專利名稱：科里奧利流量計的橫向模式穩定器的制作方法
技術領域：
本發明涉及科里奧利流量計，更具體地，涉及一種用于改變科里奧利流量計的橫向模式流量管振動頻率的方法和裝置。本發明還涉及一種用于增大流量管諧振驅動頻率和流量管橫向模式振動頻率之間的頻率分離的方法和裝置。
問題科里奧利流量計的特征是當物質流流經流量管時，流量管在其諧振頻率下振動。當物質不流動時，流量管上的每一點與該流量管上的其它點同相地振動。位于流量管上的不同位置的兩個拾取裝置產生正弦曲線信號，當沒有物質流動時，這兩個正弦曲線具有相同的相位，而當有物質流動時，這兩個正弦曲線之間具有相位差。該相位差的產生是由于物質流經振動的流量管所產生的科里奧利力。沿流量管的長度任意兩點之間的振幅差基本上與物質流的質量流率成正比?？评飱W利質量流量計利用信號處理確定該相位差并產生一表明該物質流的質量流率及其它信息的輸出信號。
在操作中，流量管與一相鄰的相同部件如一用于直管科里奧利流量計的平衡棒被異相地驅動。驅動力由一電機械驅動器產生，該驅動器在它們的組合諧振頻率下產生流量管和平衡棒的異相振動。為了討論起見，假設平衡棒和流量管在一垂直的平面內被驅動器驅動。這些垂直振動相對較大，因為它們是在流量管和平衡棒的第一異相彎曲模式下，并且它們在其諧振頻率下被驅動。
具有物質流動的振動流量管的科里奧利偏轉也出現在與驅動振動相同的垂直相位內。在驅動頻率下出現科里奧利偏轉，但管的偏轉具有與彎曲模式相同的形狀，具有更高的頻率?？评飱W利偏轉的幅度大大地小于流量管驅動頻率振動的幅度。即使科里奧利響應的幅度相對較小，也是科里奧利響應產生拾取輸出信號，這些信號由流量計電子裝置處理，產生所需的質量流率及該流動物質的其它的信息。科里奧利流量計的輸出誤差一般可以達到.15％或更小。為了達到此準確度，必須保證科里奧利拾取信號中盡可能地沒有噪音和可能會削弱科里奧利拾取信號的處理的無用的信號。
在科里奧利流量計的實際操作中，在拾取裝置中產生的信號不僅包括所需的小幅度的科里奧利響應信號，而且還包括與所需的科里奧利響應信號一同進入處理電路的無用的信號。這些無用的信號的介入削弱了處理電路產生滿足小于.15％的誤差的目標的輸出信號的能力。
來自周圍環境的環境噪音會引起無用的拾取信號。環境噪音可能是由附近的機器和附近的汽車及公路交通引起的振動產生的。它還可能是由科里奧利流量計所連接的管路的振動所產生的。通過流量計的適當的安裝，將其獨立于由機器和交通所導致的振動，則可以克服環境噪音。來自連接管路振動的噪音可以由將流量計和管路的適當隔離來克服。
無用的信號的另一來源是流量計中的無用振動。這些無用振動比較難以克服，通過提高流量計的設計，可以使其最小化，但不能夠排除。
所有的科里奧利流量計具有在其諧振頻率下驅動流量管所產生的模式形狀。典型的流量計振動模式的形狀如下同相彎曲(IPB)同相橫向(IPL)異相彎曲(Drive)異相橫向(OPL)平衡棒第二彎曲異相彎曲是理想的驅動模式；其它的是不所需的模式。所有這些模式都是任一科里奧利流量計所固有的；但是好的設計可以使其最小化，而不是將這些無用模式排除。而且，這些模式的頻率隨著流動物質的密度而變。當一種模式改變頻率時，相鄰的模式之間就有可能產生交互作用，這會導致流量計變得不穩定，并產生不正確的輸出數據。如上所述，所需的用于產生流量計的理想的輸出信息的模式是異相彎曲驅動模式。就是這種模式產生科里奧利力。所產生的科里奧利響應由產生用于提供流量計輸出信息的信號的拾取來檢測。
同相橫向和異相橫向振動是任一流量計的設計中都必須著力解決的問題。對于一個好的科里奧利流量計設計，其目標是保證驅動頻率與低的同相橫向頻率和高的異相橫向頻率相隔一足夠的量來避免這兩個不同的橫向頻率對科里奧利單獨的響應信號的處理的不利影響或使其最小化。這是使電子處理線路產生具有所需的小于.15％的誤差的輸出信號所必需的。
