JP2003507699A - 精度を高めるバランスバーを有するコリオリ流量計に関する方法及び装置 - Google Patents
精度を高めるバランスバーを有するコリオリ流量計に関する方法及び装置Info
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Abstract
Description
よる望ましくない流量計の揺動を減少させることによって流量計の精度を高めた
付加部分を備えたバランスバーを有するコリオリ流量計についての方法及び装置
に関する。
削減するので望ましい。しかしながら、単管式コリオリ流量計は複管式コリオリ
流量計より流れ感度が低いという欠点を有している。単管式コリオリ流量計はま
た流管に加わるコリオリ力がアンバランスであって、流管の揺動が生ずるという
欠点を有している。この揺動により流れの測定に誤差が生じ得る。
てより大きい直径の流管を有していなければならないことである。このために流
管が曲げに対してより硬くなり、コリオリ力に対する応答がより小さくなる。第
2の理由は、流管とバランスバーとの間の速度差を測定することによって質量流
量が決定されバランスバーが直接にはコリオリ力を受けないことである。
バランスバーの重要性を説明するのに有用であろう。複管式コリオリ流量計にお
いて、流管は相互に対して位相が外れるようにして振動する。2本の流管は相互
に釣り合って動的にバランスのとれた構造を形成する。流管の間の相対的速度を
検出するように流管に沿った2つの位置に速度検出器(ピックオフ)が配置され
る。ピックオフは通常流管の中間点から上流側及び下流側に等しい距離に配置さ
れる。各々のピックオフは一方の流管に取り付けられたマグネットと他方の流管
に取り付けられたコイルとからなる。振動する流管の正弦波状の運動により各々
のピックオフに正弦波状の電圧が生ずる。物質の流れがない時に、2つのピック
オフからの電圧は装備に位相が合っている。物質の流れがあると、振動する流管
が運動する物質のコリオリ力によって捩られてピックオフ電圧の正弦波の間に位
相差が生ずる。質量流量はこの位相差に比例する。両方の流管が(流れの等しい
部分に関して)等しく捩れ、各々の流管は対応する位置において他方の流管と同
じ位相シフトを有することに注意することが重要である。上流側のピックオフの
マグネットの速度は上流側のコイルの速度と同じ位相を有し、両方とも上流側の
ピックオフのマグネット−コイル対によって生ずる電圧と同じ位相を有している
。下流側のピックオフは上流側のピックオフと異なる位相を有するが、下流側の
ピックオフのマグネットの速度、コイルの速度及び出力電圧の位相は互いに等し
い。
ンスバーによって釣り合わせられる。バランスバーによって釣り合わせられた流
量計において、ピックオフのマグネット(あるいはコイル)がバランスバーに、
それが第2の流管であるのと同様にして、装着される。しかしながら、バランス
バーは、これを通って物質が流れないので、直接的なコリオリ力あるいは直接的
なコリオリ力で生じた撓みが生じない。各々のピックオフは位相シフトした流管
の速度と位相シフトしていないバランスバーの速度とのベクトル和である電圧信
号を生ずる。かくして、単管式流量計の各々のピックオフの出力信号は流管だけ
、あるいは複管式流量計よりもずっと小さい、流体の流れによる位相シフトを有
する。
流管の撓みによるある種の力を実際に受ける。具合悪いことに、バランスバーの
共振による撓みが生ずることによって流量計の感度がさらに低下する。非常に硬
いバランスバーを有する流量計において、共振による撓みとそれ以上の感度の低
下は非常に少ない。しかしながら、剛性が大きくなく流管のコリオリ力により生
ずる撓みに応じて大きく撓むバランスバーを有することにはいくつかの好適な理
由がある。流管のコリオリ撓みに応答するバランスバーを有する流量計は、感度
が大きく低下し得る。本発明はこれらの流量計のいくつかに対し感度の低下を少
なくし、またより精度の高い流量計を与える。
ンスバーが各々のピックオフの出力信号(位相シフト)をいかに減少させるかに
ついてこれまで論じられている。事態をさらに悪化させるものとして、流体の密
度の変化に応じて流管及びバランスバーの振動の振幅比が変化することである。
振幅比の変化は流体の密度の変化に対して流量計のバランスを維持するために必
要である。しかし、バランスバーの振動の振幅が増大し流管の振動の振幅が減少
すると(より密度の大きい流体の場合のように)、流量計の流れ感度が低下する
。この感度の低下は、ピックオフからの正弦波の正味の位相シフト(流れ信号)
が位相シフトした流管の速度と位相シフトしていない(あるいは共振による撓み
で逆に位相シフトした)バランスバーの速度とのベクトル和であるために生ずる
。流管の振動の振幅を減少させてバランスバーの振動の振幅を増大させるとより
長い位相シフトが0の(あるいは負の)バランスバーのベクトルになり、これが
より短い位相シフトした流管のベクトルに加算される。その結果より高い密度の
流体の場合でのピックオフの正弦波状の正味の位相シフト及びより低い感度とな
る。
。その問題はアンバランスなコリオリ力である。バランスバーは流管の駆動振動
に釣り合わせられ、注意深く設計すればある範囲の流体の密度の場合に駆動振動
に釣り合わせられる。しかし従来のバランスバーは流体によって流管に加わるコ
リオリ力に釣り合わせられない。この力は流量によって変化する。流れが0であ
ればコリオリ力がなく、流れが大きければ力も大きくなる。このアンバランスな
力は駆動振動数で流管に加わる揺動偶力ないしトルクの形になる。アンバランス
なコリオリ力により流量計が駆動振動数で揺動し流れの測定に誤差が生じ得る。
の)流管の直径による感度の低下との組み合わせにより流量計の感度は単管式流
量計の精度及び市販可能性が損なわれる程度までになる。アンバランスなコリオ
リ力による流量計の揺動のためにそれ以上に精度が損なわれる。従来の単管式コ
リオリ流量計がいくつかの重大な問題を有するのは明らかである。
有する単管式コリオリ流量計が与えられる本発明によって上述の、また他の問題
が解決され、技術的進歩がなされる。共振子は流量計によって生ずる出力情報の
精度を高める3つの作用を行う。
ルクに反作用するようにバランスバーを介して流管に加えられるトルクを生ずる
ことである。これによって加えられたコリオリ力により生ずる流量計の揺動が減
少する。バランスバー共振子によって行われる第2のこの作用は、バランスバー
に共振子のトルクが加わることにより流管のコリオリ撓みによってバランスバー
に与えられるコリオリ状撓み(共振による撓み)の振幅が減少することである。
この流管の撓みによりバランスバーに位相の合ったコリオリ状撓みが生じ、それ
によりまた流量計の感度が低下する。バランスバー共振子は位相の合ったコリオ
リ状撓みを打ち消すようにバランスバーの縦方向の中心に取り付けられる。かく
してバランスバー共振子によるこのコリオリ状撓みの振幅の減少により流量計の
感度が高まる。トルクによって行われる第3のこの作用は、以下に説明するよう
にある範囲の物質の密度に対して一定の流量計の感度を与えることである。
の大きいバーからなる。バランスバーの共振子はその端部に錘が取り付けられて
(必要であれば)バランスバー共振子の動作モードの共振振動数を減少させるよ
うにされよう。バランスバー共振子はその中心においてストラットという部材に
よってバランスバーの中心に連結される。バランスバー共振子とストラットとは
駆動モードにおける流管及びバランスバーの振動平面内にある。バランスバーの
共振子の動作モードはストラットが屈曲する際に剛性の大きい共振子のバーが駆
動平面内で回転する振動の回転モードである。バランスバー共振子の動作モード
は駆動振動数より低く、間隔をおいた共振振動数を有する。
ーの縦方向の中心が回転せず、並進するだけなので、バランスバーの共振子の動
作モードを励振しない。バランスバー共振子のバーは剛性が大きくストラットを
中心として対称的であるので、バランスバーとともにストラットが並進するとバ
ランスバー共振子の並進が生ずるが、バランスバー共振子に動作モードの回転振
