DE60311897T3

DE60311897T3 - Diagnostisches gerät und verfahren für einen durchflussmesser nach dem coriolisprinzip

Info

Publication number: DE60311897T3
Application number: DE60311897T
Authority: DE
Inventors: Glen Matthew White Salmon WHEELER; F. David Louisville NORMEN; James Mark Longmont BELL; T. Matthew Boulder CRISFIELD
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: ATE354075T1; AU2003286596A1; EP1687595B1; CA2543262C; KR20060100441A; JP4469337B2; JP2007521469A; WO2005050145A1; US7904268B2; DK1687595T3; DK1687595T4; KR100976233B1; DE60311897T2; DE60311897D1; CN100430696C; BR0318552A; US20070017274A1; EP1687595A1; HK1098531A1; AU2003286596B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein diagnostisches Gerät und auf Verfahren für einen Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip.
2. Darstellung des Problems
Die Verwendung von Massendurchflussmessern nach dem Coriolis-Prinzip zur Messung des Massendurchflusses und anderer Informationen von Werkstoffen, die durch eine Rohrleitung fließen, ist bekannt, wie es in U.S.-Patent-Nr. 4.491.025 erteilt an J. E. Smith u. a. am 1. Januar 1985 und Re. 31.450 erteilt an J. E. Smith u. a. am 11. Februar 1982, offengelegt wird. Diese Durchflussmesser weisen ein oder mehrere Rohre unterschiedlicher Konfigurationen auf. Jede Rohrkonfiguration kann so betrachtet werden, dass sie ein Gruppe natürlicher Schwingungsmodi beinhaltet, z. B. einen einfachen Biege-, einen Torsions-, einen Radial- und einen gekoppelten Modus. Bei einer typischen Messanwendung eines Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip wird eine Rohrkonfiguration in einem oder mehreren Schwingungsmodi angeregt, während ein Werkstoff durch das Rohr fließt, und die Bewegung des Rohrs wird an Punkten gemessen, die entlang des Rohrs beabstandet sind.
Die Schwingungsmodi der mit Werkstoff gefüllten Systeme werden teilweise durch die kombinierte Masse der Durchflussrohre und den Werkstoff innerhalb der Durchflussrohre definiert. Der Werkstoff fließt von einer angeschlossenen Rohrleitung an der Einlassseite des Durchflussmessers in den Durchflussmesser. Der Werkstoff wird dann durch das Durchflussrohr oder die Durchflussrohre geleitet und verlässt den Durchflussmesser in eine Rohrleitung, die an der Auslassseite angeschlossen ist.
Ein Antrieb übt eine Kraft auf das Durchflussrohr aus. Die Kraft bewirkt, dass das Durchflussrohr oszilliert. Während kein Werkstoff durch den Durchflussmesser fließt, oszillieren alle Punkte entlang eines Durchflussrohrs mit einer identischen Phase. Während der Werkstoff anfängt durch das Durchflussrohr zu fließen, bewirken Coriolis-Kräfte, dass jeder Punkt entlang des Durchflussrohrs bezüglich anderer Punkte entlang des Durchflussrohrs eine unterschiedliche Phase aufweist. Die Phase an der Einlassseite des Durchflussrohrs verzögert sich gegenüber dem Antrieb, während die Phase an der Auslassseite gegenüber dem Antrieb voreilt. Sensoren sind an verschiedenen Punkten an dem Durchflussrohr angeordnet, um sinusförmige Signale zu erzeugen, welche die Bewegung des Durchflussrohrs an den verschiedenen Punkten darstellen. Eine Phasendifferenz der Signale, die von den Sensoren empfangen werden, wird in Zeiteinheiten berechnet.
Die Phasendifferenz zwischen den Sensorsignalen ist proportional zu dem Massendurchsatz des Werkstoffs, der durch das Durchflussrohr oder die Durchflussrohre fließt. Der Massendurchsatz des Werkstoffs wird bestimmt, indem die Phasendifferenz mit einem Durchfluss-Eichfaktor multipliziert wird. Vor dem Einbau des Durchflussmessers in einer Rohrleitung wird der Durchfluss-Eichfaktor durch einen Eichvorgang bestimmt. In dem Eichvorgang wird ein bekanntes Fluid bei einem vorgegebenen Durchsatz durch das Durchflussrohr geleitet, und das Verhältnis zwischen der Phasendifferenz und dem Durchsatz wird berechnet.
Ein Vorteil des Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip besteht darin, dass es keine beweglichen Komponenten in dem schwingenden Durchflussrohr gibt. Der Durchsatz wird bestimmt, indem die Phasendifferenz zwischen zwei Punkten an dem Durchflussrohr mit dem Durchfluss-Eichfaktor multipliziert wird. Die Phasendifferenz wird aus den sinusförmigen Signalen berechnet, die von den Sensoren empfangen werden, welche die Oszillation von zwei Punkten an dem Durchflussrohr anzeigen. Der Durchfluss-Eichfaktor ist proportional zu dem Werkstoff und den Querschnittseigenschaften des Durchflussrohrs. Deshalb wird die Messung der Phasendifferenz und des Durchfluss-Eichfaktors nicht durch Verschleiß von beweglichen Komponenten in dem Durchflussmesser beeinflusst.
Es ist jedoch ein Problem, dass die Werkstoffeigenschaften, die Querschnittseigenschaften und die Steifigkeit eines Durchflussrohrs sich während des Gebrauchs des Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip verändern können. Die Veränderungen bei den Werkstoffeigenschaften, den Querschnittseigenschaften und der Steifigkeit des Durchflussrohrs werden durch Erosion, Korrosion und Belag des Durchflussrohrs infolge des Werkstoffs, der durch das Durchflussrohr fließt, durch eine Veränderung der Rohrleitungsbefestigungen und durch die Temperatur verursacht. Ein Beispiel für die Veränderung bei den Querschnittseigenschaften des Durchflussrohrs ist die Veränderung bei dem Trägheitsmoment, die durch Korrosion des Durchflussrohrs verursacht wird. Ein zweites Beispiel für die Veränderung bei dem Werkstoff und den Querschnittseigenschaften des Durchflussrohrs ist eine Massenerhöhung des Durchflussrohrs und eine Verringerung bei den Querschnittsflächen, die durch den Belag des Durchflussrohrs infolge der Werkstoffe, die durch das Durchflussrohr fließen, verursacht werden. Eine Veränderung bei den Werkstoffeigenschaften, den Querschnittseigenschaften und der Steifigkeit des Durchflussrohrs kann den Durchfluss-Eichfaktor des Durchflussmessers verändern. Wenn sich der Durchfluss-Eichfaktor des Durchflussmessers verändert, werden die Durchsätze, die unter Verwendung des ursprünglichen Durchfluss-Eichfaktors berechnet werden, ungenau. Deshalb gibt es in der Technik einen Bedarf für ein System, das eine mögliche Veränderung bei den Werkstoffeigenschaften, den Querschnittseigenschaften und/oder der Steifigkeit eines Durchflussrohrs erfasst, die anzeigt, dass die Massendurchsätze, die durch den Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip gemessen werden, ungenau sein können.
