振动流量计量器以及用于计量器验证的方法和诊断法

摘要

提供用于计量器验证的振动流量计量器（5），该振动流量计量器（5）包括耦合到第一拾取传感器和第二拾取传感器（170L、170R）且耦合到驱动器（180）的计量器电子器件（20），其中在实施例中该计量器电子器件（20）被配置成：使用驱动器（180）来使流量计量器组件（10）以单模式振动，确定驱动器（180）的单模式电流（230）以及确定分别由第一拾取传感器和第二拾取传感器（170L、170R）生成的第一和第二响应电压（231），根据所确定的单模式电流（230）针对所确定的第一和第二响应电压（231）计算频率响应函数，使所生成的频率响应函数拟合到极点残数模型，以及使用计量器刚度值（216）、残余挠度（218）和计量器质量（240）来验证振动流量计量器（5）的适当操作。

说明书

本申请为分案申请，其母案的发明名称为“振动流量计量器以及用于计量器验证的方法和诊断法”，申请日为2014年12月19日，申请号为201480073892.6。

技术领域

本发明涉及计量器电子学，并且更特别地涉及用于振动流量计量器中的计量器验证的方法和诊断法。

背景技术

振动管道传感器（诸如科里奥利（Coriolis）质量流量计量器或振动管密度计）通常通过检测包含流动物质的振动管道的运动而进行操作。可以通过处理从与管道相关联的运动换能器接收到的测量信号来确定与管道中的物质相关联的性质（诸如质量流量、密度等等）。振动的被物质填充的系统的振动模式一般会受到包含的管道以及其中所包含的物质的组合质量、刚度以及阻尼特性的影响。

振动流量计量器的管道可以包括一个或多个流管。迫使流管以谐振频率振动，其中管的谐振频率与流管中流体的密度成比例。位于管的入口和出口部分上的传感器测量管的各末端之间的相对振动。在流动期间，振动的管和流动的质量因为科里奥利力耦合在一起，促使管的各末端之间的振动的相移。相移与质量流成正比。

典型的科里奥利质量流量计量器包括一个或多个管道，其在管线或其他输送系统中内联连接并且在系统中输送物质（例如流体、泥浆等等）。每个管道可以被视为具有一套固有振动模式，包括例如简单弯曲、扭转、径向以及耦合模式。在典型的科里奥利质量流测量应用中，当物质流过管道时以一个或多个振动模式来激励管道，并且在沿着该管道间隔开的点处测量管道的运动。典型地由使管道以周期性方式扰动的致动器（例如机电设备，诸如音圈型驱动器）来提供激励。可以通过测量换能器位置处的运动之间的时间延迟或相位差来确定质量流率。典型地采用两个这样的换能器（或拾取（pickoff）传感器）以便测量一个或多个流管道的振动响应，并且它们典型地位于致动器上游和下游的位置处。通过电缆连接将这两个拾取传感器连接到电子仪器。该仪器从这两个拾取传感器接收信号并且处理该信号以便导出质量流率测量结果。

两个传感器信号之间的相位差与流过一个或多个流管的物质的质量流率有关。物质的质量流率与两个传感器信号之间的时间延迟成比例，并且因此可以通过将时间延迟乘以流量校准因子（FCF）来确定该质量流率，其中时间延迟包括由频率划分的相位差。FCF反映物质性质和流管的横截面性质。在现有技术中，通过在将流量计量器安装到管线或其他管道中之前的校准过程来确定FCF。在校准过程中，使流体以给定流率以及相位差或时间延迟之间的比例常数（FCF）通过流管并且计算流率。

科里奥利质量流量计量器的一个优点是被测质量流率的准确性不受流量计量器中运动部件的磨损的影响。通过将流管的两个点之间的相位差或时间延迟与流量校准因子相乘来确定流率。唯一的输入是来自传感器的正弦信号（其指示流管上的两个点的振荡）。根据这些正弦信号来计算相位差。在振动流管中不存在运动部件。因此，相位差和流量校准因子的测量结果不会受到流量计量器中运动部件的磨损的影响。

问题是流管会随着时间改变，其中最初的工厂校准可能因为流管被腐蚀、侵蚀或以其他方式改变而随着时间改变。因而，流管刚度可能在振动流量计量器的寿命期间从最初的有代表性的刚度值（或原始测得的刚度值）改变。

可以根据下面的等式来生成质量流率测量结果（

（

FCF = G*E*I （2）。

用于振动流量计量器的几何常数（G）是固定的并不会改变。杨氏模量常数（E）同样不会改变。相反，惯性矩（I）是可能改变的FCF分量。

科里奥利质量流量计量器已经在各种各样的产业中收到巨大的成功。然而，科里奥利流量计量器连同大多数其他流量计量器可能遭受过程流体（process fluid）留下的沉积物的累积。在本领域中该累积通常被称为“涂层”。根据过程流体的特性，流体涂层可能会影响或者可能不会影响流量计量器的性能和准确性。例如，涂层可能具有与过程流体不同的密度。这会对从流量计量器获得的密度读数产生不利影响。对于某些过程流体，涂层可能在流量计量器内部积累到某一厚度并且然后破裂为小的薄片。这些小的薄片可能影响连接到流量计量器的过程的其他部分。在极端情况下，涂层可能会积累地足以使得流量计量器变得堵塞，需要完全关闭或者在某些情况下需要完全替换流量计量器。

涂层、堵塞、不一致的过程流体组成成份、过程流体温度变化等等可能引起其他问题。例如，在油漆产业中，同一流量计量器可以被用于多种油漆颜色。因此，即使涂层可能不会引起计量器读数误差，涂层也会对最终产品产生不利影响。

因为上述问题连同由涂层引起的其他问题，期望诊断何时存在流量计量器涂层。检测流量计量器涂层的现有技术的诊断方法具有许多问题。在涂层的密度基本上类似于过程流体的情况下会出现现有技术的限制。在这些情况下，基于密度的涂层检测不可用。此外，在已知过程流体涂覆流量计量器的应用中，期望在流量计量器的清洁期间能够检测何时该计量器完全未经涂覆。

因此，本领域中存在对克服上面提到的限制的包括用于涂层检测的诊断法的先进的计量器验证的需要。此外，存在包括对操作员来说可以容易地确认特定流量计量器是否已经发生侵蚀、腐蚀或其他计量器损坏以及是否可能存在归因于这样的侵蚀、腐蚀或其他流管损坏的流量测量结果误差的诊断法的先进的流量计量器验证的需要。

此外，本领域中存在对通过更好的计量器验证和诊断法使假警报的可能性最小化且改进流量校准因子改变的可检测性的需要。

发明内容

本发明通过为包括诊断法的计量器验证提供计量器电子器件来克服上面概述的问题并使技术进步。有利地，本发明虑及提供关于与涂层、侵蚀、腐蚀和其他计量器损坏相关联的问题的“成功/失败结果（go/no go result）”的验证诊断参数。

此外，本发明通过流量校准因子改变的鲁棒可检测性使技术进步并且通过更好的计量器验证和诊断法使假警报的可能性最小化。

本发明的方面。

在本发明的一个方面中，用于计量器验证的振动流量计量器包括：流量计量器组件，其包括一个或多个流管以及第一拾取传感器和第二拾取传感器；驱动器，其被配置成使一个或多个流管振动；以及耦合到第一拾取传感器和第二拾取传感器且耦合到驱动器的计量器电子器件，其中该计量器电子器件被配置成：使用驱动器来使流量计量器组件以单模式振动，确定驱动器的单模式电流并且确定分别由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的第一响应电压和第二响应电压，根据所确定的单模式电流针对所确定的第一响应电压和第二响应电压计算频率响应函数，使所生成的频率响应函数拟合到极点残数（pole-residue）模型以计算计量器刚度，以及使用计量器刚度值来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，计量器刚度值包括对密度的校正。

