改進的振動流量計量器以及相關方法與流程

下面描述的實施例涉及振動計量器，并且更特別地，涉及利用應變計作為信號敏感元件（pickoff）的改進的振動流量計量器。

背景技術：

振動管道傳感器（諸如科里奧利（Coriolis）質量流量計量器和振動密度計）通常通過檢測包含流動物質的振動管道的運動而進行操作。可以通過處理從與管道相關聯的運動換能器接收到的測量信號來確定與管道中的物質相關聯的性質（諸如質量流量、密度等等）。振動的被物質填充的系統的振動模式一般受到管道以及其中所包含的物質的組合質量、剛度以及阻尼特性的影響。

眾所周知使用振動流量計量器來測量質量流量以及流經管線的物質的其他性質。例如，在1985年1月1日向J.E. Smith等人頒布的美國專利No.4,491,025以及1983年11月29日向J.E. Smith頒布的Re.31.450中公開了振動科里奧利流量計量器。這些流量計量器具有一個或多個流體管。科里奧利質量流量計量器的每個流體管配置具有一組固有振動模式，其可以是簡單彎曲的、扭轉的、輻射的、橫向的或耦合類型。每個流體管都被驅動以便以這些固有模式之一諧振振蕩。振動模式一般受到包含的流體管以及其中所包含的物質的組合質量、剛度以及阻尼特性的影響，因此通常使用公知技術在流量計量器的初始校正期間確定質量、剛度和阻尼。

物質從流量計量器的入口側上的連接管線流入流量計量器中。然后物質被引導通過一個或多個流體管并且離開流量計量器到達連接在出口側上的管線。

驅動器（諸如音圈式驅動器）將力施加給一個或多個流體管。該力促使該一個或多個流體管振蕩。當不存在流經流量計量器的物質時，沿著流體管的所有點以同相振蕩。隨著物質開始流經流體管，科里奧利加速度促使沿著流體管的每個點具有關于沿著流體管的其他點的不同相位。流體管的入口側上的相位滯后于驅動器，同時出口側上的相位領先于驅動器。傳感器被放置在流體管上的兩個不同點處以產生代表流體管在兩個點處的運動的正弦信號。以時間為單位計算從傳感器接收的兩個信號的相位差。

兩個傳感器信號之間的相位差與流經一個或多個流體管的物質的質量流率成比例。通過將相位差乘以流量校準因子來確定物質的質量流率。流量校準因子取決于物質性質以及流體管的橫截面性質。影響流量校準因子的流體管的主要性質之一是流體管的剛度。在將流量計量器安裝在管線中之前，通過校準過程來確定流量校準因子。在校準過程中，流體以給定流率通過流體管并且計算相位差和流率之間的比例。如本領域中通常已知的那樣，還在校準過程期間確定流體管的剛度和阻尼特性。

科里奧利流量計量器的一個優點是所測得的質量流率的準確度很大程度上不會受到流量計量器中的移動部件的磨損的影響，因為在振動流體管中不存在移動部件。通過將流體管上的兩個點之間的相位差乘以流量校準因子來確定流率。僅有的輸入是來自傳感器的指示流體管上兩個點的振蕩的正弦信號。根據該正弦信號計算相位差。因為流量校準因子與物質成比例并且流體管的橫截面性質、相位差測量結果和流量校準因子不會受到流量計量器中的移動部件的磨損的影響。

典型的科里奧利質量流量計量器包括一個或多個換能器（或敏感元件傳感器），通常采用它們以便測量一個或多個流量管道的振動響應，并且它們通常位于驅動器的上游和下游位置。敏感元件傳感器被連接到電子儀器。該儀器從兩個敏感元件傳感器接收信號并處理該信號以便除了別的之外還導出質量流率測量結果。

典型的科里奧利流量計量器通過將線圈和磁體用作敏感元件傳感器來測量流量和/或密度，以測量計量器的一個/多個振動流管的運動。根據位于計量器的流管入口和出口附近的多個敏感元件信號之間的相位差來確定通過計量器的質量流率。然而，有可能通過使用應變計代替線圈/磁體敏感元件來測量流量。兩種傳感器類型之間的根本區別是線圈/磁體敏感元件測量流管的速度而應變計測量與該管的位移成比例的流管的應變。照此，每種類型的傳感器的放置將不一定在同一位置。

應變計具有優于線圈/磁體敏感元件的許多優點。在產生和實施方面應變計比線圈/磁體敏感元件更便宜。它們還幫助消除可能對系統操作有不利影響的點質量。另外，應變計不需要從那里測量應變的參考點，比如線圈/磁體敏感元件。這允許單流管設計，在具有線圈/磁體敏感元件的情況下該單流管設計是不可能的。

盡管現有技術已嘗試為流量計量器提供用于利用應變計代替磁體/線圈敏感元件的裝置，但是這些嘗試的實際應用相對受限。已知的問題是應變計很難解決相對厚金屬流管的應變。特別地，科里奧利力因為由流體流量產生的極其小的張力和壓縮而在背景信號上勉強可辨別。因此，該應變計電阻的變化非常小且難以準確地測量。因為這個原因，現有技術設備常常依賴于來自流管的附著投射以測量這些相關聯的結構中的應變變化，并且不會依賴于流管自身或在構造中使用更易受應變影響的更軟物質。例如，美國專利No.6,748,813公開附接到硅樹脂臂的應變計（它們被連接到流量計量器流管）。測量硅樹脂中的應變以用于流量計算。通過將桿或突出物添加到流管，這創建可能影響計量器性能的不需要的點質量。另一方面，美國專利No.7,500,404公開用作流管的軟管或具有會經歷比脊形管更高級別的應變的軟區域的剛性管。對于持久的工業應用，軟管的使用因為該管內流體的潛在高壓、高溫和苛刻性質而不切實際。諸如硅樹脂之類的軟物質具有與不銹鋼（例如工業流量計量器流管的優選材料）相比大幅降低的拉伸力。

