JP2002505415A

JP2002505415A - 振動管処理パラメータ・センサのための汎用化されたモード空間駆動制御システム

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Publication number: JP2002505415A
Application number: JP2000533720A
Authority: JP
Inventors: カニンガム，ティモシー・ジェイ; シェリー，スチュアート・ジェイ
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2002-02-19
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: CN1292083A; HK1035024A1; KR20010041340A; BR9907258A; CA2320952A1; RU2210745C2; ID26166A; CN1192215C; AU2225399A; WO1999044018A1; EP1058820B2; US6360175B1; PL342566A1; KR100444800B1; AR014071A1; EP1058820B1; JP3586425B2; BR9907258B1; EP1058820A1; CA2320952C

Abstract

(57)【要約】コリオリ質量流量計又は振動管密度計において振動管路上に任意の数の駆動装置を励振するため使用される任意の数の駆動信号のモード内容を制御する駆動システムが教示される。１つ以上の運動信号が１つ以上の空間的に異なるフィードバック・センサから得られる。好ましくは、運動信号は、複数の振動モードのモード内容を含む運動信号をｎ個の単一自由度のモード応答信号へ分解するように、多チャンネル・モード・フィルタを用いてフィルタ処理される。各モード応答信号は、振動管路が励振される振動モードの１つに対応する。ｎ個のモード応答信号は、各モード応答信号に対する個別の処理チャネルを持つ駆動チャンネルへ入力される。各駆動コントローラ・チャンネル内で、各モード応答信号は所望のモード応答設定点と比較され、その結果として得られるモード・エラー信号はモード利得だけ増幅されて、各モードに対するモード励振信号が作られる。モード励振信号は、必ず振動管路へ印加されてモード応答を所与のモードに対するモード設定点に一致させるモード励振を表わす。モード励振信号はモード領域から物理的領域へ変換され、駆動装置の物理的場所へ関係付けられる。その結果として得られる駆動信号が駆動装置に印加されて管路を励振する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、振動管プロセス・パラメータ・センサの管路を振動させる駆動シス
テムの分野に関する。特に、本発明は、任意の数の駆動装置を任意のモード作用
力パターンで駆動するモード領域において動作するシステムに関する。

【０００２】問題の記述管路を通過する物質の質量流量その他の情報を計測するためにコリオリ効果質
量流量計を用いることは公知である。コリオリ流量計の事例は、全てがＪ．Ｅ．
Ｓｍｉｔｈ等の１９７８年８月２９日付の米国特許第４，１０９，５２４号、１
９８５年１月１日付の同第４，４９１，０２５号及び１９８２年２月１１日付の
米国再発行特許第３１，４５０号に開示されている。これらの流量計は、１本以
上の直線状又は湾曲した形態の管路を有する。コリオリ質量流量計における各管
路の形態は、単純な曲がり形、捩れ形、放射形又は結合形であり得る１組の固有
振動モードを有する。各管路は、これらの固有モードの１つにおいて共振状態で
振動するように駆動される。物質は流量計の流入側に接続された管路から流量計
へ流入し、管路を通過され、流量計の流出側から流出する。振動する物質が充填
されたシステムの固有振動モードは、一部は管路の質量及び剛直度の合成特性に
よって、また一部は管路内を流れる物質によって規定される。

【０００３】流量計を流れる物質がないときは、管路に沿う全ての点が、印加される駆動力
により、駆動された振動モードに応じて同位相あるいはゼロ流量位相で振動する
。物質が流れ始めると、コリオリ力は、管路に沿った任意の２点間に位相差の変
化を生じる。管路の流出側における位相は駆動装置より進むが、管路の流入側に
おける位相は駆動装置より遅れる。管路の運動を表わす正弦波信号を生じるピッ
クオフ・センサが管路上に載置される。ピックオフ・センサ間の位相差の変化を
決定するため、ピックオフ・センサから出力された信号が処理される。２つのピ
ックオフ・センサ信号間の位相差の変化は、管路を通る物質の質量流量に比例す
る。

【０００４】各コリオリ流量計及び各振動管型濃度計の典型的な構成要素は、駆動システム
即ち励振システムである。駆動システムは、管路を振動させる周期的な物理的作
用力を管路へ印加するように動作する。当該駆動システムは、流量計の管路に取
付けられた少なくとも１つの駆動装置を備える。典型的には、駆動機構は、例え
ば、１本の管路に磁石が取付けられ他の管路にワイヤ・コイルが磁石と対向する
関係で取付けられているボイス・コイルのような、多くの周知の装置の１つを備
える。駆動回路は、周期的な、典型的には正弦波状又は方形状の駆動信号を連続
的に駆動コイルへ印加する。周期的な駆動信号に応答して前記コイルにより生成
される連続的な交番磁界と磁石により生成される一定の磁界との相互作用により
、両方の管路は最初に、反対の正弦波パターンで振動するよう強制され、以後、
この正弦波パターンが維持される。当業者は、電気信号を機械的作用力へ変換す
ることができる任意の装置が駆動装置としての応用に適することを認識する（Ｃ
ａｒｐｅｎｔｅｒに発行されＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ社へ譲渡された米国特許
第４，７７７，８３３号参照）また、正弦波信号を用いる必要はなく、むしろ、
任意の周期的信号が駆動信号として適していることもある（Ｋａｌｏｔａｙ等に
発行され名義がＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ社へ譲渡された米国特許第５，００９
，１０９号参照）。

【０００５】コリオリ流量計が振動するように駆動される典型的なモードは、第１位相ずれ
曲げモードであるが、これが唯一のモードではない。この第１位相ずれ曲げモー
ドは、２重管型コリオリ流量計の２本の管が相互に逆に振動する基本曲げモード
である。しかし、これは、第１位相ずれ曲げモードで駆動されるコリオリ流量計
の振動構造に存在する唯一の振動モードではない。無論、励振される高次の振動
モードがある。また、振動流管内に流れる流体とその結果生じるコリオリ力の結
果として、他のモードと同様に励振される第１位相ずれ捩れモードも存在する。
同相振動モード及び横方向振動モードもまた存在する。結局、第１位相ずれ曲げ
モードで振動するよう駆動されるコリオリ流量計には、実際に励振される数百の
振動モードが存在する。第１位相ずれ曲げモード付近の比較的狭い周波数範囲内
でさえ、少なくとも更に幾つかの振動モードが存在する。流管の駆動励振により
励振されている多数のモードに加えて、流量計の外部での振動によりモードが励
振され得る。例えば、プロセス・ラインのどこかに配置されたポンプがパイプラ
インに沿う振動を生じ、これがコリオリ流量計に１つの振動モードを励振する。
付加的な望ましくないモードがコリオリ流量計に励振されることがある別の理由
は、駆動要素が流管上で対称的に配置されていない如き製造公差が存在する場合
である。この結果、駆動装置が偏心的な作用力を流管に加えるので、多数の振動
モードを励振することになる。このように、第１位相ずれ曲げモードで振動ある
いは共振するよう駆動されるコリオリ流量計は、実際には、第１位相ずれ曲げモ
ードに加えて多くのモードで振動する管路を有する。第１位相ずれ曲げモード以
外のモードで振動するよう駆動された流量計は、意図される駆動モードに加えて
、多数の励振モードの同じ現象を経験する。

【０００６】現存の駆動システムは、典型的にはピックオフ・センサ信号の１つであるフィ
ードバック信号を処理して駆動信号を生じる。不都合なことに、この駆動フィー
ドバック信号は、所望の励振モードに加えて他のモードからの応答を含んでいる
。このため、駆動フィードバック信号は、周波数領域フィルタによりフィルタ処
理されて不要な成分が除去され、フィルタ処理された信号は次いで増幅されて駆
動装置に印加される。しかし、駆動フィードバック信号をフィルタ処理するため
用いられる周波数領域フィルタは、１つの所望の駆動モードを駆動フィードバッ
ク信号に存在する他のモード応答から分離するのには有効でない。所望のモード
共振周波数に近い他のモードからの非共振応答が生じ得る。また、所望の共振周
波数にほぼ等しい周波数における共振応答もあり得る。いずれの場合も、フィル
タ処理された駆動フィードバック信号、即ち、駆動信号は、典型的には、流管の
励振のための所望モード以外の周波数におけるモード内容を含んでいる。多数の
モード入力からの共振応答からなる駆動信号は、駆動装置を介して、駆動信号が
モード内容を含む各モードを励振する流管に対してエネルギを入力する。このよ
うなマルチモード駆動信号は、コリオリ流量計において動作上の諸問題を生じる
。更に、周波数領域フィルタは、フィルタ処理された駆動信号に位相遅れを生じ
る。この結果、流管を所望の振幅で駆動するために一層大きな駆動電力が必要と
なる。

【０００７】マルチモード駆動信号により生じる１つの問題は、パイプライン振動のような
外部振動が駆動信号によって増強されることである。コリオリ流量計に対して外
部のパイプライン振動が流量計を振動させるならば、駆動フィードバック信号は
パイプライン振動に対する応答を含むことになる。周波数領域フィルタは、パイ
プライン振動の少なくとも一部が該フィルタの周波数通過帯域内にあるならば、
不要な応答を除去することができない。パイプライン振動に対する不要な応答を
含むフィルタ処理された駆動フィードバック信号は増幅され、駆動装置に印加さ
れる。そこで、駆動装置は、パイプライン振動の励振モードを増強するように働
く。

【０００８】多くの周波数においてモード内容を有する駆動信号の更なる問題は、コリオリ
質量流量計によって行われる密度の計測に関して生じる。コリオリ流量計又は振
動管型密度計における密度の計測は、振動する流管の共振周波数の計測に依存す
る。多くのモードにおいてモード内容を含む駆動信号に応答して流管が駆動され
るとき、問題が生じる。駆動信号において多くのモードが重畳すると、流管が所
望の駆動モードの真の共振周波数から外れて共振するよう駆動される結果となる
。密度の計測に誤りが生じる結果となり得る。

