JP2005227053A

JP2005227053A - 物理量測定装置

Info

Publication number: JP2005227053A
Application number: JP2004034420A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakagawa; 勝中川; Etsutaro Koyama; 越太郎小山; Akio Ito; 章雄伊藤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】流量などの物理量の現在値は表示されるが、その現在値がどの程度正確であるかを容易に知ることができなかったという課題を解決する。
【解決手段】第１の物理量（差圧、静圧、温度）を物理量変換部で信号変換し、この物理量変換部の出力から第２の物理量（流量）を求めると共に、前記物理量変換部の出力から前記第２の物理量の不確かさ程度を演算して表示するようにした。測定値の不確かさの程度を容易に知ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量などの物理量を測定する測定装置に関し、測定値の不確かさを演算することにより信頼性を高めた物理量測定装置に関するものである。

図２に差圧式流量計測伝送器の構成を示す。図２において、差圧式流量計測伝送器２内には、マイクロプロセッサ２１および液晶表示器２２が設置されている。マイクロプロセッサ２１内部には、差圧演算、静圧演算および温度演算を行う演算部２１１，演算部２１１が演算した差圧、静圧および温度の値から被測定流体の流量を演算する流量演算部２１２，および演算部２１１と流量演算部２１２に設定情報を出力する設定情報部２１３で構成されている。

演算部２１１には、図示しないセンサから差圧信号、静圧信号および温度信号が入力される。演算部２１１はこれらの信号から差圧値、静圧値および温度値を演算し、流量演算部２１２に出力する。また、これらの演算に必要な設定値は設定情報部２１３から与えられる。

流量演算部２１２は、演算部２１１が演算した差圧、静圧、温度の値から流量を演算し、液晶表示器２２および通信路３に出力する。これら液晶表示器２２と通信路３にはまた演算部２１１が演算した差圧値、静圧値、温度値が出力される。液晶表示器２２は、これら流量値、差圧値、静圧値、温度値を表示する。

流量値、差圧値、静圧値、温度値は通信路３を介して図示しない上位機器に送られる。上位機器はこれらの値を用いてプラントの制御を行う。また、通信路３には携帯設定調整装置４および機器管理ツール５が接続される。これら携帯設定調整装置４および機器管理ツール５を用いて、差圧式流量計測伝送器１の設定および管理が行われる。

しかし、このような差圧式流量計測伝送器は、演算された流量値が時系列で更新、表示されるので現在流量値を知ることができるが、演算・表示された流量値がどの程度正確なものかを容易に知ることができないという課題があった。

従って本発明が解決しようとする課題は、不確かしさ要因を用いて測定値の不確かしさを演算して表示することにより、測定値の不確かさを容易に知ることができる物理量測定装置を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
第１の物理量を電気信号に変換する物理量変換部と、
前記物理量変換部の出力が入力され、第２の物理量を表す電気信号に変換する変換部と、
前記物理量変換部の出力が入力され、前記第２の物理量の不確かさを表す信号を出力する不確かさ演算部と、
を具備したものである。容易に測定値の不確かさを知ることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記第２の演算部の出力値および前記不確かさ演算部の出力値を表示する表示部を設けたものである。容易に測定値の不確かさを知ることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
前記変換部の出力および前記不確かさ演算部の出力を通信路を介して遠隔地に伝送するようにしたものである。遠隔地でも測定値の不確かさを知ることができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
前記通信路には前記物理量測定装置の設定及び管理を行う機器管理ツールが接続され、この機器管理ツールに前記変換部の出力および前記不確かさ演算部の出力を表示するようにしたものである。測定装置のメンテナンス時に測定値の不確かさを知ることができる。

請求項５記載の発明は、請求項１若しくは請求項４いずれかに記載の発明において、
前記第１の物理量は差圧と静圧および温度であり、前記第２の物理量は流量であることを特徴としたものである。オリフィス流量計に適用できる。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３、４および請求項５の発明によれば、不確かさ要因を用いて測定値の不確かさを演算し、前記測定値と前記不確かさを表示あるいは遠隔地に伝送するようにした。

測定値と共にその測定値の不確かさの程度を得ることができるので、ユーザは測定値がどの程度正確であるかを容易に知ることができるという効果がある。そのため、測定値の信頼性を向上させることができるという効果もある。

また、測定値とその不確かさの程度を通信路を介して遠隔地に伝送することにより、遠隔地でも測定値の不確かさの程度を知ることができるので、測定装置のメンテナンスが円滑にできるという効果もある。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る物理量測定装置の一実施例を示す構成図である。なお、図２と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１において、１は差圧式流量計測伝送器であり、その内部にマイクロプロセッサ１２および液晶表示器１３が設置されている。

