JP2007078681A - 質量流量計のテスト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、測定チューブを流れる媒体に無関係に、機能的テストを実行することできるコリオリ質量流量計のテスト方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、予め決定された振動励起がかけられ、振動応答が記録される、コリオリ原理で動作する質量流量計のテスト方法に関する。この発明によれば、前記記録された振動応答は、予め記録された振動応答と比較される。これによって、製造時のエラーの許容範囲に関して又は較正状態に関してコリオリ質量流量計をテストすることが可能となる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、コリオリ原理によって機能し、質量流量計の装置が予め設定された振動励起をかけられ、それに伴う振動応答が記録される質量流量計をテストする方法に関する。

一般的に、コリオリ質量流量計は、作動の間、振動が励起される一つ又は複数の測定チューブを有する。その質量流量が測定されるものであり、前記測定チューブ内を流れる媒体は、測定チューブの振動励起に関する振動変位における変化を生じるコリオリ力をかけられる。この変化が、例えば質量流量の直接的な測定に関してお互いに所定の間隔で離れた領域での振動する側英チューブの位相変化の形で使用される。

コリオリ質量流量計における困難さは、それらが時間を超過して使用される時に、変化が生じ、測定精度の損失を生じることである。このような場合、質量流量計の再較正が必要となる。

この問題を修正するために、特に、この種の再較正を要求する状態を記録するために、コリオリ質量流量計の測定チューブに振動が励起され、流体がそれを通過し、記録された振動が評価されるという上述した種類の方法が使用され、流れる媒体の密度が決定されることが、特許文献１において、提案されている。もし、流れる媒体の密度がわかっている場合、測定作業の間、コリオリ質量流量計の精度は、この方法によって測定される。質量流量計が十分に正確に測定できない場合、起こりうるエラーに関して再較正又は調査がなされる必要がある場合等、適当な場合に、警報信号が発せられる。しかしながら、従来技術から知られる方法に関する問題は、流れる媒体の密度がわからなければならないことである。
ＵＳ ６，０９２，４０９

それゆえに、本発明の目的は、測定チューブを流れる媒体に無関係に、機能的テストを実行することできるコリオリ質量流量計のテスト方法を提供することにある。

また、上述した方法に基づいて、この作業は、記録された振動応答が、先に記録された振動応答と比較されることによって解決される。

そのため、この発明によれば、先に測定された基準が、予め決定された振動励起に対する記録された振動応答に関して使用されることが提供される。この基準振動応答は、同じコリオリ質量流量計又は同種の別のコリオリ質量流量計で先に記録されたものであることが望ましい。一方で、経時的変化が、特定のコリオリ質量流量計で観察されると同時に、他方で、基準振動応答を測定する理想的な装置と比較される。

ここで、コリオリ質量流量計の測定チューブに付加的に又は択一的に、測定チューブと異なる装置が、振動励起をかけられる。特に測定チューブの振動励起に関して、コリオリ質量流量計に既に存在する典型的な振動発生装置が使用されることが好ましい。しかしながら、別の振動発生装置を設けるようにしても良く、質量流量計の他の構成要素が励起されても良いものである。同様の原理は、振動応答を検出する振動トランスデューサにも適用される。

複数のパラメータが、振動応答として記録されることが好ましい。しかしながら、本発明の好ましい例によれば、少なくとも発生した振動数スペクトラムが記録されることが提供される。それに加えて又は択一的に、本発明の好ましい例によれば、ダンピング因子が、振動応答として記録されることを提供する。

さらに、前記ダンピング因子は、振動数−選択法において、特に複数の固有振動数に関する周波数選択において記録されることが好ましい。

前記振動励起は、種々の方法において実行可能である。本発明の好ましい例によれば、瞬間的な振動が予め決定された振動励起として使用されることが提供される。この種の瞬間的な振動は、例えば、ハンマー等の物体による単純なストローク又は打撃からなる。

これに代わるものとして、本発明の好ましい例によれば、予め決められた振動数スペクトラムでの連続した励起が、予め決められた振動励起として提供される。原則として、複数の振動数の使用は、ここで提供される。しかしながら、この発明の好ましい例によれば、予め決定された振動数スペクトラムは、まさに一つの振動数を有することが提供される。瞬間的な振動において、複数の固有振動数は、一般的に振動応答において見出されると共に、連続した励起は、まさに一つの振動数を使用することが好ましく、共振振動数から外れた強制振動が発生する。これは、コリオリ質量流量計の特別な力学的特性が、固有振動数の観察を介してあまり影響を受けないことにおいて有益である。

記録された振動応答は、種々の方法において評価可能である。本発明の好ましい例によれば、先に記録された振動応答からの記録された振動応答の偏差が測定され、その目的のために、時間依存フーリエ変換の方法のような種々の方法が使用される。