由于各種流量計部件的不對稱，可以由驅動頻率或環境噪音產生無用的橫向振動。只要其頻率與驅動頻率相距一足夠的量，則也可以容忍橫向振動的存在。如果該差距沒有足夠大，則橫向頻率與驅動信號頻率的接近會產生拍頻及能產生無用的拾取信號的交互作用，這些無用的拾取信號會與所需的科里奧利響應信號一同進入電子處理線路。如果這些無用的橫向模式振動信號的幅度大于和/或接近于科里奧利響應信號的頻率，電子處理線路就不能處理科里奧利信號以產生具有所需準確度的輸出信息。
從以上所述可以看出，在科里奧利流量計的設計和操作過程中，使由無用振動模式所產生的信號的不利作用最小化以便保證流量計的科里奧利響應信號的處理及輸出信號的輸出準確度是需要解決的問題。
解決方案本發明解決了上述問題，并在現有技術上取得了進步，本發明包括用于改變科里奧利流量計流量管的振動特性的方法和裝置，使驅動和科里奧利響應頻率與同相和異相橫向振動頻率分別相距一足夠大的數量。該增加的相互差別強化了相關的流量計電子設備處理科里奧利響應信號進而得到理想的輸出準確度的能力。
如上所述，干擾科里奧利響應信號的處理的無用信號的產生有兩個根源。一個是環境噪音的存在。第二個是流量計結構中的無用振動。這兩種情況都會產生削弱科里奧利響應信號的信號處理的無用信號。
通過將科里奧利流量計與噪音源更好地隔離，可以將環境噪音降低至可接受的水平。由無用的流量計振動所產生的信號主要是由于流量計結構中的不對稱引起的。這種不對稱可能是由于驅動和/或拾取裝置在垂直平面內的不完善的安裝引起的。這種不對稱也可能是由流量計制造中不合適的焊縫或銅焊造成的。這種不對稱的結果是，比如一個驅動器，會在一所需的垂直平面內使流量管產生振動；但也有可能是在一不需要的橫向平面內使流量管振動至一更小的范圍。同樣，拾取裝置與流量管的連接也可能是不太完善的，以致于拾取裝置主要對垂直平面內的運動產生響應，但它們也響應橫向平面內的運動。換言之，沒有一個科里奧利流量計能夠在其制造和/或操作過程中都能做到盡善盡美，因此，應該僅在一垂直平面內操作的流量計部件即便很小，也會在一與垂直平面相垂直的平面內產生響應。所以這些部件的振動不僅具有理想的垂直分量，而且還具有無用的橫向分量。該橫向分量雖然很小但可以產生裝置輸出中的無用信號。
對于不可避免的橫向振動的解決方案是改變流量計的結構特性以控制其橫向振動頻率。這可以使橫向振動頻率與驅動信號頻率和科里奧利響應信號相距一較大的量。增加的頻率分離既降低了橫向振動幅度和拍頻，也降低了它們與科里奧利響應信號的相互作用。橫向模式頻率與驅動及科里奧利響應頻率之間的增加的頻率分離還使得相關的流量計電子設備更容易地處理科里奧利響應信號。接近科里奧利響應信號頻率的不能接受的橫向模式頻率在信號處理電路中需要一個相當窄的帶寬及選擇性。要想到達該狹窄的帶寬及選擇性是困難的而且很昂貴。
相反，當橫向模式振動頻率與科里奧利響應頻率相距一相當大的量時，流量計電子設備部件的帶寬及選擇性的需求降低了，以致科里奧利響應信號可以被處理以達到流量計輸出信息的理想的準確度。原因在于增加的頻率分離使流量計電子設備的選擇性將橫向模式信號拒絕或降低至一可接受的水平。
本發明的裝置和方法通過利用一固定到流量管的端部的同心環達到控制橫向振動頻率的目的，該同心環具有與流量管的每一側相接觸的橫向軸向伸展部分。這些橫向軸向伸展部分大大地增加了流量管產生橫向振動的剛性，并且對流量管在垂直(驅動)平面內的振動僅產生適度的影響。因而可以得到垂直流量管(驅動)頻率和流量管橫向振動頻率之間的增大了的頻率分離。該增加的頻率分離消除了不合需要的橫向模式振動頻率，使科里奧利響應信號的信號處理更容易，使流量計輸出信息的準確度更高。
可以看出，本發明的第一方面包括一科里奧利流量計，該流量計具有一用于容納一種物質流的流量管；一與所述流量管相連的平衡棒；
