專利名稱：用于在科里奧利表中確定機械零值的技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及包含在科里奧利質量流率表中的裝置及方法，這種裝置及方法基本上消除由溫度引發的測量誤差，這種誤差是由于包含在這種表中的兩個分立的輸入通道電路之間存在的性能差別所產生的。
當前，科里奧利表正在廣闊的商業應用中找到越來越多的用途，作為一種精確的方法來測量各種工作流體的質量流率。
一般說來，一個科里奧利質量流率表包含一個或兩個平行導管或管子，典型情況下各導管是U型的流通管或管子，如在美國專利4，491，025(1985年1月1日頒發給J.E.Smith等人并歸本受讓人所有、此后稱作′025Smith專利)中所述的那樣。如′025Smith專利中所述，各流通管受驅動繞一個軸振蕩以建立一個轉動參照系。對于一個U型流通管，該軸可稱為撓曲軸。當工作流體流經各振蕩流通管時，流體的運動產生與流體的速度及管子的角速度兩者正交的反作用科里奧利力。這些反作用科里奧利力，雖然與驅動管子的力相比是相當小的，然而卻能導致各管子繞一條扭轉軸扭轉，對于U型流通管而言該軸是垂直于其撓曲軸的。傳遞給各管子的扭轉量與流經其中的工作流體的質量流率相關。使用從安裝在一個或兩個流通管上的磁性速度傳感器所獲得的速度信號，頻繁地對這一扭轉進行測定可以提供各流通管相對于另一個管子或一個固定參照物的完整的速度曲線圖。在雙流通管科里奧利表中，相對地驅動兩個流通管使得各流通管像一個音叉的一股那樣振蕩(振動)。這一“音叉”操作有利地基本上消除了所有可能屏蔽科里奧利力的有害振動。
在這樣一種科里奧利表中，流經該表的流體的質量流率一般地是與時間間隔(所謂“△t值)在正比的，該時間間隔是從位于一個流通管的一條側肢上的一個點越過一個予定的位置(例如一個對應的振蕩中心平面)的瞬間到位于同一流通管的對側肢上的一個對應點越過其對應位置(例如其對應的振蕩中心平面)的瞬間之間所經過的時間，對于平行雙管科里奧利質量流率表，這一時間間隔通常等于在驅動這些導管的基(共振)頻上兩個流通管所生成的速度信號之間的相位差。此外，各流通管振蕩的共振頻率取決于該導管的總質量，即空導管本身的質量加上流經其中的所有流體的質量。由于總質量是隨流經導管的流體的密度而變化的，同樣共振頻率也隨流全密度的變化而變化，正因如此，共振頻率可用于跟蹤流體密度的變化。
以往，在現有技術中為了力求生成與工作流體的質量流率成正比的輸出信號，應將兩個速度信號都經過至少一些模擬電路的處理。尤其是，與各速度傳感器相關聯的輸出信號是通常通過模擬電路作用的，例如，一積分器后隨一過零檢測器(比較器)，這些模擬電路是包含在獨立的對應輸入通道中的。在這一方面，可參照美國專利4，879，911(1989年11月14日頒發給M.J.Zolock)，4，872，351(1989年10月10日頒發給J.R.Ruesch)，4，843，890(1989年7月4日頒發給A.L.Samson等)以及4，422，338(1983年12月27日頒發給H.E.Smith)，所有這些都為本受讓人所擁有。雖然這些專利中所教導的各種方法在廣闊的一系列應用中提供足夠精確的結果，然而，在這些對比文件中所公開的表以及本技術中已知的類似的科里奧利表具有共同的使用復雜的缺點。
具體地說，科里奧利質量流表以檢測由兩個速度傳感器生成的信號之間的一個非常小的通道間相位差，即△T值，并將此差值變換成與質量流率成正比的一個信號來進行工作。雖然表面上△t值是通過時間差測量來得到的，實際上，這一值也是一種相位測定。使用這樣一種時間差測量能夠方便地提供一種精確地測定出現在速度傳感器信號之間的相位差的表現形式的方法。在本受讓人當前所制造的科里奧利表中，這一差值在最大流量時達到大約1130lsec。科里奧利表中的各輸入通道給予其輸入信號一些內部相位延時。雖然這一延時的量通常是相當小的，但與所檢測到的小的通道間相位差相比，即1301lsec或更小，它通常是有影響的。當前存在的科里奧利表依賴于假定各輸入通道給予其對應的速度信號一個有限的及固定的相位延時。這樣，這些科里奧利表通常依賴于在表標定中出現的一個真實的零流量條件上首先測定該通道間相位差(△t)或者所指示的質量流率。隨后，為了為當時流經的工作流體生成一個表面上精確的質量流率值，在測定實際流量時，這些表將以某種方式從所測得的△t或者相應的質量流率值中減去該產生的值。
不幸的是，在實踐中，這一假設已被證明為不精確的。首先，不但各輸入通道經常產生相對于另一個通道不同的內部相位延時量，并且各通道所產生的相位延時是與溫度相關的，并且不同的通道對于對應的溫度變化有不同的相位延時變化。這個溫度易變性導致一個溫度引起的通道間相位差。由于從實際通過表中的流量測得的相位差(△t)是相對地小的，從而在速度信號之間的測得的相位差及可歸因于由溫度引起的通道間相位差中的誤差在某些情況下是有影響的。這一誤差在當前可獲得的科里奧利質量流率表中通常是不考慮的。在某些情況下，這一誤差可能在質量流率測量中造成可觀的與溫度相關的誤差，從而在一定程度上損害測量結果。
致力于避免這一誤差，本領域中一種著名的方法是以一個溫控外殼遮蔽一個安裝的管道科里奧利表及其電子器件。這一防止表在工作中暴露在外部溫度變化中并將該表保持在一個相對固定的溫度中的方法大大增加了表的安裝成本從而并不是對一切場合都是適用的。因此，在需要考慮安裝費用的那些應用場合中，通常不采用這種方法。特別是在設置在室內并且不暴露于劇烈的溫度變化的表的那些應用中，由溫度引發的通道間相位差所導致的測量誤差通常認為是比較小且相對固定的。這樣，這一誤差通常是用戶所能容忍的。不幸的是，在表不是裝在一個溫控外殼中的其它應用中，諸如在表中可能經受劇烈的工作溫度波動的室外裝置中，這一誤差通常是變化的并且可能成為有影響的，因而需要加以考慮。
除了由溫度引發的通道間相位差之外，許多當前可獲得的科里奧利質量流率表還不利地表現與溫度相關的另一種測量誤差源。特別是，科里奧利表通常測定流通管的溫度，并且由于隨溫度變化的流通管的彈性的改變，根據導管的當前溫度相應地改變一個表因子值。這一改變后的表因子隨即被用于將通道間相位差(△t)值成比例地關聯到質量流率上。流通管溫度是通過數字化一個適當的模擬溫度傳感器的輸出信號來測量的，這種傳感器的例子如鉑RTD(電阻性溫度器件)，它是安裝在一個流通管的外表面上的。這一數字化的輸出通常采用頻率信號的方式，該信號時常是由一個電壓到頻率(V/F)轉換器生成的，將這一信號在一個給定的時間間隔上求和(計算)以產生一個與流通管溫度成正比的累計數字值。不幸的是，在實踐中，V/F轉換器常常表現某些溫度偏移，這種偏移根據環境溫度的變化幅度有可能在流通管溫度測量中導致高達數度的誤差。這一誤差本身又將損害質量流率。
美國專利4，817，448中(1989年4月4日頒發給J.W.Hargarten等人并為本受讓人所擁有，此后稱作′448Hargarten等人的專利)教導了在本技術中表面上解決科里奧利表的輸入通道的性能中與溫度相關的變化的方法。該專利公開了在科里奧利表中應用的一種兩通道切換輸入電路。具體地，該電路包含一個位于速度傳感器的輸出端與兩個通道的輸入端之間的一個雙極雙擲FER(場效應晶體管)開關。在一個位置上，該FET開關分別將左右速度傳感器的輸出端連接到對應的左右通道上;而在相對的位置上則將這些連接反向。在每一個相繼的流通管的運動周期上操作該開關以改變其裝置，以這一方式，每一個速度傳感器的輸出便相繼地交替作用在兩個通道上。在一個兩周期的間隔上，根據作用在兩個通道上的速度波形測定適當的時間間隔，然后求它們的平均值得出一個消除了由各單一通道引起的誤差的單一時間間隔值。然后將得到的這一時間間隔值應用于確定流經表的質量流率。
雖然這一方法確實基本上消除了溫度引發的通道間相位差，但它具有在一定程度上限制其實用性的缺點。具體地說，′448Hargarten等人的專利中所教導的裝置中的這一輸入電路并不包含積分器。由于缺少可以由積分器提供的任何低通濾波，所以這些輸入電路是容易受噪聲影響的。不幸的是，在該專利中所教導的開關方案不允許在輸入電路的開關部分中包含積分器，從而為了提供抗噪聲性必須在FET開關后面設置一個積分器，不幸的是，在這一位置上，積分器固有的相位延時就算有辦法補償的話也，不能容易地加以補償。由于該積分器不利地具有在輸入電路中構成最大的相位延時源的趨向，加入這樣一個積分器會在測出的△t值上加上一個誤差分量，即一個未補償的相位延時，此外，這一相位延時也隨溫度變化而變化。結果，得出的測量流率值中將包含一個誤差分量。從而，′448Hargarten等人的專利中所提出的方案對于相對地無噪聲環境只有有限的應用也是明顯的。
因此，在本技術中存在著對提供一種基本上對環境溫度變化不敏感的并從而并不顯露明顯的不利溫度影響并且能夠提供適當的抗噪聲性的提供精確的流量與流率輸出值的科里奧利表的需求。這樣一種表應在環境溫度的相對大范圍變化中具有可忽略不計的(如果有的話)溫度引發的測量誤差，從而允許在大量的各種應用中使用這種表來提供高度精確的流量測量，尤其是不需要將表裝在一個溫控外殼中。因此，這樣一種表所提供的提高了的測量精度以及與之相關聯的附帶的安裝費用的節省很可能拓廣這樣一種表的應用范圍。
本發明的一個目的是提供一種基本上對環境溫度變化不敏感的能夠提供精確輸出測量結果的科里奧利表。
一個特定目的是提供一種基本上(如果不是完全地)消除了對溫控外殼的需求的表。
另一個特定目的是提供一種科里奧利表，其中，所測得的流量與流率值不包含可覺察的誤差(如果有的話)，否則這種誤差有可能從輸入通道中出現的切換瞬變過程產生。
按照我的發明的教導，通過循環進行各通道的下述操作，特別是使用一個相對地短的周期便可完成這些以及其它的目的。這些操作是在(a)測定該通道的內部要位延時以及(b)根據△t值測定相略流量。然后對這一(些)粗略值以所測得的相位延時值進行補償，典型地是減去測得的相位延時值以得出一個經過修正的△t值。然后使用該經過修正的而不是象先有技術中那樣使用該粗略的△t值確定當前值質量流率。
