CN102007379A - 信号处理方法、信号处理装置及哥氏流量计 - Google Patents

信号处理方法、信号处理装置及哥氏流量计 Download PDF

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Abstract

一种哥氏流量计，将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对所述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的速度传感器或者加速度传感器检测与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度，包括：发送输出可调制的频率信号的发送器(90)；将来自与由电磁敏感元件检测的作用在一对流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率的输入信号的输入频率、与发送器(90)的输出频率FX相加(或者相减)而进行频率转换，控制发送器(90)使得频率转换后的频率值为固定的频率转换器(85)；以及进行从频率转换器(85)输出的被转换的频率信号的相位差的测量的相位差测量部(95)。

Description

信号处理方法、信号处理装置及哥氏流量计
技术领域
本发明涉及通过检测与作用在流管的哥氏(Corioli)力成比例的相位差和/或振动频率来得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计。
背景技术
哥氏流量计是利用这样的原理的质量流量计：在支撑被测定流体流通的流管的两端且围绕其支撑点而沿与流管的流动方向垂直的方向施加振动时，作用在流管(以下将应该被施加振动的流管称作流量管(flow tube))的哥氏力与质量流量成比例。哥氏流量计是众所周知的，哥氏流量计的流量管的形状大致分为直管式与弯曲管式。
而且，哥氏流量计是这样的质量流量计：在两端支撑被测定流体流动的测定管且相对于支撑线而沿直角方向交替驱动所支撑的测定管的中央部时，在测定管的两端支撑部与中央部之间的对称位置检测与质量流量成比例的相位差信号。相位差信号是与质量流量成比例的量，但若驱动频率为固定(一定)，则能检测出相位差信号而作为测定管的观测位置上的时间差信号。
若测定管交替驱动的频率与测定管固有的频率相等，则由于可以得到与被测定流体的密度相应的固定的驱动频率，并且能以较小的驱动能量进行驱动，所以最近一般都是以固有频率来驱动测定管，并且检测出相位差信号而作为时间差信号。
直管式的哥氏流量计构成为，在施加与两端被支撑的直管的中央部直管轴垂直的方向的振动时，在直管的支撑部与中央部之间可以得到哥氏力导致的直管的位移差、即相位差信号，基于该相位差信号来探测质量流量。这样的直管式的哥氏流量计具有简单、紧凑、坚固的构造。然而，具有无法得到较高的检测灵敏度这样的问题。
与之相对，弯曲管式的哥氏流量计可以选择用于有效取出哥氏力的形状，在这方面优于直管式的哥氏流量计，实际上可以高灵敏度地检测质量流量。
而且，作为用于驱动流量管的驱动单元，一般而言将线圈和磁体组合使用。关于该线圈和磁体的安装，为了使线圈与磁体的位置关系的偏离最小，优选的是安装在相对于流量管的振动方向没有偏移的位置。因此，在包括并列的两条流量管的弯曲管式的哥氏流量计这样的并列的两条流量管中，安装为夹入线圈和磁体的状态。因此要进行设计，使得相对的两条流量管的距离以至少夹入线圈和磁体的程度分离。
在两条流量管存在于分别平行的面内的哥氏流量计，即口径较大的哥氏流量计或流量管的刚性较高的哥氏在流量计的情况下，由于需要提高驱动单元的功率，因此必须将较大的驱动单元夹入两条流量管之间。因此要进行设计，使得在作为流量管的根部的固定端部，该流量管彼此之间的距离也必然地变宽。
由一般已知的U形管的测定管构成的哥氏流量计1如图13所示，具有2条U形管状的测定管2、3的检测器4；以及转换器5而构成。
测定管2、3的检测器4包括：使测定管2、3谐振振动的励振器6；在通过该励振器6振动时检测在测定管2、3的左侧产生的振动速度的左速度传感器7；在通过该励振器6振动时检测在测定管2、3的右侧产生的振动速度的右速度传感器8；以及检测在振动速度检测时的测定管2、3内流动的被测定流体的温度的温度传感器9。这些励振器6、左速度传感器7、右速度传感器8、温度传感器9分别与转换器5连接。
在该哥氏流量计1的测定管2、3内流动的被测定流体，从测定管2、3的右侧(设置有右速度传感器8一侧)向左侧(设置有左速度传感器7一侧)流动。
因此，由右速度传感器8检测的速度信号，为流入测定管2、3的被测定流体的入口侧速度信号。另外，由左速度传感器7检测的速度信号，为从测定管2、3流出的被测定流体的出口侧速度信号。
该哥氏流量计转换器5由驱动控制部10、相位测量部11、温度测量部12构成。
哥氏流量计转换器5具有图14所示的框结构。
即，哥氏流量计转换器5具有输入/输出端口15。在该输入/输出端口15设有构成驱动控制部10的驱动信号输出端子16。驱动控制部10将既定模式的信号从驱动信号输出端子16输出至安装在测定管2、3的励振器6，使测定管2、3谐振振动。
另外，检测振动速度的左速度传感器7、右速度传感器8当然可以分别是加速度传感器。
在该驱动信号输出端子16，通过放大器17连接有驱动电路18。在该驱动电路18中，生成使测定管2、3谐振振动的驱动信号，将该驱动信号输出至放大器17。在该放大器中，将输入的驱动信号放大，输出至驱动信号输出端子16。在该驱动信号输出端子16中，将从放大器17输出来的驱动信号输出至励振器6。
另外，在输入/输出端口15设有在通过励振器6进行振动时输入在测定管2、3的左侧产生的振动速度的检测信号的左速度信号输入端子19，该左速度信号输入端子19构成相位测量部11。
另外，在输入/输出端口15设有在通过励振器6进行振动时输入在测定管2、3的右侧产生的振动速度的检测信号的右速度信号输入端子20，该右速度信号输入端子20构成相位测量部11。
相位测量部11在将既定模式的信号从驱动信号输出端子16输出至安装在测定管2、3的励振器6，将通过励振器6使测定管2、3振动时的一对速度传感器的振动信号A/D转换并在进行数字转换处理后，求出转换的信号的相位差。
在左速度信号输入端子19连接有放大器21的输入端子，在该放大器21的输出端子连接有A/D转换器22。在该A/D转换器22中，将从左速度信号输入端子19输出的振动信号经放大器21放大的模拟信号转换为数字值。
在A/D转换器22连接有运算器23。
另外，在右速度信号输入端子20连接有放大器24的输入端子，在该放大器24的输出端子连接有A/D转换器25。在该A/D转换器25中，将从右速度信号输入端子20输出的振动信号经放大器24放大的模拟信号转换为数字值。
然后，A/D转换器25输出的数字信号输入至运算器23。
并且，在输入/输出端口15设有构成输入来自温度传感器9的检测值的温度测量部11的温度信号输入端子26。温度测量部11设在测定管2、3内，利用检测测定管2、3内的温度的温度传感器9进行的温度检测，对管温度进行补偿。
该温度传感器9一般使用电阻型温度传感器，通过测量电阻值来算出温度。
在温度信号输入端子26连接有温度测量电路27，利用该温度测量电路27基于从温度传感器9输出的电阻值来算出测定管2、3内的温度。在该温度测量电路27中算出的测定管2、3内的温度输入至运算器23。
这样的哥氏流量计1所涉及的相位测量方法中，从安装在测定管2、3的励振器6，对测定管2、3施加1阶模式的振动，在施加有该振动的状态下，若被测定流体在测定管2、3内流动，则在测定管2、3生成相位模式。
因此，来自哥氏流量计1的右速度传感器8的信号(入口侧速度信号)和来自左速度传感器7的信号(出口侧速度信号)，以这2个信号重叠的形态输出。以这2个信号重叠的形态输出的信号不仅含有流量信号，还含有较多不需要的噪声分量，进一步由于测量流体的密度变化等，频率也会变化。
因此，需要去除来自左速度传感器7和右速度传感器8的信号内不需要的信号。然而，去除来自左速度传感器7和右速度传感器8的信号内不需要的信号，计算相位是非常困难的。
并且，哥氏流量计1经常要求精度非常高的测量和非常高速的响应性。为了满足该要求，需要具有能处理非常复杂的运算和处理能力高的运算器，使哥氏流量计1其本身的价格非常高。
这样，哥氏流量计1需要确立一并具有始终与测量频率一致的最佳的滤波器和高速的运算方法的相位差测量方法。
在以往的用于计算流量的相位差测量方法中，作为用于去除噪声的滤波器处理方法，有使用模拟滤波器的方法、和使用数字滤波器的方法。
使用模拟滤波器的方法可以比较廉价地构成(例如参照日本特开平2-66410号公报、日本特表平10-503017号公报)。但是，该日本特开平2-66410号公报、日本特表平10-503017号公报存在的问题是：在提高滤波器的能力方面有极限，作为哥氏流量计的滤波器并不够用。
近年来，正在开发多种使用数字信号处理的哥氏流量计，在以往的用于计算流量的相位差测量方法中，正在开发使用数字滤波器的方法作为用于去除噪声的滤波器处理方法。
作为使用数字信号处理的哥氏流量计的类型，以往有：使用傅立叶变换测量相位的方法(例如参照日本特许第2799243号公报)；通过具有陷波滤波器、带通滤波器等滤波表(filter table)，选择与输入频率一致的最佳表数来测量相位的方法(例如参照日本特许第2930430号公报、日本特许第3219122号公报)等。
《使用傅立叶变换的相位测量方法)》
使用傅立叶变换的相位测量方法所涉及的哥氏流量计转换器使用图15所示的框结构来进行。
图15中，在左速度信号输入端子19，连接有低通滤波器30，该左速度信号输入端子19设在输入由左速度传感器7检测的通过励振器6进行振动时在测定管2、3的左侧产生的振动速度的检测信号(出口侧速度信号)的输入/输出端口15。该低通滤波器30是在通过励振器6使测定管2、3振动时，将从检测在测定管2、3的左侧产生的振动速度的左速度传感器7输出的左速度信号(出口侧速度信号)，通过频率滤波器，仅取出频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)的电路。
在该低通滤波器30连接有A/D转换器31。该A/D转换器31将从低通滤波器30输出来的模拟信号的左速度信号转换为数字信号。在该A/D转换器31中被转换为数字信号的左速度信号输入至相位差测量器32。
另外，在该A/D转换器31连接有定时发生器33。该定时发生器33生成输入频率的M倍(M为自然数)的采样的定时。
另一方面，在右速度信号输入端子20连接有低通滤波器34，该右速度信号输入端子20设在输入由右速度传感器8检测的通过励振器6进行振动时在测定管2、3的右侧产生的振动速度的检测信号(入口侧速度信号)的输入/输出端口15。该低通滤波器34是在通过励振器6使测定管2、3振动时，将从检测在测定管2、3的右侧产生的振动速度的右速度传感器8输出的右速度信号(入口侧速度信号)，通过频率滤波器，仅取出频率较低的右速度信号(入口侧速度信号)的电路。