一驅動器，該驅動器使所述流量管和所述平衡棒在一驅動平面內同相地彼此相對地產生振動；在所述驅動平面內的所述振動和所述物質流共同地有效地促使所述流量管產生科里奧利偏轉；與所述流量管相連的監測所述科里奧利偏轉的拾取裝置；所述拾取裝置響應所述科里奧利偏轉的所述監測產生表示屬于所述物質流的信息的信號；流量計電子設備接收來自所述拾取裝置的信號并產生屬于所述物質流的輸出信息；操作過程中所述科里奧利流量計受到在偏離所述驅動平面的平面內的所述流量管的無用的橫向振動的影響；所述橫向振動在所述拾取裝置內產生無用的信號；當所述驅動頻率和所述橫向振動頻率之間的頻率分離小于一所需量時，所述無用信號使表示所述科里奧利偏轉的所述拾取信號的處理變得困難；所述科里奧利流量計還包括與所述流量管和所述平衡棒相連的橫向模式穩定器裝置；所述橫向模式穩定器裝置改變所述橫向振動的頻率，進而增加所述驅動頻率振動與所述橫向振動頻率之間的頻率分離超過所述所需量，以便于所述流量計電子設備處理所述科里奧利信號。
本發明的第二方面包括，第一方面的科里奧利流量計，其中所述橫向模式穩定器裝置包括固定到所述流量管的一第一和一第二側面上的伸展部分，用于提高所述橫向振動的諧振頻率。
本發明的第三方面包括，第一方面的科里奧利流量計，其中所述橫向模式穩定器裝置包括一將所述平衡棒的一第一端連接到所述流量管的一第一壁部分的第一橫向模式穩定器；一將所述平衡棒的一第二端連接到所述流量管的一第二壁部分的第二橫向模式穩定器；位于每一橫向模式穩定器上具有一用于容納所述流量管的一圓形孔的環部分；在每一橫向模式穩定器上從所述環部分軸向向內朝向所述流量管的一縱向中心沿所述流量管的橫向側面延伸的一第一和一第二橫向伸展部分；所述橫向伸展部分有效地提高橫向振動的諧振頻率。
本發明的第四方面包括，第一方面的科里奧利流量計，其中所述橫向模式穩定器裝置包括與所述平衡棒的一第一端相連的一第一橫向模式穩定器和與所述平衡棒的一第二端相連的一第二橫向模式穩定器；所述平衡棒的所述第一端和所述第二端分別連接到所述流量管的一第一壁部分和一第二壁部分上；所述平衡棒的方向基本上平行于所述流量管；每一個所述橫向模式穩定器具有一圓柱形環部分，該部分具有一用于容納所述流量管的圓形孔；每一個所述橫向模式穩定器的所述圓柱形環部分位于所述流量管的一外壁和所述平衡棒的一內壁之間；每一個所述橫向模式穩定器包括限定橫向圓周段的橫向伸展部分，該橫向圓周段從所述環部分相對于所述流量管的圓周部分朝向所述流量管的一縱向中心軸向向內延伸；所述橫向伸展部分有效地提高所述流量管的橫向諧振頻率，而保持所述驅動振動的諧振頻率基本不變；每一個所述橫向模式穩定器的頂部和底部圓周的頂部和底部段，限定沿圓周靠近由所述伸展部分限定的所述橫向圓周段的空缺部分。
本發明的第五方面包括，第一方面的流量計，其中所述橫向模式穩定器裝置包括一第一橫向模式穩定器和一第二橫向模式穩定器；每一橫向模式穩定器限定了一圓柱形環部分，該部分具有一適合于容納所述流量管的圓形孔；一對固定到所述環狀部分上的橫向伸展部分，它們在圓周方向上彼此相對并從所述環部分相對于所述流量管的橫向表面朝向所述流量管的一縱向中心向內延伸；一對在圓周上彼此相對并從所述環部分朝向所述流量管的所述縱向中心向內延伸的空缺部分，所述空缺部分在圓周上位于所述一對伸展部分之間；
所述橫向伸展部分使所述流量管相對于所述橫向振動的剛性增加，而保持相對于在所述驅動平面內的振動所述流量管的剛性相對未受影響；所述一對空缺部分和所述橫向伸展部分使得相對于所述流量管在所述驅動平面內的振動所述流量管相對未受影響；所述流量管的橫向振動的剛性提高了所述流量管的橫向振動的諧振頻率并使得所述科里奧利響應頻率和所述流量管的橫向振動頻率之間的頻率分離增加了。
