流量計校準方法和系統的製作方法

2023-12-03 23:20:21

專利名稱：流量計校準方法和系統的製作方法
流量計校準方法和系統相關申請的交叉參考本申請要求2005年8月23日提交的題目為"流量計校準方法和 系統"的美國臨時申請序列號60/710,663號的利益，其通過參考結合 於此，如同在下面完全再現。
背景技術：
在從地面移出碳氫化合物之後，流體流(例如原油或天然氣)經 由管道從一處輸送到另一處。希望精確地知道在流體流中流動的流體 的量，並且當流體轉手(change hands)，或者"保管轉移"(custody transfer)時，要求特別的精確性。'流量計校準方法"校準"流量計測量的精度。圖1示出用於校準 渦輪流量計12的系統10。基於在流體流中的渦輪狀結構的轉動，渦輪 流量計產生電脈衝(示於圖1)，其中每個脈衝與流量成比例，並且脈 衝速率與流動速率成比例。校準時間是由首先流過校準器20中的上遊 檢測器16然後流過下遊檢測器18的校準元件所限定的時間段(也是 圖1中所示的校準時間)。來自上遊檢測器16和下遊檢測器18的表 示校準時間的信號在處理器26中採集。該處理器26也採集來自信號 線14的脈衝並且確定那些脈衝落在校準時間內。由渦輪流量計12在 該校準時間期間產生的脈衝的數目是在該校準時間期間由該流量計測 量到的量的指示。通過將校準器的數據與由該流量計測量到的量進行 比較，可以對該流量計進行"校準"。圖2示出用於校準超聲流量計52的另一種系統50。對於超聲是 指在通過該流體流來回發送超聲信號，並且根據該超聲信號的各種 特性，可以計算出流體流量。超聲流量計產生批量流動速率數據，其中每批都包括通過該流體來回發送的多組超聲信號，並且因此其中每 批都經過一定時間段(例如， 一秒鐘)。由該流量計確定的流動速率 對應於在該批時間段上的平均流動速率，而不是在特定時間點的流動 速率。美國石油學會(API)要求通過比較校準器數據和流量計數據來 進行校準，其中該流量計數據由脈衝確定。依據這種標準命令，來自 超聲流量計的數據被轉換成脈衝，以便用於校準目的。這種轉換可以 在內部處理器54中進行，其中脈衝供給外部處理器26,以像上面描述 的那樣校準該超聲流量計52。但是，由超聲流量計產生的脈衝可以是 基於具有在一批時間段結束之後所產生的脈衝的一批時間段上的平均流率。因此，即便特定的脈衝可以落在該校準時間內，但是由於該流 量計的批量操作，形成該脈衝基礎的流體流可能在該校準時間開始之 前就已經發生。同樣，由於流量計的批量性質，在校準時間期間通過 流量計的流體流量的值可能被轉換成落在該校準時間外的脈衝。在校 準流量計中的這些和其他可能的困難成為現有技術流量計校準方法的 缺點。發明內容上面指出的問題通過一種流量計校準方法和系統大部分得到解 決。至少一些圖示的實施例是方法，該方法包括以下步驟用校準裝 置建立校準時間；用流量計測量出流體的流動速率，該流量計利用在 一個時間段上進行多次測量，以產生各個流動速率值(該流量計電連 接於校準裝置)；並且根據流動速率，產生在校準時間上的流量計數 據。根據該流動速率產生流量計數據不涉及由流量計產生脈衝串輸出信號和根據該脈衝串的特性產生流量計數據(volume)。其他圖示的實施例是系統，該系統包括校準裝置(配置成建立校 準時間)和流量計。該流量計包括流體地連接在流體流內的管段 (spoolpiece)、機械地連接於該管段的傳感器對、以及電連接於該傳感器對的處理器。該流量計的處理器電連接於該校準裝置，並且該流 量計的處理器計算在校準時間期間流動通過該流量計的流體的量。其他圖示的實施例是超聲流量計，其包括管段(配置成連接在流 體通道內)、機械地連接於該管段的多個超聲傳感器，並且這些超聲 傳感器設置成使得超聲傳感器將超聲能量施加於該管段內的流體。該 處理器電連接於該多個超聲傳感器，並配置成電連接於校準器並且從 校準器接收表示第一時間段的信號。該處理器計算測試數據，該測試 數據為對應於該第一時間段的通過該流量計的流體流的量。