优选地，对密度的校正包括计算预期刚度。

优选地，计量器刚度值包括对压力的校正。

优选地，使用计量器刚度值对振动流量计量器的验证操作包括确定计量器刚度值和基线计量器刚度之间的差，以及其中将该差与预定刚度范围相比较。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成将计量器刚度值与预定刚度范围相比较，如果计量器刚度值落入预定刚度范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果计量器刚度值没有落入预定刚度范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的计量器刚度值的差，以及使用所计算的计量器刚度值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用所计算的计量器刚度值的差的验证操作包括：确定所计算的计量器刚度值的差和基线计量器刚度差之间的差，并且其中将所确定的差与预定刚度差范围相比较。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成：将所计算的计量器刚度值的差与预定刚度差范围相比较，如果所计算的计量器刚度值的差落入预定刚度差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的计量器刚度值的差没有落入预定刚度差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

在本发明的一个方面中，一种用于计量器验证的振动流量计量器包括：流量计量器组件，其包括一个或多个流管以及第一拾取传感器和第二拾取传感器；驱动器，其被配置成使一个或多个流管振动；以及计量器电子器件，其被耦合到第一拾取传感器和第二拾取传感器并被耦合到驱动器，其中该计量器电子器件被配置成：使用驱动器来使流量计量器组件以单模式振动，确定驱动器的单模式电流以及确定分别由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的第一响应电压和第二响应电压，根据所确定的单模式电流针对所确定的第一响应电压和第二响应电压计算频率响应函数，使所生成的频率响应函数拟合到极点残数残余挠度模型，以及使用残余挠度值来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，振动流量计量器使用残余挠度值的验证操作包括确定残余挠度值和基线残余挠度之间的差，并且其中将该差与预定残余挠度范围相比较。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成将残余挠度值与预定残余挠度范围相比较，如果残余挠度值落入预定残余挠度之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果残余挠度值没有落入预定残余挠度范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的残余挠度值的差，以及使用所计算的残余挠度值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用所计算的残余挠度值的差的验证操作包括：确定所计算的残余挠度值的差和基线残余挠度差之间的差，并且其中将所确定的差与预定残余挠度差范围相比较。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成：将所计算的残余挠度值的差与预定残余挠度差范围相比较，如果所计算的残余挠度值的差落入预定残余挠度差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的残余挠度值的差没有落入预定残余挠度差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

在本发明的一个方面中，一种用于计量器验证的振动流量计量器包括：流量计量器组件，其包括一个或多个流管以及第一拾取传感器和第二拾取传感器；驱动器，其被配置成使一个或多个流管振动；以及计量器电子器件，其被耦合到第一拾取传感器和第二拾取传感器并被耦合到驱动器，其中该计量器电子器件被配置成：使用驱动器来使流量计量器组件以单模式振动，确定驱动器的单模式电流以及确定分别由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的第一响应电压和第二响应电压，根据所确定的单模式电流针对所确定的第一响应电压和第二响应电压计算频率响应函数，使所生成的频率响应函数拟合到极点残数模型以计算计量器质量值，以及使用计量器质量值来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的计量器质量值的差，以及使用所计算的计量器质量值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，振动流量计量器使用所计算的计量器质量值的差的验证操作包括：确定所计算的计量器质量值的差和基线计量器质量差之间的差，并且其中将所确定的差与预定质量差范围相比较。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成将所计算的计量器质量值的差与预定质量差范围相比较，如果所计算的计量器质量值的差落入预定质量差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的计量器质量值的差没有落入预定质量差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成利用流体密度来计算针对第一拾取传感器和第二拾取传感器的预期质量偏差，以及使用预期质量偏差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中流体密度包括所测得的流体密度和输入的预期流体密度中的至少一个。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的预期质量偏差值的差，以及使用所计算的预期质量偏差值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用所计算的预期质量偏差值的差的验证操作包括：确定所计算的预期质量偏差质量值的差与基线预期的质量偏差的差之间的差，以及其中将所确定的差与预定的预期质量偏差的差范围相比较。

优选地，计量器电子器件被进一步配置成将所计算的预期质量偏差值的差与预定的预期质量偏差的差范围相比较，如果所计算的预期质量偏差值的差落入预定的预期质量偏差的差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的预期质量偏差值的差没有落入预定的预期质量偏差的差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

在本发明的一个方面中，一种用于振动流量计量器的计量器验证方法，其中该方法包括：使用驱动器来使该振动流量计量器的流量计量器组件以单模式振动；确定驱动器的单模式电流以及确定分别由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的第一单模式响应电压和第二单模式响应电压；根据所确定的单模式电流针对所确定的第一响应电压和第二响应电压计算频率响应函数；使所生成的频率响应函数拟合到极点残数模型以生成计量器刚度；以及使用计量器刚度值来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，计量器刚度值包括对密度的校正。

优选地，其中对密度的校正包括计算预期的刚度。

优选地，其中计量器刚度值包括对压力的校正。

优选地，其中使用计量器刚度值对振动流量计量器的验证操作包括确定计量器刚度值和基线计量器刚度之间的差，并且其中将该差与预定刚度范围相比较。

优选地，计量器电子器件进一步包括：将计量器刚度值与预定刚度范围相比较，如果计量器刚度值落入预定刚度范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果计量器刚度值没有落入预定刚度范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

优选地，计量器电子器件还包括：计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的计量器刚度值的差，以及使用所计算的计量器刚度值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用所计算的计量器刚度值的差的验证操作包括：确定所计算的计量器刚度值的差和基线计量器刚度差之间的差，并且其中将所确定的差与预定刚度差范围相比较。

优选地，计量器电子器件还包括：将所计算的计量器刚度值的差与预定刚度差范围相比较，如果所计算的计量器刚度值的差落入预定刚度差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的计量器刚度值的差没有落入预定刚度差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

在本发明的一个方面中，一种用于振动流量计量器的计量器验证方法，其中该方法包括：使用驱动器来使该振动流量计量器的流量计量器组件以单模式振动；确定驱动器的单模式电流以及确定分别由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的第一单模式响应电压和第二单模式响应电压；根据所确定的单模式电流针对所确定的第一响应电压和第二响应电压计算频率响应函数；使所生成的频率响应函数拟合到极点残数残余挠度模型；以及使用残余挠度值来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用残余挠度值的验证操作包括确定残余挠度值和基线残余挠度之间的差，并且其中将该差与预定残余挠度范围相比较。

优选地，计量器电子器件还包括：将残余挠度值与预定残余挠度范围相比较，如果残余挠度值落入预定残余挠度之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果残余挠度值没有落入预定残余挠度范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

优选地，计量器电子器件还包括计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的残余挠度值的差，以及使用所计算的残余挠度值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用所计算的残余挠度值的差的验证操作包括：确定所计算的残余挠度值的差和基线残余挠度差之间的差，并且其中将所确定的差与预定残余挠度差范围相比较。

优选地，计量器电子器件还包括：将所计算的残余挠度值的差与预定残余挠度差范围相比较，如果所计算的残余挠度值的差落入预定残余挠度差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的残余挠度值的差没有落入预定残余挠度差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

在本发明的一个方面中，一种用于振动流量计量器的计量器验证方法，其中该方法包括：使用驱动器来使该振动流量计量器的流量计量器组件以单模式振动；确定驱动器的单模式电流以及确定分别由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的第一单模式响应电压和第二单模式响应电压；根据所确定的单模式电流针对所确定的第一响应电压和第二响应电压计算频率响应函数；使所生成的频率响应函数拟合到极点残数模型以生成计量器质量值；以及使用计量器质量值来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，计量器电子器件还包括计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的计量器质量值的差，以及使用所计算的计量器质量值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用所计算的计量器质量值的差的验证操作包括：确定所计算的计量器质量值的差和基线计量器质量差之间的差，并且其中将所确定的差与预定质量差范围相比较。

优选地，计量器电子器件还包括：将所计算的计量器质量值的差与预定质量差范围相比较，如果所计算的计量器质量值的差落入预定质量差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的计量器质量值的差没有落入预定质量差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