本發明的第六方面包括，第一方面的科里奧利流量計，還包括一包圍所述流量管和所述平衡棒及所述橫向模式穩定器裝置的大體為圓柱形的殼體；與所述平衡棒的一第一端和一第二端及所述流量管和所述橫向模式穩定器裝置相連的一第一和一第二殼體連接件；所述殼體連接件的一第一外端連接到所述殼體的一第一內壁部分上；所述殼體連接件的一第二外端連接到所述殼體的一第二內壁部分上，該第二內壁部分在圓周上與所述第一內壁部分相對。
在本發明的第七方面中，第六方面的流量計，其中所述殼體連接件限定一基本上平的部分，從所述第一外端延伸至所述第二外端；一位于所述平的部分的中間部分上的基本上為圓形的孔；所述圓形孔容納所述流量管和所述橫向模式穩定器裝置的所述環部分。
本發明的第八方面包括一種增加科里奧利流量計的一所需的驅動頻率和一無用的橫向振動頻率之間的頻率分離的方法；所述方法包括以下步驟在一流量管和一與所述流量管相連的平衡棒的諧振頻率下，在一驅動平面內驅動所述科里奧利流量計的所述流量管；將一橫向模式穩定器裝置連接到所述流量管的圓周側面部分上，用于使所述側面部分相對于橫向振動的剛性增加；所述剛性的增加有效地提高所述流量管的橫向振動頻率，超過沒有與所述橫向模式穩定器裝置相連時所述流量管的橫向振動頻率。
本發明的第九方面包括，第八方面的方法，其中連接步驟包括將所述橫向模式穩定器裝置上的圓周橫向伸展部分連接到所述流量管的相對的圓周側面上以使所述流量管的所述側面相對于橫向振動剛性增加的步驟。
本發明的第十方面包括，第九方面的方法，還包括將所述流量管和所述橫向模式穩定器裝置及所述科里奧利流量計的一平衡棒連接到一殼體連接件上的步驟；和將所述殼體連接件的相對端連接到包圍所述科里奧利流量計的一殼體的一內表面上的步驟。
通過以下的結合附圖對本發明的一可能的實施例的詳細描述可以更好地理解本發明的這些及其它的目的和特性及優點，附圖包括圖1和2示出了本發明的橫向模式穩定器；圖3是本發明的一單一直管科里奧利流量計的側剖視圖；圖4是沿圖9中的線4-4所作的流量計的剖視圖；圖5是本發明的一流量計的側剖視圖；圖6是包含圖1和2所示的橫向模式穩定器的圖3所示的流量計的透視圖；圖7和8所示的透視圖示出了包含圖1和2所示的橫向模式穩定器的圖3的流量計；圖9是本發明的流量計的一部分的一側視圖。
發明的詳細描述圖1、2和3的說明本發明包括一科里奧利流量計，該流量計包含本發明的橫向模式穩定器，用于在保持流量管的諧振垂直驅動頻率和科里奧利響應頻率基本不變的情況下改變流量管的橫向諧振頻率。圖1和2示出了橫向模式穩定器。圖3至8示出了一直管科里奧利流量計中的橫向模式穩定器。
圖1和2所示的橫向模式穩定器包括一具有一中心孔115的圓柱形部件101，該中心孔115用于容納圖3至8所示的流量管303。圓柱形部件101具有一外表面，該外表面包括一環部分204(如圖2所示)和一對橫向側伸展部分108，每一個橫向側伸展部分108都具有一端部104和側表面205。橫向模式穩定器101在其頂部和底部分別具有一槽106，該槽用于容納一殼體連接件401的齒411，如圖4和6示出的。橫向模式穩定器部件101具有一對側向槽107，這些槽用于當部件101在制造過程中被安裝到流量管303上時實現銅焊操作。
圖1是沿圖2中的線1-1方向看的橫向模式穩定器101的端視圖。圖1中的部分109是部件101的空缺的四分之一圓周部分，它們沿圓周位于兩個包含部件101的橫向伸展部分108的四分之一圓周部分之間。如圖1和2中所示，每一個空缺圓周部分109包含一圓周部分或四分之一圓周部分，它們分別位于部件101的頂部和底部，在兩個包括伸展部分108的橫向四分之一圓周部分之間。部分105是空缺四分之一圓周部分109的內表面。兩個橫向伸展部分108分別位于圖1的左側和右側，而部分104位于圖2所示的每一個伸展部分108右后邊緣。