具體地說，通常在現有的科里奧利流量表中所使用的兩個相同的輸入通道(即左的與右的)被兩對輸入通道(即，對A-C與V-C)所取代，這兩對輸入通道允許測定各通道對表現的當前內部相位延時。各通道對在測量其本身的內部相位延時即一種“調零”模式及測定實際流量情況的△t值即一種“測量”模式之間循環操作。給定了短的循環時間，當前相位延時值便能精確地反映當時出現在各通道對的操作中的任何溫度引發的改變。一旦知道了各對的當前內部相位延時值，然后該值便可用于修正隨后該對在其下一測量模式中產生的基于流量的△t值。因為各通道對提供的△t基于流量的測量是修正了該特定的對的相關當前內部相位延時的，所以不論表的環境溫度及其變化是怎樣的，這些△t值并不包含任何可覺察的溫度引發的誤差成分。這樣，按照我的發明構成的一種科里奧利表能夠便利地用于具有大的溫度變化的環境中而基本上不會因溫度變化而降低精度。
按照我的發明的一個較佳實施例的教導，我的創造性流量測量電路采用三條獨立的相同輸入通道(即，通道A、B、與C)，通道間相位差測量結果是相繼地與交替地通過它們為三條通道中的兩對中的每一對(即對A-C與B-C)測量出的。通道C作為一條參照通道并連續地向其提供兩個速度波形傳感器信號之一，并且對于這一較佳實施例的特定目的，將左方速度傳感器信號作為其輸入信號。對通道A與B的輸入則是左或右速度傳感器信號。雖然調零與測量模式都包含測定在一對通道中的通道間相位差，這兩種模式之間的基本差別是在調零模式中，同一速度傳感器信號是作用在該對中的兩條通道上的從而得出的通道間相位差測量值提供一個該對的內部相位延時的測量值;而在測量模式中，左右速度信號是作用在該對中的不同的對應通道上的，從而提供一個基于當前流量的△t值的盡管是未經修正的測量值，供隨后在確定當前質量流量與流率值中使用。雖然通道間相位差(△t)測量值是在兩種模式中都測定的，但是為了簡化問題與避免混淆，我將按照它們的出現區分這些值。今后，我將稱出現在調零模式中的那些相位測量值為通道間相位差測量值，及出現在測量模式中的那些為△t值。
具體地，對于在調零模式中工作的任一通道對，諸如對A-C，同一個即左速度傳感器信號作用在該對中的兩個通道的輸入端上。然后在一個所謂“調零”間隔中相繼地交重復地在這一間隔中求平均值結果測量通道間相位差測量值。理想情況下，如果這一對中的兩條通道顯示相同的內部相位延時，即通過通道A的相位延時等于參照通道C的相位延時，則所得出的通道間相位差測量值將全為零。然而，實際上在任何瞬間，所有三條通道通常有不同的內部相位延時。然而，由于各對的相位延時是相對于同一對照通道如通道C測出的，兩對之間的相位延時中的任何差值是由通道A與B間出現的內部相位延時中的差值引起的。一旦“調零”間隔結束，該對中的非參照通道的輸入端便被切換到另一個速度傳感器信號，即右速度傳感器信號。然后，在該通道對在“測量”模式中操作以前，允許經過一個有限的時間間隔，即包含一個所謂“切換”間隔，在測量模式中測量基于流量的△t值。切換間隔是足夠長的，使得所有由此產生的切換瞬變過程都能穩定下來。
為了提供連續的流量測量，當一對通道，例如A-C，正在調零模式中操作時，則另一對，例如B-C，正在其測量模式中操作。對于任何通道對，在其測量模式中得到的各相繼的當前的基于流量的△t值是典型地以減去內部相位延時的最新值為加以補償的，這一最新值是在該通道對的上一個調零模式中為該通道測定的。
一個通道對在測量模式中的工作時間，即測量間隔，等于另一通道在調零模式中工作的全部時間。后一時間中包括后一通道將其非參照通道輸入端從右速度傳感器信號切換到左速度傳感器信號，然后執行調零，并最后將其非參照通道輸入端從左返回到右速度傳感信號的時間。
在測量間隔時結束時，通道對只是簡單地切換模式，作為示例，通道對B-C首先將其非參照通道輸入端從右切換到左速度傳感器信號，而通道對A-C則開始基于流量的△t測量。一旦這一輸入切換完成通道對B-C隨即進行調零并隨著反方向上的通道切換，這時通道對A-C仍留在測量模式中，對于后繼的操作周期照此進行。
此外，根據我的創造性示教，通過RTD提供的并且具體地與V/F轉換器中的溫度編移相關的流通管的溫度測量中的溫度引發的誤差也同樣有利地消除了。具體地，為了消除這些誤差，除了RTD電壓以外，兩個參照電壓有選擇地并且相繼地通過V/F轉換器轉換成以計數表示的頻率值，并隨即用于定義一個將計數得出的頻率值關聯到測量得出的流通管溫度的一個線性關系，具體地說是一個比例因子。然后，只須簡單地將RTD電壓計數得出的頻率值乘以這一因子，便可得到對應的測量得出的流通管溫度的值。由于參照電壓并不隨溫度變化可覺察地變化(如果有變化的話)，并且是在相對地短的時間周期性上通過B/F轉換器重復地轉換的，比如以0.8秒的數量級，V/F產生的任何溫度偏移能夠精確地反映在參照電壓本身的得出的計數頻率值中。由于溫度偏移均衡地影響參照電壓與RTD電壓兩者的計數值，但不改變它們之間的關系，當比例因子乘以RTD電壓的計數頻率值時便可得取一個基本上與V/F轉換器所產生的任何溫度偏移無關的真實溫度值。通過消除測出的溫度中的溫度引發的誤差。表因子將被適當地修正使之精確地反應流通管的溫度變化。
此外，雖然我的創造性表根據在表標定中測得的若干無流量△t測量值確定了一個當前機械零點值(即表的零流量位移值)，我的創造性的表的一個特征是只有在這些無流量△t測量值的噪聲含量充分地低時才在以后補償實際流量測量值時使用該值，否則略去該值不用。無流量△t測量的次數取決于三個因素中的任何一個(a)當這些測量值的標準差落在一個收斂極限以下時，(b)當用戶手動終止機械調零過程時，或者(c)當已經測過了這些測量值的一個予定的最大次數時。
通過下面結合附圖的詳細說明可以清楚地理解本發明的教導，其中
圖1是科里奧利質量流率測量系統5的總體圖;
圖2描繪了圖1中所示眾所周知的表電子器件20的高層方框圖;
圖3示出圖3A與3B的圖紙的正確排列;
圖3A與3B。共同描繪根據我的當前發明的流量測量電路30的一個較佳實施例的高層方框圖;
圖4示出圖4A與4B的圖紙的正確排列;
圖4A與4B共同描繪了圖3A與3B中所示的流量測量電路30中的通道對A-C與B-C所執行的操作的定時圖;
圖5描繪了圖3A與3B中所示的流量測量電路30中所包含的電路70的狀態表;
圖6示出圖6A與6B的圖紙的正確排列;
圖6A與6B共同描繪圖3A與3B中所示的流量測量電路30中所包含的微處理器80所執行的流量測量基本主循環600的簡化流程圖;
圖7示出圖7A與7B的圖紙的正確排列;
圖7A與7B共同描繪了作為圖6A與6B中所示的主循環600的一部分執行的零點確定例程700的流程圖;
圖8示出圖8A與8B的圖紙的正確排列;
圖8A與8B共同描繪作為圖7A與7B中所示的零點確定例程700的一部分執行的機械調零例程800的流程圖;
圖9圖解地示出在一次機械調零過程中得到的測量的△t值的標準差，即δ△t，的各對應范圍發生的調零操作;
圖10圖解地示出可接受的與不可接受的機械零值的范圍;以及圖11示出圖3A與3B中所示的創造性流量測量電路30中所包含的微處理器80在周期性中斷基礎上執行的RTD溫度處理例程1100的流程圖。
為了方便理解，適當時，使用相同的參照數字來指示各圖中公共的相同元件。
本領域的技術人員在閱讀了下面的說明以后將頓然領會到本發明的創造性技術可以包含進使用多條模擬輸入通道測量多個輸入的多種多樣的電路中。使用我的發明可有利地基本(如果不是完全地的話)消除可能由于各通道間的性能差別以及諸如溫度，老化和/或其它不同地影響其中所包含的模擬電路的現象所導致的誤差。當然，這種用途將包含各種科里奧利表，不論這種表是測量一種工作流體的流量、流率、密度或者其它參數的。然而為了簡化的目的，我的創造性輸入電路將在一種雙導管科里奧利表的范圍中加以討論，這種表是特定地測量質量流率并合計質量流的。
圖1示出科里奧利質量流測量系統5的總體圖。
如圖所示，系統5包含兩個基本部件科里奧利表組件10及表電子設置20，表組件10測量一種要求的工作流體的質量流率。表電子設備經由導線100連接到表組件10，以直觀方式提供質量流率及質量流合計信息。質量流率信息是在導線26上以頻率型式及成比例的脈沖型式提供的。此外，為了易于與下游的過程控制和/或測量設備相連接，質量流率信息也在導線26上以4-20mA(毫安)的模擬型式提供。
如圖所示，科里奧利表組件10包括一對支管110與110′;管形部件150;一對平行的流通管130與130′，驅動機構180;一對速度檢測線圈160L與160R;以及一對永久磁鐵170L與170R。導管130與130′基本上是U形的，并將它們的兩端連接到導管安裝塊120與120′上，而后者又固定在各目的支管110與110′上，如圖1所示，通過科里奧利表組件10提供了一條連續的封閉流體路徑。具體地說，當表10經由入口端101與出口端101′連接進一個載有被測量的工作流體的導管系統(未示出)中時，流體通過支管110的入口端101中的孔進入該表并且通過其中一個具有逐漸變化的截面的通道被引到導管安裝塊120。在那里，流體被分流并被引導通過流通管130與130′。在流出通道130與130′時，工作流體在導管安裝塊120′中重新匯合成單一的一股，然后被引導到支管110′。在支管110′中，流體流經一條具有與支管110相同的逐漸改變的截面的通道(如用虛線105所示)到達在出口端101′中的一個孔。在端101′，流體重新進入該導管系統。管形部件150并不流通任何流體。而這一部件用于軸向對準支管110與110′并保持它們之間具有予定的間隔量，從而使這兩個支管能夠方便地支承安裝塊120與120′以及流通管130與130′。
