JP2583011B2 - コリオリ式計器及びコリオリ式計器について機械的零位置を得る方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 開示の背景 1.発明の分野 本発明は、実例を挙げると、温度による測定誤差を実
質的に除去するコリオリ式質量流量計に係る装置及び方
法に関するものであり、かかる質量流量計に設けられる
２つの別個の入力チャンネル回路間の特性の相違によっ
て生じ得る測定誤差を実質的に除去するものである。

2.従来技術の説明 現在、コリオリ式質量流量計は、種々のプロセス流体
の質量流量率の正確な計測手段として、種々の幅広い商
業的用途に益々使用されてきている。

一般に、（1985年１月１日付けでジェー・イー・スミ
ス（J.E.Smith）ほかに発行され、本願の譲受人の所有
に係る）合衆国特許番号第4,491,025号（以下、'025ス
ミス特許という）に述べられているようなコリオリ式質
量流量計は、１または２の平行管路を備えている。各管
路は、典型的には、Ｕ字状の流路若しくは流管からな
る。'025スミス特許に示されているように、各流路を作
動すると、軸を中心とした振幅が生じ、基準回転フレー
ム（rotational frame of reference）を形成する。Ｕ
字状の流路にとって、この軸は、曲げ軸（bending axi
s）と呼ぶことができる。プロセス流体が振幅する流路
の各々を流れるとき、流体の移動により、流体速度及び
流路の角速度の両方と直交するコリオリの力が反応的に
発生する。これらの反応的なコリオリの力は、流路を駆
動する力と比べて非常に小さなものであるが、なお、Ｕ
字状の流路の曲げ軸に対して垂直なねじり軸を中心とし
て、前記流路にねじりを引き起こす。各流路に加えられ
るねじり量は、流路を流れるプロセス流体の質量流量率
に関係する。このねじりは、各流路が移動する際の他の
流路または固定基準点に対する完全な速度プロフィール
を提供すべく、流路の一方または両方に取付けられた磁
気的速度センサから得られる速度信号を使用して、頻繁
に測定される。別々の２つの管路からなるコリオリ式質
量流量計においては、各流路が音叉の分割された枝部の
ように振幅するよう、両流路は反対方向に作動される。
この“音叉”動作は、有利なことに、さもなければコリ
オリの力を遮断するであろう好ましくない振幅の全てを
実質的に消滅させる。

かかるコリオリ式計器では、計器を通過する流体の質
量流量率は、一般的に、流路の一方の側方脚部に位置す
る一方の点が所定の位置（例えば、その振幅の中間平
面）を横切る瞬間から、流路の反対側の側方脚部に位置
する対応する他方の点がその対応する位置（例えば、そ
の他方の点についての振幅の中間平面）を横切る瞬間ま
でに経過する時間間隔（いわゆる“Δt"の値）に比例す
る。平行な２つの流路（管路）からなるコリオリ式質量
流量計にとって、この間隔は、一般に、これらの流路を
駆動する基本（共振）周波数において両流路に発生する
速度信号間の位相差に等しい。更に、各流路が振動する
共振周波数は、その流路の全質量、即ち、空の流路自体
の質量とその流路を流れる全流体の質量との和に依存す
る。前記全質量は、流路を流れる流体の密度の変化に応
じて変化するので、共振周波数は、流体密度のあらゆる
変化に伴い同様に変化し、これにより、流体密度の変化
の跡を追うために使用することができる。

これまで、業界では、両速度信号を少なくとも何らか
のアナログ回路を介して処理し、プロセス流体の質量流
量に比例する出力信号を発生することが開示されてき
た。特に、各速度センサに関する出力信号は、通常は、
例えば、ゼロ（零位）交差検出器（zero crossing dete
ctor）（比較器）を後段に接続する積分器のような、別
個の対応する入力チャンネル内に備えたアナログ回路を
介して加えられる。この点に関しては、具体的には、合
衆国特許第4,879,911号（1989年11月14日、エム・ジェ
ー・ゾロック（M.J.Zolock）に発行）、第4,872,351号
（1989年10月10日、ジェー・アール・ルエシュ（J.R.Ru
esch）に発行）、第4,843,890号（1989年７月４日、エ
ー・エル・サムソン（A.L.Samson）に発行）、及び第4,
422,338号（1983年12月27日、ジェー・イー・スミス
（J.E.Smith）に発行）を参照されたい。なお、これら
全ての特許は、また、本願の譲受人の所有にかかるもの
である。これらの特許に示される種々のアプローチによ
り、広範囲の用途において十分に正確な結果が得られる
一方、これらの文献に開示される計器は、公知のコリオ
リ式計器と同様に、やはり、その使用を困難にする共通
の欠点を有している。

具体的には、コリオリ式質量流量計は、両速度センサ
から発生される信号間における非常に小さな相互チャン
ネル位相差（inter−channel phase defference）と実
質上等しいΔｔの値を検出し、この差を質量流量率に比
例する信号に変換すべく動作する。表面上は、Δｔの値
は、時間差測定により得られるものであるが、この値
は、実際は、位相測定でもある。このような時間差測定
の使用は、速度センサ信号間に表れる位相差を正確に測
定する方法を提供するのに便利である。本願の譲受人に
より現在製造されているコリオリ式質量流量計において
は、この差は、最大流量で約130μsecに達する傾向にあ
る。コリオリ式質量流量計における各入力チャンネル
は、その入力信号に対しいくらかの内部位相遅延（inte
rnal phase delay）を付与する。この遅延量は、一般に
非常に小さいものであるが、検出中の前記小さな相互チ
ャンネル位相差、即ち130lsec以下の位相差と比較した
場合に、しばしば重要な意味を持つことがある。現在利
用可能なコリオリ式質量流量計は、各入力チャンネル
が、対応する速度信号に対し有限かつ一定量の位相遅延
を付与するという想定に基づくものである。これによ
り、これらのコリオリ式質量流量計は、一般に、計器校
正中に生じる真のゼロ流動（true zero flow condiitio
n）条件で、相互チャンネル位相差（Δｔ）または指示
された質量流量のいずれかをまず測定する。その後、実
際の流量を測定する一方、これらの計器は、その結果得
られる値を、何らかの方法で、測定されたΔｔまたは質
量流量率の値のいずれかから適宜減算し、その後計器を
流れるプロセス流体について、表面上は正確な質量流量
率値を発生する。

残念なことに、実用上、かかる想定は不正確であるこ
とが証明されている。まず、各入力チャンネルは、しば
しば、他方の入力チャンネルに対し、異なる量の内部位
相遅延を生じるばかりでなく、また、各入力チャンネル
により発生される位相遅延は、温度に依存し、対応する
温度変化にともない、一方の入力チャンネルと他方の入
力チャンネルとの間で異なる変化をする。この温度変動
性は、温度による相互チャンネル位相差を引き起こす。
計器を通って流れる実際の流動の結果生じる測定位相差
（Δｔ）は比較的小さいので、温度誘発された相互チャ
ンネル位相差に起因する速度信号間の測定位相差におけ
る誤差は、ある場合は、重大なものとなり得る。この誤
差は、一般に、現在利用されているコリオリ式質量流量
計では考慮されていない。ある状況下では、この誤差
は、顕著な温度依存誤差を質量流量率測定に引き起こ
し、測定にある程度悪影響を与える。

この誤差を防止すべく、業界で周知の解決方法の一つ
として、据付パイプ式（installed piped）のコリオリ
式質量流量計を、その電気的構成を含めて、温度制御さ
れた遮蔽手段（enclosure）で覆うものがある。この方
法は、計器が外部の温度変化に晒されることを防止し、
計器をその動作中に相対的に一定温度に維持するもので
あるが、計器の据付コストを大いに増加するため、全て
の用途に適しているとはいえない。よって、据付コスト
に関心がおかれるような用途では、この方法は一般に採
用されない。具体的には、特に、計器が室内に置かれ、
広範な温度変化に晒されないような用途乃至場所では、
温度誘発された相互チャンネル位相差が引き起こす測定
誤差は、一般的には予期されるものの、非常に小さく、
かつ、比較的一定となる傾向にある。したがって、この
誤差は、通常は使用者にとって許容範囲にある。残念な
ことに、計器が温度制御された遮蔽手段に収容されない
ような用途、例えば、計器が動作温度において広範な変
動を被ることが予想される室外据付のような場合は、か
かる誤差は、一般に異なるものとなり、重大なものとな
り得るため、考慮に入れる必要がある。