動が励振されない。バランスバー共振子に動作モードの振動を励振するのはバラ
ンスバーのコリオリ状撓みを必要とする。この撓みによりバランスバーの中心の
回転とバランスバー共振子の屈曲とが生ずる。バランスバー共振子の動作モード
の共振振動数はコリオリ状撓みを与える振動数(駆動振動数)より低いので、バ
ランスバー共振子はバランスバーのコリオリ状撓みとは位相が外れて振動する。
かくしてストラットの屈曲によりバランスバーの中心の回転を減少させバランス
バーのコリオリ状撓みの振幅を減少させようとするトルクをバランスバーの中心
に与える。バランスバー共振子はその回転モードにおいてバランスバーの動的バ
ランサーのように作用する。バランスバー共振子はまた、それがバランスバーの
コリオリ状撓みを減少させる程度が共振子の動作モードの共振振動数からの駆動
振動数の間隔に反比例する点において動的バランサーと同様である。非常に近接
した間隔ではコリオリ状撓みがほぼ完全に打ち消されることになり、より大きい
間隔では打ち消される程度がより低くなる。バランスバーのコリオリ状撓みによ
り流れに対する流量計感度が低下することになるので、バランスバー共振子によ
る撓みの打ち消しによって流量計の流れ感度が高くなる。
れ感度の変化をなくすために用いられる。流管/バランスバーの振幅比の変化に
より流量計の感度が増大する物質の密度に応じてどのように低下するかについて
これまでに示されている。またバランスバー共振子によりバランスバーのコリオ
リ状撓みが動作モードの共振振動数と駆動振動数との振動数の間隔に反比例する
程度でいかに低下するかについても示されている。バランスバー共振子は、物質
の密度が増大すると流量計の駆動振動数が低下するということと振動数の間隔の
特性とを用いることによって流れ感度を物質の密度によらないようにするために
用いられる。
る。バランスバー共振子の動作モードの共振振動数は駆動振動数より低く物質の
密度によらないので、物質の密度の増大により共振子の動作モードの共振振動数
と駆動振動数との振動数の間隔の減少が生ずる。振動数の間隔の減少によりバラ
ンスバー共振子の振幅の増大とバランスバーのコリオリ状撓みの減少とが生ずる
。この減少により物質の密度に応じた流量計の感度が高まる。この流量計の感度
が密度に応じて高まることは振幅比の変化によって生ずる密度に応じた流量計の
感度の低下をちょうど打ち消すようにされる。高い密度での駆動振動数が共振子
の動作モードの共振振動数と等しいか、それよりわずかに大きい時に、バランス
バー共振子によって生ずる密度に応じた感度の高まりが最大になる。高い密度の
物質での間隔の増大により密度に応じた感度の高まりがより小さくなる。かくし
てバランスバー共振子による感度の高まりは共振子の共振振動数と駆動振動数と
の適切な最初の間隔による感度の低下を打ち消すようにできる。
理由があることについて前述した。ある範囲の流体の密度にわたって一定の流れ
感度を有する流量計となることが一つの理由である。共振によるコリオリ状撓み
が大きくならない程度にバランスバーが十分に硬ければ、密度に応じた流量計の
流れ感度を変化させるのに十分な振幅比の変化となろう。しかしバランスバー共
振子の動作モードを励振するものはなく、感度の変化を選択的に打ち消すのに十
分なバランスバーのコリオリ状撓みはないであろう。
バーにトルクを与える。このトルクは物質の流れにより流管に加わるコリオリト
ルクに比例し、それとは逆の向きになっている。バランスバー共振子のトルクは
バランスバーに加わり物質によるトルクは流管に加わるが、両方とも最終的に流
量計のケース及びフランジに加わる。かくしてバランスバー共振子のトルクによ
りケースに加わる正味のトルクが減少し、流量計の揺動がより小さくなり流量計
の揺動に伴う流量計の出力データの誤差がより小さくなる。
振動数を有する駆動モードで上記流管及び上記バランスバーを位相が逆になるよ
うにして振動させる駆動源(D)と、 上記流管及び上記バランスバーに連結されたピックオフ手段と、 上記ピックオフ手段から信号を受け取りコリオリ流量計の出力情報を生成する
流量計電子回路と、 を有し、 上記物質の流れが撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられる上記流
管の周期的なコリオリ撓みを生ずるように上記振動する流管に周期的なコリオリ
力を与え、 上記受けバー手段が撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられる上
記バランスバーにおける周期的なコリオリ状撓みを生ずるように上記流管のコリ
オリ撓みに応答し、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相
が合っていて、これと同数の節点を有し、上記コリオリ状撓みが上記バランスバ
ー軸方向の中心部分の回転を含む 物質の流れを受けるようにしたコリオリ流量計において、 上記バランスバーに連結された上記バランスバー共振子であって、上記バラン
スバーの位相の合ったコリオリ状撓みが上記バランスバー共振子手段をその縦方
向の中心部分の回転に対して位相の外れた回転モードで振動させるように励振す
るバランスバー共振子手段(908,911A,911B)と、 上記回転モードにおける上記バランスバー共振子手段の振動がコリオリ流量計
によって生ずる出力情報の精度を高めるトルクを上記バランスバーに与えるため
の装置(909,909A,909B)と、 上記バランスバーの振動速度に対する上記流管の振動速度を表す精度の高まっ
た信号(922,924)を生ずる上記流管に連結されたピックオフ手段(LP
O,RPO)と、 上記ピックオフ手段による上記精度の高まった信号の生成に応じて上記物質の
流れに関する情報を取り出す流量計電子回路(921)と、 をさらに含むようにしたコリオリ流量計である。
ンスバーのコリオリ状撓みの振幅を減少させるように上記バランスバーの共振子
から上記バランスバーにトルクを与えるバランスバー共振子を含む装置(909
,909A,909B)を含み、上記流管のコリオリ撓みの相対的速度が上記バ
ランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みの振幅の減少に応じた上記バランスバ
ーの位相の合ったコリオリ状撓みに対して増大し、コリオリ流量計の感度が上記
バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みに対する上記流管のコリオリ撓みの
相対的速度の増大に応じて高くなるようにしたことである。
を上記流管に与え、コリオリ流量計の出力情報の精度を高める上記装置が上記バ
ランスバー共振子手段により与えられる上記トルクを上記バランスバーに、また
上記受けバーを介して上記流管に伝えて上記流管によりコリオリ流量計の装着部
に与えられるトルクを減少させる装置(909,909A,909B)を含み、
上記流管により上記流量計の装着部に与えられる上記トルクの減少が上記コリオ
リ流量計の揺動を減少させるように作用するようにしたことである。
上記駆動モードでの上記振動する流管及びバランスバーの共振振動数の変化を検
出し上記駆動モードでの上記流管及びバランスバーの振動の振幅比の変化を生ぜ
しめる時に上記コリオリ流量計の出力情報の精度が高くなり、 上記振動の振幅比の変化に応じてコリオリ流量計の物質の流れに対する感度が
第1の方向において変化し、 上記共振振動数の変化に応じて上記バランスバーの共振子の振動の振幅が第2
の方向において物質の流れに対する感度を変化させ、 上記第1の方向及び第2の方向における流れ感度の変化が実質的に相互に打ち
消し合ってコリオリ流量計の流れ感度の変化をなくすように作用する ようにしたことである。
記装置が上記受けバー手段を含み、該受けバー手段がそれを介して上記流管から
上記バランスバーに上記周期的なコリオリ撓みを示す力を伝えて上記バランスバ
ーに上記位相の合ったコリオリ状撓みを生ずるようにしたことである。
中心部に連結する装置(909,909A,909B)を含むようにしたことで
ある。
