JP2012047644A - 振動式測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は外部振動による計測誤差を判定することを課題する。
【解決手段】流量計測制御回路２０は、入力フィルタ４０Ａ、４０Ｂ、正規化部５０Ａ、５０Ｂ、位相遅延フィルタ６０Ａ、６０Ｂ、φ計測部７０、φ−Δｔ変換部８０、Δｔ計測部９０、Δｔ判定部１００、出力フィルタ１１０、Δｔ−Ｑ変換部１２０を有する。検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差を求める演算方法としては、φ計測部７０による検出信号ＳＡ、ＳＢ間の位相差から時間差を求める方式（Ｘ）と、Δｔ計測部９０による検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差を直接求める方式（Ｙ）とがある。Δｔ判定部１００では、方式（Ｘ）により位相差φから求めた時間差Δｔ１、方式（Ｙ）により直接計測した時間差Δｔ２との差分Δｔ１−Δｔ２が一定値を超えた場合に、誤出力の可能性があると判定し、アラーム信号を出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は振動式測定装置に係り、特に計測精度を高めるように構成された振動式測定装置に関する。

被測流体が流れる流路を有するセンサチューブを振動させて被測流体の物理量（質量や密度など）を測定する測定装置として、コリオリ式質量流量計または振動式密度計と呼ばれる振動式測定装置がある。以下では、被測流体の質量流量を測定するコリオリ式質量流量計について説明する。

この振動式測定装置では、例えば、被測流体の質量流量を測定する場合、被測流体が流れるセンサチューブを加振器により管径方向に振動させ、加振器の上流側（流入側）及び下流側（流出側）にそれぞれ設けられたピックアップによりセンサチューブの流入側変位と流出側変位とのそれぞれの変位を示す検出信号を出力するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、振動式測定装置による被測流体の流量の演算方式としては、センサチューブの流入側変位（検出信号）と流出側変位（検出信号）との検出信号の時間差を直接求めてセンサチューブ内を流れる被測流体の流量を演算する時間差方式や、センサチューブの流入側変位（検出信号）と流出側変位（検出信号）との位相差からセンサチューブの流入側変位（検出信号）と流出側変位（検出信号）との検出信号の時間差を間接的に求めてセンサチューブ内を流れる被測流体の流量を演算する位相差方式がある。

特開２００８−６４５４４号公報

従来の振動式測定装置では、センサチューブに対し加振器以外の外部振動が作用したり、ピックアップより出力される検出信号に電気的なノイズがのるなどの外的要因により流量計測精度が低下する。より具体的には、例えば、時間差方式による流量計測の場合には、外部振動による変位を含んだセンサチューブの変位がピックアップにより検出されて検出信号が出力され、これらの外部振動の影響を受けた検出信号の時間差から被測流体の流量を計測することとなる。このため、外部振動の影響の度合いにより被測流体の流量計測精度が低下する可能性があるが、この流量計測精度の低下が生じている可能性があることがわからないという問題があった。

また、位相差方式による被測流体の流量計測においても、上述の時間差方式と同様に、流量計測精度の低下している可能性があることがわからないという問題があった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した振動式測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、被測流体が流れるセンサチューブと、
加振信号の入力により前記センサチューブを加振する加振器と、
前記加振器による加振力を制御する励振制御手段と、
前記加振器による加振位置よりも上流側の前記センサチューブの変位に応じた第１検出信号を出力する流入側検出器と、
前記加振器による加振位置よりも下流側の前記センサチューブの変位に応じた第２検出信号を出力する流出側検出器と、
前記流入側検出器より出力された第１検出信号と前記流出側検出器より出力された第２検出信号との差から前記被測流体の流量を演算する流量演算手段と、
を備えた振動式測定装置において、
前記流量演算手段は、
前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号との時間差を異なる方法で求める複数の時間差演算手段と、
前記複数の時間差演算手段から得られた各時間差を比較し、当該比較結果により前記複数の時間差演算手段から得られた各時間差が異なる場合に異常があることを検知する異常検知手段と、
を有することを特徴とする。
（２）本発明の前記複数の時間差演算手段は、
前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号との位相差を演算し、当該位相差から時間差を求める第１時間差演算手段と、
前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号とから直接時間差を求める第２時間差演算手段と、
を有することを特徴とする。
（３）本発明の前記第１時間差演算手段は、前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号との位相差から三角関数を用いて時間差を求めることを特徴とする。
（４）本発明の前記異常検知手段は、前記複数の時間差演算手段から得られた各時間差の偏差が所定値を超える場合に異常があることを検知することを特徴とする。