【０００９】上記の諸問題は、１つのモードを励振するよう意図された駆動信号が多くのモ
ードを励振するように劣化される色々な条件を記述している。出願人Ｔ．Ｊ．Ｃ
ｕｎｎｉｎｇｈａｍにより１９９７年７月１１日に出願された、係属中の米国特
許出願第０８／８９０，７８５号（’７８５号出願）は、モード・フィルタの使
用により、少なくとも２つのフィードバック信号から駆動信号を生成し、このモ
ードフィルタ処理された駆動信号が所望の振動モードのモード内容のみを持つこ
とを教示している。モード・フィルタは、所望の駆動モードを強化し１つ以上の
不要なモードを抑制するために用いられる。’７８５号出願が初めて、所望の駆
動モードにおいてのみモード内容を有する駆動信号を生じる駆動システムを教示
している。

【００１０】多数のモードを励振することが必要であり、従って、多くのモードにおいてモ
ード内容を有する駆動信号が要求される状況が存在する。例えば、１９９６年８
月１４日に出願されＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ社へ譲渡された、係属中の米国特
許出願第０８／６８９，８３９号を参照されたい。ここでは、２つのモードが励
振され、この２つの励振されたモードの共振周波数の比の変化が振動する管路内
の流体圧力に関連付けられる。２つのモードの同時励振は、これら２つのモード
のモード内容を持つ駆動信号を必要とする。多くのモードが励振され多くのモー
ドが抑制されるように、振動管路を駆動するための他の理由が存在する。１９９
７年１２月４日出願のＴ．Ｊ．Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ及びＳ．Ｓｈｅｌｌｅｙの
係属中の米国特許出願第０８／９８４，９２７号（’９２７出願）は、第１のモ
ードにおけるモード内容を持つ１つの駆動信号と、第２のモードにおけるモード
内容を持つ第２の駆動信号との時間領域における重畳により２重モード駆動信号
を生じることについて教示している。このＣｕｎｎｉｎｇｈａｍとＳｈｅｌｌｅ
ｙの米国特許出願は、不要なモードが励振されないように振動流管における駆動
装置の最適な場所についても教示しており、且つ、特に多数の駆動装置の利点に
ついて教示している。多数のモードにおける所望のモード内容を持つ駆動信号を
生じるための、あるいは、多数の駆動装置に対するモード・フィルタ処理された
駆動信号を生じるための現存の駆動制御システムはない。

【００１１】それぞれが多数のモードに影響を及ぼすモード内容を有する複数の駆動信号を
生じるよう複数の駆動フィードバック信号を処理するのに容易に適用可能である
駆動制御システムに対する需要が存在する。

【００１２】解決法の記述本発明の汎用化されたモード空間駆動制御システムによって、上記及び他の問
題が解決され、当該分野における技術的な進歩が達成される。本発明は、振動構
造体における１つ以上の駆動装置に対して駆動信号を生じるようモード領域で動
作する汎用化された駆動制御システムを提供する。当該駆動システムは、多数の
駆動フィードバック信号を受取り、振動管路のモード内容を単一自由度（ＳＤＯ
Ｆ）モード応答信号へ分解し、各モードの所望量を選択するようにＳＤＯＦモー
ド応答信号を処理し、その結果を物理的領域へ変換して駆動装置へ印加する。こ
のため、本発明の汎用化された駆動制御システムを用いると、１つ以上の駆動装
置を励振するため１つ以上の駆動信号が生成され、これにより振動構造上のモー
ドを励振しあるいは抑制する。更に、本発明の駆動制御システムは、多数の動作
形態で動作し、かつこれら動作形態間で容易に切換わる。例えば、流量を計測す
る動作形態の期間に本発明により１組の駆動信号が生成され、軸方向応力を計測
する動作形態の期間に本発明により代替的な駆動信号の組が生成される。

【００１３】本発明の駆動制御システムは、少なくとも１つの振動管路を含む振動構造の振
動モードを制御するのに用いられる。当該振動構造はまた、流量計により計測さ
れるべき流体により濡らされない追加の振動管路又は１つ以上のバランス・バー
を備えている。また、振動構造は例えばフランジ又はケースを含む。本発明によ
れば、フィードバック・センサと駆動装置とは、振動構造体の任意の点に配置さ
れて所望のモードの励振と不要なモードの抑制とを生じる。

【００１４】本発明の１つの実施の形態においては、少なくとも１つのフィードバック・セ
ンサが振動管路の運動を表わす運動信号を提供する。この運動信号は、各々が特
定の周波数と関連させられる多数のモードにおけるモード内容を有する。多周波
数帯域通過フィルタは、多数のモード応答信号を生じる。各モード応答信号は、
振動管路に存在する振動モードの１つと関連付けられる。本発明の別の実施の形
態においては、少なくとも２つのフィードバック・センサが、振動管路の運動を
表わす運動信号を提供する。この運動信号は、複数の振動モードでのモード内容
を有する。運動信号は、駆動制御システムにより影響される、即ち、励振又は抑
制される各モードに対するチャンネルを有する多チャンネル・モード・フィルタ
へ入力される。モード・フィルタの各チャネルは、管路が振動する複数の振動モ
ードの１つに対応するモード応答信号を生じる。各モード応答信号毎に１つのチ
ャネルを持つ駆動コントローラは、各振動モードに対応するモード励振信号を生
じるよう動作する。所与の振動モードに対応するモード励振信号は、所与のモー
ドが最終の駆動信号に存在する程度を示す。モード／物理的作用力射影装置は、
モード励振信号を受取り、これら信号を物理的領域へ変換し、１つ以上の駆動装
置に対して用いられる１つ以上の駆動信号を出力する。本発明の更に他の実施の
形態は、以降の処理のためモード応答信号を生じるよう、モード・フィルタに加
えて、周波数帯域通過フィルタ又は他の時間フィルタを使用する。本発明の更な
る実施の形態においては、周波数帯域通過フィルタとモード・フィルタの組合わ
せが用いられる。各モード・フィルタ・チャンネルからの１つの出力が周波数領
域フィルタを介して送られる。

【００１５】本発明のモード・フィルタは、駆動システムにより影響される各振動モードに
対するチャンネルからなる。実質的にＳＤＯＦ信号であるモード応答信号は、本
発明の駆動システムにより影響を受ける各振動毎に生成される。モード・フィル
タ・チャンネルの構成は、いったん設定されると、駆動システムが第１の動作形
態から第２の動作形態へ切換わるときでさえ再構成される必要がない。同様に、
モード／物理的作用力射影装置は、本文に開示される色々な方法により構成され
、駆動システムが第１の動作形態から第２の動作形態へ切換わるときでさえ再構
成される必要がない。

【００１６】駆動コントローラの各チャネルは、ＳＤＯＦモード応答信号の１つの入力を受
取る。このモード応答信号は、モード応答設定点と比較されてモード・エラー信
号を生じる。このモード・エラー信号は利得段により増幅され、本発明の駆動シ
ステムにより影響される各モードに対するモード励振信号を生じる。影響された
各振動モードに対応するモード励振信号の相対振幅は、所与のモードが本発明の
駆動システムにより生成される駆動信号に寄与する程度を表わす。例えば、「望
ましくない」モードである所与の振動モードが抑制されねばならなければ、対応
するモード応答信号に対するモード応答設定点はゼロである。その結果として生
じるモード励振信号は、モード／物理的作用力射影装置の動作により、物理的領
域、即ち印加された作用力へ変換される。この作用力は、望ましくないモードの
抑制のため振動流管へ印加される。

【００１７】本発明の駆動システムは、多くの動作形態を提供する。このため、例えば本発
明の駆動システムを用いるコリオリ流量計は、各々が異なる駆動法を要求する種
々の動作形態間で切替ることができる。下記の事例について考察する。第１の動
作形態においては、ある振動モードは望ましくなく、従って本発明の駆動システ
ムにより抑制される。しかし、第２の動作形態においては、その同じ振動モード
が望ましく、従って本発明の駆動システムによって強化される。本発明の駆動シ
ステムに対する１つの動作形態から別の動作形態への唯一の変更は、駆動コント
ローラの各チャンネルに対するモード応答設定点である。ルックアップ・テーブ
ルが、所与のコリオリ流量計又は振動型密度形の色々な動作形態に対する適切な
設定点を含んでいる。

【００１８】本発明の駆動システムは、多くの運動信号を時間領域からモード領域へ変換す
る。モード領域においては、運動信号は駆動システムにより影響される各振動モ
ードに対するＳＤＯＦモード応答信号へ分解される。各モード応答信号は、対応
するモード励振信号を生じるように処理される。このモード励振信号は、所望の
モード応答設定点をもたらすよう駆動信号の成分として印加される対応する振動
モードの大きさを表わす。当該モード励振信号は、モード領域から時間領域へ変
換され、駆動装置へ印加される作用力を生じる結果となる駆動信号を生じる。

【００１９】発明の詳細な記述コリオリ流量計全般─――図１図１は、コリオリ流量計組立体１０と流量計電子装置２０とを含むコリオリ流
量計５を示している。流量計電子装置２０は、リード線１００を介して流量計組
立体１０に接続され、密度と質量流量と体積流量と総質量流量と他の情報を経路
２６上に提供する。コリオリ質量流量計により提供される付加的な計測能力なし
に振動管型密度計と関連して本発明を具現し得ることは、当業者には明らかであ
るが、コリオリ流量計の構造について記述する。更に、本発明は、１つより多い
駆動装置あるいは２つより多いピックオフ・センサを用いるコリオリ流量計又は
密度計に対して適用することができる。

【００２０】流量計組立体１０は、１対のフランジ１０１、１０１′と、マニフォールド１
０２と、流管１０３Ａ、１０３Ｂとを備える。流管１０３Ａ、１０３Ｂに、駆動
装置１０４とピックオフ・センサ１０５、１０５′とが接続されている。支持バ
ー１０６、１０６′は軸Ｗ−Ｗ′を画定するように働き、各流管は軸Ｗ−Ｗ′に
関して振動する。

【００２１】計測されている処理物質を搬送するパイプライン系統（図示せず）へ流量計１
０が挿入されると、物質がフランジ１０１を介して流量計組立体１０へ流入し、
マニフォールド１０２内を通過し、このマニフォールドのところで物質は流管１
０３Ａ、１０３Ｂに流入させられ、流管１０３Ａ、１０３Ｂ内を流れ、マニフォ
ールド１０２へ戻り、ここからフランジ１０１′を経て流量計組立体１０から流
出する。