在该低通滤波器34连接有A/D转换器35。该A/D转换器35将从低通滤波器34输出来的模拟信号的右速度信号转换为数字信号。在该A/D转换器35被转换为数字信号的右速度信号输入至相位差测量器32。
另外，在该A/D转换器35连接有定时发生器33。该定时发生器33生成输入频率的M倍(M为自然数)的采样的定时。
另外，在右速度信号输入端子20连接有频率测量器36，该右速度信号输入端子20设在输入由右速度传感器8检测的通过励振器6进行振动时在测定管2、3的右侧产生的振动速度的检测信号(入口侧速度信号)的输入/输出端口15。该频率测量器36测量由右速度传感器8检测的通过励振器6进行振动时在测定管2、3的右侧产生的振动速度的检测信号(入口侧速度信号)的频率。
在该频率测量器36连接有定时发生器33。在该频率测量器36中测量的频率输出至定时发生器33，在定时发生器33中生成输入频率的M倍(M为自然数)的采样的定时，并输出至A/D转换器31、35。
由该相位差测量器32、定时发生器33、频率测量器36构成相位测量运算器40。
在使用如图15所示那样构成的傅立叶变换的相位测量方法中，来自右速度传感器8的输入信号(入口侧速度信号)首先输入至频率测量器36，被测量频率。在该频率测量器36中测量的频率输入至定时发生器33，在该定时发生器33中生成输入频率的M倍(M为自然数)的采样的定时，并输入至A/D转换器31、35。
另外，在A/D转换器31中转换为数字信号的在测定管2、3的左侧产生的振动速度的检测信号(出口侧速度信号)；以及在A/D转换器35中转换为数字信号的在测定管2、3的右侧产生的振动速度的检测信号(入口侧速度信号)输入至相位差测量器32。然后，在该相位差测量器32中，由内置的离散的傅立叶变换器进行傅立叶变换，从该变换的信号的实数分量与虚数分量之比来运算相位差。
《使用数字滤波器的相位测量方法》
使用图16、图17所示的框结构图说明使用数字滤波器的相位测量方法的哥氏流量计转换器。
在数字滤波器有陷波滤波器或带通滤波器等频率选择单元，使用该陷波滤波器或带通滤波器等频率选择单元来提高输入信号的S/N比。
图16示出使用陷波滤波器作为数字滤波器的哥氏流量计转换器的框结构。
图16所示的输入/输出端口15、左速度信号输入端子19、右速度信号输入端子20、低通滤波器30、34、A/D转换器31、35，具有与图15所示的输入/输出端口15、左速度信号输入端子19、右速度信号输入端子20、低通滤波器30、34、A/D转换器31、35相同的结构。
图16中，在A/D转换器31连接有陷波滤波器51。该陷波滤波器51以在A/D转换器31中转换为数字信号的左速度信号为基准来选择频率，提高输入信号的S/N比并加以输出。
在该陷波滤波器51连接有相位测量器52，该相位测量器52测量由陷波滤波器51提高S/N比之后的转换为数字信号的左速度信号的相位。
另外，在陷波滤波器51连接有频率测量器53。该频率测量器53测量由陷波滤波器51提高S/N比之后的转换为数字信号的左速度信号的频率。
然后，在该频率测量器53中测量的频率输入至陷波滤波器51。
另外，在A/D转换器35连接有陷波滤波器54。该陷波滤波器54以在A/D转换器31中转换为数字信号的左速度信号为基准来选择频率，提高输入信号的S/N比并加以输出。
在该陷波滤波器54连接有相位测量器52，该相位测量器52测量由陷波滤波器54提高S/N比之后的转换为数字信号的右速度信号的相位。
另外，向陷波滤波器54输入在频率测量器53中测量的频率。
图16中，时钟55用于取得同步，输入至A/D转换器31、35，取得A/D转换器31与A/D转换器35的同步。
由该陷波滤波器51、54、相位差测量器52、频率测量器53、时钟55构成相位测量运算器50。
图17示出使用带通滤波器(BPF)作为数字滤波器的哥氏流量计转换器的框结构。
图17所示的输入/输出端口15、左速度信号输入端子19、右速度信号输入端子20、低通滤波器30、34、A/D转换器31、35，具有与图16所示的输入/输出端口15、左速度信号输入端子19、右速度信号输入端子20、低通滤波器30、34、A/D转换器31、35相同的结构。
图17中，在A/D转换器31连接有带通滤波器(BPF)61。该带通滤波器61是这样的电路：将在A/D转换器31中转换为数字信号的通过励振器6使测定管2、3振动时，从检测在测定管2、3的左侧产生的振动速度的左速度传感器7输出的左速度信号(出口侧速度信号)，通过频率滤波器，仅取出设定的频率的左速度信号(出口侧速度信号)。
在该带通滤波器61连接有相位测量器62，该相位测量器62测量由带通滤波器61提高S/N比之后的转换为数字信号的左速度信号的相位。
另外，在带通滤波器61连接有频率测量器63。该频率测量器63测量由A/D转换器31转换为数字信号，由带通滤波器61提高S/N比之后的左速度信号的频率。
然后，在该频率测量器63中测量的频率输入至带通滤波器61。
另外，在A/D转换器35连接有带通滤波器64。该带通滤波器64是这样的电路：在A/D转换器35中将转换为数字信号的通过励振器6使测定管2、3振动时，从检测在测定管2、3的右侧产生的振动速度的右速度传感器8输出的右速度信号(入口侧速度信号)，通过频率滤波器，仅取出设定的频率的右速度信号(入口侧速度信号)。
在该带通滤波器64连接有相位测量器62，该相位测量器62测量由带通滤波器64提高S/N比之后的转换为数字信号的左速度信号的相位。
另外，在带通滤波器64连接有频率测量器63。然后，在该频率测量器63中测量的频率输入至带通滤波器64。
图17中，时钟65用于取得同步，来自时钟65的时钟信号输入至A/D转换器31、35，取得A/D转换器31与A/D转换器35的同步。
由该带通滤波器61、64、相位测量器62、频率测量器63、时钟65构成相位测量运算器60。
发明内容
在使用日本特许第2799243号公报所示的傅立叶变换的相位测量方法中，在输入的振动速度的检测信号的输入频率为固定时，在频率的选择中由于使用傅立叶变换，可以进行频率选择性非常高的相位测量方法。
但是，在使用该日本特许第2799243号公报所示的傅立叶变换的方法中，输入的振动速度的检测信号的输入频率在因密度或温度等而变化时，由于必须改变转换方法或采样频率，因此运算周期或运算方法会改变，测定值会变动而导致不稳定。
并且，在使用日本特许第2799243号公报所示的傅立叶变换的方法中，在输入的振动速度的检测信号的输入频率因密度或温度等而变化时，由于必须使采样频率与输入的振动速度信号的输入频率准确同步，因此设计非常复杂。
因此，在被测定流体的温度、或气泡等混入流体使密度急剧变化时，存在测量精度极度下降的问题。
进而，在使用日本特许第2799243号公报所示的傅立叶变换的方法中，由于进行傅立叶变换，存在运算处理变得非常多的问题。
在通过具有日本特许第2930430号公报、日本特许第3219122号公报所示的陷波滤波器、带通滤波器等的滤波表，选择与输入频率一致的最佳表来测量相位的方法中，通过固定采样频率可以将设计单纯化。
但是，使用日本特许第2930430号公报、日本特许第3219122号公报所示的数字滤波器的相位测量方法，也与使用日本特许第2799243号公报所示的傅立叶变换的方法同样，对于输入频率的变化要具有非常多的滤波表，存在运算器的存储器的消耗较大的问题。
另外，在使用日本特许第2930430号公报、日本特许第3219122号公报所示的数字滤波器的相位测量方法中，存在输入频率急剧变化时难以选择最佳的滤波器的问题。
并且，在使用日本特许第2930430号公报、日本特许第3219122号公报所示的数字滤波器的相位测量方法中，存在为了提高频率的选择能力，必须进行非常多的运算的问题。
在使用该日本特许第2930430号公报、日本特许第3219122号公报所示的数字滤波器的相位测量方法中，存在以下所示的问题。
(1)对于输入频率的变化不能高精度地跟踪。即，被测定流体的密度急速变化、气泡混入时的测量等非常难以实现。
(2)为了提高频率的选择能力，必须进行非常多的运算。因此，难以实现高速的响应性，不适合短时间的成批处理等。
(3)运算器存储器的消耗较大，设计复杂。因此，电路结构或设计变得复杂，成本上缺点明显。
对以上进行总结，在以往的利用数字滤波器处理的相位测量方法中存在的问题是：由于都是为了去除测定管2、3的管振动频率以外的频带的噪声，需要进行滤波表的切换或计算方法的变更并且进行采样频率的变更等，以始终跟踪测定管2、3的管频率，因此必须进行非常复杂且缺乏高速性的运算。
因此存在的问题是：在通过励振器6使测定管2、3振动时，在每次由检测在测定管2、3的右侧产生的振动速度的右速度传感器8；以及检测在测定管2、3的左侧产生的振动速度的左速度传感器7检测的振动速度信号的输入频率变动时，容易产生运算误差，测量精度非常差。
本发明的目的在于提供，即使在被测定流体的温度变化，或在被测定流体混入气泡，或被测定流体从气体急速变化至液体时，也能以始终固定的精度进行测量，实现具有较高的滤波能力的相位测量，能以极少的运算处理量进行的信号处理方法、信号处理装置以及哥氏流量计。
为解决上述问题而完成的权利要求1记载的信号处理方法，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对上述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的2个速度传感器或者加速度传感器检测与作用在上述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，
对于将从上述速度传感器或者加速度传感器检测的、与作用在上述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率的输入信号进行A/D转换而得到的2个流量信号的每一个，基于任意的振荡频率进行合成而频率转换，
测量至少一个传感器的合成波形的频率，
基于上述测量的频率来发送控制信号，
进行控制，使得上述合成频率信号的合成的合成分量之和或者之差的频率分量为固定，
通过从上述控制的各个转换合成频率之和或者之差的信号测量相位，得到相位差信号分量。
为解决上述问题而完成的权利要求2记载的信号处理方法，其特征在于，权利要求1记载的信号处理方法中，基于上述任意的振荡频率如下进行合成频率转换：
将来自上述一个传感器的输入信号SINθ1与上述发送的控制信号cosθ2相乘，
将上述相乘后输出的输出信号通过频率滤波器，仅取出频率较低的信号。
为解决上述问题而完成的权利要求3记载的信号处理方法，其特征在于，权利要求1记载的信号处理方法中，基于上述任意的振荡频率如下进行合成频率转换：
将来自上述一个传感器的输入信号SINθ1与上述发送的控制信号cosθ2相乘，
将上述相乘后输出的输出信号通过频率滤波器，仅取出频率较高的信号。
为解决上述问题而完成的权利要求4记载的信号处理方法，其特征在于，权利要求1记载的信号处理方法中，上述速度传感器或者加速度传感器检测的、与作用在上述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率的输入信号，
在上述A/D转换中采样后进行数字信号化，