WO 99/39164 A1 offenbart ein System und ein Verfahren für die Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip, worin der Durchfluss-Eichfaktor mittels einer einfachen Dichtemessung geprüft wird.
A. Rieder: „Modellgestützte Auslegung und Realisierung eines Coriolis-Massendurchflussmessers mit einem geraden Messrohr” in MESS-, STEUERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK, Reihe 8, Nr. 371, 1998, Seiten 66–79, offenbart ein modales Vibrationsmodell eines Coriolis-Durchflussmessgerätes. Kern des Modells sind die vier Resonatoren für Anstriebsmode, Coriolismode, Translationsmode und Rotationsmode. Die Resonatoren sind durch die Eigenfrequenz ω_n, die Nachgiebigkeit k_n und die Güte Q_n charakterisiert.
Übersicht über die Lösung
Das obige Problem und weitere Probleme werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst. insbesondere wird die Erfindung durch die Bereitstellung eines Systems zur Validierung des Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip durch Bestimmen der Biegefestigkeit und weiterer Parameter ausgeführt. Das beschriebene Validierungssystem kann verwendet werden, um entweder Modelle mit einfachem Freiheitsgrad oder Modelle mit mehrfachem Freiheitsgrad zu lösen.
Einige Beispiele des Validierungssystems, das die Modelle mit einfachem Freiheitsgrad lösen kann, beinhalten die Messung der Rohrsteifigkeit mit einem Hilfsverschiebungssensor. Der Hilfsverschiebungssensor wird in einem Durchflussrohr des Durchflussmessers angeordnet. Eine bekannte Kraft wird auf das Durchflussrohr ausgeübt, und die sich ergebende Durchbiegung wird von dem Hilfsverschiebungssensor gemessen. Die sich ergebende Rohrsteifigkeit kann verwendet werden, um Veränderungen bei dem Sensor-Eichfaktor vorherzusagen.
Einige Beispiele des Validierungssystems, das die Modelle mit einfachem Freiheitsgrad lösen kann, beinhalten das Schätzen der Rohrsteifigkeit durch einen Regelkreis-Frequenzgang. Die Regelkreis-Frequenzgang-Funktion enthält einen Steifigkeitsbegriff, der mit der Biegesteifigkeit des Durchflussrohrs in Wechselbeziehung gesetzt werden kann. Die sich ergebende Biegesteifigkeit des Durchflussrohrs kann verwendet werden, um Veränderungen bei dem Sensor-Eichfaktor vorherzusagen.
Einige Beispiele des Validierungssystems, das die Modelle mit mehrfachem Freiheitsgrad lösen kann, beinhalten das Schätzen der Rohrsteifigkeit durch Modellparameter. Ein Ansprechverhaltenmodell, das den Durchflussmesser ausmacht wird in ein modales Modell umgewandelt. Das modale Modell wird dann in ein physikalisches Modell umgewandelt. Das physikalische Modell enthält Parameter, die von Interesse sind, welche die Rohrsteifigkeit und Rohrdämpfung beinhalten, die verwendet werden können, um eine Veränderung bei dem Eichfaktor zu bestimmen.
In einigen Beispielen müssen die erfassten Daten normiert werden. Die Normierung wird benötigt, um Veränderungen bei den Eigenschaften des Systems, die sich mit der Zeit verändern, aufzuheben. Das Korrigieren der Resonanzfrequenz infolge der Veränderungen bei der Rohrtemperatur ist ein Beispiel für die Notwendigkeit der Normierung.
Einige Beispiele des Validierungssystems beinhalten Verfahren und ein Gerät zur Korrektur des Durchfluss-Eichfaktors unter Verwendung von linearen oder nicht-linearen Gleichungen, von Hochrechnung oder Mehrfach-Fluid-Eichung.
Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt einen Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip in einem Beispiel der Erfindung dar;
2 stellt ein Validierungssystem in einem Beispiel der Erfindung dar;
3 stellt ein Validierungssystem in einem Beispiel der Erfindung dar;
4 stellt ein Validierungssystem in einem Beispiel der Erfindung dar;
5 stellt ein Validierungssystem in einem Beispiel der Erfindung dar;
6 stellt ein Validierungssystem in einem Beispiel der Erfindung dar;
7 stellt ein Validierungssystem in einem Beispiel der Erfindung dar.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1–7 und die folgende Beschreibung stellen spezifische Beispiele dar, um Fachleute zu lehren, wie der beste Modus der Erfindung hergestellt und genutzt werden kann. Zum Zweck des Lehrens der Erfindungsgrundsätze wurden einige herkömmliche Gesichtspunkte vereinfacht oder weggelassen. Fachleute werden die Abweichungen von diesen Beispielen schätzen, die in den Rahmen der Erfindung fallen. Fachleute werden es schätzen, dass die nachfolgend beschriebenen Eigenschaften auf verschiedene Arten kombiniert werden können, um mehrere Variationen der Erfindung auszubilden. Als ein Ergebnis ist die Erfindung nicht auf die nachfolgend beschriebenen spezifischen Beispiele beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche und ihre Entsprechungen.
Beispiel 1
Faktoren, welche die Biegesteifigkeit beeinflussen, beeinflussen auch die Empfindlichkeit des Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip (den Durchfluss-Eichfaktor). Die Biegesteifigkeit ist die statische Federkonstante, die von dem Biegen des Rohrs mit einem bekannten Kraftmuster und dem Messen der Durchflussrohrdurchbiegung abgeleitet wird. Sofern es unveränderlich ist, könnte ein beliebiges Kraftmuster verwendet werden, um die Biegesteifigkeit zu messen. Als Beispiel sieht die Biegesteifigkeit für einen befestigten Tragebalken folgendermaßen aus:
wobei:

F: – Kraft (N);
E: – Elastizitätsmodul (N/m²);
I: – Trägheitsmoment (m⁴);
L: – Länge (m);
Kflex: – Biegesteifigkeit des Durchflussrohrs.

Wenn sich für ein Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip die Biegesteifigkeit verändert, dann muss das der Eichfaktor ebenfalls tun. Die Biegesteifigkeit des Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip wird definiert als: K_flex = C_PC_GC_S[EI] (2) wobei:

CP: – Wirkung des Kraftmusters auf die Biegesteifigkeit;
CG: – Wirkung der nicht gebeugten Rohrkrümmungsgeometrie auf die Biegesteifigkeit;
CS: – Wirkung der nicht gebeugten Rohrspannung auf die Biegesteifigkeit.

Für einen geradlinigen Rohr-Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip ohne Vorspannung zeigen die folgenden Ausdrücke die Abhängigkeit des Eichfaktors von EI:
Somit ist der Durchfluss-Eichfaktor (FCF) für ein geradliniges Rohr:
Wobei C eine Konstante ist, die durch die Modusform und die Messwertgeberpositionen bestimmt wird.
1 stellt einen Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip 5 dar, der unmittelbar die Biegesteifigkeit schätzen kann, indem er eine bekannte Kraft auf die Durchflussrohre ausübt und die sich ergebende Durchbiegung misst. Das Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip 5 umfasst Durchflussmesser-Baugruppe 10 und eine Messgerätelektronik 20. Die Messgerätelektronik 20 ist mit der Durchflussmesser-Baugruppe 10 über Leitungen 100 verbunden, um über den Pfad 26 die Dichte, den Massendurchsatz, den Volumendurchsatz, den Gesamtmassendurchfluss und weitere Informationen bereitzustellen.
Die Durchflussmesser-Baugruppe 10 beinhaltet ein Paar Flansche 101 und 101', eine Rohrverzweigung 102 und Durchflussrohre 103A und 103B. Mit den Durchflussrohren 103A und 103B sind ein Antrieb 104, Messwertgebersensoren 105 und 105' und Hilfspositionssensoren 107 verbunden. Verstrebungsblöcke 106 und 106' dienen dazu, die Achsen W und W' zu definieren, um die jedes Durchflussrohr 103A und 103B oszilliert.
Sobald die Durchflussmesser-Baugruppe 10 in ein (nicht gezeigtes) Rohrleitungssystem eingesetzt wird, das den Werkstoff aufnimmt, der gemessen wird, tritt der Werkstoff durch den Flansch 101 in die Durchflussmesser-Baugruppe 10 ein, durchläuft die Rohrverzweigung 102, wo der Werkstoff so geleitet wird, dass er in die Durchflussrohre 103A und 103B eintritt, fließt durch die Durchflussrohre 103A und 103B und zurück in die Rohrverzweigung 102, wo er die Durchflussmesser-Baugruppe 10 durch den Flansch 101' verlässt.
Die Durchflussrohre 103A und 103B werden ausgewählt und in geeigneter Weise an der Rohrverzweigung 102 befestigt, so dass sie um die Biegeachsen W--W und W'--W' herum im Wesentlichen jeweils dieselbe Massenverteilung, dasselbe Trägheitsmoment und dasselbe Elastizitätsmodul aufweisen. Die Durchflussrohre erstrecken sich von der Rohrverzweigung in einer im Wesentlichen parallelen Art und Weise nach außen.
Die Durchflussrohre 103A–B werden in entgegengesetzte Richtungen durch den Antrieb 104 um ihre jeweiligen Biegechsen W und W' herum, und um das, was als der erste phasenverschobene Biegemodus des Durchflussmessers bezeichnet wird, angetrieben. Der Antrieb 104 kann eine oder mehrere wohlbekannte Anordnungen umfassen, wie z. B. einen Magneten, der an dem Durchflussrohr 103A befestigt ist, und eine gegenüberliegende Spule, die an dem Durchflussrohr 103B befestigt ist. Ein Wechselstrom wird durch die gegenüberliegende Spule geleitet, um zu bewirken, dass beide Durchflussrohre oszillieren. Durch die Messgerätelektronik 20 wird ein geeignetes Ansteuerungssignal über die Leitung 110 auf den Antrieb 104 angewendet. Das Kraftmuster, das durch den Antrieb 104 erzeugt wird, wird über die Lebensdauer des Sensors festgelegt (d. h., C_P ist konstant). Der Antrieb 104 erzeugt eine konstante Kraft und ein Hilfspositionssensor 107 bestimmt die Rohrverlagerung. Wie in 1 gezeigt, würde der Hilfssensor in der Nähe des Messwertgebers 105 oder 105' angeordnet, es könnten jedoch andere geeignete Positionen verwendet werden.
Die Messgerätelektronik 20 empfängt die rechten und linken Geschwindigkeitssignale, die jeweils in den Leitungen 111 und 111' auftreten, und die Rohrverlagerung über die Leitung 112. Die Messgerätelektronik 20 erzeugt das Ansteuerungssignal in Leitung 110, das bewirkt, dass der Antrieb 104 die Durchflussrohre 103A und 103B zum Oszillieren bringt. Die vorliegende Erfindung, wie sie hierin beschrieben wird, kann mehrere Ansteuerungssignale von mehreren Antrieben erzeugen. Die Messgerätelektronik 20 verarbeitet die rechten und linken Geschwindigkeitssignale und ein Rohrverlagerungssignal, um den Massendurchsatz zu berechnen und das Validierungssystem der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Der Pfad 26 stellt eine Eingabe- und eine Ausgabeeinrichtung bereit, was der Messgerätelektronik 20 gestattet mit einem Anwender verbunden zu sein.
2 zeigt einen Ablauf 200 zur Validierung des Durchfluss-Eichfaktors des Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip 5 unter Verwendung der berechneten Veränderungen bei seiner Biegesteifigkeit. Der Ablauf 200 beginnt bei Schritt 210, indem unter Verwendung des Antriebs 104 eine bekannte Kraft auf die Durchflussrohre 103A & B ausgeübt wird. In Schritt 220 bestimmt der Hilfspositionssensor 107 die Rohrverlagerung, die sich durch die Kraft ergibt, die durch den Antrieb 104 ausgeübt wird. Die Biegesteifigkeit K_new wird unter Verwendung der Kraft und der Rohrverlagerung von den Schritten 210 und 220 gemessen. Eine vorherige Biegesteifigkeit K_old wird in Schritt 240 zurückgewonnen. Diese vorherige Biegesteifigkeit wird entweder in der Fabrik oder nachdem das Messgerät eingebaut ist bestimmt. Schritt 250 vergleicht K_new mit K_old, um zu entscheiden, ob es eine Veränderung bei der Biegesteifigkeit des Messgeräts gegeben hat. Wenn keine Veränderung ermittelt wurde, zeigt Schritt 260 einen „Kein-Fehler”-Zustand an und wiederholt den Vorgang. Wenn ein Fehler ermittelt wurde, korrigiert Schritt 270 basierend auf der Steifigkeitsveränderung den Durchfluss-Eichfaktor (FCF).
Beispiel 2
Die Durchflussrohr-Biegesteifigkeit kann auch bestimmt werden, indem Punkte bei einer Rohr-Frequenzgang-Funktion (FRF) bei vorgegebenen Frequenzen geschätzt werden. Diese Punkte werden dann verwendet, um ein Modell mit einfachem Freiheitsgrad an die Daten anzupassen und letztlich den DC-Punkt (z. B. den Nulldurchgang) bei der FRF zu bestimmen.