應變計的另一問題是它們易受到DC漂移的影響，這造成穩定相位計算困難，并且因此產生不準確的流率讀取。

下面描述的實施例克服這些和其他問題并且實現了技術上的進步。下面描述的實施例提供一種利用應變計來檢測流管的應變的流量計量器。通過將在流量計量器上具有不同放置和定向的應變計的各種組合與橋接電路的各種組合相連接，實現了信號放大和背景消除。利用高通濾波器來減輕DC漂移問題，同時公開放大和濾波電路，其提供一種在沒有預先計量器電子器件數字信號處理的情況下以電的方式處理應變信號的設備和方法。通過在輸入到計量器電子器件之前利用模擬電路來處理信號，應變計可容易地被適配成在最初為線圈/磁體類型敏感元件設計的流量計量器單元中使用。

技術實現要素：

根據一個實施例提供一種包括傳感器組件和計量器電子器件的流量計量器。根據一個實施例，該流量計量器包括一個或多個剛性流管以及耦合到一個或多個剛性流管的驅動器。該驅動器被定向成在一個或多個剛性流管中引起驅動模式振動。兩個或更多應變計被耦合到一個或多個剛性流管并被定向成感測一個或多個剛性流管中的張力和壓縮中的至少一個。一個或多個橋接電路與兩個或更多應變計電通信，其中該一個或多個橋接電路的輸出與兩個或更多應變計中的至少一個所檢測到的應變成比例。

根據一個實施例提供一種包括傳感器組件和計量器電子器件的流量計量器。根據一個實施例，該流量計量器包括一個或多個剛性流管。該計量器還包括驅動器，其被耦合到一個或多個剛性流管并被定向成在一個或多個剛性流管中引起應變。該計量器還包括耦合到一個或多個剛性流管的兩個或更多應變計，其中兩個或更多應變計被配置成輸出與通過一個或多個剛性流管的質量流量成比例的信號。另外，電路與兩個或更多應變計電通信，其中該電路抵消在兩個或更多應變計之間的共模應變效應，并且其中歸因于質量流量的兩個或更多應變計上的異相應變被放大。

根據一個實施例提供一種用于確定通過流量計量器中的一個或多個剛性流管的流量的方法。根據一個實施例，該方法包括使一個或多個剛性流管中的至少一個以驅動模式振動來振動的步驟。該方法還包括以下步驟：提供至少兩個應變計以及從至少兩個應變計接收基于對驅動模式振動的振動響應的應變傳感器信號。該方法還包括將至少兩個應變傳感器信號輸入到至少一個橋接電路中的步驟，以及計算各應變傳感器信號之間的相位差的步驟。根據一個實施例，該方法還包括從至少一個橋接電路生成輸出信號的步驟以及根據輸出信號確定質量流量的步驟。

一種用于確定通過流量計量器中的一個或多個剛性流管的流量的方法，其包括以下步驟：使一個或多個剛性流管中的至少一個以驅動模式振動來振動；提供至少兩個應變計；從至少兩個應變計接收基于對驅動模式振動的振動響應的應變傳感器信號；將至少兩個應變傳感器信號輸入到橋接電路中；從橋接電路生成輸出信號，其中該輸出信號包括電壓幅度的變化；以及根據輸出信號確定質量流量。

方面。

根據一個方面，一種包括傳感器組件和計量器電子器件的流量計量器包括：

一個或多個剛性流管；

驅動器，其被耦合到一個或多個剛性流管并且被定向成在一個或多個剛性流管中引起驅動模式振動；

兩個或更多應變計，其被耦合到一個或多個剛性流管并被定向成感測一個或多個剛性流管中的張力和壓縮中的至少一個；

與兩個或更多應變計電通信的一個或多個橋接電路，其中該一個或多個橋接電路的輸出與兩個或更多應變計中的至少一個所檢測到的應變成比例。

優選地，該流量計量器包括用來消除DC偏移的具有計量器電子器件的高通濾波器。

優選地，該一個或多個橋接電路從兩個或更多應變計的第二個的振動響應以電學方式減去兩個或更多應變計的第一個的振動響應以產生具有幅度A的電壓，包括，其中：

α₁是在驅動頻率下一個或多個橋接電路中的第一個的第一幅度；

α₂是在驅動頻率下一個或多個橋接電路中的第二個的第二幅度；以及

Φ是一個或多個橋接電路中的第一個的輸出與一個或多個橋接電路的第二個的輸出之間的相位差。

優選地，兩個或更多應變計的一個應變計被耦合到一個或多個剛性流管中的一個并且被配置成檢測與一個或多個剛性流管中的一個的縱向軸線近似平行的一個或多個剛性流管的應變。

優選地，兩個或更多應變計的一個應變計鄰近撐桿放置以致兩個或更多應變計中的該應變計經受由驅動模式振動所引起的剛性流管的近似最大應變幅度。

優選地，兩個或更多應變計的該應變計在流管最頂部分處從撐桿沿著垂直于流管（130、130’）流動方向的向量測得的從撐桿到流管頂部的距離的約0%和15%之間被耦合到一個或多個剛性流管中的一個。

優選地，兩個或更多應變計的該應變計在流管最頂部分處從撐桿沿著垂直于流管流動方向的向量測得的從撐桿到流管頂部的距離在約6%和9%之間被耦合到一個或多個剛性流管中的一個。

