使用雷诺数来校正质量流速测量结果的制作方法

1.下面描述的实施方式涉及质量流速测量结果，并且更特别地，涉及使用雷诺数来校正质量流速测量结果。


背景技术：

2.诸如科里奥利质量流量计、液体密度计量仪、气体密度计量仪、液体粘度计量仪、气体/液体比重计量仪、气体/液体相对密度计量仪和气体分子量计量仪的振动计量仪通常是已知的并且用于测量流体的特性。通常，振动计量仪包括传感器组件和计量电子设备。由传感器组件测量的流体可以是流动的或静止的。振动计量仪可以用于测量由传感器组件测量的物料的质量流速、密度或其他性能。然而，粘度有关效应可能引起诸如质量流速测量结果的测量结果的不准确性。雷诺数可以与物料的粘度成比例。因此，需要使用雷诺数来校正质量流速测量结果。


技术实现要素：

3.提供了一种用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的计量电子设备。根据实施方式，该计量电子设备包括：接口，其被配置成通信地耦接至包含流体的传感器组件并且从传感器组件接收传感器信号；以及处理系统，其通信地耦接至接口。处理系统被配置成：存储雷诺数校正关系，其中，该雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数；并且使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
4.提供了一种使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的方法。根据实施方式，该方法包括：利用计量电子设备接收传感器信号，其中，传感器信号由包含流体的传感器组件提供；在计量电子设备中存储雷诺数校正关系，其中，雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数；以及使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
5.提供了一种用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的系统。根据实施方式，该系统包括：包含流体的传感器组件，并且从传感器组件接收传感器信号；以及通信地耦接至传感器组件的计量电子设备。计量电子设备被配置成：存储雷诺数校正关系，其中，该雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数；以及使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
6.各个方面
7.根据一方面，一种用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的计量电子设备(20)包括：接口(401)，其被配置成通信地耦接至包含流体的传感器组件(10)并且从传感器组件(10)接收传感器信号；以及处理系统(402)，其通信地耦接至接口(401)。处理系统(402)被配置成：存储雷诺数校正关系，其中，雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数；以及使用雷诺数和雷
诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
8.优选地，处理系统(402)被配置成使用流体的测量的质量流速值来计算雷诺数校正因数包括：处理系统(402)被配置成使用流体的粘度值和流体的测量的质量流速值来计算雷诺数。
9.优选地，处理系统(402)被配置成使用流体的测量的质量流速值来计算雷诺数校正因数包括：处理系统(402)被配置成使用传感器组件(10)中的导管的尺寸和流体的测量的质量流速值来计算雷诺数。
10.优选地，处理系统(402)被配置成使用流体的测量的质量流速值来计算雷诺数包括：处理系统(402)被配置成使用下式：
[0011][0012]
其中：
[0013]
是流体的测量的质量流速值；
[0014]
d是传感器组件(10)的导管的直径；以及
[0015]
μ是流体的粘度。
[0016]
优选地，接口(401)还被配置成与被配置成测量和提供流体的粘度有关信息的换能器通信地耦接，并且计量电子设备(20)还被配置成基于粘度有关信息来确定流体的粘度值。
[0017]
优选地，处理系统(402)还被配置成根据传感器信号来确定流体的密度值并根据密度值来确定粘度值。
[0018]
优选地，雷诺数校正关系包括将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联的有序对和数学关系中的一个。
[0019]
根据一方面，一种使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的方法包括：利用计量电子设备接收传感器信号，其中，传感器信号由包含流体的传感器组件提供；在计量电子设备中存储雷诺数校正关系，其中，雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数；以及使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
[0020]