在圖2中，橫向模式穩定器部件101具有一外表面，該表面從機能上可以分為一環部分204和一對具有外表面205的橫向伸展部分108。在圖2中部件101的左端具有一端表面202及一傾斜表面203，該端表面202與環部分204基本垂直，傾斜表面203將端表面202的外圓周部分與環部分204的左端相互連接起來。表面202和203及槽106使圖6中的殼體連接件401及其齒411與橫向模式穩定器部件101的槽106嚙合。部分111、112、114和116分別包含橫向伸展部分108的上、下邊緣。
圖3是本發明的一直管科里奧利流量計300的剖視圖。流量計300包括環繞流量管303的殼體301，和一同心環繞平衡棒302，該棒302在其左右端與橫向模式穩定器部件101相連。流量管303延伸穿過殼體端310和頸部315，終止于法蘭部件306。流量管303的左端是部件307；流量管303的右端是部件318。一對拾取裝置LS和RS包括左和右線圈312及左和右磁鐵313。該流量計還包括一驅動器D，309，與平衡棒302和流量管303相連，用于驅動平衡棒和流量管，使其在流量管/平衡棒結構的第一彎曲模式諧振頻率下彼此異相。
由流量計電子設備316產生一驅動信號，經導體328至驅動器309來使流量管/平衡棒在其第一彎曲模式諧振頻率下振動。流量計電子設備接受經過路徑317和319來自拾取裝置LS和RS的信號，該信號表示了具有物質流的振動流量管的科里奧利位移。流量計電子設備316對這些信號進行處理，產生質量流量和其它的物質流所需的信息。流量計輸出信息經由路徑320輸出至一未示出的利用回路。
部件304包括殼體壁301。由于圖3是流量管303的一側剖視圖，未示出橫向模式穩定器101與殼體連接件401之間的連接。而且在圖3中也沒有示出殼體連接件401的端部407與殼體301的后內壁321之間的連接。部分305代表平衡棒302的內表面與流量管302的外表面之間的空間。
圖4和5的說明圖4示出了一蝶形殼體連接件401，它具有一外左端407連接到流量計殼體301的內壁408上。殼體連接件401的外右端403如圖4中所示也連接到殼體301的內壁408上。圖4和5共同公開了橫向模式穩定器部件101與流量管303、平衡棒302和殼體連接件401之間的連接方式。圖4是沿圖5中的線4-4所作的圖5所示結構的剖視圖。換言之，圖4是沿流量計的中部剖開的流量計結構的剖視圖。在圖4中，用最內端的一對同中心的陰影線示出的流量管303的中部是流量管303的壁的剖視圖。附于流量管303的壁的左側和右側部分上的是圓柱形橫向模式穩定器部件101的左和右橫向表面104。左橫向表面104的圓周邊緣部分在圖4中由線111和112表示。在該圖的右側的相應線是右橫向表面104的圓周端，在圖1中其圓周邊緣是114和116。圖4中的部分113是空缺底部109的表面，如圖2中所示。最上面的線113是空缺頂部109的內表面，如圖2中所示。
從流量管303的中心向外延伸的下一對圓周陰影線是平衡棒302的壁。它是交叉陰影部分421。在圖4的頂部和底部的部分421的外表面限定了連接到平衡棒302的頂部和底部上的殼體連接件401的部分。圖4的左側示出了連接到殼體壁408的內表面上的殼體連接件401的左端407。圖4的右側示出了連接到殼體壁408的內表面上的殼體連接件401的右端403。部分406是殼體連接件401與平衡棒302的連接處。
圖6的說明圖6示出了流量管303和平衡棒302并且詳細地示出了殼體連接件401和橫向模式穩定器101與平衡棒302的端部及流量管303的連接方式。其中清楚地示出了橫向模式穩定器101的橫向伸展部分108并示出了右橫向側伸展部分108的軸向內端104。還示出了橫向模式穩定器101的空缺部分109的內端113。殼體連接件401上的齒411能夠插入橫向模式穩定器101的槽106內。