U形流通管130與130′是經過選擇并適當地安裝在導管安裝塊上的，使它們分別具有繞撓曲軸W-W與W′-W′基本上相同的轉動慣量與彈性常數。這些撓曲軸是垂直地對向U形流通管的側肢并位于接近對應的導管安裝塊120與120′處的。U形流通管從安裝塊以基本上平行的形式向上伸出并具有繞它們各自的撓曲軸的基本上相等的轉動慣量與相等的彈性常數。由于導管的彈性常數是隨溫度變化的，電阻溫度檢測器(RTD)190(通常為鉑RTD器件)安裝在流通管之一上，這里是導管130′，以連續地測量導管的溫度。導管的溫度并從而對于流綜RTD的一個給定的電流而跨越RTD出現的電壓將受到流經該流通管的流體的溫度的影響。跨越該RTD出現的與溫度相關的電壓以一種眾所周知的方法被表電子設備20用來適當地補償彈性常數的值因導管溫度變化引起的改變。該RTD是由導線195連接到表電子設備20上的。
在相反的方向上繞其各自的撓曲軸以基本上它們共同的共振頻率(通常以正弦波形)驅動這兩個流通管。在這一方式中，兩個流愛管將象一個音叉的兩股叉一樣地振動。驅動機構280將振蕩驅動力作用在導管130與130′上。該驅動機構可以由許多公知的裝置中的任何一種構成，諸如作為說明，將一塊磁鐵安裝在流通管130′并將一個相對的線圈安裝在流通管130上，交流電流通過該線圈，以一個共同的頻率正弦振動兩個流通管。表電子設備20經由導線185將一個適當的驅動信號作用在驅動機構180上。
當這兩個流通管在相對的方向上受到驅動時，由于有流體流經兩個流通管，所以將沿各流通管130與130′的相鄰的側肢產生科里奧利力，但這兩個力是方向相反的;即在側肢131中產生的科里奧利力是與側肢131′中產生的相對的。這一現象之所以產生是因為雖然流體基本上在相同的平行方向上流過流通管，但振蕩(振動)流通管的角速度矢量是位于雖然基本上平行但卻相反的方向上的。對應地并且作為該科里奧利力的結果，在兩個流通管的振蕩周期的一半中，側肢131與131′將比只由驅動機構180產生的流通管的振蕩運動所引起的這兩肢之間出現的最小距離扭曲得更互相靠近。在下半個周期中，所生成的科里奧利力將側肢131與131′扭曲得比只由驅動機構180生在的流通管的振蕩運動所引起的這兩條側肢之間的最大距離更加互相分開。
在流通管的振蕩中，被強制靠近得比它們的對側側肢更近的兩條相鄰側肢將比它們的對側側肢更早到達它們行程的終點，在該點上它們的速度通過零點。從一對相鄰的側肢到達它們的行程終點的瞬間到對側的一對側肢，即被強制分開得更遠的一對，到達它們對應的終點的瞬間之間所經過的時間間隔(在這里也稱作通道間相位差，或時間差或簡單地稱作“△t值)是基本上與流經表組件10的流體的質量流率成正比的。讀者可參閱美國專利4，491，025(1985年元月一日頒發給J.E.Smith等人)得到的剛才提出的有關平行通路科里奧利流量表的工作原理的更詳細的討論。
為了測定該時間間隔VT，在導管130與131′中之一靠近它們的自由端處連接線圈160L與160R，并且在另一條導管接近自由端處連接永久磁鐵170L與170R。磁鐵170L與170R是這樣配置的使得線圈160L與160R位于包圍對應的永久磁鐵的空間范圍內，在該空間范圍內磁力線場是基本上均勻的。采取這種配置，線圈160L與160R所生在的電信號輸出提供導管在整個行程上的速度曲線圖，并且可通過若干種已知方法中的任何一種加以處理來確定該時間間隔，并進而確定流經表中的流體的質量流率。具體地，線圈160L與160R分別生成出現在導線165L與165R上的左、右速度信號。這樣，線圈160L與160R以及對應的磁鐵170L與170R分別構成左與右速度傳感器。雖然表面上Vt是通過時間差測量得到的，實際上Vt是一種相位測量。在這里使用時間差測量提供了測定出現在左與右速度傳感器信號之間的相位差的一種體現的精確方法。
如所指出的，表電子設置20分別接受出現在導線195上的RTD信號以及出現在導線165L與165R上的左與右速度信號作為輸入。如所指出的，表電子設備20同時生成出現在導線185上的驅動信號。將導線165L、165R、185與195集體地稱作導線100。表電子設備處理左與右速度信號及RTD信號以確定質量流率及流經表組件10中的流體的質量流總和。這一質量流率由表電子設備20以4-20mA模擬形式在導線26中的相關線上提供。質量流率信息同時在導線26中的一條適當的線上以頻率形式(通常以0-10KHz的最大范圍)提供以用于連接下游設備。
圖2中描繪了本領域中已知的表電子設備20的方框圖。如這里所示，表電子設備20由流量測量電路23、流通管驅動電路27及顯示器29構成。
圖2中所描繪的流通管驅動電路27經由導線185向驅動機構180提供一種適當的重復交替的或脈沖驅動信號。這一電路將驅動信號同步到出現在導線165L與25上的左速度信號。在工作中，電路27將兩個流通管保持在以基本共振頻率反向正弦振動運動中。如本領域中所知的，這一頻率是受到若干因素制約的，其中包括管本身的各種特性以及流經的工作流體的密度。由于電路27在本領域中是眾所周知的并且其具體實現并不構成本發明的任何部分，對這一電路將不作進一步詳細討論。為此，諸如可參閱諸如美國專利5，009，109(1991年4月23日頒發給P.Kalotay等人);4，934，196(1990年6月19日頒發給P、Rlmano)以及4，876，879(1989年10月31日頒發給J.Ruesch)，所有這些專利都為本受讓人所擁有并描述了流通管驅動電路的不同實施例。
流量測量電路23以已知的方法處理分別出現導線165L與165R上的左與右速度信號連同出現在導線195上的RTD信號以確定流經表組件10中的工作流體的質量流率及質量流總和。得出的質量流率信息在導線263(用于方便地連接附加的下游過程控制設備(未示出))上提供一個4-20mA的輸出信號，并在導線262(用于方便地連接一個遠程總和計算裝置(也未示出))上提供一個成比例的頻率信號。出現在導線262與263上的信號構成集體地出現在圖1中所示的導線26上的過程信號的一部分。導線26中的其它導線(未特別示出)提供流量總和信息以及其它過程參數，它們是以數字形式用于連接到適當的顯示器、遙測裝置和/或下游處理設備的。
由于流量測量電路23生成質量流量與總和流率信息的方法對本領域的技術人員是熟知的，此后將只討論與本發明有密切關系的那一部分電子設備組成部分。從這一方面考慮，測量電路23包含兩條分離的輸入通道左通道202與右通道212。各通道包含一個積分器及兩個信號是作用在對應的積分器206與216上的，它們中的每一個有效地構成一個低通濾波器。從這些積分器得到的輸出作用在過零檢測器(實際上比較器)208與218上，每當對應的求積分后的速度信號超出由一個小的予先定義的正與負電平，例如±V，所定義的一個電壓總口時，各過零檢測器產生一個電平改變。兩個過零檢測器208與218的輸出都作為控制信號送至計數器220去測量一個以在這些輸出的對應改變間出現的時鐘脈沖計數表示的定時間隔。這一間隔便是知名的△t值并且是隨工作流體的質量流率變化的。以計數表示的得出的△t值是并行地作為輸入數據送到處理電路235的。此外，RTD190被連接到RTD輸入電路224的一個輸入端上，該電路向RTD提供一個恒定的驅動電流，線性化跨越RTD出現的電壓，并使用電壓/頻率(V/F)轉換器226將這一電壓轉換成一個脈沖流，該脈沖流具有與RTD電壓中的變化成比例地變化的一個成比例的頻率。由電路224生成的脈沖流作為一個輸入作用在計數器228上，后者周期性地對該脈沖流計數并生成一個以計數表示的與所測出的溫度成比例的值。計數器228的內容同時作為輸出數據并行地作用在處理電路235上。處理電路235(典型地，它是一個以微處理器為基礎的系統)從作用在它上面的數字化的△t與溫度值確定當前的質量流率。關于這一點，該數字化溫度值被用于修正一個以流通管的當前溫度為基礎的表因子值，而這樣做便計入了流通管彈性隨溫度的變化。修正后的表因子(即溫度補償后的表因子RF)隨后被用于從當前測出的△t值成比例地確定質量流率。確定了質量流率之后，電路235隨即更新質量流量和并同時在連接到本機的顯示器29和/或下游過程控制設備的導線26上提供諸如適當的質量流率輸出信號之類。
現在已經清楚了左與右通道中所包含的模擬電路不利地在處理電路235所生成的結果質量流量及質量流率值中注入了某些誤差。特別是，不但各輸入通道互相之間常常具有不同的內部相位延時量，這些延時量是從積分器的輸入端到其過零檢測器的輸出端測得的，而且各通道內部所產生的相位延時是依賴于溫度的并且常常在各通道之間相對于溫度的對應變化的變化是不同的。這樣，例如左通道202可能顯示與右通道212所顯示的不相同的依賴于溫度的變化。這種易變性導致一個溫度引發的通道間相位差，該相位差表現為所測出的△t值中的一個誤差成分。由于從流經表中的實際流量本身得出的△t值是相對地小的，在某些情況中，這一誤差成分可能是有影響的。在當前可得到的科里奧利質量流率表中通常不考慮這一誤差。在一定條件下，特別是當表是位于室外環境并遭受大范圍的溫度變動時，這一誤差有可能在質量流率測量中加入可觀的依賴于溫度的誤差，從而在一定程度上損害這些測量值。
現在，撇開測出的△t值中的依賴于溫度的誤差，溫度測量電路本身也在處理電路235所生成的質量流量及流率值中加入另一個溫度引發的測量差源。在這一方面，象幾乎所有這種轉換器一樣，包含在RTD輸入電路224中的V/F轉換器226顯示出可測量到的溫度浮動。這種根據環境溫度變化的大小的浮動可能在流通管的溫度測量中導致高達若干度的一個誤差。這一誤差本身又會引起修正后的表因子中的誤差，而后者本身又將損害質量流率與質量流總和值。
為了消除現有技術中的科里奧利表尤其是含有以流量測量電路23為代表的電路的那些表中的缺點，我研制了一種用于科里奧里表的流量測量電路的技術，這一技術有利地使得由表測出的質量流量與質量流率值基本上對于溫度改變是不敏感的，從而提供它們的總體精度。