【００２２】流管１０３Ａ、１０３Ｂは、実質的に同じ質量分布、慣性モーメント及び弾性
率をそれぞれ曲げ軸Ｗ−Ｗ及びＷ′−Ｗ′に関して生じるように選択されてマニ
フォールド１０２へ適宜取付けられる。流管は、マニフォールドから実質的に平
行に外方へ延びている。

【００２３】流管１０３Ａ、１０３Ｂは、駆動装置１０４によって、各曲げ軸Ｗ、Ｗ′に関
して逆方向に、いわゆる流量計の第１位相ずれ曲げモードと呼ばれるモードで駆
動される。駆動装置１０４は、流管１０３Ａに取付けられた磁石と、流管１０３
Ｂに取付けられていて両方の流管を振動させるための交流電流が流される対向コ
イルのような多くの周知の装置の任意の１つを含む。流量計電子装置２０により
、適切な駆動信号が経路１１０を介して駆動装置１０４へ印加される。先に述べ
かつ更に詳細に本文に述べるように、本発明は、任意の数の駆動装置と共に用い
るのに適している。図１の記述は、コリオリ流量計の動作の単なる一例として提
示されているのであり、本発明の教示を限定するものではない。

【００２４】流量計電子装置２０は、リード線１１１、１１１′にそれぞれ現われる左右の
速度信号を受け取る。流量計電子装置２０は、リード線１１０に駆動信号を生成
し、駆動装置１０４により流管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させる。本発明は、こ
こで述べるように、多数の駆動装置に対する多数の駆動信号を生じることができ
る。流量計電子装置２０は左右の速度信号を処理し、流量計組立体１０を流れる
物質の質量流量と密度とを計算する。この情報は流量計電子装置２０により経路
２６を介して利用手段（図示せず）へ印加される。

【００２５】当業者には、コリオリ流量計５が構造において振動管型密度計に極めて類似す
ることは公知である。振動管型密度計も流体が通過する振動管を使用するし、サ
ンプル型密度計の場合には流体が保持される振動管を使用する。振動管型密度計
も、流管を振動するよう励振する駆動システムを用いる。密度の計測は周波数の
計測のみを必要とし位相の計測は必要でないので、振動管型密度計は典型的には
単一のフィードバック信号のみを用いる。本発明の記述は、振動管型密度計にも
等しく妥当する。当業者が認識するように、現存のコリオリ流量計がモード・フ
ィルタに対する入力として利用可能な２つのフィードバック信号を有する場合に
は、現存の振動管型密度計は典型的には利用可能な単一のフィードバック信号の
みを有する。このため、本発明を振動管型密度計へ適用するには、追加のフィー
ドバック信号を振動管型密度計において提供することが必要なだけである。流量計電子装置全般─――図２図２は、Ｌ個のフィードバック・センサ２０２Ａ〜２０２Ｌ及びＭ個の駆動装
置２０６Ａ〜２０６Ｍが存在する一般的な場合に対する流量計電子装置２０のブ
ロック図を示している。ＬとＭは任意の整数値である。流量計電子装置２０は、
質量流量回路３０と駆動回路４０とを備える。質量流量回路３０は、振動管にお
ける２点間の位相差に基いて振動管内の流体の質量流量を計算するための多くの
公知回路の１つである。駆動回路４０により用いられるフィードバック・センサ
は質量流量回路３０により用いられるフィードバック・センサとは別のものであ
り得るが、典型的には、フィードバック・センサ２０２Ａ〜２０２Ｌのうちの２
つが質量流量情報を生じるために質量流量回路３０により用いられる。質量流量
回路３０は、経路２６上で利用手段（図示せず）に対する出力を生じる。この利
用手段は例えばディスプレイである。質量流量回路３０の詳細は当業者には周知
であり、本発明の一部をなすものでない。質量流量回路３０に関する例示情報と
して、１９８３年１１月２９日にＳｍｉｔｈに発行され名義がＭｉｃｒｏＭｏ
ｔｉｏｎ社へ譲渡された米国再発行特許第３１，４５０号、又は１９８９年１１
月１４日にＺｏｌｏｃｋに発行されＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ社へ譲渡された米
国特許第４，８７９，９１１号、又は１９９３年８月３日にＺｏｌｏｃｋに発行
され名義がＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ社へ譲渡された同第５，２３１，８８４号
を参照されたい。駆動回路４０は、経路２０４Ａ〜２０４Ｌ上でフィードバック
・センサ２０２Ａ〜２０２Ｌから運動信号をそれぞれ受取る。駆動回路４０は、
駆動装置２０６Ａ〜２０６Ｍに対するＭ個の駆動信号を経路２０８Ａ〜２０８Ｍ
上にそれぞれ生成する。本発明の動作は、振動管路の２つの異なる点の運動を検
知する少なくとも２個のフィードバック・センサからの少なくとも２つの運動信
号を利用することが望ましい。本発明の動作は、少なくとも１つの駆動装置を必
要とする。本文における検討の残りは、駆動回路４０の動作に重点を置く。モード空間駆動コントローラ全般─――図３及び図４図３は、多チャネル・モード・フィルタ３１０とモード応答信号プロセッサ３
２０とを含む駆動回路４０を示している。振動管路３０２は、流管１０３Ａ、１
０３Ｂ、あるいは、他の任意の１つ又は複数の管路の形状を概略的に表している
。先に述べたように、振動管路３０２は、他の振動要素を含む振動構造体の一部
である。このような実施の形態は全振動構造として振動管路３０２に関して記述
されるが、先に述べたように、振動管路は振動構造の一部に過ぎないことが理解
されよう。駆動装置２０６Ａ〜２０６Ｍからの作用力３０４が振動管路３０２を
振動させる。振動管路３０２が振動すると、運動３０６がフィードバック・セン
サ２０２Ａ〜２０２Ｌにより検知される。フィードバック・センサ２０２Ａ〜２
０２Ｌは、振動構造上の異なる点に、即ち、振動管路３０２の異なる点に配置さ
れ、駆動回路４０に対する入力である運動信号を経路２０４Ａ〜２０４Ｌ上に生
じる。

【００２６】この運動信号は、多チャンネル・モード・フィルタ３１０へ入力される。多チ
ャネル・モード・フィルタ３１０は、運動信号のモード内容を分解し、経路３１
２Ａ〜３１２Ｎ上にＮ個のモード応答信号を生じる。図４は、多チャネル・モー
ド・フィルタ３１０の動作を示している。グラフ４０１〜４０４は、入力作用力
の振幅に対する管路応答振幅の対数比を表わす縦軸を有する。グラフ４０１は、
振動管路３０２のような振動管路に対する周波数応答関数（ＦＲＦ）４０５を示
す。ＦＲＦは、構造の１つの場所に印加される作用力と構造の別の場所に結果と
して生じる運動との間の力学を特徴付ける。このため、ＦＲＦ４０５は、例えば
、振動管路３０２における１つのフィードバック・センサ２０２の場所における
ＦＲＦである。ＦＲＦ４０５は、ある周波数範囲内にモードＡ、Ｂ及びＣにおけ
るモード内容を有する。フィードバック・センサ２０２Ａ〜２０２Ｌにより生成
される運動信号のそれぞれは、ＦＲＦ４０５に類似するモード内容を有する。多
チャンネル・モード・フィルタ３１０は、運動信号のモード内容を分解して、グ
ラフ４０２〜４０４に示されるようなＦＲＦを有する単一自由度（ＳＤＯＦ）モ
ード応答信号を経路３１２Ａ〜３１２Ｎ上に実質的に出力するよう動作する。グ
ラフ４０２は、経路３１２Ａ上のモードＡに対するモード応答信号に対応するＦ
ＲＦ４０６、あるいはＦＲＦ４０５の第１位相ずれ曲げモード成分を示す。グラ
フ４０３は、経路３１２Ｂ上のモードＢに対するモード応答信号に対応するＦＲ
Ｆ４０７、あるいはＦＲＦ４０５の第１位相ずれ捩れモード成分を示す。グラフ
４０４は、経路３１２Ｎ上のモードＣに対するモード応答信号に対応するＦＲＦ
４０８、あるいはＦＲＦ４０５の第２位相ずれ曲げモード成分を示す。このよう
に、多チャンネル・モード・フィルタ３１０に対する入力は、経路２０４Ａ〜２
０４Ｌ上のＬ個の運動信号である。多チャンネル・モード・フィルタ３１０から
の出力は、経路３１２Ａ〜３１２Ｎ上のＮ個のＳＤＯＦモード応答信号であり、
各モード応答信号は１つのモードにおける振動管路３０２のモード内容を表わす
。多チャンネル・モード・フィルタ３１０は、興味のある周波数範囲に存在する
任意のモードに対するモード応答信号を生じるように構成することができる。

【００２７】モード応答信号はモード応答信号プロセッサ３２０に入力される。図６に関し
て更に詳細に述べるように、モード応答信号プロセッサ３２０は、モード応答信
号を処理して経路２０８Ａ〜２０８Ｍ上にＭ個の駆動信号を生じる。最も簡単な
場合、唯一つの駆動装置が存在し、従って唯一つの駆動信号が存在する。多チャンネル・モード・フィルタ─――図５図５は、多チャンネル・モード・フィルタ３１０の更に詳細な図である。多チ
ャネル・モード・フィルタ３１０は、モード・フィルタ・チャンネル５００Ａ〜
５００Ｎからなる。モード・フィルタ・チャンネル５００Ａ〜５００Ｎは、その
各増幅器５０４Ａ〜５０４Ｎ、５０５Ａ〜５０５Ｎ及び５０６Ａ〜５０６Ｎの利
得を除いて同じものである。本文に述べるように、モード・フィルタ・チャンネ
ル５００Ａ〜５００Ｎにおける増幅器の利得は、各モード・フィルタ・チャンネ
ル５００Ａ〜５００Ｎが振動管路３０２に存在する１つの振動モードに対応する
１つのモード応答信号を出力するように設定される。多チャネルの形態には完全
な共通性が存在するので、モード・フィルタ・チャンネル５００Ａ〜５００Ｎの
うちの１つのみについて詳細に記述する。