温度誘発された相互チャンネル位相差から生じる誤差
以外にも、多くの現在利用可能なコリオリ式質量流量計
には、不具合なことに、温度に関係して測定を不正確に
する他の原因がある。特に、コリオリ式質量流量計は、
一般に、流路の温度を測定すると共に、温度によって流
路の弾性が変化することから、流路の現在温度に基づ
き、計器因子の値を補正する。この計器因子は、補正さ
れた後、引続いて、相互チャンネル位相差（Δｔ）の値
を質量流量に比例的に関係付けるために使用される。流
路温度は、流路の外部表面に取り付けられる、白金RTD
（抵抗温度検出器）のような適当なアナログ式温度セン
サの出力をデジタル化することにより測定される。デジ
タル出力は、通常は、しばしば電圧周波数（V/F）変換
器から発生される周波数信号の形を取り、かかる周波数
信号は、所定のタイミング時間にわたって合計（計数）
され、流路温度に比例する累積デジタル値を発生する。
残念なことに、実用上、V/F変換器は、流路温度測定に
おいて、通常は、周囲温度の変化の度合によって、数度
程度の流路温度の測定誤差に至る可能性のある温度ドリ
フト（drift）をなにがしか呈する。この誤差は、今度
は、質量流量率に悪影響を与える。

コリオリ式質量流量計の入力チャンネルの特性の温度
依存変化を表面上取扱うべく、業界で提案される解決方
法として、合衆国特許第4,817,448号（1989年４月４
日、ジェー・ダブリュ・ハーガートン（J.W.Hargarte
n）に発行され、かつ、本願の譲受人により所有される
ものであり、以下'448ハーガートンほか特許という）に
開示されるものがある。この特許には、コリオリ式質量
流量計に使用される２チャンネル切換入力回路が開示さ
れている。特に、この回路は、２極２連（two−polar t
wo−throw）FET（電界効果トランジスタ）スイッチを、
速度センサの出力と両チャンネルへの入力との間に配置
している。一方の位置で、FETスイッチは、左右の速度
センサを左右のチャンネルの対応する入力へとそれぞれ
接続すると共に、他方の位置では、これらの接続が反転
される。このFETスイッチは、流路の運動の連続する各
サイクル毎に、その位置を変更すべく動作される。この
ようにして、各速度センサの出力は、両チャンネルに交
互に連続して加えられる。２サイクルの時間の間、両チ
ャンネルに加えられる速度波形に関して適正な時間間隔
が測定され、その後、それらの時間間隔が平均化され
て、各個別のチャンネルに起因する誤差を除去した単一
の時間間隔値が発生される。この結果得られる時間間隔
値は、その後、計器を流れる質量流量率を決定する際に
使用される。

この解決方法は、確かに、相互チャンネル位相差を実
質的に除去するが、その使い勝手がなにがしか制限され
るという欠点を有する。特に、'448ハーガートンほか特
許に開示される装置の入力回路は、積分器を備えていな
い。かかる積分器により提供されるはずの低域フィルタ
機能が全くないために、これらの入力回路はノイズの影
響を受け易い。残念なことに、この特許に開示されるス
イッチングの構成は、入力回路のスイッチ部分に積分器
を備えることを許容していないため、ノイズ防護のた
め、積分器をFETスイッチの後段に置く必要がある。残
念なことに、かかる場所では、積分器に固有の位相遅延
の補償は、多少は可能だとしても、容易に行えるもので
はない。積分器は、不具合なことに、入力回路における
位相遅延の最も大きな原因となる傾向にあるため、かよ
うな積分器を設けることは、測定されたΔｔ値に、誤差
成分、即ち、補償されない位相遅延を付加することにな
る。よって、その結果としての測定流量率の値は、誤差
成分を含むことになる。したがって、'448ハーガートン
ほか特許にある解決方法は、比較的ノイズを免れた環境
に限定的に適用できるものである。

よって、業界では、周囲温度の変化に対し実質的に感
度が低く、温度による好ましくない影響を顕著に示さ
ず、かつ、顕著なノイズ防護性を示すことができる正確
な流量及び流量率の出力値を供給するコリオリ式質量流
量計に対する要求がある。かかる計器は、周囲温度のか
なり広範な変化に対し、もしあるにしても、無視できる
程度の温度誘発された測定誤差しか示さない。その結
果、かかる計器は、広範囲の用途において、高度に正確
な流量測定に使用でき、特に、温度制御された遮蔽手段
内に収容する必要なしに使用できる。有利なことに、か
かる計器により提供されるより高い測定精度、及び、こ
れに付随する据付コストの削減により、計器の利用範囲
が広がるものと思われる。

発明の概要 本発明の目的は、周囲温度の変化に対し実質的に感度
が低く、正確な出力測定を可能にするコリオリ式質量流
量計を提供することにある。

具体的な目的は、全くではないにせよ、温度制御され
た遮蔽手段の必要性を実質的に無くしたコリオリ式質量
流量計を提供することにある。

別の具体的な目的は、測定流量及び流量率の値が、さ
もなくばスイッチング過渡現象から生じるような顕著な
誤差を、多少はあるにしても、含むことのないコリオリ
式質量流量計を提供することにある。

上記及び他の目的は、本発明の開示に従い、各チャン
ネルを、特に比較的短い間隔で、（ａ）当該チャンネル
の内部位相遅延の測定と、（ｂ）未処理の流動ベースの
Δｔ値（単数または複数）の測定との間で、周期動作さ
せることにより達成される。前記未処理のΔｔ値は、そ
の後、典型的には位相遅延の測定値をそこから減算する
ことにより補償され、補正Δｔ値を発生する。質量流量
率の現在値は、その後、従来のように未処理のΔｔ値を
使用するのではなく、補正Δｔ値を使用することにより
決定される。

具体的には、従来のコリオリ式質量流量計で一般に使
用されるものと同様の、２つの同一の入力チャンネル
（即ち、左側及び右側のチャンネル）を、２対の入力チ
ャンネル（即ち、対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃ）により置換え、
各チャンネル対により示される現在の内部位相遅延を測
定するようにする。両チャンネル対の各々は、自らの内
部位相遅延の測定、即ち、“ゼロ化”モードと、実際の
流動条件下でのΔｔ値の測定、即ち、“測定”モードと
の間で周期動作される。周期時間が短い場合、現在の位
相遅延値は、その時に各チャンネル対の特性に生じてい
るいかなる温度誘発変化をも正確に反映する。一旦、各
対についての現在の内部位相遅延値が分かると、その値
は、その後、当該対により当該対についての次回の測定
モード中に順次発生される流動ベースのΔｔ値を補正す
るのに使用される。各チャンネル対により提供される流
動ベースのΔｔ測定値は、当該固有の対に伴う現在の内
部位相遅延について補正されるので、これらのΔｔ値
は、計器の周囲温度及びその変化にかかわらず、いかな
る顕著な温度誘発誤差成分をも含まない。よって、本発
明に従い構成されたコリオリ式計器は、有利にも、広範
な温度変化を伴う環境において、基本的に温度変化によ
る精度低下を伴うことなく使用できる。

本発明の好適実施例の開示によれば、本発明の流量測
定回路は、３つの同様の別個の入力チャンネル（即ち、
チャンネルA,B及びＣ）を利用する。これら３つのチャ
ンネルのうちの２対の各々、即ち、対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃ
について、相互チャンネル位相差測定値が、連続的、か
つ、交互に取られる。チャンネルＣは、基準チャンネル
として機能し、２つの速度波形センサ信号のうちの一つ
（好適実施例用に特定すると、左側の速度センサ信号）
を、その入力信号として継続的に供給される。ゼロモー
ド及び測定モードの両方が、１対のチャンネルにおける
相互チャンネル位相差の測定を含む一方、これらのモー
ド間の主要な相違は、以下の通りである。即ち、ゼロモ
ードでは、同一の速度センサ信号が当該対の両チャンネ
ルに印加され、結果的な相互チャンネル位相差測定値
は、当該対の内部位相遅延の測定値となる。一方、測定
モードでは、左右の速度信号が当該対の異なる対応する
チャンネルに印加され、補正はされていないものの、現
在の流動ベースのΔｔ測定値を提供し、それ以降、現在
の質量流量及び質量流量率の値を決定する際に使用す
る。相互チャンネル位相差（Δｔ）の測定値は、両モー
ドの間に取られるが、説明を簡単にして混乱を避けるた
め、これらの値をその発生により区別する。ゼロモード
の間に発生する位相測定値は、相互チャンネル位相差測
定値といい、測定モードの間に発生するものは、Δｔ値
という。