对基于上述发送的控制信号进行合成频率转换得到的各个转换合成频率信号进行控制，
使得合成的合成分量之和或者之差的分量为上述A/D转换时的采样频率的1/4。
为解决上述问题而完成的权利要求5记载的信号处理装置，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对上述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的速度传感器或者加速度传感器检测与作用在上述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，包括：
发送器90，发送输出可调制的频率信号；
频率转换部85，将由上述速度传感器或者加速度传感器检测的输入频率、与上述发送器90的输出频率FX相加(或者相减)而进行频率转换，进行频移使得该频率转换后的频率值为固定；以及
相位差测量部95，进行从上述频率转换器85输出的转换的频率信号的相位差的测量。
为解决上述问题而完成的权利要求6记载的信号处理装置，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对上述流量管进行交替驱动，使流量管振动，通过作为振动检测传感器的一对速度传感器或者加速度传感器检测与作用在上述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，包括：
发送器120，发送输出可调制的频率信号；
第一频率转换部110，将从上述一对振动检测传感器的一个传感器经第一A/D转换器31转换为数字信号的该输入信号频率θ、与从上述发送器120输出的输出频率θXn相加(或者相减)而进行频率转换；
第二频率转换部140，将从上述一对振动检测传感器的另一个传感器经第二A/D转换器35转换为数字信号的该输入信号频率θ、与从上述发送器120输出的输出频率θXn相加(或者相减)而进行频率转换；以及
相位差测量部130，进行从上述第一频率转换部110输出的转换的第一频率信号、与从上述第二频率转换部140输出的转换的第二频率信号的相位差的测量。
为解决上述问题而完成的权利要求7记载的信号处理装置，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对上述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的一对速度传感器或者加速度传感器检测与作用在上述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，包括：
发送器120，发送输出可调制的频率信号；
第一频率转换部110，使用从上述发送器120输出的输出频率θXn，将从上述一对振动检测传感器的一个速度传感器经第一A/D转换器31转换为数字信号的该输入信号频率θ频移至指定的固定频率信号，移动至期望的频带；
第二频率转换部140，使用从上述发送器120输出的输出频率θXn，将从上述一对振动检测传感器的另一个速度传感器经第二A/D转换器35转换为数字信号的该输入信号频率θ频移至指定的固定频率信号，移动至期望的频带；
频率测量部160，测量从上述第一频率转换部110输出的转换为指定的固定频率信号的第一频率信号的频率，将该测量的第一频率信号的频率值输出至上述发送器120，控制第一及第二频率转换部的输出频率，使得在上述频率转换部110进行频率转换之后的频率，为由上述第一A/D转换器31转换为数字信号后输入的一对振动检测传感器的一个速度传感器信号的输入频率为期望的频率；以及
相位差测量部130，进行从上述第一频率转换部110输出的转换为指定的固定频率信号的第一频率信号、与从上述第二频率转换部140输出的转换为指定的固定频率信号的第二频率信号的相位差的测量。
为解决上述问题而完成的权利要求8记载的信号处理装置，其特征在于，权利要求5、6或7记载的信号处理装置中，上述频率转换部110，包括：
乘法器111，将来自上述发送器120的参考信号cosθ2、与来自上述第一A/D转换器31的输入信号SINθ1相乘；以及
低通滤波器112，将在上述乘法器111相乘后输出来的输出信号，通过频率滤波器，仅取出频率较低的信号。
为解决上述问题而完成的权利要求9记载的信号处理装置，其特征在于，权利要求5、6或7记载的信号处理装置中，上述频率转换部110，包括：
乘法器111，将来自上述发送器120的参考信号cosθ2、与上述第一A/D转换器31的输入信号SINθ1相乘；
高通滤波器112，将在上述乘法器111相乘后输出来的输出信号，通过频率滤波器，仅取出频率较高的信号。
为解决上述问题而完成的权利要求10记载的信号处理装置，其特征在于，权利要求7、8或9记载的信号处理装置中，上述频率测量部160，包括：
与上述第一频率转换部110连接的乘法器161、与该乘法器161连接的低通滤波器162、以及与该低通滤波器162连接并输入来自该低通滤波器162的输出信号的频率测量用发送器163，
上述乘法器161对从频率转换部110输出的输出信号sin(θ+θXn)、与从频率测量用发送器163输出的输出信号cosδ的相位进行比较，作为差信号与和信号输出至后级的低通滤波器162，
上述低通滤波器162是将从上述乘法器161输出的输出信号，通过频率滤波器，仅取出频率较低的信号的电路，
以从该低通滤波器162输出的频率较低的信号为基准来生成基本输出波形的相位量V，该相位量V由于上述频率测量用发送器163，始终满足
V＝0的条件。
为解决上述问题而完成的权利要求11记载的信号处理装置，其特征在于，权利要求7、8、9或10记载的信号处理装置中，设置取得上述第一A/D转换器31与上述第二A/D转换器35的输出的同步的时钟，
取得从上述第一A/D转换器31输出的一对振动检测传感器的一个数字信号、与从上述第二A/D转换器35输出的一对振动检测传感器的另一数字信号的同步。
为解决上述问题而完成的权利要求12记载的信号处理装置，权利要求7、8、9、10或11记载的信号处理装置中，上述相位测量部的处理为DFT(Discrete Fourier Transform：离散傅立叶变换)或者FFT(Fast Fourier Transform：高速傅立叶变换)。
为解决上述问题而完成的权利要求13记载的哥氏流量计，其特征在于，将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对上述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的一对速度传感器或者加速度传感器检测与作用在上述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度，其中包括：
发送器120，发送输出可调制的频率信号；
第一频率转换部110，使用从上述发送器120输出的输出频率θXn，将从上述一对振动检测传感器的一个速度传感器经第一A/D转换器31转换为数字信号的该输入信号频率θ频移至指定的固定频率信号，移动至期望的频带；
第二频率转换部140，使用从上述发送器120输出的输出频率θXn，将从上述一对振动检测传感器的另一个速度传感器经第二A/D转换器35转换为数字信号的该输入信号频率θ频移至指定的固定频率信号，移动至期望的频带；
频率测量部160，测量从上述第一频率转换部110转换为固定的频率信号的第一频率信号的频率，将该测量的第一频率信号的频率值输出至上述发送器120，控制输出频率，使得在上述频率转换部110频率转换之后的频率始终为固定频率；以及
相位差测量部130，进行来自上述第一频率转换部110输出的转换为固定的频率信号的第一频率信号、与从上述第二频率转换部140输出的转换为固定的频率信号的第二频率信号的相位差的测量，
设置信号处理装置，得到从上述第一频率转换部110转换为固定的频率信号的第一频率信号、与从上述第二频率转换部140输出的转换为固定的频率信号的第二频率信号的相位差。
哥氏式流量计有各种各样的测定管的形状。例如是弯曲管或直线管等。另外，驱动测定管的模式也存在以1阶或2阶模式等各种各样的模式驱动的类型。
由已知的测定管得到的驱动频带可以达到几十Hz至几KHz，例如使用U形管以1阶模式使测定管振动时，频率是100Hz左右；另外，使直线形状的测定管以1阶模式振动时，可以实现500Hz至1000Hz左右。
但是，在一个流量计转换器中，将哥氏式流量计的相位测量在几十Hz至几KHz的频带下始终使用同样的处理进行相位测量是非常困难的，需要分为多种类型进行设计。
依照本发明的信号处理方法，通过基于认定的算法的有利的信号处理，能够消除如上所述的本质的课题，而且，即使在被测定流体的温度变化或气泡混入且被测定流体从气体急速地变化成液体的情况下，也总是能够以稳定的精度测量，以拥有高滤波能力的相位测量为特长，能够提供高性能。
根据本发明所涉及的信号处理装置，即使在被测定流体的温度变化，或在被测定流体混入气泡，或被测定流体从气体急速变化至液体时，也能以始终稳定的精度进行测量，以较少的运算量就可以进行具有较高的滤波能力的相位测量。
根据本发明所涉及的哥氏流量计，即使在被测定流体的温度变化，或在被测定流体混入气泡，或被测定流体从气体急速变化至液体时，也能以始终稳定的精度进行测量，以较少的运算量就可以进行具有较高的滤波能力的相位测量。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的信号处理装置的原理的框图。
图2是表示图1所示的信号处理装置的具体结构的框图。
图3是表示图2所示的信号处理装置的反馈控制的方法所涉及的具体结构的框图。
图4是表示来自图3所示的LPF的输出信号的图。
图5是表示来自图3所示的A/D转换器的输出信号的图。
图6是表示来自图3所示的发送器的输出信号的图。
图7是表示图3所示的频率转换部的乘法器的输出信号的图。
图8是表示来自图3所示的频率转换部的输出信号的图。
图9是表示图3所示的信号处理装置的具体结构图的时序图。
图10是图3所示的信号处理装置的具体结构图的动作流程图。
图11是图3所示的信号处理装置的频率转换部的框结构图。
图12是图3所示的信号处理装置的频率测量部的框结构图。
图13是适用本发明的一般的哥氏流量计的结构图。
图14是图13所示的哥氏流量计的哥氏流量计转换器的框结构图。
图15是表示使用图14所示的哥氏流量计转换器的傅立叶变换的相位测量方法的框图。
图16是表示使用图14所示的哥氏流量计转换器的陷波滤波器的相位测量方法的框图。
图17是表示使用图14所示的哥氏流量计转换器的带通滤波器的相位测量方法的框图。
具体实施方式
本发明即使在被测定流体的温度变化，或在被测定流体混入气泡，或被测定流体从气体急速变化至液体时，也能实现这样的目的：能以始终固定的精度进行测量，实现具有较高的滤波能力的相位测量，并能以极少的运算处理量进行。
(实施例1)
下面，使用图1至图9说明用于实施本发明的形态的实施例1。
