雖然與RTD相關聯的增加的成本可在一些情況下被證明，其它情況不需要由RTD提供恒定的溫度測量結果或較高的準確性。一個此類示例是在過程流體的溫度保持相對穩定的情況中。由于預期的溫度范圍相對有限，且相比于密度或體積測量結果，降低了溫度影響，故在這種情況可不需要RTD。因此，在本技術領域中存在使用現有的傳感器部件來提供振動計的導管中的至少一個的溫度測量的需求。即，存在在不需要額外的部件(如，現有技術的科里奧利流量計10的RTD130)的情況下，提供溫度測量結果的需求。本發明克服了這些問題和其它問題，且實現了在本技術領域中的進步。
發明內容
根據本發明的實施例，提供了一種用于確定聯接到振動計的導管的振動傳感器部件的溫度的方法。該方法包括向振動傳感器部件提供溫度確定信號和測量產生的信號的步驟。根據本發明的實施例，該方法還包括基于溫度確定信號和產生的信號確定傳感器部件的溫度的步驟。根據本發明的實施例，提供了一種用于生成電壓與電流的比與聯接到振動傳感器的導管的傳感器部件的溫度之間的相關性的方法。該方法包括向傳感器部件提供測試信號的步驟。該方法還包括測量第一產生的信號和基于測試信號和產生的信號確定第一電壓與電流的比的步驟。根據本發明的實施例，該方法還包括測量傳感器部件的第一溫度和將第一確定的電壓與電流的比與第一測量的溫度一起存儲的步驟。根據本發明的實施例，提供了一種用于振動計的計量電子設備，該振動計包括一個或多個導管和聯接到所述一個或多個導管的一個或多個傳感器部件。該計量電子設備包括構造成用以向一個或多個傳感器部件中的傳感器部件提供溫度確定信號的處理系統。該處理系統還構造成用以測量產生的信號。根據本發明的實施例，該方法還構造成用以基于溫度確定信號和產生的信號確定傳感器部件的溫度。方面
根據本發明的一個方面，一種用于確定聯接到振動計的導管的振動傳感器部件的溫度的方法包括以下步驟:
向振動傳感器部件提供溫度確定信號；
測量產生的信號；以及
基于溫度確定信號和產生的信號，確定傳感器部件的溫度。優選地，確定傳感器部件的溫度的步驟包括: 從溫度確定信號和測量的產生的信號，確定電壓與電流的比；以及 基于所確定的電壓與電流的比和溫度之間的相關性，確定傳感器的溫度。優選地，溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的振動計的導管的諧振頻率的頻率處的交流電，且其中該方法還包括以下步驟:
去除溫度確定信號預定時間；
測量電壓；
確定反電動勢；以及 因反電動勢補償電壓與電流的比。優選地，溫度確定信號包括在不同于包括過程流體的振動計的導管的諧振頻率的頻率處的交流電。優選地，溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的振動計的導管的諧振頻率的頻率處的交流電。優選地，溫度確定信號包括交流電，而產生的信號包括電壓。優選地，溫度確定信號包括固定電壓，而產生的信號包括電流。優選地，傳感器部件包括驅動器線圈。優選地，傳感器部件包括拾取傳感器線圈。根據本發明的另一個方面，一種用于生成電壓與電流的比和聯接到振動傳感器的導管的傳感器部件的溫度之間的相關性的方法包括以下步驟:
向傳感器部件提供測試信號；
測量第一產生的信號；
基于測試信號和產生的信號確定第一電壓與電流的比；
測量傳感器部件的第一溫度；以及
將第一確定的電壓與電流的比與第一測量的溫度一起存儲。優選地，該方法還包括以下步驟:
測量傳感器部件的第二溫度；以及
如果傳感器部件的第二溫度從第一溫度變化多于閾值量，則測量第二產生的信號，以至少確定第二電壓與電流的比；以及
將第二電壓與電流的比與第二溫度一起存儲。優選地，傳感器部件包括驅動器線圈。優選地，傳感器部件包括拾取傳感器線圈。優選地，測試信號包括交流電，而產生的信號包括產生的電壓。優選地，測試信號包括固定電壓，而產生的信號包括產生的電流。根據本發明的另一個方面，一種用于包括一個或多個導管和聯接到所述一個或多個導管的一個或多個傳感器部件的振動計的計量電子設備包括處理系統，處理系統構造成用以:
