CN105026898A - 用于振动仪的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有适合于振动的一个或多个流动管（101、102）的振动仪（100）的装置（400）。该装置（400）包括适合于联接到一个或多个流动管（101、102）的两个或更多个支撑条（203、204）、和联接到两个或更多个支撑条（203、204）的隔离条（402）。

Description

用于振动仪的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种振动仪，更具体地涉及一种用于振动仪的方法和装置。
背景技术
振动管道传感器，诸如科里奥利（Coriolis）质量流量计和振动式密度计，通常是通过检测容纳物料的振动管道的运动而工作。可以通过对从与管道结合的运动变换器中所接收的测量信号进行处理，而确定与管道中物料相关的性质（诸如质量流量、密度等）。振动的物料填充***的振动模式通常受到容纳管道及其中所容纳物料的合计质量、刚度和减振特性的影响。
典型的科里奥利质量流量计包括一个或多个管道，这些管道在管线或其它输送***中内联地连接并且在输送***中传输物料（例如流体、浆体、乳化液等）。各管道可被看作具有一组固有振动模式，包括例如：简单的弯曲、扭转、径向、和耦合模式。在典型的科里奥利质量流量测量用途中，当物料流经管道时以一个或多个振动模式激振管道，并且沿着管道在相互间隔的位点对管道的运动进行测量。激振通常是由以定期方式扰动管道的致动器所提供，例如电动机械（诸如音圈型驱动器）。可通过在变换器位置测量运动之间的时延或相位差，而确定质量流率。通常使用两个这种变换器（或敏感器件传感器）来测量流动管道的振动响应，这两个传感器通常位于致动器的上游和下游位置。这两个敏感器件传感器连接到电子仪器。该电子仪器接收来自两个敏感器件传感器的信号，并且对信号进行处理从而获得质量流率测量值。因此，振动仪（包括科里奥利质量流量计和密度计）中使用了使其振动以便对流体进行测量的一个或多个流动管。
振动式科里奥利流量计测量流动物料的参数的技术是公知的；可参见例如美国专利第6,505,131号，该专利的公开内容以参考的方式并入本文中；因此，为了使描述简洁明了，而省略了对该技术的详细说明。
在振动式科里奥利流量计中，科里奥利偏转的幅度显著地小于流动管驱动频率振动的幅度。虽然科里奥利偏转的幅度相对较小，但却是流动管振动中的科里奥利偏转生成了敏感器件输出信号，测量电子器件对该信号进行处理以确定流动物料的质量流率和其它参数。基于科里奥利偏转而生成敏感器件输出信号的许多振动式科里奥利流量计能够实现大约0.15%或以下的输出误差。然而，为了实现这个精度，而使科里奥利偏转的干扰最小化。尽管在以上描述中论述了科里奥利流量计中的偏转，但应当理解的是也可利用其它振动仪中的偏转来测量流动物料的参数。
有时将振动仪连接到振动的其它设备。例如，振动仪所连接的管线可以是一些设备（例如，半导体设备等）的一部分。该设备可具有运动部件，诸如电动机和泵。这些运动部件可将振动传递至该设备，这相应地使连接到振动仪的管线发生振动。此外，来自设备的振动可经过除歧管外的装置被传递至振动仪。例如，振动仪可直接地安装到振动设备，该振动设备将不合需要的振动耦合到流动管。因此，设备的管线或其它部件中的不合需要的振动可传递至振动仪中的一个或多个流动管。
这些不合需要的振动会干扰用于测量流经流动管的物料的参数的科里奥利偏转。该干扰会增加流动物料测量的输出误差。增加物料测量中的输出误差通常是不合需要的。因此，需要将振动仪隔离。
发明内容
在本发明的一个方面，提供一种用于具有适合于振动的一个或多个流动管（101、102）的振动仪（100）的装置（400），该装置包括：
适合于联接到一个或多个流动管（101、102）的两个或更多的支撑条（203、204）；
和联接到两个或更多的支撑条（203、204）的隔离条（402）。
优选地，两个或更多的支撑条（203、204）联接到一个或多个流动管（101、102）。
优选地，隔离条（402）包括孔口（806a）。
优选地，隔离条（402）适合于将振动仪（100）隔离。
优选地，对用于将振动仪（100）隔离的隔离条（402）的一个或多个参数进行选择。
优选地，所选择的一个或多个参数包括被选择以便将振动仪（100）隔离的隔离条（402）的尺寸。
优选地，被选择以便将振动仪（100）隔离的隔离条（402）的尺寸是隔离条（402）的宽度。
优选地，用于将振动仪（100）隔离的隔离条（402）的尺寸是在隔离条（402）中的孔口（806a）的尺寸。
优选地，将隔离条（402）定位在将振动仪（100）隔离的位置。
优选地，隔离条（402）适合于将一个或多个流动管（101、102）隔离。
优选地，隔离条（402）包括适合于将振动仪（100）隔离的平板。
优选地，第二隔离条（502）联接到两个或更多的支撑条（203、204）。