本発明によれば、複数の時間差演算手段から得られた各時間差を比較することにより、外部振動などの異常を検知することができる。

本発明による振動式測定装置の一実施例の正面図である。 振動式測定装置の側面図である。 流量計測制御回路を示すブロック図である。 流入側振動ピックアップ及び流出側振動ピックアップにより検出される通常の変位検出信号の波形図である。 ゼロクロスのタイミングのずれを示すグラフである。 流量計測制御回路の変形例１を示すブロック図である。 流量計測制御回路の変形例２を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

〔振動式測定装置の構成〕
図１は本発明による振動式測定装置の一実施例の正面図である。図２は振動式測定装置の側面図である。なお、振動式測定装置は、被測流体の密度、及び密度を利用して質量流量を求めることができるため、振動式密度計及びコリオリ式質量流量計として用いられる。振動式密度計とコリオリ式質量流量計とは、同様な構成であるので、本実施例では質量流量計として用いた場合について詳細に説明する。

図１及び図２に示されるように、振動式測定装置１０は、マニホルド１１と、マニホルド１１の上面に接続され、平行に形成された逆Ｕ字状のセンサチューブ１２，１３と、センサチューブ１２，１３の円弧状の中間部分１２ｃ，１３ｃ間に取り付けられた加振器１４と、センサチューブ１２と１３との流入側の相対変位を検出する流入側振動ピックアップ（流入側検出器）１５と、センサチューブ１２と１３との流出側の相対変位を検出する流出側振動ピックアップ（流出側検出器）１６とを有する。

マニホルド１１は、例えば、直方体形状の金属ブロックからなり、一方の端部に流入口１１ａが設けられ、他方の端部に流出口１１ｂが設けられている。そして、センサチューブ１２，１３の流入側端部１２ａ，１３ａが流入口１１ａに連通され、センサチューブ１２，１３の流出側端部１２ｂ，１３ｂが流出口１１ｂに連通されている。したがって、流入口１１ａに流入された流体は、センサチューブ１２，１３を通過して流出口１１ｂより外部に流出される。

加振器１４は、センサチューブ１２の先端に取り付けられた励振コイル１４ａとセンサチューブ１３の先端に取り付けられたマグネット１４ｂからなる。また、図２に示す流出側振動ピックアップ１６は、センサチューブ１２に取り付けられたセンサコイル１６ａと、センサチューブ１３に取り付けられたマグネット１６ｂとからなる。なお、流入側振動ピックアップ１５は、図２において、流出側振動ピックアップ１６と重なって見えないが、流出側振動ピックアップ１６と同様に、振動するセンサチューブ１２に取り付けられたセンサコイル１５ａと、センサチューブ１３に取り付けられたマグネット１５ｂとからなる。

また、本実施例では、図１に示すように、センサチューブ１２，１３の流入側又はマニホルド１１の流入口１１ａ付近の温度を測定する温度センサ１７が設けられている。

加振器１４、流入側振動ピックアップ１５、流出側振動ピックアップ１６は、図１に示すように正面からみてセンサチューブ１２，１３の中間位置を横切る縦線に対して対称に、且つ加振器１４を中心に流入側振動ピックアップ１５と流出側振動ピックアップ１６とが左右対称に設けられている。そして、加振器１４は流量計測制御回路２０により駆動制御され、流入側振動ピックアップ１５、流出側振動ピックアップ１６よりそれぞれ出力された検出信号（第１検出信号・第２検出信号）は、流量計測制御回路２０に入力される。

加振器１４は、励振コイル１４ａに正負のある交番電圧（交流信号）が印加されて生じる磁界に対してマグネット１４ｂが吸引又は反発することで、センサチューブ１２の中間部分を水平方向（Ｙ方向、図２参照）に振動させる。当然センサチューブ１３へはその反力として同じ力が働き、反対方向に振動する。