优选地，计量器电子器件还包括：利用流体密度来计算针对第一拾取传感器和第二拾取传感器的预期质量偏差，以及使用预期质量偏差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中流体密度包括所测得的流体密度和输入的预期流体密度中的至少一个。

优选地，计量器电子器件还包括：计算在第一拾取传感器和第二拾取传感器处的预期质量偏差值的差，以及使用所计算的预期质量偏差值的差来验证振动流量计量器的适当操作。

优选地，其中振动流量计量器使用所计算的预期质量偏差值的差的验证操作包括：确定所计算的预期质量偏差质量值的差与基线预期的质量偏差的差之间的差，以及其中将所确定的差与预定的预期质量偏差的差范围相比较。

优选地，计量器电子器件还包括：将所计算的预期质量偏差值的差与预定的预期质量偏差的差范围相比较，如果所计算的预期质量偏差值的差落入预定的预期质量偏差的差范围之内则为振动流量计量器生成验证指示，以及如果所计算的预期质量偏差值的差没有落入预定的预期质量偏差的差范围之内则为振动流量计量器生成非验证指示。

附图说明

相同的参考数字在所有附图上表示相同元件。附图并不一定按比例绘制。

图1示出根据本发明实施例的用于计量器验证的振动流量计量器。

图2示出根据本发明实施例的用于振动流量计量器的计量器验证的计量器电子器件。

图3是示出残余挠度的影响的频率响应的图表。

图4表示具有弯曲流管的振动流量计量器，其中以弯曲模式来使两个平行弯曲流管振动。

图5是根据本发明实施例的用于振动流量计量器的计量器验证方法的流程图。

图6是根据本发明实施例的用于振动流量计量器的计量器验证方法的流程图。

图7是根据本发明实施例的用于振动流量计量器的计量器验证方法的流程图。

图8示出根据示例实施例的诊断。

图9示出根据示例实施例的诊断，其利用左拾取（LPO）刚度数据和右拾取（RPO）刚度数据之间的差作为参数。

图10示出针对被腐蚀或侵蚀的计量器损坏的位置的独立示例模型实例。

图11示出表示归因于管壁侵蚀和/或腐蚀的流量误差的图表。

图12示出表示归因于管壁侵蚀和/或腐蚀的计量器验证刚度变化的图表。

图13示出表示残余挠度（RF）的变化相对FCF的变化的图表。

图14示出应用第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R的残余挠度之间的差的诊断。

图15示出表示左拾取（LPO）传感器和右拾取（RPO）传感器的质量偏差的百分数变化被示出的示例智能计量器验证图。

图16示出根据示例实施例的诊断，其利用左拾取（LPO）质量偏差和右拾取（RPO）质量偏差数据之间的差作为参数。

图17示出表示对于各个运行的密度的示例智能计量器验证图。

图18示出表示对于各个运行的密度的示例智能计量器验证图。

具体实施方式

图1至图18以及下面的描述描绘特定示例以讲授本领域技术人员如何得到和使用本发明的最佳模式。为了讲授发明原理的目的，一些常规方面已经被简化或省略。本领域技术人员将领会到落入本发明范围内的来自这些示例的变体。本领域技术人员将领会到下面描述的特征可以以各种方式来组合以形成本发明的多个变体。因此，本发明不限于下面描述的特定示例，而是仅由权利要求及其等同物来限制。

图1示出包括计量器组件10和计量器电子器件20的流量计量器5。计量器组件10对过程物质（process material）的质量流率和密度做出响应。计量器电子器件20经由引线100连接到计量器组件10以通过路径26提供密度、质量流率和温度信息、以及与本发明无关的其他信息。描述了一种科里奥利流量计量器结构，然而对本领域技术人员来说在没有由科里奥利质量流量计量器提供的附加测量能力的情况下本发明可以被实践为振动管密度计是显而易见的。

计量器组件10包括一对歧管（manifold）150和150’、具有法兰颈110和110’的法兰103和103’、一对平行流管130和130’、驱动机构180、温度传感器190以及一对速度传感器170L和170R。流管130和130’具有两个基本上直的入口支柱131和131’以及出口支柱134和134’，它们朝向彼此会聚到流管安装块120和120’处。流管130和130’沿着它们的长度在两个对称位置处弯曲并且在它们的整个长度上基本平行。撑杆140和140’用来限定轴线W和W’，每个流管在轴线W和W’周围振荡。

流管130和130’的侧支柱131、131’和134、134’固定地附接到流管安装块120和120’，并且这些块转而固定附接到歧管150和150’。这提供通过科里奥利计量器组件10的连续闭合物质路径。

当具有孔102和102’的法兰103和103’经由入口端104和出口端104’连接到载送要被测量的过程物质的过程线（未示出）中时，通过法兰103中的孔口101进入到该计量器的端部104的物质被引导通过歧管150到达具有表面121的流管安装块120。在歧管150内，物质被分开并路由通过流管130和130’。在离开流管130和130’时，在歧管150’内将过程物质重组成单个流，并且之后将该过程物质路由到由具有螺栓孔102’的法兰103’连接的出口端104’以到达过程线（未示出）。

分别地选择流管130和130’并且将它们适当地安装到流管安装块120和120’，以便在弯曲轴线W-W和W’-W’周围具有基本上相同的质量分布、惯性矩和杨氏模量。这些弯曲轴线通过撑杆140和140’。由于流管的杨氏模量随着温度改变，并且该改变影响流量和密度的计算，所以将电阻温度检测器（RTD）190安装到流管130’以便连续测量流管的温度。通过经过流管的物质的温度来支配流管的温度以及因此对于通过RTD的给定电流而出现在其两端的电压。在公知的方法中计量器电子器件20使用出现在RTD两端的与温度有关的电压以补偿由于流管温度的任何改变而引起的流管130和130’的弹性模量的改变。通过引线195将RTD连接到计量器电子器件20。

由驱动器180在流管130和130’的各自弯曲轴线W和W’周围的相对方向上驱动该流管130和130’二者，并且这被称为流量计量器的第一异相弯曲模式。该驱动机构180可以包括许多公知布置中的任一个，诸如安装到流管130’的磁体以及安装到流管130的反作用线圈并且交流电通过它们以便使这两个流管振动。由计量器电子器件20经由引线185将适当的驱动信号施加给驱动机构180。

计量器电子器件20接收引线195上的RTD温度信号，以及分别出现在引线165L和165R上的左速度信号和右速度信号。计量器电子器件20产生出现在引线185上的驱动信号以驱动元件180以及使管130和130’振动。计量器电子器件20处理该左速度信号和右速度信号以及RTD信号以计算通过计量器组件10的物质的质量流率和密度。该信息连同其他信息通过路径26由计量器电子器件20施加给利用装置29。

图2示出根据本发明实施例的计量器电子器件20。计量器电子器件20可以包括接口201和处理系统203。例如计量器电子器件20诸如从计量器组件10接收振动响应208。计量器电子器件20处理振动响应208以便获得流过计量器组件10的流动物质的流特性。

如先前所讨论的，流量校准因子（FCF）反映物质性质和流管的横截面性质。通过将所测得的时间延迟（或相位差/频率）乘以FCF来确定流过流量计量器的流物质的质量流率。FCF可以与计量器组件的刚度特性有关。如果计量器组件的刚度特性改变，则FCF也将改变。因此，流量计量器的刚度变化将影响由流量计量器生成的流测量结果的准确性。

接口201经由图1的引线100从速度传感器170L和170R中的一个接收振动响应208。接口201可以执行任何必要或期望的信号调节，诸如任何方式的格式化、放大、缓冲等等。可替代地，可以在处理系统203中执行信号调节中的一些或所有。此外，接口201可以使计量器电子器件20和外部设备之间的通信成为可能。接口201可能能够进行任何方式的电子、光学或无线通信。

在一个实施例中接口201与数字化器（未示出）耦合，其中传感器信号包括模拟传感器信号。数字化器对模拟振动响应采样和数字化并产生数字振动响应208。

处理系统203引导计量器电子器件20的操作并且处理来自流量计量器组件10的流测量结果。处理系统203执行一个或多个处理例程并由此处理流测量结果以便产生一个或多个流特性。