【００２８】モード・フィルタ・チャンネル５００Ａに関しては、フィードバック・センサ
２０２Ａ〜２０２Ｌからの運動信号は増幅器５０４Ａ〜５０６Ｎに対してそれぞ
れ入力される。増幅器５０６Ａは、任意の数の追加のフィードバック・センサ２
０２Ａ〜２０２Ｌから運動信号を受取る任意の数の追加の増幅器を表わす。増幅
器５０４Ａは利得ＡＧ₁を持ち、増幅器５０５Ａは利得ＡＧ₂を持ち、増幅器５０
６は利得ＡＧ_Lを持つ。利得ＡＧ₁〜ＡＧ_Lは、モード・フィルタ・チャンネル５００Ａにより経路２０４Ａ〜２０４Ｌ上の運動信号に印加される重みづけ係数と
呼ばれる。経路５０７Ａ〜５０９Ａ上の増幅器５０４Ａ〜５０６Ａの出力は、重
みづけフィードバック信号と呼ばれる。この重みづけフィードバック信号は加算
器５１０Ａにより加算され，経路５１１Ａ上にＳＤＯＦモード応答速度信号を生
じる。経路５１１Ａ上のモード応答速度信号は積分器５１２Ａへ入力される。積
分器５１２Ａは経路５１１Ａ上のモード応答速度信号を積分し，経路３１２Ａ上
にモード応答変位信号を生じる。モード・フィルタ重みづけ係数の選定─――図８及び図９多チャンネル・モード・フィルタ３１０の各チャンネルに対する重みづけ係数
の選定について、図８及び図９に関して以下に更に詳細に論述する。コリオリ質
量流量計の駆動回路に印加されるモード・フィルタに対する重みづけ係数の選定
のため使用することができる色々な方法がある。重みづけ係数を決定する手段は
決定的なものではなく、任意の一つの方法あるいは諸方法の組合わせが適切であ
り等価である。

【００２９】コリオリ駆動回路のモード・フィルタに対する重みづけ係数を選定する一方法
は試行錯誤である。図３ないし図５に関して述べたように、多チャネル・モード
・フィルタ３１０の所望の結果は、振動管路３０２に存在する振動モードに対応
するＳＤＯＦモード応答信号を生じることである。図８は、試行錯誤手法を用い
て多チャンネル・モード・フィルタ３１０の１つのチャネルに対するモード・フ
ィルタの重みづけ係数を選定するため使用するステップを示すフロー図である。
ステップ８０１〜８０４は、適切なＳＤＯＦモード応答信号が例えばチャンネル
５００Ａからの出力として得られるまで反復される。ステップ８０１〜８０４は
、モード・フィルタ増幅器の利得の変更を許容する駆動回路と共に、必要なフィ
ードバック信号を提供するように適正に設けられた実際のコリオリ流量計を用い
て行われる。あるいはまた、ステップ８０１〜８０４の経過毎にフィードバック
信号を、例えばディジタル・オーディオ・テープ・フォーマットで記録し、モー
ド・フィルタ駆動回路へ再び印加することができる。あるいはまた、ステップ８
０１〜８０４は、コリオリ流量計及び関連する駆動回路の数値モデルを用いて実
行される。

【００３０】プロセスはステップ８００で開始してステップ８０１へ続き、ここで第１の組
の重みづけ係数が選定される。ステップ８０１の期間には、ステップ８０１が実
行される毎に、完全に新しい組の重みづけ係数（チャネル５００Ａの場合は、利
得ＡＧ₁〜ＡＧ_N）を選定することができ、あるいは、ステップ８０１が実行され
る毎に、唯一つのフィードバック信号に対する新しい重みづけ係数を選定するこ
とができる。ステップ８０２において、フィードバック信号がチャネル５００Ａ
へ印加され、ここで各モード・フィルタ増幅器はステップ８０１により決定され
た利得の組を得る。ステップ８０３において、フィルタ出力信号が計測されて記
録される。処理はステップ８０３から判断ブロック８０４へ進む。

【００３１】判断ブロック８０４は、フィルタのチャンネル出力信号が適切な振動モードに
対するＳＤＯＦモード応答信号であるかどうかを決定するように働く。判断ブロ
ック８０４の働きにより、フィルタ・チャンネルにより出力される信号が、実質
的に、所望の振動モードに対するＳＤＯＦモード応答信号であることが決定され
れば、処理は判断ブロック８０５へ進み、ここで、重みづけ係数が要求される多
チャンネル・フィルタに更なるチャンネルがあるかどうかが決定される。フィル
タ・チャンネルにより出力される信号が、実質的に、所望の振動モードに対する
ＳＤＯＦモード応答信号でないことが決定されれば、処理はステップ８０１へ戻
る。ステップ８０１において新たな組の重みづけ係数が選定され、ＳＤＯＦモー
ド応答信号を生じる新たな組の重みづけ係数を見出すため、ステップ８０２〜８
０４が再び処理される。このプロセスは、判断ブロック８０５の働きにより、チ
ャンネル５００Ａ〜５００Ｎの各々が１つの振動モードに対応するＳＤＯＦモー
ド応答信号を生じるまで、チャンネル５００Ａ〜５００Ｎの各々に対して反復さ
れる。

【００３２】多チャンネル・モード・フィルタ３１０の各チャンネルに対する重みづけ係数
を選定する別の問題は、固有ベクトル・マトリックスの逆数又は擬似逆数を計算
することである。先に述べたように、コリオリ流量計の振動流管は振動モードの
組合わせを生じた。物理的座標において流管の運動、例えば流管の個々の点及び
方向における単一の応答を分析するには、流管運動についての有効な情報を容易
には生じない連結されて式の分析を必要とする。しかし、物理的応答のベクトル
をシステムのモード応答即ちモード座標へ変換するためにモード変換を用いるこ
とができる。標準的なモード変換は、

【００３３】

【数１】

【００３４】により与えられる。但し、ｘは、物理的応答座標のベクトル φは、列が流管固有ベクトル（モード・ベクトルとも呼ばれる）である固有ベ
クトル・マトリックス、 ηはモード応答座標のベクトルである。

【００３５】固有ベクトル・マトリックスは、以下に述べるように、コリオリ流量計の任意
の流管に対して作ることができる。物理的ベクトルは、モード・フィルタに対す
る入力即ちフィードバック信号と見なすことができる。従って、式（１）は、モ
ード座標応答ηについて下記のように解かれる。

【００３６】

【数２】

【００３７】式（１）を式（２）の形にするには、固有ベクトル・マトリックスФの擬似逆数
を求めることが必要である。固有ベクトル・マトリックスが正方行列であり且つ
非特異行列であるならば、式（２）においては、擬似逆数ではなく固有ベクトル
・マトリックスの逆数（φ^-1）が用いられる。固有ベクトル・マトリックスは、
流管からのフィードバック信号数が対象とされるモード数に等しく且つモード・
ベクトルが線形独立であるとき、正方行列であり且つ非特異行列である。

【００３８】以下の事例を用いて、多チャンネル・モード・フィルタのモード・フィルタの
１つのチャンネルに対する重みづけ係数を決定するためモード・マトリックスの
擬似逆数を計算するプロセスを説明する。固有ベクトル・マトリックスを形成す
るため、流量計の物理モデル又は数値モデルを用いることもできる。下記の事例
では、流量計の数値モデルが用いられる。

【００３９】有限要素モデルは、ＣＭＦ１００モデル・コリオリ質量流量計（米国コロラド
州ＢｏｕｌｄｅｒのＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ社製）の流管から構成される。こ
のモデルは、物理的流量計において流量計のマニフォールドに接続する流管の端
部を地面に固定する。有限要素モデル化の手法は当業者には周知であり、本発明
の一部をなすものではない。事例の有限要素モデルはＳＤＲＣの概念を用いて構
成され、ＭａｃＮｅａｌ−Ｓｃｈｗｅｎｄｌｅｒ社から入手可能な有限要素コー
ド、ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮにより分析された。有限要素モデル化技術の当業者
は認識するように、任意の有限要素コードを代替的に使用可能である。フィード
バック・センサの場所は、右側のピックオフと駆動装置と左側のピックオフとに
対応する磁石及びコイルの流管上の場所の間の相対的運動を表わす出力を生じる
ようにモデル化された。これらの「スカラー点」は進歩した動的分析においては
標準的な技法である。コリオリ流量計の有限要素モデル化についての更なる情報
については、「ＡＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅＶｉｂｒ
ａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＦｌｕｉｄ−Ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ
ＴｉｍｅｓｈｅｎｋｏＢｅａｍ」（ＡＩＡＡ論文９３〜１５５２）を参照され
たい。

【００４０】ＣＭＦ１００モデルの固有値係数は、ＣＭＦ１００センサに対する下記の３行
×１０列の固有ベクトル・マトリックス、即ち、

【００４１】

【数３】

【００４２】を構成するため有限要素モデルから抽出される。式（３）の完全固有ベクトル・
マトリックスΦ_fullの各行は、流管における物理的場所に対応する。最初の行は
左側のピックオフの場所に対応し、第２行は駆動装置の場所に対応し、第３行は
右側のピックオフの場所に対応する。完全固有ベクトル・マトリックスΦ_fullに
おける各列は振動モードに対応する。このようなマトリックスは、ピックオフ・
センサにより生成される信号をモデル化するため、有限要素モデルにより公知の
方法において用いられる。このマトリックスは、以下に述べるように、駆動回路
のモード・フィルタの各チャネルに対する重みづけ係数を生成するため用いられ
る。完全固有ベクトル・マトリックスΦ_fullにおけるゼロを含む列（モード）は
「同相モード」である。このことは、両方の流管が同じ速度と方向で運動してい
るので管の間に相対運動がないことを意味する。このように、フィードバック信
号を生じるため用いられるセンサ、当例では速度センサは、それ自体、全ての同
相モードを除去することによって一種のモード・フィルタとして働く。完全固有
ベクトル・マトリックスΦ_fullは、全ての同相列を除去することによって縮小さ
れる。

【００４３】

【数４】

【００４４】式（４）は、縮小された固有ベクトル・マトリックスΦ_fullである。標準的なモ
ード変換である式（１）は、この縮小された固有ベクトル・マトリックスΦ_full を用いて下記のように書き直される。