流入側振動ピックアップ１５は、センサコイル１５ａとマグネット１５ｂから構成されているので、センサコイル１５ａとマグネット１５ｂが流入側のセンサチューブ１２とセンサチューブ１３と共に近接・離間する。そのため、センサコイル１５ａからは、流入側におけるセンサコイル１５ａとマグネット１５ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号（第１検出信号）が出力される。

また、流出側振動ピックアップ１６は、上記センサコイル１６ａとマグネット１６ｂとから構成されているので、センサコイル１６ａ、マグネット１６ｂが流出側のセンサチューブ１２，１３と共に、近接・離間する。そのため、センサコイル１６ａからは、流出側におけるセンサコイル１６ａとマグネット１６ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号（第２検出信号）が出力される。
〔流量計測制御回路２０の構成〕
次に、上述した流量計測制御回路２０について図３を用いて説明する。

図３は、流量計測制御回路を示すブロック図である。尚、図３においては、各構成要素を模式的にブロック化して示しているが、各要素をソフトウエアにより作成された制御プログラムによって実施するようにしても良い。

図３に示されるように、流量計測制御回路２０は、入力フィルタ４０Ａ、４０Ｂ、正規化部５０Ａ、５０Ｂ、位相遅延フィルタ６０Ａ、６０Ｂ、φ計測部７０（第１時間差演算手段）、φ−Δｔ変換部８０、Δｔ計測部９０（第２時間差演算手段）、Δｔ判定部１００（異常検知手段）、出力フィルタ１１０、Δｔ−Ｑ変換部１２０を有する。φ計測部７０及びΔｔ計測部９０は、異なる方法で流入側と流出側との各検出信号の時間差Δｔを求める複数の時間差演算手段に相当する。

以下では、センサコイル１５ａ、１６ａからの検出信号をＳＡ、ＳＢとし、温度センサ１７からの温度検出信号をＴとする。

センサコイル１５ａ、１６ａの検出信号ＳＡ、ＳＢ及び温度センサ１７の温度検出信号Ｔは、ＡＤ変換器３０に入力されてデジタルサンプリングされて流量計測制御回路２０に入力される。ＡＤ変換器３０から出力された各検出信号は、流量計測制御回路２０の入力フィルタ４０Ａ、４０Ｂに入力される。

入力フィルタ４０Ａ、４０Ｂにおいては、各検出信号に含まれるノイズ成分を除去されると共に、センサチューブ１２、１３の振動周波数付近を通過させ、且つ流入側振動ピックアップ１５及び流出側振動ピックアップ１６の取付位置のずれによるオフセット成分をキャンセルするフィルタ処理が施される。

尚、このフィルタ処理には、ノイズ成分の除去を行なうローパスフィルタと、上記オフセットをキャンセルするためにセンサチューブ振動周波数よりも低い周波数にカットオフ周波数を設定したハイパスフィルタとの２種類のフィルタを用いる。また、上記ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いる代わりに２種類のカットオフ周波数を設定したバンドパスフィルタを用いても良い。

入力フィルタ４０Ａ、４０Ｂでフィルタ処理された信号は、正規化部５０Ａ、５０Ｂ及びφ計測部７０に入力される。ＡＤ変換器３０によりデジタル変換された検出信号は、例えば、０〜１０２３（１０ビットＡＤ変換器の場合）のデジタル値になるが、後段の処理で三角関数を利用するため、正規化部５０Ａ、５０Ｂにおいては、予め設定されたセンサチューブ１２、１３の振幅によって±１の範囲となるように正規化する。
〔検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差の演算方法〕
次に、検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差を求める演算方法について説明する。

検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差を求める演算方法としては、φ計測部７０による検出信号ＳＡ、ＳＢ間の位相差から時間差を求める方式（Ｘ）と、Δｔ計測部９０による検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差を直接求める方式（Ｙ）とがある。
〔検出信号ＳＡ、ＳＢ間の位相差から時間差を求める方式（Ｘ）〕
まずは、検出信号ＳＡ、ＳＢ間の位相差から時間差を求める方式について説明する。