為了更詳細地描述各個實施例，下面將參考附圖，其中-圖1示出相關技術的校準器和渦輪式流量計的布置；圖2示出相關技術的校準器和超聲流量計的布置；圖3A是超聲流量計的俯視剖視圖；圖3B是包括弦路徑A — D的管段的端面視圖；圖3C是裝有傳感器對的管段的俯視圖；圖4A示出為時間的函數的、在校準器和超聲流量計內的流體的瞬 時流動速率的曲線圖；圖4B示出為時間函數的超聲流量計批量流動速率； 圖4C示出從超聲流量計產生出來的脈衝輸出； 圖5示出根據本發明實施例的校準系統；圖6以方塊圖的形式示出根據本發明一些實施例的超聲流量計 (以及超聲流量計如何連接於校準器)；圖7示出為時間函數的超聲測量的平均流動速率，包括表示批量 時間和校準時間的線；圖8用圖表示出可選實施例的操作；圖9示出可選實施例；圖IO示出根據本發明實施例的方法。
具體實施方式
符號和術語在下面的描述和權利要求書中所用的某些術語用於指具體的系統 部件。本文不打算區分在名稱上不同而不是功能上不同的部件。在下面的描述和權利要求書中，術語"包括"和"包含"是以開 放方式使用的，因此應當解釋為意指"包括，但不限於…"。而且， 術語"連接"旨在意指間接連接或直接連接。因此，如果第一裝置連 接於第二裝置，則該連接可以是直接連接，或者是經由其他裝置和連 接件的間接連接。在下面的描述和權利要求書中，術語"流體"可以指液體或氣體， 並且不僅僅指諸如碳氫化合物的任何特定類型的流體。圖3A示出根據本發明實施例的適合用於測量流體流的超聲流量計。適合設置在管道的截面之間的管段100具有預定的尺寸並且因此 形成測量截面。正如在這裡所用的，當在關於超聲流量計使用時，術 語"管道"也可以指管段或超聲信號發送所通過的其他合適的外殼。 一對傳感器120和130和其相應的殼體125和135沿著該管段100的 長度設置。優選的是，傳感器120和130是超聲收發器，意思是指它 們兩個都產生並接收超聲信號。在上下文中，"超聲"指的是頻率在 約20千赫以上。這些信號可以由每個傳感器中的壓電元件產生和接收。 為了產生超聲信號，該壓電元件被電激勵，並且通過振動響應。壓電 元件的振動產生穿過流體、通過管段到達該傳感器對中的相對應的傳 感器的超聲信號。同樣，當受到超聲信號撞擊時，接收的壓電元件振 動並產生電信號，該電信號被與該流量計相關聯的電子器件檢測、數 字化和分析。路徑110，有時候稱作"弦"，它以與中心線105成e角度的角 度存在於傳感器120和130之間。弦110的長度是傳感器120的表面到傳感器130的表面之間的距離。點140和145定義了由傳感器120 和130所產生的聲學信號的迸入和離開流動通過管段100 (即，到管段 孔的入口)的位置。傳感器120和130的位置可以用e角、用在傳感 器120和130之間測量的第一長度L、對應於點140和145之間的軸向 距離的第二長度X、以及對應於管徑的第三距離D來限定。在大多數 情況下，D、 X和L在流量計製造期間就被精確地確定。而且，諸如 120和130的傳感器通常被放置在分別與點140和145距離一個特定距 離處，而不管流量計的尺寸(即管段的尺寸)如何。流體沿著方向150 以流速斷面圖152流動。速度矢量153至158示出通過管段100的流 體速度隨著接近中心線105而增加'。'
起初，下遊傳感器120產生超聲信號，此超聲信號被上遊傳感器 130接收並檢測到。 一定時間之後，該上遊傳感器130產生返回的超聲 信號，此超聲信號被下遊傳感120隨後接收並檢測到。因此，傳感器 120和130沿著弦路徑110，利用超聲信號115，進行"一發一收"。 在運行期間，這種順序每分鐘可以發生數千次。
超聲波115在傳感器120和130之間的傳輸時間部分地取決於該 超聲信號115相對於該流體流是向上遊還是向下遊移動。超聲信號向 下遊移動的傳輸時間(即沿著與流動相同的方向)少於向上遊移動(即 逆著流動)的傳輸時間。該向上遊或下遊的傳輸時間可以用於計算沿 著信號路徑的平均速度，並且也可以用於計算在流體流中的聲速。給 出載有流體的流量計的截面測量值，則在該流量計孔的面積上的平均 速度可以用於求出流過該流量計或管道100的流體的量。
超聲流量計可以具有一個或多個路徑。圖3B示出多個路徑的超聲 流量計。在這個實施例中，管段100包括處在不同高度上、通過流體 流的四個弦路徑A、 B、 C和D。每個弦路徑A—D對應於作為發射器 和接收器交替作用的兩個傳感器。還示出的是控制電子器件160，其獲 得並處理來自弦路徑A—D的數據。從圖4B的視圖中隱藏的是對應於弦路徑A—D的四對傳感器。