特別是，根據我當前的發明的教導，在先有技術流量測量電路中通常使用的兩條相同的輸入通道(即，左與右)為容許測量各通道對所顯示的相位延時的兩對輸入通道(即，對A-C與B-C)所取代。一旦知道了各通道對的相位延時的當前值，隨后該值便被用于校正該通道對隨后所測定的基于流量的△t值。由于各通道對是在一個相對地短的周期上在測量其本身的內部相位延時(即“調零”模式)與對實際流量條件測△t值(即“測量”模式)之間循環工作的，當前相位延時值便能精確地反映當時出現在各通道對的操作中的任何溫度引發的改變。因為由各通道對所提供的以△t流量為基礎的測量值是校正了與該特定的對相關聯的當前內部相位延時的，不論表的環境溫度及其變化如何，這些△t值并不包含任何可覺察的溫度引發的誤差成分。這樣，按照我的發明所構造的一種科里奧利表便能有利地用于溫度劇烈變化的環境中而基本上沒有因溫度變化而導致的精度降低。
具體地說，我的創造性流量測量電路采用三條分離的相同輸入通道(即通道A、B與C)，通過它們相繼地與交替地測量該三條通道的兩對，即對A-C與B-C，中每一對的通道間相位差測量值。通道A-C包含通道A與C;而通道對B-C包含通道B與C。通道C作為一條參照通道，并且連續地向其提供兩個速度波形傳感器信號之一作為其輸入信號，具體地為了本較佳實施例的目的，所提供的是左速度傳感器信號。對通道A與B的輸入則為左或右速度傳感器信號兩者之一。雖然在調零與測量模式中都包含測量一對通道中的通道間相位差，兩種模式間的根本區別在于在調零模式中同一(即左)速度傳感器信號是作用在該對中的兩條通道上，使得得到的通道間相位差測量提供該對的內部相位延時的一個測量值;而在測量模式中，左與右速度信號是作用在該對中不同的對應通道上的，從而提供以當前的流量為基礎的△t值的雖然未經校正的一個測量值，供以后在確定當前質量流量及流率值時使用。雖然在兩種模式中都測定通道間相位差(△t)測量值，為了簡化與避免混淆，我將用它們的出現來區別這些值。這樣，今后我將稱出現在調零模式中的相位測量值為通道間相位差測量值，而出現在測量模式中的相位測量值為△t值。同樣，任何通道對的通道間相位差測量值與△t值今后將一律集體地稱作定時測量值。
具體地，對任何工作在調零模式中的通道對，諸如對A-C，同一(即左)速度傳感器信號作用在該對中的兩條通道的輸入端上。然后在一個所謂“調零”間隔中相繼地并且重復地測定通道間相位差測量值并且在該間隔中將這些結果進行平均。理想地，如果該對中的兩條通道顯示相同的內部相位延時，即通過通道A的相位延時等于參照通道C的相位延時，則得到的通道向相位差測量值全都為零。然而，實際上在任何瞬間，所有三條通道常常具有不同的內部相位延時。雖然如此，由于各對的相位延時是相對于全一參照通道(即通道C)測定的，兩對之間的任何相位延時差是由通道A與B之間出現的內部相位延時中的差別引起的。一旦“調零”間隔終止，到該對中的非參照通道的輸入被切換到另一個速度傳感器信號，即右速度傳感器信號。然后，在該通道對工作在“測量”模式之前，允許經過一個有限的時間間隔(即包括一個所謂“切換”間隔)，在該“測量”模式中測定以流量為基礎的△t值。切換間隔是長得足以使所有得出的切換瞬態能夠穩定下來，例如，使它們的波幅下降到一個予定的電平以下。
當一對通道，諸如A-C，正在其調零模式中工作時，另一對，諸如B-C，則正在其測量模式中工作。對于任何通道對，在其測量模式中得到的各相繼測的以流量為基礎的△t值是典型地以減去該通道對的前一次調零模式中為其測得的內部相位延時的最新值為進行補償的。
一對通道在測量模式中工作的時間，即測量間隔，等于另一對在調零模式中工作的全部時間。后一時間(即“調零”間隔)包括后一通道將其非參照通道輸入端從右速度傳感器信號切換到左速度傳感器信號的時間(即“切換”間隔)，然后執行調零(在一個所謂“調零”間隔中)，以及最終將其非參照通道輸入端從左切換回右速度傳感器信號的時間。注意，調零間隔包括兩個切換間隔及一個調零間隔。
在測量間隔結束時，通道對簡單地變換模式，作為示例，通道對B-C最初將其非參照通道輸入端從右切換到左速度傳感器信號，而通道對A-C則開始進行以流量為基礎的△t測量。一旦這一輸入切換完成，然后通道對B-C進行調零，隨后在反方向上進行通道切換，而通道對A-C則保持在測量模式中，并且對于相繼的操作循環依此類推。當一個通道對完成了開始其測量模式中的操作前的后一次切換操作以后，如果需要，該通道可以進行一個有限時間間隔的以流量為基礎的△t值的測量，此后稱作“有效”間隔，為了簡化實現，它具有等于“調零”間隔的持續時間。由于兩條通道在“有效”間隔中都能同時提供來自兩個速度傳感器信號的以流量為基礎的△t值，則在理想的設有任何噪聲的情況下，隔離了與通道對相關聯的內部相位延時之間的干擾或差別，兩條通道產生相同的△t值。因此，作為一種附加的校驗，從各通道對在“有效”間隔中得到的一個或多個測得一以流量為基礎的△t值可以用為該對測出的相位延時的最新值加以補償以產生對應的經過校正的△t值的對。在每一這種對中的兩個值隨即可受互相進行比較。這些對中任何一對的這些值間的足夠大的差異通常表明一個誤差情況。
由于通道切換只發生在其相對的通道對正在用于提供以流量為基礎的測量時，任何切換瞬態(以及與之相關聯的噪聲)是有效地與流量與流率測量隔離的并且有利地不影響它們。此外，通過允許在調零開始前可經過一個適當地長的切換間隔，切換瞬態有利地并不影響正在調零的通道對的內部相位延時測量值。這樣，采用我的發明的科里奧利表的性能基本上(如果不是完全地的話)不受輸入切換瞬態等的影響。
切換與調零間隔的具體時間長度并不是關鍵的。然而，由于切換瞬態消失得比較快而且更多的求平均值通常為內部相位延時測量提供更高的精度，通常將切換間隔設置得比調零間隔短得多。考慮到這一點，以管子周期來衡量的切換間隔可持續例如16-32個這種周期，而調零周期可設置為耗用例如2048個這種周期以上。
此外，按照我的創造性教導，通過RTD提供的流通管的溫度測量值中的溫度引發的誤差，特別是與V/F轉換器中的溫度波動相關聯的溫度引發的誤差也可以有利地加以消除。具體地講，為了消除這些誤差，除了RTD電壓以外，有選擇地并且相繼地通過V/F轉換器將兩個參照電壓轉換成以計數表示的頻率值，并且隨即用于定義將計數得到的頻率值關聯到所測得的流通管溫度的一個線性關系，具體地為一個比例因子，這個比例因子聯系計數得出的頻率值以測量流通管溫度。然后，只須簡單地將RTD電壓的計數得出的頻率值乘以這一因子便可求得對應的測得的流通管溫度的值。由于參照電壓并不隨溫度變化而可覺察地變化，(如果有變化的話)并且是以相對地短的周期性各個重復地通過V/F轉換器轉換的，(其周期為例如0.8秒的數量級)，由V/F產生的任何溫度波動能夠精確地在參照電壓本身的得到的計數頻率值中得到反映。由于溫度波動等效地影響參照電壓與RTD電壓兩者的計數值，而不改變它們之間的關系，當將該比例因子乘以RTD電壓的計數頻率值時，便可生成一個基本上與V/F轉換器所產生的任何溫度波動無關的真實溫度值。通過消除所測出的溫度中的溫度引發的誤差，表因子將被以精確地反映流通管溫度中的變化的方式加以適當地修正。
A.硬件說明考慮到這一說明，在圖3A與3B中集體地描繪了創造性的流量測量電路30的一個較佳實施例的一個高層方框圖，并在圖3中示出了這些圖紙的正確拼接法。
本質上，流量測量電路30包括一個輸入多路復用器以及三條相同的輸入通道-其中一種是參照通道C，一個帶有關聯的定時計數器的有限狀態機器，以及一個微型計算機系統。對兩條非參照通道A與B的輸入是通過多路復用器由有限狀態機器在通過其各種狀態的循環中選擇的。為了為兩個通道對A-C與B-C中的各個生成定時測量值，即通道間相位差測量值與△t值，將來自三條通道的輸出作用在計數器上。由這些計數器提供的定時測量值連同來自有限狀態機器的狀態信息一起提供給微型計算機，后者本身確定質量流率的當前對應值。此外，RTD輸出與兩個參照電壓是通過一個適當的輸入開關、V/F轉換器及相關電路順序地轉換成對應的頻率值，并通過與有限狀態機器相關聯的定時計數器進行計數。為此得出的計數隨即由該計數器提交給微型計算機用于適當地修正表因子。
具體地如圖所示，流量測量電路30包括三條相同的輸入通道44、54與64，這里也分別稱為通道A、C與B。此外，這一流量測量電路還包括多路復用器31、電路70、模擬開關35、參照電壓發生器39、RTD輸入電路42、微型計算機80、輸出電路90以及輸入電路95。
圖3A與3B中所示的RTD輸入電路42執行與圖2A與2B中所示并在上面討論過和RTD輸入電路224相同的功能并且基本上包含相同的電路。
通道A與B中的每一條，其中以通道A作為示例，包含輸入模擬電路，后者只是簡單地表示為連接到一個電平檢測器的一個放大器。對于通道A，放大器46提供適當的左速度傳感器信號輸入濾波、電平移位以及得出的移位信號的放大。電平檢測器48(可以是一個上下限幅比較器)每當放大器46生成的輸出信號升高到一個小的正電壓以上或降低到一個小的負電壓以下時在其輸出信號上提供一個電平改變。在這一方面，這些通道中的每一條基本上提供與圖2中所示的流量測量電路23中的對應電路相同的功能。圖3A與3B中所示的通道C包含由放大器56與電平檢測器58表示的電路。參照通道C除了電平檢測器58所包含的為一個單一電平檢測器而不是一個上下限幅比較器以外其它方面與通道A與B是十分相似的，它檢測什么時候放大器56的輸出信號超過一個小的正電壓電平。多路復用器31是示例性地由三個分立的2至1多路復用器構成的，它有選擇地引導或者出現在導線165L上的左速度傳感器信號或者出現在導線165R上的右速度傳感器信號送到三條通道中每一條的輸入端。關于這一點，左與右速度傳感器信號是分別作用在多路復用器31的第一(A0、B0與C0)以及第二(A1、B1與C1)輸入端上的。選擇信號S0、S1與S2的狀態指定右或左速度傳感器信號中哪一個作用在該多路復用器的三個分立的(OA、OB與OC)輸出端上。由連接到選擇輸入端S0與S1的信號RPO-A與RPO-B構成的選擇信號33導致多路復用器分離地引導左或右速度傳感器信號兩者之一分別作為對通道A與B的輸入;而接地的選擇信號S2則導致多路復用器31連續地將出現在導線165L上的左速度傳感器信號引導到參照通道C的輸入端上。選擇信號33是由電路70中的控制邏輯72設置來執行適當的輸入切換的。