行な細長いバー(911,911A,911B)と、 該細長いバーを上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結するスタブ(90
9,909A,909B)と、 からなり、上記バランスバーの縦方向の中心部分に対する上記バランスバー共振
子の振動が上記バランスバーにトルクを与えるようにしたことである。
クが上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みの振幅を減少させてコリオ
リ流量計の流れ感度を高めるようにしたことである。
クが上記バランスバーから上記受けバー(913)を介して上記流管(901)
に伝えられてコリオリ流量計の揺動を減少させるようにしたことである。
る。
るようにしたことである。
スバーの底面において上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結する上記スタ
ブ(909,909A,909B)からなるようにしたことである。
9B)と細長いバー(911A,911B)とからなる第1及び第2のバランス
バーの共振子(908A,908B)からなり、 上記第1のバランスバー共振子のスタブが上記バランスバーの第1の側におい
て上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結され、上記第2のバランスバー共
振子のスタブが上記バランスバーの第2の側において上記バランスバーの縦方向
の中心部分に連結されるようにしたことである。
応じて上記流管の端部が屈撓して上記受けバー手段の第1の端部を屈撓させ、 上記第1の端部の屈撓に応じて上記受けバーの第2の端部が屈撓して上記バラ
ンスバーに位相の合ったコリオリ状撓みを生ずるようにしたことである。
物質の流れを受けるようにしたコリオリ流量計を動作させる方法であって、 上記流管を通して物質を流すことと、 上記流管及びバランスバーを、上記物質が充満した流管及び上記バランスバー
の共振振動数に実質的に等しい駆動振動数を有する駆動モードで、位相が逆にな
るように振動させ、上記流れる物質が上記振動する流管に周期的なコリオリ力を
与えて撓みの領域と撓みのない節点とにより特徴づけられる上記流管の周期的な
コリオリ撓みを生ずるようにすることと、 上記流管のコリオリ撓みに応じて上記バランスバーに上記駆動振動数での位相
の合ったコリオリ状撓みを生ぜしめて、該コリオリ状撓みが上記バランスバーの
縦方向の中心部分の回転を生ずるとともに、上記流管の周期的なコリオリ撓みと
同じ数の節点を有し位相が合うようにすることと、 の各ステップからなり、上記流管及びバランスバーに取り付けられたピックオフ
手段が上記バランスバーの振動速度に対する上記流管の振動速度を表す出力信号
を生成し、流量計電子回路が上記ピックオフ手段による上記信号の生成に応じて
上記物質の流れに関する情報を取り出すようにしたコリオリ流量計を動作させる
方法において、 上記コリオリ流量計が上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結されたバラ
ンスバー共振子を有し、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記バランスバー共振子手段を上記バラ
ンスバーの縦方向の中心部分の回転に対して位相の外れた回転モードで振動させ
、 上記バランスバーの共振子手段の回転モードの振動が上記バランスバーにトル
クを与えて上記コリオリ流量計により生成される出力情報の精度を高め、 上記ピックオフ手段が上記バランスバーの振動速度に対する上記流管の振動速
度を表す精度の高まった信号を生成し、 上記流量計電子回路が精度の高まった上記信号の生成に応じて上記物質の流れ
に関する精度の高まった情報を取り出す ようにするステップをさらに含むようにしたことである。
記共振子手段から上記バランスバーにトルクを与えることと、 上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みの振幅の減少に応じて上記バ
ランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みに対する上記流管のコリオリ撓みの相
対的速度を増大させることと、 上記流管のコリオリ撓みに対する上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状
撓みの減少に応じて上記コリオリ流量計の流れ感度を高めることと、 の各ステップを含むようにしたことである。
ルクを上記流管に与え、上記コリオリ流量計の出力情報の精度を高めるステップ
が 上記流管により上記コリオリ流量計の装着部に与えられるトルクを減少させる
ように上記バランスバー共振子により与えられるトルクを上記バランスバーから
上記流管に伝えて、上記流量計の装着部に与えられるトルクの減少が上記コリオ
リ流量計の揺動を減少させるように作用するようにしたことである。
バランスバーの共振振動数の変化を検出することと、 上記物質の密度の変化の検出に応じて上記駆動モードでの上記流管とバランス
バーとの振動の振幅比を変化させることと、 上記振動の振幅比の変化に応じて第1の方向における上記コリオリ流量計の物
質の流れに対する感度を変化させることと、 上記物質の密度の変化における変化に応じて第2の方向における上記物質の流
れに対する感度を変化させるように上記バランスバーの共振子の振動の振幅を変
化させることと、 の各ステップを含み、上記第1の方向及び第2の方向における流れ感度の変化が
上記コリオリ流量計の一定の流れ感度を得るように作用するようにしたことであ
る。
が上記バランスバーにおけるコリオリ状撓みを生ずるように上記流管から上記受
けバー手段を介して上記バランスバーに上記周期的コリオリ撓みを示す力を伝え
るステップを含むようにしたことである。
おいて上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結するステップを含むようにし
たことである。
を有する1対の要素を含み、各々の要素のスタブを上記バランスバーの対向する
側面において上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結するステップを含むよ
うにしたことである。
位相の合ったコリオリ状撓みの振幅を減少させて上記コリオリ流量計の流れ感度
を高めるようにしたことである
ら受けバーを介して上記流管に伝えられて上記コリオリ流量計の揺動を減少させ
るようにしたことである。
の第1の端部を屈撓させることと、 上記第1の端部の屈撓上記受けバーの第2の端部を屈撓させて上記バランスバ
ーに上記コリオリ状撓みを生ぜしめることと、 の各ステップを含むようにしたことである。
な説明からよりよく理解されよう。本発明の方法及び装置は、流量計の感度を増
幅し流量計の振動を減少させる構造をバランスバーに設けることにより単管式流
量計における流量計の振動及び低い流れ感度の問題を解消する。これがいかにし
てなされるかを理解するために、流管に加わるコリオリ力の性質、これにより流
管に生ずる捩れ、この捩れがいかにして流管に沿って位相の合ったシフトとなる
かを理解することが必要である。
向に回転する際に物質が流れて通る流管102を示している。流管102の単位
長さ当たりのコリオリ力はコリオリ加速度Ac及びニュートンの法則についての
式から導かれる。コリオリ加速度は
るので、コリオリ力Fcは流管102の全長にわたって一様である。
202において並進移動しないように固定されている直線状流管200を示して
いる。流管200は物質がそれを通って流れる際に駆動源Dによりギターの弦の
ようにその共振振動数で、第1の曲げモードで軸203を中心として振動する。
流管が直線状の軸203(ゼロ変位)を通って下方に通過すると、その左側の半
分は時計方向に回転し、右側の半分は反時計方向に回転する。流管の中心部に近
づくと回転が減少する。中心部は回転せず、単に並進するだけである。流管20
0がゼロ変位の軸203を通過する際にこれに加わるコリオリ力の空間的分布が
図3に示されている。流管の回転が反対方向であるので、コリオリ力は流管の2