該四對傳感器的精確布置通過參考圖3C可以被更易理解。四對傳 感器埠安裝在管段100上。每對傳感器埠對應於圖3B的單個弦路 徑。第一對傳感器埠 125和135包括從該管段100稍微凹進的傳感 器120和130 (圖3A)。這兩個傳感器與該管段100的中線105成非 垂直角e安裝。包含包括相關傳感器的另一對傳感器埠 165和175 (只看到一部分)安裝成使得其弦路徑相對於傳感器埠 125和135 的弦路徑大致形成"X"形。同樣，傳感器埠 185和195平行於傳感 器埠 165和175放置，但是處在不同的"高度"上。在圖3C中沒有 明確地示出的是第四對傳感器埠。將圖3B和3C放在一起，各對傳 感器設置成使得對應於弦A和B的上面兩對傳感器形成X形，對應於 弦C和D的下面兩對傳感器形成X形。流體的流動速度可以在每個弦 A — D處確定，以獲得弦流動速度，並且該弦流動速度可以組合起來， 以確定在整個管道上分布的平均流動速度。從該平均流動速度，可以 確定在管道中流動的流體的量。
正如從圖3A、 3B和3C的討論中能夠明白的，由於進行一發一收 的方法(也就是，多個單獨超聲測量)，超聲流量計花費了有限量的 時間來計算流動速率。而且， 一些實施例可以多次確定流動速率(例
如，利用一發一收的方法)，並且計算出特定時間段的平均流動速率， 並且在該時間段期間的總的流量為用該時間段的平均流動速率乘以該 時間段的長度。或者說， 一些流量計利用在一個時間段上進行的多次 測量以產生單個的(在一些實施例中是平均的)流動速率測量值，其 中流動量計算為(體積)流動速率測量值和該批時間段的乘積。
圖4A、 4B和4C示出相關技術校準方法的缺點。具體地說，圖 4A是為時間的函數的、在校準器和超聲流量計內的瞬時流動速率的曲 線圖。由圖4A所示的流動速率中的驟降(dip)可能是，例如，由元 件或校準器的球的下水(launch)而引起的流動中斷。圖4B示出為時間函數的超聲流量計的流動速率。最後，圖4C示出根據超聲流量計流 動速率產生的脈衝輸出信號。圖4B中的虛線示出超聲流量計的批量時 間段，其中每個平均流動速率(Qx)是虛線之間的時間段的平均流動 速率。圖4B中的虛線向上延伸到圖4A中，以示出該批量時間段對應 的瞬時流動速率。同樣，圖4B中的虛線向下延伸到圖4C中，以示出 脈衝輸出信號對應的平均流動速率。雖然表示平均流動速率值(例如， Qo、 Qi、 Q2、 Q3和Q》的各個點示於其相對應的批量時間段的中間， 但是實際上，平均流動速率是在該批量時間段的結束處計算的。為了 說明目的，取出平均流動速率Qo，該流動速率Q。是豎直線400和402 之間的平均流動速率。雖然Qo示於位於豎直線400和402之間，但是 Qo是剛好在由豎直線402表示的時間點之後計算的。由於平均流動速 率直到該批量時間段的結束之後才計算，因而如果超聲流量計將利用 脈衝輸出信號進行校準，那麼產生的脈衝輸出信號將基於最後的批量 時間段上的平均流動速率，並且因此，脈衝輸出直到該批量時間段結 束之後才產生。如由圖4C所示，在該批量時間段期間，所產生的對應 於通過該流量計的流的脈衝輸出信號是延遲的，可能延遲長達一個整 個批量時間段。
圖4A、 4B和4C還用點劃線404和406示出校準時間。正如上面 所提到的，該校準時間可以用校準元件在上遊檢測器和下遊檢測器之 間流動所花費的時間段定義。如果一個人試圖校準超聲流量計，則相
關技術的方法是使該超聲流量計產生脈衝輸出信號，並且對校準時
間開始(線404)和校準時間結束(線406)之間的脈衝進行計數。但 是如圖4A、 4B和4C所示，由超聲流量計在校準時間期間產生的脈衝 不是很好地對應在校準時間期間實際通過該流量計的流量，因此這將 引起誤差(在一些情況下，將引起明顯的誤差)。
為了解決這些和其他可能的困難，在根據本發明的實施例中，超 聲流量計測量到的量被確定，其中該確定不涉及產生脈衝和根據脈 衝的特性和/或數目確定流量計數據；而是，在校準時間期間，該超聲流量計的一個或多個批量時間段更密切地與該校準時間相關，並且該 超聲流量計的流動速率整個地或部分地根據在與該校準時間相關的一 個批量時間段或多個時間段期間產生的各個超聲測量值。