具体的には、ゼロモードで動作するいかなるチャンネ
ル対、例えば、対Ａ−Ｃについても、同一の、即ち、左
側の速度センサ信号が当該対の両チャンネルの入力に印
加される。相互チャンネル位相差測定値は、その後、い
わゆる“ゼロ化”時間の間、連続的、かつ、反復的に取
られ、かかる時間中に平均化される。理論的には、当該
対の両チャンネルが同一の位相遅延を呈する場合、即
ち、チャンネルＡの位相遅延が基準チャンネルＣのそれ
と同一の場合、結果的な相互チャンネル位相差測定値
は、全てゼロと等しくなる。しかし、実際には、いかな
るときにも、全て３つのチャンネルは、通常は、異なる
内部位相遅延を有する。にもかかわらず、各対の位相遅
延は、同一の基準チャンネル、即ち、チャンネルＣに関
して測定されるので、２つの対の間の位相遅延における
いかなる差も、チャンネルＡ及びＢ間に発生する内部位
相遅延における差により引起こされる。一旦、“ゼロ
化”時間が終了すると、当該対の非基準チャンネルへの
入力は、他の速度センサ信号、即ち、右側の速度センサ
信号に切換えられる。その後、当該対が、流動ベースの
Δｔ値を測定する“測定”モードで動作する前に、有限
な時間、即ち、いわゆる“切換”時間を含む時間の経過
が許容される。切換時間は、全ての結果的な切換過渡現
象が安定するよう、十分長いものとされる。

１対のチャンネル、例えば、Ａ−Ｃがそのゼロモード
で動作する間、他方の対、例えば、Ｂ−Ｃは、その測定
モードで動作して、継続的な流量計測を提供する。いか
なるチャンネル対についても、その測定モード中に得ら
れる連続する流動ベースのΔｔ値の個々のものが、典型
的には減算により、前回のゼロモードの間に当該チャン
ネル対について測定された内部位相遅延の最も最近の値
によって補償される。

一方のチャンネル対が測定モードで動作する時間、即
ち、測定時間は、他方の対がゼロモードで動作する時間
の全体と等しい。この後者の時間は、後者のチャンネル
が、その非基準チャンネルの入力を右側から左側の速度
センサ信号に切換えると共に、最終的に、左側から再度
右側の速度センサ信号に切換える時間を含む。

測定時間の終了時に、チャンネル対は、単純に、その
モードを切換える。例えば、チャンネル対Ｂ−Ｃは、最
初は、その非基準チャンネルの入力を、右側から左側の
速度センサ信号に切換え、チャンネル対Ａ−Ｃは、流動
ベースのΔｔの測定を開始する。一旦、この入力切換が
完了すると、チャンネル対Ｂ−Ｃは、その後、ゼロ化を
受持ち、続いて、チャンネルが反対方向に切り替えられ
る。なお、このとき、チャンネル対Ａ−Ｃは、測定モー
ド等を維持して、以降の周期動作を行う。

更に、本発明の開示によれば、抵抗温度検出器（RT
D）により提供される流路温度の測定値における温度誘
発誤差、特に、V/F変換器における温度ドリフトに伴う
誤差も、有利なことに、除去される。具体的には、これ
らの誤差を除去するために、RTD電圧に加えて、２つの
基準電圧が、V/F変換器を介して、選択的、かつ、継続
的に、計数の形で周波数値に変換され、その後、計数周
波数値と測定流路温度との関係を示す線形関係、特に、
比例因子を画定するために使用される。そして、RTD電
圧についての計数種は数値をこの因子で単純に乗算する
ことにより、対応する測定流路温度値が得られる。基準
電圧は、もしあるにしても、温度変動に伴い顕著には変
化せず、各々が、V/F変換器を介して、比較的短い周期
（例えば、0.8秒のオーダ）で反復的に変換されるた
め、V/F変換器により発生する温度ドリフトのいかなる
ものも、これらの基準電圧自身についての計数周波数値
に正確に反映される。温度ドリフトは、両基準電圧及び
RTD電圧についての計数値に等しく影響を与えるが、そ
れらの間の関係は変えないので、比例因子は、RTD電圧
についての計数周波数値で乗算した場合、V/F変換器に
より発生するいかなる温度ドリフトからも実質的に独立
した真の温度値となる。測定温度における温度誘発誤差
を除去することにより、計器因子は、流路温度の変化を
正確に反映するよう、適宜補正される。

更に、本発明の計器は、計器構成中に得られる非流動
Δｔ測定値の数に基づき機械的零位の現在値（即ち、計
器のゼロ流動オフセット値）を決定する一方、本発明の
特徴は、これらの非流動Δｔ測定値のノイズが十分に低
い場合のみ、前記機械的零位の現在値を使用し、その他
の場合はその値を無視することにある。非流動Δｔ測定
値の数は、３つの因子のいずれかにより管理される。即
ち、（ａ）これらの測定値の標準偏差が収束限界未満と
なる全てのとき、（ｂ）ユーザが機械的零位処理を手動
により終了する全てのとき、及び、（ｃ）かかる測定値
が、所定の最大数取られた場合、である。

図面の簡単な説明 本発明の開示は、後述する詳細な説明を、添付図面と
共に考慮することにより明瞭に理解されるであろう。図
において、 図１は本発明の一実施例のコリオリ式質量流量計測装
置５を示す全体図である。

図２は図１に示す周知の計器回路20を詳細に示すブロ
ック図である。

図３は図3A及び3Bの図面用紙の正しい配置状態を示
す。

図3Aは及び3Bは本発明の一実施例による流量測定回路
30の好適事例の詳細なブロック図を共同して示す。

図４は図4A及び4Bの図面用紙の正しい配置状態を示
す。

図4A及び4Bは図3A及び3Bに示す流量測定回路30におけ
るチャンネル対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃにより遂行される動作
のタイミング図を共同して示す。

図５は図3A及び3Bに示す流量測定回路30内に設けられ
る回路70の状態表（state table）を示す。

図６は図3A及び3Bに示す流量測定回路30内に設けたマ
イクロプロセッサ80により実行される流量測定基本メイ
ンループ600の簡略化フローチャートを示す。

図７は図7A及び7Bの図面用紙の正しい配置状態を示
す。

図7A及び7Bは図6A及び6Bに示すメインループ600の一
部として実行される零位（ゼロ）決定（zero determini
ng）ルーチン700のフローチャートを共同して示す。

図８は図8A及び8Bの図面用紙の正しい配置状態を示
す。

図8A及び8Bは図7A及び7Bに示す零位決定ルーチン700
の一部として実行される機械的零位（MECHANICAL ZER
O）ルーチン800のフローチャートを共同して示す。

図９は、機械的零位（ゼロ）処理中に得られる測定Δ
ｔ値の標準偏差、即ちσΔｔにおいて、各対応する範囲
で行われる零位（ゼロ化）動作を概略的に示す。

図10は機械的零位（ゼロ）値として許容可能な範囲及
び許容不能な範囲を概略的に示す。

図11は、図3A及び3Bに示す本発明の流量測定回路30内
に設けたマイクロプロセッサ80により、周期的割込ベー
スで実行されるRTD温度処理ルーチン1100を示すフロー
チャートである。

理解を容易にすべく、適切な場合は、各図について共
通な同一要素を示すため同一の参照番号を使用する。

詳細な説明 以下の説明を読めば、当業者であれば、本発明の技術
が、多重アナログ入力チャンネルを利用して多重入力を
測定する広範囲の回路に具体化できることを、容易に理
解するであろう。有利なことに、本発明を使用すれば、
さもなくば個々のチャンネル間で生じると共に、例え
ば、内部のアナログ回路に異なる悪影響を及ぼす温度、
時間の経過及び／または他の現象に起因する特性の差か
ら生じるような誤差は、全てではないにせよ、実質的に
除去される。勿論、計器が、流量、流量率、密度または
他のパラメータを計測するかどうかにかかわらず、どの
ようなコリオリ式質量流量計をもかかる目的に使用でき
る。にもかかわらず、説明を簡明にすべく、本発明の入
力回路は、具体的には質量流量率（mass flow rate）及
び合計質量流量（totalized mass flow）を測定する２
流路（管路）コリオリ式質量流量計に関連して説明す
る。

