JP2011180152A - コリオリ質量流量センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フローチューブ602と、光学検出プリント回路板上に配置された光源606であって、前記フローチューブの第1の側に近接して配置された光源と、前記光学検出プリント回路板上に配置された光検出器608であって、前記フローチューブの第2の側に近接して配置された光検出器と、前記フローチューブが前記光源及び前記光検出器間に画定された経路を通って動くように、前記フローチューブを振動させるために前記フローチューブに対して作動的に配置された駆動装置616とを備えることを特徴とする、コリオリ質量流量センサ。
【選択図】図24
Description
本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、質量流量計測の感度が向上するようにチューブ変位の測定方法を改善したコリオリ質量流量計測装置を提供することにある。
また好ましくは、前記光検出器が、フローチューブの直径より大きい活性表面を有するフォトダイオードを備える。
また好ましくは、前記フローチューブが静止しているときに、前記フローチューブが、前記光源と前記光検出器間で画定された経路内に部分的に配置されるように、前記光源が、前記フローチューブに対して配置されている。
また好ましくは、前記光源が、赤外線LEDからなることを特徴とする。
また好ましくは、前記検出器が、フォトダイオードからなることを特徴とする。
また好ましくは、前記フローチューブが中立位置にあるときに、前記フローチューブが、前記光源と前記光検出器間で画定された経路内に部分的に配置されるように、前記光源が、前記フローチューブに対して設置されていることを特徴とする。
また好ましくは、前記フローチューブ及び前記フレームが、互いに異なる材料から製造されていることを特徴とする。
また好ましくは、前記フローチューブが、プラスチックから製造されていることを特徴とする。
本発明の或る側面において、コリオリ質量流量センサは、フローチューブと、フローチューブの第1の側面に隣接して配置された光源と、フローチューブの第2の側面に隣接して配置された光検出器と、フローチューブを振動させるための、フローチューブに関連して運転可能に配置された駆動装置を有し、フローチューブが光源と光検出器の間で画定された経路を通って運動するようにしている。或る実施例では光源は赤外線を放射し、例えば赤外線フォトダイオードと共に用いられる赤外線LEDを放射する。
2.「振動数」− 測定される物質の相対密度に関連するセンサチューブの共振振動数。
アプリケーション・制御システムBでは、較正定数と併せて「ΔT」が用いられ、ユーザ5への所望の質量流量が示される。アプリケーション・制御システムBではまた、較正定数と併せて「振動数」が用いられ、ユーザ5への所望の密度、体積或いはその両方が示される。「温度」は、質量流量計算及び密度計算の両方を補正するために用いられる。アプリケーション・制御システムBは、ユーザの設定値入力に照らして質量流量または体積流量の単位出力を用い、フローを所望の設定値に調整するようなバルブ6を制御する。
任意の振幅、任意の位相差を有する正弦波として2つの信号を考える。各信号は次式で表すことができる。
本発明の実施例に基づく別の方法では、一方の変位ゲージ50から参照信号及び1つの入力信号を受信し、他方の変位ゲージ50から第2の入力信号を受信するような2チャンネルロックイン増幅器が必要である。ロックイン増幅器は、ハードウエア、ソフトウエア、または両者の組合せによって実現される。2つの入力信号の差は、参照信号に対照して測定される。ロックイン増幅器からの合成位相出力は、フローに比例する。図7は、2チャンネルロックイン増幅器54の機能回路図である。信号は図6に示されている回路におけるものと同様の方法で伝わり、同様の明瞭度を有する。左入力100は、ここでも参照信号として用いられる。図6と同様に、正弦出力103は、左入力100の信号にフェーズロックされた駆動信号である。図7の例では、右入力102の信号から左入力100の信号を減算し、2個の位相検出器(PSD)106内において左/参照入力100の信号及びその90°位相ずれ信号104と混合する。内部機能は、図6のロックイン増幅器52と同様である。
PSD106の下部では、次のようになる。
極めて大きな振幅の雑音に埋もれた低レベル信号の測定には、ロックイン増幅器を使用することが最も有名である。ロックイン増幅器は、極めて狭い帯域フィルタとして作用し、このような測定をなし遂げている。信号及び騒音は、参照正弦波及び余弦波が乗算され、次に低域フィルタを通過して参照振動数が除去される。乗算及びフィルタ動作の結果、複素数ベクトル(x+iy)で表される直流信号が得られる。参照振動数と対象信号(signal of interest)との位相差は、atan(y/x)によって決定することができる。