向一個或多個傳感器部件的傳感器部件提供溫度確定信號；
測量產生的信號；以及
基于溫度確定信號和產生的信號確定傳感器部件的溫度。優選地，處理系統還構造成用以: 基于溫度確定信號和產生的信號，確定電壓與電流的比；以及
基于所確定的電壓與電流的比與溫度之間的相關性確定傳感器部件的溫度。優選地，溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的振動計的導管的諧振頻率的頻率處的交流電，且其中該處理系統還構造成用以:
去除溫度確定信號預定時間；
測量電壓；
確定反電動勢；以及 因反電動勢補償電壓與電流的比。優選地，溫度確定信號包括在不同于包括過程流體的振動計的導管的諧振頻率的頻率處的交流電。優選地，溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的振動計的導管的諧振頻率的頻率處的交流電。優選地，溫度確定信號包括交流電，而產生的信號包括電壓。優選地，溫度確定信號包括固定電壓，而產生的信號包括電流。優選地，傳感器部件包括驅動線圈。 優選地，傳感器部件包括拾取線圈。
圖1示出了現有技術的科里奧利傳感器組件。圖2示出了根據本發明的實施例的振動計。圖3示出了根據本發明的實施例的計量電子設備。圖4示出了根據本發明的實施例的溫度確定例行程序。圖5示出了根據本發明的實施例的用于驅動線圈的電阻與溫度之間的相關性的圖表。圖6示出了根據本發明的實施例的驅動信號溫度例行程序。圖7示出了根據本發明的實施例的溫度相關性例行程序。
具體實施例方式圖2至圖7和以下說明描繪了教導本領域的技術人員如何制作和使用本發明的最佳實施方式的特定示例。出于教導本發明原理的目的，已簡化或省略一些常規的方面。本領域的技術人員將認識到這些示例的變型落入本發明的范圍內。本領域的技術人員將認識到下文所述的特征可以以多種方式合并來形成本發明的多種變型。結果，本發明不限于下文所述的特定示例，而僅由權利要求及其等同物限制。圖2以包括傳感器組件210和一個或多個計量電子設備220的計量計形式示出了振動計200。振動計200可包括科里奧利流量計、容積式流量計、振動密度計等。因此，本發明不應限制于科里奧利流量計。計量電子設備220經由引線215連接到傳感器組件210，以測量物質的一個或多個特征，諸如，例如流體密度、質量流的速度、體積流速、總計的質量流、溫度，以及在通路226上的其它信息。與現有技術的流量計5 —樣的部件共用相似的附圖標記，然而以"2〃打頭而非〃1〃。例如，將現有技術的導管標記為迎3A和103B，而將本發明的導管標記為203A和203B。此外，驅動器204示為包括第一部分204A和第二部分204B。在一個示例性實施例中，第一部分204A包括線圈而第二部分204B包括磁鐵。，第一部分204A和第二部分204B分別根據如銅焊、鍵合、焊接、粘合、機械扣件等眾所周知的技術聯接到導管203A和導管203B。應認識到的是，第一部分204A和第二部分204B不限于磁鐵-線圈組合，而是可包括其它已知的驅動器系統，該驅動器系統接收電力驅動信號且經歷如下文所述的可與溫度相互關聯的電阻。另一個示例可包括壓電驅動器系統。因此，盡管該描述論述了驅動器和拾取線圈204A，205A, 205’A，但應認識到的是，可使用其它類型的傳感器部件。除了被示為包括兩個單獨部件的驅動器204外，拾取傳感器205，205’被示為包括第一和第二部分205A，205B，205’A& 205’B。類似于驅動器204，拾取傳感器205，205’可包括磁鐵-線圈組合，其中線圈包括第一部分205A，205’ A，而磁鐵包括第二部分205B，205’ B。盡管振動器200被示為包括兩個導管203A，203B,但應認識到的是，振動計200可包括多于或少于兩個導管。