图1是本发明所涉及的信号处理方法以及其装置的原理图；图2是图1所示的原理图的详细电路图；图3是表示图2所示的信号处理装置的反馈控制的方法所涉及的具体结构的框图；图4是表示来自图3所示的LPF的输出信号的图；图5是表示来自图3所示的A/D转换器的输出信号的图；图6是表示来自图3所示的发送器的输出信号的图；图7是表示图3所示的频率转换部的乘法器的输出信号的图；图8是表示来自图3所示的频率转换部的输出信号的图；图9是表示图3所示的信号处理装置的具体结构图的时序图。
图1中，在通过励振器(例如电磁振荡器)6使测定管2、3振动时，在测定管2、3产生的振动速度由振动速度传感器(例如速度传感器或者加速度传感器)70检测，该检测的振动速度在振动速度信号运算器80中进行运算处理。该振动速度传感器70相当于图13的左速度传感器7和右速度传感器8。
振动速度信号运算器80包括频率转换部85、发送器90、相位差测量器95。
频率转换部85将由振动速度传感器70检测的、在通过励振器6使测定管2、3振动时在测定管2、3产生的振动速度进行频率转换。向该频率转换部85输入有来自发送器90的信号。
然后，在该频率转换部85中被频率转换的信号，输入至设在频率转换部85的后级的相位差测量器95。该相位差测量器95在将来自振动速度传感器70的速度信号A/D转换并进行数字转换处理后，求出其相位差。
图1所示的信号处理方法及其装置，通过将输入信号进行频率转换并进行控制，使得频率转换后的频率为固定，在频率转换后进行相位测量，实现即使输入信号的频率变化，也能高速且以始终固定的高精度进行相位测量的滤波器处理装置。
即，图1所示的信号处理方法及其装置80，用频率转换器85将来自振动速度传感器70输入信号的输入频率FIN和发送器90的输出频率FX相乘，其结果是，通过将两个信号的相位差相加(或者相减)，控制发送器90使得频率转换后的频率为固定，从而控制成为输入至相位测量部95的频率始终为固定，从频率转换后的信号进行相位测量。
通过这样构成，一概不需要进行输入频率相应的较多滤波器、或运算方法的变更等复杂的处理，可以始终固定且几乎没有误差地进行高速的运算。
Fc＝FX+FIN(或Fc＝FX-FIN)......(1)
图2示出图1所示的信号处理装置的具体结构。
图2中，在左敏感元件(LPO)7(相当于左速度传感器7)连接有低通滤波器30。即，若在通过励振器6进行振动时左敏感元件7检测在测定管2、3的左侧产生的振动速度的检测信号(出口侧速度信号)，则该振动速度的检测信号(出口侧速度信号)输入至低通滤波器30。
该低通滤波器30是这样的电路：在通过励振器6使测定管2、3振动时，将从检测在测定管2、3的左侧产生的振动速度的左速度传感器7输出的左速度信号(出口侧速度信号)，通过频率滤波器，仅取出频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)。
在该低通滤波器30连接有A/D转换器31。该A/D转换器31将从低通滤波器30输出来的模拟信号的左速度信号(出口侧速度信号)转换为数字信号。在该A/D转换器31中被转换为数字信号的左速度信号(出口侧速度信号)输入至信号处理装置100。
另外，该信号处理装置100与A/D转换器31连接。该信号处理装置100通过将输入信号(出口侧速度信号)频率转换为由后级的相位测量器处理的期望的频率，在频率转换后进行相位测量，使输入频率的频带移位，且进行稳定的相位测量。
另一方面，在右敏感元件(RPO)8(相当于右速度传感器8)连接有低通滤波器34。即，若在通过励振器6进行振动时右敏感元件8检测在测定管2、3的右侧产生的振动速度的检测信号(入口侧速度信号)，则该振动速度的检测信号(入口侧速度信号)输入至低通滤波器34。
该低通滤波器34是这样的电路：在通过励振器6使测定管2、3振动时，将从检测在测定管2、3的右侧产生的振动速度的右速度传感器8输出的右速度信号(入口侧速度信号)，通过频率滤波器，仅取出频率较低的右速度信号(入口侧速度信号)。
在该低通滤波器34连接有A/D转换器35。该A/D转换器35将从低通滤波器34输出来的模拟信号的右速度信号(入口侧速度信号)转换为数字信号。另外，该信号处理装置100与A/D转换器35连接。该信号处理装置100通过将输入信号(入口侧速度信号)频率转换为由后级的相位测量器处理的期望的频率，在频率转换后进行相位测量，使输入频率的频带移位，且进行稳定的相位测量。
在A/D转换器31连接有频率转换部110。该频率转换部110将从A/D转换器31输出并输入的左速度信号(出口侧速度信号)的数字信号频率转换为由后级的相位测量器处理的期望的频率。
另外，在A/D转换器35连接有频率转换部140。该频率转换部140将从A/D转换器35输出并输入的右速度信号(入口侧速度信号)的数字信号频率转换为与上述同样的期望的频率。
另外，向频率转换部110输入来自发送器120的信号。从该发送器120输出的信号通过输入至频率转换部110，在频率转换部110中，利用从发送器120输出的信号，对从左敏感元件7输入的输入信号(出口侧速度信号)进行频率转换。
在该频率转换部110中被频率转换的信号，由发送器120的输出信号，被转换为期望的固定的频率信号。
另外，向频率转换部140也输入来自发送器120的信号。从该发送器120输出的信号通过输入至频率转换部140，在频率转换部140中，利用从发送器120输出的信号，对从右敏感元件8输入的输入信号(入口侧速度信号)进行频率转换。
在该频率转换部140中被频率转换的信号，由发送器120的输出信号，被转换为期望的固定的频率信号。
若这样由发送器120进行控制，则利用从该发送器120输出的输出频率，与频率转换部110同样，在频率转换部140中，进行频率转换之后的频率也被控制为从A/D转换器35输入的右速度信号(入口侧速度信号)由后级的相位测量器130处理的期望的频率。
在该相位差测量器130中，从A/D转换器31输出并输入至频率转换部110的左速度信号(出口侧速度信号)的输入频率、从A/D转换器35输出并输入至频率转换部140的右速度信号(入口侧速度信号)的输入频率被同时频率转换并被输入，进行相位差测量。
通过这样构成，根据本实施方式，通过将输入频率(左速度信号、右速度信号)同时转换为期望的频带，即使输入频率(左速度信号、右速度信号)改变，也能始终使相位测量处理频率固定化，大幅减少滤波器的表，另外可以更有效进行相位测量处理。
作为本发明的效果，一概不需要进行与输入频率相应的较多滤波器、或运算方法的变更等复杂的处理，可以始终固定且几乎没有误差地进行高速的运算。当然，即使相位测量部的处理是DFT(DiscreteFourier Transform：离散傅立叶变换)、FFT(Fast Fourier Transform：高速傅立叶变换)也可以实现。
从时钟150向A/D转换器31和A/D转换器35输入时钟信号。该时钟150谋求从A/D转换器31输出的左速度信号的数字信号、与从A/D转换器35输出的右速度信号的数字信号的同步，实现同时采样。
信号处理装置100包括该频率转换部110、发送器120、相位差测量器130、频率转换部140、时钟150。
这样由A/D转换器31、35转换为数字信号的各输入信号(左速度信号、右速度信号)，在频率转换部110、140中，使用来自发送器120的输出信号被进行频率转换。
接下来，说明图2所示的信号处理装置100的相位差测量运算的具体的运算方法。
在利用哥氏流量计1的励振器6使测定管2、3振动时，来自设在测定管2、3的振动速度传感器70(左敏感元件7、右敏感元件8)的输出信号(左速度信号、右速度信号)如图2所示，作为LPO(左敏感元件7)、RPO(右敏感元件8)的输入信号而得到。
此时，定义LPO、RPO的输入信号，(δφ为LPO和RPO间的相位差)，为
右敏感元件：sin(θ)...............(2)
左敏感元件：sin(θ+δφ)............(3)
来自这2个振动速度传感器(左敏感元件7、右敏感元件8)的输出信号(左速度信号LPO、右速度信号RPO)，分别通过哥氏流量计1的转换器内部的低通滤波器30、34，由A/D转换器31、35从模拟值转换为数字值，传送至信号处理装置100。
该信号处理装置100如上所述，由频率转换部110、发送器120、相位差测量部130、频率转换部140这4个框体构成，在运算来自左敏感元件7的输出信号LPO、与来自右敏感元件8的输出信号RPO的相位差后，以从振动速度传感器输出的频率、由温度传感器9检测的温度的数据为基准转换为流量信号。
另外，关于温度测量在图中未作说明。
从该频率转换部110输出的转换频率，是将由左敏感元件(左速度传感器)7检测的、由低通滤波器30取出频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)在A/D转换器31中转换为数字信号并输出来的输入信号频率θ；与从发送器120输出的输出频率θXn相加(或者相减)而求出的。
这样，从频率转换部110输出并输入至相位测量部130的输入信号频率，在频率转换部110中，使用从发送器120输出的输出频率θXn，将从A/D转换器31输出的数字信号频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)的输入信号频率θ进行频移，移动至其他频带。
这样在频率转换部110中被频移并输出的信号、以及进行同样处理的在频率转换部140中被频移并输出的信号，在相位测量部130被进行相位计算。
进行控制，使得从频率转换部110输出的频率测量值(θ+θXn)的值为
θC＝θ+θXn..................(4)成为最终任意设定的相位测量频率设定值θC。
通过这样控制发送器120，使得输入至相位测量部130的频率测量值(θ+θXn)始终为固定频率θC，从而使后级的相位测量的高速处理成为可能。
本发明的频率的控制方法由使发送器120的频率变化以使所有频率转换部(110、140)的输出频率与θC相等的式(4)的条件的方式，即反馈控制的方法构成。
下面，说明本发明所涉及的信号处理方法、信号处理装置的实施方式。
图3示出图2所示的信号处理装置的反馈控制的方法所涉及的具体结构。
图3所示的信号处理装置100通过将输入信号(出入口侧速度信号)频率转换为期望的频率，在频率转换后进行相位测量，可以不会打乱输入频率的频带，且稳定地进行相位测量。
图3中，在A/D转换器31连接有频率转换部110。该频率转换部110将从A/D转换器31输出并输入的左速度信号(出口侧速度信号)的数字信号进行频率转换。
另外，在A/D转换器35连接有频率转换部140。该频率转换部140将从A/D转换器35输出并输入的右速度信号(入口侧速度信号)的数字信号进行频率转换。
另外，向频率转换部110输入来自发送器120的信号。从该发送器120输出的信号通过输入至频率转换部110，在频率转换部110中，利用从发送器120输出的信号，对从左敏感元件7输入的输入信号(出口侧速度信号)进行频率转换。
在该频率转换部110中被频率转换的信号，由发送器120的输出信号，被转换为固定的频率信号。
另外，向频率转换部140也输入来自发送器120的信号。从该发送器120输出的信号通过输入至频率转换部140，在频率转换部140中，利用从发送器120输出的信号，对从右敏感元件8输入的输入信号(入口侧速度信号)进行频率转换。