【００４５】

【数５】

【００４６】但し、η_bは第１位相ずれ曲げモードの座標応答、η_tは第１位相ずれ捩れモード
のモード座標応答、及びη_2bは第２位相ずれ曲げモードのモード座標応答であり
、ＦＳＡはフィードバック・センサＡからの物理的応答、ＦＳＢはフィードバッ
ク・センサＢからの物理的応答、ＦＳＬはフィードバック・センサＬからの物理
的応答である。ピックオフ応答と縮小された固有ベクトル・マトリックスとが既
知であれば、モード座標応答は、縮小された固有ベクトル・マトリックスの逆数
又は擬似逆数に式（５）を予め乗じることによって、式（６）におけるように決
定することができる。

【００４７】

【数６】

【００４８】縮小された固有ベクトル・マトリックスは、マトリックスをＭａｔｈｃａｄの
ような標準的な市販の数学計算パッケージへインポートし、これらの計算パッケ
ージにおいて利用可能な標準的な逆数又は擬似逆数の関数の１つを利用すること
によって反転される。結果として得る式は、式（７）に示される。

【００４９】

【数７】

【００５０】式（７）における数値的な係数は、コリオリ流量計の駆動回路におけるモード・
フィルタの増幅器に対する重みづけ係数である。例えば、チャンネル５００Ａに
対する場合のように、フィードバック信号から第１位相ずれ曲げモードを抽出す
ることが必要ならば、上記のモード・フィルタのベクトル・マトリックスの最初
の行が下記のように用いられる。

【００５１】

【数８】

【００５２】第１位相ずれ曲げモードのモード・ベクトル係数は、式（８）を簡単にするため
、１０³倍された。図５のチャネル５００Ａに関しては、増幅器５０４Ａの利得ＡＧ₁は８．２３８９（フィードバック・センサＡに対応するモード・フィルタ・ベクトル係数）に設定され、利得ＡＧ₂は１６．５７９５（フィードバック・センサＢに対応するモード・フィルタ・ベクトル係数）に設定され、利得ＡＧ_L は８．２３８９（フィードバック・センサＬに対応するモード・フィルタ・ベク
トル係数）に設定される。同様に、式（７）の第２の行及び第３の行からの係数
は、それぞれチャネル５００Ｂ〜５００Ｎに対する重みづけ係数として用いられ
る。このように、チャンネル５００Ａ〜５００Ｎの各々は、振動管路３０２に存
在する１つの振動モードに対応するＳＤＯＦモード応答信号を生じる。重みづけ
係数は、モード応答信号プロセッサ３２０への入力のため適正な振幅を持つモー
ド応答信号を経路３１２Ａ上に生じるように、１つのグループとして線形にスケ
ーリングされる。

【００５３】図９は、固有ベクトル・マトリックスの逆数又は擬似逆数を計算することによ
り、駆動回路のモード・フィルタ係数を決定する処理ステップを示すフロー図で
ある。図９に関する計算であって先に述べた固有ベクトル・マトリックスの逆数
又は擬似逆数の計算は、進歩した動的分析技術の当業者には周知であり、駆動回
路のモード・フィルタ係数を決定するための有効な道具である。図９のフロー図
はステップ９００から始まり、ステップ９０１へ進む。ステップ９０１において
、固有ベクトル・マトリックスが構成される。先に述べたように、固有ベクトル
・マトリックスに対する固有ベクトルを決定する方法は、固有ベクトルが抽出さ
れる流量計の有限要素モデルを構成することによる。別の手法は、流量計の物理
的サンプルから直接に固有ベクトルを決定するため実験的なモード分析を用いる
ことである。実験的モード分析は当業者には周知であり、その方法及び使用法は
本発明の一部を構成しない。固有ベクトルが適切な方法によりいったん取得され
ると、固有ベクトル・マトリックスが編成される。式（３）は、流管の３つの点
における１０個の振動モードに対する完全固有ベクトル・マトリックスの一例で
ある。固有ベクトル・マトリックスの行数は自由度を表わすが、固有ベクトル・
マトリックスの各列は異なるモードを表わす。次いで、固有ベクトル・マトリッ
クスは、フィルタ処理されるべきモードへ縮小される。これは、当例においては
、係数として０を含む列を除去することによって行われる。本文に記述した構造
及びセンサの事例においては、０の係数を含む列（モード）は同相モードである
。処理は、ステップ９０１からステップ９０２へ進む。

【００５４】ステップ９０２において、固有ベクトル・マトリックスの逆数又は擬似逆数が
計算される。固有ベクトル・マトリックスの逆数又は擬似逆数の各行は、特定の
モードと関連するモード・フィルタ係数を含んでいる。このことは、一般的に式
（２）により表わされ、上の例に対しては式（７）によって示される。次に、処
理はステップ９０３へ進む。

【００５５】ステップ９０３において、適切なモード・フィルタの重みづけ係数が先に述べ
たように選定され、多チャンネル・モード・フィルタの各チャンネルから異なる
ＳＤＯＦモード応答信号を生じる。モード応答信号発生器─――図１２図１２は、モード応答信号発生器１２００を示している。モード応答信号発生
器１２００は、経路３１２Ａ〜３１２Ｎ上にモード応答信号を生じるための多チ
ャンネル・モード・フィルタ３１０に対する代替例である。モード応答信号発生
器１２００は、周波数帯域通過フィルタ１２０２Ａ〜１２０２Ｎを用いて、当例
ではフィードバック・センサＡからの１つの運動信号を、各々が振動管路３０２
に存在する振動モードに対応するモード応答信号へ分解する。図１２及び図４に
よれば、帯域通過フィルタ１２０２Ａは図４に示された周波数Ａを通過するよう
に構成される。同様に、帯域通過フィルタ１２０２Ｂは周波数Ｂを通過するよう
に構成され、帯域通過フィルタ１２０２Ｎは周波数Ｃを通過するように構成され
る。積分器１２０６Ａ〜１２０６Ｎは、経路１２０４Ａ〜１２０４Ｎ上の帯域通
過フィルタ処理された信号を積分して、フィードバック・センサＡにより出力さ
れた速度信号から変位信号を作る。時間領域フィルタの当業者は認識するように
、複数の異なるフィルタ処理技術が周波数帯域通過フィルタ１２０２Ａ〜１２０
２Ｎにおいて使用可能であり、これにはディジタル信号処理手法が含まれるが、
これに限定されるものではない。

【００５６】本発明の更なる実施の形態においては、図１２の帯域通過フィルタは図５の多
チャンネル・モード・フィルタと関連して用いられる。例えば、帯域通過フィル
タ１２０２Ａは増幅器５０４Ａの出力に適用され、帯域通過フィルタ１２０２Ｂ
は増幅器５０５Ａの出力に適用され、帯域通過フィルタ１２０２Ｎは増幅器５０
６Ａの出力に適用される。モード応答信号プロセッサ全般─――図６多チャンネル・モード・フィルタ３１０、あるいは代替的なモード応答信号発
生器１２００は、上述のように、経路３１２Ａ〜３１２Ｎ上にＮ個のモード応答
信号を生じる。回路の経路３１２Ａ〜３１２Ｎは、モード応答信号プロセッサ３
２０に対する入力である。モード応答信号プロセッサ３２０は、Ｎ個のモード応
答信号を処理してＭ個の駆動信号を経路２０８Ａ〜２０８Ｍに生じる。

【００５７】図６は、モード応答信号プロセッサ３２０のブロック図を示している。モード
応答信号プロセッサは、駆動コントローラ６０２と、モード／物理的作用力射影
装置６０４と、加算器段６０６とを含んでいる。一般に、駆動コントローラ６０
２は、経路３１２Ａ〜３１２Ｎ上でＮ個のモード応答信号を受取り、各モード応
答信号毎に、モード応答信号に対する所望の設定点からのモード応答信号の偏差
を決定する。この偏差、即ち「モード・エラー信号」は、モード利得（Ｇ_A〜Ｇ_N ）を持つ増幅器６１０Ａ〜６１０Ｎにより増幅されてモード励振信号を生じる。
この励振信号は、駆動装置２０６Ａ〜２０６Ｍを介して振動管路３０２へ印加さ
れるとき、結果として生じるモード応答信号がその対応する所望のモード設定点
に近づくように振動管路３０２のモード内容を変更する。モード励振信号は、経
路６１８Ａ〜６１８Ｎ上で駆動コントローラ６０２からモード／物理的作用力射
影装置６０４へ送られる。

【００５８】経路６１８Ａ〜６１８Ｎ上のモード励振信号は、モード領域において、振動管
路３０２へ印加されるべき励振を表わす。しかし、振動管路３０２は無論、物理
的領域にあり、従って、モード励振信号は要求される物理的励振又は作用力へ変
換されねばならない。このような変換は、モード／物理的作用力射影装置６０４
によって行われる。モード／物理的作用力射影装置６０４は、各モード応答信号
に対する個々のチャンネル６２０Ａ〜６２０Ｎからなる。駆動装置２０６Ａ〜２
０６Ｍの各々毎に、チャンネル６２０Ａ〜６２０Ｎの各々からの１つの出力が存
在する。

【００５９】モード／物理的作用力射影装置６０４からの出力は、加算器段６０６へ送られ
る。モード／物理的作用力射影装置６０４からの出力は、以下に更に詳細に述べ
るように、加算されて経路２０８Ａ〜２０８Ｍ上にＭ個の駆動信号を生じる。駆動コントローラ─――図６駆動コントローラ６０２は、Ｎ個のモード応答信号の各々に対して１つのチャ
ンネル６０１Ａ〜６０１Ｎからなる。チャンネル６０１Ａ〜６０１Ｎの各々の機
能及び動作は同じであり、従って、チャンネル６０１Ａ〜６０１Ｎのうちの１つ
のみを詳細に記述する。残りのチャンネルの動作は、チャンネル６０１Ａの以降
の記述から明らかである。駆動コントローラ６０２の説明は、モード設定点に関
するの第１の検討とモード利得に関する第２の検討から構成される。モード設定点駆動コントローラ６０２のチャンネル６０１Ａは、経路３１２Ａ上で多チャネ
ル・モード・フィルタ３１０からモード応答信号を受取る。例えば、チャンネル
６０１Ａにより処理されたモード応答信号が振動管路３０２に対する第１位相ず
れ曲げモードに対応するものとする。モード応答信号は、減数入力として減算段
６０８Ａへ入力される。減算段６０８Ａに対する被減数入力は、経路６１２Ａ上
のモード設定点である。このモード設定点は、対応するモード応答信号に対する
所望のレベルである。経路６１４Ａ上のモード・エラー出力信号は、モード応答
信号がモード設定点から偏向する程度を示す。経路６１２Ａ上のモード設定点は
、電圧基準（図示せず）により与えられる固定電圧、あるいはメモリ（図示せず
）から検索された値であり得るが、これに限定されるものではない。