圖5示出根據本發明實施例的校準系統500。具體地說，圖5示 出連接在該流體導管504內的校準器502。同樣，連接在該流體導管 504內的是超聲流量計506。雖然圖5的超聲流量計506示出在該校準 器502的下遊，但是在可選實施例中，該流量計可以等同地在該校準 器502的上遊。該超聲流量計506包括自己的處理器508，這個處理器 508負責啟動接收超聲信號的超聲傳感器，並計算批量時間段內的平均 流動速率。圖5還示出電連接於該超聲流量計的處理器508的校準器 上遊元件檢測器510和校準器下遊元件檢測器512。將校準檢測器的信 號連接於處理器508使得該處理器508能夠使校準時間與形成在批量 時間段上的平均流動速率的各個超聲測量值更加密切地相關。雖然圖5 示出各個校準器檢測器信號都連接於處理器508，但是，在可選實施例 中，由校準器元件檢測器產生的電信號可以以某種方式組合起來，使 得一個單個的電信號連接於處理器508，其中該單個的電信號所維持 (asserted)的時間表示該校準時間。由於該超聲流量計的處理器508 電連接於該校準器，並且由於該校準時間和批量時間段之間密切相關， 因此根據實施例的處理器508計算驗證數據，該驗證數據具有比超聲 流量計根據批量時間段上的平均流動速率產生脈衝輸出信號時的那些 情況更高的精度。在一些實施例中，該超聲流量計506計算並為外部 系統提供在該校準時間期間的數據，並且該超聲流量計還可以提供測 量到的校準時間長度。實際校準時間長度和測量到的校準時間長度之 間的差可歸因於與處理器時間分割(slicing)和該處理器接收到的中斷 相關的等待時間，每個都影響到軟體程序多長時間能夠從該校準元件 開關讀取信號。在其他實施例中，超聲流量計506計算並為外部系統 提供校準時間上的平均流動速率，並且在這些實施例中，該超聲流量 計可以不提供測量到的校準時間。圖6以方塊圖的形式示出根據一些實施例的超聲流量計506的電 子部件和相應的校準器502。具體地說，該超聲流量計506包括多個傳 感器600A — 600H。雖然示出S個傳感器，但是同樣也可以使用更多或 更少的傳感器。每個傳感器600通過1至N多路轉換器604和1至2 多路轉換器612而連接於接收器電路602。該接收器電路602接收由超 聲信號碰撞在傳感器的壓電元件上而產生的電信號，放大並檢測這些 電信號。當傳感器在進行"一發一收"操作中的"收"時，該處理器 508通過控制信號線606和607發送控制信號，選擇地將每個傳感器 600連接於接收器電路602。該處理器508可以是獨立式處理器或微控 制器。在其他實施例中，處理器的功能可以通過可編程的邏輯器(PLD)、 現場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等實現。還參考圖6，每個傳感器600共享傳感器驅動器608。該傳感器驅 動器608可以採取多種形式。在一些實施例中，該傳感器驅動器608 包括用以產生並放大交流電(AC)信號的電路，該交流電信號然後施 加於相應的傳感器，以引起振動並且因此產生超聲信號。在這些實施 例中，傳感器驅動器608在沿著控制信號線610發送控制信號的處理 器508的控制下運行。在可選實施例中，該傳感器驅動器608放大由 處理器508 (並且可以是其他裝置)提供給傳感器驅動器的AC信號， 該AC信號同樣在控制信號線610上提供。每個傳感器600通過1至N 多路轉換器604和1至2多路轉換器612而連接於傳感器驅動器。在 處理器508上執行的程序的控制下，當傳感器進行"一發一收"操作 中的"發"時，該處理器508將每個傳感器600選擇地連接於該傳感 器驅動器608。圖6還示出連接於該處理器508的校準器502。如上所 述，接收上遊元件檢測器和下遊元件檢測器信號的該處理器508僅僅 是說明性的，並且同樣可以利用識別校準時間的其他形式的信號。已經討論了該超聲流量計的處理器如何與校準器信號相連，現在 把注意回到根據本發明的實施例計算該流量計測量到的量和/或與校準 時間相關的平均流動速率。圖7示出超聲批量流動速率為時間的函數；虛線表示批量時間(例如直線400和402);而點劃線表示校準時間(例如，直線404和406)。正如上面所討論的，雖然是剛好在該批 量時間段結束之後計算出的，但是平均流動速率Qc、 Q,、 Q2、 Q3和 Q4，但是可以被看作是如圖所示在該批量時間段中間的流動速率。