JP2011237353A - コリオリ流量計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】増減率取得手段は、駆動手段により一定の駆動力を与え、そのときの振動管の振動の減衰または成長の増減率を取得する。算出手段は、増減率取得手段により取得された増減率と、振動管の運動方程式とに基づいて、振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出する。診断手段は、算出手段により算出されたパラメータに基づいて振動管の状態を診断する。
【選択図】図1
Description
このコリオリ流量計によれば、増減率取得手段により取得された増減率と、振動管の運動方程式とに基づいて、振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出するので、振動管の状態を正確に診断することができる。
Md2X/dt2+DdX/dt+KX=GdX/dt ・・・(1)式
ここで、X:U字管の振動の変位、M:U字管全体の質量、D:ダンピング係数、K:U字管のばね定数、G:発振帰還電流ゲイン、ω:角周波数である。
d2X/dt2+DdX/Mdt+K/M・X=G/M・dX/dt ・・・(2)式
d2X/dt2+2ζωdX/dt+ω2X=G/M・dX/dt ・・・(3)式
d2X/dt2+(2ζω−G/M)dX/dt+ω2X=0 ・・・(4)式
X=Aexp{−ζω+G/(2M)}t×sin(ωt) ・・・(5)式
α1={−2ζω+G1/M}×ΔT ・・・(6)式
α2={−2ζω+G2/M}×ΔT ・・・(7)式
と置くと、(6)式および(7)式より、
M=(G1−G2)/(α1−α2) ・・・(8)式
となる。なお、増減率>1は振幅の成長を、増減率<1は振幅の減衰をそれぞれ示す。
K=M×ω2 ・・・(9)式
D=G1−(α1×M)/ΔT ・・・(10)式
正弦波:A×exp(−ζωt+G1/2M)t×sin(ωt+φ)
の2乗和Sjの計算を行う。
隣接する振幅の増減率Rは、
R=Sj/Sj-1=exp{(−2ζω+G1/M)・ΔT} ・・・(12)式
として算出される。これをjが1からLまで繰り返す。
α1=ln(RAVE)/ΔT=−2ζω+G1/M ・・・(14)式
として算出される。
正弦波:A×exp(−ζωt+G2/2M)t×sin(ωt+φ)
の2乗和Sjの計算を行う。以下、ステップS5およびステップS6と同様の演算を実行することにより、増減率α2(<1)は、
α2=ln(RAVE)/ΔT=−2ζω+G2/M ・・・(15)式
として算出される。
M=(G1−G2)/(α1−α2) ・・・(16)式
Y3=A2exp(α3×t)×sin2(ωt+φ)
Y4=A2exp(α4×t)×sin2(ωt+φ)
で与えられる。ただし、α3は発振帰還電流ゲインG3における増減率、α4は発振帰還電流ゲインG4における増減率であり、α3<1、α4<1である。
−(A2/2)/α3、および
−(A2/2)/α4
に収束するので、積分値の逆数から減衰率α3およびα4を求めることができる。
X=Aexp{−ζω+G/(2M)}t×sin(ωt)
であるから、発振帰還電流ゲインG3の場合には、
−2ζω+G3/M=α3
発振帰還電流ゲインG4の場合には、
−2ζω+G4/M=α4
である。これから、
M=(G3−G4)/(α3−α4)
K=Mω2
D=G3−α3×M
が算出できる((9)式、(10)式参照)。振幅Aは通常動作時のAsin(ωt)の実効値(図1における平滑回路4の出力)から求めることができる。
3 増幅器(増減率取得手段)
9 演算制御部(増減率取得手段、算出手段、診断手段)
Claims (8)
- 駆動手段により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体物の流量を計測するコリオリ流量計において、
前記駆動手段により一定の駆動力を与え、そのときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得手段と、
前記増減率取得手段により取得された前記増減率と、前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記パラメータに基づいて前記振動管の状態を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とするコリオリ流量計。 - 前記増減率取得手段は、流量を検出可能な範囲の振幅で前記振動管を振動させて前記増減率を取得することを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。
- 前記増減率取得手段は前記駆動手段により一定の駆動力を与えたときの前記振動管の振動の減衰および前記駆動手段により一定の駆動力を与えたときの前記振動管の振動の成長における前記増減率を取得することを特徴とする請求項1または2に記載のコリオリ流量計。
- 前記増減率取得手段は、前記コリオリ力を検出するためのセンサを用いて前記増減率を取得することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のコリオリ流量計。
- 前記診断手段は、前記算出手段により算出された前記ばね定数に基づいて前記振動管の腐食の状況を診断することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のコリオリ流量計。
- 前記診断手段は、前記算出手段により算出された前記減衰係数に基づいて前記振動管への付着物の状況を診断することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のコリオリ流量計。
- 前記増減率取得手段は、複数の単位時間についてそれぞれ前記振動管の振動の増減率を取得し、それらの平均値として前記増減率を取得することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のコリオリ流量計。
- 前記増減率取得手段は、前記振動管の変位を複数回サンプリングし、複数の前記変位を平均化して得られる前記振動管の振動幅の経時変化を前記増減率として取得することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のコリオリ流量計。
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