ここで、検出信号ＳＡ、ＳＢは、センサチューブ１２、１３の振動状態を検出していることから、加振器１４を駆動する正弦波信号として検出される。また、振動するセンサチューブ１２、１３に流体が流れることによりセンサチューブ１２、１３にコリオリ力が働くことで、両検出信号ＳＡ、ＳＢ間に位相差φが生じている状態を想定すると、検出信号ＳＡ、ＳＢは、夫々以下の式で表現することができる。
ＳＡ信号：Ａ・ｓｉｎθ（−１≦Ａ≦＋１）・・・〔１〕
ＳＢ信号：Ｂ・ｓｉｎ（θ＋φ）（−１≦Ｂ≦＋１）・・・〔２〕
一方、位相遅延フィルタ６０Ａ、６０Ｂでは、ＳＡ信号、ＳＢ信号の位相を９０度遅延させる処理を行なう。そのため、遅延処理された各信号をＳＡ'信号、ＳＢ'信号とすると、次式にて表現することができる。
ＳＡ'信号：Ａ・ｃｏｓθ（−１≦Ａ≦＋１）・・・〔３〕
ＳＢ'信号：Ｂ・ｃｏｓ（θ＋φ）（−１≦Ｂ≦＋１）・・・〔４〕
位相遅延フィルタ６０Ａ、６０Ｂには、様々な方式が利用されているが、本実施例では、ＦｉＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成したヒルベルト（Ｈｉｌｂｅｒｔ）変換器を用いる。

前述した式〔１〕〜〔４〕に示す各信号を入力信号として、φ計測では、次のようなＳＡ信号、ＳＢ信号間の位相差を求める。両信号間の位相差φの正弦値ｓｉｎφを考えた場合、三角関数の加法定理から以下の式を得ることができる。

ｓｉｎφ＝ｓｉｎ｛（θ＋φ）−θ｝
＝ｓｉｎ（θ＋φ）・ｃｏｓθ−ｃｏｓ（θ＋φ）・ｓｉｎθ・・・〔５〕
つまり、上式〔５〕は以下のように置き換えて考えることができる。

ｓｉｎφ＝ＳＢ信号×ＳＡ'信号−ＳＢ'信号×ＳＡ信号・・・〔６〕
以上より、流入側振動ピックアップ１５及び流出側振動ピックアップ１６で計測した検出信号ＳＡ、ＳＢを利用して、上式〔５〕の演算を行なうことで、両信号ＳＡ、ＳＢ間の位相差φの正弦値ｓｉｎφを求めることができる。

さらに、φ＜＜１の場合には、φ≒ｓｉｎφが成立することから、上式〔５〕の演算結果がそのまま位相差φとなる。

尚、流体によっては、この近似を適用することができない位相差を発生することもある。そのような場合には、次式によって位相差φを求める。

φ＝ｓｉｎ^−１（ＳＢ信号×ＳＡ'信号−ＳＢ'信号×ＳＡ信号）・・・〔７〕
前述したφ計測部７０において、式〔７〕の演算が行なわれる。

次に、以下の式を利用して位相差φを時間差Δｔに変換する。尚、ｆ（Ｈｚ）は、センサチューブ１２、１３の振動周波数である。
Δｔ（ｓ）＝｛φ（ｄｅｇ）／３６０（ｄｅｇ）｝×｛１／ｆ（Ｈｚ）｝・・・〔８〕
前述したφ−Δｔ変換部８０において、式〔８〕の演算が行なわれる。

尚、計測した時間差に対して温度センサ１７によって検出された温度Ｔを利用してセンサチューブ１２、１３のヤング率を補正することで温度変化によって生じるセンサチューブ１２、１３の振動状態における変位の変化をキャンセルする。

次いで、上記のように求めた時間差Δｔの演算結果の安定化を図るために、出力フィルタ１１０を利用する。この出力フィルタ１１０は、流量出力に与えられる出力時定数に比例した移動平均処理を含んでいる。

出力フィルタ１１０による時間差Δｔの安定化、及び移動平均処理を行なった後、Δｔ−Ｑ変換部１２０により時間差に基づいて質量流量Ｑを演算する。最終的には、Δｔ−Ｑ変換部１２０より質量流量Ｑに応じた流量信号（アナログ出力、パルス出力）を外部に出力する。
〔検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差を直接求める方式（Ｙ）〕
次に、検出信号ＳＡ、ＳＢ間の時間差を直接求める方式について説明する。