對 於完全落在該校準時間(例如，時間12到t3和{3到t4)內的批量時間 段，對總流量計數據的貢獻是該批量時間段的時間量乘以在每個批量 時間段內的平均流動速率。對於根據至少一些實施例的僅僅部分地重疊該校準時間的批量時間段(例如，t,到t2和tt到t5)，確定在該校準時間的開始時的流體的流動速率(Q ，和在該校準時間的結束時 的流體的流動速率(Q ，並且這些值被用於計算在部分重疊的該 批量之間段期間的該數據的貢獻。在確定Q開始和Q停止情況下，因此可以採用下面的形式計算在校準時間期間的流量計數據Vol鵬十艦二(Q!(t2-ti)—Q形"t刑臺—W)+Q2(t3—12) +Q3(tt—t3)+ Q停止(t停止一tO (1)其中Vol 計驗證是在校準時間期間流量計測量到的量，Qx是在批 量時間段內的平均流動速率， tx是特定時間，t絲是該校準時間開始時 的時間點，而t ^是該校準時間結束時的時間點。確定Q開始可以採取許多種形式。在一些實施例中，Q開始t確定為 該平均流動值Q,(假定精確地在其批量時間段的中間)和平均流動速 率Q2 (也假定精確地在其批量時間段的中間)之間的線性插值。在還 有一些實施例中，例如，用任何已知的或發展後的曲線擬合法確定線 的方程式，該線基本上通過在時間上接近或重疊該校準時間的各個平 均流量值。利用用於通過該平均流量值的該線的方程式，可以確定Q開 始的值(利用時間開始)。不管確定Q開始的方法，都可以看到，在這些實 施例中，Q雅部分地基於平均流量值Qi。通過定義，該平均流量值Qi 由多個單獨的超聲測量值構成，其中一些可能落在校準時間外。關於Q停止，在大多數情況下，流過校準器和超聲流量計的所要被 校準的流都在接近校準時間的結束時穩定，並且同時類似於用於Q開始的插值可以用於確定Q停止，在大多數情況下，足夠的是賦予Q停止和 與該校準時間部分地重疊的最後批量時間段的平均流動速率相同的 值。同樣可以利用用於確定Q^和Q^h的其他的插值方法。對於這點所討論的實施例涉及了至少部分地根據平均流動速率確定Q開始和Q録，其本身可以根據在該校準時間外的各個超聲測量。根據可選實施例，落在該校準時間外的該各個超聲測量被排除在流量計數據確定的考慮範圍外。圖8示出超聲批量流動速率為時間的函數； 虛線表示該批量時間段；該校準時間；和這些元件與可選實施例如何 相關。在每個批量時間段期間，由該流量計進行多次超聲測量，並且每個批量流動速率(Qi、 Q2、 Q3等)都基於在對應批量時間段期間所進行的多次超聲測量。對於完全落在校準時間內的批量時間段(例如，與平均流動速率Q2和平均流動速率Q3相關的批量時間段)，在其相應的批量時間段內進行的所有的或基本上所有的各個超聲測量被用於計 算其相應的平均流動速率。但是，對於重疊該校準時間的開始時和結 束時的批量時間段，僅僅是各個超聲測量的一部分被用於計算該平均流動速率。考慮到接近該校準時間段的開始時第一個批量時間段，並且這個批量時間段部分地與該校準時間重疊。根據可選實施例，該處理器508 配置成識別該批量時間和該校準時間之間的重疊時間段(例如，利用 來自該校準器的元件檢測器的信號)。而且，該處理器配置成只利用 在該校準時間期間的各個超聲測量值來計算平均流動速率，並且不考 慮落在該重疊時間段外的各個超聲測量值。同樣，關於接近該校準時 間結束時並且僅僅部分地與其重疊的批量時間段，該處理器508配置 成只利用對應於該校準時間各個超聲測量，並且不考慮該重疊時間段 外的各個超聲測量。在這些實施例中，確定對應於該校準時間的流量計測量到的數據基本上根據下面的方程式進行計算Vol ' =Q部^w-始(t2—t開始)+Q2(t3—t2)+Q3(t4—t3)+Q部她停止(t停止—(2)其中Q WM絲是重疊該校準時間的批量時間段的那部分的平均流 動速率，並且這是利用在重疊的校準時間期間的超聲測量值計算的，而Q ,,.±是重疊該校準時間的批量時間段的那部分的平均流動速率，並且這是利用在重疊的校準時間期間的超聲測量值計算的。圖9示出根據可選實施例的系統。具體地說，在圖9中，不是處 理器508直接連接於來自校準器元件檢測器的信號，而是外部處理器 800分別連接於元件檢測器510和512。該處理器800還連接於該超聲 流量計的處理器508。