マイクロプロセッサ１２は、演算部１２１、この演算部１２１の出力が入力される流量演算部１２２，演算部１２１の出力が入力される流量不確かさ演算部１２４および演算部１２１，流量演算部１２２および流量不確かさ演算部１２４に設定値を供給する設定情報部１２３で構成される。

演算部１２１は、図２の演算部２１１と同様の働きをする。すなわち、図示しないセンサから差圧信号、静圧信号および温度信号が入力され、これらの信号から差圧値、静圧値および温度値を演算して出力する。流量演算部１２２も図２の流量演算部２１２と同じ動作をする。すなわち、演算部１２１が演算した差圧値、静圧値および温度値が入力され、これらの値から流量を演算して出力する。

１２４は流量不確かさ演算部であり、演算部１２１から差圧値、静圧値、温度値が、設定情報部１２３から設定情報が入力され、流量不確かさ信号を演算して出力する。１３は液晶表示器であり、演算部１２１が演算した差圧値、静圧値、温度値と流量演算部１２２が演算した流量および流量不確かさ演算部１２４が演算した流量不確かさ信号が入力され、これらの値を表示する。そのためユーザは表示された流量値がどの程度正確であるかを容易に知ることができる。

なお、この実施例では、差圧、静圧、温度が第１の物理量に、流量が第２の物理量に、演算部１２１が物理量変換部に、流量演算部１２２が変換部に相当する。

次に、流量不確かさ演算部１２４の動作を説明する。ＩＳＯ５１６７−１２００３にはオリフィス流量計における流量の不確かさは下記（１）式で計算できることが記載されている。なお、Ｄは配管の孔径、ｄはオリフィスの絞り孔径、ρは流体の密度である。

ここにおいて、εはオリフィスの膨張補正係数であり、下記（２）、（３）式で与えられる。なお、κはアイゼントロピック数である。

ｐ_１、ｐ_２、Δｐはそれぞれ上流側の静圧、下流側の静圧、差圧であり、これらの間には下記（４）式の関係がある。
ｐ_２＝ｐ_１−Δｐ・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
また、前記オリフィスの膨張補正係数εは、上下流の静圧が下記（５）式の関係を満たす場合にのみ適用される。
ｐ_２／ｐ_１≧０．７５・・・・・・・・・・・・・（５）

図３に、前記（１）〜（３）式で計算した流量不確かさのグラフを示す。なお、オリフィスの絞り比βを０．６、差圧Δｐの不確かさを０．０４％、静圧の不確かさを０．１０％、密度の不確かさを０．１０とした。

図３において、横軸は下流側と上流側の静圧の比、縦軸は％で表した流量不確かさである。流量不確かさ演算部１２４で前記（１）〜（３）式の演算を行って流量不確かさを演算し、液晶表示器１３に表示する。また通信路５を介して遠隔地に伝送し、この通信路５に接続された携帯設定調整装置６あるいは危機管理ツール７に表示するようにする。

なお、この実施例では差圧信号から流量を求める流量変換について説明したが、不確かさが求められるものであれば、他の物理量を測定する変換部にも適用することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。従来の差圧式流量計測伝送器の構成図である。本発明の実施例における流量不確かさのグラフである。

符号の説明

１差圧式流量計測伝送器
１２マイクロプロセッサ
１２１演算部
１２２流量演算部
１２３設定情報部
１２４流量不確かさ演算部
１３液晶表示器
５通信路

Claims

第１の物理量を電気信号に変換する物理量変換部と、
前記物理量変換部の出力が入力され、第２の物理量を表す電気信号に変換する変換部と、
前記物理量変換部の出力が入力され、前記第２の物理量の不確かさを表す信号を出力する不確かさ演算部と、
を有することを特徴とする物理量測定装置。
前記第２の演算部の出力値および前記不確かさ演算部の出力値を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１記載の物理量測定装置。
前記変換部の出力および前記不確かさ演算部の出力を通信路を介して遠隔地に伝送するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の物理量測定装置。
前記通信路には前記物理量測定装置の設定及び管理を行う機器管理ツールが接続され、この機器管理ツールに前記変換部の出力および前記不確かさ演算部の出力を表示するようにしたことを特徴とする請求項３記載の物理量測定装置。
前記第１の物理量は差圧と静圧および温度であり、前記第２の物理量は流量であることを特徴とする請求項１若しくは請求項４いずれかに記載の物理量測定装置。