JP2003535322A - 計測装置が受け取る電力を制御する方法及び装置 - Google Patents
計測装置が受け取る電力を制御する方法及び装置Info
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Abstract
Description
ネントに関する。
リ効果質量流量計を用いることが公知である。コリオリ流量計の例は、J.E.
スミス等の1978年8月29日発行の米国特許第4,109,524号、19
85年1月1日発行の米国特許第4,491,025号、及び1982年2月1
1日発行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本以上の直線状あるいは曲線状の管路を備えている。コリオリ質量流量計
における各管路の構成は、単純な曲げ、捻れ或いは結合型である1組の固有振動
モードを有する。各管路は、これらの固有振動モードの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パイプライン
から流量計へ流入し、管路を通るよう向きを変え、流量計の流出側から出る。物
質で充填された振動系の固有振動モードは、管路と管路内部に流れる物質との質
量の組み合わせによって部分的に規定される。
で又は修正可能な小さな初期固定位相ずれで、印加される駆動力によって振動す
る。物質が流れ始めると、コリオリの力は管路に沿う各点に異なる位相を持たせ
る。管路の流入側における位相は駆動装置より遅れ、管路の流出側における位相
は駆動装置より進む。管路上のピックオフ・センサは、管路の運動を表わす正弦
波信号を生成する。ピックオフ・センサから出力された信号は、ピックオフ・セ
ンサ間の位相差を決定するように処理される。2つのピックオフ・センサ信号間
の位相差は、管路を通る物質の質量流量に比例する。
るために、環境封鎖及び危険地域承認の要件が存在する。一つの組の要件は、爆
発性の気体を発火させ得る電気火花の危険を最小化する本質的安全性(IS)の
要件である。従って、ISの要件を満たす計測装置の設計は、計測装置に供給さ
れる電力量の低減を考慮しなければならない。
される。ISバリアは、コリオリ流量計に対して供給される電流及び電圧を制限
する。ISバリアは、電力リンクを介してコリオリ流量計のセンサに接続される
。1つの問題は、電力リンクの導線抵抗に関係する。電力リンクの長さは、電力
供給部からの距離及びISバリアと危険地域におけるセンサとの距離に依存して
変化する。電力リンクの長さが増加すると、電力リンクの導線抵抗も増加する。
このように、電力リンクの抵抗が増すと、送信機とセンサとで利用可能な電力が
低減する。
ットの問題は、過大な抵抗が電力リンクに存在するときに生じる。電力が流量計
の電子装置部へ最初に印加されるとき、電力リンクに流れる電流は比較的小さい
。これは、電子装置が機械的センサに対し電力供給をまだ開始していないからで
ある。電子装置がセンサに対して電力を印加し始めると、電力リンクに流れる電
流が増加するので、電子装置に対する入力電圧は、電子装置がリセットされて全
ての電力の受け取りを停止させる閾値まで低下する。次いで、このサイクルが反
復する。
ある。最悪の場合の使用電流は、最悪の場合のセンサという仮定から計算される
。次いで、最大導線抵抗が最悪の場合の使用電流から計算される。この最大導線
抵抗は電力リンクの最大長さを制限する。しかし、多くのセンサは、最悪の場合
のセンサよりずっと少ない電流で正常に動作する。例えば、1つの低電力センサ
は最悪の場合のセンサの電流の10分の1で動作する。この低電力センサは、最
悪の場合のセンサよりも大きい抵抗を持つ長い電力リンクの使用をサポートする
ことができる。単位距離あたり小さい抵抗を持つ大径のワイヤという別のオプシ
ョンを選択しても、大径のワイヤのL/R比に起因して上記の問題が解決される
訳ではない。
の問題を解決する。計測装置は、該計測装置における第1の電圧を測定する。次
いで、計測装置は第1の電圧に基づいて動作電流を決定する。動作電流は、計測
装置のリセットを防止するため計測装置電圧を閾値電圧よりも低下させることな