【００６０】モード設定点自体は、下記のように決定される。式（１）に関して先に述べた
ように、システムの物理的応答（ｘ）は１組のモード・ベクトル（φ）によりシ
ステムのモード応答（η）と関連付けられる。所与のモードｉに起因する所与の
場所ｊにおける物理的応答は、式（９）によって表わされる。

【００６１】

【数９】

【００６２】但し、ｘⁱ _jは、モードｉによる場所ｊにおけるスカラー物理的応答、 Φ_jiは、モードｉの列と場所ｊの行とに対する固有ベクトル・マトリックスの
要素、 η_iは、モードｉのスカラー・モード応答である。式（９）は、式（１０）の形態に書き直され、ノードｉに対するモード設定点η _i(s) に対して解くことができる。

【００６３】

【数１０】

【００６４】例えば、第１位相ずれ曲げモードに対する所望の物理的変位設定点（ｘⁱ _j）がフ
ィードバック・センサＡにおいて０．０１５インチ（約０．３８ｍｍ）であるも
のとする。式（４）へ戻ると、フィードバック・センサＡ（第１行）と第１位相
ずれ曲げモード（第１列）とに対応するマトリックス要素（Φ_ji）は２５．１で
ある。このため、モードｉ（当例では、第１位相ずれ曲げモード）に対するモー
ド設定点η_iは０．０００６に等しい。モード利得減算段６０８Ａは、経路３１２Ａ上のモード応答信号を経路６１２Ａ上のモー
ド設定点から差引いて、経路６１４Ａ上に利得段６１０Ａに対するモード・エラ
ー信号を生じる。先に述べたように、駆動コントローラ６０２の各チャンネルは
、モード応答信号をモード励振信号へ変換する。このモード励振信号は、振動管
路３０２へ印加されると、モード応答信号が所与のモードに対するモード設定点
に近づくように振動管路を振動させる。経路６１４Ａ上のモード・エラー信号は
、モード利得段６１０Ａにより増幅される。線形の時間不変システムにおいては
、モード応答はシステム・パラメータ、即ち、質量剛性及び減衰によりモード励
振と関連している。モード空間においては、これらパラメータは、モード質量、
モード剛性及びモード減衰である。質量正規化された固有ベクトルを持つシステ
ムの場合は、モード質量は１であり、モード剛性は固有振動数の２乗である。共
振状態で励振されたシステムにおいては、コリオリ流量計における場合のように
、モード応答からモード励振になる公称利得は式（１２）により表わされる。

【００６５】

【数１１】

【００６６】但し、 ζは減衰 ω_nはモード周波数 η_iはモードｉに対するモード応答、及びＮ_iはモードｉに対するモード励振である。モード設定点即ち所望のモード応答が式（１１）により与えられる当事例を用い
ると、利得段６１０Ａにより適用される利得Ｇは、下記の式（１２）に示される
ように設定される。

【００６７】

【数１２】

【００６８】従って、利得段６１０Ａは４４５．２５４の利得を持つように構成される。従っ
て、経路６１８Ａ上の駆動励振信号は、その対応するモードに対するモード応答
信号がその対応するモード設定点と一致するように振動管路３０２へ印加される
ことを必要とするモード作用力である。以下に述べる残りのステップは、モード
励振を経路２０８Ａ〜２０８Ｍ上の駆動信号の形態で印加される物理的励振へ変
換するものである。駆動コントローラ６０２のチャンネル６０１Ａに関して先に
述べたプロセスは、残りのモード応答信号の各々に対する残りのチャネル６０１
Ｂ〜６０１Ｎの各々に対して反復される。

【００６９】本発明がコリオリ流量計における１つ以上のモードに影響を及ぼす直接的な手
段を提供することに注目されたい。例えば、あるモードを抑制することを欲する
ならば、当該モードに対するモード設定点はゼロである。このように、対応する
モード応答信号におけるどれかの信号がモード・エラー信号を生じる。多数のモ
ードを抑制することを欲するならば、適切なモードの各々に対するモード設定点
がゼロに設定される。同様に、励振されるべき各モードに対する適切なモード設
定点を選択することによって、多数のモードを励振するように選択できる。モード／物理的作用力射影装置――─図７駆動コントローラ６０２のチャンネル６０１Ａ〜６０１Ｎの各々は、ｍ個の駆
動装置の各々を駆動するためベクトル信号へ拡張されねばならないスカラー・モ
ード励振信号を出力する。モード／物理的作用力射影ベクトルが決定されるが、
該ベクトルの各要素は、各駆動装置に対するスカラー・モード励振信号を適切な
振幅へスケーリングするため、駆動コントローラ６０２から出力６１８Ａ〜６１
８Ｎへ適用される利得である。

【００７０】スカラー・モード駆動信号Ｎ_rは、モードｒを所望の応答振幅へ駆動するのに必要とされるモード作用力である。モードｒにおいてセンサに印加される実際の
モード作用力は、式（１３）に示されるようにＮ_r ^actualである。

【００７１】

【数１３】

【００７２】但し、Ｆ_rは、所望のモードを励振するため必要な物理的作用力ベクトル、Ｎ_rは、スカラー・モード駆動信号、 φ_r ^Tは、モードの固有ベクトル・マトリックスの１つの列の転置行列である。

【００７３】要求とおりにＮ_r ^actual＝Ｎ_rであることを保証するためには、物理的作用力ベ
クトルＦ_rは関係φ_r ^TＦ_r＝１を満たさねばならない。この関係を満たす多くの異
なる物理的作用力ベクトルが存在する。実際に、Φ_rに対して完全に直交しない、即ち、Φ_r ^TＦ_r＝０である任意のベクトルＡ_rを、下記のように、所望の物理的
作用力ベクトルＦ_rに対してスケーリングすることができる。

【００７４】

【数１４】

【００７５】なお、物理的作用力ベクトル（Ｆ_r）は１列×ｍ行のベクトルであり、各行は特定の駆動場所に対応する。また、Φ_r ^Tは物理的な駆動場所に変換される必要があ
る。これにより、マトリックスΦ_r ^Tは、フィードバック・センサの場所へ変換さ
れたモード・フィルタ及び駆動コントローラの形態に用いられるマトリックスと
は異なるものにされる。式（１４）は物理的作用力ベクトル（Ｆ_r）について解かれる必要がある。即ち、式（１４）は反転される必要がある。これは、

【００７６】

【数１５】

【００７７】であるベクトルＡ_rを見出すことにより行われる。式（１５）の両辺にＡ_rを乗じると、式（１６）に示されるように、モード励振から物理的作用力への変換が与えられる。

【００７８】

【数１６】

【００７９】式（１６）は２つのベクトルのドット積であり、これはベクトルは取扱うがマト
リックスは取扱わないことを意味する。ベクトルのある種の特性を適用すると、
ベクトルＡが式（１７）に示されるように表わされることが決定される。

【００８０】

【数１７】

【００８１】但し、記号｜｜はベクトルの長さの演算子である。ここで、２つの駆動装置（ｍ＝２）を有するコリオリ流量計の場合に対する例
示的な作用力射影計算を示す。再び式（６）に関して、２個の駆動装置の一方が
フィードバック・センサＡと同じ位置に配置され、２個の駆動装置の他方はフィ
ードバック・センサＬと同じ位置に配置される。第１位相ずれ曲げモードに対し
ては、Ａ_rは式（１８）に示されるように計算される。

【００８２】

【数１８】

【００８３】式（９）ないし（１０）に関して先に示したように、当例に対する第１位相ずれ
曲げモードのモード設定点は０．０００６である。また、式（１１）及び（１２
）に関しては、当例に対する第１位相ずれ曲げモードのモード利得は４４５．２
５４ｓｅｃ^-2であることが示された。このように、当例におけるモード設定点と
第１位相ずれ曲げモードに対するモード利得との積、即ち、経路６１８Ａ上のス
カラー・モード励振信号は０．２６７２に等しい。これらの数を式（１５）へ代
入すると、式（１９）に示されるように、第１位相ずれ曲げモードに対する物理
的作用力ベクトルＦ_rが決定される。

【００８４】

【数１９】

【００８５】この結果は、センサを所望の第１位相ずれ曲げモードへ駆動するため０．０１０
６ポンド（約１０．８Ｋ）の力を２個の駆動装置へ加えるべきことを物語る。作
用力射影ベクトルは、本発明の駆動システムにより影響される各モードに対して
同様に生成される。

【００８６】特定の駆動方式に対して本発明の駆動システムを最適化するためには、適切な
作用力射影ベクトルの選定に考慮しなければならない。ベクトルの形状を選択す
るに際して考察される多くの論点が存在する。第一に、所望の流管振動振幅を達
成するために駆動装置が生成しなければならないピーク作用力は、最小化される
べきである。更なる配慮は、駆動システムが所望の流管振動振幅の達成の際に費
やす総エネルギを最小化することである。別の配慮は、他のモードの残留応答を
最小化することである。

【００８７】図１１は、本発明の概要として以下に述べるフロー図である。図１１のステッ
プ１１１４即ち作用力射影ステップは、図７において更に詳細に示される。図７
は、図１１のステップ１１１２からステップ７００で開始する。先に述べたよう
に、各モード応答信号毎に、個別の作用力射影チャンネル６２０Ａ〜６２０Ｎが
存在する。ステップ７０２において、固有ベクトル・マトリックス全体を適切な
モードに関係する１つの列へ縮小することによって、作用力射影マトリックスが
決定される。次いで、処理はステップ７０４へ進む。