在這些實施例中，該處理器508配置成向處理器 800提供各個超聲測量值(可能是標記(stamped)的每個超聲測量時 間)，或者在每個批量時間段期間計算的平均流動速率。在這些實施 例中，外部處理器800配置成確定落在該校準時間內的那些平均流動 速率和/或各個超聲測量值，並且根據上面的描述計算用於驗證目的的流量計數據。圖IO示出根據本發明實施例的方法。具體地說，該方法開始(方 塊IOOO)，並且移動，建立校準時間(方塊1004)。該校準時間，可 以例如，建立成作為校準器元件在該校準器502的上遊元件檢測器510 和下遊元件檢測器512 (圖5和圖9)之間移動的時間。在校準時間期 間，進行超聲流量計內的流動速率測量(方塊1008)。正如上面所討 論的，這些測量可以是在一個或多個批量時間段期間進行的多個單獨 的超聲測量。接著，流量計測量到的量值在校準時間上產生(方塊 1012)，並且處理結束(方塊1016)。在校準時間上產生的流量計測 量到的量(方塊1012)可以釆取許多種形式，但是根據各實施例，每 種形式都具有這樣的特性，即產生的流量計測量的數據不涉及由超聲 流量計產生脈衝輸出信號，並且也不涉及根據產生的脈衝輸出信號的 脈衝特性確定該流量計測量的量。具體地說，在一些實施例中，當在 校準時間上產生超聲流量計數據時，不考慮落在該校準時間外的各個 超聲測量值。在還有一些實施例中，該超聲流量計產生一個或多個平 均流動速率值，每個平均流動速率值對應於一個批量時間段。該平均流動速率值用於對在校準時間開始處和可能校準時間結束處的流動速 率進行插值。因此，在這些實施例中，落在校準時間外的各個超聲測 量值藉助於各個超聲測量值組合起來以形成在插值中所用的平均流動 速率值的事實，而用於確定在校準時間期間的流量計的數據。在一些 實施例中，該插值可以是兩個批量時間段的平均流動速率之間的線性 插值。在可選實施例中，三個或更多的平均流動速率可以被曲線擬合， 以確定基本通過每個流動速率值的線的方程式，並且對於並不完全對 應於該校準時間的批量時間段，從該方程式可以確定部分流動速率值。對於這點所討論的各實施例都利用在流體流中移動的校準器元 件，來觸發啟動和停止傳感器，以定義校準時間。但是其他的流量計 校準系統同樣可以從本發明受到益處。設想，例如，圖ll中所示的主流量計校準系統iioo。具體地說，該主流量計校準系統1100包括主流 量計1102。該主流量計1102可以是測量精度已知的任何合適的流量計 (例如，渦輪流量計、超聲流量計)。該主流量計1102為流量計算機 /校準器1104提供流動速率測量值。該流量計算機1104也連接於將要 被校準的流量計，在這些所示的實施例中，是超聲流量計1106。與前 面的校準器元件在通過傳感器的流體流中移動定義校準時間的實施例 不同，該流量計算機1104內部產生指示校準器開始和結束時間的信號。 在校準時間期間或校準時間剛剛結束之後，該流量計算機1104從主流 量計1102採集數據。在主流量計1102是渦輪流量計的實施例中，該 流量計算機1104釆集指示通過該主流量計1102的流體流量的電脈衝。 在主流量計1102是超聲流量計的實施例中，該流量計算機1104可以 向主流量計1102提供開始和結束信號，並且該主流量計可以以類似於 上面所討論的實施例的方式，計算在校準時間上的平均流動速率(或 量和測量時間)。仍然參考圖11，流量計算機1104還連接於超聲流量計1106。在 校準時間期間或剛剛在校準時間之後，該流量計算機1104從該超聲流 量計1106採集數據，並且通過將主流量計1102測量到的流體流量與該超聲流量計1106測量到的流體流量進行比較而"校準"該超聲流量計1106。該流量計算機1104可以向超聲流量計1106提供開始和結束 信號，並且該超聲流量計1106可以以類似於上面所討論的實施例的方 式，計算在校準時間上的平均流動速率(或量和測量時間)。測重校準系統是可以利用的上面討論的各種實施例的情況的又一 個例子。在測重系統中，流體流動通過將被校準的流量計，並且然後 流到與重量測量系統相關的容器。在測重系統中，開始時間可以由達 到第一個預先定義重量的下部容器中的重量定義，而結束時間可以由 達到第二個預先定義的、更重重量的下部容器中的重量定義。開始和 結束信號可以提供給將被校準的流量計，並且該流量計可以以類似於 上面所討論的實施例的方式。