優選地，該一個或多個剛性流管包括基本上“U”形和基本上歐米茄形中的至少一個。

優選地，該流量計量器包括布置在一個或多個橋接電路和計量器電子器件之間的濾波器部件。

優選地，該濾波器部件包括：

放大器；

高通濾波器；

低通濾波器；以及

模數轉換器。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與一個或多個橋接電路的第二橋接電路（206’）的第一位置（R1’）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與一個或多個橋接電路的第二橋接電路的第一位置（R1’）電通信；兩個或更多應變計的第三應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的遠端面，其中第三應變計與第一橋接電路的第三位置（R3）電通信；兩個或更多應變計的第四應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的遠端面，其中第四應變計與第二橋接電路的第三位置（R3’）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與一個或多個橋接電路的第二橋接電路的第一位置（R1’）電通信；兩個或更多應變計的第三應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三應變計與第一橋接電路的第四位置（R4）電通信；兩個或更多應變計的第四應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四應變計與第二橋接電路的第四位置（R4’）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與一個或多個橋接電路的第二橋接電路的第一位置（R1’）電通信；兩個或更多應變計的第三應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三應變計與第一橋接電路的第二位置（R2）電通信；兩個或更多應變計的第四應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四應變計與第二橋接電路的第四位置（R4’）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與一個或多個橋接電路的第二橋接電路的第一位置（R1’）電通信；兩個或更多應變計的第三應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三應變計與第一橋接電路的第四位置（R4）電通信；兩個或更多應變計的第四應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四應變計與第二橋接電路的第二位置（R2’）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與一個或多個橋接電路的第二橋接電路的第一位置（R1’）電通信；兩個或更多應變計的第三應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三應變計與第一橋接電路的第二位置（R2）電通信；兩個或更多應變計的第四應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四應變計與第二橋接電路的第二位置（R2’）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與一個或多個橋接電路的第二橋接電路的第一位置（R1’）電通信；兩個或更多應變計的第三應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中第三應變計與第一橋接電路的第三位置（R3）電通信；兩個或更多應變計的第四應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中第四應變計與第二橋接電路的第三位置（R3’）電通信；兩個或更多應變計的第五應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的近端面，其中第五應變計與第一橋接電路的第二位置（R2）電通信；兩個或更多應變計的第六應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的近端面，其中第六應變計與第二橋接電路的第二位置（R2’）電通信；兩個或更多應變計的第七應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的遠端面，其中第七應變計與第一橋接電路的第四位置（R4）電通信；兩個或更多應變計的第八應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的遠端面，其中第八應變計與第二橋接電路的第四位置（R4’）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與第一橋接電路的第二位置（R2）電通信；以及第一橋接電路與計量器電子器件電通信。

優選地，該兩個或更多應變計的第一應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第二位置（R2）電通信；兩個或更多應變計的第二應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中第二應變計與第一橋接電路的第一位置（R1）電通信；兩個或更多應變計的第三應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的遠端面，其中第三應變計與第一橋接電路的第三位置（R3）電通信；兩個或更多應變計的第四應變計被耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的遠端面，其中第四應變計與第一橋接電路的第四位置（R4）電通信；以及第一和第二橋接電路與計量器電子器件電通信。

根據一個方面，一種包括傳感器組件和計量器電子器件的流量計量器，其包括：一個或多個剛性流管；驅動器，其被耦合到一個或多個剛性流管并被定向成在一個或多個剛性流管中引起應變；耦合到一個或多個剛性流管的兩個或更多應變計，其中兩個或更多應變計被配置成輸出其幅度與通過一個或多個剛性流管的質量流量成比例的信號；與兩個或更多應變計電通信的電路，其中該電路抵消在兩個或更多應變計之間的共模應變效應，其中歸因于質量流量的兩個或更多應變計上的異相應變被放大。

優選地，從兩個或更多應變計輸出的信號是具有與通過一個或多個剛性流管的質量流量成比例的幅度的電阻。

優選地，該電路包括與兩個或更多應變計電通信的一個或多個橋接電路，其中該一個或多個橋接電路的輸出具有與由兩個或更多應變計的至少一個所檢測到的應變成比例的幅度。

優選地，該一個或多個橋接電路輸出具有與由兩個或更多應變計的至少一個所檢測到的應變成比例的幅度的電壓。

優選地，該電路還包括：基本上阻止信號的DC分量的高通濾波器；模數轉換器；以及抗混疊濾波器，其防止具有比模數轉換器的采樣率更大的頻率的信號被輸入到模數轉換器中。

優選地，該計量器電子器件還包括消除DC偏移的高通濾波器。

優選地，該電路從兩個或更多應變計的第二個的振動響應以電學方式減去兩個或更多應變計的第一個的振動響應以產生具有幅度A的電壓，包括，其中：

α₁是在驅動頻率下一個或多個橋接電路中的第一個的第一幅度；

α₂是在驅動頻率下一個或多個橋接電路中的第二個的第二幅度；以及

Φ是一個或多個橋接電路中的第一個的輸出與一個或多個橋接電路的第二個的輸出之間的相位差。

根據一個方面，一種用于確定通過流量計量器中的一個或多個剛性流管的流量的方法，包括以下步驟：

使一個或多個剛性流管中的至少一個以驅動模式振動來振動；

提供至少兩個應變計；

從至少兩個應變計接收基于對驅動模式振動的振動響應的應變傳感器信號；

將至少兩個應變傳感器信號輸入到至少一個橋接電路中；

從至少一個橋接電路生成輸出信號；以及

根據輸出信號確定質量流量。

優選地，該方法還包括利用高通濾波器對至少一個橋接電路的輸出信號進行濾波以消除DC偏移的步驟。

優選地，該方法還包括以下步驟：

將至少兩個應變計中的一個耦合到一個或多個剛性流管中的一個；以及

檢測與一個或多個剛性流管中的一個的縱向軸線近似平行的一個或多個剛性流管的應變。

優選地，該方法還包括計算各應變傳感器信號之間的相位差的步驟。

優選地，將至少兩個應變計中的一個耦合到一個或多個剛性流管中的一個的步驟包括在鄰近撐桿處耦合至少兩個應變計中的一個。

優選地，將至少兩個應變計中的一個耦合到一個或多個剛性流管中的一個的步驟包括將至少兩個應變計中的一個在流管最頂部分處從撐桿沿著垂直于流管流動方向的向量測得的從撐桿到流管頂部的距離的約0%和15%之間耦合到剛性流管。

優選地，將至少兩個應變計中的一個耦合到一個或多個剛性流管中的一個的步驟包括將至少兩個應變計中的一個在流管最頂部分處從撐桿沿著垂直于流管流動方向的向量測得的從撐桿到流管頂部的距離的約6%和9%之間耦合到剛性流管。

優選地，該一個或多個剛性流管包括基本上“U”形和基本上歐米茄形中的至少一個。

優選地，該方法還包括從至少兩個應變計的第二個的振動響應以電學方式減去至少兩個應變計的第一個的振動響應以產生具有幅度A的電壓的步驟，包括，其中：

α₁是在驅動頻率下一個或多個橋接電路中的第一個的第一幅度；

α₂是在驅動頻率下一個或多個橋接電路中的第二個的第二幅度；以及

Φ是一個或多個橋接電路中的第一個的輸出與一個或多個橋接電路的第二個的輸出之間的相位差。

優選地，該方法還包括以下步驟：

放大輸出信號以生成經過放大的信號；

利用高通濾波器對經過放大的信號進行濾波；

利用低通濾波器對經過放大的信號進行濾波；以及

將經過放大的信號轉換成數字信號。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供至少兩個應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管中的一個的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；提供至少兩個應變計的第一應變計；