つの半片において反対の方向になっている。流管の回転が中心部においてゼロに
なるのでコリオリ力は中心部においてゼロにまで減少する。
動する流管200が連続的に回転せず、停止し方向を反転することである。振動
方向の反転の際に、回転がゼロになり、流管全体に加わるコリオリ力がゼロにな
る。その結果、図3に示されるように流管の振動が振幅ゼロ及び最大の速度を通
過する際に最大になるように時間とともに正弦波状に変化する。流管が第1の曲
げ(駆動)モードにおいて最大の振動の振幅及び速度ゼロに達する際に流管全体
でゼロのコリオリ力になる。流管に正弦波状に加わるコリオリ力の振動数は、流
管が駆動源Dによって振動する際の振動数、すなわち流管の第1の曲げ(駆動)
モードの振動の振動数と同じである。
加えるかを示している。拘束がなければ、図3の流管は流管のサイクルで図示さ
れた瞬間に時計方向に回転するであろう。流管の振動の方向が変化すると、トル
クの方向及び回転の方向も変化する。図7の従来のバランスバーはケース連結リ
ンク及び流管の非作動部分を介してケース及びフランジに伝達されるアンバラン
スなトルクを釣り合わせるのに寄与するところがない。これにより流量計全体が
駆動振動数で振動して流量計の両端部が駆動振動数で相互に位相が外れるように
、流量に比例する振幅で振動するようになる。
に応じて屈撓する。実線は流管が駆動モードにおける変位ゼロの軸203を下方
に通過する際にコリオリ力に応じてとる形状(誇大された)を示している。点線
は流管が駆動モードにおいて変位ゼロの軸を通って上方 に移動する際にとる形
状を示している。この瞬間に変位ゼロを実際に通過する流管上の唯一の点は流管
の中心点である。図4は第2の曲げモードの形状と同様である。しかしながら、
それは単に一致したにすぎない。流管の第2の曲げモードの振動数は図3のコリ
オリ力が加わる振動数(第1の曲げモードの駆動振動数)よりずっと高い。流管
はコリオリ力によりその第2の曲げの共振振動数より十分に低い振動数で励振さ
れるので、このコリオリ力により生じた図4の変形と図3のコリオリ力とは相互
に位相が合うようにして生ずる。それゆえ流管200はその駆動された(第1の
曲げの)モードにおける変位ゼロの軸203に交差する際に図2の形状となる。
により生じた振動に重畳される。これが図5に示されている。両方の振動は第1
の曲げモードの駆動振動数で生ずるが、それらは相互に90゜だけ位相がシフト
している。第1の曲げモードが軸203に沿って変位ゼロである時にコリオリ力
により生ずる最大の変位(実線)になる。第1の曲げモードが最大の変位(点線
)になる時にコリオリ変位がゼロになる。図5は流管200がゼロ軸203に交
差する時のコリオリ撓みに関する限りにおいて流管の状態を表している点におい
て図3と同様である。この時に、またこの時にだけ、コリオリ力及びコリオリ力
により生ずる撓みが最大の振幅になる。図3に関して前述したように、駆動モー
ドにおける流管200の撓みが上方または下方のいずれかの方向において最大に
なる時にコリオリ力が減少し、最終的にゼロになる。この時に流管の速度はゼロ
であり、加わるコリオリ力及びそれによるコリオリ撓みもゼロである。かくして
、流管200が正及び負の最大撓みの間で第1の曲げモードで正弦波状に振動す
る際に、図4に示される正弦波状のコリオリ応答が駆動振動数で正弦波状の振幅
で変化する。図4及び5に示されるコリオリ変位の振幅は明確にするために誇大
化されている。この振幅は、第1の曲げモードは流管の共振振動数で駆動されコ
リオリモードはそのように駆動されないので、実際には流管200の第1の曲げ
(駆動)モードの振幅よりずっと小さい。かくして、全ての図に示されるコリオ
リ撓みは誇大化されたものである。
び第1の曲げ(駆動)モードの重畳の結果である。図4において右側検出器SR
が左側検出器SLより前に変位ゼロを通ることがわかる。左側検出器及びその出
力電圧が右側検出器及び出力電圧より遅れると言える。逆に右側検出器SRが左
側検出器SLより位相が進むとも言える。位相差(あるいは遅延時間)はコリオ
リ力により生じた変位の振幅に比例し、この変位は質量流量に比例する。
ードで振動するだけであり、流管に加わるコリオリ力に対して大きく応答するこ
とはない。図5はバランスバー502の両端において受けバー503及び504
により連結された流管200及びバランスバー502を有する直線状単管式コリ
オリ流量計500を示している。図5の実線は、物質の流れる状態で第1の曲げ
(駆動)モードで変位ゼロの軸203に交差する際の流管200及びバランスバ
ー502を示している。図5のバランスバー502にコリオリ撓みは生じていな
い。点線は、第1の曲げ(駆動)モードでの振動の外側の範囲における流管及び
バランスバーを示している。
生ずる振動速度を説明するベクトルダイアグラムである。ベクトルVtube6
03及びVbalbar606の長さは流管及びバランスバーのピーク速度を表
し、ベクトルVnet605はバランスバーのベクトル606と流管のベクトル
603と速度ベクトルの和を表している。これらのベクトルは駆動モードにおけ
る1つの流管サイクルを表す1回の回転だけ原点を中心として回転する。x軸上
へのベクトルの射影が実の速度(すなわち正味ベクトルの場合の電圧)を表す。
x軸に対してベクトルがなす角度はその位相を表す。図6は図5に実線で示され
る時に図5の流量計の右側のピックオフを表している。右側検出器SRにおける
流管の応答はベクトル603と実軸602との間の角度によって表される進相φ tube を有するベクトル603である。駆動源Dがゼロの位置を通過する時にピッ
クオフのマグネットSRはすでに流管の変位ゼロの位置を通過しているので位相
が正になる。バランスバーは流管に生じたコリオリ力に大きく影響を受けずバラ
ンスバー502全体がこの瞬間に変位ゼロの位置を通過するところであるので、
バランスバー502の振動速度は軸602から位相がシフトしていない。バラン
スバーのベクトル(606)は実軸602の方向に示され、Vbalbarと称する。
流管及びバランスバーの速度のベクトル和はベクトルVnet605である。ベク
トル605は流管及びバランスバーの加算されたベクトル速度と位相とを表す位
相角φnetを有する。この正味の位相角が質量流量が測定される手段になる。右
側のピックオフSRからの正味の位相角は流管だけの位相角より小さい。位相の
合った角度(及び感度)の減少は図5の理想的な単管式流量計にバランスバーの
大きな位相シフトがないことによるものである。
間接的にコリオリ力によって変形するので、理想的なものである。コリオリ力は
バランスバーに直接作用するのではないが、受けバー503を介してバランスバ
ーの各端部トルクを加える。図7に示されるバランスバー502の変形は流管5
01のコリオリ変形と形状及び位相が同様であるように見え、変形がより小さく
なっているだけである。しかしながらバランスバーの位相の合ったコリオリ状変
形は実際には流管の速度ベクトル(803)の位相と反対の符号を有するバラン
スバーの速度ベクトル(806)になる。この見かけ上のパラドックスの理由は
、流管501とバランスバー502とが図7に速度ベクトル803で示される駆
動モードと反対の方向に運動することである。これらのベクトルは駆動源におけ
る流管及びバランスバーの速度を表す。流管とバランスバーとは反対の方向に振
動するので、同じ方向の変形(位相の合った変形)は一方の位相に加算されるが
、他方の位相から減算される。かくして左側の検出器SL(流管上の)のマグネ
ットはまだ流管の変位ゼロを表す点線を通っていないが、左側の検出器(バラン
スバー上の)のコイルはすでにバランスバーの変位ゼロを表す点線を通っている
。かくして流管のマグネットは負の(すなわち遅れる)位相を有し、コイルは正
の(すなわち進む)位相を有すると言えよう。同じ論法が右側のピックオフSR
に関しても成り立ち、位相の符号が逆になるだけである。流管上のマグネットは
すでに変位ゼロの線を通過して正の位相を有するが、バランスバー上のコイルは
まだ変位ゼロの線を通過していず負の位相を有する。かくして位相の合ったバラ
ンスバーの変形は、図5の理想的な流量計より大きくピックオフ信号間の位相の