例如，如果振動計200包括單個導管系統，則例如，驅動器和拾取元件的第一部分204A，205A, 205’ A可聯接到導管而第二部分204B，205B和205’ B可聯接到靜止物體。因此，經由引線210，211，211’與計量電子設備220通信的驅動器204和拾取元件205，205’的部分可聯接到單個導管。此外，盡管將導管203A，203BA示為包括彎曲的導管，但振動計200可包括平直的導管構造。除獲得導管203A，203B中一個或多個的溫度測量結果之外，振動計200以與現有技術的流量計5相同的方式工作。如上文所述，現有技術的振動計通過將RTD聯接到導管且向RTD施加電流，并測量產生的電壓來確定溫度。將產生的電壓與施加的電流一起用于確定RTD的電阻。然后RTD的電阻與特定的溫度相互關聯。如可看到的那樣，本發明的振動計200不包括RTD。有利地，消除了與RTD以及接線和電路相關聯的成本。然而，在使用本發明的振動計200的情況下，溫度測量結果是理想的，這根據本發明的實施例可通過確定如下文所詳細描述的一個或多個傳感器部件的溫度來獲得。如在本申請中使用的那樣，〃傳感器部件〃包括換能器，該換能器用于將振動強加在振動導管203A，203B中的一個或多個上或用于接收來自振動導管203A，203B中的一個或多個的振動。傳感器部件的示例為驅動線圈(如驅動線圈204)、拾取線圈(如拾取線圈205A，205’)、光電二極管拾取傳感器、壓電驅動器等。根據如由計量電子設備220提供的一個或多個操作例行程序可確定振動傳感器部件204A，205A，205’中的至少一個的溫度。通過傳感器部件的溫度，可確定導管203A, 203B以及導管203A，203B內的過程流體的溫度。圖3示出了根據本發明的實施例的計量電子設備220。計量電子設備220可包括界面301和處理系統303。處理系統303可包括存儲系統304。存儲系統304可包括如圖所示的內部存儲器，或可替代地，存儲系統304可包括外部存儲器。計量電子設備220可生成驅動信號311并將驅動信號311提供給驅動器204，且更具體地，經由圖2中示出的引線210將驅動信號311提供給驅動線圈204A。計量電子設備220還可生成溫度確定信號313并將溫度確定信號313提供給驅動線圈204A。此外，計量電子設備220可接收來自流量計210的傳感器信號310，如經由圖2中示出的引線211，211’接收來自拾取傳感器205，205’的信號。在一些實施例中，可以從驅動器204接收傳感器信號310。從字面上看轉讓給MicroMotion有限公司的美國專利6，230，104中得知此類構造，藉此通過引用將該專利并入。計量電子設備220可工作為密度計或可工作為質量流計，包括工作為科里奧利質量流計。應認識到的是，計量電子設備220也可工作為一些其它類型的振動傳感器組件，且所提供的特定示例不應限制本發明的范圍。計量電子設備220可處理傳感器信號310，以便獲得流過導管203A，203B的材料的一個或多個流動特征。在一些實施例中，計量電子設備220還可處理傳感器信號310，以確定電壓與電流的比(V/I)，以便如下文詳細論述的那樣，確定驅動器204或拾取元件205，205’中的一個或多個的溫度。界面301可經由引線210，211，211’接收來自驅動器204或拾取傳感器205，205’的傳感器信號310。界面301可執行任何所需的或期望的信號調節，如任何方式的格式化、放大、緩沖等。可替代地，一些或所有的信號調節可在處理系統303中執行。此外，界面301可實現計量電子設備220與外部裝置之間的通信。界面301可能能夠進行任何方式的電子、光學或無線通信。在一個實施例中的界面301可包括數字轉換器(未示出)，其中傳感器信號310包括模擬傳感器信號。數字轉換器可對模擬傳感器信號進行采樣和數字化并產生數字傳感器信號。數字轉換器也可執行任何需要的十中抽一(decimation)，其中數字傳感器信號被十中抽一以便減少需要處理的信號的量及減少處理的時間。處理系統303可進行計量電子設備220的操作以及處理來自流量計210的流動測量結果。處理系統303可執行需要用以實現一個或多個處理例行程序(如，溫度確定例行程序313、驅動信號溫度例行程序318，和溫度相關性例行程序320)的數據處理，以及處理流動測量結果，以便產生補償溫度的一個或多個流動特征。