优选地，使用流体的测量的质量流速来计算流体的雷诺数包括：使用流体的粘度值和流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数。
[0021]
优选地，使用流体的测量的质量流速来计算流体的雷诺数包括：使用传感器组件中的导管的尺寸和流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数。
[0022]
优选地，使用流体的测量的质量流速值来计算雷诺数包括：使用下式：
[0023][0024]
其中：
[0025]
是流体的测量的质量流速值；
[0026]
d是传感器组件(10)的导管的直径；以及
[0027]
μ是流体的粘度。
[0028]
优选地，该方法还包括：从被配置成测量和提供流体的粘度有关信息的换能器接收粘度有关信息；以及使用该粘度有关信息来确定流体的粘度值。
[0029]
优选地，该方法还包括：根据传感器信号来确定流体的密度值；以及根据密度值来确定粘度值。
[0030]
优选地，雷诺数校正关系包括将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联的有序对和数学关系中的一个。
[0031]
根据一方面，一种用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的系统(600)包括：包含流体的传感器组件(10)，并且从传感器组件(10)接收传感器信号；以及通信地耦接至传感器组件(10)的计量电子设备(20)。计量电子设备(20)被配置成：存储雷诺数校正关系，其中，雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数；以及使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
[0032]
优选地，系统(600)还包括通信地耦接至计量电子设备(20)的换能器(610)，换能器(610)被配置成向计量电子设备(20)提供粘度有关信息，并且其中，计量电子设备(20)被配置成使用由换能器(610)提供的粘度有关信息来计算流体的粘度值。
附图说明
[0033]
在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元素。应当理解，这些附图不一定按比例绘制。
[0034]
图1示出了用于使用雷诺数来校正质量流速测量结果的振动计量仪5。
[0035]
图2示出了振动计量仪5的框图，包括计量电子设备20的框图表示。
[0036]
图3示出了说明用于使用雷诺数来校正质量流速测量结果的雷诺数校正关系的曲线图300。
[0037]
图4示出了用于使用雷诺数来校正质量流速测量结果的计量电子设备20。
[0038]
图5示出了使用雷诺数来校正质量流速测量结果的方法500。
[0039]
图6示出了用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的系统600。
具体实施方式
[0040]
图1至图6和以下描述描绘了具体示例，以教导本领域技术人员如何做出和利用使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的实施方式的最佳模式。出于教导发明原理的目的，已经简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解落入本说明书的范围内的来自这些示例的变型。本领域技术人员将理解，下面描述的特征可以以各种方式组合，以形成使用雷诺数来校正质量流速测量结果的多种变型。因此，下面描述的实施方式不限于以下描述的具体示例，而是仅由权利要求书及其等同内容来限定。
[0041]
图1示出了用于使用雷诺数来校正质量流速测量结果的振动计量仪5。如图1所示，振动计量仪5包括传感器组件10和计量电子设备20。传感器组件10响应于过程物料的质量流速和密度。计量电子设备20经由引线100连接至传感器组件10，以通过端口26提供密度、质量流速和温度信息以及其他信息。
[0042]
传感器组件10包括一对歧管150和150'、具有法兰颈110和110'的法兰103和103'、
一对平行导管130和130'、驱动器180、电阻式温度检测器(rtd)190以及一对拾取传感器170l和170r。导管130和130'具有两个基本上直的入口支路131、131'和出口支路134、134'，入口支路131、131'和出口支路134、134'在导管安装块120和120'处朝向彼此会聚。导管130、130'沿其长度在两个对称位置处弯曲，并且在其整个长度上基本平行。撑杆140和140'用于限定轴线w和w'，每个导管130、130'围绕轴线w和w'振荡。导管130、130'的支路131、131'和134、134'固定地附接至导管安装块120和120'，并且这些块又固定地附接至歧管150和150'。这提供了通过传感器组件10的连续闭合的物料路径。
[0043]
在具有孔102和102'的法兰103和103'经由入口端104和出口端104'连接到运载正在被测量的过程物料的过程管线(未示出)中时，物料通过法兰103中的孔口101进入计量仪的入口端104，并且通过歧管150被引导至具有表面121的导管安装块120。在歧管150内，物料被分开并且通过导管130、130'输送。在离开导管130、130'时，过程物料在具有表面121'的块120'和歧管150'内重新结合成单个流，并且此后被输送至通过具有孔102'的法兰103'连接至过程管线(未示出)的出口端104'。