遅れを減少させるので、望ましくない。
のピックオフSRの出力信号に関するベクトルダイアグラムである。図8におい
て、バランスバーの速度ベクトル806は負の位相を有し(まだ変位ゼロを通っ
ていない)、それが正の位相を有する流管のベクトル803(すでに変位ゼロを
通っている)に加算される。その結果、正味のベクトル805(すなわち出力電
圧)が図5または6の理想的な流量計より小さい位相角を有することになる。減
少した位相角のため流量計の感度がより低くなり、かくして図5の理想的な流量
計より出力信号が小さくなる。
流管901と、流管901の中間部分を取り囲む円筒形のバランスバー902と
、バランスバー902の端部を流管901に連結する受けバー913とを収容す
る外側ケース903を有する直線状単管式コリオリ流量計900を示している。
流管901は左右の端側部分904を含む。ケースのネック部分914における
端側リップ部905を含む。ネック部914の内側の環状開口915内に連結リ
ング906が配置されている。連結リング906は流管901の端側部分をケー
ス903の端側部分に密封可能に係合させる。流量計900はまた内側端部93
2においてバランスバー902に、外側端部933においてケース903の内壁
912に連結されたケース連結リンク930を有する。ケース連結リンク930
はまた平面から外れる屈曲部931を有している。
によって振動する。流管901はまた駆動源Dの両側に配置された左側ピックオ
フLPO及び右側ピックオフRPOに連結されている。流量計電子回路921は
流管901及びバランスバー902が線路923を介して駆動源Dに信号を供給
して流管901及びバランスバー902を位相が反対になるように駆動する。流
管と流れる物質との振動により流管901にコリオリ力が加わり流管を捩る。流
管の捩れはピックオフLPO及びRPOによって検出される。ピックオフの出力
信号は線路922及び924を介して流量計電子回路921に伝送され、流量計
電子回路921はそれらの信号を処理して、信号間の位相差を決定し、線路92
5を介して物質の流れを表す情報を使用者に対して出力する。
変形する流管におけるコリオリ撓みが生ずる。図4に誇大化して示されたこの変
形により流管に沿って異なる位置がわずかに異なる位相で振動するようになる。
振動する流管に沿った各点は物質が流れる際に正弦波状のコリオリ運動を行うが
、それらの点が同時に最大変位あるいは変位ゼロの位置に達することはない。振
動する流管の中心部は物質の流れで何ら変化を受けないが、流管の入口部分は位
相が遅れ、流管の出口側端部は進み位相となる。
が決定される手段である。速度(あるいは変位、あるいは加速度)のピックオフ
LPO及びRPOが流管901に沿った2つの位置に配置されている。ピックオ
フの出力間の遅延時間(位相差を駆動振動数で除したもの)は振動する流管90
1を通る質量流量に正比例する。
流管の質量を釣り合わせるために用いられる。バランスのとれた振動の構造は流
管901、受けバー913及びバランスバー902からなる。使用時にバランス
バー902及び流管901は物質が充満した流管901を含むこの構造の共振振
動数で駆動源Dにより位相が反対になるように振動する。振動する流管を通って
物質が流れる結果として、流管901に正弦波状のコリオリ撓みが生ずる。この
コリオリ状撓みは振動する物質が充満した流管901の駆動振動数で生ずる。バ
ランスバー902は、流管901のようにそれを物質が流れて通るのではないの
で、直接コリオリ力を受けることはない。しかしながら受けバー913が流管か
らバランスバー902への振動の伝達の経路となる。その結果、コリオリ力によ
り生じた流管901の撓みが受けバー913を介してバランスバー902にトル
クを伝える。従来の流量計において、このトルクにより図7に示されるようにバ
ランスバーに小さい振幅のコリオリ状撓み(共振的撓み)が生ずる。この小さい
コリオリ状撓みによりピックオフからの正味の位相差が減少する。ピックオフL
PO及びRPOにより生ずる減少したコリオリ信号は線路922及び924を介
して流量計電子回路921に供給され、流量計電子回路921は検出器LPO及
びRPOの出力信号間の位相差から物質の流れの情報を決定する。
の軸に平行になったバー911である。バランスバー共振子のバーは比較的硬く
、その全長にわたって質量を有し、その端部に付加的な質量mを有していてもよ
い。バランスバー共振子のバー911はその中間点においてストラット909に
よりバランスバー902の中間点に取り付けられている。このストラットはバラ
ンスバー共振子の回転モード(図10における点線)の共振振動数を駆動振動数
よりわずかに低く設定するような大きさになっている。流管901のコリオリ力
により生じた撓みは図7に示されるように受けバー913によってバランスバー
902をわずかに変形させる。図7のコリオリ状撓みにおけるバランスバーの変
形は図10に示されるようにバランスバー共振子の回転モードを励振する。バラ
ンスバー共振子の共振振動数は励振(駆動)振動数より低いので、バランスバー
共振子の運動はバランスバーのコリオリ状撓みに対して180°位相が外れてい
る。回転モードにおけるバランスバー共振子の変形によりバランスバー共振子の
ストラット909を介してバランスバーにトルクが与えられる。このトルクによ
りバランスバーのコリオリ状撓みが減少し、それによって流量計の流れ感度が図
5の理想的な単管式流量計の流れ感度に近くなるまで増大する。
る。また流量計の電子回路及びそれに伴う結線は図の複雑さを少なくするために
示されていない。動作時に流管901は流管に正弦波状S形の撓みを生ぜしめる
コリオリ力を受ける。これが図7に示されている。流管901のこのコリオリ撓
みは図9の受けバー913を介してバランスバー902の各端部にトルクを与え
て図7に示されるように流管901の撓みと位相が合っているが振幅がより小さ
いコリオリ状撓みをバランスバーに生ぜしめる。前述したように、バランスバー
の位相の合ったコリオリ状撓みはピックオフLPO及びRPOの各々から得られ
る有効遅延位相を減少させるので望ましくない。
りバランスバー902のコリオリ状撓みが減少する。かくしてバランスバーの中
心部分が流管のコリオリ撓みの結果として反時計方向に回転すると、各々の端部
に質量Mを有する共振子バー911は時計方向に回転してバランスバー902の
反時計方向の回転に抗する。このため受けバー913を介して流管901から受
ける振動の力によりバランスバー902を反時計方向に回転させようとする動作
が減少する。同様に、バランスバー902の中心が時計方向に回転しようとする
と、バランスバー共振子908は反時計方向に回転してバランスバーの時計方向
の回転を減少させる。このバランスバー902の回転振動はバランスバー共振子
908の回転振動により効果的に打ち消される。かくしてバランスバー共振子9
08は動的バランサーとして効果的に作用し、流管901によって、また受けバ
ー913によってバランスバー902に与えられるコリオリ信号によるバランス
バー902のいかなる回転をも打ち消し、あるいは最少にする。
していることを除いて図10と同様である。バランスバー908Bはバランスバ
ー902の軸方向中心部分の一方の側に取り付けられ、バランスバー共振子90
8Aはバランスバー902の反対側に取り付けられている。これは図10でバラ
ンスバー共振子908がバランスバー902の底部に取り付けられて示されてい
るのと異なっている。図11の実施例の動作原理は図10の場合と同じである。
すなわち、バランスバー共振子908A及び908Bは共同で動的バランサーと
して作用し、それらが図9に示される流管901から受けバー913を介してバ
ランスバー902に与えられるコリオリ振動によるバランスバー902の回転を
効果的に少なくする。
8A及び908Bは図9及び10のストラット909のように曲げではなく、捩
れによって撓む。2本のバランスバーに図9及び10の1本だけのバランスバー
共振子と同様のトルクを与え、同じ結果となる。
よらないようにするために用いられる。図12及び13は図7の従来の流量計の