前記偏差に基づいて、質量流量計の評価が自動的に実行されることが提供されることが特に好ましい。この評価は、コリオリ質量流量計の使用準備の評価を含むことが好ましい。コリオリ質量流量計の使用準備の評価は、特に、測定が、当初存在する較正状態がまだ存在するか否かについてなされることを意味する。それ故に、予め決定された偏差が、予め決定された閾値を超えるならば、コリオリ質量流量計の再較正が要求されるという通知が与えられる。

本発明の好ましい例によれば、コリオリ質量流量計の評価は、質量流量計におけるエラーが出力される状況において、具体的な診断を含むことが可能である。本発明の好ましい例による診断の基礎は、特定のエラーに関して一般的な振動応答の「ライブラリ」であることが好ましい。それぞれが特定のエラーに関して一般的である振動応答が、それらがコンピュータの使用によって決定され、事前に記録される。

最後に、本発明による方法の使用が、特にコリオリ質量流量計の製造において提供され、特定の基準振動応答が達成される各々の段階である種々の製造段階において提供されることが指摘されるべきである。適当な振動応答が予め決められたエラー耐性で達成される場合のみ、前記装置は、次の製造段階に移動する。さもなければ、前記装置は、予め決められたエラー耐性での各々の基準振動応答が達成されるまで再加工されなければならないし、又はその装置は、不合格品として扱われる。

詳細については、本発明に係る方法を設計し及びさらに発展させるためには多くの可能性がある。これに関して、請求項１に従属する請求項を参照し、且つ図面を説明する好ましい実施例についての下記する詳細な明細書を参照することが望まれる。

コリオリ質量流量計の製造の間、複数の要求が、構造的耐性、材質特性及び他の製造パラメータに置かれる。しかし、これら全ての要求が満たされた時でさえ、質量流量計が最終的にその要求に合致することに失敗し、再加工又は全く使用できなくなるという可能性は、予め排除することが不可能である。複数の製造パラメータに関連して、最も小さい偏差が、結果としてもはや十分な測定精度を有しないこの種の装置をもたらす。

さらに、不可量物がコリオリ質量流量計の測定動作の間に生じ、質量流量計の動作に影響を与える可能性もある。例えば、この方法において、コリオリ質量流量計の較正が失われて、得られた測定結果がもはや信頼できなくなる可能性がある。

本発明に関して、その製造及び実際の動作の両方において上述した問題に関してコリオリ質量流量計をテストすることが簡単な方法において可能となる。この目的に関して、コリオリ質量流量計の予め決められた振動励起が使用され、結果としてコリオリ質量流量計の一つの固有振動数での振動又は複数の固有振動数での振動がもたらされ、又はそれによって、コリオリ質量流量計が強制振動を実行されることがもたらされる。

この目的のために、前記コリオリ質量流量計は、パイプ導管システムに装着される装置と同様の適切な装置に装着されることが好ましい。これは、その製造の間、コリオリ質量流量計のテストに適用される。そのため、既に使用されているコリオリ質量流量計は、それぞれのパイプ導管システムに装着されたままになっていることが好ましい。そのため、本願発明の使用が、測定動作のために装着されるパイプ導管システムから前記コリオリ質量流量計を取り外す必要がなくなる。

前記コリオリ質量流量計の少なくとも一つの装置の予め決められた振動励起による振動応答が達成され且つ「フィンガープリント」として、言い換えると特的振動パターンとして記録されることが、本発明にとって必要不可欠なものである。前記コリオリ質量流量計における実質的な力学的変動が、結果として前記「フィンガープリント」における変化を生じることが、基本的に想定される。この手段によって、非常に敏感なテスト方法が、基準値と比較されるコリオリ質量流量計の最も小さい偏差が記録されることに関して利用可能である。

本発明に係る方法に適当なコリオリ質量流量計に関して、図１に示すように、例えば、一本の直線的な測定チューブ１が設けられ、パイプ導管システム２（特に詳細に説明しない）にフランジ２によって装着される。コリオリ質量流量計は、内側に内部シリンダ４が設けられるハウジング３を有し、この内部シリンダ４は、前記測定チューブ１の中央領域を囲んでおり、振動発生器５及び２つの振動センサ６が当接するようになっている。振動発生器５及び振動センサ６は、それぞれマグネットコイル７及びこのマグネットコイル７内に配置されるマグネット８を具備し、この、マグネット８が測定チューブ１に作用し、または下記するようにそれを振動させる。

このようなコリオリ質量流量計に関して、振動応答を記録するために、振動センサ６は、予め決められた振動励起が前記測定チューブ１に作用する時に使用される。予め決められた振動励起によって与えられた振動応答を記録するために、加速センサの使用を含む方法、音響測定法、光学的干渉パターンを使用する方法及び他の光学的方法、例えば、ファイバ光学センサを使用する方法等、振動変位を測定するものなど、複数の方法が用いられる。