處理系統303可包括通用計算機、微處理系統、邏輯電路、或一些其它的通用處理裝置或定制的處理裝置。處理系統303可分布在多個處理裝置之中。處理系統303可包括任何方式的集成的或獨立的電子存儲介質，如存儲系統304。應理解的是，計量電子設備220可包括在本領域中大體上已知的各種其它部件和功能。出于簡潔的目的，將這些附加特征從描述和附圖中省略。因此，不應將本發明限于所示出的和所論述的特定實施例。隨著處理系統303生成各種流動特征，諸如，如質量流的速度或體積流的速度，由于過程流體、導管203A，203B或兩者的溫度方面的變化，誤差可與生成的特征相關聯。例如，導管的溫度方面的變化可影響計量計的例如用于根據等式(I)生成質量流的速度的流動校準因數(FCF)。 'm = FCF(td— -Af0)⑴
其中:
m為質量流的速度；
FCF為流動校準；
Δ tffleasured為所測量的拾取元件205，205’之間的時間延遲；以及 Δ t。是在零流動處的拾取元件之間的初始時間延遲。除了其他許多東西之外，流動校準因數受導管203A，203B的彈性模數的影響。導管203A，203B的彈性模數隨溫度變化。因此，如果導管203A，203B的溫度不被計及的話，流動校準因數可能不準確，從而導致不準確的流速測量結果。
如上文關于圖1所論述的那樣，在運轉振動計200時，可由計量電子設備220提供一般為交流電形式的驅動信號311，以經由路徑210激勵驅動器204的線圈。由于用于驅動器204的線圈204A的電阻以與RTD類似的方式隨溫度變化，故如果可確定聯接到導管203A，203B中的一個的線圈的電阻(或當使用交流電時的阻抗)，則例如，也可基于先前計算的相關性確定線圈的溫度。一旦系統達到穩定狀態，則線圈的溫度大體等于導管203A, 203B的溫度。例如，當導管很好地由計量計外殼(未示出)隔離時，可快速實現穩定狀態。一旦穩定狀態因過程流體的溫度達到，則導管203A，203B的溫度可大體等于過程流體的溫度。根據一個實施例，驅動器204和引線210可被描述為電路，通過以驅動信號311和/或溫度確定信號313形式應用的交流電激勵該電路。根據歐姆定律，當交流電施加于電路時，產生的電壓取決于電路的阻抗，在該情況下，取決于驅動器線圈204A的阻抗。這可在等式(2)中看出。V = (R + jlnfL.)!(2)
其中:
V為電壓；
R為電阻； j為-1的平方根； f為交流電的頻率；
L為線圈204A的電感；以及 I為電流。可重新整理等式 ⑵，以求出阻抗(R+J2 π L)。根據本發明的另一個實施例，可用直流電而非交流電激勵線圈。如可認識到的那樣，如果使用了直流電，則由于DC信號不產生任何電感，故等式(2)變成等式(3)。V 二 RI(3)
根據本發明的另一個實施例，為了在施加交流電到驅動線圈204A時簡化計算，可忽略感抗項C/2V/L)。這在交流電的頻率相對低從而導致電阻項顯著較大時是可接受的。例如，典型的驅動信號311可為大約250Hz，但如果提供到線圈用以確定溫度的信號減小至大約100Hz，則可忽略感抗項。因此，由于通常可將阻抗簡化為電阻，除非另作說明，本說明的其余部分在即使提供了 AC信號的情況下，也按照"電阻"稱電壓與電流的比(V/I)。本領域技術人員將容易地認識到，如果更大的精確度是所期望的，則可以例如通過使用所施加信號的已知電感L或基于如在初始校準期間所確定的AC信號的頻率和線圈的電感計算感抗項(J2 π fQ來考慮線圈204A的電感。根據本發明的實施例，導管203A，203B中的至少一個的溫度可根據以下方法中的一種來確定。在下文描述的各方法中，根據溫度確定信號來確定溫度，該溫度確定信號可包括驅動信號和測量的產生信號。根據本發明的實施例，根據V/I比與相關聯的傳感器部件的溫度之間的相關性而非RTD的電阻與溫度之間的相關性來確定溫度。有利的是，本發明使用現有的傳感器部件來確定溫度。根據本發明的一個實施例，計量電子設備220可構造成用以根據溫度確定例行程序312確定傳感器部件204A，205A, 205’中的至少一個的溫度。