Ein allgemeiner Ausdruck für eine beliebige (nicht zusammengestellten) Kreuzungspunkt-Beweglichkeits-Frequenzgang-Funktion kann als eine lineare Kombination von SDOF-Ansprechverhalten geschrieben werden:
oder alternativ moduliert durch:
wobei v die Messwertgebergeschwindigkeit ist, f ist die Antriebskraft und H(s) ist die FRF, die von Interesse ist. Der Regelkreis-Frequenzgang kann auf diese Weise gut approximiert werden. Tatsächlich wird bei Frequenzen, die sich in der Nähe der Antriebsfrequenz befinden, nur ein Begriff in der Summierung für eine gute Annäherung des Frequenzgangs benötigt.
Als eine Alternative zu der Beinhaltung mehrerer Modi, könnten die höheren Frequenzmodi von dem Regelkreis-Frequenzgang durch Auswählen der Position des Antriebs und der Messwertgeberspulen abgedeckt werden. Der zweite Biegemodus (Verdrehungsmodus) kann von dem Regelkreis-Frequenzgang abgedeckt werden, da der Antrieb sich an dem Knotenpunkt des zweiten Modus befindet. Wenn die Messwertgeber an den Knotenpunkten des dritten Modus angeordnet werden, dann wird der dritte Modus von dem Regelkreis-Frequenzgang ebenfalls abgedeckt. Mit diesem Antrieb/Messwertgeber-Muster liegt der Regelkreis-Frequenzgang sehr nahe bei einem SDOF-System.
Das Modellieren des Regelkreises als ein SDOF-System führt zu Folgendem:
oder äquivalent moduliert durch:
Der Regelkreis-Frequenzgang kann durch Integrieren (Multiplizieren mit 1/s) von der Beweglichkeit (Geschwindigkeit) zur Receptance (Verlagerung) umgewandelt werden:
wiederum äquivalent moduliert durch:
Der Steifigkeitsbegriff k_i entspricht der Biegesteifigkeit gut und ist deshalb ein guter Prädiktor von Veränderungen bei dem Durchflusskalkulationsfaktor, die durch Veränderungen bei der Biegesteifigkeit verursacht werden.
Um den Steifigkeitsbegriffsparameter k_i zu schätzen, können eine einzige oder mehrere Frequenzschätzungen verwendet werden. 3 zeigt einen Vorgang 300 zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors unter Verwendung einer einzigen Frequenzschätzung. Eine einzige Frequenzschätzung 300 beginnt in Schritt 310 durch Bestimmen einer Receptance-Übertragungsfunktion (9). In Schritt 320 wird die Umkehrung der Receptance-Übertragungsfunktion bei iω bestimmt, um den umgekehrten Receptance-Frequenzgang zu erhalten.
Als Nächstes lassen wir in Schritt 330 ω → 0:
Somit gilt für ω → 0: k₁ ≃ iω / H(iω) (14)
Wenn m₁ bekannt oder vernachlässigbar ist, dann kann eine größere Frequenz näher bei ω₁ verwendet werden, um k₁ zu schätzen durch: k₁ ≃ iω / H(iω) – c₁iω (15)
Wenn c₁ und m₁ beide bekannt sind, dann kann eine beliebige Frequenz verwendet werden, um k₁ zu schätzen durch: k₁ ≃ iω / H(iω)m₁(iω)² – c₁iω (16)
In Schritt 340 berechnen wir k₁ durch die Ausdrücke (14), (15) oder (16) mit Winkel ω im Bogenmaß/Neusekunde und korrigieren den Durchfluss-Eichfaktor basierend auf dem berechneten k₁ in Schritt 350.
4 zeigt einen Vorgang 400 zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors unter Verwendung Mehrfach-Frequenzschätzung. Die Mehrfach-Frequenzschätzung 400 beginnt in Schritt 410 durch Bestimmen der Konstanten m₁, c₁, k₁, ζ₁, ω₁ und A₁ unter Verwendung eines beliebigen Zeitbereich- oder Frequenzbereich-System-Bestimmungsverfahrens. In Schritt 420 wird ein Kurvenanpassungsverfahren verwendet, um ein rationales stetiges Zeitübertragungs-Funktionsmodell an den komplexen Frequenzgangvektor H bei der Gruppe von Frequenzen in Vektor W (im Bogenmaß/Neusekunde) anzupassen. Die Anzahl und Position (in der Frequenz) der FRF-Datenpunkte beeinflussen die Qualität der Anpassung. Eine gute Anpassung wird unter Verwendung von nicht mehr als 2 Frequenzgang-Datenpunkten erzielt. Das abgeleitete Modell weist folgende Form auf:
Das obige Modell ist nicht kompatibel mit der Beweglichkeits-(Geschwindigkeits-)Form des Regelkreis-Frequenzgangs, weil es keine Möglichkeit gibt, dass b(N_b + 1) = 0 gilt. In Schritt 430 erhalten wir ungefähr diese Grenze durch Umwandeln der Antriebs-Messwertgeber-Beweglichkeits-(Geschwindigkeits-)Frequenzgangdaten in die Receptance-(Verlagerungs-)Form. Die gemessenen Beweglichkeits-Frequenzgangdaten H müssen mit 1/(iω) multipliziert werden. Der gemessene Beweglichkeits-Antriebsstromkreis-Frequenzgang H sollte zwischen dem Antriebsspulenstrom (proportional zu der Kraft) und der Messwertgeberspannung (proportional zu der Geschwindigkeit) liegen.
Das Umwandeln der Beweglichkeits-Daten in die Receptance Daten ergibt H(s) in der Form:
wobei a(1) = 1. in Schritt 440 werden die modalen Parameter, die von Interesse sind, von dem Transferfunktionsmodell folgendermaßen extrahiert:
Die physikalischen Parameter können dann in Schritt 450 unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: m1 = 1/A₁ c₁ = 2ζ₁ω₁/A₁ k₁ = ω₁ ²/A₁ (20)
Sobald die physikalischen Parameter bestimmt sind, werden die Veränderungen bei dem Durchfluss-Eichfaktor ebenso wie andere Parameter, einschließlich der Masse und der Länge des Durchflussrohrs, bestimmt und in Schritt 460 korrigiert. Zusätzlich zu der Korrektur können, basierend auf den vorbestimmten Kriterien, Warnungen und ein Abschalten des Messgeräts eingeleitet werden.
Frequenzgang-Funktionsbestimmung unter Verwendung einer Mehrfachsinus-Anregung
Die genaue Berechnung der Punkte der FRF kann in Echtzeit schwierig sein. Die Fenstertechnik und die Spektrallinienschätzung weisen oft eine Schätzungsverzerrung auf, die einen direkten Einfluss auf die Fähigkeit, die FCF-Veränderungen vorherzusagen, aufweist. Um die Schätzpunkte bei der FRF wirkungsvoller zu bestimmen und die Notwendigkeit der Fenstertechnik zu beseitigen, wird eine Mehrfachsinus-Eingabe verwendet.
Das Mehrfachsinus-Eingabeverfahren wendet unter Verwendung eines Minimalspitzenfaktor-Mehrfachsinus-Eingabe-Anregungssignals eine wirkungsvolle Spektrallinien-Schätzungsroutine an. Das Minimalspitzenfaktor-Signal wird verwendet, um eine Spitzenwert-Ansteuerungsleistung zu minimieren und große Ausgangssignale zu begrenzen. Große Ausgangssignale weisen oft nicht-lineare Bestandteile auf, die Messfehler verursachen.
5 zeigt einen Vorgang 500 zur Berechnung der Spektrallinien, die bei der Validierung eines Durchflusseichfaktors unter Verwendung einer Mehrfachfrequenzschätzung verwendet werden. Der Vorgang 500 beginnt mit Schritt 510 durch Bestimmen der Messfrequenzen, die von Interesse sind. Die Frequenzen, die von Interesse sind, werden durch Folgendes bestimmt: f_j+1 = f_j + Δf (j = 1:N_sin) (21)
Als Nächstes wird ein Mehrfachsinus-Anregungssignal in Schritt 520 definiert als:
wobei:

fj: = Frequenzen für Mehrfachsinus
ϕj: = Phasenwinkel für Mehrfachsinus, wobei –π < ϕi < π
ti: = diskreter Zeitpunkt
N: = Anzahl der Datenpunkte in dem Mehrfachsinus
Nsin: = Anzahl der Sinuswellen in dem Mehrfachsinus

Um während der Minimierung des Spitzenwertes die Eingangsenergie zu maximieren, wird ein Spitzenfaktor (CF) in Schritt 530 bezüglich ϕ_j minimiert. Der Spitzenfaktor (CF) wird definiert als max/rms,
Um den Mehrfachsinus wirkungsvoll zu nutzen, müssen in Schritt 540 die Gesamtmesszeit und in Schritt 550 die Gesamtanzahl der Mittelungen bestimmt werden. Die Gesamtmesszeit kann unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: tp = 1/Δf (24)
Gleichung (24) ergibt eine Messzeit, die gleich der Periode des Mehrfachsinus ist, was zu einer Messung führt, die durch Parameterveränderungen minimal beeinflusst wird. Die Gesamtanzahl der erforderlichen Mittelungen wird normalerweise so gewählt, dass die Standardabweichung der Schätzung infolge Rauschen reduziert wird. Der Störabstand und seine unmittelbare Beziehung zu dem geschätzten Vertrauensbereich bestimmt normalerweise die Gesamtanzahl der Mittelungen, die für eine erforderliche Genauigkeit notwendig sind.
Schritt 560 wendet einen Mehrfachsinus x auf die Eingabe des Systems an und misst die sich ergebende Ausgabe y. Schritt 570 verwendet x und y, um unter Verwendung der hierin beschriebenen Technik die Übertragungsfunktion, die Steifigkeit und den Eichfaktor zu bestimmen.
Beispiel 3
Ein sich ändernder Durchfluss-Eichfaktor kann auch unter Verwendung eines Modells mit mehrfachem Freiheitsgrad ermittelt und korrigiert werden. Bei einem Modell mit mehrfachem Freiheitsgrad ist eine Veränderung bei dem Durchfluss-Eichfaktor eine Funktion von Modellparametern (d. h. Masse, Steifigkeit, Modusform, Komplexpol etc.), Fluid-Eigenschaften (Dichte, Druck etc.) und Umgebungsbedingungen (Temperatur, Schwingung etc.).
Um die Parameter zu bestimmen, die den Durchfluss-Eichfaktor beeinflussen, muss zunächst ein Ansprechverhalten-Modell bestimmt werden. Ansprechverhalten-Modelle sind insofern nützlich, als sie unmittelbare Messungen der tatsächlichen Anordnung darstellen. Das Ansprechverhalten der Anordnung von einer bekannten Anregung liegt üblicherweise in der Form einer Impulsverhalten-Funktion (IRF) oder einer Frequenzgang-Funktion (FRF) vor. Nach dem das Ansprechverhalten-Modell bestimmt ist, wird das Ansprechverhalten-Modell in ein modales Modell und dann in ein räumliches Modell umgewandelt.
In einem modalen Modell ist ein Durchfluss-Eichfaktor zum Beispiel eine Funktion der Modusform und der modalen Frequenzen, was durch die folgenden Ausdrücke gezeigt wird: Δ%MFCF = f(ρ_fluid, K) = C_fρ_fluid + C_KK Δ%MFCF = g(Φ, λ) = C_ΦΦ + C_λλ (25) wobei

Δ%MFCF: – prozentuale Veränderung des Durchfluss-Eichfaktors
ρfluid: – Fluid-Dichte
K: – Steifigkeit des Sensors
Φr: – Modusform
λr: – Komplexpol des Sensors des 1^ten Modus.