【００８８】ステップ７０４において、先に述べたように、標準的なベクトル特性を用いる
ことにより、逆マトリックス（Ａ_r）が決定される。次に処理はステップ７０６へ進む。ステップ７０６において、式（１５）が作用力射影ベクトル（Ｆ_r）について解かれる。ステップ７０４及び７０６は、式（１４）に示されるように、
作用力射影マトリックスを適正な振幅へスケーリングする作用を有する。次いで
、処理はステップ７０８へ進む。ステップ７０８において、作用力射影装置の各
チャンネルからの対応する力が加算されてｍ個の駆動信号を生じる。次に処理は
ステップ７１０へ進み、図１１のステップ１１１２へ戻る。

【００８９】モード／物理的作用力射影装置６０４は、駆動回路４０の残部に関して述べた
ように、個別のアナログ・コンポーネントを用いて実現される。あるいはまた、
モード／物理的作用力射影装置６０４と駆動回路４０の残部とは、アナログ運動
信号をディジタル信号へ変換するためのアナログ／ディジタル・コンバータ（Ａ
ＤＣ）を用いて実現される。次に、ディジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を用いて
ディジタル信号が処理され、結果として得られた駆動信号はディジタル／アナロ
グ・コンバータ（ＤＡＣ）を用いてアナログ信号へ再変換される。電子信号処理
技術の当業者は認識するように、本発明の教示を実現するため多くの異なるアナ
ログ又はディジタル（ＡＤＣ、ＤＳＰ、ＤＡＣ）技法を使用でき、それらの全て
は等価であって、本発明の相等範囲内にある。加算器段─――図６モード／物理的作用力射影装置６０４から出力された信号は、加算器段６０６
において加算されて、下記のように駆動信号２０８Ａ〜２０８Ｍを生じる。先に
述べたように、モード／物理的作用力射影装置６０４のチャンネル６２０Ａ〜６
２０Ｎの各々は、駆動装置２０６と同数（Ｍ）の出力を生じる。例えば駆動装置
Ａに対応するモード／物理的作用力射影装置６０４の全出力は、駆動装置Ａの対
応出力が、例えば加算器６２２Ａにより加算されて駆動信号２０８Ａを生じる。
つまり、出力６２０Ａ_DA、出力６２０Ｂ_DA及び出力６２０Ｎ_DAは全て加算器６２
２Ａへ入力される。加算器６２２Ａの出力は駆動信号２０８Ａである。駆動信号
２０８Ｂ〜２０８Ｎは、加算器６２２Ｂ〜６２２Ｍの動作によって同様に形成さ
れる。駆動装置の数Ｍはモード応答信号の数Ｎとは異なり得、Ｎは運動信号の数
Ｌと異なり得る。多くの動作形態――─図１０本発明の駆動システムの独特な設計は、異なる組のモード設定点を選択するだ
けで、駆動方式における有意且つ全体的な変化を可能にする。本発明の一般化さ
れたモード空間駆動制御システムは、各動作形態に対して異なるモード設定点を
設定することによって、異なる動作形態において使用される。例えば、流量計（
５）に対する第１の動作モードは質量流量形態である。質量流量形態において、
図１の流量計５の事例では、第１位相ずれ曲げモードが励振され、他のモードは
抑制される。図１の流量計５に対する第２の形態は圧力計測形態である。圧力計
測形態においては、第１位相ずれ曲げモードと第１位相ずれ捩れモードとが励振
され、他のモードは抑制される。流量計５は、第１及び第２の動作形態間で切換
わり、その駆動方式が各モードに対して最適化される。

【００９０】図１０は、モード応答信号プロセッサ３２０の図６の描写に類似しているが、
メモリ１００２と動作形態セレクタ１００４とが付加される。メモリ１００２は
例えば読出し専用メモリ（ＲＯＭ）である。メモリ１００２には、モード設定点
テーブル（図示せず）がロードされている。このモード設定点テーブルは、流量
計の各動作形態に対してＮ個のモード設定点の組を含む。Ｎ個のモード設定点の
組の各々は、Ｎ個のモード応答信号に対応するモード設定点を含む。動作形態セ
レクタ１００４は、経路６１２Ａ〜６１２Ｎ上にメモリ１００２により出力され
る１組のモード設定点を決定する制御信号を経路１００６上でメモリ１００２に
対して与える。動作形態セレクタ１００４とメモリ１００２とは流量計電子装置
２０の一部であることが望ましい。動作形態セレクタ１００４は、例えば、流量
計電子装置２０におけるマイクロプロセッサ（図示せず）である。第１の動作形
態から１つ以上の代替的な動作形態への切換えは、任意の数の方法で達成でき、
本発明にとっては重要ではない。一例は、３０秒毎に第１の動作形態と第２の動
作形態間の切換えを行うように動作形態セレクタ１００４を構成することである
。別の例は、第１の動作形態がデフォルトの動作形態であり、第２の動作形態が
例えばユーザがボタン（図示せず）を押して流量計５からの圧力計測を要求する
ときにのみ用いられるように、動作形態セレクタ１００４を構成することである
。更に、第１の動作形態が常に動作状態にあり、第２の動作形態が第１の動作形
態に加えて周期的に使用されることも可能である。要約─――図１１図１１は、本発明の駆動システムのフロー図の要約である。ステップ１１０２
〜１１０６は、振動管路の物理的運動のＳＤＯＦモード応答信号への変換を取扱
う。ステップ１１０８〜１１１２は、モード応答信号からモード励振信号を生じ
るようにモード領域で動作する。信号が振動モードに影響を及ぼすように操作さ
れるのはモード領域においてである。ステップ１１１４〜１１１８は、モード励
振信号を物理的領域へ変換し、励振信号を駆動装置と関係付け、駆動信号を駆動
装置へ印加するよう動作する。

【００９１】処理は、コリオリ流量計又は密度計が動作し始めるステップ１１０２から始ま
る。ステップ１１０４において、振動管路に沿う種々の点の運動を示すＬ個の運
動信号が、Ｌ個のフィードバック・センサから受取られる。ステップ１１０６に
おいて、Ｎ個のモード応答信号がＬ個の運動信号から生成される。典型的にはＳ
ＤＯＦ信号である各モード応答信号は、振動管路に存在する１つの振動モードに
対応する。ステップ１１０８において、Ｎ個のモード応答信号がＮチャネル駆動
コントローラへ入力される。

【００９２】ステップ１１１０において、各モード応答信号をその対応するモード設定点に
適用することによって、各モード応答信号に対してモード・エラー信号が生成さ
れる。モード・エラー信号はステップ１１１２においてモード利得だけ増幅され
、各モードに対してモード励振信号を生じる。

【００９３】ステップ１１１４において、各モード励振信号が物理的作用力ベクトルへ変換
されるが、物理的作用力ベクトルの各要素はｍ個の駆動装置の１つに対応する。
ステップ１１１４は、図７において更に詳細に記述されている。処理は次にステ
ップ１１１６へ進み、ここで、ｍ個の駆動信号がｍ個の駆動装置へ印加され、振
動管路を所望のモードで振動させる。処理はステップ１１１８で完了する。

【００９４】特定の実施の形態がここに開示されたが、当業者であれば、文言的にあるいは
均等論の下で請求の範囲内に入る代替的な駆動制御システムを設計し得るであろ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】コリオリ流量計及び関連する流量計電子装置を示す図である。