図１はコリオリ式質量流量計測装置５を示す全体図で
ある。

図に示すように、装置５は、２つの基本要素、即ち、
コリオリ式計器アセンブリ10及び計器回路20からなる。
計器アセンブリ10は、所望のプロセス流体の質量流量率
を測定する。計器回路20は、リード線100を介して計器
アセンブリ10に接続され、図示の例では、質量流量率及
び合計質量流量に関する情報を提供する。質量流量率情
報は、周波数の形で、かつ、目盛化パルス（scaled pul
se）の形で、リード線26を介して供給される。更に、質
量流量率情報は、また、下流のプロセス制御及び／また
は計測装置への接続を容易にすべく、４−20mAのアナロ
グ信号の形で、リード線26を介して供給される。

コリオリ式計器アセンブリ10は、図に示すように、一
対のマニホルド110及び110′と、管状部材150と、一対
の平行な流路（チューブ）130及び130′と、駆動機構18
0と、一対の速度検出コイル160_L及び160_Rと、一対の永
久磁石170_L及び170_Rとを具備する。流路130及び130′
は、略Ｕ字状をなし、その端部を流路取付ブロック120
及び120′に取付けている。流路取付ブロック120,120′
は、それぞれマニホルド110,110′に固定されている。
両流路130,130′には、感圧継手（pressure sensitive
joint）は設けられていない。

図１に示すように、流路130及び130′の側方脚部131,
131′,134及び134'は、流路取付ブロック120及び120′
に固定して取付けられると共に、これらの流路取付ブロ
ック120及び120′は、マニホルド110及び110′に固定し
て取付けられている。これにより、コリオリ式計器アセ
ンブリ10を通過する連続的な閉流路が形成される。具体
的には、計器アセンブリ10を、入口端101及び出口端10
1′を介して、計測中のプロセス流体を移送する流路シ
ステム（図示略）に接続する場合、流体は、マニホルド
110の入口端101内のオリフィスを介して計器内に流入
し、その内部の断面を徐々に変化させる通路を介して、
流路取付ブロック120へ導入される。流体は、ここで分
割されて、流路130及び130′により連結される。プロセ
ス流体は、流路130及び130′を出るときに、流路取付ブ
ロック120′内で単一の流れとなるよう再合流され、そ
の後、マニホルド110′へと連絡される。点線105で示す
ように、マニホルド110′内において、流体は、マニホ
ルド110内の通路と同様に断面を徐々に変化させる通路
を介して、出口端101′内のオリフィスへと流動する。
流体は、出口端101′で前記流路システムへと再流入す
る。管状部材150は、いかなる流体の通路となることも
ない。その代わり、管状部材150は、マニホルド110及び
110′を軸方向に整合させると共に、マニホルド110及び
110′への流路取付ブロック120及び120′並びに流路130
及び130′の取付を容易にすべく、マニホルド110及び11
0′の間隔を所定量に維持すべく機能する。

Ｕ字状の流路130及び130′は、曲げ軸Ｗ−Ｗ及びＷ′
−Ｗ′に関する慣性モーメント及びばね定数がそれぞれ
実質的に同一となるよう、適宜選択して、流路取り付け
ブロック120及び120′に適切に取付ける。これらの曲げ
軸Ｗ−Ｗ及びＷ′−Ｗ′は、Ｕ字状の流路130及び130′
の側方脚部131,131′,134及び134′に対して直交して配
向され、各流路取付ブロック120及び120′の近傍に配置
されている。Ｕ字状の流路130及び130′は、流路取付ブ
ロック120及び120′から基本的に平行に外方へと延び、
それらの曲げ軸Ｗ−Ｗ及びＷ′−Ｗ′に関し実質的に同
一の慣性モーメント及び同一のばね定数を有している。
流路130及び130′のばね定数は温度と共に変化するた
め、抵抗温度検出器（RTD）190（典型的には白金RTD装
置）が、流路130及び130′の一方、ここでは流路130′
に取付けられ、その流路130′の温度を継続して測定す
る。流路130′の温度、ひいては、内部を流れる所定の
電流により抵抗温度検出器（RTD）190に現れる電圧は、
流路130′を通過する流体の温度により左右される。抵
抗温度検出器（RTD）190に現れる温度依存電圧は、周知
の方法で、流路温度のいかなる変化に対してもばね定数
の値を適正に補償するよう計器回路20により使用され
る。抵抗温度検出器（RTD）190は、リード線195を介し
て計器回路20に接続されている。

これらの両流路130及び130′は、典型的には正弦波
で、各々の曲げ軸Ｗ−Ｗ及びＷ′−Ｗ′を中心として、
反対方向に、かつ、基本的にそれらに同一の共振周波数
で駆動される。このように、両流路130及び130′は、音
叉の分岐部（tines）と同様にして振動する。駆動機構1
80は、流路130及び130′に振動駆動力を付与する。この
駆動機構180は、両流路130及び130′に同一周波数の正
弦波振動を付与する多くの周知の装置の一つより構成す
ることができ、例えば、図示の流路130′に取付けられ
た磁石と、図示の流路130に取付けられ、交流電流が通
過する対向コイルより構成することができる。駆動機構
180には、リード線185を介して計器回路20より適当な駆
動信号が印加される。

これらの流路130及び130′を反対方向に駆動する間、
流体が両流路130及び130′を通って流れると、コリオリ
の力が各流路130,130′の隣接する側方脚部131及び13
1′または134及び134′に沿って、かつ、反対方向に発
生する。即ち、側方脚部131に発生するコリオリの力
は、側方脚部131′に発生するコリオリの力と反対方向
となる。流体が流路130及び130′内を基本的に同一方向
に平行して流れるにもかかわらず、（所定の振幅で）振
動する流路130及び130′の角速度ベクトルは、基本的に
平行方向にではあるが、反対方向に位置するということ
により、かかる現象が発生する。したがって、コリオリ
の力の結果として、両流路130及び130′の２分の１の振
動サイクルの間、側方脚部131及び131′は、駆動機構18
0から流路130及び130′に発生する振動運動のみによっ
て側方脚部131及び131′間の距離が最小となる場合より
も、更に互いに接近するようねじりを加えられる。次の
２分の１サイクルの間、上記のように発生したコリオリ
の力は、駆動機構180から流路130及び130′に発生する
振動運動のみによって側方脚部131及び131′間の距離が
最大となる場合よりも、更に互いに離間するよう側方脚
部131及び131′にねじりを加える。

なお、当業者に周知のように、側方脚部134及び134′
は側方脚部131及び131′と同様に機能するので、側方脚
部134及び134′についての詳細な説明は省略する。

流路130及び130′の振動中、他方の対の側方脚部より
一層互いに接近するよう付勢される一方の対の隣接する
側方脚部は、他方の対の側方脚部の速度がゼロ交差する
前、その速度がゼロ交差したときに、移動終点に到達す
る。一方の対の隣接する側方脚部が移動終点に達する瞬
間から、他方の対の側方脚部、即ち、更に離間するよう
付勢される対の側方脚部がその移動終点に到達する瞬間
まで継続する時間間隔（本文中では、相互チャンネル位
相差、時間差または単に“Δt"値という）は、実質的
に、計器アセンブリ10を通って流れる流体の質量流量率
に比例する。平行通路型コリオリ式質量流量計の動作原
理についての、上記のものより一層詳細な説明について
は、合衆国特許第4,491,025号（1985年１月１日、ジェ
ー・イー・スミス（J.E.Smith）に発行）を参照された
い。

時間間隔、Δｔを計測すべく、流路130及び130′のい
ずれか一方の自由端近傍には、速度検出コイル160_L及び
160_Rが取付けられると共に、他方の流路130,130′の自
由端近傍には永久磁石170_L及び170_Rが取付けられてい
る。永久磁石170_L及び170_Rは、各永久磁石170_L,170_Rを
取巻くと共に、磁界が本質的に均一である体積空間中
に、前記速度検出コイル160_L,160_Rを位置させるよう配
置される。この構成により、速度検出コイル160_L及び16
0_Rから発生される電気信号出力により、流路130及び13
0′の移動行程全体の速度プロフィールが得られ、ま
た、前記電気信号出力は、多くの周知の方法のいずれか
により、前記時間間隔及び計器を通過する流体の質量流
量率を決定すべく処理可能である。特に、速度検出コイ
ル160_L及び160_Rは左右の速度信号を発生し、それらの速
度信号はリード線165_L及び165_Rにそれぞれ現れる。こう
して、速度検出コイル160_L及び160_R並びに対応する永久
磁石170_L及び170_Rは、それぞれ、左右の速度センサを構
成する。前記時間間隔Δｔは、表面上は時差測定により
得られるけれども、時間間隔Δｔは、実際は位相測定で
ある。こうした時差測定の利用により、左右の速度セン
サ信号間で生じている筈の位相差を正確に測定する方法
が提供される。