Durch periodisches Messen der modalen Parameter, der Fluid-Eigenschaften und weiterer Umgebungsparameter kann eine Veränderung bei dem Durchfluss-Eichfaktor ermittelt und korrigiert werden.
6 zeigt einen Vorgang 600 zur Validierung des Durchfluss-Eichfaktors eines Messgeräts nach dem Coriolis-Prinzip unter Verwendung eines Modells mit mehrfachem Freiheitsgrad. Der Vorgang 600 beginnt in Schritt 610 durch Erzeugen eines Ansprechverhalten-Modells einer Struktur. Schritt 620 wandelt das Ansprechverhalten-Modell von Schritt 610 in ein modales Modell um. Das modale Modell wird dann in Schritt 630 in ein räumliches Modell umgewandelt. In Schritt 640 können physikalische Parameter, wie z. B. die Biegesteifigkeit, aus dem räumlichen Modell bestimmt werden.
Schritt 650 vergleicht die gegenwärtigen physikalischen Parameterdaten mit den im Voraus bestimmten physikalischen Parameterdaten, um festzustellen, ob eine Veränderung aufgetreten ist. Wenn keine Veränderung aufgetreten ist, kann die Messung fortfahren, um auf Wunsch eines Anwenders bei einem vorbestimmten Intervall zu erfolgen. Wenn eine Veränderung aufgetreten ist, wird in Schritt 660 ein Fehlersignal erzeugt. Nachdem das Fehlersignal erzeugt ist, korrigiert Schritt 670 den Eichfaktor. Die Korrektur kann entweder automatisch oder auf Wunsch des Anwenders geschehen.
Die Korrektur des Durchfluss-Eichfaktors kann unter Verwendung verschiedener Verfahren durchgeführt werden, einschließlich Koeffizientenschätzung, Mehrfach-Fluid-Eichung und Hochrechnung. Die Koeffizientenschätzung verwendet Gleichungen, wie die obige Gleichung 25, mit einer Schätzung von C_f und C_K. Wenn zum Beispiel die Werkstoffeigenschaften eines Messgeräts durch die Temperatur beeinflusst werden, können die Werte für C_f und C_K durch Finite-Elemente-Analyse und Bestimmung einer nominalen Werkstoffeigenschaftsveränderung mit der Temperatur geschätzt werden.
Eine Mehrfach-Fluid-Eichung bezieht unter Verwendung von mindestens zwei Fluiden bei zwei unterschiedlichen Steifigkeiten die Eichung eines Messgeräts ein. Die Koeffizienten C_f und C_K können unter Verwendung der folgenden Anpassung mit Hilfe der Fehlerquadratmethode bestimmt werden:
Hochrechnungstechniken können ebenfalls verwendet werden, um den Durchfluss-Eichfaktor zu korrigieren. Anfängliche Modellparameter, Fluid-Eigenschaften und Temperaturdaten werden in dem Sender gesammelt, und die Koeffizienten für eine polynomische, n-dimensionale „Arbeitsoberfläche” f(ρ_fluid, K, T, σ, P, ...) würden bestimmt. Da es im Allgemeinen eine lineare Beziehung zwischen dem Durchfluss-Eichfaktor, den Fluid-Eigenschaften, den Modellparametern und der Temperatur gibt, würde eine Veränderung ermittelt, wenn Daten niemals Koeffizienten zeigen, die sich bezüglich den anfänglichen Koeffizienten verändern.
Wir nehmen beispielsweise an, dass die Fluid-Dichte den Durchfluss-Eichfaktor nicht beeinflusst, oder dass C_f null ist. Die gemessene Steifigkeit wird sich mit der Temperatur infolge der Veränderungen bei den Werkstoffeigenschaften des Durchflussrohrs verändern. Ferner wird sich die gemessene Steifigkeit infolge der Temperatur, welche die Werkstoffeigenschaften und die Empfindlichkeit eines Messwertgebers beeinflusst, verändern. Deshalb ist die Veränderungsrate der Steifigkeit infolge der Temperatur unbekannt. Trotzdem kann die Steifigkeit und die Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt, nämlich zum Zeitpunkt der Installation, gemessen werden. Die Daten können verwendet werden, um die Beziehung zwischen der Steifigkeit und der Temperatur festzustellen. Die meisten Werkstoffeigenschaften verändern sich über einen großen Bereich linear mit der Temperatur, was gezeigt wird durch: K(T) = f(T) ≈ C_KC_trans1ΔT + C_trans2 (27) wobei

CK: = Veränderungsrate der Steifigkeit infolge der Temperatur,
Ctrans1: = Veränderungsrate der Empfindlichkeitsveränderung des Messwertgebers und
Ctrans2: = Messwertgeber-Fehlanpassung.