2、16、134、206、452、502、602、704 チューブ
3、10、20、30、40、208、454 駆動装置
4、50 変位ゲージ
5 ユーザ
6、236 バルブ
12 電磁石
14、304、460、514、604 磁石
18 基礎
19、246 孔
22 帯電板
24 絶縁板
32 スピーカ
42 圧電スタック
52、54、114 増幅器
100、102、103、104、110、112、150、521、522、570、572、574、582、584、590 信号
106 位相検出器
108、148 低域フィルタ
120 処理装置
130 板
132 ギャップ
136 運動方向
144 参照振動数発生装置
200 コリオリ質量流量コントローラ
202、600 フローセンサ部分
204 フロー制御部分
205 ケーシング
207 センサケーシング
208、210 ピックオフセンサ
212 基礎部分
214 フロー入口
216 フロー出口
222 メータ本体
224、225 端受
226 シール
228、306、462、513、616 コイル
230 コイルカバー
232 バルブ軸
234 プランジャ
238 シール
240 弁座
242、474、475 ばね
244、250 オリフィス
252 バルブ
254 漏れ経路
256 ねじ山
258 締りばめ
300 導電板
301 センサブロック
302、330 プレスピン
303、430、520、526、530、540、560、610 プリント回路板
310 ベースプレート
312 中柱
320 気密封止コネクタ
324、614 カバー
332、334 Oリング
336、337 電気部品キャップ
338 ユーザインターフェースコネクタ
340 ユーザインターフェースボード
342 コネクタ
400 装置
450、451 ストレートチューブフローセンサ
454、472 ユニモルフ
456、708 センサ
470、471 傾斜型アクチュエータ
476、710 アーム
478 外部環状構造
510、606 光源(LED)
512、608 光検出器(フォトダイオード)
524 センサピックオフ・駆動回路
528 アプリケーション・制御回路
532 DSP処理装置
534、564 フラッシュEEPROM
536、566 高速SRAM
538、568 論理・監視回路
542 RTD
550 ステレオA/D変換器
552 RTD A/D変換器
554 乗算D/A変換器
562 マイクロコントローラ
576、588、592 電圧
580 HARTインターフェース
586 電流
612 ハウジング
702 フレーム
706 クランプ
720、722 ホイートストンブリッジ
A コリオリセンサピックアップ・駆動システム
B アプリケーション・制御システム
Claims (5)
- コリオリ質量流量センサにおいて、
フローチューブと、
光学検出プリント回路板上に配置された光源であって、前記フローチューブの第1の側に近接して配置された光源と、
前記光学検出プリント回路板上に配置された光検出器であって、前記フローチューブの第2の側に近接して配置された光検出器と、
前記フローチューブが前記光源及び前記光検出器間に画定された経路を通って動くように、前記フローチューブを振動させるために前記フローチューブに対して作動的に配置された駆動装置とを備えることを特徴とする、コリオリ質量流量センサ。 - 前記光源が、赤外線LEDを備え、前記光検出器が、赤外線フォトダイオードを備えることを特徴とする、請求項1に記載のコリオリ質量流量センサ。
- 前記光検出器が、フローチューブの直径より大きい活性表面を有するフォトダイオードを備えることを特徴とする、請求項1に記載のコリオリ質量流量センサ。
- 前記光源が、振動する前記フローチューブの変位が最大になる位置において、前記フローチューブに対して配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のコリオリ質量流量センサ。
- 前記フローチューブが静止しているときに、前記フローチューブが、前記光源と前記光検出器間で画定された経路内に部分的に配置されるように、前記光源が、前記フローチューブに対して配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のコリオリ質量流量センサ。
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