この方式は、図４に示されるように、ＳＡ信号、ＳＢ信号が電圧０Ｖをクロスしたときの時間差Δｔを直接計測する方式である。但し、ＳＡ信号、ＳＢ信号をＡＤ変換器３０で計測するため、その計測値は図５に示すように離散的データとなってしまい、必ずしも、サンプリング周期のタイミングが０Ｖにならず、電圧０Ｖのタイミングで計測できるとは限らない。そこで、図５に示されるように、複数の計測データ（○印）から近似直線Ｉ、ＩＩを求め、この近似直線Ｉ、ＩＩから電圧０Ｖを通過するタイミングを推測することで、時間差Δｔを求める。

さらに、図３を参照して詳細に説明する。

まず、位相差計測で利用したＳＡ'信号、ＳＢ'信号を入力信号としてΔｔ計測部９０に入力する。ここで、複数の計測データからゼロクロスを推測する方法を説明する。

計測点での時間をｘｉ、電圧をｙｉとし、そのときの近似直線をｙ＝αｘ＋βとした場合、傾きαと切片βを次式〔９〕〔１０〕により求める。

Δｔ計測部９０においては、上記式〔９〕〔１０〕をＳＡ'信号、ＳＢ'信号に適用することで、夫々の近似直線Ｉ、ＩＩ（図５を参照）を得るので、以下のように夫々のゼロクロス時間を求め、その差分から時間差Δｔを求めることができる。

ゼロクロス時間＝−β／α・・・〔１１〕
Δｔ＝ＳＡ'信号のゼロクロス時間−ＳＢ'信号のゼロクロス時間・・・〔１２〕
次にΔｔ判定について説明する。

図４に示されるように、検出信号ＳＡ、ＳＢからなる同一の信号、同一の計測データを利用するため、位相差φから求めた時間差Δｔ１と直接計測した時間差Δｔ２は、理論的には同一である。しかし、ノイズ混入などがあった場合には、その結果には差違が生じる。これは、位相差φから求める場合には、波形全体の計測データを利用して位相差φ（時間差Δｔ）を求めることに対して、時間差Δｔを直接求める場合には、ゼロクロス付近だけの計測データを利用しているからである。

例えば、ゼロクロス付近だけにノイズが混入した場合、時間差Δｔを直接計測する方式（Ｙ）では、その結果には大きく影響がでるものと考えられるが、位相差φから計測する方式（Ｘ）では、平均化されてしまうため、結果への影響は小さくなる。

一方、ゼロクロス付近以外にノイズが混入した場合には、時間差Δｔを直接計測する方式（Ｙ）では影響を受けないが、位相差φを計測する方式（Ｘ）では、小さいながらも影響を受けることになる。これにより、ノイズ混入に対する影響度の違いから、両方式（Ｘ）（Ｙ）の結果には、差違がでることとなる。但し、両方式（Ｘ）（Ｙ）のどちらにどの程度の影響がでるのかを判断することは困難なので、Δｔ判定部１００においては、両方式（Ｘ）（Ｙ）の計測結果に差違が判定された場合に、誤出力の可能性があると判断することができる。

従って、図３に示すΔｔ判定部１００では、上記方式（Ｘ）により位相差φから求めた時間差Δｔ１、上記方式（Ｙ）により直接計測した時間差Δｔ２との差分Δｔ１−Δｔ２が一定値を超えた場合に、誤出力の可能性があると判定し、アラーム信号を出力する。

尚、上記式〔１〕〜〔８〕においては、ｓｉｎ方式による演算方法について説明したが、ｓｉｎ方式の代わりにｔａｎ方式による演算方法を用いても良い。ｔａｎ方式の演算式としては、次式〔１３〕のように表すことができる。

ｔａｎ｛（θ＋φ）−θ｝＝ｓｉｎ｛（θ＋φ）−θ｝／ｃｏｓ｛（θ＋φ）−θ｝
＝｛ｓｉｎ（θ＋φ）ｃｏｓθ−ｃｏｓ（θ＋φ）ｓｉｎθ｝／｛ｃｏｓ（θ＋φ）ｃｏｓθ＋ｓｉｎ（θ＋φ）ｓｉｎθ｝
＝｛Ａｓｉｎ（θ＋φ）Ｂｃｏｓθ−Ａｃｏｓ（θ＋φ）Ｂｓｉｎθ｝／｛Ａｃｏｓ（θ＋φ）Ｂｃｏｓθ＋Ａｓｉｎ（θ＋φ）Ｂｓｉｎθ｝・・・〔１３〕
この式〔１３〕では、ＡＢでくくることで振幅の項Ａ、Ｂが消えるため、センサ信号の振幅の影響を受けずに演算することができる。

