Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis para medición de un caudal másico de un medio en circulación,

que comprende un tubo de circulación (2) y medios de arrastre para hacer que el tubo de circulación (2) oscile alrededorde un eje de rotación, sensores (11a, 11b, 11c) asociados al tubo de circulación (2) para generar señales analógicas enposiciones de acuerdo con el movimiento del tubo (2), medios de conversión analógica-digital (CAD) (25) para convertirlas señales analógicas en señales digitales por medio de un proceso de muestreo, y medios (26) para calcular una señalde medición a partir de las señales digitalizadas, siendo dicha señal de medición representativa del caudal másico,caracterizado por medios (30) para permitir en el proceso de muestreo, el muestreo de cada señal de sensor que tienelugar en diferentes frecuencias, medios (29) para determinar la tasa a la que cambia la medida de caudal, y medios deselección (CAD/ DAC) para seleccionar una primera frecuencia de muestreo baja predefinida en el caso de que una tasabaja de cambio de la medida de caudal sea determinada por los medios de determinación del cambio de la medida decaudal y para seleccionar una segunda frecuencia de muestreo alta en el caso de determinarse una tasa de cambio dela medida de caudal alta, dondelos medios de selección están diseñados para seleccionar la segunda frecuencia de muestreo cuando durante la puestaen práctica de la primera frecuencia de muestreo la medida de caudal medida en un periodo de tiempo dado cambiemás de un valor predeterminado, ypara seleccionar una primera frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la segunda frecuencia demuestreo la medida de caudal medida en un periodo de tiempo dado cambie menos de un valor predeterminado.

Sistema de medición de caudal tipo de Coriolis con convertidores analógico/digital con una frecuencia de muestreo ajustable

La invención se refiere a un sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis para medición de un caudal másico (o caudal para abreviar a partir de aquí) de un medio en circulación que comprende un tubo de circulación y medios de arrastre para hacer que el tubo de circulación oscile alrededor de un eje de rotación, sensores asociados al tubo de circulación para generar señales analógicas en posiciones de acuerdo con el movimiento del tubo, medios de conversión analógica-digital (CAD) para convertir las señales analógicas en señales digitales de salida con una frecuencia de muestreo, y medios para calcular una señal de medición (de caudal) a partir de las señales digitalizadas de salida con una frecuencia de cálculo determinada, siendo dicha señal de medición (de caudal) representativa del caudal másico,

Dicho sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis es conocido a partir del documento EP 1719983 que revela sistemas de medición con dos o tres sensores de movimiento.

Los sistemas de medición con dos, tres o más sensores requieren igual número de convertidores para convertir la señal de sensor digital en señales digitales apropiadas para su procesamiento ulterior. Esto resulta en una alta disipación potencia comparativamente alta. Además, una velocidad alta de datos de alta resolución requiere una potencia de procesador considerable para convertir las señales en información utilizable. Esto afecta tanto al convertidor como al procesador:

a) disipación de potencia alta

b) disipación de calor elevada

Una disipación de calor elevada no es particularmente deseada en un instrumento de Coriolis por que el calor generado causa gradientes de temperatura en el instrumento, de lo que resulta en tensiones térmicas y una degradación del rendimiento del instrumento. De hecho, cualquier principio de medición es sensible a errores de medición debidos a gradientes de temperatura en mayor o menor medida, y por tanto las fluctuaciones de temperatura, no son deseables.

La invención tiene por objeto proporcionar un sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis del tipo indicado en el párrafo inicial que no sufra la desventajas anteriores, o al menos las sufra en menor grado.

De acuerdo con la invención, el sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis presentado en el preámbulo, está caracterizado para este propósito por medios para permitir en el proceso de muestreo el muestreo de cada señal de sensor que tiene lugar en diferentes frecuencias, medios para determinar la tasa a la que cambia la medida de caudal y medios para seleccionar una primera frecuencia de muestreo baja predefinida en caso de que una tasa de cabio baja de medida caudal sea determinada por los medios de determinación del cambio de la medida de caudal y para seleccionar una segunda frecuencia de muestreo alta en el caso de que una tasa de cambio alta de medida de caudal sea determinada, donde los medios de selección están diseñados para seleccionar la segunda frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la primera frecuencia de muestreo el caudal medido en un periodo de tiempo dado cambie más de un valor predeterminado, y para seleccionar una primera frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la segunda frecuencia de muestreo el caudal medido en un periodo de tiempo dado cambie menos de un valor predeterminado. La tasa de cambio del caudal podría ser determinada durante cualquier etapa de cálculo. Esto significa que tienen que ejecutarse cada vez algunas líneas adicionales de software con el resto, lo que es denominado medición continua. Alternativamente, las líneas adicionales de software mencionadas podrían ser activadas solo una vez para unos cuantos ciclos de cálculo (por ejemplo una vez cada 10 o 100 ciclos) : esto se denomina medición intermitente.