圖7和8的說明圖7和8中示出了直管科里奧利流量計300，該流量計300具有一環繞流量管303及與其同心的平衡棒302的殼體301。流量管303從殼體301內延伸通過左和右殼體端部310和頸部315至法蘭部分306。在圖7中，部分307是流量管303的左端，部分308是流量管303的右端。法蘭306使流量管303能夠與一用于接納由流量計300處理過的原料的管線相連。法蘭306內的孔801使流量計能夠連接到該管線上。
如圖所示，橫向模式穩定器部件101連接到平衡棒302的每一端上。橫向模式穩定器部件101將平衡棒302與流量管303和殼體連接件401相連。每一個殼體連接件401的左外端407連接到圖4中所示的殼體301的壁321的內表面321上。圖4中的殼體連接件401的右端403的連接處410是殼體301的內壁321與殼體連接件401的右端的連接處。
圖7和8示出了橫向模式穩定器部件101與流量管303及平衡棒302之間的連接的詳細情況。在圖7中，橫向模式穩定器101與平衡棒302的左端和右端相連。橫向模式穩定器101安裝到平衡棒302的端部并位于平衡棒302和流量管303之間。穩定器101的圓周環部件204完全環繞流量管303。穩定器101的每一側的橫向伸展部分108朝向流量管303的中心沿軸向向內伸出。
圖7和8所示基本相同，只是圖8是流量計部件的剖視圖，而在圖7中更詳細地示出了橫向模式穩定器101。因此，圖1中的釬焊槽107在圖8中是一個介于流量管303和橫向伸展部分108之間的狹窄的空缺處。
從以上的針對流量計300的描述中可以看出，橫向模式穩定器101的存在使得橫向模式穩定器101及其橫向伸展部分108不再對流量管303的垂直振動產生影響。還可以看出，橫向伸展部分108對改變流量管303的橫向振動特性起作用，如圖7和8所示。這些橫向伸展部分108強化了其固定于其上的流量管303的橫向部分。這樣，流量管303的橫向振動節點或轉動支點有效地向內移動至每一個橫向伸展部分108的內端104。這就有效地縮短了流量管303的橫向振動的振動長度并提高了橫向振動的諧振頻率。
圖9的說明圖9是圖4中的流量計的外部頂視圖。圖9中示出了殼體301、殼體連接件401、流量管303、平衡棒302、環部件204及殼體連接件101的橫向伸展部分108。
基線流量計表1
具有橫向模式穩定器的流量計 表2
表1和2示出了本發明的橫向模式穩定器所帶來的益處。表1所示的數據為針對具有比重為0.5、1.0和1.5的物質采用基線未補償流量計所得到的。表2示出了利用具有本發明的橫向模式穩定器的流量計所得到的結果。
在表1和2中，SG一欄代表比重，IPL一欄代表同相橫向諧振頻率，Drive F一欄代表諧振驅動頻率，而OPL一欄代表異相橫向諧振頻率。最左邊的ΔF一欄代表同相橫向頻率與驅動頻率之間的頻率分離。最右邊的ΔF一欄代表驅動頻率與異相橫向諧振頻率之間的頻率分離。
表1示出對于比重為.5的物質，IPL與驅動頻率Drive F之間的ΔF為141。對于用于處理拾取(PICK OFF)信號的流量計電子部件的選擇性而言，這是可以接受的頻率分離異。然而，對于比重為.5的物質Drive F與OPL頻率之間的ΔF僅為7。這是不能接受的頻率分離異。還可以看出，對于比重為1.0和1.5的物質Drive F與OPL頻率之間的ΔF分別為19和35。還有不能接受的頻率分離異。
表2示出了利用一個與表1中所用的基線流量計相當的采用了一橫向模式穩定器的流量計所得到的結果。從表2中可以看出，對于所有的示出的比重值，IPL與Drive F頻率之間的ΔF大大地超過了表1中的流量計的相應值。而且，可以看出Drive F與OPL頻率之間的ΔF與表1中的基線流量計的相應的ΔF相比，也大幅度地增加了。對于比重為.5、1.0和1.5分別為46、48和55的ΔF值大大地提高了，給出了一個足夠大的頻率分離異，使流量計電子部件316能夠處理這些信號并得到具有所需準確度的輸出信息。