[0044]
导管130、130'被选择并适当地安装至导管安装块120、120'，以分别具有关于弯曲轴线w
‑‑
w和w'
‑‑
w'基本上相同的质量分布、惯性矩和杨氏模量。这些弯曲轴线穿过撑杆140、140'。由于导管的杨氏模量随温度而改变，并且该改变影响流量和密度的计算，因此将rtd 190安装至导管130'以连续地测量导管130'的温度。导管130'的温度以及因此由于通过rtd 190的给定电流而在rtd 190两端出现的电压由通过导管130'的物料的温度支配。由计量电子设备20以公知的方法将rtd 190两端出现的温度相关电压用于补偿由于导管温度的任何改变而引起的导管130、130'的弹性模量的改变。rtd 190通过引线195连接至计量电子设备20。
[0045]
导管130、130'两者由驱动器180绕它们各自的弯曲轴线w和w'在相反的方向上并且以被称为流量计量仪的第一异相弯曲模式驱动。该驱动器180可以包括许多公知布置中的任何一种，例如安装至导管130'的磁体和安装至导管130的相对线圈，并且交流电通过该相对线圈以使导管130、130'两者振动。由计量电子设备20经由引线将合适的驱动信号185施加至驱动器180。
[0046]
计量电子设备20接收引线195上的rtd温度信号，以及出现在引线100上的分别携载左传感器信号165l和右传感器信号165r的传感器信号165。计量电子设备20产生出现在至驱动器180的引线上并且使导管130、130'振动的驱动信号185。计量电子设备20对左传感器信号165l和右传感器信号165r以及rtd信号195进行处理，以计算通过传感器组件10的物料的质量流速和密度。该信息连同其他信息一起由计量电子设备20作为信号施加在路径26上。以下是对计量电子设备20的更详细的讨论。
[0047]
图2示出了振动计量仪5的框图，包括计量电子设备20的框图表示。如图2所示，计量电子设备20通信地耦接至传感器组件10。如前述参照图1所描述的，传感器组件10包括左拾取传感器170l和右拾取传感器170r、驱动器180以及温度传感器190，它们通过通信通道112经由一组引线100通信地耦接至计量电子设备20。
[0048]
计量电子设备20经由引线100提供驱动信号185。更具体地，计量电子设备20向传感器组件10中的驱动器180提供驱动信号185。此外，包括左传感器信号165l和右传感器信号165r的传感器信号165由传感器组件10提供。更具体地，在所示实施方式中，传感器信号
165由传感器组件10中的左拾取传感器170l和右拾取传感器170r提供。如可以理解的，传感器信号165通过通信通道112分别提供给计量电子设备20。
[0049]
计量电子设备20包括处理器210，处理器210通信地耦接至一个或更多个信号处理器220以及一个或更多个存储器230。处理器210还通信地耦接至用户接口30。处理器210在端口26上经由通信端口与主机通信地耦接，并且经由电力端口250接收电力。处理器210可以是微处理器，但是可以采用任何合适的处理器。例如，处理器210可以包括诸如多核处理器的子处理器、串行通信端口、外围接口(例如，串行外围接口)、片上存储器、i/o端口等。在这些和其他实施方式中，处理器210被配置成对接收到的且经处理的信号例如数字化信号进行操作。
[0050]
处理器210可以从一个或更多个信号处理器220接收数字化传感器信号。处理器210也可以经由例如端口接收来自诸如粘度计量仪、密度计量仪等的换能器的信号。即，换能器可以经由端口26通信地耦接至处理器210。换能器可以流体地耦接至传感器组件10。换能器或多个换能器可以在传感器组件10的上游和/或下游。因此，处理器210可以被配置成使用数字化传感器信号和/或由换能器提供的信号来确定诸如质量流速、密度、粘度等的流体性能。
[0051]
处理器210还被配置成提供信息，例如时间延迟、传感器组件10中的流体的性质等。处理器210可以通过端口26将信息提供给主机。处理器210还可以被配置成与一个或更多个存储器230进行通信以接收信息并且/或者将信息存储在一个或更多个存储器230中。例如，处理器210可以从一个或更多个存储器230接收校准因数和/或传感器组件零点(例如，在存在零流量的情况下的时间差)。校准因数和/或传感器组件零点中的每一个可以分别与流量计量仪5和/或传感器组件10相关联。处理器210可以使用校准因数来处理从一个或更多个信号处理器220接收到的数字化传感器信号。
[0052]
一个或更多个信号处理器220被示出为包括编码器/解码器(codec)222和模数转换器(adc)226。一个或更多个信号处理器220可以对模拟信号进行调节、将经调节的模拟信号数字化以及/或者提供数字化信号。codec 222被配置成从左拾取传感器170l和右拾取传感器170r接收传感器信号165。codec 222还被配置成向驱动器180提供驱动信号185。在替选实施方式中，可以采用更多或更少的信号处理器。
[0053]