電路70包括控制邏輯72與定時計數器74、76與78。電路70，最好是由一個單一的特殊用途的集成電路構成的，本質上是一個定義一個周期性并且重復發生的定時間隔與伴隨的狀態的序列的有限狀態機器。在每一個這種定時間隔中，外部作用的輸入信號能夠起動與停止一個適當的定時計數器。在該間隔的結束時刻，可以以并行的格式讀取定時計數器的內容供以后使用。當這一電路應用在流量測量電路30時，集合在一起作為計數器75的定時計數器74與76被分別用于確定通道對A-C與B-C的定時測量。定時計數器78是用于計數RTD輸入電路42為通過開關35作用在其上的一個選定的模擬輸入信號所生成的頻率值的。控制邏輯72通過在導線79上施加一個適當的信號在各轉換間隔之前復位這一計數器。控制邏輯72由眾所周知的組合邏輯或其他邏輯構成。在以管周期中的持續時間初始化了調零與切換間隔之后，控制邏輯在導線33上生成選擇信號來控制多路復用器31去選擇與引導適當的波形傳感器信號到通道A或B中適當的一個的輸入端上，使得通道對重復地并且相對立地通過它們的調零與測量模式循環進行。此外，控制邏輯72還生成適當的控制信號，當這些信號經由導線77與79作用時，為各定時間隔適當地復位計數器76與74。此外，控制邏輯在導線34上生成去往模擬開關35的控制輸入端(C)的適當的選擇信號，這些選擇信號使得該開關將其輸入電壓中特定的一個，即出現在導線195上的RTD電壓或者兩個參照電壓中的一個(分別為1.9伏與零伏Vref1或Vref2)引導到RTD輸入電路42的一個輸入端供位于其中的V/F轉換器41以后轉換。參照電壓Vref1是從對照電壓發生器39本身包括一個眾所周知的對溫度變化表現可忽略的波動的高度穩定的電壓源。如以后將具體參照RTD溫度處理例程1100(結合圖11討論)討論的，V/F轉換器是在時間交錯的基礎上每隔0.1秒作用在模擬開關35的輸入端(其中只具體地示出了三個與本發明相關的輸入端I0、I1與I2)上的八個模擬電壓(只具體地示出并討論其中與本發明相關的三個)中的被選中的每一個進行一次轉換，每0.8秒種一次用于轉換成一個對應的頻率值。控制邏輯72指定在任何一個時間選擇模擬開關35的輸入電壓中的哪一個。下面結合圖4與5中分別示出的狀態表400與定時圖500相當詳細地說明電路70的狀態。
當電路70通過其不同的狀態循環時(總共有八種狀態)，這一電路將其當前狀態的值寫入一個內部寄存器(未示出)，當微型計算機80訪問該寄存器時，該寄存器將這一值作用在導線85上。微型計算機80隨即讀取這一值，該值本身又允許微型計算機去適當地處理計數器75與78經由對應的內部寄存器(未示出)與導線87與88提供的計數值。導線87分別為通道對A-C與B-C向微型計算機80供應粗糙的定時測量值，指定為RAW-RATE-A與RAW-RATE-B。取決于各通道對正在其中工作的模式，RAW-RATR-A與RAW-RATE-B將以計數表示為各通道對各提供一個單一的通道間相位差測量計算機提供RTD與參照電壓的計數頻率測量數據。此外，邏輯72還將一個值寫入另一個內部寄存器(未專門示出)，該值指定當時模擬開關35正在選擇哪一個模擬電壓供RTD輸入電路42轉換。該值也是經由導線85被微型計算機80讀取的。
此外，微型計算機在導線84上作用適當的信號以控制電路70的整體操作。微型計算機還通過導線82向控制邏輯72提供適當的地址信號指定一個特定的內部寄存器，微型計算機將從這一寄存器中讀取數據或向這一寄存器中寫入數據。
微型計算機還通過導線91與93分別連接到眾所周知的輸出電路90，該電路在導線26上提供若干標準輸出(諸如作為示例的顯示器接口、通信端口、4-20mA輸出導線263以及比例頻率輸出導線262);以及眾所周知的輸入電路95，它向表提供連接若干種眾所周知的輸入設備(諸如開關、用戶鍵盤、通信端口之類)。
微型計算機80使用市場上可購得的多種公知微處理器中的任何一種以及足夠的隨機存取存儲器(RAM)83用于數據存儲以及足夠的只讀存儲器(ROM)86用于程序與常數存儲。由于這一程序采用一種事件驅動任務體系結構，在微型計算機中提供了一個數據庫以方便在各種任務之間傳輸也共享所測得的與計算出的數據。基于它的輸入信息，具體地包含各對通道的通道間相位差測量值及△t值的定時測量值，以及計數頻率數據連同狀態信息(所有這些都是由電路70供給的)，微型計算機80計入測出的內部相位延時適當地校正各通道對所生成的測量△t值，確定一個精確的溫度補償的表因子，并在此以后使用校正后的△t值與這一因子確定當前的質量流量與質量流率值，所有這些將在下面結合圖6A與6B中所示的流量測量基本主循環600、圖7A與7B中所示的零確定例程700、圖8A與8B中所示的機械零例程800以及圖11中所示的RTD溫度處理例程1100作更詳細的討論。
為了提供對電路70與微型計算機80之間的交互作用的徹底理解，這一討論現在將參照圖4A、4B與5中所示的的定時圖400及狀態表500進行，它們集體詳細描述了電路70提供的功能以及它們之間時間上的關系。為了方便理解，在下面的討論中，讀者必須自始至終同時參照圖4A、4B及5。
圖4A與4B中所示的定時圖400定義各通道對的正常順序的模態操作以及它們之間的時間上的關系。
如上所述，每一個通道對A-C或B-C，在一個測量模式或者一個調零模式兩者之一中工作。當一個通道對在測量模式中工作時，另一個則在調零模式中工作，而在這些模式結束時互相交換這些模式。這些模式中各個的持續時間(“模態”間隔)永遠是相同的，即時間“t”。在這一方面，通道對A-C的調零模式410及通道對B-C的測量模式420同時工作，通道對A-C與B-C各自的測量模式440與調零模式450、調零模式470與測量模式480也是一樣。箭頭430、460與490表示三個相繼的模態間隔結束時通道對之間的模式轉換。
通道C被連續地供給左(L)速度傳感器信號并作為參照通道，另外兩條通道中的每一條的內部相位延時便是相對于它不斷地測定的。然而，作用在非參照通道A與B上的輸入信號則是根據對應通道對A-C與B-C的模式在左與右(R)速度傳感器信號之間切換的，并對各種不同的輸入配置進行相位差測量從而為各對生成通道間相位差測量值或△t值。
具體地，當一個通道對在測量模式中工作時，該對中的非參照通道，例如對A-C中的通道A，被供以右速度傳感器信號并且測量值是由在該對中出現的通道間相位差構成的。這些測量值提供以粗流量為基礎的△t值。這些測量值自始至終出現在該通道存在于測量模式中的整個時間“t”中。在這一時間中，這些測量值被提供給微型計算機供以后處理成對應的質量流率值。
與之對比，任何通道對，例如對B-C，在其調零模式中以下列序列執行四個獨立的功能(a)在切換間隔中將該對中的非參照通道的輸入端從右切換到左速度傳感器信號;(b)在調零間隔中提供該通道對的內部相位延時的測量值(即“調零);(c)在切換間隔中現次將非參照通道輸入端切換回右速度傳感器信號;以及(d)允許該對對一個調零間隔“有效”，在該間隔中可進行以流量為基礎的△t值的測量。由于在通道對B-C有效時相對的通道對，例如對A-C將在其測量間隔中有效地測量以流量為基礎的△t值，在這一“有效”間隔中兩條通道能夠同時提供同一速度傳感器信號的以流量為基礎的△t值。如果有必要進行額外的誤差校驗，微型計算機可以處理由該“有效”通道對所提供的測量值并將得到的校正后的△t值與使用另一通道對得到的那些△t值與使用另一通道對得到的那些△t值進行比較。它們之間的充分大的差異通常表明一種誤差狀態。
如圖4A與4B中示例性地所示，每個切換間隔的持續時間是16個管周期，而每一個調零間隔則出現在2048個連續的管周期上。從而，由兩個交錯的切換與調零間隔構成的時間“t”出現在4128管周期上。在表初始化期間，圖3A與3B所示的微型計算機80將以管周期表示的切換與調零間隔裝入電路70并且具體地說裝入其中的控制邏輯72。
如圖5中為電路70所描繪的狀態表500所示，在正常工作中，該電路連續地通過八種狀態順序循環，示例性地指明為狀態26、46、26、66、6A、6C、6A與6E，其中兩種狀態，即狀態26與6A是重復的。
這些狀態中的每一種存在一個固定的持續時間，切換間隔或者調零間隔二者之一。在所有八種狀態中，左速度傳感器信號是連續地作用在參照通道C的輸入端上的。
在前四種狀態中(狀態26、46、26、與66)，通道對A-C工作在測量模式中(此后稱作通道A測量模式)而通道對B-C則并發地工作在其調零模式中(此后稱作通道B調零模式)。在整個通道A測量模式中，電路70在多路復用器選擇信號RPO-A上生成一個低電平，使得右速度傳感器信號被連續地作用在通道A的輸入端上。在這一模式中，如字母“X”所指明的，通道對A-C提供以流量為基礎的△t值并因而作為測量通道對。此外，在狀態26開始時，為了首先將通道B輸入端人右切換到左速度傳感器信號，電路70最初以在多路復用器選擇信號RPO-B上作用一個高電平來開始通道B調零模式的起始。這便開始了通道B的切換狀態26，在這一狀態中通道對B-C并不進行測量只是提供一個足夠的時間間隔，即切換間隔tsw，使通道B上的所用切換瞬態與類似的波動2穩定下來。一旦這一狀態結束，電路70調用通道對B-C調零狀態46。在狀態46中(它持續調零間隔tZERO)電路70連續地對通道對B-C進行通道間相位差測量。微型計算機讀取這些測量值并加以平均以得出該通道對的內部相位延時的一個以計數表示的測量值。在調零間隔結束時，通道B切換狀態26重新出現將通道B的輸入端從左速度傳感器信號切換回右速度傳感器信號。為了做到這一點，電路70在多路復用器選擇信號RPO-B上生成一個低電平。這一狀態，在其中在通道對B-C上不進行測量，再一次持續一個切換間隔的長度使得通道B上的所用切換瞬態之類能夠穩定下來。在狀態26結束時，兩條通道有效狀態65出現一個調零間隔的長度，在這一間隔中如有必須除了同時通過通道對A-C出現的那些測量值之外也可以通過通道對B-C測量以流量為基礎的△t測量值，兩條通道都是“有效”的。在狀態66結束時，狀態6A、6C、6A與6E順序地出現，它們只是在相對的通道對上提供相同的操作而已。所有的狀態按順序地重復，等等。