在本发明的另一方面，提供一种用于具有适合于振动的一个或多个流动管（101、102）的振动仪（100）的方法，该方法包括：
形成适合于联接到一个或多个流动管（101、102）的两个或多个的支撑条（203、204）；以及
形成隔离条（402）并且将隔离条（402）联接到两个或更多的支撑条（203、204）。
优选地，两个或更多的支撑条（203、204）联接到一个或多个流动管（101、102）。
优选地，形成隔离条（402）并且将隔离条（402）联接到一个或多个支撑条（203、204）包括在隔离条（402）中形成孔口（806a）。
优选地，形成隔离条（402）并且将隔离条（402）联接到两个或更多个支撑条（203、204）包括对隔离条（402）进行修改以便将振动仪（100）隔离。
优选地，形成隔离条（402）并且将隔离条（402）联接到两个或更多的支撑条（203、204）包括对用于将振动仪（100）隔离的隔离条（402）的一个或多个参数进行选择。
优选地，选择隔离条（402）的一个或多个参数包括选择隔离条（402）的尺寸。
优选地，选择用于将振动仪（100）隔离的隔离条（402）的尺寸包括选择隔离条（402）的宽度。
优选地，选择用于将振动仪（100）隔离的隔离条（402）的尺寸包括选择在隔离条（402）中的孔口（806a）的尺寸。
优选地，形成隔离条（402）并且联接隔离条（402）包括将隔离条（402）定位在将振动仪（100）隔离的位置。
优选地，形成隔离条（402）并且将隔离条（402）联接到两个或更多的支撑条（203、204）包括将一个或多个流动管（101、102）隔离。
优选地，形成隔离条（402）并且将隔离条（402）联接到两个或更多的支撑条（203、204）包括将振动仪（100）隔离。
优选地，形成第二隔离条（502）并且将第二隔离条（502）联接到两个或更多的支撑条（203、204）。
在本发明的另一方面，提供一种具有一个或多个流动管（101、102）的振动仪（100），该振动仪包括：
联接到一个或多个流动管（101、102）的两个或更多的支撑条（203、204）；和
联接到两个或更多的支撑条（203、204）的隔离条（402）。
优选地，隔离条（402）适合于将振动仪（100）隔离。
附图说明
图1示出了典型的振动仪100。
图2示出了振动仪100的剖视图。
图3示出了在进口部的振动仪100的详细等距剖视图，图中示出了上支撑条302。
图4示出了根据本发明的一个实施例所提供的振动仪100的第一装置400。
图5示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第二装置500。
图6示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第三装置600。
图7示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第四装置700。
图8示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第五装置800。
具体实施方式
图1-图8及下面的说明描绘了用于教示本领域技术人员如何制作并且应用振动仪的最佳实施方式的具体实例。为了教示发明原理的目的，已将一些常规的方面简化或省略。本领域技术人员应理解基于落在本发明范围内的这些实例的变型。本领域技术人员应当理解的是，可以将下述特征以各种方式进行组合，以形成振动仪的多个变型。因此，本发明的实施例并不局限于下面所描述的具体实例，但仅由权利要求以及等同物所限定。
图1示出了典型的振动仪100。如图中所示，振动仪100包括科里奥利流量计。然而，本发明并不局限于包括科里奥利流量计的用途，应当理解的是本发明也可应用于其它类型的振动仪。例如，密度计会不要求物料流经流动管101和102以便测量流动管101和102中的物料的密度和其它参数。此外，本发明可以应用于除振动仪以外的用途，其中在该用途中所使用的装置经历不合需要的振动或运动。
如图1中所示，振动仪100包括围合流动管101、102的下部的间隔体103；流动管101、102在它们的左端经由其颈部108从内部连接到凸缘104并且在它们的右端经由颈部120连接到凸缘105和歧管107。图1中还示出了凸缘105的出口106、左敏感器件LPO、右敏感器件RPO和驱动器D。右敏感器件RPO被略为详细地示出，并且包括磁体结构115和线圈结构116。在歧管间隔体103底部上的元件114是开口，该开口是用于接纳来自测量电子器件（未图示）的导线（未图示），该导线在内部延伸至驱动器D及敏感器件LPO和RPO。测试仪100适合于在使用时经由凸缘104和105连接到管线等。