处理系统203可以包括通用计算机、微处理系统、逻辑电路或一些其他通用或定制的处理设备。处理系统203可以被分布在多个处理设备中。处理系统203可以包括任何方式的整体或独立电子存储介质，诸如存储系统204。

存储系统204可以存储流量计量器参数和数据、软件例程、常数值和可变值。在一个实施例中，存储系统204包括由处理系统203执行的例程，诸如流量计量器5的操作例程210和验证例程213。

存储系统204可以存储计量器刚度值216。计量器刚度值216包括根据在振动流量计量器5的操作期间生成的振动响应确定的刚度值。计量器刚度值216可以被生成以便验证振动流量计量器5的适当操作。可以为验证过程生成计量器刚度值216，其中计量器刚度值216起到验证振动流量计量器5的适当且准确操作的目的。

存储系统204可以存储预期的刚度值217。预期的刚度可以根据工厂空气和水基线刚度209来开发并被用来使测得的刚度归一化，从而移除任何密度依赖性。在后面的段落中描述预期的刚度计算。可以生成预期的刚度217以便验证振动流量计量器5的适当操作。

存储系统204可以存储单模式电流230。该单模式驱动电流230可以包括用于生成流量计量器组件5中的单振动模式以及计量器验证信号的一个或多个驱动/激励电流。单模式驱动电流230可以包括来自驱动器180的电流。单模式电流230可以包括用于单振动模式的指令电流（即为驱动器180规定的电流）或者可以包括所测得的单振动模式的电流（即当实际流过驱动器时测得的电流）。

存储系统204可以存储单模式响应电压231。初级模式响应电压231可以包括响应于振动模式而生成的正弦电压信号或电压电平。单模式响应电压231可以包括由第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R中的一个或两个生成的电压信号或电压电平（诸如峰值电压）。响应电压还将包括在计量器验证激励信号频率下的响应。在一些实施例中，存储系统204可以存储与第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R相对应的单模式响应电压231。

可以根据在单振动模式期间生成的测量结果或信息来生成计量器刚度值216。

流量计量器的振动响应可以由开环、二阶驱动模型表示，包括：

其中f是施加于系统的力，M是系统的质量参数，C是阻尼参数，并且K是刚度参数。项ζ包括衰变特性。项x是振动的物理位移距离，项

在忽略初始条件的情况下，等式（4）可以被进一步操作成传递函数形式。结果是：

进一步的操作可以将等式（5）转换成一阶极点残数频率响应函数形式，包括：

其中λ是极点，R是残数，项（j）包括-1的平方根，并且ω是以弧度每秒计的循环激励频率。

通过极点来限定包括固有/谐振频率（ω

可以从极点和残数来导出系统的刚度参数（K）、阻尼参数（C）和质量参数（M）。

因此，可以基于极点（λ）和残数（R）的良好估计来计算刚度参数（K）、质量参数（M）和阻尼参数（C）。

根据所测得的频率响应函数（FRF）来估计极点和残数。例如，可以使用迭代计算方法来估计极点（λ）和残数（R）。

存储系统204可以存储被编程到计量器电子器件20中的对于空气和水的基线计量器刚度209。在一些实施例中，对于空气和水的基线计量器刚度209可以在工厂（或其他制造商设施）处被编程到计量器电子器件20中，诸如在构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或者其他校准或重新校准操作期间将对于空气和水的基线计量器刚度209编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间来改变对于空气和水的基线计量器刚度209。

如果计量器刚度值216与基线计量器刚度209基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在计量器刚度值216与基线计量器刚度209显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

存储系统204可以存储预定刚度范围219。该预定刚度范围219包括可接受刚度值的所选范围。可以选择预定刚度范围219以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

在一个实施例中，存储系统204存储基线计量器刚度差224。在一些实施例中，可以在工厂（或其他制造商设施）处将基线计量器刚度差224编程到计量器电子器件20中，诸如当构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或其他校准或重新校准操作期间将基线计量器刚度差224编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间改变基线计量器刚度差224。

如果在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的计量器刚度值的差与基线计量器刚度差224基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的计量器刚度值的差与基线计量器刚度差224显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且可能不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

在一个实施例中，存储系统204存储预定计量器刚度差范围225。该预定计量器刚度差范围225包括可接受的计量器刚度差值的所选范围。可以选择预定计量器刚度差范围225以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

在一个实施例中，存储系统204存储计量器残余挠度218。计量器残余挠度218包括根据在振动流量计量器5的操作期间生成的振动响应确定的残余挠度值。确定残余挠度仅需要在刚度计算期间附加的曲线拟合，在一些实施例中仅需要针对等式（16）的拟合算法或过程的附加迭代。

图3是示出残余挠度的影响的三个FRF的图表，绘制为幅度（A）相对频率（f）。幅度峰值FRF

要指出，在优选FRF测量结果中，针对特定驱动频率和振动响应测量两个FRF。获得从驱动器到右拾取（RPO）的一个FRF测量结果，并且获得从驱动器到左拾取（LPO）的一个FRF测量结果。该方法被称为单输入多输出（SIMO）。认识到两个FRF共享公共极点（λ），但是单独的残数（R

可以以许多方式来对等式（13）求解。在一个实施例中，通过递归最小二乘法来对等式进行求解。在另一实施例中，通过伪逆技术来对等式求解。在又一实施例中，因为所有测量结果是同时可用的，所以可以使用标准Q-R分解技术。在Modern Control Theory，William Brogan，copyright 1991，Prentice Hall，pp.222-224,168-172中讨论了Q-R分解技术。

再次参考图2，可以生成计量器残余挠度218以便验证振动流量计量器5的适当操作。可以生成计量器残余挠度218以用于验证过程，其中计量器残余挠度218起到验证振动流量计量器5的适当和准确操作的目的。

极点残数模型可以被修改成包括单残余挠度项Φ以将其他模式的聚合效应计算在内。该效应被假设成常数，其中频率在驱动模式附近的局部测量结果之内。如果所有其他模式处于比驱动模式更高的频率并且足够遥远以被视为纯刚度，则这将是真的。现在经过修改的极点残数模型被称为极点残数残余挠度模型：

该模型可以被转换成速度FRF，并且各项可以被重新布置以获得更容易求解的形式：

等式15可以被表达为类似于等式13的形式，这是使用来自线性代数的技术（在等式13之后讨论）容易求解的形式。

依据未知的项R、

在一个实施例中，存储系统204存储基线计量器残余挠度220。在一些实施例中，基线计量器残余挠度220可以在工厂（或其他制造商设施）处被编程到计量器电子器件20中，诸如在构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或者其他校准或重新校准操作期间，将基线计量器残余挠度220编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间改变基线计量器残余挠度220。

如果残余挠度218与基线计量器残余挠度220基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在残余挠度218与基线计量器残余挠度220显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

在一个实施例中，存储系统204存储预定残余挠度范围221。该预定残余挠度范围221包括可接受残余挠度值的所选范围。可以选择预定残余挠度范围221以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

在一个实施例中，存储系统204存储基线计量器残余挠度差226。在一些实施例中，可以在工厂（或其他制造商设施）处将基线计量器残余挠度差226编程到计量器电子器件20中，诸如当构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或其他校准或重新校准操作期间将基线计量器残余挠度差226编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间改变基线计量器残余挠度差226。

如果在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的残余挠度值的差与基线计量器残余挠度差226基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的残余挠度值的差与基线计量器残余挠度差226显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且可能不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

在一个实施例中，存储系统204存储预定残余挠度差范围227。该预定残余挠度差范围227包括可接受的残余挠度差值的所选范围。可以选择预定残余挠度差范围227以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

存储系统204可以存储计量器质量值240。计量器质量值240包括根据在振动流量计量器5的操作期间生成的振动响应确定的计量器质量值。计量器质量值240可以被生成以便验证振动流量计量器5的适当操作。可以为验证过程生成计量器质量值240，其中计量器质量值240起到验证振动流量计量器5的适当且准确操作的目的。