計算在校準時間上的平均流動速率(或 量和測量時間)。利用開始信號和結束信號的任何校準系統都可以從 上面公開的內容中受益。雖然已經示出並描述了根據本發明的各種實施例，但是在不脫離 本發明的精神實質和內容的情況下，本領域的技術人員能夠對本發明 進行修改。這裡所討論的實施例僅僅是示例性的而不是限制性的。例 如，雖然關於超聲流量計描述了各種實施例，但是在進行多個測量的 模式下運行以計算在批量時間段上的平均流量的任何流量計都將從上 面公幵的內容中受益。還有，雖然已經關於在校準時間期間具有多個 批量時間段的超聲流量計描述了各種實施例，但是根據可選實施例， 校準時間本身可以定義批量時間段，使得處理器(或者圖5的處理器 508或者圖9的處理器800)利用校準時間作為批量時間段。在這些實 施例中，在校準時間期間進行的多個超聲測量將因此被轉換為在校準 時間上的平均流動速率、和通過將該平均流動速率乘以校準時間而確 定的流量計數據。因此，保護範圍不限於這裡所討論的實施例，而是 僅僅由所附權利要求限定，權利要求的範圍將包括權利要求的主題的 所有等同物。
權利要求
1.一種方法，包括以下步驟用校準裝置建立校準時間；用流量計測量出流體的流動速率，該流量計利用在一個時間段中進行多個測量，以產生一批流動速率值，該流量計電連接於該校準裝置；和根據該流動速率，產生在校準時間上的流量計的數據，其中根據該流動速率產生流量計數據的步驟不涉及由該流量計產生脈衝串輸出信號；和根據該脈衝串的特性產生流量計數據。
2. 根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟 其中測量還包括在校準時間期間累計該批流動速率值；和 其中產生流量計數據還包括利用該批流動速率值，並且用由校準時間表示的時間量乘以該平均流動速率，計算在校準時間上的平均 流動速率。
3. 根據權利要求l所述的方法，還包括以下步驟 其中測量還包括用該流量計計算出第一批流動速率， 該第一批流動速率基於第一批時間段期間的多個單獨流動速率值，該第一批時間段只部分地對應於該校準時間；識別在該校準時間和該第一批時間段之間的、對應於重疊時間的 重疊時間段；以及不考慮在該重疊時間段之外的產生流量計數據的各個流動速率值。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中計算還包括計算在重疊時間 段上的平均流動速率。
5. 根據權利要求l所述的方法，還包括以下步驟其中測量還包括用該流量計計算出第一批流動速率， 該第一批流動速率基於第一批時間段期間的多個單獨流動速率 值，該第一批時間段只部分地對應於該校準時間；其中在校準時間上產生流量計數據還包括根據該第一批流動速率 產生流量計數據。
6. 根據權利要求5所述的方法，還包括以下步驟 識別作為在該校準時間和第一批時間段之間的重疊時間段； 進行插值，以確定第一插值流動速率，該插值根據該第一批流動速率和該重疊時間段；以及其中產生流量計數據還包括根據該第一插值流動速率產生流量計 數據。
7. 根據權利要求5所述的方法，還包括以下步驟 識別作為在該校準時間和第一批時間段之間的重疊時間段； 獲得用於線的方程式，該線基本上通過第一批流動速率的值和隨後批流動速率的值，這些批流動速率整體地或部分地對應於該校準時 間；利用該方程式來確定在該重疊時間段期間的解出的流動速率，並且其中產生流量計數據還包括根據該解出的流動速率產生流量計數據。
8. 根據權利要求l所述的方法，其中建立校準時間還包括利用具 有在流體中移動的校準器元件的校準'為建立校準時間。
9. 一種系統，包括； 配置成用來建立校準時間的校準裝置; 流量計，包括流體地連接在流體流內的管段；機械地連接於該管段的傳感器對；和 電連接於該傳感器對的處理器； 其中該流量計的處理器電連接於該校準裝置； 其中該流量計的處理器計算出在校準時間期間流動通過該流量計 的流體的量。
10. 根據權利要求9的系統，其中該處理器配置成用以取得基本 上與該校準時間同時的多個單獨流動速率值，並且僅僅利用落在該校 準時間內的各個流動速率值計算出在校準時間上的平均流動速率。