Por una parte, las frecuencias de muestreo altas son necesarias para asegurar un funcionamiento satisfactorio, mientras que por otro lado está la voluntad de minimizar el consumo de energía y la disipación de calor. De conformidad con la invención ambos objetivos son alcanzados puesto que se usa un bloque de procesamiento adicional con el que se determina el cambio de velocidad de la información del sensor. Dependiendo en el criterio que sea fijado, este bloque cambia la frecuencia con el que las señales del sensor son digitalizadas (y posiblemente también la frecuencia con la que las señales del sensor digitalizadas son procesadas) .

Cuando el caudal es substancialmente constante, por ejemplo, puede bastar con una velocidad baja de respuesta del caudalímetro o del controlador de caudal; el criterio está inactivo, y el instrumento disipa menos y funciona de forma más calmada. Cuando la tasa de cambio de la señal de medición es mayor, el criterio es activado y las frecuencias de conversión (y procesado) son temporalmente fijadas a un valor mayor. Esto conduce a una velocidad de respuesta mayor de forma temporal.

La invención no solo es ventajosa con la utilización de dos sensores sino que es también particularmente ventajosa con sistemas de medición del tipo de Coriolis con más de dos, por ejemplo con tres sensores.

Una realización del sistema de medición del tipo de Coriolis de acuerdo con la invención a este respecto, está caracterizado por un tubo de circulación con medios de arrastre para hacer que dicho tubo de circulación oscile alrededor de un eje de rotación y con sensores a, b, c que están asociados al tubo de circulación para generar señales analógicas en tres posiciones de acuerdo con el movimiento del tubo, donde las posiciones de los sensores a y b son simétricas respecto del eje de rotación y donde la posición del sensor c es coaxial a las posiciones de los sensores a y

b.

Dentro del marco de la invención, el proceso completo puede ser adaptado (retrasado o acelerado) porque se adaptan tanto la frecuencia de muestreo como la frecuencia de los cálculos de caudal (versión 1) . Alternativamente, la frecuencia de muestreo solo es adaptada mientras la frecuencia de cálculo permanece constante (versión 2) .

En la versión 2 el cálculo siempre tiene lugar a una frecuencia baja, mientras que en la versión 1, el cálculo, en el caso de una tasa de cambio alta de caudal, se lleva a cabo con una frecuencia alta (más alta) . Como resultado de ello, el consumo de energía es menor en la versión 2 que la versión 1.

La frecuencia de muestreo y la frecuencia de cálculo (en la versión 1) pueden adaptarse mutuamente de forma independiente, pero preferiblemente de manera simultánea. Una realización práctica comprende que la frecuencia de muestreo y la frecuencia de cálculo (en la versión 1) sean emparejadas de manera tal que las adaptaciones son llevadas a cabo no solo de forma simultánea sino también por el mismo factor.

Se utiliza software en la invención para calcular la tasa de cambio del caudal continuamente o de forma discontinua. Cuando la tasa de cambio excede un valor determinado, el software ordena al convertidor de A/D (CAD) empezar el muestreo con una frecuencia mayor. En la versión 1, el software puede al mismo tiempo entonces adaptar un parámetro interno que gobierne la frecuencia de cálculo.

La frecuencia de cálculo se mantiene constante en la versión 2, con lo que no es emparejada a la frecuencia de muestro.

Los medios CAD en una realización práctica comprenden un divisor de divisor de reloj que está programado para proporcionar una pluralidad de frecuencias de muestreo diferentes, para dar proporcionar una adaptación de los muestreos en un número deseado de posibles etapas. Una realización sencilla está caracterizada porque la frecuencia del divisor de reloj puede ser seleccionada entre una primera frecuencia de muestreo (modo estático) y una segunda frecuencia de muestreo mayor (modo dinámico) , donde,

º la segunda frecuencia de muestreo puede ser un múltiplo de la primera frecuencia de muestreo;

º los medios de selección están diseñados para seleccionar la segunda frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la primera frecuencia de muestreo el caudal medido en un periodo de tiempo dado cambie más de un valor predeterminado;

º los medios de selección están diseñados... [Seguir leyendo]

1. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis para medición de un caudal másico de un medio en circulación, que comprende un tubo de circulación (2) y medios de arrastre para hacer que el tubo de circulación (2) oscile alrededor de un eje de rotación, sensores (11a, 11b, 11c) asociados al tubo de circulación (2) para generar señales analógicas en posiciones de acuerdo con el movimiento del tubo (2) , medios de conversión analógica-digital (CAD) (25) para convertir las señales analógicas en señales digitales por medio de un proceso de muestreo, y medios (26) para calcular una señal de medición a partir de las señales digitalizadas, siendo dicha señal de medición representativa del caudal másico,

caracterizado por medios (30) para permitir en el proceso de muestreo, el muestreo de cada señal de sensor que tiene lugar en diferentes frecuencias, medios (29) para determinar la tasa a la que cambia la medida de caudal, y medios de selección (CAD/ DAC) para seleccionar una primera frecuencia de muestreo baja predefinida en el caso de que una tasa baja de cambio de la medida de caudal sea determinada por los medios de determinación del cambio de la medida de caudal y para seleccionar una segunda frecuencia de muestreo alta en el caso de determinarse una tasa de cambio de la medida de caudal alta, donde

los medios de selección están diseñados para seleccionar la segunda frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la primera frecuencia de muestreo la medida de caudal medida en un periodo de tiempo dado cambie más de un valor predeterminado, y

para seleccionar una primera frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la segunda frecuencia de muestreo la medida de caudal medida en un periodo de tiempo dado cambie menos de un valor predeterminado.

2. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado por medios para adaptar también la frecuencia de cálculo de la tasa de cambio medida.

3. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque la frecuencia de cálculo es constante.

4. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado porque la primera frecuencia de muestreo está asociada a un modo estático, estando la segunda frecuencia de muestreo asociada a un modo dinámico.

5. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en la reivindicación 4, caracterizado porque la segunda señal de muestreo es un múltiplo de la primera frecuencia de muestreo.

6. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque los medios para calcular la señal medida están asociados a un filtro paso bajo.

7. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en la reivindicación 6, caracterizado porque los parámetros del filtro paso bajo mencionado están adaptados de acuerdo con la frecuencia de muestreo.

8. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los medios de selección están diseñados para mantener una frecuencia de muestreo seleccionada durante un periodo de tiempo predeterminado o hasta que una próxima variación de caudal másico del mismo tipo se produzca, en cuyo caso dicho periodo predeterminado de tiempo vuelve a empezar de cero.

9. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en la reivindicación 4, caracterizado porque considera para ambos modos estático y dinámico que diversos muestreos por ciclos de cálculo son determinados, a partir de los cuales la media es utilizada en el cálculo.

10. Sistema de medición de caudal de tipo de Coriolis como el reivindicado en la reivindicación 9, caracterizado porque se calculan un mayor número de muestreos en el modo dinámico que en el modo estático.

11. Método para la medición de caudal másico de un medio en circulación utilizando un caudalímetro de tipo de Coriolis que comprende un tubo de caudal de circulación y sensores asociados a éste para proporcionar señales de sensor que sean indicativas del movimiento del tubo, en cuyo método el tubo oscila alrededor de un eje de rotación, siendo muestreadas las señales con una frecuencia de muestreo para así obtener una señal de sensor digitalizada, y en cuyo método se calcula una señal de medición de caudal a partir de las señales de sensor digitalizadas con una frecuencia de cálculo, siendo dicha señal de medición representativa del caudal másico,

caracterizado porque se mide la tasa de cambio de la señal de medición, y la frecuencia de muestreo está adaptada al valor así medido de tal modo que se usa una frecuencia de muestreo alta en el caso de una tasa de cambio alta y una frecuencia de muestreo baja en caso de una baja tasa de cambio, en donde se selecciona la segunda frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la primera frecuencia de muestreo la medida de caudal medida en un periodo de tiempo dado cambie más de un valor predeterminado, y seleccionándose la primera frecuencia de muestreo cuando durante la puesta en práctica de la segunda frecuencia de muestreo la medida de caudal medida en un periodo de tiempo dado cambie menos de un valor predeterminado.

12. Método como el reivindicado en la reivindicación 11, caracterizado porque tanto la frecuencia de muestreo como la frecuencia del cálculo se adaptan en función de la tasa de cambio medida.

13. Método como el reivindicado en la reivindicación 11, caracterizado porque la frecuencia de cálculo es constante.

14. Método como el reivindicado en las reivindicaciones 11, 12 o 13, caracterizado por una adaptación de la frecuencia

de muestreo en diferentes etapas para los márgenes predeterminados de tasa de cambio de una señal de medición de caudal.

15. Método como el reivindicado en las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por una adaptación de la frecuencia de muestreo y del cálculo de caudal en diferentes etapas para los márgenes predeterminados de tasa de cambio de una señal de medición de caudal.

16. Método como el reivindicado en las reivindicaciones 11, 12 o 13, caracterizado por una adaptación de la frecuencia de muestro proporcional a la tasa de cambio, donde son tomadas una o más muestras por ciclo de cálculo, siendo esencialmente utilizada la media de dichas muestras como entrada para el cálculo del caudal.

17. Método como el reivindicado en la reivindicación 11, caracterizado por una adaptación de la frecuencia de muestro a

la tasa de cambio en una pluralidad de diferente de etapas, donde son tomadas una o más muestras por ciclo de 15 cálculo, siendo esencialmente utilizada la media de dichas muestras como entrada para el cálculo del caudal.

18. Método como el reivindicado en la reivindicación 11, caracterizado por que el número de etapas diferentes mencionado es al menos dos.

19. Método como el reivindicado en la reivindicación 11, caracterizado por una duplicación de la frecuencia de muestreo

por encima de una tasa de cambio predeterminada, de tal manera que son tomadas cuatro muestras en vez de dos por 20 ciclo de cálculo, siendo esencialmente utilizada la media de dichas muestras como entrada para el cálculo del caudal.

20. Método como el reivindicado en las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado por la utilización de un algoritmo para el cálculo de una señal de medición de caudal, donde dicho algoritmo está asociado a un filtro paso bajo, donde los parámetros de dicho filtro paso bajo están adaptados de acuerdo con la frecuencia de muestreo.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

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