在一个实施例中，存储系统204存储对于空气和水的基线质量值241。在一些实施例中，对于空气和水的基线质量值241可以在工厂（或其他制造商设施）被编程到计量器电子器件20中，诸如在构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或者其他校准或重新校准操作期间，将对于空气和水的基线质量值241编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间改变对于空气和水的基线质量值241。

如果质量值240与对于空气和水的基线质量值241基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在质量值240与对于空气和水的基线质量值241显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

在一个实施例中，存储系统204存储预定质量值范围242。该预定质量值范围242包括可接受质量值的所选范围。可以选择预定质量值范围242以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

在一个实施例中，存储系统204存储基线计量器质量差245。在一些实施例中，可以在工厂（或其他制造商设施）处将基线计量器质量差245编程到计量器电子器件20中，诸如当构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或其他校准或重新校准操作期间将基线计量器质量差245编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间改变基线计量器质量差245。

如果在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的计量器质量值的差与基线计量器质量差245基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的计量器质量值的差与基线计量器质量差245显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且可能不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

在一个实施例中，存储系统204存储预定计量器质量差范围246。该预定计量器质量差范围246包括可接受计量器质量差值的所选范围。可以选择预定计量器质量差范围246以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

存储系统204可以存储预期的质量偏差250。预期的质量偏差250包括根据工厂基线的空气和水质量241和过程流体的已知密度确定的预期质量偏差250。在后面的段落中描述预期的质量偏差的计算。预期的质量偏差250可以被生成以便验证振动流量计量器5的适当操作。可以为验证过程生成预期的质量偏差250，其中预期的质量偏差250起到验证振动流量计量器5的适当且准确操作的目的。

在一个实施例中，存储系统204存储基线预期的质量偏差251。在一些实施例中，基线预期的质量偏差251可以在工厂（或其他制造商设施）处被编程到计量器电子器件20中，诸如在构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或者其他校准或重新校准操作期间，将基线预期的质量偏差值251编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间改变基线预期的质量偏差251。

如果预期的质量偏差250与基线预期的质量偏差251基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在预期的质量偏差250与基线预期的质量偏差251显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且可能不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

在一个实施例中，存储系统204存储预定的预期质量偏差范围252。该预定的预期质量偏差范围252包括可接受的预期质量偏差值的所选范围。可以选择预定的预期质量偏差值范围252以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

在一个实施例中，存储系统204存储基线预期的质量偏差的差255。在一些实施例中，基线预期的质量偏差的差255可以在工厂（或其他制造商设施）处被编程到计量器电子器件20中，诸如在构造或销售振动流量计量器5时。可替代地，可以在现场校准操作或者其他校准或重新校准操作期间，将基线预期的质量偏差的差255编程到计量器电子器件20中。然而，应该理解，在大多数实施例中，将不可通过用户或操作员或者在振动流量计量器5的现场操作期间改变基线预期的质量偏差的差255。

如果在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的预期质量偏差值的差与基线计量器质量偏差的差255基本上相同，则可以确定振动流量计量器5相比于当它被制造、校准时或当振动流量计量器5被最后再次校准时的状况相对未改变。可替代地，在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的预期质量偏差值的差与基线预期的质量偏差的差255显著不同的情况下，则可以确定振动流量计量器5已经被降级并且可能不能准确且可靠地操作，诸如在这种情况下振动流量计量器5已经因为金属疲劳、腐蚀、归因于流的侵蚀或其他操作状况或影响而改变。

在一个实施例中，存储系统204存储预定的预期质量偏差的差范围256。该预定的预期质量偏差的差范围256包括可接受的预期质量偏差的差值的所选范围。可以选择预定的预期质量偏差的差范围256以便将振动流量计量器5中的腐蚀或侵蚀计算在内。

存储系统204可以存储密度值260。密度值260包括根据在振动流量计量器5的操作期间生成的振动响应确定的密度值。可以生成密度值260以便验证振动流量计量器5的适当操作。可以为验证过程生成密度值260，其中密度值260起到验证振动流量计量器5的适当且准确操作的目的。

存储系统204可以存储阻尼值270。阻尼值270包括根据在振动流量计量器5的操作期间生成的振动响应确定的密度值。可以生成阻尼值270以便验证振动流量计量器5的适当操作。可以为验证过程生成阻尼值270，其中阻尼值270起到验证振动流量计量器5的适当且准确操作的目的。

在一个实施例中，存储系统204存储操作例程210。当被处理系统203执行时，该操作例程210操作振动流量计量器5，包括使流量计量器组件10振动，接收随后的第一和第二传感器信号，以及根据第一和第二传感器信号生成一个或多个流特性。操作例程210还可以执行其他操作，例如包括通信操作和计量器验证操作。其他计量器操作是预期的并在说明书和权利要求的范围之内。

在一些实施例中，存储系统204存储验证例程213。当被处理系统203执行时，该验证例程213可以执行振动流量计量器5的验证过程。在示例实施例中，当执行验证例程213时，处理系统203被配置成生成计量器刚度、残余挠度、质量、预期的质量偏差、密度和阻尼值。在一些实施例中，当执行验证例程213时，处理系统203被配置成生成计量器刚度值并且使用该计量器刚度值来验证振动流量计量器的适当操作。在一些实施例中，当执行验证例程213时，处理系统203被配置成生成计量器残余挠度值并且使用该计量器残余挠度值来验证振动流量计量器的适当操作。在一些实施例中，当执行验证例程213时，处理系统203被配置成生成计量器质量值并且使用该计量器质量值来验证振动流量计量器的适当操作。在一些实施例中，当执行验证例程213时，处理系统203被配置成生成预期的质量偏差值并且使用计量器预期的质量偏差值来验证振动流量计量器的适当操作。在一些实施例中，当执行验证例程213时，处理系统203被配置成生成密度值并且使用计量器密度值来验证振动流量计量器的适当操作。在一些实施例中，当执行验证例程213时，处理系统203被配置成生成阻尼值并且使用计量器阻尼值来验证振动流量计量器的适当操作。

图4表示具有弯曲流管130和130’的振动流量计量器5，其中两个平行的弯曲流管130和130’以弯曲模式振动。图中的虚线示出两个流管130和130’的其余位置。在弯曲模式中，各管关于弯曲轴线W--W和W’--W’振动。因此，流管130和130’周期性地彼此远离（如由弯曲箭头所示）、然后彼此靠近地移动。可以看到，每个流管130和130’作为整体关于弯曲轴线W--W和W’--W’移动。

图5是根据本发明的实施例的用于振动流量计量器的计量器验证方法的流程图500。在步骤501中，振动流量计量器的计量器组件以振动模式振动以生成单模式振动响应。单模式振动响应包括由第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R生成的电信号。

在一些实施例中，单振动模式可以包括弯曲模式。还应该理解，使流量计量器组件以单振动模式振动包括以单振动模式并且基本上在针对预定振动模式的谐振频率处振动。

在步骤502中，单模式电流被确定为流过驱动器的电流。电流可以包括电流的指令值或者可以包括针对驱动器190测得的电流值。此外，在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处分别确定第一响应电压和第二响应电压。第一响应电压和第二响应电压是由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的响应电压。单模式的第一响应电压和第二响应电压可以包括当在单振动模式的谐振频率处或附近操作时生成的电压。

在步骤503中，针对根据所确定的单模式电流而确定的第一响应电压和第二响应电压生成频率响应函数（FRF）。

在步骤504中，使所生成的频率响应函数拟合到在之前的段落中描述的极点残数模型。极点残数频率响应采用等式13中给出的形式。可替代地，可以如等式16中示出的那样使用极点残数残余挠度响应。

在步骤505中，生成计量器刚度值。可以使用等式11生成计量器刚度值。

在步骤506中，针对密度来校正计量器刚度值。在计量器验证中，先前不存在针对密度校正的需要。确实，根据其定义，流体没有刚度并且因此将不会影响所测得的管刚度。然而，在较新的传感器设计中，流体密度的变化会改变结构动力学以使得所测得的管刚度会随着密度改变。还存在信号处理对频率或也将引起刚度成为密度的函数的较新传感器设计中的其他差异敏感的可能性。不管是什么促使刚度随着密度改变，它都可以被校正。