如所示出的，传感器信号165经由信号调节器240被提供至codec222。驱动信号185经由信号调节器240被提供至驱动器180。尽管信号调节器240被示出为单个块，但是信号调节器240可以包括信号调节部件，例如两个或更多个运算放大器、诸如低通滤波器的滤波器、电压至电流放大器等。例如，可以通过第一放大器对传感器信号165进行放大，并且可以通过电压至电流放大器对驱动信号185进行放大。放大可以确保传感器信号165的幅值接近codec 222的满刻度范围。
[0054]
在所示实施方式中，一个或更多个存储器230包括只读存储器(rom)232、随机存取存储器(ram)234和铁电随机存取存储器(fram)236。然而，在替选实施方式中，一个或更多个存储器230可以包括更多或更少的存储器。附加地或替选地，一个或更多个存储器230可以包括不同类型的存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器等)。例如，可以采用不同类型的非易失性存储器例如可擦除可编程只读存储器(eprom)等来代替fram 236。一个或更多个存储器230可以是被配置成存储过程数据例如驱动信号或传感器信号、质量流速或
密度测量结果等的存储装置。
[0055]
可以根据下式生成质量流速测量结果
[0056][0057]
δt项包括操作得出的(即，测量的)时间延迟值，例如，在时间延迟是由于与通过振动流量计5的质量流速有关的科里奥利效应引起的情况下，该时间延迟值包括拾取传感器信号之间存在的时间延迟。当流动物料流过振动流量计5时，测量的δt项最终确定流动物料的质量流速。δt0项包括零流量校准常数下的时间延迟。δt0项通常在工厂处被确定，并且被编程到振动流量计5中。即使在流量条件正在改变的情况下，零流量δt0下的时间延迟也可能不改变。流过流量计量仪的流动物料的质量流速通过将测量的时间延迟乘以流量校准因数fcf来确定。流量校准因数fcf与流量计量仪的物理刚度成比例。
[0058]
关于密度，每个导管130、130'将振动的共振频率可以是导管130、130'的弹簧常数的平方根除以具有物料的导管130、130'的总质量的函数。具有物料的导管130、130'的总质量可以是导管130、130'的质量加上导管130、130'内部的物料的质量。导管130、130'中的物料的质量与物料的密度成正比。因此，该物料的密度可以与包含该物料的导管130、130'振荡的周期的平方乘以导管130、130'的弹簧常数成比例。因此，通过确定导管130、130'振荡的周期并且通过适当地缩放结果，可以获得由导管130、130'包含的物料的密度的准确测量。计量电子设备20可以使用传感器信号165和/或驱动信号185来确定周期或共振频率。
[0059]
由于例如粘度有关效应，因此由传感器组件10测量的质量流速可能是不准确的。因此，可以通过使用校正值来校正质量流速值，以补偿一些不准确性。例如，基于雷诺数的校正值可以用于校正使用以上式[1]计算的质量流速值。基于雷诺数的校正值可以用于通过使用雷诺值与基于雷诺数的校正值之间的关系来校正质量流速值。下面参照图3来描述示例性关系。
[0060]
图3示出了说明用于使用雷诺数来校正质量流速测量结果的雷诺数校正关系的曲线图300。如图3所示，曲线图300包括雷诺数轴线310和质量流速误差轴线320。雷诺数轴线310的范围是从1
×
101到1
×
106，并且质量流速误差320的范围是从-1.8％到0.2％。曲线图300还包括将雷诺数值与质量流速误差值相关联的多项式关系350、数据点330和分段线性关系340。
[0061]
如可以看出的，数据点330在约1
×
101的雷诺数处为约-1.0％的质量流速误差，在约1
×
102的雷诺数处下降到约-1.6％的质量流速误差，并且在约5
×
104的雷诺数处增加到约0.0％的质量流速误差。对于范围为从5
×
104到1
×
106的雷诺数，百分比质量流速值保持在约0.0％的质量流速误差。如可以理解的是，数据点330可以被看作在1
×
101到1
×
102和1
×
102到5
×
104的雷诺数范围内具有包括线性函数段的分段部分，而在5
×
104以上的雷诺数处具有为0.0的常数。因此，可以通过使用例如线性回归来确定分段的线性关系340。然而，可以利用诸如通过使用多项式回归的多项式关系350等任何合适的关系来对数据点330进行建模。
[0062]
尽管数据点330将雷诺数值与百分比质量流速误差值相关联，但是百分比质量流速误差值可以用于确定可以用于校正质量流速值的校正值。例如，百分比质量流速误差值可以用于确定可以与质量流速值相乘的因数。这样的因数可以是基于雷诺数的校正值。附
加地或替选地，数据点330可以用于得出诸如分段线性关系340、多项式关系350等数学式，这样的数学式将雷诺数(例如，作为独立变量)与质量流速误差和/或基于雷诺数的校正值相关联。
[0063]
基于雷诺数的校正值可以用于校正质量流速测量结果。对质量流速测量结果的示例性校正可以如下。首先，可以使用例如下式[7]来计算雷诺数。示例性雷诺数值可以是re＝1000。雷诺数值和诸如上述数据点330的雷诺数校正关系可以用于确定为-1.1％的百分比质量流速误差值。为-1.1％的百分比质量流速误差值可以按如下转换成1.011的基于雷诺数的校正值：
[0064][0065]
其中：
[0066]
e是百分比质量流速误差；以及
[0067]
re correction是基于雷诺数的校正值。
[0068]
基于雷诺数的校正值可以与未校正的质量流速相乘，以按如下确定校正的质量流速：