注記のように、計器回路20は、リード線195に現れるR
TD（抵抗温度検出器）信号、並びに、リード線165_L及び
165_Rに現れる左右の速度信号を入力として受取る。計器
回路20は、また、注記のように、リード線185への駆動
信号を発生する。リード線165_L、165_R、185及び195は、
集合的にリード線100という。計器回路20は、左右の速
度信号の両方及びRTD信号を処理して、計器アセンブリ1
0を通って流れる流体の質量流量率及び合計質量流量を
決定する。この質量流量率は、計器回路20により、４〜
20mAのアナログ信号の形で、リード線26内の関連回線に
供給される。質量流量率の情報は、また、下流の装置へ
接続するリード線26内の適当な回線に、周波数の形で
（典型的には、最大０〜10KHzの範囲で）供給される。

公知の計器回路20のブロック図を図２に示す。ここ
で、図示のように、計器回路20は、流量測定回路23と、
流路（流管）駆動回路27と、ディスプレイ29より構成さ
れる。

図２に示すように、流路駆動回路27は、リード線185
を介して、駆動機構180に、適正に交互に反復された、
または、パルス化された駆動信号を供給する。この流路
駆動回路27は、駆動信号をリード線165_L及び25に現れる
左側の速度信号と同期させる。流路駆動回路27は、動作
中に、両流路（流管）を、基本共振周波数で反対方向へ
正弦波振動運動するよう維持する。業界で知られるよう
に、この周波数は、流路自身の種々の特徴及び流路を流
れるプロセス流体の密度を含む数々の因子に左右され
る。流路駆動回路27は、業界で周知であり、その具体的
な実施は、本発明のいかなる成分をも構成しないので、
この流路駆動回路27は、ここでは、これ以上詳細に説明
しない。この点に関しては、合衆国特許第5,009,109号
（1991年４月23日、ピー・カロティ（P.Kalotay）ほか
に発行）、第4,934,196号（1990年６月19日、ピー・ロ
マーノ（P.Romano）に発行）、及び、第4,876,879号（1
989年10月31日、ジェー・ルエシュ（J.Ruesch）に発
行）を参照されたい。これらは全て、本願の譲受人によ
り所有され、流路駆動回路に関する異なる実施例につい
て記述するものである。

流量測定回路23は、リード線195に現れるRTD信号と共
に、リード線165_L及び165_Rに現れる左右の速度信号を、
周知の方法により、それぞれ処理して、計器アセンブリ
10を通過するプロセス流体の質量流量率及び合計質量流
量を決定する。結果として得られる質量流量率情報は、
その他の下流のプロセス制御装置（図示略）への接続を
容易にするために、４〜20mAの出力信号としてリード線
263を介して供給されると共に、遠隔積算計（remote to
talizer）（図示略）への接続を容易にするために、目
盛化（scaled）周波数信号としてリード線262を介して
供給される。リード線262及び263に現れる信号は、図１
に示すリード線26に集合的に現れるプロセス信号の一部
を構成する。リード線26内の他のリード線（特に図示し
ない）は、他のプロセスパラメータと同様に、合計流量
情報を、適当なディスプレイ、遠隔測定装置及び／また
は下流の処理装置への接続用に、デジタル信号の形で供
給する。

流量測定回路23が質量流量率及び合計流量情報を発生
するための方法は、当業者にとって周知であるので、本
発明と密接な関係のある回路構成部分についてのみ、以
下に説明する。この点に関し、流量測定回路23は、２つ
の別個の入力チャンネル、即ち、左側のチャンネル202
及び右側のチャンネル212を備える。各チャンネル202,2
12は、積分器206,216と、２つのゼロ交差検出器（zero
crossing detector）208、218とを備える。両チャンネ
ル202、212内では、左右の速度信号が、実際には低域フ
ィルタを構成する積分器206及び216にそれぞれ印加され
る。その結果これらの積分器206及び216から得られる出
力は、ゼロ交差検出器（実際には比較器）208及び218に
印加される。各ゼロ交差検出器208,218は、対応する積
分速度信号が、所定の小さな正または負の電圧レベル、
例えば±ｖにより表される電圧ウインド（voltage wind
ow）を超えたときは、常に、レベル変更を行う。両ゼロ
交差検出器208及び218の出力は、これらの出力における
対応する変化間で生じるタイミング間隔を、クロックパ
ルスの計数により測定すべく、カウンタ220に制御信号
として供給される。この間隔は、周知のΔｔ値であり、
プロセス流体の質量流量率と共に変化する。計数して得
られた値は、処理回路235に入力データとして並列に印
加される。更に、抵抗温度検出器（RTD）190は、RTD入
力回路224の入力に接続されている。RTD入力回路224
は、一定の駆動電流を抵抗温度検出器（RTD）190に供給
すると共に、抵抗温度検出器（RTD）190に現れる電圧を
線形化し、この電圧を、電圧周波数（V/F）変換器226を
使用して、RTD電圧におけるいかなる変化に対しても比
例して変化する目盛化周波数（scaled frequency）を有
する一連のパルスに変換する。その結果としてRTD入力
回路224から得られる一連のパルスは、カウンタ228に入
力として印加される。カウンタ228は、前記一連のパル
スを周期的に計数し、かつ、測定温度に比例する値を計
数の形で発生する。カウンタ228の内容は、また、処理
回路235に、入力データとして並列に印加される。典型
的にはマイクロプロセッサをベースとしたシステムから
なる処理回路235は、そこに印加されるデジタル化した
Δｔ値及び温度値から、現在の質量流量率を決定する。
この点に関し、デジタル化した温度値は、流路の現在温
度に基づき計器因子の値を補正するため、及び、そうす
ることにより、温度による流路の弾性の変化を補償する
ために使用される。補正された計器因子（即ち、温度補
償された計器因子RF）は、続いて、現在の測定Δｔ値か
ら質量流量率を比例的に決定するために使用される。質
量流量率を決定したら、処理回路235は、合計質量流量
を更新すると共に、例えば、局所のディスプレイ29及び
／または下流のプロセス制御装置に接続するリード線26
を介して、適切な質量流量率出力信号を供給する。

左右のチャンネル202,212内に備えられたアナログ回
路は、不利なことに、処理回路235から発生する結果的
な質量流量及び質量流量率の値に、いくらかの誤差を投
入することが明らかとなっている。具体的には、積分器
206,216の入力及びゼロ交差検出器208,218の出力間で測
定した場合に、各入力チャンネル202,212が、他方のチ
ャンネル202,212に対し、異なる量の位相遅延を有する
のみならず、各チャンネル202,212内部に発生する位相
遅延が、温度に依存し、かつ、温度の対応する変化に伴
い、一方のチャンネル202,212と他方のチャンネル202,2
12との間でしばしば異なる変化をする。すると、例え
ば、左側のチャンネル202は、右側のチャンネル212が呈
する位相遅延とは異なる温度依存変化をする位相遅延を
呈する。かかる変化の結果、自ら測定Δｔ値における誤
差成分となる温度誘発された相互チャンネル位相遅延が
生じる。計器を通過する実際の流量自身の結果生じるΔ
ｔ値は、比較的小さいので、かかる誤差成分は、ある場
合には、重要な意味を持つ。この誤差は、一般に、現在
利用可能なコリオリ式質量流量計では考慮されていな
い。ある状況下では、特に、計器が室外環境に置かれ、
広範な温度変動を受ける場合は、かかる誤差により、質
量流量率測定には顕著な温度依存誤差が生じ、測定に何
らかの悪影響を与える。

ここで、測定Δｔ値における温度依存誤差とは別に、
温度測定回路23自体が、処理回路235により得られる質
量流量及び流量率の値における温度誘発測定誤差の原因
を付加する。この点に関し、RTD入力回路224内に設けた
V/F変換器226は、かかる全ての変換器と同様に、温度ド
リフトを呈する。この温度ドリフトは、周囲温度の変化
の大きさに基づくものであり、流路温度の測定におい
て、数度程度に達する誤差となる可能性がある。この誤
差は、また、質量流量率及び合計質量流量の値を損なう
補正計器因子中の誤差ともなる。

公知のコリオリ式計器、特に、流量測定回路23を典型
とする回路を備えるものに伴う欠点を除去すべく、出願
人は、コリオリ式計器の流量測定回路に使用され、計器
により得られる質量流量及び質量流量率の値の温度変化
に対する感度を実質的に低くして、その全体の精度を向
上する技術を開発した。