提供至少兩個應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管中的一個的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供至少兩個應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管中的一個的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；提供至少兩個應變計的第一應變計；

提供至少兩個應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管中的一個的出口支柱的近端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供至少兩個應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管中的一個的入口支柱的近端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；提供至少兩個應變計的第一應變計；

提供至少兩個應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管中的一個的出口支柱的近端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的遠端面，其中該第三應變計與第一橋接電路的第三位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；以及

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的遠端面，其中該第四應變計與第二橋接電路的第三位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中該第三應變計與第一橋接電路的第四位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；以及

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中該第四應變計與第二橋接電路的第四位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中該第三應變計與第一橋接電路的第二位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；以及

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中該第四應變計與第二橋接電路的第四位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中該第三應變計與第一橋接電路的第四位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；以及

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中該第四應變計與第二橋接電路的第二位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中該第三應變計與第一橋接電路的第二位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；以及

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中該第四應變計與第二橋接電路的第二位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與至少一個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與至少一個橋接電路的第二橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的近端面，其中該第三應變計與第一橋接電路的第三位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的近端面，其中該第四應變計與第二橋接電路的第三位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第五應變計；

將第五應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的近端面，其中該第五應變計與第一橋接電路的第二位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第六應變計；以及

將第六應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的近端面，其中該第六應變計與第二橋接電路的第二位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第七應變計；

將第七應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的遠端面，其中該第七應變計與第一橋接電路的第四位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第八應變計；以及

將第八應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的遠端面，其中該第八應變計與第二橋接電路的第四位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第一位置電通信；以及

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與第一橋接電路的第二位置電通信。

優選地，該方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與一個或多個橋接電路的第一橋接電路的第二位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與第一橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的遠端面，其中該第三應變計與第一橋接電路的第三位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的遠端面，其中該第四應變計與第一橋接電路的第四位置電通信。

根據一個實施例，一種用于確定通過流量計量器中的一個或多個剛性流管的流量的方法，其包括以下步驟：使一個或多個剛性流管中的至少一個以驅動模式振動來振動；提供至少兩個應變計；從至少兩個應變計接收基于對驅動模式振動的振動響應的應變傳感器信號；將至少兩個應變傳感器信號輸入到橋接電路中；從橋接電路生成輸出信號，其中該輸出信號包括電壓幅度的變化；以及根據輸出信號確定質量流量。

優選地，用于確定通過流量計量器中的一個或多個剛性流管的流量的方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與該橋接電路的第一位置電通信；以及

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與該橋接電路的第二位置電通信。

優選地，用于確定通過流量計量器中的一個或多個剛性流管的流量的方法還包括以下步驟：

提供兩個或更多應變計的第一應變計；

將第一應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的入口支柱的遠端面，其中該第一應變計與該橋接電路的第二位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第二應變計；

將第二應變計耦合到一個或多個剛性流管的第一流管的出口支柱的遠端面，其中該第二應變計與該橋接電路的第一位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第三應變計；

將第三應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的入口支柱的遠端面，其中該第三應變計與橋接電路的第三位置電通信；

提供兩個或更多應變計的第四應變計；以及

將第四應變計耦合到一個或多個剛性流管的第二流管的出口支柱的遠端面，其中該第四應變計與橋接電路的第四位置電通信。

附圖說明

相同的參考標號表示所有附圖上的相同元件。附圖不一定是按比例的。

圖1圖示現有技術的流量計量器；

圖2圖示流量計量器的一個實施例；

圖3是計量器電子器件的圖示；

圖4圖示流量計量器的一個實施例，其中兩個應變計被連接到兩個橋接電路；

圖5圖示流量計量器的一個實施例，其中四個應變計被連接到兩個橋接電路；

圖6圖示流量計量器的另一個實施例，其中四個應變計被連接到兩個橋接電路；

圖7圖示流量計量器的又一個實施例，其中四個應變計被連接到兩個橋接電路；

圖8圖示流量計量器的又一個實施例，其中四個應變計被連接到兩個橋接電路；

圖9圖示流量計量器的又一個實施例，其中四個應變計被連接到兩個橋接電路；

圖10圖示指示應變計定向的影響的數據；

圖11圖示流量計量器的一個實施例，其中八個應變計被連接到兩個橋接電路；

圖12圖示流量計量器的一個實施例，其中兩個應變計被連接到單個橋接電路；

圖13圖示流量計量器的一個實施例，其中四個應變計被連接到單個橋接電路；以及

圖14圖示流量計量器的一個實施例，其中兩個應變計被連接到具有放大部件的單個橋接電路。

具體實施方式

圖1至圖14以及下面的描述描繪特定示例以講授本領域技術人員如何制造和使用流量計量器以及相關方法的實施例的最佳模式。為了講授發明原理的目的，一些常規方面已經被簡化或省略。本領域技術人員將領會到落入本發明范圍內的來自這些示例的變體。本領域技術人員將領會到下面描述的特征可以以各種方式來組合以形成本發明的多個變體。因此，本發明不限于下面描述的特定示例，而是僅由權利要求及其等同物來限制。

圖1圖示現有技術的流量計量器5，其可以是任何振動計量器，諸如科里奧利流量計量器。該流量計量器5包括傳感器組件10和計量器電子器件20。該傳感器組件10對過程物質（process material）的質量流率和密度做出響應。計量器電子器件20經由引線100連接到傳感器組件10以通過路徑26提供密度、質量流率和溫度信息、以及與本發明無關的其他信息。傳感器組件10包括一對歧管（manifold）150和150’、具有法蘭頸110和110’的法蘭103和103’、一對平行流管130（第一流管）和130’（第二流管）、驅動機構180、溫度傳感器190（諸如電阻溫度檢測器（RTD））以及一對敏感元件170L和170R（諸如磁體/線圈敏感元件、應變計、光學傳感器或本領域中已知的任何其他敏感元件傳感器）。流管130和130’中的每一個都具有入口支柱131和131’以及出口支柱134和134’，它們朝向流管安裝塊120和120’會聚。流管130和130’沿著它們的長度在至少一個對稱位置處彎曲并且在它們的整個長度上基本平行。撐桿140和140’用來限定軸線W和W’，每個流管在軸線W和W’周圍振蕩。