在该频率转换部140中被频率转换的信号，由发送器120的输出信号，被转换为固定的频率信号。
若这样由可调制的发送器120进行控制，则利用从该发送器120输出的输出频率，与频率转换部110同样，在频率转换部140也被频率转换。
另外，在频率转换部110的输出端连接有频率测量部160和相位差测量部130。该频率测量部160测量在频率转换部110中被频率转换的输出频率。
另外，在频率转换部140连接有相位差测量器130。
该频率测量部160测量：在频率转换部110中将由左敏感元件(左速度传感器)7检测的、由低通滤波器30取出频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)利用A/D转换器31转换为数字信号并输出的输入信号频率θ；与从发送器120输出的输出频率θXn相加(或者相减)而求出的输出信号的频率(θCn＝θ+θXn)。
在该频率测量部160中测量的频率测量值输出至发送器120。在该发送器120中，若输入从频率测量部160输出的输出信号频率(θCn＝θ+θXn)的测量值，则基于该输出信号频率(θCn＝θ+θXn)的测量值，发送既定的频率信号(θXn)，从发送器120输出至频率转换部110和频率转换部140。
利用这样的频率转换部110→频率测量部160→发送器120→频率转换部110的反馈循环，从A/D转换器31输入的左速度信号(出口侧速度信号)的输入频率、与从发送器120输出的输出频率在频率转换部110相加或者相减，在频率转换部110中被频率转换。
从该频率转换部140输出的转换频率，是将由右敏感元件(右速度传感器)8检测的，由低通滤波器34取出频率较低的右速度信号(入口侧速度信号)在A/D转换器35转换为数字信号的输入信号频率(θ+δφ)；与从发送器120输出的输出频率θXn相加(或者相减)而求出的。
这样，从频率转换部140输出并输入至相位测量部130的输入信号频率，在频率转换部140中，使用从发送器120输出的输出频率θXn，可以将从A/D转换器35输出的数字信号频率较低的右速度信号(入口侧速度信号)的输入信号频率(θ+δφ)进行频移，移动至其他频带。
若这样控制发送器120，则利用从该发送器120输出的输出频率θXn，与频率转换部110同样，在频率转换部140中也进行频率转换。
可调制的发送器120被这样极其容易的算式进行频率控制。
另外，在频率转换部110连接有相位差测量器130。另外，在频率转换部140连接有相位差测量器130。
该相位差测量器130将从A/D转换器31输出并输入至频率转换部110的左速度信号(出口侧速度信号)的频率θ、以及从A/D转换器35输出并输入至频率转换部140的右速度信号(入口侧速度信号)的频率(θ+δφ)都转换为相同的固定的期望的频率而进行相位差测量。
通过这样构成，根据本实施方式，通过将输入频率(左速度信号、右速度信号)转换为期望的频带，使输入频率(左速度信号、右速度信号)的频带移位，可以大幅减少滤波器的表数，另外可以更有效地进行相位测量处理。
作为本发明的效果，一概不需要进行与输入频率相应的较多滤波器、或运算方法的变更等复杂的处理，可以始终固定且几乎没有误差地进行高速的计算。当然，相位测量部的处理不管是DFT(DiscreteFourier Transform：离散傅立叶变换)，还是FFT(Fast FourierTransform：高速傅立叶变换)都可以实现。
从时钟150向A/D转换器31和A/D转换器35输入时钟信号。该时钟150取得A/D转换器31与A/D转换器35的输出的同步，担当将从A/D转换器31输出的左速度信号的数字信号、与从A/D转换器35输出的右速度信号的数字信号的采样误差消除的重要作用。
这样由A/D转换器31、35变化为数字信号的各输入信号(左速度信号、右速度信号)，在频率转换部110、140，使用来自发送器120的输出信号被进行频率转换。
接下来，说明图3所示的信号处理装置100的相位差测量运算的具体的运算方法。
此处，说明调制合成频率的和分量信号的相位测量。
利用频率测量部160测量频率转换部110的输出频率，使用该值控制发送器120的发送频率。
在信号处理装置100中，利用频率测量部160测量频率转换部110的输出频率。
在初始状态下，由于发送器120的输出信号θXn不从发送器120输出，因此初始的来自发送器120的输出信号θX0为
θX0＝0..................(5)
因此，在利用哥氏流量计1的励振器6使测定管2、3振动时，对于从设在测定管2、3的左敏感元件7输出的作为输出信号(左速度信号)即流量信号LPO，由于被频率调制频率的和分量频率可以表示为(θ+θXn)，因此θXn＝θX0，频率转换器110的输出信号频率利用式(5)成为
θco＝θ+θX0＝θ..................(6)
初始的测量频率由LPO信号频率θ起动。
在接下来的第一次步骤的来自发送器120的输出信号θX1中，比较初始测量频率使得相位测量频率θC＝目标频率设定值＝const。然后，如下式(7)所示，决定θX1，使得该差分为发送器120的输出信号。
θX1＝θC-θ..................(7)
求出发送器频率θX1。
然后，通过求出第一次步骤的发送器频率θX1，θC＝const。
在接下来的步骤的来自发送器120的输出信号θX2中，应该设定的频率转换部110的输出信号频率为
θ+θX1＝θC1..................(8)
因此，接下来的步骤的来自发送器120的输出信号θX2，根据式(7)，
θX2＝θX1+θC-(θ+θX1)..................(9)
重复进行以上的动作，则
θX3＝θX2+θC-(θ+θX2)
θX4＝θX3+θC-(θ+θX3)
：...............(10)
θXn＝θXn-1+θC-(θ+θXn-1)
若这样根据时钟150的实时处理时钟，控制来自发送器120的输出频率θXn，则θXn≈θXn-1。
从这点可知，最终频率转换部110的输出信号频率(θ+θXn)为
θC＝θ+θXn.....................(11)
因此，在时间序列的处理中，利用式(11)，可以使后级的相位测量的高速处理成为可能。
在图3所示的低通滤波器30中，若去除高次谐波噪声并去除A/D转换时的返回噪声的影响，则输出如图4所示的sin信号(sinθ)。
从该低通滤波器30输出的如图4所示的sin信号(sinθ)，在A/D转换器31中，以任意的固定周期采样进行数字信号化，可以得到图5所示的采样信号(sinθ)，从A/D转换器31输出。
从该低通滤波器30输出的、在A/D转换器31中被采样的、进行数字信号化的如图5所示的信号(sinθ)，输入图3所示的信号处理装置100的频率转换部110。另外，向该频率转换部110输入从发送器120输出的发送器输出信号。
该发送器120中通过输入从频率测量部160输出的输出信号频率(θCn＝θ+θXn)的测量值，基于该输出信号频率(θCn＝θ+θXn)的测量值，以期望的频率将发送器120的发送频率信号(θXn)发送，输出发送输出频率为与输入信号的A/D转换器31的采样周期相同频率的如图6所示的cos信号(cosθXn)。
若来自发送器120的输出信号(cosθXn)输入至频率转换部110，则在频率转换部110中，在频率转换部110内的乘法器将在A/D转换器31采样并进行数字信号化的如图5所示的信号(sinθ)、与从发送器120输出的如图6所示的输出信号(cosθXn)进行相乘(sinθ×cosθXn)，得到图7所示的信号(sinθ×cosθXn)。
在该频率转换部110内的乘法器中进行相乘(sinθ×cosθXn)得到的如图7所示的信号(sinθ×cosθXn)，在频率转换部110内，通过高通滤波器(HPF)去除较低的频率分量，得到如图8所示的信号(sinθC)。该如图8所示的信号(sinθC)从频率转换部110输出，输入至频率测量部160、相位差测量器130。
在利用哥氏流量计1的励振器6使测定管2、3振动时，来自设在测定管2、3的振动速度传感器70(左敏感元件7、右敏感元件8)的输出信号(左速度信号、右速度信号)，在图3所示的构成信号处理装置100的频率转换部110、140；发送器120；相位差测量器130；频率测量部160这4个功能块中被运算相位差后，以从频率测量部160输出的频率信号、和由温度传感器9检测的温度的数据为基准转换为流量信号。
接下来，使用图9所示的时序图，说明图3所示的信号处理装置100的动作。
首先，在图3所示的低通滤波器30中，若去除高次谐波噪声并去除A/D转换时的返回噪声的影响，则输出如图5所示的sin信号(sinθ)。
若输出该图5所示的sin信号(sinθ)，则该图5所示的sin信号(sinθ)输入至A/D转换器31。然后，在该A/D转换器31中，以任意的固定周期采样并进行数字信号化，得到如图9(A)所示的采样信号(Y1＝sinθ)，从A/D转换器31输出。
从该A/D转换器31输出的如图9(A)所示的采样信号(sinθ)，输入至图3所示的信号处理装置100的频率转换部110。
另一方面，在信号处理装置100的频率测量部160中，输出基于从频率转换部110输出的信号测量的频率(θCn＝θ+θXn)信号。在输入有从该频率测量部160输出的输出信号频率(θCn＝θ+θXn)的测量值的发送器120中，基于该输出信号频率(θCn＝θ+θXn)的测量值，发送期望的发送频率信号(θXn)，输出发送输出频率为与输入信号的A/D转换器31的采样周期相同频率的如图9(B)所示的cos信号(Y2＝cosθXn)。
若从发送器120向频率转换部110输入图9(B)所示的cos信号(Y2＝cosθXn)，则在频率转换部110内的乘法器中，将其与从A/D转换器31输出的图9(A)所示的采样信号(Y1＝sinθ)进行相乘(sinθ×cosθXn)，得到如图9(C)所示的信号(Y3＝sinθ×cosθXn)。
在该频率转换部110内的乘法器进行相乘(sinθ×cosθXn)得到的图9(C)所示的信号(Y3＝sinθ×cosθXn)，在频率转换部110内通过高通滤波器(HPF)，去除较低的频率分量，得到如图9(D)所示的信号(Y4＝1/2·sinθC)。该图9(D)所示的信号(Y4＝1/2·sinθC)从频率转换部110输出，输入至频率测量部160和相位差测量器130。
另外，在图3所示的低通滤波器34中，若去除高次谐波噪声并去除A/D转换时的返回噪声的影响，则输出sin信号(sin(θ+δφ))。
若输出该sin信号(sin(θ+δφ))，则该sin信号(sin(θ+δφ))输入至A/D转换器35。然后，在该A/D转换器35中，以任意的固定周期采样并进行数字信号化。
然后，在频率转换部140内的乘法器将从该A/D转换器35输出的信号、与从A/D转换器35输出的采样信号进行相乘而得到信号。
在该频率转换部140内的乘法器进行相乘而得到的信号，在频率转换部110内通过高通滤波器(HPF)，去除较低的频率分量，得到如图9(E)所示的信号(Y5＝1/2·sin(θC+δφ))。该图9(E)所示的信号(Y5＝1/2·sin(θC+δφ))从频率转换部110输出，输入至频率测量部160和相位差测量器130。