[0069]
corrected mass flow(校正的质量流量)＝(measured mass flow)
·
(recorrection)；[3]
[0070]
其中：
[0071]
measured mass flow是可以通过使用例如上式[1]来确定的未校正的质量流速。
[0072]
如可以理解的是，可以针对诸如温度、压力等的其他非雷诺参数，来校正或补偿未校正的质量流速。
[0073]
仍然参照图3，数据点330可以是存储在诸如上述计量电子设备20的计量电子设备中的有序对以用于确定校正值。附加地或替选地，数据点330可以用于得出可以存储在计量电子设备中的校正值、雷诺数与校正值之间的关系等。例如，计量电子设备可以存储基于雷诺数的校正值和雷诺数的有序对。附加地或替选地，例如，可以存储分段线性关系340、多项式关系350等。因此，雷诺数校正关系可以被确定并存储在计量电子设备中。因此，计量电子设备可以使用雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
[0074]
图4示出了用于使用雷诺数来校正质量流速测量结果的计量电子设备20。如图4所示，计量电子设备20包括接口401和处理系统402。例如，计量电子设备20从诸如传感器组件10的传感器组件接收振动响应。计量电子设备20对振动响应进行处理以获得流过传感器组件10的流动物料的流量特性。
[0075]
接口401可以从图1和图2中所示的拾取传感器170l、170r中的一个接收传感器信号165。接口401可以执行任何必要的或期望的信号调节，例如任何方式的格式化、放大、缓冲等。替选地，可以在处理系统402中执行信号调节中的一些或全部。此外，接口401可以使得计量电子设备20与外部设备之间能够进行通信。接口401能够进行任何方式的电子、光学或无线通信。接口401可以基于振动响应来提供信息。接口401可以与诸如图2所示的codec 222的数字转换器耦接，其中，传感器信号包括模拟传感器信号。数字转换器对模拟传感器信号进行采样并将其数字化，并且产生数字化的传感器信号。
[0076]
处理系统402进行计量电子设备20的操作，并且对来自传感器组件10的流量测量结果进行处理。处理系统402执行一个或更多个处理例程并且从而处理流量测量结果以产生一个或更多个流量特性。处理系统402通信地耦接至接口401并且被配置成从接口401接收信息。
[0077]
处理系统402可以包括通用计算机、微处理系统、逻辑电路或一些其他的通用或定制处理设备。附加地或替选地，处理系统402可以分布在多个处理设备之间。处理系统402还可以包括任何方式的集成或独立的电子存储介质，例如存储系统404。
[0078]
存储系统404可以存储流量计量仪参数和数据、软件例程、常量值和变量值。在一个实施方式中，存储系统404包括由处理系统402执行的例程，例如振动计量仪5的操作例程410和补偿例程420。存储系统还可以存储统计值，例如标准偏差、置信区间等。
[0079]
操作例程410可以基于通过接口401接收的传感器信号来确定质量流速412值和密度414值。质量流速412值可以是测量的质量流速值。质量流速412可以根据诸如左拾取传感器信号与右拾取传感器信号之间的时间延迟的传感器信号来确定。也可以例如通过根据左拾取传感器信号和右拾取传感器信号中的一个或两个确定频率，根据传感器信号来确定密度414。
[0080]
操作例程410也可以确定粘度416值。例如，计量电子设备20可以通信地耦接至测量流体的粘度的粘度计量仪。附加地或替选地，例如，客户可以经由modbus寄存器输入固定的粘度值。关于可以通信地耦接至计量电子设备20的粘度计量仪，可以从诸如叉式粘度计量仪的单独的在线仪器获得动态粘度测量结果。在另一示例中，可以通过采用已知的粘度温度关系来计算粘度。在该示例中，粘度可以由例如客户输入，而温度关系可以被编程到计量电子设备20中。可以根据粘度温度关系计算粘度。
[0081]
粘度416值也可以通过使用传感器信号来确定。例如，可以根据密度414值来确定粘度。根据测量的密度确定的粘度可能比由粘度计量仪直接测量的粘度或由客户输入的粘度具有较大的不确定性。附加地或替选地，粘度可以根据由传感器组件测量的阻尼来确定。例如，驱动信号的功率可以根据驱动增益或驱动电流来确定。驱动信号的功率可以是阻尼的函数。阻尼也可以通过确定谐振曲线的-3db点的幅值来确定。粘度可以针对任何合适的流体，例如幂律流体，其中粘度是在幂律流体的两个不同的剪切速率(例如，速度)下确定的。然而，可以采用包括上述步骤的组合的任何合适的步骤来计算粘度。
[0082]
补偿例程420可以校正质量流速值，例如测量的质量流速值。例如，补偿例程420可以利用校正值来校正质量流速412。可以根据校正关系422来确定校正值。校正关系422可以是将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联的雷诺数校正关系。例如，雷诺数校正关系可以包括雷诺数和基于雷诺数的校正值的有序对，其中基于雷诺数的校正值是与质量流速412值相乘以确定校正的质量流速430值的因数。例如，可以使用上式[2]和[3]。因为粘度效应得到补偿，因此校正的质量流速430可以被输出作为更准确的质量流速值。
[0083]