如在表2中看出的，橫向模式穩定器使得流量計的橫向模式增加，并使ΔF和Drive F及OPL頻率保持諧振連續。這使得在設計時具有更大的靈活性，因為可以降低OPL的橫向頻率，而不會有潛在模式的復雜變化或干涉。這使得流量計的信號穩定性提高了。
概括起來說，從以上所述可以看出，在一流量計內采用橫向模式穩定器的方案使得所需的和不所需的頻率之間的頻率分離異增大了，進而使得可以更容易地處理理想的科里奧利拾取信號，產生更準確的輸出數據。
可以想到的是本發明不局限于最佳實施例的描述，而是包含了在本發明的宗旨和范圍內的其它的修改和變化形式。例如，雖然本發明所公開的包括一單一直管科里奧利流量計的一部分，但是可以想到的是本發明并不局限于此，它可以與其它類型的包括不規則或彎曲形狀的單管流量計及具有多個流量管的科里奧利流量計一同使用。
權利要求
1.在一科里奧利流量計中一用于接收一種物質流的流量管(303)；一與所述流量管相連的平衡棒(302)；一驅動器(D)，該驅動器使所述流量管和所述平衡棒在一驅動平面內同相地彼此相對地產生振動；在所述驅動平面內的所述振動和所述物質流共同地有效地促使所述流量管產生科里奧利偏轉；與所述流量管相連的監測所述科里奧利偏轉的拾取裝置(LS，RS)；所述拾取裝置響應所述科里奧利偏轉產生代表關于所述物質流的信息的信號；流量計電子設備(316)接收來自所述拾取裝置的信號并產生關于所述物質流的輸出信息；操作過程中所述科里奧利流量計受到在偏離所述驅動平面的平面內的所述流量管的無用的橫向振動的影響；所述橫向振動在所述拾取裝置內產生無用的信號；當所述驅動頻率和所述橫向振動頻率之間的頻率分離小于一所需量時，所述無用信號使代表所述科里奧利偏轉的所述拾取信號的處理變得困難；其特征在于與所述流量管和所述平衡棒相連的橫向模式穩定器裝置(101)；所述橫向模式穩定器裝置改變所述橫向振動的頻率，從而使所述驅動頻率振動與所述橫向振動頻率之間的頻率分離增加到超過所述所需值，以便于所述流量計電子設備處理所述科里奧利信號。
2.如權利要求1所述的科里奧利流量計，其特征在于所述橫向模式穩定器裝置包括固定到所述流量管的一第一和一第二側面上的伸展部分(108)，用于提高所述橫向振動的諧振頻率。
3.如權利要求1所述的科里奧利流量計，其特征在于所述橫向模式穩定器裝置包括一將所述平衡棒(302)的一第一端連接到所述流量管(303)的一第一壁部的第一橫向模式穩定器(101)；一將所述平衡棒的一第二端連接到所述流量管的一第二壁部的第二橫向模式穩定器(101)；位于每一橫向模式穩定器上的具有一用于容納所述流量管的一圓形孔(115)的環部分(204)；在每一橫向模式穩定器上從所述環部分軸向向內朝向所述流量管的一縱向中心沿所述流量管的橫向側面延伸的一第一和一第二橫向伸展部分(108)；所述橫向伸展部分有效地提高橫向振動的諧振頻率。
4.如權利要求1所述的科里奧利流量計，還在于所述橫向模式穩定器裝置包括與所述平衡棒的一第一端相連的一第一橫向模式穩定器(101)和與所述平衡棒的一第二端相連的一第二橫向模式穩定器(101)；所述平衡棒的所述第一端和所述第二端分別連接到所述流量管的一第一壁部分和一第二壁部分上；所述平衡棒的方向基本上平行于所述流量管；每一個所述橫向模式穩定器具有一圓柱形環部分(204)，該部分具有一用于容納所述流量管的圓形孔(115)；每一個所述橫向模式穩定器的所述圓柱形環部分位于所述流量管的一外壁和所述平衡棒的一內壁之間；每一個所述橫向模式穩定器包括限定橫向圓周段的橫向伸展部分(108)，該橫向圓周段從所述環部分相對于所述流量管的圓周部分朝向所述流量管的一縱向中心軸向向內延伸；所述橫向伸展部分(108)有效地提高所述流量管的橫向諧振頻率，而保持所述驅動振動的諧振頻率基本不變；每一個所述橫向模式穩定器的頂部和底部圓周的頂部與底部段(109)，限定沿圓周靠近由所述伸展部分(108)限定的所述橫向圓周段(109)的空缺部分。