B.軟件說明有了上面的理解，現在將針對圖3A與3B中所示的微型計算機80所執行的軟件的各方面進行討論。由于微型計算機能執行一系列與本發明無關的眾所周知的管理與控制功能，諸如為一個基于任務的應用程序提供一個數據庫管理程序及一個適當的系統環境，因此，為了簡化下面的討論;所有這些功能及伴隨的軟件已從下面的討論中省略。
圖6描繪了流量測量基本主循環600的一個簡化的流程圖，這一例程提供基本流量測量功能。
進入例程600時，執行進行到框610，在這里從電路70讀取當前的粗相位差測量數據(RAW-RATE-A與RAW-RATE-B)及狀態信息。取決于各通道對的當前模式，RAW-RATE-A與RAW-RATE-B將各提供以計數表示的一個單一的通道間相位差測量值或一個單一的△t值兩者之一。執行守框610之后，執行框620。該框執行零點確定例程700，它響應粗相位差測量值與狀態信息并且如下面詳細討論的，將當前在測量模式中工作的通道對的相位差數據作為一個基于流量的△t值進行處理，并將另一個通道對的相位差數據作炎一個通道間相位差測量值進行處理。這一例程利用這一測量值來確定后一通道對的電子零值。電子零值由兩個值組成，即以與△t相同的計數表示的兩個通道對的每一對相關聯的內部相位延時。此后，例程700確定科里奧利表的機械零點。機械零點是在△t測量中的一個修正值，如下面所述，它是在表標定時出現的零流量狀態中得到的。這些操作完成之后，例程700隨即以表的機械零值是在該對在其上一次調零模式操作中事先確定的)。校正在測量模式中操作的通道對的測出的當前△t值。
例程700全部執行過后，執行從框620進行到630。在執行后一個框時，通過一個雙桿軟件濾波器濾波框620平生的經過校正的△t值以消除噪聲之類，從而生成一個當前的經過濾波的△t值。以后執行進行到框640，它使用當前的經過濾波的△t值及經過溫度校正的流率因子計算當前容積與質量流率。這一溫度因子是通過在中斷基礎上執行的RTD溫度處理例程1100在周期性基礎上加以更新的，如下面詳細說明的。
框640完成時，執行框650。后者通過與對應的低流量(截斷)極限條件進行比較檢測容積與質量流率值，如果這些條件得到滿足則暫時將容積與質量流率設置為零。此后，執行進行到框660，當執行該框時，它將當前容積與質量流量值存儲在數據庫中供以后使用，諸如用于周期性地更新顯示、總流量讀數與/或表輸出。然后執行循環回例程610繼續進行。
在圖7A與7B中集體地描繪了零點確定例程700的流程圖，圖紙的正確拼接則示出在圖7中。這一例程包括四個獨立的段電子零點確定例程710，電子零點補償例程760，機械零點確定例程780，以及機械零點補償例程790。如上面一般性地討論的，例程700，具體地說通過例程710，確定當前在測量模式中操作的通道對的基于當前流量的△t值，并且確定在其調零模式中操作的另一通道對的當前電子零點值。例程760以在測量模式中操作的通道對的最新電子零點值對來自該通道對的各當前測定的△t值進行補償。例程780確定表的機械零點。最后，例程790以表的機械零點值校正當前在其測量模式中操作的通道對的基于流量的△t值。
具體地，在進入例程700時，特別是進入例程710時，執行首先進行到判定框703。該框判定變量STATE的值是否指示通道對A-C正在調零，即電路70的狀態是否由值“6C”給定(見圖5)。這一值是在微處理器80查詢時由電路70提供的(見圖3A與3B)。當現在出現這一狀態時，則執行通過由判定框703發出的YES(是)進行到框706，如圖7A與7B中所示。在執行后一個框時以RAW-RATE-A的當前值更新一個總和流率變量(TORAL-RATE)的值。如在調零間隔結束時所見到的，這一總和流率值是設置為等于零的。下面，執行框709將一個臨時標志(TEMP-STATE)的狀態設置為一個值(ZEROING-CHANNEL-A)表示通道對A-C當前正在進行調零。一旦出現這一情況，執行進行到框712，在那里只將一個循環計數器(COUNTER)的值增加1。然后，執行進行到判定框730。另一種情況，如果變量STATE的當前值指示通道對A-C不在調零，則執行通過從判定框703發出的NO(非)路徑進行到判定框715。后一個判定框檢測臨時標志的狀態以確定通道對A-C的調零是否剛結束，即是否該標志的值仍然等于ZEROING-CHAN-NEL-A。如果該通道對的調零剛剛結束，則判定框715經由其YES路徑將執行導向框718。在執行后一個框(718)時計算通道對A-C的電子零點值，即ELECT-ZERO-A，作為已經求出其總和的獨立測量值的一個單一的平均值，具體地說，將變量TOTAL-RATE的值除以循環計數器COUNTER的內容。一旦出現了這一情況，執行進行到框721將臨時標志的值設置為另一個值，在這里為NOT-ZEROING-CHANNEL-A，它表明通道對A-C不在進行調零。此后，執行進行到框724，只將循環計數器與總和流率變量的值復位到零。然后，執行進行到判定框730。當通過對A-C并未完成調零與并不是剛剛完成調零時，執行也經由從判定框715發出的NO路徑進行到這一判定框。
框730至751提供與框703-724相同的操作，但是用于確定通道對B-C的電子零點的值的，即ELECT-ZERO-B。具體地，判定框730判定變量STATE的值是否表明通道對B-C正在調零，即由值“46”給定電路70的狀態(見圖5)。如果現在正出現這一狀態，則執行經由從判定框730發出的YES路徑進行到框733，如圖7A與7B所示。當執行后一個框時，以RAW-RATE-B的當前值更新總和流率變量TOTAL-RATE的值。如在這一調零間隔結束時將見到的，這一總和流率值是設置為等于零的。下面，執行框736將臨時標志的狀態TEMP-STATE設置為值(ZEROING-CHANNEL-B)指明通道對B-C現在正在進行調零。一旦出現這一情況，執行進行到框739只將循環計數器COUNTER的值增加1。執行隨即進行到例程760。另一種情況，如果變量STATE的當前值表明通道對B-C不在調零，則執行經由從判定框730發出的NO路徑進行到判定框742。后一個判定框檢測臨時標志的狀態以判定是否通道對B-C剛剛結束調零，即是否這一標志的值仍然等于ZEROING-CHANNEL-B。如果該通道對剛剛結束調零，則判定框742通過其YES路徑。將執行導向框745。在執行后一框時計算通道對B-C的電子零點值，即ELECT-ZERO-B，作為已經求出它們的總和的獨立測量值的一個單一的平均值，具體地，將變量TOTAL-RATE的值除以循環計數器COUNTER的內容。一旦完成了這一計算，執行進行到框748將臨時標志的值設置為另一個值，在這里為NOT-ZEROING-CHANNEL-R，它表示通道對B-C不在進行調零。此后，執行進行到框751，它只將循環計數器與總和流率變量的值復位到零。執行隨即進行到例程760。另一種情況，如果通道對B-C并未完成與并不剛剛完成調零，執行也進行到這一例程，即經由判定框742發出的NO路徑。在這一點上，完成了例程710的執行。由于在任何一個時間，通道對之一在其調零模式中操作的，為些而執行的適當步驟在這一時間總是在確定對應的變量ELECT-ZERO-A或ELECT-ZERO-B的當前值，如上所述。
電子零點補償例程760只是以產生當前△t測量值的特定的通道對的電子零點值校正。(補償)該當前△t測量值。具體地，進入這一例程時，執行進行到判定框763，根據當前正在其測量模式中操作的是通道對B-C還是通道對A-C，分別將執行導向框767開769。如果執行被導向框767，則在執行該框時，則從RAW-RATE-B中減去通道對B-C的電子零點值并將結果存儲在變量△t中。另一種情況，如果執行被導向框769，則在執行這一框時從TAW-RATE-A中減去通道對A-C的電子零點值并將結果存儲在變量△t中。在執行完框767或769之后，執行進行到機械零點確定的例程780。
例程780確定表的機械零點的當前值。具體地，進入例程780時，執行進行到判定框781。在執行該框時，判定是否需要找出當前的機械零點值。如上面所指出的，一個機械零點是在表標定中無流量條件下確定的。如果當前正在進行表標定工且如果用戶通過按表電子設備上的一個適當按鈕指示沒有流量出現，則判定框781將執行經由其YES路徑導向框784。后一框執行機械零點例程800，如下面將詳細討論的，為表確定當前的機械零點值(MECH-ZERO)。一旦確定了這一值，執行進行到機械零點補償例程790。如果不在進行表標定或者如果用戶并未指明沒有流量出現則執行也經由從判定框781發出的NO路徑進行到例程790。
機械零點例程790包括框792，它在執行時只從變量△t的值中減去當前機械零點值MECH-ZERO，其結果是一個校正的△t測量值，該值以后將被過濾并被主循環600(具體為圖6中所示的框630與640)用于確定質量流率的當前值。一旦執行了框792，執行從例程710與700中出口，如圖7A與7B中所示，并返回到流量測量基本主循環600。
如上面所討論的，為了簡化軟件，例程700并不包含用于在各“有效”間隔中確定兩個通道對的對應的校正△t值以及比較這些結果對檢測它們之間的足夠大的差別及與之關聯的系統誤差的相應軟件。例程700可以方便地由任何熟悉該技術的人員加以修改以加入這一軟件。
圖8A與8B一起描繪了機械零點例程800的流程圖;這兩張圖紙的正確拼接示出在圖8中。如上面所討論的，例程800確定表的機械零點的當前值。本質上并如上面所討論的，這一零點的當前值是首先計算在表標定中無流量條件下得到的△t值的標準偏移δ△t來確定的。這一標準偏移提供在無流量條件下出現在△t測量值上的噪聲的一個度量。只有當噪聲充分低時，即標準偏移的值低于一個最小閾值時，機械零點的最新值才被更新以反映其當前值;否則，只是簡單地忽略這一當前值。用于確定標準偏移的測得△t值的數目是由下述三條準則中的任何一條控制的(a)一位用戶通過按一個適當的按鈕終止機械調零，或者(c)如果已經取得了一個予定數目的測得△t值。此外，在以其當前值取代其最近值以前，要進行適當的極限校驗以保證機械零點的當前值位于予先定義的界限之內。