流管130和130’的側支柱131、131’和134、134’固定地附接到流管安裝塊120和120’，并且這些塊轉而固定附接到歧管150和150’。這提供通過傳感器組件10的連續閉合物質路徑。

當具有孔102和102’的法蘭103和103’經由入口端104和出口端104’連接到載送要被測量的過程物質的過程線（未示出）中時，物質通過法蘭103中的孔口101進入該計量器的端部104并且被引導通過歧管150到達具有表面121的流管安裝塊120。在歧管150內，物質被分開并路由通過流管130和130’。在離開流管130和130’時，在歧管150’內將過程物質重組成單個流，并且之后將該過程物質路由到由具有螺栓孔102’的法蘭103’連接的出口端104’以到達過程線（未示出）。

分別地選擇流管130和130’并且將它們適當地安裝到流管安裝塊120和120’，以便在彎曲軸線W--W和W’--W’周圍具有基本上相同的質量分布、慣性矩和楊氏模量。這些彎曲軸線通過撐桿140和140’。由于流管的楊氏模量隨著溫度改變，并且該改變影響流量和密度的計算，所以將溫度傳感器190安裝到流管130’以便連續測量流管的溫度。通過經過流管的物質的溫度來支配流管的溫度以及因此對于通過溫度傳感器190的給定電流而出現在其兩端的電壓。在公知的方法中計量器電子器件20使用出現在溫度傳感器190兩端的取決于溫度的電壓以補償由于流管溫度的任何改變而引起的流管130和130’的彈性模量的改變。通過引線195將溫度傳感器190連接到計量器電子器件20。

由驅動器180在流管130和130’的各自彎曲軸線W和W’周圍的相對方向上驅動該流管130和130’二者，這被稱為流量計量器的第一異相彎曲模式。該驅動器180可以包括許多公知布置中的任一個，諸如安裝到流管130’的磁體以及安裝到流管130的反作用（opposing）線圈，交流電通過它們以便使這兩個流管振動。由計量器電子器件20經由引線185將適當的驅動信號施加給驅動器180。

計量器電子器件20接收引線195上的溫度信號，以及分別出現在引線165L和165R上的左速度信號和右速度信號。計量器電子器件20產生到達驅動器180的出現在引線185上的驅動信號以及使管130和130’振動。計量器電子器件20處理該左速度信號和右速度信號以及溫度信號以計算通過傳感器組件10的物質的質量流率和密度。該信息連同其他信息通過路徑26由計量器電子器件20施加給利用裝置。

典型地，以第一異相彎曲模式來驅動科里奧利計量器，其中使用安裝在流量計量器的入口和出口支柱上的線圈/磁體敏感元件來感測入口支柱和出口支柱之間的流動引起的相位。這里描述的計量器本身以及用于計算流量的方法與傳統方法的不同之處在于在發射器中計算兩個單獨信號之間的相位。在一個實施例中，來自計量器的入口側上的一個或多個應變計的組合信號以及來自計量器的出口側上的一個或多個應變計的組合信號被輸入到計量器電子器件中。然后像電流線圈/磁體敏感元件那樣處理這些信號，其中從入口和出口信號導出相位測量結果。在這些實施例中可以使用惠斯通橋接電路以便放大信號。在一個實施例中，由連接到至少一個應變計的橋接電路的輸出的改變的幅度（在沒有流動的情況（即驅動模式是在入口和出口支柱上具有相等應變的正常模式）下其通常為零）來指示流體流量。然而，當流動被引入時，驅動模式變成復雜的，并且在該管的入口和出口的運動之間存在相位延遲。使用如這里描述的橋接電路來利用由應變計檢測到的該差。在又一實施例中，來自流量計量器流管的入口和出口部分的應變信號在橋接電路中被組合。在這種情況下，僅存在輸入到計量器電子器件的一個信號，其幅度與相位成比例。圖2圖示流量計量器5的一個實施例。描述了科里奧利流量計量器結構，盡管對本領域技術人員來說顯而易見的是，在沒有科里奧利質量流量計量器提供的額外測量結果能力的情況下本發明可以被實踐為振動管密度計。圖1的現有技術設備的共同元件共享相同的參考數字。由驅動器180在流管130和130’的各自彎曲軸線W和W’周圍的相對方向上驅動該流管130和130’，并且這被稱為流量計量器的第一異相彎曲模式。該驅動器180可以包括許多公知布置中的任一個，諸如安裝到流管130’的磁體以及安裝到流管130的反作用線圈，并且交流電通過它們以便使這兩個流管振動。應該注意，流管130和130’基本上是剛性的（例如由金屬制成）以使得它們僅能夠進行有限的運動（諸如例如由驅動器引起的振動模式）。由計量器電子器件20經由引線185將適當的驅動信號應用于驅動器180。第一應變計200A位于第一流管130的入口支柱131上，并且第二應變計200B位于第一流管130的出口支柱134上。敏感元件170、170R（圖1）以及應變計200A、200B之間的主要差別是線圈/磁體敏感元件測量流管的速度以及應變計測量流管的應變。優選地是這里公開的每一個應變計200A-H被定向成檢測由流管的130、130’驅動模式運動引起的應變。在一個實施例中，應變計200A-H被定向成與該應變計所耦合到的流管的縱向軸線基本平行。

對于線圈/磁體變體的敏感元件170、170R，最大速度幅度鄰近通常位于流管130、130’的“U”中心中的驅動器180。然而，線圈/磁體類型的敏感元件170L、170R沒有位于該位置中，因為這會把該敏感元件放置地太靠近驅動器180，所以它們寧愿位于提供次佳、還可求解的速度幅度的區域以檢測相位信號差。然而最大應變幅度鄰近流管130、130’的撐桿140、140’，并且這是這里公開的實施例中應變計200A、200B優選位于的地方，然而可設想其他應變計位置，因為最大相位差位于流管130、130’上的或撐桿140、140’上的其他位置。在上述實施例中，使用兩個應變計，但是還可預期額外的應變計，如這里將描述的。