计量电子设备20被示出为还包括雷诺数例程440。雷诺数例程440可以确定传感器组件中的流体的雷诺数。例如，计量电子设备20可以使用粘度416值和质量流速412值来确定雷诺数。如以上所讨论的，质量流速412值可以是测量的质量流速值，如在下文中更详细说明的。
[0084]
基于质量流速的雷诺数
[0085]
根据流体力学，雷诺数可以定义为：
[0086][0087]
其中：
[0088]
ρ是由传感器组件包含的液体的密度；
[0089]
d是传感器组件中的导管的内径；
[0090]
v是由传感器组件包含的流体的流体速度；以及
[0091]
μ是由传感器组件包含的流体的流体粘度。
[0092]
然而，基于传感器组件的频率确定的密度值可能比质量流速值具有更大的不确定性，其中，质量流速是根据传感器组件的扭转或科里奥利模式确定的。即，测量的质量流速可能比密度值具有更小的不确定性。
[0093]
为了解决这个问题，注意，流体速度可以定义为：
[0094][0095]
其中：
[0096]
是由传感器组件包含的流体的质量流速；以及
[0097]
a是由传感器组件的导管的内径限定的截面面积。
[0098]
如果传感器组件包括具有相同直径的两个圆柱形导管，则这两个导管的截面面积可以定义为：
[0099][0100]
因此，将[4]和[3]代入[2]中的结果为：
[0101][0102]
如可以看出的，式[7]中的雷诺数是使用导管的内径和流体的质量流速确定的。流体的质量流速可以通过使用由传感器组件提供的传感器信号来确定，其中传感器信号包括左拾取信号与右拾取信号之间的时间延迟。因此，式[7]的质量流速可以是测量的质量流速值。
[0103]
可以使用其他式来确定雷诺数，例如幂律流体的雷诺数。例如，在幂律流体的示例中，可以在传感器组件中的幂律流体的两个不同的剪切速率或速度下测量粘度。粘度值可以用作以下关系的有效粘度。
[0104][0105]
其中：
[0106]
μ
eff
是有效粘度；
[0107]
k是稠度指数(flow consistency index)；
[0108]
是剪切速率或垂直于剪切的平面的速度梯度；以及
[0109]
n是流动特性指数。
[0110]
可以从log(μ
eff
)和的曲线图中获得稠度指数k和流动特性指数n的值。斜率线给出n-1的值，根据该值可以计算n。处的截距给出k的值。因此，可以利用粘度测量结果来确定稠度指数k和流动特性指数n的值。
[0111]
稠度指数k和流动特性指数n可以用于使用诸如将雷诺数与质量流速相关联的表或式的任何合适的方法来确定雷诺数。例如，将雷诺数值与质量流速、稠度指数k和流动特性指数n值相关联的表或式可以存储在计量电子设备中，并且随后用于根据质量流速和粘度测量结果确定雷诺数值。
[0112]
计量电子设备可以包括诸如上述接口401的接口，该接口被配置成通信地耦接至包含流体的传感器组件例如上述的传感器组件10，并且从传感器组件10接收传感器信号。计量电子设备还可以包括通信地耦接至接口的处理系统，如上述的处理系统402。该接口还可以被配置成与被配置成测量和提供流体的粘度有关信息的换能器通信地耦接。
[0113]
可以基于传感器信号中的左拾取传感器信号与右拾取传感器信号之间的时间延迟来计算质量流速值。可以使用左拾取传感器信号与右拾取传感器信号的零交叉点来计算传感器信号中的左拾取传感器信号与右拾取传感器信号之间的时间延迟。如以上参考式[2]和[3]所描述的，处理系统还可以校正质量流速测量结果，但是还可以采用任何合适的校正式、方法等。
[0114]
处理系统可以被配置成存储雷诺数校正关系，其中，雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联。处理系统还可以使用流体的粘度值、传感器组件中的导管的尺寸和/或流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数，并且使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。处理系统可以使用以上式[7]来计算雷诺数。处理系统可以被配置成根据传感器信号确定流体的密度值，并且根据密度值确定粘度值。雷诺数校正关系包括将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联的有序对和数学关系中的一个。因此，处理系统可以通过执行诸如下面描述的方法的方法，使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
[0115]
图5示出了使用雷诺数来校正质量流速测量结果的方法500。如图5所示，在步骤510中，方法500存储雷诺数校正关系。雷诺数校正关系可以存储在诸如上述的计量电子设备20的计量电子设备中。在步骤520中，该方法500使用测量的质量流速值来计算雷诺数。特别地，方法500使用粘度值、传感器组件中的导管的尺寸和/或流体的测量的质量流速值来计算雷诺数。在步骤530中，该方法500确定基于雷诺数的校正值。更具体地，该方法500使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。
[0116]
该方法500可以基于传感器信号中的左拾取传感器信号与右拾取传感器信号之间的时间延迟来计算测量的质量流速值。传感器信号中的左拾取传感器信号与右拾取传感器信号之间的时间延迟可以使用左拾取传感器信号和右拾取传感器信号的零交叉点来计算。如以上参考式[2]和[3]所描述的，该方法500还可以校正可以与测量的质量流速值相同的