5.如權利要求1所述的流量計，還在于所述橫向模式穩定器裝置包括一第一橫向模式穩定器(101)和一第二橫向模式穩定器(101)；每一橫向模式穩定器限定了一圓柱形環部分(204)，該部分具有一適合于容納所述流量管的圓形孔(115)；一對固定到所述環部分(204)上的橫向伸展部分(108)，它們在圓周方向上彼此相對并從所述環部分相對于所述流量管的橫向表面朝向所述流量管的一縱向中心向內延伸；一對在圓周上彼此相對并從所述環部分朝向所述流量管的所述縱向中心向內延伸的空缺部分(109)，所述空缺部分在圓周上位于所述一對伸展部分之間；所述橫向伸展部分(108)使所述流量管相對于所述橫向振動的剛性增加，同時使所述流量管的剛性對于在所述驅動平面內的振動較不受影響；所述一對空缺部分(109)和所述橫向伸展部分使所述流量管對于在所述驅動平面內的振動較不受影響；所述流量管的橫向振動的剛性提高了所述流量管的橫向振動的諧振頻率，并增大所述科里奧利響應頻率和所述流量管的橫向振動頻率之間的頻率分離。
6.如權利要求1所述的科里奧利流量計，還包括一包圍所述流量管(303)和所述平衡棒(302)及所述橫向模式穩定器裝置(101)的大體為圓柱形的殼體(301)；與所述平衡棒的一第一端和一第二端及所述流量管和所述橫向模式穩定器裝置相連的一第一和一第二殼體連接件(401)；所述殼體連接件的一第一外端(407)連接到所述殼體的一第一內壁部分(408)上；所述殼體連接件的一第二外端(403)連接到所述殼體的所述內壁部分(408)上，該內壁部分在圓周上與所述第一內壁部分相對。
7.如權利要求6所述的流量計，其特征在于所述殼體連接件限定一基本上平的部分(401)，從所述第一外端(407)延伸至所述第二外端(403)；一位于所述平的部分的中間部分上的基本上為圓形的孔(404)；所述圓形孔容納所述流量管和所述橫向模式穩定器裝置的所述環部分(204)。
8.一種增加科里奧利流量計的一所需的驅動頻率和一無用的橫向振動頻率之間的頻率分離的方法；所述方法包括以下步驟在一流量管(303)和一與所述流量管相連的平衡棒(302)的諧振頻率下，在一驅動平面內驅動所述科里奧利流量計的所述流量管；其特征在于將一橫向模式穩定器裝置(101)連接到所述流量管的圓周側面部分上，使所述側面部分相對于橫向振動的剛性增加；所述剛性的增加有效地提高所述流量管的橫向振動頻率，超過沒有與所述橫向模式穩定器裝置相連時所述流量管的橫向振動頻率。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于連接步驟包括將所述橫向模式穩定器裝置(101)上的圓周橫向伸展部分(108)連接到所述流量管的相對的圓周側面上，以使所述流量管的所述側面相對于橫向振動剛性增加的步驟。
10.如權利要求9所述的方法，還包括將所述流量管(303)和所述橫向模式穩定器裝置(101)及所述科里奧利流量計的一平衡棒(302)連接到一殼體連接件(401)上的步驟；和將所述殼體連接件的相對端(407，403)連接到包圍所述科里奧利流量計的一殼體的一內表面(321)上的步驟。
全文摘要
通過增加流量管驅動頻率和無用的橫向模式振動頻率之間的頻率分離改善了科里奧利流量計的輸出信號的信號處理。一個圓柱狀的橫向模式穩定器靠近流量管的每一端部圍繞該流量管并位于一流量管和一環繞平衡棒之間。在每一橫向模式穩定器部件的相對圓周側面上的軸向延伸的橫向伸展部分使僅用于橫向振動的流量管端部的剛性增加。這使得流量管的橫向模式振動頻率提高,而保持驅動模式頻率相對未受影響。
文檔編號G01F1/84GK1353809SQ00806050
公開日2002年6月12日 申請日期2000年1月20日 優先權日1999年2月10日
發明者C·J·奧利拉 申請人:微動公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