预期的刚度可以从工厂空气和水基线刚度发展而来，并且被用来使所测得的刚度归一化，从而消除任何密度依赖性。在下面的等式中示出预期刚度计算：

在下面的等式18中示出预期的刚度归一化，其中StiffnessUncertainty

在步骤507中，通过下面的等式来针对压力校正计量器刚度值：

等式19示出压力校正的形式，其中K

在步骤508中，将新生成的计量器刚度值与基线计量器刚度相比较。如果计量器刚度值在预定刚度范围之内，则该方法分支到步骤509。如果计量器刚度值不在预定刚度范围之内，则该方法分支到步骤510。

该比较可以包括确定计量器刚度值和基线计量器刚度之间的差，其中将该差与预定刚度范围相比较。例如该预定刚度范围可以包括刚度范围，其包括测量准确度的预期变化。预定刚度范围可以描述预期的且未足够明显以生成验证失败确定的计量器刚度的变化量。

可以以任何方式确定预定刚度范围。在一个实施例中，预定刚度范围可以包括高于和低于基线计量器刚度的预定容差范围。可替代地，可以从根据基线计量器刚度生成上和下范围边界的标准偏差或置信水平确定导出预定刚度范围，或者使用其他适当处理技术来导出预定刚度范围。

在步骤509中，生成验证指示，因为计量器刚度值和基线计量器刚度之间的差落入预定刚度范围之内。因此，计量器刚度被确定成尚未显著改变。不需要采取进一步的动作，然而结果可以被记入日志、报告等等。指示可以包括基线计量器刚度仍有效的对用户的指示。成功的验证指示意味着基线计量器刚度仍准确并有用，而且振动流量计量器仍正在准确且可靠地操作。

在步骤510中，生成验证失败指示，因为计量器刚度值和基线计量器刚度之间的差已超过预定刚度范围。因此计量器的刚度被确定成已显著变化。作为非验证指示的部分，可以生成软件标志、视觉指示符、消息、警报或其他指示，以便使用户警觉到流量计量器可能并非合意地准确和可靠。此外，结果可以被记入日志、报告等等。

在步骤511中，计算在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的计量器刚度之间的差。

在步骤512中，将作为结果计算的第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R的计量器刚度值的差值与基线计量器刚度差相比较。如果作为结果计算的计量器刚度值的差在预定刚度差范围之内，则该方法分支到步骤513。如果作为结果计算的计量器刚度值的差不在预定刚度差范围之内，则该方法分支到步骤514。

该比较可以包括确定作为结果计算的计量器刚度值差和基线计量器刚度差值之间的差，其中将该差与预定刚度差范围相比较。例如该预定刚度差范围可以包括刚度差范围，其包括测量准确度的预期变化。预定刚度范围可以描述预期的且未足够明显以生成验证失败确定的计量器刚度的变化量。

可以以任何方式确定预定刚度差范围。在一个实施例中，预定刚度差范围可以包括高于和低于基线计量器刚度差的预定容差范围。可替代地，可以从根据基线计量器刚度差生成上和下范围边界的标准偏差或置信水平确定导出预定刚度差范围，或者使用其他适当处理技术来导出预定刚度差范围。

在步骤513中，生成验证指示，因为作为结果计算的计量器刚度值的差和基线计量器刚度差之间的差落入预定刚度差范围之内。因此，计量器刚度被确定成尚未显著改变。不需要采取进一步的动作，尽管结果可以被记入日志、报告等等。指示可以包括基线计量器刚度差仍有效的对用户的指示。成功的验证指示意味着基线计量器刚度差仍准确并有用，而且振动流量计量器仍正在准确且可靠地操作。

在步骤514中，生成验证失败指示，因为作为结果计算的计量器刚度值的差和基线计量器刚度差之间的差已超过预定刚度差范围。因此计量器的刚度被确定成已显著变化。作为非验证指示的部分，可以生成软件标志、视觉指示符、消息、警报或其他指示，以便使用户警觉到流量计量器可能并非合意地准确和可靠。此外，结果可以被记入日志、报告等等。

图6是根据本发明的实施例的用于振动流量计量器的计量器验证方法的流程图600。在步骤601中，振动流量计量器的计量器组件以振动模式振动以生成单模式振动响应。该单模式振动响应包括由第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R生成的电信号。

在步骤602中，单模式电流被确定为流过驱动器180的电流。电流可以包括电流的指令值或者可以包括为驱动器190测得的电流值。此外，分别在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处确定第一响应电压和第二响应电压。第一响应电压和第二响应电压是由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的响应电压。单模式的第一响应电压和第二响应电压可以包括当在单振动模式的谐振频率处或附近操作时生成的电压。

在步骤603中，为根据所确定的单模式电流而确定的第一响应电压和第二响应电压生成频率响应函数（FRF）。

在步骤604中，将所生成的频率响应函数拟合到在之前的段落中描述的极点残数残余挠度模型。第一阶极点残数残余挠度频率响应采用等式16中给出的形式。根据等式14-16以及其相关讨论来计算进一步的迭代。

在步骤605中，将残余挠度值与基线计量器残余挠度相比较。如果残余挠度值在预定残余挠度范围之内，则该方法分支到步骤606。如果残余挠度值不在预定残余挠度范围之内，则该方法分支到步骤607。

该比较可以包括确定残余挠度值和基线残余挠度之间的差，其中将该差与预定残余挠度范围相比较。例如该预定残余挠度范围可以包括残余挠度范围，其包括测量准确度的预期变化。预定残余挠度范围可以描述预期的且未足够明显以生成验证失败确定的残余挠度的变化量。

可以以任何方式确定预定残余挠度范围。在一个实施例中，预定残余挠度范围可以包括高于和低于基线计量器残余挠度的预定容差。可替代地，可以从根据基线计量器残余挠度生成上和下范围边界的标准偏差或置信水平确定导出预定残余挠度范围，或者使用其他适当处理技术来导出预定残余挠度范围。

在步骤606中，生成验证指示，因为计量器残余挠度值和基线计量器残余挠度之间的差落入预定残余挠度范围之内。因此，计量器残余挠度被确定成尚未显著改变。不需要采取进一步的动作，尽管结果可以被记入日志、报告等等。指示可以包括基线计量器残余挠度仍有效的对用户的指示。成功的验证指示意味着基线计量器残余挠度仍准确并有用，而且振动流量计量器仍正在准确且可靠地操作。

在步骤607中，生成验证失败指示，因为计量器残余挠度值和基线计量器残余挠度之间的差已超过预定残余挠度范围。因此计量器的残余挠度被确定成已显著改变。作为非验证指示的部分，可以生成软件标志、视觉指示符、消息、警报或其他指示，以便使用户警觉到流量计量器可能并非合意地准确和可靠。此外，结果可以被记入日志、报告等等。

在步骤608中，计算在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的残余挠度值之间的差。

在步骤609中，将作为结果计算的第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R残余挠度值的差值与基线残余挠度差相比较。如果作为结果计算的残余挠度值的差在预定残余挠度差范围之内，则该方法分支到步骤610。如果作为结果的残余挠度值的差不在预定残余挠度差范围之内，则该方法分支到步骤611。

该比较可以包括确定作为结果计算的计量器残余挠度值的差和基线残余挠度差之间的差，其中将该差与预定残余挠度差范围相比较。例如该预定残余挠度差范围可以包括残余挠度差范围，其包括测量准确度的预期变化。预定残余挠度差范围可以描述预期的且未足够明显以生成验证失败确定的残余挠度差的变化量。

可以以任何方式确定预定残余挠度差范围。在一个实施例中，预定残余挠度差范围可以包括高于和低于基线残余挠度差的预定容差范围。可替代地，可以从根据基线残余挠度差生成上和下范围边界的标准偏差或置信水平确定导出预定残余挠度差范围，或者使用其他适当处理技术来导出预定残余挠度范围。