く計測装置が受け取る最大の電流である。次いで、計測装置は、動作電流を用い
るよう電力を変化させる信号を生成する。
電流よりも大きい動作電流を決定する。このため、有利なことに、計測装置は、
最悪の場合のセンサを仮定する計測装置よりも多くの電力を利用することができ
る。利用可能な電力は、計測装置における任意の形式のセンサに対して最大化さ
れる。別の利点は、計測装置が電力リンクに大きな導線抵抗を持つ計測装置のリ
セットを防止することである。以前には、大きな導線抵抗を持つ計測装置はリセ
ットされる。また、計測装置は、最悪の場合のセンサを仮定する計測装置よりも
長さの長い電力リンクをサポートする。
計測装置における第1の電圧を測定し、該第1の電圧に基づいて、前記計測装置
のリセットを防止するため閾値電圧よりも計測装置電圧を低下させることなく前
記計測装置が受け取る最大の電流である動作電流を決定し、動作電流を用いるた
め電力を変化させる信号を生成するように構成された送信機と、送信機に接続さ
れて動作電流を引き出すように構成されたセンサとを備える計測装置である。
入力電流の印加に応答して計測装置に生じる第1の電圧を測定するように構成さ
れることである。
に基づいて動作電流を決定するよう構成されることである。 本発明の別の特徴は、送信機が、電力を変化させるために可変抵抗を変化させ
る信号を受信して処理するように構成されることである。
における第2の電圧を測定し、第1の電圧と第2の電圧と第1の電流の増加とに
基づいて電流と電圧の線形関係を決定し、線形関係とリセットを防止する最小電
圧とに基づいて動作電流を決定するように構成されることである。
、計測装置における第1の電圧を測定するステップと、計測装置のリセットを防
止するため閾値電圧よりも計測装置電圧を低下させることなく計測装置が受け取
る最大の電流である動作電流を第1の電圧に基づいて決定するステップと、動作
電流を用いるよう電力を変化させる信号を生成するステップとを備える方法であ
る。
品であって、(1)プロセッサによって実行されるとき該プロセッサに、計測装
置における第1の電圧を測定し、第1の電圧に基づいて、計測装置のリセットを
阻止するため閾値電圧より計測装置電圧を低下させることなく計測装置が引き出
す最大の電流である動作電流を決定し、動作電流を用いるよう電力を変化させる
信号を生成するよう構成される送信機ソフトウェアと、(2)送信機ソフトウェ
アを記憶するよう動作するソフトウェア記憶媒体とを備えるソフトウェア製品で
ある。
計100は、流量計組立体110と計器電子装置150とを備える。計器電子装
置150は、リード線120を介して流量計組立体110に接続され、例えば密
度、質量流量、体積流量、総合質量流量情報を経路125を介して提供する。コ
リオリ流量計の構造について記述するが、当業者には明らかなように、本発明は
負荷が交流電圧を必要とする装置に関連して実施可能である。
明は管路を流れる物質の特性を計測する振動管路を備える任意の装置に関連して
実施可能である。このような装置の第2の例は、コリオリ質量流量計により提供
される更なる計測能力を持たない振動管型密度計である。
02と管路103A、103Bとを備える。駆動装置104、ピックオフ・セン
サ105、105′及び温度センサ107が、管路103A、103Bに接続さ
れる。ブレース・バー106、106′は、各管路が振動する軸W、W′を規定
するよう動作する。
0が挿入されると、物質はフランジ101を介して流量計組立体110に入り、
マニフォールド102を通過して管路103A、103Bに入るよう向きを変え
る。次いで、物質は管路103A、103Bを経て再びマニフォールド102へ
戻り、フランジ101′を経て流量計組立体110から出る。
的に同じ質量分布、慣性モーメント及び弾性率を持つように選定され、マニフォ
ールド102に対し適宜取り付けられる。管路103A、103Bは、実質的に
平行にマニフォールドから外方に延びている。
いわゆる流量計の第1位相ずれ曲げモードで駆動装置104によって駆動される
。駆動装置104は、多数の周知の装置の任意の1つ、例えば、管路103Aに