圖4示出了根據本發明的實施例的溫度確定例行程序312。溫度確定例行程序312開始于步驟401，其中向傳感器部件提供溫度確定信號313。根據本發明的實施例，傳感器部件包括驅動線圈204A。根據本發明的另一個實施例，傳感器部件包括拾取線圈，如拾取線圈205A或205’ A。因此，在一些實施例中，計量電子設備220可構造成用以既將信號提供給拾取元件205，205’又接收來自拾取元件205，205’的信號。盡管溫度確定例行程序312被描述成為了一致性將信號提供至驅動線圈204A，但本發明并不限于此。根據本發明的實施例，溫度確定信號313不同于在正常運轉期間提供給驅動線圈204A的驅動信號311。然而，根據其它實施例，溫度確定信號包括驅動信號311。代替驅動信號311或除驅動信號311外，溫度確定信號313可被提供給驅動線圈204A。例如，溫度確定信號313可疊加在驅動信號311上。可替代地，如果將溫度確定信號312提供給拾取傳感器205，205’中的一個 ，則驅動信號311仍然可以提供給驅動器204。根據本發明的實施例，溫度確定信號313包括具有已知振幅和頻率的交流電。然而，在其它實施例中，替代地，溫度確定信號313可包括固定電壓。根據本發明的一個實施例，溫度確定信號313包括不同于填充流體的導管的共振頻率的頻率，該共振頻率通常包括驅動信號311的頻率。優選地,溫度確定信號313在低于驅動信號311的頻率處；然而，溫度確定信號313可包括高于驅動信號311的頻率。例如，對于如圖2中所示的U形導管，通常在大約250Hz提供驅動信號311 (對于平直的導管振動計，驅動信號可接近或超過1000Hz)。然而，根據本發明的實施例，可在大約IOOHz提供溫度確定信號313。在步驟402中，測量產生的信號。根據其中溫度確定信號包括交流電或直流電的實施例，產生的信號可包括橫跨線圈204A的電壓Vc。例如，可使用電壓計(未示出)確定橫跨線圈的電壓Vc。電壓計可包括計量電子設備220的整體部件或包括外部部件。可替代地，如果溫度確定信號313包括固定電壓，則產生的信號例如可包括電流且可被以安培計測量。在又一個實施例中，產生的信號可包括電阻，該電阻例如可用歐姆計(未示出)來確定。為了一致性的目的討論了電壓Vc。基于溫度確定信號和產生的信號，可在步驟403中確定傳感器部件的溫度。根據本發明的實施例，可基于電壓與電流的比V/I來確定傳感器部件的溫度。使用以上的等式
(3)，可將電壓與電流的比變成驅動線圈204A的電阻。可將V/I比變成電阻或阻抗。在任一種情況下，V/I比都將隨溫度變化。因此，使用查找表、圖表、曲線圖、等式等，可使溫度與所確定的V/I比相關。可將該相關性存儲在存儲系統304中，且在需要時檢索。因此，如圖3中所示，存儲系統304可包括查找表315、溫度相關性等式316，或曲線圖317。在等式(4)中提供了合適的相關性等式的示例。R = Rref [l+α (T-Tref) ](4)
其中:
R為所確定的電阻；
Rref為在基準溫度處的電阻； α為用于導體材料的電阻溫度系數；
T為溫度；以及