11. 根據權利要求9的系統，其中該處理器配置成計算第一平 均流動速率，該第一平均流動速率基於在只部分地對應於該校準時間 的第一批時間段期間的多個流動速率值，並且利用該第一平均流動速 率計算出通過該流量計的流體流的量。
12. 根據權利要求ll的系統，還包括其中該處理器配置成在當該處理器計算流體流的量時之前，識 別該校準時間和該第一批時間段之間的重疊時間段，並且進行插值， 以根據該平均流動速率和該重疊時間段確定第一插值流動速率-,其中該處理器配置成利用該第一插值流動速率計算出通過該流 量計的流體流的量。
13. 根據權利要求ll的系統，還包括其中該處理器配置成在當該處理器計算通過該流量計的流體流 的量之前，識別該校準時間和該第一批時間段之間的重疊時間段，獲 得用於線的方程式，該線基本上通過第一批平均流動速率的值和隨後 批平均流動速率的值，這些批流動速率整體地或部分地對應於該校準 時間；並且利用該方程式來確定在該重疊時間段期間的平均流動速率； 以及其中該處理器配置成利用用於該重疊時間段的平均流動速率計算出通過該流量計的流體流的量。
14. 根據權利要求9的系統，還包括其中該處理器配置成確定在僅僅部分地對應於該校準時間的第 一批時間段期間的多個單獨流動速率值，並且識別在該校準時間和該 第 一 批時間段之間的重疊時間段；其中該處理器配置成當通過該超聲流量計計算流體流量時，不 考慮落在該重疊時間段外的各個流動速率值。
15. 根據權利要求9定義的系統，其中該校準裝置還包括-流體地連接在該流體流中的流體導管； 連接於該流體導管的第一元件檢測器；在該第一元件檢測器的下遊連接於該流體導管的第二元件檢測器；以及與該流體一起在該第一和第二元件檢測器之間移動的校準器元 件，該第一元件檢測器和第二元件檢測器之間的移動時間限定了該校 準時間。
16. —種超聲流量計，包括 配置成連接在流體通道內的管段；機械地連接於該管段的多個超聲傳感器，並且這些超聲傳感器設 置成超聲傳感器將超聲能量施加於該管段內的流體；電連接於該多個超聲傳感器的處理器，並且該處理器配置成電連 接於校準器並且用以從該校準器接收指示第一時間段的信號；其中該處理器計算對應於該第一時間段、通過該流量計的流體流量。
17. 根據權利要求16的系統，其中該處理器配置成計算第一平均流動速率，該第一平均流動速率基於在僅僅部分地對應該第一時間段的第二時間段期間的多個流動速率值；並且利用該第一平均流動速率計算出表示量的值。
18. 根據權利要求17的系統，還包括其中該處理器配置成在當該處理器計算表示量的值之前，識別 該第一時間段和第二時間段之間的對應於重疊時間的重疊時間段，並 且進行插值，以根據該平均流動速率和該重疊時間段確定第一插值流 動速率；其中該處理器配置成利用該第一插值流動速率計算表示量的值。
19. 根據權利要求17的系統，還包括其中該處理器配置成在當該處理器計算表示量的值之前，識別 該第一時間段和第二時間段之間的對應於重疊時間的重疊時間段，獲 得用於線的方程式，該線基本上通過第一平均流動速率的值和隨後平 均流動速率的值，這些平均流動速率的值整體地或部分地對應於第一 時間段；並且利用該方程式來確定在該重疊時間段期間的平均流動速 率；以及其中該處理器配置成利用該重疊時間段期間的平均流動速率計 算表示流量的值。
20. 根據權利要求16的系統，還包括其中該處理器配置成確定在僅僅部分地對應於該第一時間段的 第二時間段期間的多個單獨流動速率值，並且識別在該第一時間段和第二時間段之間的對應重疊時間的重疊時間段；以及其中該處理器配置成當該處理計算表示量的值時，不考慮落在 該重疊時間段外的各個流動速率值。
全文摘要
一種流量計校準方法和系統。至少一些圖示的實施例是方法，所述包括以下步驟用校準裝置建立校準時間；用流量計測量出流體的流動速率，該流量計利用在一個時間段中進行多次測量，以產生各個流動速率值(流量計電連接於校準裝置)；和根據該流動速率產生在校準時間上的流量計數據。根據該流動速率產生的流量計數據不涉及由流量計產生脈衝串輸出信號；和根據脈衝串的特性產生流量計數據。
文檔編號G01F1/00GK101253393SQ200680031041
公開日2008年8月27日 申請日期2006年7月26日 優先權日2005年8月23日
發明者克裡·D·格羅舍爾, 小威廉姆·R·弗羅因德, 蓋爾·P·默裡 申請人:丹尼爾度量和控制公司