取り付けられた磁石と管路103Bに取り付けられ両方の管路を振動させるよう
交流が流される対向コイルなどを備える。計器電子装置150により、適切な駆
動信号が経路112を介して駆動装置104に印加される。
なくとも一方の両端部に固定されて管路の振動を測定する。管路103A、10
3Bが振動すると、ピックオフ・センサ105、105′が第1のピックオフ信
号と第2のピックオフ信号を生成する。この第1のピックオフ信号及び第2のピ
ックオフ信号は経路111、111′へ印加される。駆動装置速度信号は経路1
12へ印加される。
して固定される。温度センサ107は、システムの温度に対する式を修正するよ
う管路の温度を測定する。経路111″は温度信号を温度センサ107から計器
電子装置150に運ぶ。
111′に現われる第2のピックオフ信号を受け取る。計器電子装置150は、
第1及び第2の速度信号を処理し、流量計組立体110を流れる物質の質量流量
、密度その他の特性を計算する。この計算された情報は、計器電子装置150に
より経路125を介して利用手段(図示せず)へ印加される。
計に酷似している。振動管型密度計は流体が流れる振動管を利用し、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用いる。また、振動管型密度計は、
管路を励振して振動させるための駆動システムを用いる。振動管型密度計は、典
型的には、1つのフィードバック信号のみを用いる。これは、密度の測定は周波
数の測定だけを要し、位相の測定は不要だからである。本発明の記述は、振動管
型密度計に対しても等しく当てはまる。
、ホスト・システム170と信号調整装置160とに物理的に分割される。従来
の計器電子装置においては、これらの構成要素は1つのユニットに収容されてい
る。
る。当業者は認識するように、駆動回路163とピックオフ調整回路161は、
実際には、個別のアナログ回路であっても、ディジタル信号プロセッサその他の
ディジタル素子により提供される個別の機能であってもよい。駆動回路163は
駆動信号を生成して、交流駆動電流を経路120の経路112を介して駆動装置
104へ印加する。本発明の回路は、駆動装置104に交流を供給するよう駆動
回路163に含まれ得る。
路162を介してピックオフ調整回路161に接続される。経路162により、
駆動回路は入力ピックオフ信号を監視して駆動信号を調整することができる。駆
動回路163とピックオフ調整回路161を動作させる電力は、第1のワイヤ1
73と第2のワイヤ174を介してホスト・システム170から供給される。第
1のワイヤ173と第2のワイヤ174は、従来の2芯、4芯ケーブルの一部で
も、多芯ケーブルの一部であってもよい。
ックオフ・センサ105′と温度センサ107とから経路111、111′、1
11″を介して入力信号を受け取る。ピックオフ調整回路161はピックオフ信
号の周波数を決定し、また、管路103A、103Bを流れる物質の特性を決定
することができる。ピックオフ・センサ105、105′からの入力信号の周波
数と物質の特性とが決定された後、この情報を含むパラメータ信号が生成され、
経路176を介してホスト・システム170における二次処理ユニット171へ
送られる。望ましい実施の形態においては、経路176は2本のリード線を含む
。しかし、当業者は認識するように、経路176は第1のワイヤ173と第2の
ワイヤ174により、又は他の任意の数のワイヤにより媒介され得る。
る。電力供給部172は、電源から電気を受け取り、この受け取った電気をシス
テムが必要とする適正な電力へ変換する。処理システム171は、ピックオフ調
整回路161からパラメータ信号を受け取り、ユーザが必要とし且つ管路103
A、103Bを流れる物質の特性を提供するのに必要な処理を実施する。このよ
うな特性は密度、質量流量及び体積流量を含むが、これに限定されるものではな
い。
に記述する。例えば、計器電子装置150は流量計組立体110に対して一体に
取り付けることができる。当業者は理解するように、本発明は多くの異なる形態
で実施され得、ここで述べる実施の形態に限定されるものではない。むしろ、こ
れらの実施の形態は、ここでの開示が完全であって発明の範囲を当業者に対して