出力信号の位相に変化する物質の密度が及ぼす効果を示している。密度の差は駆
動振動数と流管の位相とのシフトになるので、2つの異なる密度の物質について
流量計の位相ダイアグラム間で比較するのは通常無意味である。それゆえ、これ
らのダイアグラムについての位相角は振動数に関して「規格化」されている。こ
れは位相角を駆動振動数で除していることを意味する。規格化された位相角は実
際には遅延時間である。コリオリ力と、かくして位相角とは流管の振動数に比例
するので、一定の流れ感度を有する流量計の場合、同じ質量流量で異なる密度の
場合の流管の規格化された位相角は等しくなるであろう。
出力信号に関する規格化されたベクトルダイアグラムである。ベクトルの長さは
速度に比例し、x軸からの角度は流管の中心点が変位ゼロの位置を通る時の成分
の位相角を表す。低密度の物質では(運動量を保存して流量計のバランスを維持
するように)流管の大きい振幅及びバランスバーの小さい振幅になる。流管のベ
クトル1203とバランスバーのベクトル1202とのベクトル和Vnetは比較
的大きい位相角φnet(規格化された)となる。図13は、同じ質量流量で密度
がずっと高い物質での同じ流量計の規格化されたベクトルダイアグラムである。
流管の規格化された位相角φtubeは図12におけるものと同じであり、バランス
バーの位相角φbalancebarは図12におけるものと同じである。しかしながら、
流管の振幅が減少しバランスバーの振幅が増大してベクトル和1305の規格化
された位相角φnetが減少する結果となる。物質の密度に応じたこの正味の位相
角の変化で物質の密度に応じて流量計の流れ感度が低下する結果になる。
度の変化により変化する流れ感度の問題を解決する。それによって駆動振動数と
バランスバー共振子の共振振動数との振動数の間隔の変化に応じたバランスバー
共振子の振幅の変化を用いることにより流れ感度に密度が及ぼす効果が除去され
る。図16は典型的な振動数応答曲線である。この図はバランスバー共振子の振
動の振幅は駆動振動数とバランスバー共振子の動作モードの共振振動数との比の
関数として示している。振動数の比が1.0に非常に近い時にバランスバー共振
子の振幅は非常に大きくなることがわかる。図17は動作モードにおけるバラン
スバー共振子の撓みとバランスバーのコリオリ状撓みとの位相関係を示している
。この図は駆動振動数がバランスバー共振子の動作モードの共振振動数より高い
状態で位相角が180°であることを示している。
の物質の場合の駆動振動数より低い振動数ではバランスバー共振子の共振振動数
は一定である。これは、高密度の物質の場合低密度の物質の場合より振動数の間
隔が小さく(振動数の比はより1に近い)、その結果高密度の物質の場合に与え
られた質量流量に関してバランスバー共振子の振動の振幅がより大きくなること
を意味する。バランスバー共振子の振幅がより大きくなると低密度の物質より負
にならないバランスバーのピックオフのベクトルとバランスバーのコリオリ状撓
みとがより小さくなる。
を示している。図14は低密度の物質についてのピックオフの出力の規格化され
たベクトルダイアグラムである。流管の振動の振幅は大きく、その結果大きい流
管の速度と長い速度ベクトル1403となる。低密度の物質のために駆動振動数
も高い。高い駆動振動数である結果としてバランスバー共振子の一定なより低い
共振振動数と駆動振動数との大きい振動数の間隔となる。大きい振動数の間隔は
、バランスバー共振子の振幅が小さく、バランスバーが受けバーを介して流管の
コリオリ撓みによって変形していることを意味している。その結果、バランスバ
ーの速度ベクトル1406は比較的大きい負の位相角を有する。
されたベクトルダイアグラムである。図14のベクトル1406と比較して、流
管の振幅は減少するが、バランスバーの振幅は増大する。この結果として図15
において長さの減少した流管のベクトル1403及び長さの増大したバランスバ
ーのベクトル1406となる。またより高い密度の物質では駆動振動数が低下し
その結果バランスバー共振子の共振振動数と駆動振動数との振動数の間隔がより
小さくなる。振動数の間隔が減少することによりバランスバー共振子の振幅がよ
り大きくなり(図16に示されるように)バランスバーのコリオリ状変形が減少
する。これはバランスバーのベクトル1406がより小さい負の位相角を有する
ことを意味している。バランスバーの負の位相角の減少により図15の正味のベ
クトル1405が図14の正味のベクトル1405と同じ位相角及び振幅を有す
ることが可能になる。正味のベクトル1405は同じ位相角及び振幅を有するの
で、2種類の異なる密度の物質に関して流量計の流れ感度が同じになる。これに
より従来の流量計の密度感応性の問題が解決される。
れ感度が物質の密度似によらないようにすることのほかにさらに利点を有してい
る。図3からコリオリ力は流管にアンバランスなトルクを与えることがわかる。
拘束がなければ、図3の流管は流管のサイクルに図示された瞬間に時計方向に回
転するであろう。流管の振動方向が変化すると、トルクの方向及び回転方向も変
化する。図7の従来のバランスバーはケース連結リンク及び流管の非作動部分を
介してケース及びフランジに伝えられるアンバランスなトルクを釣り合わせるの
に寄与するところがない。これにより流量計の両端が駆動振動数で相互に位相が
外れるように、また流量に比例した振幅で振動するようにして流管全体が駆動振
動数で振動するようになる。
で望ましくない。付加的な加速度は質量流量に比例するが、流量計の装着部の硬
さに依存するので、一般的には知られない。流量計の硬い装着部により擬似的な
加速度(揺動)が減少するが、柔らかい装着部により増大する。かくして知られ
ていない擬似的な加速度により流量計の誤差が生ずる。
量計の振動の問題の厳しさを減ずる。バランスバー共振子は、励振の変位をほぼ
ゼロに減少させるのに十分なトルクをバランスバーに与えるまで振動の振幅を増
大させるという点において動的バランサーと同様に作用する。バランスバー共振
子の励振は2つの振動源から生じ得る。それはバランスバーのコリオリ状撓みか
ら生じ得るとともにコリオリ地からにより生ずる流量計全体の揺動から生じ得る
。いずれかの振動源がバランスバー共振子を励振してその回転モードの振幅を増
大させる。図10はバランスバー共振子908の曲げを示している。ストラット
がバランスバーにトルクを与え、バランスバーは物質のコリオリ加速度によって
流管に加わるトルクと反対のトルクを流管に与える。このトルクはバランスバー
の変形を減少させるとともに、ケース連結リンク及び流管の非作動領域によって
ケースの揺動を減少させる。
る流量計全体の揺動とを減少させる程度はバランスバー共振子の回転モードの共
振振動数と駆動振動数との間隔の関数である。これは図16の典型的な振動数応
答曲線によって明らかになる。2つの振動数が等しければ、バランスバー共振子
はバランスバーのコリオリ状撓み及びコリオリ力により生ずる流量計の揺動をほ
とんど完全になくすことになる。振動数の間隔が増大すると、バランスバー共振
子の硬化は減少する。また、バランスバー共振子の共振振動数は駆動振動数より
低いことが重要である。図17は、バランスバー共振子の共振振動数が駆動振動
数より高ければ、バランスバー共振子バーがバランスバーの変形と位相を合わせ
て振動し変形の振幅及び流量計の揺動を増大させることを示している。駆動振動
数は物質の密度に反比例するので、バランスバー共振子の共振振動数を、可能な
最も高い密度の物質により駆動振動数がバランスバー共振子の共振振動数より低
くならないように、駆動振動数より十分に低く設定するのが最もよい。
流量計が用いられている。この図における形状は理解しやすさを高めるので用い
られている。本発明に関する原理は図9、10及び11の並置掲示用や同心状の
管の形状にも同様に当てはまる。同様に、全ての図では直線状の単管式流量計が
用いられているが、この原理は屈曲した単管式流量計にも同様に当てはまる。
び範囲内における他の変更、改変を包含することが理解されよう。例えば、本発
明は直線状単管式コリオリ流量計の部分からなるものとして説明したが、本発明
はこれに限定されず、不規則な、あるいは曲線状の単管式流量計や複数の流管を