Anfängliche Daten, die zum Zeitpunkt der Installation oder in der Fabrik über einen großen Temperaturbereich für das Durchflussrohr übernommen werden, erlauben Ihnen, C_K, C_trans1 und C_trans2 zu berechnen.
Die bei jeder Temperatur gemessene Steifigkeit wird in eine Trendlinie einfließen. Wenn genügend Steifigkeitsmessungen über einen sinnvollen Temperaturbereich gemacht wurden, kann das Gefälle oder die Rate der Veränderung der Steifigkeit unter Verwendung der Anpassung mit Hilfe der Fehlerquadratmethode bezüglich der Temperatur geschätzt werden. Das ist die allgemeine Veränderung der Steifigkeit bezüglich der Temperatur. Sobald die Steifigkeit und die Temperatur gemessen werden und die Datenpunkte fallen nicht auf die Kurve, dann ist eine Veränderung in dem Sensor aufgetreten und der MFCF hat sich ebenfalls verändert.
Die Tatsache dass die Steifigkeitsschätzung sich mit der Temperatur verändert, zeigt an, dass der Werkstoff des Durchflussrohrs und die Werkstoffeigenschaften des Messwertgebers einem leichten Fehler unterliegen. Bei den Temperatur-Korrekturkoeffizienten kann eine Korrektur vorgenommen werden, um die gemessene Steifigkeit verglichen mit dem Temperaturgefälle auf null zu bringen. Die Korrektur kann durch einen Optimierungsvorgang erfolgen, um den Fehler zu minimieren. Anschließend an diese Korrektur wird eine Steifigkeitsveränderung die Veränderung bei dem MFCF anzeigen.
Das Konzept eines Modells mit mehrfachem Freiheitsgrad kann auf weitere Parameter angewendet werden, einschließlich der Durchfluss-Eichfaktor-Veränderungen infolge der Fluid-Dichte, des Fluid-Drucks, externer Schwindungen etc.
Normierung
Die beschriebenen Lösungen für ein Modell mit mehrfachem Freiheitsgrad sind ideal, wenn sich die Anordnung im Zeitablauf nicht verändert. Bei einigen Anwendungen verändert sich die Anordnung sich jedoch im Zeitablauf. In dem Fall eines Durchflusssensors kann sich die Dichte eines Verabeitungs-Fluids, die von dem Sensor übermittelt wird, im Zeitablauf verändern, was zu einer Veränderung bei der Masse des Sensors führt. Ferner können sich die Umgebungstemperatur und die Temperatur des Verabeitungs-Fluids im Zeitablauf verändern, was die Werkstoffeigenschaften des Sensors ändert. Um sinnvolle Daten bei sich ändernden Bedingungen zu sammeln, muss ein Normierungsvorgang implementiert werden.
Für den Fall eines Durchflusssensors gibt es drei Hauptarten der Normierung. Die erste dient dazu, die Daten bezüglich einer Resonanzfrequenz zu normieren. Verschiedene Verabeitungs-Fluid-Eigenschaften, wie z. B. die Fluid-Dichte und der Fluid-Druck, bewirken, dass sich die Resonanzfrequenz verschiebt. Die zweite Hauptart dient dazu, die Daten bezüglich einer Bezugstemperatur zu normieren. Die dritte dient dazu, die Daten bezüglich der Verlagerung oder irgendeiner anderen Ansprechverhalten-Variablen zu normieren.
Ein typischer Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip arbeitet zum Beispiel bei einer bestimmten Resonanz für eine bestimmte Werkstoffdichte. Bei einer Fluid-Dichte liegt die Resonanzfrequenz bei 152 Hz. Wenn die Fluid-Dichte sich erhöht, verschiebt sich die Resonanzfrequenz nach unten auf 121 Hz. Die Position der Resonanzfrequenz relativ zu den Prüffrequenzen verursacht erhebliche Fehler bei der Schätzung der Modellparameter. Deshalb müssen die Daten normiert werden, um sinnvolle Ergebnisse zu erzeugen.
7 zeigt einen Vorgang 700 zur Normierung der Daten, um den Durchfluss-Eichfaktor eines Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip unter Verwendung eines Modells mit mehrfachem Freiheitsgrad zu korrigieren. Der Vorgang 700 beginnt bei Schritt 710 durch Empfangen der Daten von der Struktur. Sobald die Daten empfangen wurden, werden sie bezüglich der Resonanzfrequenz normiert. Daher können die Modellparameter aus den gemessenen Daten für eine beliebige Fluid-Dichte berechnet werden. Das Verfolgen der Resonanzfrequenz ermöglicht es, dass die Prüffrequenz als ein Skalar der Resonanzfrequenz festgelegt werden kann.
Als Nächstes normieren wir in Schritt 730 die Daten bezüglich einer Bezugstemperatur. Das korrigiert Fehler, die sich durch Daten ergeben, die bei zwei unterschiedlichen Temperaturen gemessen werden. Zum Beispiel verändern sich zwei wichtige Werkstoffeigenschaften mit der Temperatur, was eine Unstimmigkeit bei den gemessenen Daten bewirkt. Das Elastizitätsmodul des Rohrwerkstoffs verändert sich um ca. –4,2%/100°C. Da die meisten Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip Schwingspulen-Messwertgeber verwenden, um den Durchfluss und den Antrieb zu messen, werden die Temperaturveränderungen die Stärke des Magnetfelds und die Länge des Drahts auf der Spule verändern. Bei einem üblichen AlNiCo-Magneten verändert sich die magnetische Flussdichte um ca. –2,1%/100°C sowohl für den Antrieb als auch für den Messwertgeber.
Auch ein Modul des Durchflussmessers nach dem Coriolis-Prinzip wird sich mit der Temperatur verändern. Der Durchflussmesser nach dem Coriolis-Prinzip verwendet üblicherweise einen Temperatursensor, um die Temperatur des Fluids an den Sensor zu melden. Unter Verwendung dieser Temperaturmessung auf irgendeine Bezugstemperatur, können die FRF-Messungen auf irgendeine Bezugstemperatur zurück korrigiert werden.
In Schritt 740 werden die Daten bezüglich der Verlagerung oder irgendeiner anderen Ansprechverhalten-Variablen normiert. Das wird durch Integrieren von der Beweglichkeit (Geschwindigkeit/Kraft) zu der Receptance (Verlagerung/Kraft) getan. Das Folgende ist ein Beispiel für die Gleichung, die verwendet wird, um die gemessenen Daten zu normieren:
Sobald die Daten normiert wurden, korrigiert Schritt 750 den Durchfluss-Eichfaktor unter Verwendung der hierin beschriebenen Verfahren.