コリオリ質量流量計の「フィンガープリント」を記録するために、本発明の好ましい例によれば、コリオリ質量流量計は、例えば打撃による瞬間的な振動励起をうけることが実行される。この目的のために、前記コリオリ質量流量計は、その振動変位に対して垂直に保持されることが好ましい。その後、自由振動からの減衰する振動信号が、例えば測定チューブ１に装着されたマイクロフォン又は電磁センサによって記録される。この記録された信号から、固有振動数及びそれに付随する減衰率が、時間依存フーリエ変換（ＦＦＴ）によって決定される。これにより、前記「フィンガープリント」は、いくつかの２−Ｄ点（ｆ_ｉ，ζ_ｉ）で示される。尚、ｆ_ｉは固有振動数を示し、ζ_ｉは、これらの周波数での付随する減衰率を示している。

前記コリオリ質量流量計の「フィンガープリント」の対応するテストが、例えばその装置の製造工程の間の３つの連続した段階において実行される。前記コリオリ質量流量計の品質は、基準装置を使用した自動液な比較を介して、これら「フィンガープリント」に基づいて決定される。対応する表示が、図２に概略的に示される。振動偏差を許容するいろいろな異なる固有振動数ｆ_１，ｆ_２，．．，ｆ_ｎ及び付随して認められる減衰率ζが、そこに示される。装置に関して決定されるその値が、斜線で示される領域内にない場合には、これらの装置は、再加工されるか選り分けられなければならない。

図２において、三角形として示される測定値は、仕様の範囲内にある値を表示する。それ故に、それに付随する装置は、測定に使用することが可能であり、継続して使用することが可能である。これに対して、丸形によって示される測定値を有する測定装置は、許容される仕様から外れているので、再加工又は再較正が要求される。減衰率に加えて、例えばΩとして示される他の振動数依存パラメータを使用することもできることが図２から明らかである。

先に記載された本発明の好ましい記載例の偏差によって、前記コリオリ質量流量計に、一つの振動若しくは複数の異なる振動で、強制振動を励起することが、本発明の別の実施例によって可能である。

さらに、本発明の別の実施例によれば、コリオリ質量流量計に超音波信号を加え、超音波信号の直接的又は反射されるモードによって生じる周波数スペクトラムを得ることも可能である。この超音波信号の波長が、コリオリ質量流量計の振動の力学的励起によって達成可能な波長よりも十分に短い場合、これによって実質的に十分に感度の良いテスト結果をえることが可能となる。

さらに、この発明の好ましい例によれば、「フィンガープリントのライブラリ」が創造され、エラー診断として使用することができることが提供される。その工程において、典型的なエラーの特徴的な「フィンガープリント」が、コリオリ質量流量計に割り当てられ、その基準からの典型的な偏差が測定される。この種の「フィンガープリントのライブラリ」は、経験的なデータに基づくことが好ましい。しかしながら、この種の「ライブラリ」を、コンピュータの操作によって導き出すことも可能である。

図１は、本発明に係る方法を使用するコリオリ質量流量計の概略を示すものである。 図２は、振動応答における記録された偏差に基づくコリオリ質量流量計の評価を示すものである。

符号の説明

１ 測定チューブ
２ フランジ
３ ハウジング
４ 内部シリンダ
５ 振動発生器
６ 振動センサ
７ マグネットコイル
８ マグネット

Claims (10)

1. 予め決定された振動励起がかけられ、振動応答が記録される、コリオリ原理で動作する質量流量計のテスト方法において、
   前記記録された振動応答は、予め記録された振動応答と比較されることを特徴とする質量流量計のテスト方法。
2. 発生した振動スペクトラムは、前記振動応答として記録されることを特徴とする請求項１記載の質量流量計のテスト方法。
3. 少なくとも一つの減衰率が、前記振動応答として記録されることを特徴とする請求項１又は２記載の質量流量計のテスト方法。
4. 前記減衰率は、振動数選択法において記録されることを特徴とする請求項３記載の質量流量計のテスト方法。
5. 複数の減衰率が、複数の固有振動数に関する振動数選択法において記録されることを特徴とする請求項４記載の質量流量計のテスト方法。
6. 一撃による瞬間的な励起が、予め決められた振動励起として提供されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の質量流量計のテスト方法。
7. 予め決められた振動数スペクトラムによる連続した励起が、予め決められた振動励起として提供されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の質量流量計のテスト方法。
8. 予め決められた振動数スペクトラムは、正確には一つの振動数を有することを特徴とする請求項７記載の質量流量計のテスト方法。
9. 記録された振動励起の予め決められた振動励起との偏差が測定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の質量流量計のテスト方法。
10. 前記偏差に基づいて、質量流量計の評価が自動的に実行されることを特徴とする請求項９記載の質量流量計のテスト方法。

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