有するコリオリ流量計を含む他の型のコリオリ流量計にも用いられよう。「物質
」という用語はスラリー、シラップ、ある密度の液体、気体、プラズマを含むも
のと理解されよう。
。
。
ラムである。
ラムである。
ある。
ある。
の比に関してバランスバー共振子の振動の振幅を示すグラフである。
を示すグラフである。
Claims (24)
- 【請求項1】 流管(901)及び該流管に実質的に平行な向きのバランス
バー(902)と、 上記バランスバーの端部を上記流管に連結する受けバー手段(913)と、 物質が充満した上記流管及び上記バランスバーの共振振動数に実質的に等しい
振動数を有する駆動モードで上記流管及び上記バランスバーを位相が逆になるよ
うにして振動させる駆動源(D)と、 上記流管及び上記バランスバーに連結されたピックオフ手段と、 上記ピックオフ手段から信号を受け取りコリオリ流量計の出力情報を生成する
流量計電子回路と、 を有し、 上記物質の流れが撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられる上記
流管の周期的なコリオリ撓みを生ずるように上記振動する流管に周期的なコリオ
リ力を与え、 上記受けバー手段が撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられる上
記バランスバーにおける周期的なコリオリ状撓みを生ずるように上記流管のコリ
オリ撓みに応答し、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相
が合っていて、これと同数の節点を有し、上記コリオリ状撓みが上記バランスバ
ー軸方向の中心部分の回転を含む 物質の流れを受けるようにしたコリオリ流量計において、 上記バランスバーに連結された上記バランスバー共振子であって、上記バラン
スバーの位相の合ったコリオリ状撓みが上記バランスバー共振子手段をその縦方
向の中心部分の回転に対して位相の外れた回転モードで振動させるように励振す
るバランスバー共振子手段(908,911A,911B)と、 上記回転モードにおける上記バランスバー共振子手段の振動がコリオリ流量計
によって生ずる出力情報の精度を高めるトルクを上記バランスバーに与えるため
の装置(909,909A,909B)と、 上記バランスバーの振動速度に対する上記流管の振動速度を表す精度の高まっ
た信号(922,924)を生ずる上記流管に連結されたピックオフ手段(LP
O,RPO)と、 上記ピックオフ手段による上記精度の高まった信号の生成に応じて上記物質の
流れに関する情報を取り出す流量計電子回路(921)と、 をさらに含むことを特徴とするコリオリ流量計。 - 【請求項2】 コリオリ流量計の上記出力情報の精度を高める上記装置が上
記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅を減少させるように上記バランスバーの
共振子から上記バランスバーにトルクを与えるバランスバー共振子を含む装置(
909,909A,909B)を含み、上記流管のコリオリ撓みの相対的速度が
上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みの振幅の減少に応じた上記バラ
ンスバーの位相の合ったコリオリ状撓みに対して増大し、コリオリ流量計の感度
が上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みに対する上記流管のコリオリ
撓みの相対的速度の増大に応じて高くなるようにしたことを特徴とする請求項1
に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項3】 上記コリオリ力がコリオリ流量計の揺動を生ぜしめるトルク
を上記流管に与え、コリオリ流量計の出力情報の精度を高める上記装置が上記バ
ランスバー共振子手段により与えられる上記トルクを上記バランスバーに、また
上記受けバーを介して上記流管に伝えて上記流管によりコリオリ流量計の装着部
に与えられるトルクを減少させる装置(909,909A,909B)を含み、
上記流管により上記流量計の装着部に与えられる上記トルクの減少が上記コリオ
リ流量計の揺動を減少させるように作用するようにしたことを特徴とする請求項
1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項4】 コリオリ流量計が上記流れる物質の密度の変化により生ずる
上記駆動モードでの上記振動する流管及びバランスバーの共振振動数の変化を検
出し上記駆動モードでの上記流管及びバランスバーの振動の振幅比の変化を生ぜ
しめる時に上記コリオリ流量計の出力情報の精度が高くなり、 上記振動の振幅比の変化に応じてコリオリ流量計の物質の流れに対する感度が
第1の方向において変化し、 上記共振振動数の変化に応じて上記バランスバーの共振子の振動の振幅が第2
の方向において物質の流れに対する感度を変化させ、 上記第1の方向及び第2の方向における流れ感度の変化が実質的に相互に打ち
消し合ってコリオリ流量計の流れ感度の変化をなくすように作用する ようにしたことを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項5】 上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みを生ずる上
記装置が上記受けバー手段を含み、該受けバー手段がそれを介して上記流管から
上記バランスバーに上記周期的なコリオリ撓みを示す力を伝えて上記バランスバ
ーに上記位相の合ったコリオリ状撓みを生ずるようにしたことを特徴とする請求
項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項6】 上記バランスバーの共振子手段を上記バランスバーの縦方向
の中心部に連結する装置(909,909A,909B)を含むようにしたこと
を特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項7】 上記バランスバーの共振子手段が コリオリ流量計の静止状態において上記バランスバー(902)に実質的に平
行な細長いバー(911,911A,911B)と、 該細長いバーを上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結するスタブ(90
9,909A,909B)と、 からなり、上記バランスバーの縦方向の中心部分に対する上記バランスバー共振
子の振動が上記バランスバーにトルクを与えるようにしたことを特徴とする請求
項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項8】 上記バランスバーの共振子(908)から与えられる上記ト
ルクが上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みの振幅を減少させてコリ
オリ流量計の流れ感度を高めるようにしたことを特徴とする請求項7に記載のコ
リオリ流量計。 - 【請求項9】 上記バランスバー共振子(908)から与えられる上記トル
クが上記バランスバーから上記受けバー(913)を介して上記流管(901)
に伝えられてコリオリ流量計の揺動を減少させるようにしたことを特徴とする請
求項8に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項10】 上記共振子バーが質量要素(M)を含むようにしたことを
特徴とする請求項7に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項11】 上記質量要素(M)が上記共振子バーの端部に取り付けら
れるようにしたことを特徴とする請求項10に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項12】 上記バランスバー共振子手段が上記細長いバーを上記バラ
ンスバーの底面において上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結する上記ス