完全に伝達するために提示される。図面において、同じ参照番号は全図にわたっ
て同じ要素を示している。
を示している。電力供給部210は電力リンク212を介して計測装置220に
接続される。
するよう構成された任意の電力供給装置であってよい。計測装置220は、(1
)計測装置220における第1の電圧を測定し、(2)第1の電圧に基づいて動
作電流を決定し、(3)動作電流を用いるよう電力を変化させる信号を生成する
ように構成された測定のための任意の装置であり得る。動作電流は、計測装置2
20のリセットを防止するため閾値電圧よりも計測装置電圧を低下させることな
く計測装置220が受け取る最大電流である。計測装置220の一例は、図3に
おいて以下に述べるように、コリオリ流量計装置である。
圧を検出したときに行われる。計測装置220の電力がオンになると、電流が充
分に増加し、端子電圧は計測装置220の電力がオフになる点まで低下する。
0に電力を供給する。計測装置220は、計測装置220における第1の電圧を
測定する。次いで、計測装置220は、第1の電圧に基づいて動作電流を決定す
る。更に、計測装置220は、動作電流を用いるよう電力を変化させる信号を生
成する。
10のブロック図を示す。コリオリ流量計装置320は、本質的安全性(IS)
バリア330と、リード線抵抗を持つ電力リンク340と、送信機350と、セ
ンサ360とを備える。送信機350は、駆動リンク352を介してセンサ36
0を駆動信号で駆動する。センサ360は、コリオリ流管に取り付けられた電気
機械的装置である。物質が流管を通過すると、送信機350はピックオフ・リン
ク354を介してセンサ360から結果信号を受け取る。次いで、この結果信号
から質量流量、密度及び温度が導出される。
ロック図を示している。送信機350は、リード・オンリ・メモリ(ROM)4
10とランダム・アクセス・メモリ(RAM)420とプロセッサ430とディ
ジタル/アナログ(D/A)コンバータ440とアナログ/ディジタル(A/D
)コンバータ450とを備える。ROM410はROMリンク412を介してプ
ロセッサ430に接続される。また、RAM420はRAMリンク422を介し
てプロセッサ430に接続される。プロセッサ430は電力リンク340に接続
される。プロセッサ430は駆動リンク442を介してD/Aコンバータ440
に接続され、ピックオフ・リンク452を介してA/Dコンバータ450に接続
される。D/Aコンバータ440は駆動リンク352に接続される。A/Dコン
バータ450はピックオフ・リンク354に接続される。他の実施の形態におい
ては、センサ360から信号を受け取る多くのピックオフ・リンク及びA/Dコ
ンバータが存在し得るが、簡潔にするため、ここでは検討しない。
チャートを示す。図5はステップ500から開始する。ステップ502において
、プロセッサ430は、最小零入力電流が印加されるときの電力リンク340に
おける電圧を測定する。動作電流を最終的に決定するために送信機350におけ
る電圧を測定することができる多くの地点が存在する。その例は、電力リンク3
40及びISバリア330である。最小零入力電流は、センサ360の駆動回路
をターンオンするための最小電流である。ステップ504において、プロセッサ
430は、電力リンク340の導線抵抗を、オームの法則、最小零入力電流及び
ステップ502において測定された電圧を用いて決定する。ステップ506にお
いて、プロセッサ430は、導線抵抗、センサ360の抵抗及び電力供給部31
0の電圧に基づいて動作電流を決定する。次いで、プロセッサ430は、ステッ
プ508において、動作電流を用いるよう電力を変化させるための信号を生成し
て送信する。1つの実施形態においては、この信号は、動作電流を用いるよう電
力を変えるために、可変抵抗(受動型と固体状態とのいずれであってもよい)を
変えることができる。別の実施の形態においては、電力供給部310は、動作電
流を用いるよう電力を変化させる信号を受け取って処理する。図5は、ステップ
510において終了する。
流量計装置320はISバリア330を備えていない。図6は、本発明の例にお