质量流速测量结果，但是还可以采用任何合适的校正式、方法等。
[0117]
可以通过使用上述式[7]使用粘度值、传感器组件的导管的尺寸和质量流速值来计算雷诺数，但是还可以采用任何合适的式，包括针对诸如正方形、椭圆形或类似的导管的其他导管几何形状的式。如以上所讨论的，粘度可以由与计量电子设备通信地耦接的粘度计量仪测量。替选地，计量电子设备可以被配置成根据传感器信号确定流体的密度值，并且根据密度值确定粘度值。
[0118]
图6示出了用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的系统600。如图6所示，系统600包括上述的振动计量仪5，但是还可以采用任何合适的振动计量仪。振动计量仪5被示出为包括传感器组件10和计量电子设备20。计量电子设备20可以包括处理系统，例如上述的处理系统402。系统600还包括换能器610，该换能器610与计量电子设备20通信地耦接并且流体耦接至传感器组件10。然而，在替选实施方式中，系统600可以不包括换能器610，并且可以包括振动计量计5，其中，计量电子设备20使用根据由传感器组件10提供的传感器信号确定的密度值来确定粘度。
[0119]
如由箭头所示的，传感器组件10接收流体，感测流体，并向计量电子设备20提供传感器信号。传感器组件10也被配置成向换能器610提供流体。换能器610被配置成接收和测量流体，并且向计量电子设备20提供粘度有关数据，例如粘度值。由换能器610提供的粘度有关数据的不确定性可能低于根据基于由传感器组件10提供的传感器信号确定的密度计算的粘度值的不确定性。因此，如以上参考式[2]和[3]所描述的，计量电子设备也可以校正质量流速测量结果，但是还可以采用任何合适的校正式、方法等。
[0120]
上述的振动计量仪5、计量电子设备20、方法500和系统600可以使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果。特别地，雷诺数可以基于测量的质量流速值。如以上所说明的，测量的质量流速值可以具有比密度值等小的不确定性。雷诺数也可以使用粘度值来计算，该粘度值可以从通信地耦接至计量电子设备的粘度计量仪或由根据传感器信号确定的密度值来确定。与根据基于传感器信号的密度值确定的粘度值相比，从粘度计量仪确定的粘度值可以具有更小的不确定性。因此，如果需要最小的不确定性，则计量电子设备可以被配置成与粘度计通信。然而，这对于一些应用可能是过分昂贵的。如果可接受更不确定的雷诺数，则用于计算雷诺数的粘度值可以基于根据传感器信号确定的密度值。在后者配置中，由于雷诺数是基于测量的质量流速值确定的，因此雷诺数的不确定性可以仍然是可接受的低。
[0121]
以上实施方式的详细描述不是对发明人所预期的在本说明书的范围内的所有实施方式的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述实施方式的某些元素可以被不同地组合或消除以创建另外的实施方式，并且这样的另外实施方式落入本说明书的范围和教导内。对于本领域普通技术人员将明显的是，上述实施方式可以整体或部分地组合以创建在本说明书的范围和教导内的附加实施方式。
[0122]
因此，尽管出于说明性目的在本文中描述了特定实施方式，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本说明书的范围内可以进行各种等效修改。本文中提供的教导可以应用于用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的其他计量电子设备、方法和系统，而不仅是以上描述的和在附图中示出的实施方式。因此，以上描述的实施方式的范围应当根据所附权利要求书来确定。

技术特征：
1.一种用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的计量电子设备(20)，所述计量电子设备(20)包括：接口(401)，其被配置成通信地耦接至包含所述流体的传感器组件(10)并且从所述传感器组件(10)接收传感器信号；以及处理系统(402)，其通信地耦接至所述接口(401)，所述处理系统(402)被配置成：存储雷诺数校正关系，其中，所述雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用所述流体的测量的质量流速值来计算所述流体的雷诺数；以及使用所述雷诺数和所述雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。2.根据权利要求1所述的计量电子设备(20)，其中，所述处理系统(402)被配置成使用所述流体的测量的质量流速值来计算雷诺数校正因数包括：所述处理系统(402)被配置成使用所述流体的粘度值和所述流体的测量的质量流速值来计算所述雷诺数。3.根据权利要求1或2中一项所述的计量电子设备(20)，其中，所述处理系统(402)被配置成使用所述流体的测量的质量流速值来计算雷诺数校正因数包括：所述处理系统(402)被配置成使用所述传感器组件(10)中的导管的尺寸和所述流体的测量的质量流速值来计算所述雷诺数。