ここで、流量計測制御回路２０の変形例について説明する。
〔変形例１〕
図６は流量計測制御回路の変形例１を示すブロック図である。図６において、前述した図３と同一部分には、同一符合を付してその説明を省略する。尚、図６においては、各構成要素を模式的にブロック化して示しているが、各要素をソフトウエアにより作成された制御プログラムによって実施するようにしても良い。

図６に示されるように、流量計測制御回路２０Ａは、Δｔ−Ｑ変換部１２０より出力された質量流量Ｑに応じた流量信号（アナログ出力、パルス出力）を保持する出力保持部１３０と、Δｔ−Ｑ変換部１２０からの出力をオン、オフする切替スイッチ１４０が設けられている。
出力保持部１３０は、Δｔ−Ｑ変換部１２０より出力された各サンプリング周期ごとに入力される流量信号を自動的に更新・保持する。なお、出力保持部１３０には、後述の切替スイッチ１４０の開閉・切替動作により、Δｔ判定部１００よりアラーム信号が入力されていない状態においてはΔｔ−Ｑ変換部１２０より出力された流量信号の更新記憶を繰り返し、アラーム信号が入力されているときには流量信号の更新記憶を停止することによりアラーム信号が出力される直前の流量信号が記憶されるようになっている。

切替スイッチ１４０は、Δｔ判定部１００よりのアラーム信号の出力の有無（異常の有無）により開閉される開閉部１４１と、アラーム信号の出力の有無（異常の有無）により切り替わる切替部１４２とよりなり、Δｔ判定部１００からのアラーム信号の入力がない（誤出力の可能性がない）ときは、開閉部１４１が閉状態とされるとともに切替部１４２が端子ａに接触しており、Δｔ−Ｑ変換部１２０から流量信号が外部に出力される。また、切替スイッチ１４０は、Δｔ判定部１００からアラーム信号が入力されると、開閉部１４１が開状態とされるとともに切替部１４２が端子ｂに接触する位置に切り替わることにより、出力保持部１３０に保持された流量信号（Δｔ判定部１００よりアラーム信号が出力される直前にΔｔ−Ｑ変換部１２０から出力された流量信号）が出力される。これにより、Δｔ判定部１００において、差分Δｔ１−Δｔ２が一定値を超えたと判定された場合には、出力保持部１３０に記憶されている流量信号（アラーム信号が入力される直前である異常発生前の流量信号）を出力することにより、Δｔ−Ｑ変換部１２０からの流量信号に誤差が含まれている可能性（誤出力の可能性）が高い流量信号の出力を防止する。

このように、Δｔ判定部１００で異常判定が行なわれた場合は、Δｔ−Ｑ変換部１２０から流量信号の出力を停止させると共に、出力保持部１３０に記憶された異常検出直前の流量信号を出力することができる。
〔変形例２〕
図７は流量計測制御回路の変形例２を示すブロック図である。図７において、前述した図３、図６と同一部分には、同一符合を付してその説明を省略する。尚、図７においては、各構成要素を模式的にブロック化して示しているが、各要素をソフトウエアにより作成された制御プログラムによって実施するようにしても良い。

図７に示されるように、流量計測制御回路２０Ｂは、φ判定部１５０、出力保持部１６０、切替スイッチ１７０が設けられており、φ計測部７０は前述の検出信号ＳＡ、ＳＢの位相差φを正接値から求め、当該位相差φを出力するように構成されている。

出力保持部１６０は、φ計測部７０より出力された位相差φの信号を保持しており、各サンプリング周期ごとに入力される位相差φの信号レベルを自動的に更新・保持する。なお、出力保持部１６０には、後述の切替スイッチ１７０の開閉・切替動作により、Φ判定部１５０から切替信号が出力されていない状態においてはφ計測部７０より出力された位相差φの更新記憶を繰り返し、切替信号が出力されているときには位相差φの更新記憶を停止することにより切替信号が出力される直前の位相差φが記憶されるようになっている。