タブ(909,909A,909B)からなるようにしたことを特徴とする請求
項7に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項13】 上記バランスバー共振子手段が各々スタブ(909A,9
09B)と細長いバー(911A,911B)とからなる第1及び第2のバラン
スバーの共振子(908A,908B)からなり、 上記第1のバランスバー共振子のスタブが上記バランスバーの第1の側におい
て上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結され、上記第2のバランスバー共
振子のスタブが上記バランスバーの第2の側において上記バランスバーの縦方向
の中心部分に連結されるようにしたこと特徴とするを請求項7記載のにコリオリ
流量計。 - 【請求項14】 上記流管のコリオリ撓みにより上記周期的なコリオリ撓み
に応じて上記流管の端部が屈撓して上記受けバー手段の第1の端部を屈撓させ、 上記第1の端部の屈撓に応じて上記受けバーの第2の端部が屈撓して上記バラ
ンスバーに位相の合ったコリオリ状撓みを生ずるようにしたことを特徴とする請
求項1に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項15】 流管及び該流管に実質的に平行に向いたバランスバーを有
し物質の流れを受けるようにしたコリオリ流量計を動作させる方法であって、 上記流管を通して物質を流すことと、 上記流管及びバランスバーを、上記物質が充満した流管及び上記バランスバー
の共振振動数に実質的に等しい駆動振動数を有する駆動モードで、位相が逆にな
るように振動させ、上記流れる物質が上記振動する流管に周期的なコリオリ力を
与えて撓みの領域と撓みのない節点とにより特徴づけられる上記流管の周期的な
コリオリ撓みを生ずるようにすることと、 上記流管のコリオリ撓みに応じて上記バランスバーに上記駆動振動数での位相
の合ったコリオリ状撓みを生ぜしめて、該コリオリ状撓みが上記バランスバーの
縦方向の中心部分の回転を生ずるとともに、上記流管の周期的なコリオリ撓みと
同じ数の節点を有し位相が合うようにすることと、 の各ステップからなり、上記流管及びバランスバーに取り付けられたピックオフ
手段が上記バランスバーの振動速度に対する上記流管の振動速度を表す出力信号
を生成し、流量計電子回路が上記ピックオフ手段による上記信号の生成に応じて
上記物質の流れに関する情報を取り出すようにしたコリオリ流量計を動作させる
方法において、 上記コリオリ流量計が上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結されたバラ
ンスバー共振子を有し、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記バランスバー共振子手段を上記バラ
ンスバーの縦方向の中心部分の回転に対して位相の外れた回転モードで振動させ
、 上記バランスバー共振子手段の回転モードの振動が上記バランスバーにトルク
を与えて上記コリオリ流量計により生成される出力情報の精度を高め、 上記ピックオフ手段が上記バランスバーの振動速度に対する上記流管の振動速
度を表す精度の高まった信号を生成し、 上記流量計電子回路が精度の高まった上記信号の生成に応じて上記物質の流れ
に関する精度の高まった情報を取り出す ようにするステップをさらに含むようにしたことを特徴とするコリオリ流量計を
動作させる方法。 - 【請求項16】 上記コリオリ流量計の出力情報の精度を高めるステップが 上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みの振幅を減少させるように上
記共振子手段から上記バランスバーにトルクを与えることと、 上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みの振幅の減少に応じて上記バ
ランスバーの位相の合ったコリオリ状撓みに対する上記流管のコリオリ撓みの相
対的速度を増大させることと、 上記流管のコリオリ撓みに対する上記バランスバーの位相の合ったコリオリ状
撓みの減少に応じて上記コリオリ流量計の流れ感度を高めることと、 の各ステップを含むようにしたことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 上記コリオリ力が上記コリオリ流量計の揺動を生ぜしめる
トルクを上記流管に与え、上記コリオリ流量計の出力情報の精度を高めるステッ
プが 上記流管により上記コリオリ流量計の装着部に与えられるトルクを減少させる
ように上記バランスバー共振子により与えられるトルクを上記バランスバーから
上記流管に伝えて、上記流量計の装着部に与えられるトルクの減少が上記コリオ
リ流量計の揺動を減少させるように作用するようにしたことを特徴とする請求項
15に記載の方法。 - 【請求項18】 上記コリオリ流量計の出力情報の精度を高めるステップが 上記流れる物質の密度の変化により生ずる上記駆動モードで振動する流管及び
バランスバーの共振振動数の変化を検出することと、 上記物質の密度の変化の検出に応じて上記駆動モードでの上記流管とバランス
バーとの振動の振幅比を変化させることと、 上記振動の振幅比の変化に応じて第1の方向における上記コリオリ流量計の物
質の流れに対する感度を変化させることと、 上記物質の密度の変化における変化に応じて第2の方向における上記物質の流
れに対する感度を変化させるように上記バランスバーの共振子の振動の振幅を変
化させることと、 の各ステップを含み、上記第1の方向及び第2の方向における流れ感度の変化が
上記コリオリ流量計の一定の流れ感度を得るように作用するようにしたことを特
徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項19】 上記バランスバーにおけるコリオリ状撓みを生ずるステッ
プが上記バランスバーにおけるコリオリ状撓みを生ずるように上記流管から上記
受けバー手段を介して上記バランスバーに上記周期的コリオリ撓みを示す力を伝
えるステップを含むようにしたことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項20】 上記バランスバーの共振子手段を上記バランスバーの底面
において上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結するステップを含むように
したことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項21】 上記バランスバーの共振子手段が各々細長いバー及びスタ
ブを有する1対の要素を含み、各々の要素のスタブを上記バランスバーの対向す
る側面において上記バランスバーの縦方向の中心部分に連結するステップを含む
ようにしたことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項22】 上記バランスバーに与えられるトルクが上記バランスバー
の位相の合ったコリオリ状撓みの振幅を減少させて上記コリオリ流量計の流れ感
度を高めるようにしたことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項23】 上記バランスバーに与えられたトルクが上記バランスバー
から受けバーを介して上記流管に伝えられて上記コリオリ流量計の揺動を減少さ
せるようにしたことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項24】 上記バランスバーを振動させるステップが 上記周期的なコリオリ撓みに応じて上記流管の端部を屈撓させて受けバー手段
の第1の端部を屈撓させることと、 上記第1の端部の屈撓上記受けバーの第2の端部を屈撓させて上記バランスバ
ーに上記コリオリ状撓みを生ぜしめることと、 の各ステップを含むようにしたことを特徴とする請求項15に記載の方法。
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