具体的には、本発明の開示によれば、従来技術の測定
回路で通常使用される２つの同一の入力チャンネル（即
ち、左側及び右側のチャンネル）が、２つの対の入力チ
ャンネル（即ち、対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃ）により置き換え
られ、それらの２対のチャンネルにより、各チャンネル
対が呈する位相遅延の測定が許容されるようになってい
る。位相遅延の現在値を各チャンネル対が検出すると、
その値は、順次、そのチャンネル対により続いて測定さ
れる流動ベースのΔｔ値の補正に使用される。チャンネ
ル対の各々は、自身の内部位相遅延の測定、即ち、“ゼ
ロ化（零位）”モードと、実際の流動条件についてのΔ
ｔ値の測定、即ち、“測定”モードとの間を、比較的短
い間隔で周期動作するため、位相遅延の現在値は、各チ
ャンネル対の特性にその後生じるいかなる温度誘発変化
をも正確に反映する。各チャンネル対により供給される
流動ベースのΔｔの測定値が、当該対に伴う現在の内部
位相遅延について補正されるので、これらのΔｔ値に
は、計器の周囲温度及びその変化にかかわらず、いかな
る重要な温度誘発誤差成分も含まれない。よって、本発
明に従い構成されたコリオリ式計器は、広範に温度が変
化する環境において有利に使用可能であり、基本的に温
度変化による精度の低下を伴わない。

特に、本発明の流量測定回路は、３つの別個、かつ、
同様の入力チャンネル（即ち、チャンネルA,B及びＣ）
を利用し、それらのチャンネルを介して、３つのチャン
ネルについての２対、即ち、対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃについ
て、連続して交互に、相互チャンネル位相遅延の測定値
を取る。チャンネル対Ａ−ＣはチャンネルＡ及びＣから
なり、チャンネル対Ｂ−ＣはチャンネルＢ及びＣからな
る。チャンネルＣは、基準チャンネルとして機能し、そ
の入力信号として、前記２つの速度波形センサ信号のう
ちの一つ、好適事例用に具体的に示すならば前記左側の
速度センサ信号が、連続的に供給される。左右の速度セ
ンサ信号のいずれかが、チャンネルＡ及びＢへの入力と
なる。ゼロ化モード（ゼロモード）及び測定モードの両
方とも、一対のチャンネルにおける相互チャンネル位相
差の測定を含む一方、両モード間の主要な相違点は以下
の点にある。即ち、ゼロモードでは、前記（左側の）速
度センサ信号が前記対の両チャンネルに印加され、結果
として得られる相互チャンネル位相差の測定値により、
当該対についての内部位相遅延の測定値を提供するよう
になっている。一方、測定モードでは、左右の速度信号
が、前記対における異なるチャンネルに対応して印加さ
れ、現在の質量流量及び質量流量率の値を決定するため
に次段で使用する現在の流動ベースのΔｔ値についての
測定値を、補正はしないものの、提供する。相互チャン
ネル位相差（Δｔ）の測定値は、両モードの間中得られ
るが、問題を簡略化して混乱を避けるため、これらの値
を、その発生により区別する。以後、ゼロモードの間に
発生する位相測定値は、相互チャンネル位相差測定値と
いい、測定モードの間に発生するものは、Δｔ値とい
う。また、全てのチャンネル対についての相互チャンネ
ル位相差測定値及びΔｔ値の両者は、以後、集合的にタ
イミング測定値という。

具体的には、ゼロモードで動作する全てのチャンネル
対、例えば対Ａ−Ｃに対し、前記（左側の）速度センサ
信号が当該対の両チャンネルの入力に印加される。その
後、いわゆる“ゼロ化”時間（zeroing interval）の
間、相互チャンネル位相差測定値が連続的、かつ、反復
的に取られ、その結果がこの時間の間に平均化される。
理論的には、この対のチャンネルの両者が同一の内部位
相遅延を呈する場合、即ち、チャンネルＡを介した位相
遅延が基準チャンネルＣの位相遅延と同一である場合、
結果としての相互チャンネル位相差測定値は、全てゼロ
と等しくなる。しかし、実際には、いかなるときでも、
３つのチャンネルの全てが、通常は、異なる内部位相遅
延を有している。にもかかわらず、各対についての位相
遅延は、前記基準チャンネル、即ち、チャンネルＣに関
して測定されるので、２つの対の間での位相遅延におけ
るいかなる差も、チャンネルＡ及びＢ間に発生する内部
位相遅延における差により引き起こされることになる。
“ゼロ化”時間が終了すると、前記対における非基準チ
ャンネルへの入力は、もう一方の速度センサ信号、即
ち、右側の速度センサ信号に切換えられる。その後、流
動ベースのΔｔ値を測定する“測定”モードで前記チャ
ンネル対が動作される前に、いわゆる“切換（スイッチ
ング）”時間を含む有限な時間の終了が許容される。切
換時間は、全ての結果的に生じる切換過渡現象（switch
ing transients）が安定可能なよう、即ち、その振幅が
所定レベル以下となることができるよう十分に長いもの
とされる。

一方の対のチャンネル、例えば、Ａ−Ｃは、そのゼロ
モードで動作する一方、他方の対、例えば、Ｂ−Ｃは、
その測定モードで動作する。各チャンネル対について、
その測定モードの間に得られる連続して測定される流動
ベースΔｔ値の各々は、典型的には減算により、その前
のゼロモードの間に当該チャンネル対について測定され
た内部位相遅延の最も最近の値により補償される。

一方のチャンネル対が測定モードで動作する時間、即
ち、前記測定時間は、他方の対がゼロモードで動作する
時間の全体に等しい。後者の時間（即ち、前記“ゼロ
化”時間）は、後者のチャンネルがその非基準チャンネ
ルの入力を右側から左側の速度センサ信号に切換える時
間（即ち、前記“切換え”時間）を含み、（いわゆる
“ゼロ化”時間の間）ゼロ化を遂行し、最終的に、その
非基準チャンネルの入力を左側から再度右側の速度セン
サ信号に切換える。前記ゼロ化時間は、２つの切換時間
及び１つのゼロ化時間の両方を含むことに注意された
い。

測定時間の終了時に、前記チャンネル対は、単純にモ
ードを切換える。即ち、図示の例では、チャンネル対Ｂ
−Ｃは、最初はその非基準チャンネルの入力を右側から
左側の速度センサ信号に切換え、チャンネル対Ａ−Ｃ
は、流動ベースのΔｔの測定を開始する。この入力切換
が終了すると、チャンネル対Ｂ−Ｃは、次に、ゼロ化を
受持ち、その後、チャンネルが反対方向に切換えられ
る。一方、チャンネル対Ａ−Ｃは、測定モード等を、連
続的周期動作の間維持する。チャンネル対が、後者の切
換動作を終了した後で、かつ、その測定モードでの動作
を開始する前に、そのチャンネルは、所望であれば、構
成の簡略化のために“ゼロ化”時間と同一時間継続する
所定時間（以下、“活動中（active）”の時間という）
の間、流動ベースのΔｔ値の測定を受持つ。両チャンネ
ルは、前記“活動中”の時間中、両速度センサ信号か
ら、流動ベースのΔｔ値を同時に供給するため、理論的
には、ノイズ、隔離摂動（isolated perturbation）、
または、前記両対のチャンネルに関連する内部位相遅延
間の差が全くないときは、同一のΔｔ値が、両チャンネ
ルから発生される筈である。よって、追加的チェックと
して、“活動中”の時間中に各チャンネル対から得られ
る１以上の流動ベースの測定Δｔ値は、当該対の測定位
相遅延についての最も最近の値により補償して、対応す
る対の補正Δｔ値を発生することができる。かかる各対
における２つの値は、その後、互いに比較することがで
きる。これらの対のいずれにおいても、それらの値間で
十分な不一致があるときは、一般に、誤差（エラー）状
態を意味する。

チャンネル切換は、流動ベースの測定値を供給するた
めに使用中のチャンネル対とは反対側のチャンネル対に
ついてのみ生じるので、いかなる切換過渡現象（及びそ
れに伴うノイズ）も、流量及び流量率の測定値から効果
的に隔離され、有利なことに、その測定値を損なうこと
はない。また、適切な長さの切換時間をゼロ化開始前で
あっても終了させるようにすると、切換過渡現象は、有
利なことに、ゼロ化中のチャンネル対についての内部位
相遅延の測定値に悪影響を与えない。よって、本発明を
利用するコリオリ式計器の特性は、全てではないにせ
よ、実質的に入力切換過渡現象等を免れる。