切替スイッチ１７０は、φ判定部１５０よりの切替信号の出力の有無により開閉される開閉部１７１と、切替信号の出力の有無により切り替わる切替部１７２とよりなり、φ判定部１５０からの切替信号の入力がないときは、開閉部１７１が閉状態とされるとともに切替部１７２が端子ａに接触しており、φ計測部７０から出力される位相差φがφ−Δｔ変換部８０に出力される。また、切替スイッチ１７０は、φ判定部１５０から切替信号が入力されると、開閉部１７１が開状態とされると共に、切替部１７２が端子ｂに接触する位置に切り替わることにより、出力保持部１６０に保持された流量信号（φ判定部１５０より切替信号が出力される直前にφ計測部７０から出力された位相差φ）が出力される。

このように、位相差がφ＝９０ｄｅｇとなる場合におけるｔａｎφの値は不定となるため、図７に示す流量計測制御回路２０Ｂでは、φ判定部１５０において、φ＝９０ｄｅｇであることが判定された場合は、開閉部１７１を開状態とすると共に、切替スイッチ１７０の切替部１７２を端子ｂに接触する位置に切り替えることにより、φ計測部７０から出力された位相差φの信号を遮断するとともに、出力保持部１６０からφ＝９０ｄｅｇとなる直前の位相差φの信号を出力する。

このように、φ＝９０ｄｅｇでｔａｎφが不定となる場合は、出力保持部１６０からφ＝９０ｄｅｇとなる直前の位相差φの信号を出力することで、位相差φの計測値を安定化することができる。

尚、上記実施例では、センサチューブが逆Ｕ字状に曲げられた構成のものを例に挙げて説明したが、これに限らず、他の形状とされたセンサチューブを振動させる構成のものにも本発明が適用することができるのは勿論である。

また、上記実施例では、センサチューブの流入側変位と流出側変位とを、コイルとマグネットとを組み合わせたピックアップを用いた構成について説明したが、これに限らず、これ以外の構成からなる変位検出センサを用いても良いのは勿論である。

１０ 振動式測定装置
１１ マニホルド
１２，１３ センサチューブ
１４ 加振器
１４ａ 励振コイル
１４ｂ マグネット
１５ 流入側振動ピックアップ
１６ 流出側振動ピックアップ
１５ａ、１６ａ センサコイル
１５ｂ、１６ｂ マグネット
１７ 温度センサ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 流量計測制御回路
４０Ａ、４０Ｂ 入力フィルタ
５０Ａ、５０Ｂ 正規化部
６０Ａ、６０Ｂ 位相遅延フィルタ
７０ φ計測部
８０ φ−Δｔ変換部
９０ Δｔ計測部
１００ Δｔ判定部
１１０ 出力フィルタ
１２０ Δｔ−Ｑ変換部
１３０、１６０ 出力保持部
１４０、１７０ 切替スイッチ
１５０ φ判定部

Claims (4)

1. 被測流体が流れるセンサチューブと、
   加振信号の入力により前記センサチューブを加振する加振器と、
   前記加振器による加振力を制御する励振制御手段と、
   前記加振器による加振位置よりも上流側の前記センサチューブの変位に応じた第１検出信号を出力する流入側検出器と、
   前記加振器による加振位置よりも下流側の前記センサチューブの変位に応じた第２検出信号を出力する流出側検出器と、
   前記流入側検出器より出力された第１検出信号と前記流出側検出器より出力された第２検出信号との差から前記被測流体の流量を演算する流量演算手段と、
   を備えた振動式測定装置において、
   前記流量演算手段は、
   前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号との時間差を異なる方法で求める複数の時間差演算手段と、
   前記複数の時間差演算手段から得られた各時間差を比較し、当該比較結果により前記複数の時間差演算手段から得られた各時間差が異なる場合に異常があることを検知する異常検知手段と、
   を有することを特徴とする振動式測定装置。
2. 前記複数の時間差演算手段は、
   前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号との位相を演算し、当該位相差から時間差を求める第１時間差演算手段と、
   前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号とから直接時間差を求める第２時間差演算手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の振動式測定装置。
3. 前記第１時間差演算手段は、前記流入側検出器からの第１検出信号と前記流出側検出器からの第２検出信号との位相差から三角関数を用いて時間差を求めることを特徴とする請求項２に記載の振動式測定装置。
4. 前記異常検知手段は、前記複数の時間差演算手段から得られた各時間差の偏差が所定値を超える場合に異常があることを検知することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の振動式測定装置。

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