圖3圖示根據本發明的一個實施例的流量計量器5的計量器電子器件20。該計量器電子器件20可以包括接口201和處理系統203。例如該計量器電子器件20從傳感器組件10接收第一和第二傳感器信號，諸如應變計200A、200B信號。計量器電子器件20對第一和第二傳感器信號進行處理以便獲得流經傳感器組件10的流動物質的流量特性。例如，計量器電子器件20可以例如從傳感器信號確定相位差、頻率、時差（Δt）、密度、質量流率、應變和體積流率中的一個或多個。此外，根據本發明可以確定其他流量特性。

接口201經由圖2中圖示的引線100從應變計200A-H接收傳感器信號。該接口201可以執行任何必要或期望的信號調節，諸如任何方式的格式化、放大、緩沖等等。可替代地，可以在處理系統203中執行某一信號調節或所有信號調節。

此外，例如該接口201可以諸如通過通信路徑26使計量器電子器件20和外部設備之間能夠通信。接口201可以能夠進行任何方式的電子、光學或無線通信。

在一個實施例中接口201包括數字化器（未示出），其中傳感器信號包括模擬傳感器信號。數字化器對模擬傳感器信號進行采樣并對其數字化，并且產生數字傳感器信號。該接口/數字化器還可以執行任何需要的抽取，其中數字傳感器信號被抽取以便降低需要處理的信號數量并降低處理時間。

處理系統203進行計量器電子器件20的操作并且處理來自傳感器組件10的流量測量結果。處理系統203執行一個或多個處理例程并由此處理流量測量結果以便產生一個或多個流量特性。

處理系統203可以包括通用計算機、微處理系統、邏輯電路或一些其他通用或定制的處理設備。處理系統203可以被分布在多個處理設備之中。處理系統203可以包括任何方式的完整或獨立的電子存儲介質，諸如存儲系統204。

在所示的實施例中，處理系統203根據兩個或更多振動/應變響應220、226確定流量特性。處理系統203可以確定兩個或更多響應220、226的至少量值、相位差、時差和頻率。在一個實施例中，來自與應變計200A-H電通信的至少一個橋接電路206、206’（諸如惠斯通橋接電路）的電壓被作為第一和第二應變信號207、207’輸入到計量器電子器件中。在其他實施例中，僅存在單個橋接電路206，并且在其他實施例中，存在至少兩個橋接電路206、206’。

存儲系統204可以存儲流量計量器參數和數據、軟件例程、恒定值和可變值。在一個實施例中，存儲系統204包括由處理系統203執行的例程。在一個實施例中，存儲系統204存儲相移例程212、相位差例程215、頻率例程216、時差（Δt）例程217、以及流量特性例程218。

在一個實施例中，存儲系統204存儲被用來操作流量計量器5的變量。在一個實施例中存儲系統204存儲變量，諸如從應變計200A-H接收的兩個或更多振動響應220、226。在一些實施例中，存儲系統204存儲由計量器電子器件20生成的一個或多個值。在一些實施例中，存儲系統204存儲從流量測量結果獲得的一個或多個流量特性。

實施例通過直接測量流管130、130’的出口134、134’（或入口131、131’）側關于同一流管130、130’的入口131、131’（或出口134、134’）側的相對運動來感測流量。連接到至少一個橋接電路206、206’的應變計200A-H被配置成在沒有流量的情況期間產生零幅度信號（這對應于驅動模式的正常模式形狀，即在管的入口和出口之間沒有相位）。在流動期間，相同的配置將產生正弦信號輸出，其幅度是流率的函數（這對應于歸因于流動的模式形狀增益復雜性（即入口/出口相位））。在相關實施例中，來自計量器的入口側上的一個或多個應變計的組合信號以及來自計量器的出口側上的一個或多個應變計的組合信號被輸入到計量器電子器件中。然后像電流線圈/磁體敏感元件那樣處理這些信號，其中從入口和出口信號導出相位測量結果。在這些實施例中可以使用橋接電路以便放大信號。然而，在其他實施例中，來自流量計量器流管的入口和出口部分的應變信號被組合到橋接電路中。在這種情況下，僅存在輸入到計量器電子器件的一個信號，其幅度與相位成比例。

參考圖4-9和11-14，應變計200A-H優選地位于流管130、130’的位于撐桿140、140’的區域處的入口131、131’或出口134、134’側上，因為最大的正應變（張力）和最高負應變（壓縮）出現在流管130、130’以及各自撐桿140、140’之間的接合點處。要被耦合到流管的應變計的優選距離是（在流管最頂部分處沿著垂直于流管方向的向量測得的）撐桿140、140’和流管130、130’頂部之間的直線距離的近似0%和15%之間。甚至更優選的距離在約6%和9%之間。然而，這些距離用作示例，其中還預期在本說明書和權利要求的范圍之內的其他距離。應變計200A-H優選地被放置以感測流管130、130’上的垂直應變（即與流管130、130’的縱向軸線平行的應變）。

圖4圖示具有與兩個橋接電路206、206’電通信的兩個應變計200A、200B的流量計量器5的一個實施例。橋接電路206、206’將應變計的電阻的小變化轉換成電壓的相對較大變化。該橋包括電源電壓V_s、四個電阻器（R₁一直到R₄）和輸出電壓V₀。當R₁=R₂且R₃=R₄時，該橋被視為平衡的且輸出電壓是0V。電阻器中的任一個的變化將使該橋不平衡并且輸出電壓將不再為零。在等式1中示出電源電壓、電阻和輸出電壓之間的關系：