ゼロ化時間及び切換時間の具体的長さは、決定的なも
のではない。しかし、切換過渡現象は、かなり早く消滅
し、また、平均化を追加すると、一般に、内部位相遅延
の測定の精度が向上するため、前記切換時間は、典型的
には、ゼロ化時間よりかなり短く設定される。この点に
関し、流路サイクル（管路周期）で測定される切換時間
は、例示的には、16乃至32の流路サイクル（tube cycl
e）の間継続してもよく、一方、ゼロ化時間は、例示的
には、2048以上の流路サイクルを消費するよう設定して
もよい。

更に、本発明の開示によれば、前記抵抗温度検出器
（RTD）を介して供給される流管（流路）温度の測定値
における温度誘発誤差、具体的には、V/F変換器におけ
る温度ドリフトに伴う温度誘発誤差もまた、有利なこと
に、除去される。具体的には、これらの誤差を除去する
ために、RTD電圧に加え、２つの基準電圧が、V/F変換器
を介して、選択的、かつ、連続的に、計数の形で、周波
数値に変換され、その後、前記計数周波数値と測定流管
温度との関係を示す線形関係、具体的には比例因子を画
定するために使用される。よって、RTD電圧についての
計数周波数値をこの因子で単純に乗算すると、対応する
流管温度の測定値が出てくる。前記基準電圧は、温度変
動によっては、あるにしても顕著には変化せず、また、
各々が、V/F変換器を介して、比較的短い周期で、例え
ば0.8秒のオーダで、反復的に変換されるので、V/F変換
器により生じるいかなる温度ドリフトも、基準電圧自身
についての周波数値の計数結果に正確に反映される。温
度ドリフトは、両基準電圧についての計数値及びRTD電
圧に等しく影響を与えるが、それらの関係は変えないの
で、前記比例因子は、RTD電圧についての計数周波数値
で乗算すると、V/F変換器から生じるいかなる温度ドリ
フトにも実質的に依存しない真の温度値を発生する。測
定温度における温度誘発誤差を除去することにより、計
器因子は、流管温度の変化を正確に反映するよう、適正
に補正される。

A.ハードウェアの説明 この説明を念頭に置き、発明に係る流量測定回路30の
好適事例のより詳細なブロック図を、図3A及び3Bに集合
的に示し、これらの図の図面用紙の正確な配置を、図３
に示す。

基本的に、流量測定回路30は、入力マルチプレクサ
と、その一つを基準チャンネルＣとした３つの同様の入
力チャンネルと、タイミングカウンタを含む有限状態機
械（finite state machine）と、マイクロコンピュータ
装置とを備えている。２つの非基準チャンネルＡ及びＢ
への入力は、マルチプレクサを介して、有限状態機械に
より、有限状態機械がその種々の状態を循環する際に選
択される。３つのチャンネルからの出力は、２つのチャ
ンネル対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃのそれぞれについてのタイミ
ング測定値、即ち、相互チャンネル位相差測定値及びΔ
ｔ値を発生すべく、前記カウンタに印加される。これら
のカウンタから供給されるタイミング測定値は、有限状
態機械からの状態情報と共に、対応する質量流量率の現
在値を決定するマイクロコンピュータに供給される。更
に、RTD出力及び前記２つの基準電圧は、適当な入力ス
イッチ、V/F変換器及び関連回路を介して、連続的に、
対応する周波数値に変換されると共に、有限状態機械に
備えられたタイミングカウンタにより計数される。その
結果としての計数値は、その後、このカウンタからマイ
クロコンピュータへ供給され、計器因子を適宜補正する
際に使用される。

具体的には、図示のように、流量測定回路30は、３つ
の同様の入力チャンネル44,54及び64を備えている。こ
れらは、本文中では、それぞれチャンネルA,C及びＢと
もいう。更に、この流量測定回路30は、マルチプレクサ
31、回路70、アナログスイッチ35、基準電圧発生器39、
RTD入力回路42、マイクロコンピュータ80、出力回路90
及び入力回路95を具備する。

RTD入力回路42は、図3A及び3Bに示すように、図2A及
び2Bに図示のRTD入力回路224と同一の機能を遂行し、基
本的に同一の回路構成を備えている。

チャンネルＡ及びＢの各々は、アナログ入力回路を備
える。なお、アナログ入力回路は、単に、レベル検出器
に接続される増幅器として現されている。なお、チャン
ネルＢは、チャンネルＡの増幅器46及びレベル検出器48
と同様の増幅器66及びレベル検出器68を備えるため、そ
のうちチャンネルＡについて以下説明する。チャンネル
Ａに関し、増幅器46は、左側の速度センサ信号について
適宜入力フィルタリング（濾波）動作を行うと共に、レ
ベルシフト動作を行い、結果的にシフトされた信号の増
幅を行う。レベル検出器48は、実際にはウインド比較器
（windowing comparator）であり、増幅器46が発生する
出力信号が、小さな所定の正または負の電圧から上下に
増減するときは、常に、自らの出力信号のレベルを変化
させる。この点に関し、これらのチャンネルの各々は、
図２に示す流量測定回路23における対応する回路と、基
本的に同一の機能を果たす。図3A及び3Bに示すチャンネ
ルＣは、増幅器56及びレベル検出器58により表される。
基準チャンネルＣは、増幅器56からの出力信号が小さな
正の電圧レベルを超えた場合を常に検出するために、レ
ベル検出器58が、ウインド比較器ではなく、単一のレベ
ル検出器からなるという点を除いて、チャンネルＡ及び
Ｂと全く同様である。マルチプレクサ31は、図示の例で
は３つの別個の２対１マルチプレクサからなり、リード
線165_Lに現れる左側の速度センサ信号またはリード線16
5_Rに現れる右側の速度センサ信号のいずれかを、３つの
チャンネルの各入力に選択的に連絡する。この点に関
し、左右の速度センサ信号は、マルチプレクサ31の第１
の入力（A₀,B₀及びC₀）並びに第２の入力（A₁,B₁,及びC
₁にそれぞれ印加される。選択信号S₀,S₁及びS₂の状態に
より、左右いずれの速度センサ信号がマルチプレクサ31
の３つの別個の出力（O_A,O_B及びO_C）のいずれに印加さ
れるかが特定される。選択信号33は、選択入力S₀及びS₁
に接続される信号RPO_A及びRPO_Bより構成され、マルチ
プレクサ31が、左右いずれかの速度センサ信号をチャン
ネルＡ及びＢへの入力として、リード線45または65を介
して、それぞれ別個に連絡するようにする。一方、接地
選択信号S2は、マルチプレクサ31が、リード線165_Lに現
れる左側の速度センサ信号を基準チャンネルＣの入力
に、リード線55を介して、継続的に連絡するようにす
る。選択信号33は、回路70内の制御ロジック72により、
適宜入力切換を遂行するよう設定される。