图2示出了振动仪100的剖视图。在该图中，去除了歧管间隔体103的前部，以便显示在歧管间隔体内部的部件。在图2中示出而在图1中未示出的部件包括：外端支撑条201和204、内支撑条202和203、右端流动管出口孔205和212、流动管101和102、弯曲的流动管部214、215、216和217。在使用中，利用驱动器D使流动管101和102在它们的弯曲轴线W和W’周围振动。外端支撑条201和204及内支撑条202和203有助于确定弯曲轴线W和W’的位置。如图中所示，流动管101和102联接到歧管107。
优选的是，将振动仪100隔离。例如，理想的是不合需要的振动不干扰动测试仪100中的科里奥利偏转。可通过将振动仪100隔离，而减小不合需要的振动对科里奥利偏转的干扰。在一个实例中，通过将流动管101和102与凸缘104和105隔离，可以减少不合需要的振动对科里奥利偏转的干扰。
通过使用外端支撑条201和204及内支撑条202和203，可以将科里奥利偏转稍微地与凸缘104和105隔离。然而，即使有限定流动管101和102的端部的外端支撑条201和204及内支撑条202和203，但科里奥利偏转仍然可以耦合到凸缘104和105。其它的支撑条可进一步将科里奥利偏转与凸缘104和105隔离。
图3示出了在进口部的振动仪100的详细等距剖视图，图中示出了上支撑条302。振动仪100的进口部被选择作为示例图。本文中关于振动仪100的进口部所描述的实施例同样适用于振动仪100的出口部。
如图3中所示，上支撑条302在与内支撑条203间隔一定距离处联接到流动管101和102。已实施了分析，以确定上支撑条302是否将科里奥利偏转与凸缘105隔离。对该构造的分析证明：添加上支撑条302的确进一步将科里奥利偏转与凸缘105隔离。然而，即使有上支撑条302，科里奥利偏转仍然稍微地耦合到凸缘105。因此，内支撑条203、外端支撑条204和上支撑条302的不同构造（例如，更多、更厚、不同位置等）可进一步将科里奥利偏转与凸缘105分离。
遗憾地，这些的其它构造可具有不合需要的成本。例如，类似于上支撑条302的另一个支撑条会不合需要地减小振动仪100中可用于其它部件（诸如传感器）的空间的量。另外，将额外的支撑条附接到流动管101和102是困难的，由此这会不合需要地增加振动仪100的成本。较厚的上支撑条302会难以附接到流动管101和102，因为上支撑条302不得不在流动管101和102上的曲面周围滑动，这可能要求较厚上支撑条302与流动管101和102之间是松动配合。
在下面的图4-图8中，本发明提供用于振动仪100的方法和装置的示例性实施例。例如，在下面的图4-图8中所示的实施例将科里奥利偏转与凸缘105隔离。图4-图8中所示实施例的实施成本也会低于包括上支撑条302的其它构造。下面对用于确定科里奥利偏转是否与凸缘105隔离的分析进行描述。应当理解的是，任何合适的分析均可用于确定根据本发明所提供的一个实施例是否将振动仪100隔离。
图4中示出了根据本发明一个实施例所提供的用于振动仪100的第一装置400。如图4中所示，第一装置400包括下隔离条402，该下隔离条402联接到内支撑条203和外端支撑条204。图中显示下隔离条402附接（例如，焊接、锡焊等）到内支撑条203 和外支撑条204。可采用将下隔离条402附接的任意合适方式。在本实施例或其它实施例中，下隔离条402可由与内支撑条203和外支撑条204相同材料的待加工件而形成（例如，弯曲、锻造等）。
可对下隔离条402进行修改（例如，设计、制造、和/或组装）以便将振动仪100隔离。例如，下隔离条402当联接到支撑条（203、204）时可将振动仪100隔离。该隔离可采用将振动仪100与振动隔离的形式。在相同实施例或替代实施例中，下隔离条402也可将科里奥利偏转与凸缘105隔离。另外，可对下隔离条402的参数诸如尺寸（例如，宽度、厚度等）或材料性质进行选择，以便将振动仪100隔离。此外或可替代地，可将下隔离条402定位（例如，置于在支撑条（203、204）上的特定位置）在将振动仪101隔离的位置。
下隔离条402的参数或位置的这种选择可在振动仪100的软件模拟、原型、和/或制造中执行。例如，第一装置400的有限元分析（FEA）模型包括由模拟驱动器D使其振动的模拟流动管101和102。然后，执行该模拟的软件测量在凸缘105处的反作用力。在凸缘105处的反作用力越大，则有越多的科里奥利偏转被耦合到凸缘105。越多的科里奥利偏转被耦合到凸缘105，则振动仪100越少被隔离。然后，可将来自该FEA（或者替代的分析）的结果用于选择下隔离条402的不同参数和位置。
如图4中所示，下隔离条402的宽度和厚度大约是支撑条203和204的宽度和厚度。此外，图中将隔离条402显示为平板。对用于振动仪100的第一装置400的分析证明：下隔离条402进一步与振动仪100隔离。具体地，分析证明：与上支撑条302相比，下隔离条402进一步将科里奥利偏转与凸缘105隔离。