。

電阻器的數目與圖4中示出的電阻器位置相對應。可以用應變計來替換橋接電路中的電阻器的任一個或所有。在該實施例中，兩個應變計200A、200B存在于同一流管130上，一個在流量計量器5的入口支柱131上并且一個在流量計量器5的出口支柱134上，并且使橋206、206’用于每個應變計。每個應變計200A、200B可以被添加到橋接電路206、206’中的任何位置，但是圖4中所圖示的是占用每個橋接電路206、206’上的第一位置R₁、R₁’。應該注意，剩余的電阻器R2、R3、R4和R2’、R3’、R4’是固定值電阻器。另外，對于該實施例而言，重要的是應變計200A、200B位于流管130的同一相對表面。圖4圖示應變計200A被定向在入口支柱131的遠端面131A上，而應變計200B被定向在出口支柱134的遠端面134A上。

圖4中得到的測量結果是從流量計量器5的兩個流管130、130’的僅一個流管130取得的。這假設通過兩個管130、130’的流量是相同的。另外的應變計可以被添加到另一流管130’以測量兩個流管130、130’的應變，這增加每個橋接電路206、206’的信號輸出，并且抵消某些共模效應，如下文進一步描述的。

通過使用等式2的關系操作等式1來更好地理解添加額外應變計的效果：

其中ΔR是應變計的電阻的變化，R是應變計的沒有應變的電阻，GF是應變計的應變計因子，并且ε是應變計上的應變。應變計的應變計因子GF使該應變計上的應變與該應變計的電阻中的對應變化相關。當在生產期間校準時，應變計被指定特定的應變計因子。使用上述關系，并且假設ΔR比R小很多，等式2可以被重新寫為等式3：

。

轉向圖5，為了測量來自兩個第一和第二流管130、130’的平均流量，額外的應變計200G被放置在第二流管130’的入口支柱131’A的遠端區上并且額外的應變計200H被放置在第二流管130’的出口支柱134’A的遠端區上。這些額外的應變計200G、200H的在橋接電路206、206’的位置分別在位置R3和R3’處。

如果來自額外應變計200G的信號被添加到橋接電路206中的位置R2或R4，并且額外應變計200H被添加到橋接電路206’的位置R2或R4，根據等式2應變值將抵消，并且該橋的輸出電壓將為零。作為替代，額外的應變計200G、200H被連接到它們各自橋接電路206、206’中的位置R3、R3’。在該配置中，來自第一和第二流管130、130’的運動的應變被加到一起，與圖4中圖示的單個每橋應變計的實施例相比使橋接電路206、206’的輸出電壓有效地翻倍。

對圖4中圖示的配置的一個限制是除了來自驅動模式的應變（它是入口或出口側上的各應變計之間的同相或共用的）還添加任何應變。例如，如果在流管和應變計的擴展的熱系數之間出現不平衡，則溫度上的任何波動將促使所有應變計之間的應變的共同增加或降低。來自該橋中的每個應變計的該共同應變的影響將被加起來。在實踐中，這樣的變化將在橋接電路的輸出信號中導致DC偏移。利用數字信號處理，橋接電路的輸出信號中的DC偏移將對所計算的相位和頻率沒有影響。通過在數字信號處理中使用希爾伯特濾波器或任何線性相位高通濾波器來使得這變成可能。在過去，使用模擬信號處理，并且使用零交叉來計算相位（這將遭受歸因于DC偏移的大誤差）。甚至在使用希爾伯特濾波器的情況下，在模數轉換器（A/D轉換器）處DC電壓偏移可能仍是問題。A/D轉換器具有電壓限制。如果DC偏移足夠大以使得離開橋接電路的電壓超過A/D電壓限制，則信號將被剪除并且招致信息的損失。在一個實施例中，可以使用具有較大電壓限制的A/D轉換器；然而，這將導致分辨率的降低。在一個實施例中，利用模擬高通濾波器來抵消DC偏移。因為添加到信號的大的相移，模擬高通濾波器也可以是有問題的。如果在入口和出口信號上使用的模擬高通濾波器的相位影響是不同的，則將存在添加到入口和出口信號之間的所產生的相位，其被顯示為流量誤差。

利用該配置還將增強歸因于壓力或噪聲的各應變計之間的任何共面應變。這些共模應變影響不一定是低頻的并且如果它們在驅動頻率附近則它們對流量測量結果有負面影響。在其他實施例中，以如圖6-9圖示的這種方式（它克服在低頻（DC偏移）和高頻二者的各應變計之間的共模影響的限制）來將額外的應變計安裝在計量器上。

圖6圖示存在于同一流管130上的兩個應變計200A、200B，流量計量器5的入口支柱131和出口支柱134中的每一個具有對于每個應變計200A、200B的橋接電路206、206’。第一應變計200A占用第一橋接電路206上的第一位置R₁。第二應變計200B占用第二橋接電路206’上的第一位置R₁’。應變計200A和200B分別位于流管130的遠端面131A和134A上。額外的應變計200C和200D被分別安裝在流管130’的入口支柱131’和出口支柱134’的近端區上。歸因于流量計量器5的驅動運動，應變計200A和200C之間的或200B和200D之間的應變近似異相180°。當這些應變計對中的一個應變計處于壓縮狀態時，另一應變計處于張力狀態。在該定向中，來自第二應變計200C或200D的信號被輸入到它們各自的橋接電路206、206’的位置R₂或位置R₄中，以便不會抵消來自每個應變計的應變。在該定向中，入口應變計200A、220C或出口應變計200B、200D之間的任何同相或共模應變將被消除。應變計上的任何異相應變（諸如歸因于計量器驅動的異相應變）將被加在一起。特別地，圖6圖示分別在橋接電路206、206’的R₄和R₄’位置中的鄰近定位的應變計200C、200D。圖7圖示在其中鄰近定位的應變計200C在第一橋接電路206的R₂位置中并且鄰近定位的應變計200D在第二橋接電路206’的R₄’位置中的一個實施例。圖8圖示在其中鄰近定位的應變計200C在第一橋接電路206的R₄位置中并且鄰近定位的應變計200D在第二橋接電路206’的R₂’位置中的一個實施例。最后，圖9圖示在其中鄰近定位的應變計200C、200D分別在橋接電路206、206’的R₂和R₂’位置中的一個實施例。