4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的计量电子设备(20)，其中，处理系统(402)被配置成使用所述流体的测量的质量流速值来计算雷诺数包括：所述处理系统(402)被配置成使用下式：其中：是所述流体的测量的质量流速值；d是所述传感器组件(10)的导管的直径；以及μ是所述流体的粘度。5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的计量电子设备(20)，其中，所述接口(401)还被配置成与被配置成测量和提供所述流体的粘度有关信息的换能器通信地耦接，并且所述计量电子设备(20)还被配置成基于所述粘度有关信息来确定所述流体的粘度值。6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的计量电子设备(20)，其中，所述处理系统(402)还被配置成根据所述传感器信号来确定所述流体的密度值并且根据所述密度值来确定所述粘度值。7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的计量电子设备(20)，其中，所述雷诺数校正关系包括将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联的有序对和数学关系中的一个。8.一种使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的方法，所述方法包括：利用计量电子设备接收传感器信号，其中，所述传感器信号由包含所述流体的传感器组件提供；在所述计量电子设备中存储雷诺数校正关系，其中，所述雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；
使用所述流体的测量的质量流速值来计算所述流体的雷诺数；以及使用所述雷诺数和所述雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用所述流体的测量的质量流速来计算所述流体的雷诺数包括：使用所述流体的粘度值和所述流体的测量的质量流速值来计算所述流体的雷诺数。10.根据权利要求8或9中一项所述的方法，其中，使用所述流体的测量的质量流速来计算所述流体的雷诺数包括：使用所述传感器组件中的导管的尺寸和所述流体的测量的质量流速值来计算所述流体的雷诺数。11.根据前述权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，使用所述流体的测量的质量流速值来计算所述雷诺数包括：使用下式：其中：是所述流体的测量的质量流速值；d是所述传感器组件(10)的导管的直径；以及μ是所述流体的粘度。12.根据前述权利要求8至11中任一项所述的方法，还包括：从被配置成测量和提供所述流体的粘度有关信息的换能器接收粘度有关信息；以及使用所述粘度有关信息来确定所述流体的粘度值。13.根据前述权利要求8至12中任一项所述的方法，还包括：根据所述传感器信号来确定所述流体的密度值，并且根据所述密度值来确定所述粘度值。14.根据前述权利要求8至13中任一项所述的方法，其中，所述雷诺数校正关系包括将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联的有序对和数学关系中的一个。15.一种用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的系统(600)，所述系统(600)包括：包含所述流体的传感器组件(10)，并且从传感器组件(10)接收传感器信号；以及通信地耦接至所述传感器组件(10)的计量电子设备(20)，所述计量电子设备(20)被配置成：存储雷诺数校正关系，其中，所述雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用所述流体的测量的质量流速值来计算所述流体的雷诺数；以及使用所述雷诺数和所述雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。16.根据权利要求15所述的系统(600)，其中，所述系统(600)还包括：换能器(610)，其通信地耦接至所述计量电子设备(20)，所述换能器(610)被配置成向所述计量电子设备(20)提供粘度有关信息；并且其中，所述计量电子设备(20)被配置成使用由所述换能器(610)提供的所述粘度有关信息来计算所述流体的粘度值。

技术总结
提供了一种用于使用雷诺数来校正流体的质量流速测量结果的计量电子设备(20)。计量电子设备(20)包括：接口(401)，其被配置成通信地耦接至包含流体的传感器组件(10)并从传感器组件(10)接收传感器信号；以及处理系统(402)，其通信地耦接至接口(401)。处理系统(402)被配置成：存储雷诺数校正关系，其中，雷诺数校正关系将雷诺数值与基于雷诺数的校正值相关联；使用流体的测量的质量流速值来计算流体的雷诺数；以及使用雷诺数和雷诺数校正关系来确定基于雷诺数的校正值。于雷诺数的校正值。于雷诺数的校正值。


技术研发人员：安德鲁
受保护的技术使用者：高准有限公司
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2023/8/1