Tref為基準溫度。因此，如果在初始校準期間在基準溫度處確定了用于驅動線圈204Α的基準電阻，則可重新整理等式(4)以基于在步驟403中所確定的電阻求出T。驅動線圈204A的電阻溫度系數α將基于用于驅動線圈的材料，該材料通常為銅或類似的已知的金屬或合金。銅具有大約0.004/°C的電阻溫度系數α。作為示例性的計算，如果驅動線圈204Α包括銅，而在20°C的基準溫度處的R,ef被確定為25歐姆。在提供0.005A的電流的情況下，在20°C處的測量的基準電壓為0.125伏特，這給定了 25歐姆(0.125V/.005A)的基準電阻。如果相同的0.005A的電流被提供給驅動線圈204A，且0.152伏特的電壓被測量，則驅動線圈204A的電阻增加到30.4歐姆。使用重新整理以求解溫度的等式(4)，因此線圈溫度為74.(TC。如果已經達到了穩定狀態的情況，則驅動線圈204A的溫度大約等于如上所述的導管203B的溫度，導管203B的溫度與過程流體的溫度有關。因此，可使用溫度確定例行程序312，采用傳感器部件(在此情況下為驅動線圈204A)來獲得導管203B的溫度測量結果。此外，在穩定狀態的情況下，導管203B的溫度將大約等于導管中的過程材料的溫度，從而對導管內的過程流體溫度給出良好估算。如上所述，使用曲線圖，也可使溫度與V/I或電阻相關。圖5示出了使線圈電阻與線圈溫度有關的相關性曲線圖500。因此，在一些實施例中，可將溫度確定信號提供給傳感器部件，且產生的信號可包括由歐姆計(未示出)確定的電阻。歐姆計可包括計量電子設備220的整體部件或外部部件。因此，相關性曲線圖500可提供在如由歐姆計確定的線圈電阻與線圈溫度之間的直接相關性，而不需要確定V/I比。另一個相關性可以是查找表的形式，如以下表I中提供的那樣
(
權利要求
1.一種用于確定聯接到振動計導管的振動傳感器部件的溫度的方法，包括以下步驟: 向所述振動傳感器部件提供溫度確定信號； 測量產生的信號；以及 基于所述溫度確定信號和所述產生的信號確定所述傳感器部件的溫度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述傳感器部件的溫度的所述步驟包括: 從所述溫度確定信號和所測量的產生的信號，確定電壓與電流的比；以及 基于所確定的電壓與電流的比和溫度之間的相關性，確定所述傳感器的溫度。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的所述振動計的導管的共振頻率的頻率處的交流電，且其中所述方法還包括以下步驟: 去除所述溫度確定信號預定時間； 測量電壓； 確定反電動勢；以及 因反電動勢補償所述電壓與電流的比。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度確定信號包括在不同于包括過程流體的所述振動計的導管的共振頻率的頻率處的交流電。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的所述振動計的導管的共振頻率的頻率處的交流電。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度確定信號包括交流電，而所述產生的信號包括電壓。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述溫度確定信號包括固定電壓，而所述產生的信號包括電流。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器部件包括驅動器線圈。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器部件包括拾取傳感器線圈。
10.一種用于生成電壓與電流的比和聯接到振動傳感器的導管的傳感器部件的溫度之間的相關性的方法，包括以下步驟: 向所述傳感器部件提供測試信號； 測量第一產生的信號； 基于所述測試信號和所述產生的信號，確定第一電壓與電流的比； 測量所述傳感器部件的第一溫度；以及 將所述第一確定的電壓與電流的比與所述第一測量的溫度一起存儲。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 測量所述傳感器部件的第二溫度；以及 如果所述傳感器部件的第二溫度從所述第一溫度變化多于閾值量，則測量第二產生的信號，以確定至少第二電壓與電流的比；以及 將所述第二電壓與電流的比與所述第二溫度一起存儲。