【図２】本発明による、汎用化されたモード空間駆動制御システムのブロック図を示す
。

【図３】本発明による駆動回路のブロック図を示す。

【図４】典型的な流管フィードバック信号の周波数応答関数と、フィードバック信号に
対する構成振動モードの寄与を示す更なる周波数応答関数とを示す図である。

【図５】本発明による多チャンネル・モード・フィルタのブロック図を示す。

【図６】本発明によるモード応答信号プロセッサを示す図である。

【図７】物理的作用力射影ベクトルに対するスカラー・モード励振信号を変換する処理
ステップを示すフロー図である。

【図８】試行錯誤によりモード・フィルタ重みづけ係数を選択するための処理ステップ
を示すフロー図である。

【図９】固有ベクトル・マトリックスの逆数又は擬似逆数を計算することによりモード
・フィルタ重みづけ係数を選択するためのプロセスを示すフロー図である。

【図１０】本発明の代替的な駆動コントローラを示す図である。

【図１１】本発明の動作を要約するフロー図である。

【図１２】本発明によるモード応答信号発生器を示す図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年４月２６日（２０００．４．２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項２２】前記の生成するステップ（１１１２）が、Ｎ個の駆動コントローラ・チャンネルの各々において、且つ、ｎ個の該駆動コ
ントローラ・チャンネルの各々の内部において、ｎ個の前記モード応答信号を受
取るステップと、各モード・エラー信号を生成するため、ｎ個のモード応答信号の各々を各モー
ド応答設定点から差引くステップと、各モード励振信号を生成するため、前記各モード・エラー信号をモード利得だ
け増幅するステップと、を含む、請求項２１記載の方法（１１００）。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月１６日（２００１．３．１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】され、駆動装置の物理的場所へ関係付けられる。その結果として得られる駆動信号が駆動装置に印加されて管路を励振する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動信号を生成し、該駆動信号を管路（１０３Ａ〜１０３Ｂ
）に固定された駆動手段（１０４）に印加して、該駆動手段（１０４）に前記管
路（１０３Ａ、１０３Ｂ）を振動させる駆動回路（４０）であって、前記管路（
１０３Ａ、１０３Ｂ）の振動に応答して運動信号を生成する該管路（１０３Ａ、
１０３Ｂ）に固定された運動センサ手段（１０５、１０５′）から前記駆動回路
（４０）に入力される運動信号から前記駆動信号が生成される駆動回路において
、前記運動信号の受取りに応答して、各々が前記管路（１０３Ａ、１０３Ｂ）の
複数の振動モードの別の１つに対応するｎ個（ｎは１より大）のモード応答信号
を生成するモード応答信号手段（３１０）と、前記ｎ個のモード応答信号の生成に応答して、各々が前記複数の振動モードの
各々に対して所望のモード応答レベルを達成するのに必要なモード励振を表わす
ｎ個のモード励振信号を生成する駆動コントローラ（６０２）と、前記ｎ個のモード励振信号の生成に応答して、前記駆動信号を生成するモード
／物理的作用力射影手段（６０４）と、を備える駆動回路（４０）。
【請求項２】前記駆動手段（１０４）が、前記管路（１０３Ａ、１０３Ｂ
）に固定されたｍ個の駆動装置（２０６Ａ〜２０６Ｍ）を含み、前記ｍ個の駆動
装置（２０６Ａ〜２０６Ｍ）の各々が前記駆動回路４０により生成されたｍ個の
駆動信号の１つに応答する請求項１記載の駆動回路（４０）。
【請求項３】前記モード／物理的作用力射影手段（６０４）が、前記ｎ個
のモード励振信号の前記生成に応答して前記ｍ個の駆動信号を生成するｍ個のモ
ード／物理的作用力チャンネル（６２０Ａ〜６２０Ｎ）を含む請求項２記載の駆
動回路（４０）。
【請求項４】前記モード応答信号手段（３１０）が、ｎ個の周波数帯域通
過フィルタ（１２０２Ａ〜１２０２Ｎ）を備え、該フィルタの各々が、運動セン
サ手段（１０５、１０５′）により入力として生成された運動信号の１つを受取
って前記ｎ個のモード応答信号の１つを出力する請求項１記載の駆動回路（４０
）。
【請求項５】前記モード応答信号手段（３４０）が、前記ｎ個のモード応
答信号の各々を積分するｎ個の積分手段（１２０６Ａ〜１２０６Ｎ）を更に含む
請求項４記載の駆動回路（４０）。
【請求項６】前記運動センサ手段（１０５、１０５′）が、前記管路（１
０３Ａ、１０３Ｂ）に対する前記Ｌ個の運動センサの取付け点における前記管路
（１０３Ａ、１０３Ｂ）の運動を表わすＬ個の運動信号を生成するｌ個の運動セ
ンサ（２０２Ａ〜２０２Ｌ）を含み、前記Ｌ個の運動信号の各々が複数の振動モ
ードの各々におけるモード内容を有する請求項１記載の駆動回路（４０）。
【請求項７】前記モード応答信号手段が、各々が前記ｌ個の運動信号の少
なくとも２つを入力として受取って前記ｍ個のモード応答信号の１つを出力する
ｎ個のモード・フィルタ・チャンネル（５００Ａ〜５００Ｎ）を含む請求項６記
載の駆動回路（４０）。
【請求項８】前記ｎ個のモード・フィルタ・チャンネル（５００Ａ〜５０
０Ｎ）の各々が、第１の重みづけ係数を少なくとも２つの前記運動信号のうちの一方に適用して
第１の重みづけ信号を生じる第１の重みづけ手段（５０４Ａ）と、第２の重みづけ係数を少なくとも２つの前記運動信号の他方に適用して第２の
重みづけ信号を生じる第２の重みづけ手段（５０５Ａ）と、前記第１の重みづけ信号と前記第２の重みづけ信号とを組合わせて、前記ｎ個
のモード応答信号のうちの１つを生成するモード・フィルタ加算手段（５１０Ａ
）と、を含む請求項７記載の駆動回路（４０）。
【請求項９】前記ｎ個のモード応答信号の各々が、実質的に、前記複数の
振動モードの１つに対応する単一自由度モード応答信号である請求項７記載の駆
動回路（４０）。
【請求項１０】前記第１及び第２の重みづけ係数が試行錯誤により決定さ
れる（８００〜８０６）請求項８記載の駆動回路（４０）。
【請求項１１】前記第１及び第２の重みづけ手段が実験的分析により決定
される請求項８記載の駆動回路（４０）。
【請求項１２】前記第１及び第２の重みづけ手段が数値的分析により決定
される（９００〜９０４）請求項８記載の駆動回路（４０）。
【請求項１３】前記駆動コントローラ（６０２）が、各々が前記ｎ個のモ
ード応答信号の１つを入力として持ち、かつ各々が前記ｎ個のモード励振信号の
１つを出力として生じるｎ個の駆動コントローラ・チャンネル（６０１Ａ〜６０
１Ｎ）を含む請求項１記載の駆動回路（４０）。
【請求項１４】前記ｎ個の駆動コントローラ・チャンネル（６０１Ａ〜６
０１Ｎ）の各々が、前記複数の振動モードの所与の１つに対する前記モード応答レベルを規定する
モード応答設定点手段（６１２Ａ〜６１２Ｎ）と、前記モード応答レベルを、前記ｎ個のモード応答信号の対応する１つと比較し
てモード・エラー信号を生成する比較手段（６０８Ａ〜６０８Ｎ）と、前記モード・エラー信号の生成に応答して、前記ｎ個のモード励振信号のうち
の１つを生成する利得手段（６１０Ａ〜６１０Ｎ）と、を含む請求項１３記載の駆動回路（４０）。
【請求項１５】前記ｎ個の駆動コントローラ・チャンネル（６０１Ａ〜６
０１Ｎ）のうちの少なくとも１つに対する前記モード応答設定点手段（６１２Ａ
〜６１２Ｎ）が、前記ｎ個の駆動コントローラ・チャンネル（６０１Ａ〜６０１
Ｎ）のうちの前記少なくとも１つに対応する前記ｎ個のモード応答信号のうちの
１つに対してゼロ・モード応答レベルを規定し、それにより、前記ｎ個の駆動コ
ントローラ・チャンネル（６０１Ａ〜６０１Ｎ）のうちの前記少なくとも１つか
ら、ゼロ・レベルを持つ対応する前記モード励振信号を生成する請求項１４記載
の駆動回路（４０）。
【請求項１６】前記ｎ個の駆動コントローラ・チャンネル（６０１Ａ〜６
０１Ｎ）のうちの少なくとも１つに対する前記モード応答設定点手段（６１２Ａ
〜６１２Ｎ）が、前記ｎ個の駆動コントローラ・チャンネル（６０１Ａ〜６０１
Ｎ）のうちの前記少なくとも１つに対応する前記ｎ個のモード応答信号の１つに
対して非ゼロ・モード応答レベルを規定し、それにより、前記ｎ個の駆動コント
ローラ・チャンネルのうちの前記少なくとも１つから非ゼロ・レベルを有する対
応する前記モード励振信号を生成する請求項１４記載の駆動回路（４０）。
【請求項１７】前記駆動回路に対する複数の動作形態のうちの１つを選定
する選定手段（１００４）と、前記複数の動作形態のうちの前記１つの選定に応答して、モード応答設定点を
調整する調整手段（１００６）と、を更に備える請求項１記載の駆動回路。
【請求項１８】前記選定手段が、前記複数の動作形態の各々に対する前記モード応答設定点の組を含むメモリ（
１００２）と、モード応答設定点前記組の１つを前記メモリから選定する動作形態セレクタ（
１００４）と、を含む請求項１７記載の駆動回路。
【請求項１９】前記調整手段が、前記動作形態セレクタに応答して、前記
ｎ個の駆動コントローラにおいてモード応答設定点の第１の組をモード応答設定
点の第２の組と置換する手段を含む請求項１８記載の駆動回路（４０）。
【請求項２０】前記モード／物理的作用力射影手段（６０４）が、各々が前記ｎ個のモード励振信号のうちの１つを入力として有し、かつ各々が
前記ｎ個のモード励振信号の各々に応答して駆動成分信号を生成する、ｎ個のモ
ード／物理的信号変換手段（６２０Ａ〜６２０Ｎ）であって、前記駆動成分信号
が、対応する振動モードを所望のモード応答レベルへ変更するのに必要な前記駆
動装置における作用力を表わすｎ個のモード／物理的信号変換手段（６２０Ａ〜
６２０Ｎ）と、前記ｎ個のモード／物理的信号変換手段から出力された前記ｎ個の駆動成分信
号を加算して前記駆動信号を生成する加算手段（６０５）と、を含む請求項１記載の駆動回路（４０）。
【請求項２１】駆動信号を生成し、該駆動信号を管路（１０３Ａ、１０３
Ｂ）に固定された駆動システム（１０４）に印加して駆動手段（１０４）に管路
（１０３Ａ、１０３Ｂ）を振動させる方法（１１００）であって、Ｌ個の運動センサ（２０２Ａ〜２０２Ｌ）から運動信号を受取るステップであ
って、前記Ｌ個の運動信号の各々が、前記運動センサ（２０２Ａ〜２０２Ｌ）の
１つにより生成され、且つ前記管路に対する前記１つの運動センサの取付け点に
おける前記管路（１０３Ａ、１０３Ｂ）の運動を表わしており、前記Ｌ個の運動
信号が複数の振動モードにおけるモード内容を有するステップと、前記Ｌ個の運動信号を分解して、各々が前記複数の振動モードの異なる１つに
対応するｎ個のモード応答信号を生成するステップ（１１０８）と、前記ｎ個のモード応答信号に応答して、各々が前記各振動モードに対する所望
のモード応答レベルを達成するのに必要なモード励振を表わすｎ個のモード励振
信号を生成するステップ（１１１２）と、ｍ個の駆動信号を形成するため、前記ｎ個のモード励振信号をモード領域から
物理的領域へ変換するステップ（１１１４）と、前記管路を振動させるため、前記ｍ個の駆動信号を前記ｍ個の駆動装置（２０
６Ａ〜２０６Ｍ）へ印加し、ｍが少なくとも１であるステップ（１１１６）と、
を含む方法（１１００）。
【請求項２２】前記の分解するステップ（１１０８）が、前記Ｌ個の運動信号をｎ個のモード・フィルタ・チャンネル（５００Ａ〜５０
０Ｎ）を介してフィルタ処理するステップ（１１１０）であって、前記ｎ個のモ
ード・フィルタ・チャンネルの各々が前記Ｌ個の運動信号の全てを入力として受
取り、前記ｎ個のモード応答信号のうちの１つを出力するステップを含む請求項２１記載の方法（１１００）。
【請求項２３】前記の生成するステップ（１１１２）が、ｎ個の駆動コントローラ・チャンネルの各々において、且つ、該ｎ個の駆動コ
ントローラ・チャンネルの各々以内において前記ｎ個のモード応答信号を受取る
ステップと、各モード・エラー信号を生成するため、前記ｎ個のモード応答信号の各々を各
モード応答設定点から差引くステップと、各モード励振信号を生成するため、前記各モード・エラー信号をモード利得だ
け増幅するステップと、を含む請求項２１記載の方法（１１００）。