ける電圧と電流の線形関係のための送信機350のフローチャートを示す。図7
は、本発明の一例における電流と電圧との関係のグラフを示している。図6はス
テップ600で始まる。ステップ602において、プロセッサ430はピックオ
フ・リンク452における第1の電圧702を測定する。次いで、プロセッサ4
30は、ステップ604において、電流を増加させるための増加信号を生成して
送信する。次いで、プロセッサ430は、ステップ606において、第2の電圧
を測定する。
2と第2の電圧704とに基づいて、電流と電圧との線形関係710を決定する
。ステップ610において、プロセッサ430は、線形関係710とリセットを
防止するための最小電圧706とに基づいて動作電流708を決定する。次いで
、プロセッサ430は、ステップ612において、動作電流を用いるよう電力を
変化させる信号を生成して送信する。図6はステップ614において終了する。
セッサにより検索され、実行され得る。命令の若干の例はソフトウェア、プログ
ラム・コード及びファームウェアである。記憶媒体の若干の例はメモリ装置、テ
ープ、ディスク、集積回路及びサーバである。命令はプロセッサにより実行され
るときに動作し、プロセッサに本発明に従って動作するよう指令する。当業者は
、命令、プロセッサ及び記憶媒体について熟知している。
う。その結果、本発明は、ここで述べた特定の例及び図に限定されるものではな
く、請求の範囲及びその等価技術によってのみ限定されるものである。
ある。
る。
す図である。
るフローチャートを示す図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 計測装置(220)が受け取る電力を制御する方法であって
、 前記計測装置(220)における第1の電圧を計測するステップと、 前記計測装置(220)のリセットを防止するため閾値電圧よりも計測装置電
圧を低下させることなく前記計測装置(220)が受け取る最大電流である動作
電流を、前記第1の電圧に基づいて決定するステップと、 前記動作電流を用いるよう電力を変化させる信号を生成するステップと、 を備える方法。 - 【請求項2】 前記計測装置(220)に対して最小零入力電流を印加する
ステップと、 前記最小零入力電流の印加に応答して、計測装置(220)に生じる前記第1
の電圧を計測するステップと、 を更に備える、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記計測装置(220)の導線抵抗を決定するステップと、 前記導線抵抗に基づいて前記動作電流を決定するステップと、 を更に備える、請求項1記載の方法。
- 【請求項4】 前記信号を受け取って処理し、電力を変化させるよう可変抵
抗を変化させるステップを更に備える、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 電力供給部(210)において前記信号を受け取って処理し
て電力を変化させるステップを更に備える、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記計測装置(220)の第1の電流を増加させるステップ
と、 前記計測装置(220)における第2の電圧を計測するステップと、 前記第1の電圧と第2の電圧と前記第1の電流の増加とに基づいて、電流と電
圧との線形関係を決定するステップと、 前記線形関係とリセットを防止する最小電圧とに基づいて、前記動作電流を決
定するステップと、 を更に備える、請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 前記計測装置(220)がコリオリ流量計(320)である
、請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 前記計測装置(220)が送信機(350)とセンサ(36
0)とを備える、請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 計測装置(220)に対する電力を制御するソフトウェア製