12.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述傳感器部件包括驅動器線圈。
13.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述傳感器部件包括拾取傳感器線圈。
14.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述測試信號包括交流電，而所述產生的信號包括電壓。
15.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述測試信號包括固定電壓，而所述產生的信號包括電流。
16.一種用于振動計(200)的計量電子設備(220)，該振動計(200)包括一個或多個導管(203A，203BA)和聯接到所述一個或多個導管(203A，203B)的一個或多個傳感器部件(204A, 205A, 205’A)，且所述計量電子設備(220)包括處理系統(303)，所述處理系統(303)構造成用以: 向所述一個或多個傳感器部件(204A，205A, 205’ A)的傳感器部件(204A，205A, 205’ A)提供溫度確定信號； 測量產生的信號；以及 基于所述溫度確定信號和所述產生的信號確定所述傳感器部件的溫度。
17.根據權利要求16所述的計量電子設備(220)，其特征在于，所述處理系統(303)還構造成用以: 基于所述溫度確定信號和所述產生的信號確定電壓與電流的比； 以及 基于所述確定的電壓與電流的比和溫度之間的相關性，確定所述傳感器部件的溫度。
18.根據權利要求17所述的計量電子設備(`220)，其特征在于，所述溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的所述振動計的導管的共振頻率的頻率處的交流電，且其中所述處理系統(303)還構造成用以: 去除所述溫度確定信號預定時間； 測量電壓； 確定反電動勢；以及 因反電動勢補償所述電壓與電流的比。
19.根據權利要求16所述的計量電子設備(220)，其特征在于，所述溫度確定信號包括在不同于包括過程流體的所述振動計(200)的導管(203A，203B)的共振頻率的頻率處的交流電。
20.根據權利要求16所述的計量電子設備(220)，其特征在于，所述溫度確定信號包括在大體等于包括過程流體的所述振動計(200)的導管(203A，203B)的共振頻率的頻率處的交流電。
21.根據權利要求16所述的計量電子設備(220)，其特征在于，所述溫度確定信號包括交流電，而所述產生的信號包括電壓。
22.根據權利要求16所述的計量電子設備(220)，其特征在于，所述溫度確定信號包括固定電壓，而所述產生的信號包括電流。
23.根據權利要求16所述的計量電子設備(220)，其特征在于，所述傳感器部件包括驅動線圈(204A)。
24.根據權利要求16所述的計量電子設備(220)，其特征在于，所述傳感器部件包括拾取線圈(205A, 205，A)。
全文摘要
提供了一種用于確定聯接到振動計(200)的導管(203A,203B)的振動傳感器部件(204A,205A,205'A)的溫度的方法。該方法包括向振動傳感器部件(204A,205A,205'A)提供溫度確定信號(313)的步驟。該方法還包括測量產生的信號(314)的步驟。該方法還包括基于溫度確定信號(313)和產生的信號(314)確定傳感器部件(204A,205A,205'A)的溫度的步驟。
文檔編號G01F1/84GK103154678SQ201080068378
公開日2013年6月12日 申請日期2010年8月2日 優先權日2010年8月2日
發明者W.M.曼斯菲爾德 申請人:微動公司