在相位差测量器130中，基于从频率转换部110输出的，输入至相位差测量器130的图9(D)所示的信号(Y4＝1/2·sinθC)；与从频率转换部140输出的，输入至相位差测量器130的图9(E)所示的信号(Y5＝1/2·sin(θC+δφ))，输出如图9(F)所示的信号(Y6＝δφ)作为其相位差δφ。
通过这样使运算周期与采样时间同步，可以提高相位测量时的实时性。
另外，由于一对振动速度信号(sinθ，sin(θ+δφ))都进行相同处理并被相位计算，因此可以几乎没有运算误差地进行准确的相位计算。
(实施例2)
接下来，使用图10所示的动作流程图，说明信号处理方法。
图10中示出使用反馈循环时的频率调制及相位测量的流程图。
图10中，在步骤200，将运算器即信号处理装置100的参数初始化。若进行该信号处理装置100的参数的初始化，则在步骤200，进行频率调制的目标频率、即频率调制后的目标频率的设定，并且进行初始参考波形的频率的设定、即参考信号频率的初始设定。
在步骤200中，若进行运算器即信号处理装置100的参数的初始化，进行频率调制后的目标频率的设定、参考信号频率的初始设定，则在步骤210中，将从左敏感元件(LPO)7(左速度传感器7)输出的相位/及速度信号在A/D转换器31以任意的采样周期采样并进行数字信号化，将从右敏感元件(RPO)8(右速度传感器8)输出的相位/及速度信号在A/D转换器35以任意的采样周期采样并进行数字信号化。
然后，在该A/D转换器31以任意的采样周期采样并被数字信号化的相位/及速度信号输入至频率转换器110，在A/D转换器35以任意的采样周期采样并被数字信号化的相位/及速度信号输入至频率转换器140。
在该步骤210中若以任意的采样周期采样并进行数字信号化，则在步骤220中，在参考信号用的发送器120设定输出频率，进行参考信号的生成。若进行参考信号的生成，则从该发送器120输出在发送器120中设定的频率的参考信号，输入至频率转换器110、140。
在该步骤220中若在发送器120进行参考信号的生成，则在步骤230中，进行频率转换器110、140的处理。即，在输入有从发送器120输出的参照频率信号的频率转换器110中，使用从发送器120输出的参考信号，将从A/D转换器31输出来的相位/及速度信号转换为任意频率的相位/及速度信号。
另外，在输入有从发送器120输出的参照频率信号的频率转换器140中，使用从发送器120输出的参考信号，将从A/D转换器35输出来的相位/及速度信号转换为任意频率的相位/及速度信号。
在该步骤230中若进行向任意频率的相位/及速度信号的转换，则在步骤240中，测量频率转换后的频率，与初始设定时的频率调制的目标频率比较。
即，从在频率转换器110中被转换为任意频率的从A/D转换器31输出来的相位及速度信号，输入至频率测量器160和相位测量器130。然后，在该频率测量器160中，测量频率转换后的频率，与从发送器120输出的初始设定时的频率调制的目标频率比较。
在该步骤240中若进行与初始设定时的频率调制的目标频率比较，则在步骤250中，进行从发送器120中输出的下次的参考信号的发送频率的决定。
即，在步骤250，进行从发送器120输出的下次的参考信号的发送频率的决定，使得在步骤240中比较的差值的频率为0Hz。
在该步骤250中若进行从发送器120输出的下次的参考信号的发送频率的决定，则在步骤260中进行相位测量。
即，在步骤260中，基于从发送器120输出的参考信号的发送频率被转换为任意的固定频率的相位及速度信号，输入至相位测量器130。在该相位测量器130中，基于从频率转换器110输出的转换为任意的固定频率的相位及速度信号，使用FFT等进行相位测量。通过这样使用FFT等进行相位测量，可以始终以相同运算周期进行高精度的相位差测量。
下面，说明构成信号处理装置100的频率转换部110、140；发送器120；相位差测量器130；频率测量部160这4个功能块。
(1)频率转换部
信号处理装置100的频率转换部110具有如图11所示的结构。
在图11中，频率转换部110由乘法器111、低通滤波器(LPF)112(或者高通滤波器(HPF))构成。
将来自发送器120的参考信号cosθ2、来自A/D转换器31的输入信号SINθ1相乘，之后，利用低通滤波器112进行滤波器处理。
首先，将来自发送器120的参考信号cosθ2；与由左敏感元件(左速度传感器)7检测的，由低通滤波器30取出频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)在A/D转换器31中被转换为数字信号输出的输入信号sinθ1相乘，为
sin θ 1 · cos θ 2 = 1 2 ( sin ( θ 1 + θ 2 ) + sin ( θ 1 - θ 2 ) ) - - - ( 12 )
将和与差的频率信号合成。
通过将该和与差的合成信号与低通滤波器(或者高通滤波器)112相乘，仅取出差信号(或者和信号)。
此处，为了进行具体的说明，为取出和信号的情况，但差信号也没有问题，根据频率转换方法适当对应滤波器的处理方法。
来自低通滤波器(或者高通滤波器)112的输出为
1 2 ( sin ( θ 1 + θ 2 ) ) - - - ( 13 )
进行控制使得此时来自低通滤波器(或者高通滤波器)112的输出信号频率θ3始终为固定。
因此，所使用的滤波器与输入信号无关，可以始终使用同一滤波器。
另外，据此，将频率转换部110的后级的相位差测量器130的相位测量非常统一，且可以单纯化进行处理。
(2)频率测量部
作为频率的测量方法，在本实施方式中使用PLL(PLL；Phase-locked loop相位同步电路)的原理。该PLL已知有将输入的交流信号和频率相等、且相位同步的信号，利用反馈控制从其他振荡器输出的电子电路。
这样PLL原来是用于同步相位的电路，可以生成相对于输入信号的相位同步的信号。
该PLL是在循环内振荡器施加反馈控制并进行振荡，使得从外部输入的基准信号和与来自循环内的振荡器的输出的相位差为固定的振荡电路，由运算器构成比较简单，还可以高速进行运算。
信号处理装置100的频率测量部160具有如图12所示的结构。
图12中，频率测量部160包括乘法器161、低通滤波器(LPF)162、频率测量用发送器163。
在频率转换部110连接有乘法器161。从该频率转换部110输出转换频率信号sin(θ+θXn)，输入至乘法器161，该转换频率信号sin(θ+θXn)是：将由左敏感元件(左速度传感器)7检测的、由低通滤波器30取出的频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)在A/D转换器31中转换为数字信号并输出来的输入信号频率θ；与从发送器120输出的输出频率θXn相加(或者相减)。
然后，该乘法器161将频率转换部110的输出信号、与从频率测量用发送器163输出的输出信号cosδ的相位进行比较，作为其差信号与和信号输出至低通滤波器162。
因此，在乘法器161的输出端连接有低通滤波器162。该低通滤波器162将从乘法器161输出的输出信号，通过频率滤波器，仅取出频率较低的信号。
因此，此处，仅取出从乘法器161输出的输出信号中的差值分量。
另外，在低通滤波器162连接有频率测量用发送器163。该频率测量用发送器163以从低通滤波器162输出的频率较低的信号为基准，生成相位数据δ。
然后，形成反馈循环，使得由该低通滤波器162滤波输出的仅差值分量的输出数据V(频率运算函数V)为0。
如图12所示，从频率转换部110输出并输入至乘法器161的输入信号为SINθ，从发送器120输出并输入至乘法器161的输出信号为cosδ，将这2个波形在乘法器161中相乘，则
sin θ · cos δ = 1 2 ( sin ( θ + δ ) + sin ( θ - δ ) ) - - - ( 14 )
sinθ：输入波形
cosδ：频率测量用发送器输出波形
将该式(14)所示的乘法器161的相乘结果，通过低通滤波器162，去除较高的频率分量，则
V＝sin(θ-δ).....................(15)
在式(14)的(θ-δ)的值为充分小的值(V≈0)时，表示乘法器161的相乘结果的频率运算函数V可以近似为
V＝θ-δ≈0.....................(16)
此处，通过控制频率测量用发送器163的输出波形使得频率运算函数V为0，可以求出在频率转换部110进行频率转换后的相位θ。
通过使用下式(16)、式(17)，来运算通过这样求出的从频率转换部110输出的频率转换后的相位θ，可以求出频率f。
Δθ ΔT = ω = 2 · π · f - - - ( 18 )
ω：角速度(rad/a)
此处，ΔT表示时间变化，与运算周期(采样频率)相等。
因此，相位变化(θ)为
θ＝2·π·f·Ta........................(18)
其中，Ta：时间变化(采样周期)(sec)
f：输入频率(Hz)
θ：相位变化(rad)
而且，输入频率f为
f = θ 2 · π · T - - - ( 19 )
T：采样周期
通过在频率测量器160中进行这样的计算，可以进行高速的频率测量。
(3)发送器
在图3中，可调制的发送器120基于频率测量部160的测量结果(θ+θXn)，控制输出频率。
即，发送器120将通过励振器6使测定管2、3振动时由左敏感元件7检测的、输入至频率转换部110的在测定管2、3的左侧产生的振动速度的检测信号(出口侧速度信号)的频率θ，控制为由相位差测量器130处理的期望的频率。
该频率转换部110与频率转换部140为相同结构。因此，与从频率转换部110输出的频率同样，从频率转换部140输出的频率，是将通过励振器6使测定管2、3振动时由右敏感元件8检测的、输入至频率转换部140的在测定管2、3的右侧产生的振动速度的检测信号(入口侧速度信号)的频率(θ+δφ)转换为期望的频率。
(4)相位测量器
相位测量的方法有各种方法，在使用傅立叶变换的相位测量的情况下，由于频率固定，因此可以进行非常高速的运算。
下面，以离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform；DFT)为例进行说明。称作该离散傅立叶变换的是离散群上的傅立叶变换，在由信号处理等离散化的诸如数字信号的频率分析中经常使用，为了有效计算偏微分方程式或卷积积分也被使用。该离散傅立叶变换可以使用(在计算机上)高速傅立叶变换(FFT)进行高速计算。
现在，在相位差测量器130中，若采样的输入信号为g(n)，则其DFT G(k)被定义为
G ( k ) = Σ n = 0 N g ( n ) exp ( - j · 2 · π · n · k N )
= Σ n = 0 N - 1 g ( n ) ( cos ( 2 · π · n · k N ) - j sin ( 2 · π · n · k N ) )
k = 0,1 , . . . , N - 1 - - - ( 20 )
进一步为了将表达简洁，将复指数函数的部分
W N = exp ( - j · 2 π N )