具體地，進入例程800時，執行進行到判定框803。在執行該框時，它檢測一個標志(ZEROSTATE)的狀態以判定是否確定機械零點的過程當前正在進行。這一標志是由相應的軟件(未示出)設置來起動這一過程的。如果這一過程正在進行，判定框803互由其YES路徑將執行導向框806。執行后一個框時，以當前△t值更新一個總和變量(ZERO-TOTAL)的值。以后將會看到，這一總和值是在調零間隔結束時設置為等于零的。一旦執行了框806，執行進行到框809將一個循環計數器ZERO-COUNT的內容增加1。此后，執行進行到判定框820。另一種情況，如果當前不在確定機械零點值，即ZEROSTATE標志的狀態現在無效，則執行經由從判定框803發出的NO路徑進行到框812。后一個框將ZERO-STATE標志復位到有效狀態，設置ZERO-TORAL與循環計數器ZERO-COUNT的值為零，并將變量MIN-STD-DEV的值設置為一個大的予定數(只要它充分超過標準偏移的期望值，它的具體值是無關緊要的)。此后，執行框816復位所有與機械零點過程相關的誤差標志。實現了這一點以后，執行進行到判定框820。
執行判定框820時，判定是否已經出現了確定一個機械零點值所需的最少個數的測得的△t值，即具體地說是否循環計數器ZERO-COUNT的當前值超過了一個予定的最小值MIN-ZERO-COUNT，后者通常等于十進制值“100”。如果足夠數量的△t值已經出現，則執行經由路徑872及從判定框820發出的NO路徑822從例程800出口。另一種情況，如果出現了最小數量的△t值則，則判定框820將執行通過其YES路徑導向框823。執行后一個框時，更新到目前為止為用于確定一個機械零點值而當前已經測定的一△t值的標準偏移δ，并將結果存儲在變量STD-DEV中。一旦這一事件出現，執行進行到判定框826，它對照一個為此而設置的最小值檢驗得出的標準偏移值。如果得出的標準偏移小于該最小值，判定框7826將執行經由其YES路徑導向框829。后一個框計算機械零點的一個暫時當前值(MECH-ZERO-TEMP)，它是在當前的機械零點過程中到此為止所得到的總和△t值的一個平均值，即ZERO-TOTAL的值除以循環計數器ZERO-COUNT的內容。一旦這一事件發生，框829將最小標準偏移值設置為等于標準偏移的當前值。這樣做，在這一當前機械零點過程中到此為止所已確定的標準偏移的最小值便總是可以以下面要討論的方式使用來判定機械零點的當前值是否噪聲太大從而不能接受。一旦框829完全執行以后，執行進行到判定框823。另一種情況，如果標準偏移的當前值現在等于或超過其最小值時，執行徑由判定框826發出的NO路徑也進行到這一判定框823。
在這一點上，通過判定框823、836與840順序進行三個獨立的檢測，以確定是否已經取得了判定當前機械零值的足夠數量△t值。這種測量繼續進行到產生足夠的數量。具體地，判定框823判定標準偏移的當前值是否小于一個收斂極限。在這一情況中，如果標準偏移隨相繼的△t值而下降，并且已降到一個予定極限值以下則任何附加的測量不大會對機械零值產生有害的影響。相應地，如果標準偏移以此方式下降，則判定框823通過其YES路徑將執行導向判定框843。另一種情況，如果標準偏移的當前值仍高于收斂極限，則執行經由從判定框823發出的NO路徑進行到判定框836。后一判定框判定用戶是否已經按下一個按鈕或者已向表提出適當的指示結束當前的機械零點過程。如果用戶終止這一過程，則判定框836通過其TES路徑將執行導向判定框843。另一種情況，如果用戶并未終止當前的機械零點過程，則則判定框836通過其NO路徑將執行導向判定框840。執行判定框840時，判定測量△t值的最大次數MAX-COUNT是否剛剛出現。如果這一最大數量的測量次數，例如2000次測量，已經出現，則判定框840通過其YES路徑將執行導向判定框843。另一種情況，如果這種測量的最大次數并未出現，則為了適當地處理下一個相繼的△t測量值，執行徑由從判定框840發出的NO路徑841并經由路徑872從例程800出口。
在例程800的這一點上，已經根據足夠數量的相繼的△t測量值確定了機械零點的一個雖然是暫時的當前值。判定框843、846與851現在判定這一機械零點值是否位于予定的極限之內，例如作為示例±3μsec(微秒)，以及這一機械零點值是否是相對地無噪聲的。具體地，判定框843判定當前暫時機械零點值是否小于一個下限，即作為示例的-3μsec。如果在負方向上超過了這一極限，則判定框843通過其TES路徑將執行導向框854。由于這表示一種錯誤狀態，執行框854時將一個相應的錯誤標志，即MECHANICALZEROTOOLOW(機械零點太低)，設置為真。另一種情況，如果下限沒有在負方向上被超出，則判定框843通過其NO路徑將執行導向判定框846，后一判定框判定當前暫時機械零點值是否大于一個上限，即作為示例的+3μsec。如果，在正方向超過了這一極限，則判定框846通過其YES路徑將執行導向框859。由于這表示一種錯誤狀態，執行框859時將一個相應的錯誤標志，即MECHANICALZEROTOOHIGH(機械零點太高)，設置為真。上下±3μsec限值是根據經驗確定的，作為本受讓人當前制造的表的所有以無流量為基礎的△t值所必須位于其間的值。另一種情況，如果這兩個極限中沒有一個被超過，則判定框846通過其NO路徑將執行導向判定框851。后一判定框判定暫時機械零點值是否充分地無噪聲，即是否所有用于生成這一值的相繼的△t值都具有小于給定的變化量，這時通過將現在的最小標準偏移值與一個等于收斂值的一個予置的整數倍(“n”)，通常為兩倍，進行比較而判定的。
關于這一點，當標準偏移達到其最小值時機械零點的最容易重復的值往往會出現。似乎這是因為測得的△t值將受到周期性噪聲，諸如60Hz(赫茲)交流聲及其諧波的損害而出現的，這些交流聲與速度傳感器信號(即計數器75每一管周期被讀取一次)的采率相差拍從而產生在測量的△t值中出現的拍頻。雖然在不同的裝置中噪聲的幅值通常是變化的，但是我期望在正常操作中永遠存在一些這樣的噪聲，在本受讓人所制造的表的范圍內，速度信號具有30-180Hz范圍內的基頻。當噪聲與這一采樣率同相時拍頻的幅值將為最低，而隨著噪聲逐步與采樣率不同相而增加，從而導致在則出的無流量△t值中的易變性與誤差的增加。因此，標準偏移的最小值是用于判定得出的機械值是否噪聲太高。具體地，如果判定框851判定最小標準偏移超過了“n”倍收斂極限的限度，則當前暫時機械零點值僅僅是具有太高的噪聲而被忽略。由于這一表明一種錯誤狀態，判定框851通過其YES路徑將執行導向框826。在執行后一框時，將一個相應的錯誤標志，即MECHANICALZEROTOOHIGH(機械零點太高)，設置為真。另一種情況，如果最小標準偏移充分地低，從而指示暫時機械零點值是相對地無噪聲的，則判定框851通過其NO路徑將執行導向框865。后一框將機械零點值MECH-ZERO更新為等于暫時機械零點值MECH-ZERO-TEMP。一旦框854、859、862或865已執行過后，執行進行到框870，它將標志ZERO-STATE的值設置為無效以反映機械零點過程已經結束，現在已不再進行。一旦出現了這一點，執行便從例程800退出。
已經描述了機械零點過程之后，圖9用圖形示出相關的調零操作，這些操作出現在能在這一過程中得到的標準偏移δ△t的各對應范圍中。具體地，每當δ△t值位于區域910并因而小于收斂極限(l)，調零立即停止并接受得到的機械零點值。對于任何位于區域920中的δ△t值并因而是大于收斂極限但小于該極限的“n”倍的，調零繼續進行直到已經進行了由變量值MAX-COUNT給定的最大次數的△t測量。這一對管周期tubecycles)表示的數字定義一個最大調零間隔。對于任何位于區域930中并因而超過收斂極限的“n”倍的δ△t值，調零立即停止。相關的當前機械零點值只是簡單地被忽略而采用其最近的值。
圖10圖形示出可接受與不可接受的機械零點值的范圍。如圖所示，錯誤的機械零點值是位于區域1020并因而是在負方向上大于-3μsec的負極限的那些值或者位于區域1030并且在正方向上大于+3μsec的正極限的那些值。如果機械零點被判定為具有這些值，則簡單地忽略該值。只有位于區域1010中并因而在負與正極限之間的那些機械零點值得取接受。
圖11示出RTD溫度處理例程1100的流程圖。如上面所討論的，這一例程每隔0.8秒在周期性中斷的基礎上操作，以提供本質上對RTD的溫度波動不敏感的一個數字化的流通管溫度值，并使用該值計算一個溫度補償的表因子(RF)的當前值。然后將該值存儲在微型計算機中的數據庫中供以后例程600在確定當前質量流率值中使用。
進入例程1100時，執行進行到框1100。執行這一框時，使模擬開關35將RTD電壓送至V/F轉換器41(見圖3A與3B)的輸入端用于以后的轉換。為了具體實現這一點，微處理器80經由導線82與84將適當的地址與控制信號作用在電路70上并具體地作用在位于其中的控制邏輯72上。這些信號本身又指令該邏輯在導線34上將相應的選擇信號作用在模擬開關上。這一事件發生后，并且經過了一個相應的計數間隔，圖11中所示的框1110讀取計數器78(圖3A與3B中所示)的內容，該內容包含一個與模擬由RTD電壓轉換的頻率成比例的計數值。此后，如圖11所示，執行進行到框1120。執行這一框時，通過一個雙桿軟件過濾器(fwo-polesoftwarefiller)過濾從計數器78讀出的內容并將得到的過濾的值存儲在臨時變量V-TO-F中。