在其它实施例中，下隔离条402可具有其它形状，诸如弯曲或者三角形表面等。下隔离条402也可比内支撑条203和外端支撑条204更窄或更宽。此外或可替代地，下隔离条402可具有一个或多个孔口，诸如孔、槽等。可对隔离条402的这些和其它参数进行选择，以便将流量计100隔离。
在本发明的其它实施例中，可设置多于一个的隔离条。在这些实施例中，可对隔离条的参数或位置进行选择，以便以类似于关于下隔离条402所描述的方式将振动仪100隔离。例如，可选择在一个或多个隔离条中的一个或多个孔口的参数。在一个实施例中，侧部隔离条可包括孔口，该孔口是槽，该槽具有被选择以便将振动仪100隔离的宽度和长度。在相同实施例或替代实施例中，侧部隔离条的高度可小于支撑条的高度，该支撑条联接到侧部隔离条从而将振动仪100隔离。在下面的附图中示出了这些其它实施例中的部分实施例。在下面附图中所示的每个实施例中，与上支撑条302相比，一个或多个隔离条的确进一步将科里奥利偏转与凸缘105隔离。
图5中示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第二装置500。如图中所示，除了在前面的图4中所示的下隔离条402外，第二装置500还包括上隔离条502，该上隔离条502联接到内支撑条203和外端支撑条204。
图6示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第三装置600。如图中所示，第三装置600包括第一侧部隔离条602和第二侧部隔离条604。第三装置600还包括在前面的图4和图5中所示的下隔离条402。然而，第三装置600不包括图5中所示的上隔离条502。图中显示第一侧部隔离条602和第二侧部隔离条604联接到内支撑条203和外支撑条204。第一侧部隔离条602和第二侧部隔离条604大约是内支撑条203和外支撑条203的高度。在替代实施例中，第一侧部隔离条602的高度与第二侧部隔离条604的高度可以是用于将流量计100隔离的不同高度。例如，第一侧部隔离条602可具有小于内支撑条203和外支撑条203的高度的高度。另外，可选择更多或更少的用于将振动仪100隔离的侧部隔离条。
图7示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第四装置700。如图中所示，第四装置700包括第一侧部隔离条602和第二侧部隔离条604，但不包括图6中所示的下隔离条402。
图8示出了根据本发明所提供的用于振动仪100的第五装置800。如图中所示，第五装置800包括第一侧孔口隔离条802和第二侧孔口隔离条804；该第一侧孔口隔离条802和第二侧孔口隔离条804类似于联接到内支撑条203和外支撑条204的第一侧部隔离条602和第二侧部隔离条604。第二侧孔口隔离条804包括孔口806a、806b和806c。孔口806a、806b和806c的形状为椭圆形。第一侧孔口隔离条802中的孔口在图中未示出。可对参数（诸如孔口806a、806b和806c的尺寸或形状）进行选择，以便将流量计100隔离。例如，可对椭圆形形状的孔口806a、806b和806c的长轴长度进行选择，以便将流量计100隔离。尽管图中示出了三个孔口806a、806b和806c，但可以选择更多或更少的用于将振动仪100隔离的孔口。另外，可选择其它的孔口形状，诸如正方形、圆形、三角形等。形状也可以是不同的。例如，在相同隔离条中的三角形形状的孔口也可以是椭圆形状的孔口。尽管图中显示孔口806a、806b和806c是在第二侧孔口隔离条804中，但任何隔离条都可以包括孔口。例如，在另一个实施例中，类似于下隔离条402的下孔口隔离条可包括孔口。
若需要，根据本发明的用于振动仪的装置和方法可以在任何实施例中实施，从而提供若干优点。
上述实施例的详细说明不是对发明人认为是在本发明范围内的全部实施例的详尽描述。实际上，本领域技术人员应认识到，上述实施例的某些要素可以以不同方式加以组合或者排除以形成其它实施例，这种其它实施例是落在本发明的范围和教示内。本领域普通技术人员也应当理解的是，上述实施例可全部地或部分地组合以形成在本发明的范围和教示内的其它实施例。因此，应基于所附权利要求来确定本发明的范围。

Claims (26)

1.一种用于振动仪（100）的装置（400），所述振动仪（100）具有适合于振动的一个或多个流动管（101、102），所述装置（400）包括：
两个或更多个支撑条（203、204），其适合于联接到所述一个或多个流动管（101、102）；和
隔离条（402），其联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）。
2.如权利要求1所述的装置（400），其中，所述两个或更多个支撑条（203、204）联接到所述一个或多个流动管（101、102）。
3.如权利要求1所述的装置（400），其中，所述隔离条（402）包括孔口（806a）。