= cos ( 2 π N ) - j sin ( 2 π N ) - - - ( 21 )
进行替换并表达，则式(20)为
G ( k ) = Σ n = 0 N - 1 g ( n ) · W N nk - - - ( 22 )
此处，若注意复指数函数WN nk，并且将N作为N＝2M(M为整数)，例如N＝8进行考虑，则输入频率在采样频率的1/4时，可以利用三角函数的周期性将实数部和虚数部的函数表达为
Figure BPA00001248832500391
这样的0，1，-1。
通过这样，可以将频率转换为采样频率的1/4的输入信号LPO、RPO非常简单地进行傅立叶变换，进一步在通常相位测量中，由于仅以单一频率(振动频率)的傅立叶变换即可，因此对于其他频带不进行转换，仅由加减运算就可以运算。
实际上，在输入至相位差测量器130的输入信号为g(n)，输入信号g(n)为采样频率的1/4的频率，并且N为N＝2M(M为整数)时，该DFT G(n)的运算可以如下运算，
Figure BPA00001248832500392
由于即使M的值变大，基本的运算也完全没有改变，因此M越大可以越以非常高的精度计算，运算负担也几乎没有改变。
并且，利用上述步骤对2个输入信号进行离散傅立叶变换(DFT)，结果，可以使RPO信号为
RPO信号：
1 2 ( sin ( θ + θ x ) ) = 1 2 ( sin ( θ c ) ) = 1 2 exp ( j θ c ) = Re 1 + j Im 1 - - - ( 25 )
使LPO信号为
LPO信号：
1 2 ( sin ( θ + δφ + θ s ) ) = 1 2 ( sin ( θ c + δφ ) ) = 1 2 exp ( j ( θ c + δφ ) ) = Re 2 + j Im 2 - - - ( 26 )
此时的输入信号的相位角tanδφ为
tan δφ = Im 2 Re 1 - Re 2 Im 1 Re 2 Re 1 + Im 2 Im 1 - - - ( 27 )
在该式(27)中，在求出输入信号的相位角tanδφ后，计算其tan-1δφ就可以求出相位差信号δφ。
另外，由于被测定流体的质量流量Q与相位角成正比，与驱动频率F成反比，因此表示为
Q＝S(t)·δφ/F.....................(28)
其中，S(t)：与测定流体的温度相关的补偿系数通过代入该式(28)测量的相位角δφ和驱动频率F，就可以计算质量流量Q。
通过这样求出的质量流量Q进行适当的换算(scaling)或单位换算，并追加模拟输出、脉冲输出、串行通信等后级的处理，能以各种形态输出至外部。
《使用频率转换的相位测量方法的特长》
本发明所涉及的相位测量系统的特征在于，由于将由左敏感元件(左速度传感器)7检测的、由低通滤波器30取出的频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)由A/D转换器31转换为数字信号并输出，可以以与输入至频率转换部110的输入信号的频率θ无关的采样周期对信号进行采样，因此结构非常简单，并且不需要滤波器的表，进一步可以进行运算误差较少的非常高速的运算。
另外，根据本发明所涉及的相位测量系统，由于将由左敏感元件(左速度传感器)7检测的、由低通滤波器30取出的频率较低的左速度信号(出口侧速度信号)由A/D转换器31转换为数字信号并输出，即使输入至频率转换部110的输入信号产生急剧的频率变化，也可以通过频率转换的反馈循环，响应良好地进行跟踪，直接测量频率转换后的频率并进行相位测量，因此伴随着频率转换的频率转换误差被抑制在最小限度，适于以非常高的稳定性进行准确的相位测量。
并且，根据本发明所涉及的相位测量系统，由于几乎没有输入至频率转换部110的输入信号的输入频率导致的相位测量的频带限制，因此可以与各种各样的驱动频率的传感器结合，进一步由于不会因输入频率而影响运算精度，因此可以始终进行高精度的相位测量。
(实施例3)
将由构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管构成的测定管2、3，通过驱动装置使励振器6工作。对由该一条、或者一对流量管构成的测定管2、3进行交替驱动，使该流量管振动。然后，构成这样的哥氏流量计：通过由左敏感元件(LPO)7与右敏感元件(RPO)8构成的振动检测传感器即一对速度传感器或者加速度传感器，检测与作用在由一条、或者一对流量管构成的测定管2、3的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度。
在该哥氏流量计，设置发送输出可调制的频率信号的发送器120。
并且，将一对振动检测传感器(左敏感元件7、右敏感元件8)中的、一个速度传感器(例如从左敏感元件7输入的输入信号(出口侧速度信号))，利用第一A/D转换器31转换为数字信号。而且，设有第一频率转换部110，使用从发送器120输出的输出频率θXn，将该输入信号频率θ频移至指定的固定频率信号并移动至期望的频带。
设有第二频率转换部140，使用从发送器120输出的输出频率θXn，将一对振动检测传感器(左敏感元件7、右敏感元件8)内的、另一个速度传感器(例如从右敏感元件8输入的输入信号(入口侧速度信号))，用第二A/D转换器35转换为数字信号的输入信号频率θ，频移至指定的固定频率信号并移动至期望的频带。
设有控制输出频率的频率测量部160，测量从第一频率转换部110输出的转换为固定的频率信号的第一频率信号的频率，将该测量的第一频率信号的频率值输出至发送器120，使得在频率转换部110进行频率转换之后的频率始终为固定频率。
并且，设置相位差测量部130，进行从第一频率转换部110输出的转换为固定的频率信号的第一频率信号、与从第二频率转换部140输出的转换为固定的频率信号的第二频率信号的相位差的测量。
而且，设置信号处理装置100，得到从第一频率转换部110输出的转换为固定的频率信号的第一频率信号、与从第二频率转换部140输出的转换为固定的频率信号的第二频率信号的相位差，从而构成哥氏流量计。

Claims (13)

1.一种信号处理方法，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对所述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的2个速度传感器或者加速度传感器检测与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，
对于将从所述速度传感器或者加速度传感器检测的、与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率的输入信号进行A/D转换而得到的2个流量信号的每一个，基于任意的振荡频率进行合成而频率转换，
测量至少一个传感器的合成波形的频率，
基于所述测量的频率来发送控制信号，
进行控制，使得所述合成频率信号的合成的合成分量之和或者之差的频率分量为固定，
通过从所述控制的各个转换合成频率之和或者之差的信号测量相位，得到相位差信号分量。
2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其中，
基于所述任意的振荡频率如下进行合成频率转换：
将来自所述一个传感器的输入信号SINθ1与所述发送的控制信号cosθ2相乘，
将所述相乘后输出的输出信号通过频率滤波器，仅取出频率较低的信号。
3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其中，
基于所述任意的振荡频率如下进行合成频率转换：
将来自所述一个传感器的输入信号SINθ1与所述发送的控制信号cosθ2相乘，
将所述相乘后输出的输出信号通过频率滤波器，仅取出频率较高的信号。
4.根据权利要求1所述的信号处理方法，其中，
所述速度传感器或者加速度传感器检测的、与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率的输入信号，
在所述A/D转换中采样后进行数字信号化，
对基于所述发送的控制信号进行合成频率转换得到的各个转换合成频率信号进行控制，
使得合成的合成分量之和或者之差的分量为所述A/D转换时的采样频率的1/4。
5.一种信号处理装置，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对所述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的速度传感器或者加速度传感器检测与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，包括：
发送器，发送输出可调制的频率信号；
频率转换部，将由所述速度传感器或者加速度传感器检测的输入频率、与所述发送器的输出频率FX相加(或者相减)而进行频率转换，进行频移使得该频率转换后的频率值为固定；以及
相位差测量部，进行从所述频率转换器输出的转换的频率信号的相位差的测量。
6.一种信号处理装置，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对所述流量管进行交替驱动，使该至少一条、或者一对流量管振动，通过作为振动检测传感器的一对速度传感器或者加速度传感器检测与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，包括：
发送器，发送输出可调制的频率信号；
还有第一频率转换部，将从所述一对振动检测传感器的一个传感器经第一A/D转换器转换为数字信号的该输入信号频率、与从所述发送器输出的输出频率相加(或者相减)进行频率转换；
同样地，第二频率转换部，将从所述一对振动检测传感器的另一个传感器经第二A/D转换器转换为数字信号的该输入信号频率、与从所述发送器输出的输出频率相加(或者相减)而进行频率转换；以及
相位差测量部，进行从所述第一频率转换部输出的转换的第一频率信号、与从所述第二频率转换部输出的转换的第二频率信号的相位差的测量。
7.一种信号处理装置，其特征在于，在将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对所述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的一对振动检测传感器检测与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计中，包括：
发送器，发送输出可调制的频率信号；
第一频率转换部，使用从所述发送器输出的输出频率，将从所述一对振动检测传感器的一个速度传感器经第一A/D转换器转换为数字信号后输出来的输入信号频率，频移至固定的频率信号，移动至其他频带；
第二频率转换部，使用从所述发送器输出的输出频率，将从所述一对振动检测传感器的另一个速度传感器经第二A/D转换器转换为数字信号后输出来的输入信号频率，频移至固定的频率信号，移动至其他频带；