Claims

Verfahren zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Biegesteifigkeiten durch Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad bestimmt werden, und wobei das Modell mit einfachem Freiheitsgrad unter Verwendung eines Verfahrens gelöst wird, das die folgenden Schritte umfasst: Ausüben einer bekannten Kraft auf die Durchflussmesser-Komponente; Messen einer sich ergebenden Ablenkung der Durchflussmesser-Komponente; und Bestimmen der Biegesteifigkeiten, die auf die Kraft und auf die Ablenkung reagieren.
Verfahren zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Biegesteifigkeiten durch Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad bestimmt werden, und wobei das Modell mit einfachem Freiheitsgrad unter Verwendung eines Verfahrens gelöst wird, das die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen einer Receptance(Verschiebung pro Einheit Kraft)-Übertragungsfunktion; Berechnen eines umgekehrten Receptance-Frequenzgangs; und Bestimmen der Biegesteifigkeiten, die auf den Frequenzgang reagieren.
Verfahren zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Biegesteifigkeiten durch Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad bestimmt werden, und wobei das Modell mit einfachem Freiheitsgrad unter Verwendung eines Verfahrens gelöst wird, das die folgenden Schritte umfasst: Identifizierung von Konstanten; Anwenden eines Übertragungsfunktionsmodells auf einen komplexen Frequenzgang; Umwandeln der Übertragungsfunktion von einer Beweglichkeitsform zu einer Reaktionsform; Extrahieren modaler Parameter von der Übertragungsfunktion; und Berechnen der Biegesteifigkeiten, die auf die modalen Parameter reagieren.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Übertragungsfunktion unter Verwendung eines Mehrfach-Sinus-Anregungsverfahrens bestimmt wird, das die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen der Messfrequenzen, die von Interesse sind; Festlegen eines Mehrfach-Sinus-Anregungssignals; Durchführen einer Spitzenfaktor-Minimierung; Festlegen einer Gesamtmesszeit; Festlegen einer Gesamtzahl von Mittelwerten; Anwenden eines Mehrfach-Sinus' auf die Eingabe der Durchflussmesser-Komponente; Messen einer sich ergebenden Ausgabe, die auf die Mehrfach-Sinus-Eingabe reagiert; und Bestimmen der Übertragungsfunktion, die auf die Mehrfach-Sinus-Eingabe und die sich ergebende Ausgabe reagiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Anzeigen des Eichfehlerzustandes.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Korrigieren des Durchfluss-Eichfaktors, der auf den ermittelten Eichfehlerzustand reagiert.
Verfahren zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Biegesteifigkeiten durch Lösen eines Modells mit mehrfachem Freiheitsgrad bestimmt werden, und wobei das Verfahren des Lösens des Problems des mehrfachen Freiheitsgrads die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines Reaktionsmodells der Durchflussmesserstruktur; Umwandeln des Reaktionsmodells in ein modales Modell; Umwandeln des modalen Modells in ein räumliches Modell; und Bestimmen der Biegesteifigkeit von dem räumlichen Modell.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Eichfehler unter Verwendung von Koeffizientenschätzungstechniken korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Eichfehler unter Verwendung von Mehrfachfluid-Eichtechniken korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Eichfehler unter Verwendung von Hochrechnungstechniken korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Erzeugens eines Reaktionsmodells ferner den Schritt der Normierung der Modelldaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Normierungsschritt die folgenden Schritte umfasst: Normierung der Modelldaten bezüglich einer Resonanzfrequenz; Normierung der Modelldaten bezüglich einer Bezugstemperatur; und Normierung der Modelldaten bezüglich einer Reaktionsvariablen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Reaktionsvariable eine Verschiebung ist.
System zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; eine Einrichtung für das Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; eine Einrichtung für das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und eine Einrichtung für das Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Einrichtung für das Bestimmen der Biegesteifigkeiten eine Einrichtung für das Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad umfasst, und wobei die Einrichtung für das Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Ausüben einer bekannten Kraft auf die Durchflussmesser-Komponente; eine Einrichtung für das Messen einer sich ergebenden Ablenkung der Durchflussmesser-Komponente; und eine Einrichtung für das Bestimmen der Biegesteifigkeiten, die auf die Kraft und auf die Ablenkung reagieren.
System zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; eine Einrichtung für das Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; eine Einrichtung für das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und eine Einrichtung für das Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Einrichtung für das Bestimmen der Biegesteifigkeiten eine Einrichtung für das Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad umfasst, und wobei die Einrichtung für das Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Bestimmen einer Receptance-Übertragungsfunktion; eine Einrichtung für das Berechnen eines umgekehrten Receptance-Frequenzgangs; und eine Einrichtung für das Bestimmen der Biegesteifigkeiten, die auf den Frequenzgang reagieren.
System zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; eine Einrichtung für das Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; eine Einrichtung für das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und eine Einrichtung für das Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Einrichtung für das Bestimmen der Biegesteifigkeiten eine Einrichtung für das Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad umfasst, und wobei die Einrichtung für das Lösen eines Modells mit einfachem Freiheitsgrad Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Identifizieren von Konstanten; eine Einrichtung für das Anwenden eines Übertragungsfunktionsmodells auf einen komplexen Frequenzgang; eine Einrichtung für das Umwandeln der Übertragungsfunktion von einer Beweglichkeitsform zu einer Reaktionsform; eine Einrichtung für das Extrahieren modaler Parameter von der Übertragungsfunktion; und eine Einrichtung für das Berechnen der Biegesteifigkeiten, die auf die modalen Parameter reagieren.
System nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Übertragungsfunktion unter Verwendung einer Mehrfach-Sinus-Anregungseinrichtung bestimmt wird, wobei die Mehrfach-Sinus-Anregungseinrichtung Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Bestimmen der Messfrequenzen, die von Interesse sind; eine Einrichtung für das Festlegen eines Mehrfach-Sinus-Anregungssignals; eine Einrichtung für das Durchführen einer Spitzenfaktor-Minimierung; eine Einrichtung für das Festlegen einer Gesamtmesszeit; eine Einrichtung für das Festlegen einer Gesamtzahl von Mittelwerten; eine Einrichtung für das Anwenden eines Mehrfach-Sinus' auf die Eingabe der Durchflussmesser-Komponente; eine Einrichtung für das Messen einer sich ergebenden Ausgabe, die auf die Mehrfach-Sinus-Eingabe reagiert; und eine Einrichtung für das Bestimmen der Übertragungsfunktion, die auf die Mehrfach-Sinus-Eingabe und die sich ergebende Ausgabe reagiert.
System nach Anspruch 14, wobei das System ferner eine Einrichtung für das Anzeigen des Eichfehlerzustandes umfasst.
System nach Anspruch 15 oder 16, wobei das System ferner eine Einrichtung für das Korrigieren des Durchfluss-Eichfaktor-Fehlerzustands umfasst.
System zur Validierung eines Durchfluss-Eichfaktors eines Durchflussmessers, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Bestimmen einer anfänglichen Biegesteifigkeit einer Komponente des Durchflussmessers; eine Einrichtung für das Bestimmen einer aktuellen Biegesteifigkeit der Komponente; eine Einrichtung für das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit; und eine Einrichtung für das Ermitteln eines Eichfehlerzustandes, der auf das Vergleichen der anfänglichen Biegesteifigkeit mit der aktuellen Biegesteifigkeit reagiert, wobei die Einrichtung für das Bestimmen der Biegesteifigkeiten eine Einrichtung für das Lösen eines Modells mit mehrfachem Freiheitsgrad umfasst, und wobei die Einrichtung für das Lösen eines Modells mit mehrfachem Freiheitsgrad Folgendes umfasst: eine Einrichtung für das Erzeugen eines Reaktionsmodells der Durchflussmesserstruktur; eine Einrichtung für das Umwandeln des Reaktionsmodells in ein modales Modell; eine Einrichtung für das Umwandeln des modalen Modells in ein räumliches Modell; und eine Einrichtung für das Bestimmen der Biegesteifigkeit von dem räumlichen Modell.
System nach Anspruch 19, wobei die Einrichtung für das Korrigieren des Eichfehlers unter Verwendung von Koeffizientenschätzungstechniken korrigiert.
System nach Anspruch 19, wobei die Einrichtung für das Korrigieren des Eichfehlers unter Verwendung von Mehrfachfluid-Eichtechniken korrigiert.
System nach Anspruch 19, wobei die Einrichtung für das Korrigieren des Eichfehlers unter Verwendung von Hochrechnungstechniken korrigiert.
System nach Anspruch 20, wobei die Einrichtung für das Erzeugen eines Reaktionsmodells ferner eine Einrichtung für die Normierung der Modelldaten umfasst.
System nach Anspruch 24, wobei die Einrichtung für die Normierung der Modelldaten ferner Folgendes umfasst: eine Einrichtung für die Normierung der Modelldaten bezüglich einer Resonanzfrequenz; eine Einrichtung für die Normierung der Modelldaten bezüglich einer Bezugstemperatur; und eine Einrichtung für die Normierung der Modelldaten bezüglich einer Reaktionsvariablen.
System nach Anspruch 25, wobei die Reaktionsvariable eine Verschiebung ist.
System nach Anspruch 25, wobei die Reaktionsvariable eine Beschleunigung ist.