此后，執行框1130，它從過濾的值中消除一個零點偏移以產生一個當前頻率值CURRENT-FREQ。這一零點偏移值FREQ-AT-OV是一個以作用在其上的零輸入電壓(Vrefi)而由V/F轉換器生成的一個非零的過濾的計數頻率輸出值。此后，執行框1140計算一個比例因子FREQ-PER-C，它表示每度C的計數的數量。這一因子是簡單地由兩個參照電壓(Vref1與Vref2)，作為示例它們分別為地電位與1.9V)的過濾的計數值之間的差除以十進制數“380”得出的。由于兩個參照電壓的計數頻率值是基本上與流通管的任何溫度變化同時得到的，因而V/F轉換器生成的任何溫度變化將在這兩個計數值中注入相等的誤差成分。由于比例因子是使用這兩個計數值之間的差而不是其中單獨的一個值的大小計算出的，比例因子的值基本上不受由于溫度波動而導致的計數的V/F輸出中任何移位的影響。零位移值(FREQ-AT-OV)及過濾的計數1.9V參照值(FREQ-AT-1.9V)兩者都是在每隔0.8秒的周期性中斷的基礎上由另一個未示出的例程確定的。這一對于任何本領域內的技術人員十分明白的例程使電路70將相應的選擇信號作用在模擬開關上以首先在時間交錯的基礎上將地電位(Vref1)或者1.9V(Vref1)接入V/F轉換器41的輸入端，然后順序地計數從V/F轉換器41生成的頻率值以及此后讀取并過濾這一值及存儲過濾的結果。
一旦框1140確定了比例因子，執行進行到框1150。該框通過將當前頻率值除以比例因子計算RTD感測到的當前溫度(TEMP)。此后執行進行到框1160。它使用一個表因子值與當前溫度值計算溫度補償的表因子RF。對于一個科里奧利表，其表因子是一個已知的常數，它是在制造中根據經驗確定的。一旦計算出了這一溫度補償的表因子，將它存儲在數據庫中供以后在確定質量流率中使用。然后，執行從例程1100中退出。
本領域中的技術人員現在肯定會理解，雖然兩個通道對是并行地工作的，其中一對在其調零模式中工作而另一對則在其測量模式中工作，這些通道對可以是順序地工作的。在這一情況中，一個工作中通道對將在其調零與/或測量模式中工作而另一通道對則保持在一種備用狀態中。然后，兩通道對在各模式結束時或者在工作中的通道對順序地進行了其調零與測量模式兩者之后周期性地從工作切換到備用狀態。由于在順序工作中，在任何時刻總有一個通道對備用狀態中，因而，為了簡化電路，可以使用一個通道對而不是兩個，該一個對永遠在工作中并且連續地在其測量與調零模式之間循環。在這些情況中，當一個有效地工作著的通道對正在進行其調零模式時，則沒有流量測量將被進行。從而，為代替實際流量測量值，就需假設一個在此時間內正出現的流量值。因而，不論表是否只包含一個在其兩種模式中循環的物理通道對或者包含兩個對面一個對在任何時刻是無效的，在一個科里奧利表中以消除連續的流量測量而中任何時刻只有效地使用一個工作通道對有可能提供在一定程度上不精確的流量測量。反之，由于我的創造性的流量測量電路30永遠有一個通道對在正常的流量測量操作中有效地測量任何時刻上的實際流量，該表以少許增加電路的復雜性為代價能夠提供非常精確的流量測量。
此外，雖然在任何通道對的調零模式中提供了一個“有效”間隔，例如在這一間隔中可進行雙流量測量及它們的通道間比較，但這一間隔在必要時是可以取消的，而對表精度并無不良影響。事實上，這樣做可用一個調零間隔(即通道對將工作在“有效”間隔中的時間)縮短調零模式的持續時間或者通過適當地增加當時要進行的內部相位延時測量的次數延長該通道對實際調零的時間。
同樣，本領域中的技術人員理解，雖然本公開的實施例利用U形流通管，但幾乎任意大小與形狀的流通管都可使用只要導管能夠繞一條軸振蕩以建立一個非慣性參考系。例如，這些導管可包括，但不限于，直管、S形導管或者環形導管。此外，雖然表是示出為包含兩條平行流通管的，如果需要也可使用具有一條單一的流通管或者多于兩條平行流通管(諸如三、四或甚至更多條)的實施例。
雖然這里僅示出并詳細描述了本發明的一個單一的實施例，結合本發明的教導仍然有許多其它變型的實施例可以容易地由本領域的技術人員制成。
權利要求
1.在用于測量流經其中的一種工作流體的流率的一種科里奧利表(5)中，所述表具有至少一個流通管(130)，一種生成該表的一個機械零點值的方法，包括下述步驟在要測量的一種工作流體不流經導管時，振蕩該導管；感測所述導管的運動并根據所述感測到的運動提供第一與第二信號；根據所述第一與第二傳感器信號，測量在該工作流體經所述導管時第一與第二信號上的對應點之間出現的多個相繼的時間間隔(△t)，從而形成對應的多個測量得的無流量△t值；確定所述多個測量得的無流量△t值的一個標準差；以及根據所述多個測量得的無流量△t值并且如果該標準差小于一個予定的極限值，生成一個當前機械零點值供以后在補償基于流量的測量△t值中使用，從而從中確定當時流經所述表的工作流體的流率。
2.權利要求1的方法，進一步包括下述步驟確定所述多個中的若干個所述測得的無流量△t值并在確定所述中間機械零點值中在一予定最大次數的測得的無流量△t值或是在標準差以前出現拴部次數的測得的無流量△t值兩者之中用作較小的一個由此得以一個小于一予定的收斂極限的值。
3.權利要求2的方法，其中所述時間間隔測量步驟包括下述步驟測量至少一個予定量小數目的相繼的時間間隔，使得所述多個測量得的無流量△t值包括對一個對應的最小數目的值。
4.權利要求3的方法，其中所述當前機械零點生成步驟包括下述步驟計算作為多個測量得的無流量△t的一個平均值的所述中間值。
5.權利要求4的方法，其中所述確定步驟包括更新步驟，根據各相繼測量得的無流量△t值的出現，用所述相繼測量得的無流量△t值的出現，用所述相繼測量得的無流量△t值更新所述多個測量得的無流量△t值的標準差。
6.權利要求5的方法，其中該予定的極限值是所述收斂極限的一個整數倍。
7.權利要求3的方法，其中所述當前機械零點生成步驟包括下述步驟根據所述多個測量得的無流量△t值生成一個中間機械零點值;以及如果標準差小于予定極限值，將所述機械零點值設置為等于所述中間值。
8.權利要求7的方法，其中所述機械零點設置步驟包括下述步驟如果中間值位于一個予定的范圍內，將所述機械零點值設置為等于所述中間值。
9.權利要求8的方法，其中所述當前機械零點生成步驟包括下述步驟計算作為多個測量得的無流量△t值的一個平均值的中間值。
10.權利要求9的方法，其中所述確定步驟包括下述步驟根據各相繼測量得的無流量△t值的出現，用所述相繼測量得的無流量△t值更新所述多個測量得的無流量△t值的標準差。
11.權利要求10的方法，其中予定的極限值是所述收斂極限的一個整數倍。
12.一種用于測量流經其中的一種工作流體的流率的科里奧利表(5)，包括至少一個流通管(130);用于振蕩該導管的裝置(180);裝置(160R、160L)，用于感測所述導管由流經所述流通管的工作流體的通過引發的相反科里奧利力所導致的運動，并用響應所述導管的所述感測到的運動生成第一與第二信號;電路裝置(30)，響應所述第一與第二信號，用于提供所述工作流體的一個流率值，所述電路裝置包括裝置(70、80)，根據所述第一與第二傳感器信號，當工作流體不流經所述導管時，用于測量第一與第二信號上的對應點之間出現的多個時間間隔(△t)，從而形成對應的多個測量得的無流量△t值;裝置(823)，用于確定所述多個測量得的無流量△t值的一個標準差;以及裝置(826，829)，根據所述多個測量得的無流量△t值并且如果標準差小于一個予定的極限值，用于生在一個當前機械零點值，供以后在補償基于流量的測量得的△t值中應用，從而從中確定當時流經所述表的工作流體的流率。
13.權利要求12的表，進一步包括裝置(823、840)，用于確定所述多個測得的無流量△t值中的若干所述測得的無流量△t值，并用于在確定以一個予定的最大數目的測得的無流量△t值或者在其標準差以前所出現的總數的測得的無流量△t值兩者中較小的一個作為所述中間機械零點值中，得到一個小于一個予定收斂極限的值。
14.權利要求13的表，其中所述時間間隔測量裝置包括裝置(823)，用于測量至少一個予定的最小數量的相繼時間間隔，使得所述多個測量得的無流量△t值包含一個對應最小數量的值。
15.權利要求14的表，其中所述當前機械零點生成裝置包括裝置(829)，用于計算作為多個測量得的無流量△t值的一個平均值的所述中間值。
16.權利要求15的表，其中所述確定裝置包括裝置(865)，用于響應各相繼的測量得的無流量△t值的出現，用所述相繼的測量得的無流量△t值更新所述多個測量的無流量△t值的標準差。
17.權利要求16的表，其中予定的極限值是所述收斂極限的一個整數值。
18.權利要求14的表，其中所述當前機械零點生成裝置包括裝置(806、809)，用于根據所述多個測量得的無流量△t值生成一個中間機械零點值;以及裝置(826)用于在標準差小于予定的極限值時將所述機械零點值設置為等于所述中間值。
19.權利要求18的表，其中所述機械零點設置裝置包括裝置(843、846)用于在中間值位于一個予定的范圍內時，將所述機械零點值設置為等于所述中間值。
20.權利要求19的表，其中所述當前機械零點生成裝置包括裝置(829)，用于計算作為多個測量得的無流量△t值的一個平均值的所述中間值。
21.權利要求20的表，其中所述確定裝置包括裝置(865)，用于響應各相繼的測量得的無流量△t值的出現，用所述相繼的測量得的無流量△t值更新所述多個測量得的無流量△t值的標準差。
22.權利要求21的表，其中予定的極限值是所述收斂極限的一個整數倍。
全文摘要
用于包含在一個科里奧利表(5)中的裝置及伴隨的方法，它們基本上消除了溫度引發的測量誤差，否則這些誤差是可能由包含在該表中的獨立輸入通道間所存在的性能差別產生的。具體地，在表中使用了兩對輸入通道(44、54、64)。在操作中，該表重復地測量這些對中每一個的內部相位延時，然后從相繼地從各對中得到的實際基于流量的測量數據中減去與該對相關聯的延時。當一個通道對正在測量實際流量時，另一個通道對正在測量其內部相位延時，各通道是連續地在這些功能之間循環的。
文檔編號G01F1/84GK1068420SQ9210563
公開日1993年1月27日 申請日期1992年7月11日 優先權日1991年7月11日
發明者羅伯特·布魯克 申請人:微型機械裝置有限公司
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