圖10圖示指示代表圖6-9中示出的那些的應變計定向的影響的數據。根據在一分鐘時段之內的應變計敏感元件來測量單個流管的入口和出口支柱的各應變計之間的相位差（被標記為應變（dt）300）。該曲線圖表示以零流率310或每分鐘950磅的流率320執行的測試。應該注意，零流量情況的相位歸因于機械和電零點。為每個流率計算相位測量結果的標準偏差。當以增強共模應變效應的定向（諸如圖5中圖示的配置）安裝應變計時，相位測量結果的標準偏差330會隨著流率顯著增加（見圖10，上面的曲線圖）。然而，當以消除共模應變效應的定向（諸如使一個應變計在第一流管的遠端部分上且一個在第二流管的近端部分上的圖6-9的實施例）安裝應變計時，隨著流率的標準偏差伴隨的增加要小得多（見圖10，下面的曲線圖）。

轉向圖11，它圖示對于連接到兩個橋接電路206、206’的總共八個應變計200A-H的一個實施例，其中四個應變計200A、200C、200E、200G被定位在流量計量器5的入口支柱131、131’上且四個應變計200B、200D、200F、200H被定位在出口支柱134、134’上。如圖11中所圖示的，在每個橋中定向應變計信號以使得它們加上而不是減去電壓輸出，使得該橋的幅度是（每側）單個應變計實施例的幅度的四倍。因為來自管的遠端和近端區域的應變計在每個橋接電路206、206’中被組合到一起，所以該實施例展示與每個支柱具有兩個應變計（當安裝兩個應變計，其中一個應變計在流管的近端區域上且一個應變計在流管的遠端區域上）相同的每個支柱具有四個應變計的共模應變消除效應。

現在轉向圖12，在又一實施例中，兩個應變計200A、200B被分別附接到第一流管130的入口支柱131和第一流管130的出口支柱134，并且被連接到單個橋接電路206。當不存在通過流量計量器5的流量且流量計量器5以驅動模式振動時，由兩個應變計200A、200B感測到的正弦應變理論上是同相的并且所有時間都將抵消，導致從該橋輸出的零電壓。實踐中，沒有流量時可能存在某一相位（通常被稱為機械零點），這導致低幅度正弦曲線，其幅度可被測量并被作為偏移移除。一旦流量計量器5中存在流量，出口支柱134將開始引導入口支柱131，導致兩個應變測量結果之間的時間延遲（相移）。兩個相移信號的以電學方式相減結果是正弦輸出（在驅動頻率下），其幅度與相移直接相關。隨著流量增加，相移增加并且橋接電路206之外的電壓的幅度會增加。在同一頻率下兩個正弦信號的減法產生在相同頻率下的另一正弦信號，其幅度是單獨幅度和原始信號之間的相位的函數，如由等式4所描述的：

。

通過使用橋式電路206以電學方式執行此減法，根據等式5，結果是具有幅度A電路輸出：

(5)

最初參考圖13，兩個額外的應變計200G、200H被添加到圖12中圖示的實施例上。兩個應變計200A、200B被分別附接到第一流管130的入口支柱131和第一流管130的出口支柱134，并且被連接到單個橋接電路206，同時兩個應變計200G、200H被分別附接到第二流管130’的入口支柱131’和第二流管130’的出口支柱134’，并且被連接到同一單個橋接電路206。在該配置中，來自第一和第二流管130、130’的運動的應變被加到一起，與圖11中圖示的實施例相比使橋接電路206的輸出電壓有效地翻倍。等式6描述應變計200A、200B、200G、200H和橋接電路206的該配置：

。

在沒有流量的條件下存在零輸出，但是R₃和R₄之間的減法與R₁和R₂之間的減法基本相同，因此使幅度翻倍。

圖14圖示圖12的實施例，其除了橋接電路206之外額外包括濾波器部件400。盡管用兩個應變計200A、200B以及單個橋接電路206作為一個示例來圖示，但是在沒有限制的情況下如本領域技術人員將會顯而易見的，濾波器部件400可以被適配成與任何數目的應變計和橋接電路組合一起使用（諸如例如圖4-13中的那些）。來自橋接電路206的輸出410被連接到放大器420。在一個實施例中，放大器420具有大約800的增益，但是預期基于特定應變計、有區別的流量校準因子、不同電子器件以及具體流量計量器5所特定的其他變量有不同增益。放大器420是與高通濾波器430耦合的AC。在一個實施例中，高通濾波器430包括電容器。該電容耦合基本上阻止信號的DC分量。在一個相關實施例中，利用低通濾波器440來使來自高通濾波器430的輸出抗混疊以防止具有比特定模數轉換器的采樣率更大的頻率的信號被該模數轉換器（ADC）450看到。ADC 450可以從低通濾波器440接收信號，該信號然后被發送到計量電子器件20。

對于這里的實施例，橋接電路206、206’的電壓輸出被輸入到計量電子器件20。因為應變計測量結果所固有的DC漂移，數字電子器件的使用有助于得到各信號之間的準確相位測量結果。當來自應變計200A-H的信號橫穿過零電壓時，通常利用模擬電子器件，每個循環計算（諸如來自應變計200A-H的）兩個正弦信號之間的相位一次。因為應變計存在某一DC漂移，所以信號不總是以零電壓為中心，使得穩定相位計算是困難的。一個實施例利用高通濾波器來連續計算兩個敏感元件信號之間的相位。利用該方法，信號中的DC偏移不會影響相位計算。然而，應該注意，電壓超過模數轉換器的限制是可允許的。

上述實施例的詳細描述不是本發明人預期在本發明的范圍內的所有實施例的詳盡描述。的確，本領域技術人員將認識到上述實施例的某些元件可以不同地組合或消除以便創建其他實施例，并且這樣的其他實施例落入本發明的范圍和講授內。對本領域普通技術人員將同樣顯而易見的是，上述實施例可以整體或部分地組合以便創建在本發明的范圍和講授內的附加實施例。

因此，盡管為了說明性目的在這里描述本發明的特定實施例以及本發明的示例，但是如相關領域中的技術人員將認識到的，在本發明的范圍之內各種等同修改是可能的。這里提供的講授可以被應用于其他設備和方法，并且不僅僅應用于上文所描述且在附圖中示出的實施例。相應地，應該根據后面的權利要求來確定本發明的范圍。