在步骤610中，生成验证指示，因为作为结果计算的计量器残余挠度值的差和基线计量器残余挠度差之间的差落入预定残余挠度差范围之内。因此，计量器残余挠度被确定成尚未显著改变。不需要采取进一步的动作，然而结果可以被记入日志、报告等等。指示可以包括基线残余挠度差仍有效的对用户的指示。成功的验证指示意味着基线残余挠度仍准确并有用，而且振动流量计量器仍正在准确且可靠地操作。

在步骤611中，生成验证失败指示，因为作为结果计算的计量器残余挠度值的差和基线残余挠度差之间的差已超过预定残余挠度差范围。因此计量器的残余挠度差被确定成已显著变化。作为非验证指示的部分，可以生成软件标志、视觉指示符、消息、警报或其他指示，以便使用户警觉到流量计量器可能并非合意地准确和可靠。此外，结果可以被记入日志、报告等等。

图7是根据本发明实施例的用于振动流量计量器的计量器验证方法的流程图700。在步骤701中，振动流量计量器的计量器组件以振动模式振动以生成单模式振动响应。该单模式振动响应包括由第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R生成的电信号。

在步骤702中，单模式电流被确定为流过驱动器180的电流。电流可以包括电流的指令值或者可以包括为驱动器180测得的电流值。此外，分别在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处确定第一响应电压和第二响应电压。第一响应电压和第二响应电压是由第一拾取传感器和第二拾取传感器生成的响应电压。单模式的第一响应电压和第二响应电压可以包括当在单振动模式的谐振频率处或附近操作时生成的电压。

在步骤703中，为根据所确定的单模式电流而确定的第一响应电压和第二响应电压生成频率响应函数（FRF）。

在步骤704中，将所生成的频率响应函数拟合到在之前的段落中描述的极点残数模型。极点残数频率响应采用等式13中给出的形式。

在步骤705中，生成计量器质量值。现在使用等式10来生成该计量器质量值。

在步骤706中，针对所计算的第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R利用流体密度来计算预期质量偏差（如在后面的段落中的等式21和22及其相关描述所解释的）。在各方面，流体密度可以包括所测得的过程流体密度或可替代地操作员可以输入预期流体密度。

在步骤707中，将所计算的预期质量偏差与基线预期的质量偏差相比较。如果所计算的预期质量偏差在预定的预期质量偏差范围之内，则该方法分支到步骤708。如果所计算的质量偏差不在预定的预期质量偏差范围之内，则该方法分支到步骤709。

该比较可以包括确定所计算的预期质量偏差到基线预期的质量偏差之间的差，其中将该差与预定的预期质量偏差范围相比较。例如该预定的预期质量偏差范围可以包括预期的质量偏差范围质量，其包括测量准确度的预期变化。预定的预期质量偏差值范围可以描述预期的且未足够明显以生成验证失败确定的质量值的变化量。

可以以任何方式确定预定的预期质量偏差范围。在一个实施例中，预定的预期质量偏差范围可以包括高于和低于基线预期的质量偏差值的预定容差。可替代地，可以从根据基线计量器预期质量偏差值生成上和下范围边界的标准偏差或置信水平确定导出预定质量值范围，或者使用其他适当处理技术来导出预定质量值范围。

在步骤708中，生成验证指示，因为预期质量偏差和基线预期的质量偏差之间的差落入预定的预期质量偏差值范围之内。因此，预期的质量偏差被确定成尚未显著改变。不需要采取进一步的动作，尽管结果可以被记入日志、报告等等。指示可以包括基线预期的质量偏差仍有效的对用户的指示。成功的验证指示意味着基线预期的质量偏差仍准确并有用，而且振动流量计量器仍正在准确且可靠地操作。

在步骤709中，生成验证失败指示，因为预期质量偏差和基线预期的质量偏差之间的差已超过预定的预期质量偏差范围。因此计量器的预期质量偏差被确定成已显著改变。作为非验证指示的部分，可以生成软件标志、视觉指示符、消息、警报或其他指示，以便使用户警觉到流量计量器可能并非合意地准确和可靠。此外，结果可以被记入日志、报告等等。

在步骤710中，确定在第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R处的各预期质量偏差之间的差。

在步骤711中，将所计算的预期质量偏差的差与基线预期的质量偏差的差相比较。如果所计算预期质量偏差的差在预定的预期质量偏差的差值范围之内，则该方法分支到步骤712。如果作为结果计算的预期质量偏差的差不在预定的预期质量偏差的差范围之内，则该方法分支到步骤713。

该比较可以包括确定作为结果计算的预期质量偏差的差到基线预期的质量偏差的差之间的差，其中将该差与预定的预期质量偏差的差范围相比较。例如该预定的预期质量偏差的差范围可以包括预期的质量偏差的差范围，其包括测量准确度的预期变化。预定的预期质量偏差的差范围可以描述预期的且未足够明显以生成验证失败确定的质量值的变化量。

可以以任何方式确定预定的预期质量偏差的差范围。在一个实施例中，预定的预期质量偏差的差范围可以包括高于和低于基线预期的质量偏差的预定容差。可替代地，可以从根据基线计量器预期的质量偏差的差生成上和下范围边界的标准偏差或置信水平确定导出预定质量差范围，或者使用其他适当处理技术来导出预定质量差范围。

在步骤712中，生成验证指示，因为作为结果计算的预期质量偏差的差和基线预期的质量偏差的差之间的差落入预定的预期质量偏差的差范围之内。因此，预期质量偏差的差被确定成尚未显著改变。不需要采取进一步的动作，尽管结果可以被记入日志、报告等等。指示可以包括基线预期的质量偏差的差仍有效的对用户的指示。成功的验证指示意味着基线预期的质量偏差的差仍准确并有用，而且振动流量计量器仍正在准确且可靠地操作。

在步骤713中，生成验证失败指示，因为所计算的预期质量偏差的差和基线预期的质量偏差的差值之间的差已超过预定的预期质量偏差的差范围。因此计量器的预期质量偏差的差被确定成已显著变化。作为非验证指示的部分，可以生成软件标志、视觉指示符、消息、警报或其他指示，以便使用户警觉到流量计量器可能并非合意地准确和可靠。此外，结果可以被记入日志、报告等等。

根据如图5中描述的示例实施例，使用实际刚度或第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R刚度值之间的差的诊断可以被用作流量计量器验证参数以确定涂层、腐蚀、侵蚀或其他流管损坏，以及有效的流量和密度测量结果。

有利地，根据实施例的诊断利用科里奥利传感器的固有对称性。智能计量器验证（SMV）随着时间跟踪在各个位置的刚度并且确认它们的稳定性。如果计量器正在改变，则在标示操作员之前现有的产品等待直到信号改变4%为止。根据示例实施例，对传感器做出可能比现有技术中已知的改变更迅速的改变。

图8示出根据示例实施例的诊断。在图8中，示出表示左拾取（LPO）和右拾取（RPO）传感器刚度的百分数变化的示例智能计量器验证图。y轴表示刚度的百分数值变化并且x轴表示运行计数器。示例SMV图图示基线连同x轴上的四个腐蚀状况。示例数据包括起因于空气和水二者作为过程流体的示例流量计量器的结果。根据SMV图，与运行1一直到6相对应的数据点被示出具有刚度上近似零百分数的变化，这表明该特定SMV诊断的不变的本性。然而，如从与运行7一直到51对应的数据点示出的，对计量器刚度的影响被清楚地表示为示例流量计量器被逐步腐蚀。

图9示出根据示例实施例的诊断，利用左拾取（LPO）和右拾取（RPO）刚度数据之间的差作为参数。y轴表示刚度的百分数差变化并且x轴表示运行计数器。所注意的是，看到在LPO和RPO之间存在偏置，但是偏置具有非常小的变化。示例图图示基线连同x轴上的四个腐蚀状况。在对图8的确认中，尽管与运行1一直到6相对应的数据点被示为具有在刚度差方面的近似零百分比的变化，但是与运行7一直到51相对应的数据点清楚地示出当示例流量计量器被逐步腐蚀时对计量器刚度差的影响。