4.如权利要求1所述的装置（400），其中，所述隔离条（402）适合于将所述振动仪（100）隔离。
5.如权利要求4所述的装置（400），其中，所述隔离条（402）适合于通过选择用于将所述振动仪（100）隔离的一个或多个参数而将所述振动仪（100）隔离。
6.如权利要求5所述的隔离条（402），其中，所述选择的一个或多个参数包括被选择用于将所述振动仪（100）隔离的所述隔离条（402）的尺寸。
7.如权利要求6所述的隔离条（402），其被选择用于将所述振动仪（100）隔离的尺寸是所述隔离条（402）的宽度。
8.如权利要求6所述的隔离条（402），其被选择用于将所述振动仪（100）隔离的尺寸是在所述隔离条（402）中的孔口（806a）的尺寸。
9.如权利要求1所述的装置（400），其中，对所述隔离条（402）进行定位以将所述振动仪（100）隔离。
10.如权利要求1所述的装置（400），其中，所述隔离条（402）适合于将所述一个或多个流动管（101、102）隔离。
11.如权利要求1所述的装置（400），其中，所述隔离条（402）包括适合于将所述振动仪（100）隔离的平板。
12.如权利要求1所述的装置（400），还包括：联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）的第二隔离条（502）。
13.一种用于振动仪（100）的方法，所述振动仪（100）具有适合于振动的一个或多个流动管（101、102），所述方法包括：
形成适合于联接到所述一个或多个流动管（101、102）的两个或更多个支撑条（203、204）；及
形成隔离条（402）并且将所述隔离条（402）联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）。
14.如权利要求13所述的的方法，还包括：将所述两个或更多个支撑条（203、204）联接到所述一个或多个流动管（101、102）。
15.如权利要求13所述的方法，其中，形成所述隔离条（402）并且将所述隔离条（402）联接到所述一个或多个支撑条（203、204）包括在所述隔离条（402）中形成孔口（806a）。
16.如权利要求13所述的方法，其中，形成所述隔离条（402）并且将所述隔离条（402）联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）包括对所述隔离条（402）进行修改以便将所述振动仪（100）隔离。
17.如权利要求16所述的的方法，其中，对所述隔离条（402）进行修改包括对用于将所述振动仪（100）隔离的所述隔离条（402）的一个或多个参数进行选择。
18.如权利要求17所述的方法，其中，对所述隔离条（402）的一个或多个参数进行选择包括对用于将所述振动仪（100）隔离的所述隔离条（402）的尺寸进行选择。
19.如权利要求18所述的方法，其中，对用于将所述振动仪（100）隔离的所述隔离条（402）的尺寸进行选择包括选择所述隔离条（402）的宽度。
20.如权利要求18所述的方法，其中，对用于将所述振动仪（100）隔离的所述隔离条（402）的尺寸进行选择包括对在所述隔离条（402）中的孔口（806a）的尺寸进行选择。
21.如权利要求13所述的方法，其中，形成所述隔离条（402）并且将所述隔离条（402）联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）包括对所述隔离条（402）进行定位以将所述振动仪（100）隔离。
22.如权利要求13所述的方法，其中，形成所述隔离条（402）并且将所述隔离条（402）联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）包括将所述一个或多个流动管（101、102）隔离。
23.如权利要求13所述的方法，其中，形成所述隔离条（402）并且将所述隔离条（402）联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）包括将所述振动仪（100）隔离。
24.如权利要求13所述的方法，还包括形成第二隔离条（502）并且将所述第二隔离条（502）联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）。
25.一种具有一个或多个流动管（101、102）的振动仪（100），所述振动仪（100）包括：
两个或更多个支撑条（203、204），其联接到所述一个或多个流动管（101、102）；和
隔离条（402），其联接到所述两个或更多个支撑条（203、204）。
26.如权利要求25所述的振动仪（100），其中，所述隔离条（402）适合于将所述振动仪（100）隔离。
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