品であって、 プロセッサ(430)により実行されるとき該プロセッサに、 前記計測装置(220)における第1の電圧を計測し、 前記計測装置(220)のリセットを防止するため閾値電圧よりも計測装置電
圧を低下させることなく前記計測装置(220)が受け取る最大の電流である動
作電流を前記第1の電圧に基づいて決定し、 前記動作電流を用いるよう電力を変化させる信号を生成する ことを指令するよう構成された送信機ソフトウェアと、 前記送信機ソフトウェアを記憶するよう動作するソフトウェア記憶媒体と、 を備えるソフトウェア製品。 - 【請求項10】 前記送信機ソフトウェアが、前記プロセッサ(430)に
よって実行されるとき該プロセッサに、最小零入力電流を前記計測装置(220
)へ印加して、前記最小零入力電流の印加に応答して前記計測装置(220)に
生じる第1の電圧を計測することを指令するよう構成される、請求項9記載のソ
フトウェア製品。 - 【請求項11】 前記送信機ソフトウェアが、前記プロセッサ(430)に
より実行されるとき該プロセッサに、前記計測装置(220)の導線抵抗を決定
し、該導線抵抗に基づいて前記動作電流を決定することを指令するように構成さ
れる、請求項9記載のソフトウェア製品。 - 【請求項12】 前記送信機ソフトウェアが、前記プロセッサ(430)に
より実行されるとき該プロセッサに、電力を変化させるため可変抵抗を変化させ
る信号を受け取って処理することを指令するように構成される、請求項9記載の
ソフトウェア製品。 - 【請求項13】 前記送信機ソフトウェアが、前記プロセッサ(430)に
より実行されるとき、前記計測装置(220)の第1の電流を増加させ、前記計
測装置(220)における第2の電圧を計測し、前記第1の電圧と前記第2の電
圧と前記第1の電流の増加とに基づいて電流と電圧の線形関係を決定し、前記線
形関係とリセットを防止する最小電圧とに基づいて前記動作電流を決定すること
を指令するよう構成される、請求項9記載のソフトウェア製品。 - 【請求項14】 前記計測装置(220)がコリオリ流量計(320)であ
る、請求項9記載のソフトウェア製品。 - 【請求項15】 前記計測装置(220)が送信機(350))とセンサ(
360)とを備える、請求項9記載のソフトウェア製品。 - 【請求項16】 受け取る電力を制御するための計測装置(220)であっ
て、 前記計測装置(220)における第1の電圧を計測し、前記計測装置(220
)のリセットを防止するため閾値電圧よりも計測装置電圧を低下させることなく
前記計測装置(220)が受け取る最大電流である動作電流を前記第1の電圧に
基づいて決定し、前記動作電流を用いるよう電力を変化させる信号を生成するよ
うに構成される送信機(350)と、 前記送信機(350)に接続され、前記動作電流を引出すよう構成されたセン
サ(360)と、 を備える計測装置。 - 【請求項17】 前記送信機(350)が、前記計測装置(220)に対し
て最小零入力電流を印加し、該最小零入力電流の印加に応答して前記計測装置(
220)に生じる第1の電圧を計測するように構成される、請求項16記載の計
測装置(220)。 - 【請求項18】 前記送信機(350)が、前記計測装置(220)の導線
抵抗を決定し、該導線抵抗に基づいて前記動作電流を決定するよう構成される、
請求項16記載の計測装置220。 - 【請求項19】 前記送信機(350)が、電力を変化させるため可変抵抗
を変化させる信号を受け取って処理するように構成される、請求項16記載の計
測装置220。 - 【請求項20】 前記送信機(350)が、前記計測装置(220)の第1
の電流を増加させ、前記計測装置(220)における第2の電圧を計測し、前記
第1の電圧と第2の電圧と前記第1の電流の増加とに基づいて電流と電圧との線
形関係を決定し、前記線形関係とリセットを防止する最小電圧とに基づいて前記
動作電流を決定するように構成される、請求項16記載の計測装置220。 - 【請求項21】 前記計測装置(220)がコリオリ流量計(320)であ
る、請求項16記載の計測装置220。
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