根据图6中描述的示例实施例，实施应用第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R的残余挠度的所计算的差的计量器验证方法的诊断可以被用作确定涂层、腐蚀、侵蚀或其他流管损坏的流量计量器验证参数。

图10示出针对计量器被腐蚀或侵蚀而损坏的位置的独立的示例模型实例。示例F300流量计量器上的均匀腐蚀被建模为管壁中的均匀变化。通过局部改变入口弯管区域中的管壁来对F300上的侵蚀建模。通过弯管处壁厚度的对称变化来对示例E300上的侵蚀建模。图11示出表示归因于管壁侵蚀和/或腐蚀的流量误差的图表，其中绘制流量校准因子（FCF）误差的百分数相对侵蚀和/或腐蚀的百分数之间的关系。基于该图表，存在归因于这些管壁变化的显著流量误差。图12示出表示归因于管壁侵蚀/腐蚀的计量器验证刚度变化的图表。它绘制计量器验证刚度相对流量校准因子（FCF）的变化。根据该图表，看到对于两个F300状况的刚度的大变化。相应地，该大变化指示本发明的方面将容易地检测F300侵蚀和均匀腐蚀。然而，对于12%FCF变化，针对更多对称侵蚀的E300的刚度变化小于1%，这可以表明对于这种状况的差的可检测性。图13示出表示残余挠度（RF）变化相对FCF变化的关系的图表。残余挠度变化可以容易地检测F300侵蚀，但是对F300均匀腐蚀不是那样。然而，可以容易地检测到E300的对称侵蚀。因此，这些图表表明残余挠度和计量器验证刚度的组合如何允许鲁棒的诊断来检测侵蚀和腐蚀。图14示出根据本发明的实施例的应用第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R的残余挠度之间的差的诊断。根据图14（在其中管壁的变化是对称的，例如F300腐蚀和E300侵蚀），残余挠度差可能非常小。然而，非对称F300侵蚀示出针对残余挠度差的大且明显的值。

根据本发明的示例实施例，第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R之间的质量估计的简单差别可以被用作确定涂层、腐蚀、侵蚀或其他流管损坏的流量计量器验证诊断参数。

根据示例实施例，如图7中所描述，应用第一拾取传感器170L和第二拾取传感器170R的预期质量数据之间的差的诊断可以被用作确定涂层、腐蚀、侵蚀或其他流管损坏的流量计量器验证诊断参数。而且，结合刚度信息（例如计量器刚度），两个诊断法可以区分涂层和侵蚀。在本发明的各方面中，该质量估计数据诊断参数利用科里奥利传感器的固有对称性并且可以从上述计量器验证计算导出。

图15示出根据示例实施例的诊断。在图15中，示出表示左拾取（LPO）和右拾取（RPO）传感器的质量偏差的百分数变化的示例智能计量器验证图。y轴表示质量偏差的百分数值变化并且x轴表示运行计数器。示例SMV图图示基线连同x轴上的九个腐蚀状况。示例数据包括来自将空气和水二者作为过程流体的示例流量计量器的结果。根据SMV图，与运行1一直到6相对应的数据点被示出具有质量偏差上近似零百分数的变化，这表明该特定SMV诊断的不变的本性。然而，如从与运行7一直到51对应的数据点示出的，对质量偏差的影响被清楚地表示为示例流量计量器被逐步地腐蚀。

在实施例中，过程流体密度可以被操作员测量或输入。在使用带有质量估计的过程流体密度时，可以限定两个其他涂层检测参数。在各方面，可以通过下面的等式来计算基于过程流体的工厂基线的空气和水质量和所测得的已知密度的“预期”质量：

此外，预期的质量可以被用来计算经由下面的等式按照百分数表示的归一化的质量偏差：

图16示出根据示例实施例的诊断，其利用左拾取（LPO）质量偏差数据和右拾取（RPO）质量偏差数据之间的差作为参数。y轴表示质量偏差的百分数差变化并且x轴表示运行计数器。所注意的是，看到在LPO和RPO之间存在偏置，但是偏置具有非常小的变化。示例图图示基线连同x轴上的四个腐蚀状况。在对图15的确认中，尽管与运行1一直到6相对应的数据点被示为具有在刚度差方面的近似零百分比的变化，但是与运行7一直到51相对应的数据点清楚地示出当示例流量计量器被逐步腐蚀时对计量器质量偏差的差的影响。

根据本发明的示例实施例，密度可以被用作确定涂层、腐蚀、侵蚀或其他流管损坏的流量计量器验证诊断参数。

图17示出根据示例实施例的诊断。在图17中，示例智能计量器验证图表示各个运行的密度。y轴表示密度并且x轴表示运行计数器。示例SMV密度图图示对于空气和水的基线连同x轴上的九个腐蚀状况。在与运行1相对应的数据点中示出对于空气的基线。在与运行2一直到6相对应的数据点中示出对于水的基线。示例数据包括起因于将空气和水二者作为过程流体的示例流量计量器的结果。根据示例SMV密度图，与运行1和2一直到6相对应的数据点被示出具有密度上近似零百分数的变化，这表明该特定SMV诊断的不变的本性。然而，如从与运行7一直到51相对应的数据点示出的，对密度的影响被清楚地表示为示例流量计量器被逐步腐蚀。

图18示出根据示例实施例的诊断。在图18中，示例智能计量器验证图表示针对各个运行的密度。y轴表示阻尼并且x轴表示运行计数器。示例SMV阻尼图图示对于空气和水的基线连同x轴上的九个腐蚀状况。在与运行1相对应的数据点中示出对于空气的基线。在与运行2一直到6相对应的数据点中示出对于水的基线。示例数据包括起因于空气和水二者作为过程流体的示例流量计量器的结果。根据示例SMV阻尼图，与运行1和2一直到6相对应的数据点被示出具有阻尼上近似零百分比的变化，与基线相比具有轻微变化，这表明该特定SMV诊断的不变的本性。然而，如从与运行7一直到51相对应的数据点示出的，对阻尼的影响被清楚地表示为示例流量计量器被逐步腐蚀。

在本发明的方面中，适当的密度警报限制可以被设置成标志涂层。可以基于初始过程密度来动态地设置这些警报限制。此外，根据示例实施例的方面，该参数可以被用来检测侵蚀。作为一个示例，对于担心侵蚀的操作员，可以跟踪密度，并且如果因为物质去除而使密度读数下降到预期限制以下，则可以触发警报。

上面的描述提供用于为振动流量计量器（5）生成计量器验证诊断参数的多种方法。根据本发明的实施例，流量计量器参数中的偏差可以被用来生成诊断，这可以指示涂层、腐蚀、侵蚀和/或流管损坏。方法中的每一个包括不同的优点并且所采用的特定方法可以取决于可用的现有境况或设备。方法中的一些允许在不存在流率测量结果中的偏差的情况下检测参数的偏差。此外，上面讨论的多于一种方法或所有方法可以被结合到单个流量计量器系统中。因此，流量计量器电子器件20可以将使用一种方法获得的检测与从另一方法获得的结果相比较。

上述实施例的详细描述不是本发明人预期在本发明的范围内的所有实施例的详尽描述。的确，本领域技术人员将认识到上述实施例的某些元件可以不同地组合或除去以便创建其他实施例，并且这样的其他实施例落入本发明的范围和讲授内。对本领域普通技术人员将同样显而易见的是，上述实施例可以整体或部分地组合以便创建在本发明的范围和讲授内的附加实施例。

因此，尽管为了说明性目的在这里描述本发明的特定实施例以及本发明的示例，但是如相关领域中的技术人员将认识到的，在本发明的范围之内各种等同修改是可能的。这里提供的讲授可以被应用于其他流量计量器，并且不仅仅应用于上文所描述且在附图中示出的实施例。相应地，应该根据后面的权利要求来确定本发明的范围。