频率测量部，测量从所述第一频率转换部输出的转换为固定的频率信号的第一频率信号的频率，将该测量的第一频率信号的频率值输出至所述发送器，控制第一及第二频率转换部的输出频率，使得在所述频率转换部进行频率转换之后的频率，为由所述第一A/D转换器转换为数字信号后输入的一对振动速度传感器的一个速度传感器信号的输入频率为期望的频率；以及
相位差测量部，进行从所述第一频率转换部输出的转换为固定的频率信号的第一频率信号、与从所述第二频率转换部输出的转换为固定的频率信号的第二频率信号的相位差的测量。
8.根据权利要求5、6或7所述的信号处理装置，其特征在于，
所述频率转换部包括：
乘法器，将来自所述发送器的参考信号cosθ2、与来自所述第一A/D转换器的输入信号SINθ1相乘；
低通滤波器，将在所述乘法器相乘后输出来的输出信号，通过频率滤波器，仅取出频率较低的信号。
9.根据权利要求5、6或7所述的信号处理装置，其特征在于，
所述频率转换部包括：
乘法器，将来自所述发送器的参考信号cosθ2、与来自所述第一A/D转换器的输入信号SINθ1相乘；
高通滤波器，将在所述乘法器相乘后输出来的输出信号，通过频率滤波器，仅取出频率较高的信号。
10.根据权利要求7、8或9所述的信号处理装置，其特征在于，
所述频率测量部包括：
与所述第一频率转换部连接的乘法器、与该乘法器连接的低通滤波器、以及与该低通滤波器连接并输入来自该低通滤波器的输出信号的频率测量用发送器，
所述乘法器对从所述第一频率转换部输出的输出信号sin(θ+θXn)、与从频率测量用发送器输出的输出信号cosδ的相位进行比较，作为差信号与和信号输出至后级的低通滤波器，
所述低通滤波器将从所述乘法器输出的输出信号，通过频率滤波器，仅取出频率较低的信号，
以从该低通滤波器输出的频率较低的信号为基准来生成基本输出波形的相位量V，该相位量V由于所述频率测量用发送器，始终满足
V＝0的条件。
11.根据权利要求7、8、9或10所述的信号处理装置，其特征在于，
设有取得所述第一A/D转换器与所述第二A/D转换器的输出的同步的时钟，
取得从所述第一A/D转换器输出的一对振动检测传感器的任意一个的数字信号、与从所述第二A/D转换器输出的该振动检测传感器的另一个数字信号的同步。
12.根据权利要求7、8、9、10或11所述的信号处理装置，其中，
所述相位测量部的处理为DFT(Discrete Fourier Transform：离散傅立叶变换)或者FFT(Fast Fourier Transform：高速傅立叶变换)。
13.一种哥氏流量计，其特征在于，将构成测定用的流管的至少一条、或者一对流量管，通过驱动装置使励振器工作并对所述流量管进行交替驱动，使该流量管振动，通过作为振动检测传感器的一对速度传感器或者加速度传感器检测与作用在所述流量管的哥氏力成比例的相位差和/或振动频率，得到被测量流体的质量流量和/或密度，其中包括：
发送器，发送输出可调制的频率信号；
第一频率转换部，使用从所述发送器输出的输出频率θXn，将从所述一对振动检测传感器的一个速度传感器经第一A/D转换器转换为数字信号的该输入信号频率θ频移至指定的固定频率信号，移动至期望的频带；
第二频率转换部，使用从所述发送器输出的输出频率θXn，将从所述一对振动检测传感器的另一个速度传感器经第二A/D转换器转换为数字信号的该输入信号频率θ频移至指定的固定频率信号，移动至期望的频带；
频率测量部，测量从所述第一频率转换部输出的转换为固定的频率信号的第一频率信号的频率，将该测量的第一频率信号的频率值输出至所述发送器，控制输出频率，使得在所述频率转换部频率转换之后的频率始终为固定频率；以及
相位差测量部，进行来自所述第一频率转换部的转换为固定的频率信号的第一频率信号、与从所述第二频率转换部输出的转换为固定的频率信号的第二频率信号的相位差的测量，
设置信号处理装置，得到从所述第一频率转换部输出后转换为固定的频率信号的第一频率信号、与从所述第二频率转换部输出的转换为固定的频率信号的第二频率信号的相位差。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4694646B1 (ja) * 2010-02-19 2011-06-08 株式会社オーバル 信号処理方法、信号処理装置、およびコリオリ流量計
JP4694645B1 (ja) 2010-02-19 2011-06-08 株式会社オーバル 信号処理方法、信号処理装置、及び振動型密度計
US9506782B2 (en) * 2013-04-24 2016-11-29 Bose Corporation Apparatus and method for applying a load to a material
WO2017021813A2 (en) 2015-07-23 2017-02-09 Mahmoud Meribout System and method for real-time flow measurement in pipelines using thz imaging
CN105352568B (zh) * 2015-11-25 2018-11-09 山东思达特测控设备有限公司 一种气体流量计标定装置低频脉冲信号的采集计算方法
US12001941B2 (en) * 2018-11-19 2024-06-04 Intel Corporation Wireless oscillator neural network
CN115290149A (zh) * 2022-10-08 2022-11-04 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种应用于电子远传水表的计量信号滤波方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6311136B1 (en) * 1997-11-26 2001-10-30 Invensys Systems, Inc. Digital flowmeter

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8712331U1 (de) * 1986-09-26 1988-01-28 Flowtec AG, Reinach, Basel Corioliskraft-Massendurchflussmesser
US4934196A (en) * 1989-06-02 1990-06-19 Micro Motion, Inc. Coriolis mass flow rate meter having a substantially increased noise immunity
JP3219122B2 (ja) * 1994-07-11 2001-10-15 横河電機株式会社 コリオリ質量流量計
EP1249689A3 (en) * 1994-09-13 2003-02-12 Fuji Electric Co., Ltd. Phase difference measuring apparatus and mass flowmeter thereof
US5555190A (en) * 1995-07-12 1996-09-10 Micro Motion, Inc. Method and apparatus for adaptive line enhancement in Coriolis mass flow meter measurement
US5804741A (en) * 1996-11-08 1998-09-08 Schlumberger Industries, Inc. Digital phase locked loop signal processing for coriolis mass flow meter
US6513392B1 (en) * 1998-12-08 2003-02-04 Emerson Electric Co. Coriolis mass flow controller
DE10161071A1 (de) * 2001-12-12 2003-06-18 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Feldgeräteelektronik mit einer Sensoreinheit für die Prozessmesstechnik
US7313488B2 (en) 2005-07-11 2007-12-25 Invensys Systems, Inc. Coriolis mode processing techniques
KR101206377B1 (ko) * 2005-09-20 2012-11-29 마이크로 모우션, 인코포레이티드 진동 유량계에 대한 구동 신호를 생성하기 위한 방법 및 계측 전자장치
US8165830B2 (en) * 2005-10-18 2012-04-24 Micro Motion, Inc. Meter electronics and methods for determining a phase difference between a first sensor signal and a second sensor signal of a flow meter
US7599807B2 (en) * 2006-02-13 2009-10-06 Invensys Systems, Inc. Compensating for frequency change in flowmeters
US7617055B2 (en) * 2006-08-28 2009-11-10 Invensys Systems, Inc. Wet gas measurement
JP5162668B2 (ja) * 2007-10-08 2013-03-13 マイクロ モーション インコーポレイテッド 流れ装置及び流れ装置を動作させるための方法
JP4436882B1 (ja) * 2009-02-06 2010-03-24 株式会社オーバル 信号処理方法、信号処理装置、およびコリオリ流量計
JP4436884B1 (ja) * 2009-02-06 2010-03-24 株式会社オーバル 信号処理方法、信号処理装置、およびコリオリ流量計

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6311136B1 (en) * 1997-11-26 2001-10-30 Invensys Systems, Inc. Digital flowmeter

Also Published As

Publication number Publication date
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WO2010089907A1 (ja) 2010-08-12
TW201042240A (en) 2010-12-01

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