回路70は、制御ロジック72と、タイミングカウンタ7
4,76及び78とを備える。回路70は、好ましくは単一アプ
リケーション特定集積回路からなり、基本的には、周期
的な、かつ、反復的に発生する一連のタイミング時間及
びそれに伴う状態を画定する有限状態機械である。かか
る各タイミング時間の間に、外部から印加される入力信
号によって、適当なタイミングカウンタを開始及び停止
することができる。かかるタイミング時間の終了時に、
そのタイミングカウンタの内容は、以降の使用に供する
ため、並列形式で読取ることができる。この回路を流量
測定回路30に適用した場合、カウンタ75として共にグル
ープ化されるタイミングカウンタ74及び76は、それぞ
れ、チャンネル対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃについてのタイミン
グ測定値を、リード線49,59及び69を介して入力して、
判断及び決定するために使用される。タイミングカウン
タ78は、アナログスイッチ35からリード線37を介してRT
D入力回路42に印加された選択アナログ入力信号に対し
てRTD入力回路42が発生する周波数値を、リード線43を
介して入力して計数するために使用される。このカウン
タ78は、変換時間（conversion interval）の前に、制
御ロジック72によって、リード線79に印加されている適
当な信号を、リード線73を介して印加することにより、
リセットされる。制御ロジック72は、周知の組合わせ
の、または、他のロジックより構成される。流路（管
路）サイクルにおいて、ゼロ化（零位化）時間及び切換
（スイッチング）時間が経過して初期化された後、制御
ロジック72は、選択信号をリード線33に発生し、マルチ
プレクサ31を動作して、固有の波形のセンサ信号をチャ
ンネルＡまたはＢのいずれかの入力に、適宜選択して連
絡し、それらのチャンネル対が、そのゼロモード及び測
定モードの間中、反復的、かつ、反対方向に周期動作す
るようにしている。更に、制御ロジック72は、また、リ
ード線77及び79を介して印加された場合に、カウンタ76
及び74を各タイミング時間用に適宜初期化する適当な制
御信号を発生する。加えて、制御ロジック72は、リード
線34を介して、アナログスイッチ35の制御入力（Ｃ）へ
適当な選択信号を発生する。前記選択信号は、アナログ
スイッチ35が、その入力電圧の特定の一つ、即ち、リー
ド線195に現れるRTD電圧または２つの基準電圧（図示の
例では、それぞれゼロボルト及び1.9ボルトであるV_ref1
及びV_ref2）のうちの一つを、リード線195,36または38
を介してRTD入力回路42の入力へ連絡し、その内部のV/F
変換器41による以降の変換に供するようにしている。基
準電圧V_ref2は、リード線38を介して、基準電圧発生器3
9から供給される。基準電圧発生器39は、自身に、温度
変動に対し無視できる程度のドリフトしか示さない周知
の高安定電圧源を備えている。以下、特に、RTD温度処
理ルーチン1100（図11と共に説明）に関し説明するよう
に、前記V/F変換器41は、対応する周波数値への変換を
行うべく、0.8秒毎に、時間スタガベース（time stagge
red basis）で、選択されたアナログスイッチ35の入力
（図示する前記３つの電圧についてはI₀,I₁及びI₂）に
印加される８つの電圧（そのうち、ここに具体的に提示
及び説明する本発明に関連する３つの電圧のみ図示）の
各々について、0.1秒毎に変換を遂行する。制御ロジッ
ク72は、任意の時間に、どの入力電圧がアナログスイッ
チ35への入力電圧として選択されるべきかを画定する。
回路70の状態を、それぞれ図４及び図５に示すタイミン
グ図400及び状態表500と共に、以下により詳細に説明す
る。

回路70が、その異なる（合計８つの）状態間を周期動
作するとき、この回路70は、その現在の状態の値を内部
レジスタ（図示略）に書込み、内部レジスタは、マイク
ロコンピュータ80によりアクセスした場合に、前記値を
リード線85に印加する。マイクロコンピュータ80は、そ
の後、前記値を読取る。前記値により、マイクロコンピ
ュータ80は、カウンタ75及び78から供給される計数値
を、対応する内部レジスタ（図示略）並びにリード線87
及び88を介して、適宜処理することを許容される。リー
ド線87は、RAW_RATE_A及びRAW_RATE_Bで示す、チャンネ
ル対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃのそれぞれについての未処理のタ
イミング測定値を、マイクロコンピュータ80に供給す
る。各チャンネル対の動作モードに応じ、RAW_RATE_A及
びRAW_RATE_Bは、それぞれ、計数の形で、各チャンネル
対についての、単一の相互チャンネル位相差測定値また
は単一のΔｔ値を供給する。リード線88は、マイクロコ
ンピュータ80に、RTD電圧及び基準電圧についての計数
周波数測定データを供給する。更に、制御ロジック72
は、また、他の内部レジスタ（特に図示せず）に、RTD
入力回路42による変換用に、アナログスイッチ35によっ
てどのアナログ電圧が選択中であるかを特定する値を書
込む。この値は、また、リード線85を介して、マイクロ
コンピュータ80に読取られる。

更に、マイクロコンピュータ80は、適当な信号をリー
ド線84に印加し、回路70の全体動作を制御する。マイク
ロコンピュータ80は、また、リード線82を介して、適当
なアドレス信号を供給し、マイクロコンピュータ80がデ
ータを読取ることになる、または、データを書込むこと
になる特定の内部レジスタを、制御ロジック72に対し指
定する。

マイクロコンピュータ80は、また、リード線91及び93
を介して、周知の出力回路90及び周知の入力回路95に接
続されている。出力回路90は、多数の標準出力（例示す
るとすれば、ディスプレイインタフェース、通信ポー
ト、４〜20mAの出力リード線263、及び、目盛化周波数
出力リード線262等）を、リード線26に提供する。入力
回路95は、計器に、多数の周知の入力装置（スイッチ、
ユーザ用キーボード、通信ポート等）へのインタフェー
スを提供する。

マイクロコンピュータ80は、多くの周知の商業的に利
用可能なマイクロプロセッサ（特に図示せず）のいずれ
か一つを、データ記憶用の等速呼出記憶装置（RAM）83
並びにプログラム及び定数（constant）記憶用の固定記
憶装置（ROM）86と共に利用している。このプログラム
は、事象駆動（evet−driven）されるタスクアーキテク
チャを利用するため、マイクロコンピュータ80内にはデ
ータベースが設置され、種々のタスク間で、測定及び計
算されたデータの容易な転送及び共用（sharing）を促
進する。各対のチャンネルＡ−C,B−Ｃについての相互
チャンネル位相差測定値及びΔｔ値、並びに、計数周波
数データ及び状態情報（それらの全てが回路70から供給
される）を含むその入力情報、具体的には前記タイミン
グ測定値に基づき、マイクロコンピュータ80は、各チャ
ンネル対Ａ−C,B−Ｃから得られた測定Δｔ値を適宜補
正して、その測定内部位相遅延を補償し、正確な温度補
償された計器因子を決定して、その後、補正Δｔ値及び
前記因子を使用して、現在の質量流量及び質量流量率の
値を決定する。上記の全てにつき、図6A及び6Bに示す流
量測定基本メインループ600、図7A及び7Bに示す零位
（ゼロ）決定ルーチン700、図8A及び8Bに示す機械的零
位ルーチン800、及び、図11に示すRTD温度処理ルーチン
1100と共に、以下により詳細に説明する。

回路70及びマイクロコンピュータ80間の相互作用を、
全体を通じて理解するため、図4A,4B及び図５に示すタ
イミング図400及び状態表500について、まず、説明す
る。これらは、回路70により提供される機能及びその時
間的関係について共同して詳述するものである。理解を
容易にするため、以下の説明全体を通して、図4A,4B及
び図５を同時に参照されたい。

図4A及び4Bに示すタイミング図は、チャンネル対の各
々についての通常の順次モード動作（sequential modal
operation）及びそれらの間の時間的関係を説明してい
る。

上記のように、チャンネル対の各々、Ａ−Ｃ及びＢ−
Ｃは、測定モードまたはゼロモードのいずれかで動作す
る。一方のチャンネル対が測定モードで動作する間、他
方の対は、ゼロモードで動作し、これらの動作は、それ
らのモードの終了時に反転する。これらのモードの各々
の継続時間（前記“モード”時間）は、常に同一、即
ち、時間“t"である。この点に関し、チャンネル対Ａ−
Ｃについてのゼロモード410及びチャンネル対Ｂ−Ｃに
ついての測定モード420は、チャンネル対Ａ−Ｃ及びＢ
−Ｃのそれぞれについての、測定モード440及びゼロモ
ード450並びにゼロモード470及び測定モード480と同
様、同時に動作する。矢印430,460及び490は、３つの連
続するモード時間の終了時におけるチャンネル対Ａ−Ｃ
及びＢ−Ｃ間でのモード反転を表す。

チャンネルＣは、左側（Ｌ）の速度センサ信号を連続
的に供給されて、基準チャンネルとして機能し、かかる
基準チャンネルに関して、残りの２つのチャンネルの各
々の内部位相遅延が連続的に測定される。しかし、非基
準チャンネルＡ及びＢに印加される入力信号は、対応す
るチャンネル対Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃのモードに応じて、左
側及び右側（Ｒ）の速度センサ信号間で切換えられ、各
々の異なる入力構成について位相差測定が行われて、相
互チャンネル位相差測定値またはΔｔ値を各対について
発生する。

特に、一方のチャンネル対が測定モードで動作する
間、当該対における非基準チャンネル、例えば、対Ａ−
ＣのチャンネルＡは、右側の速度センサ信号を供給さ
れ、その対に生じる相互チャンネル位相差について測定
が行われる。これらの測定により、未処理の流動ベース
のΔｔ値が得られる。これらの測定は、前記チャンネル
が測定モードにある時間“t"の全体を通じて行われる。
この時間の間、これらの測定値は、対応する質量流量率
値への以降の処理のため、マイクロコンピュータ80に供
給される。

これと対照的に、４つの別個の機能が、全てのチャン
ネル対、例えば、対Ｂ−Ｃについて、そのゼロモードの
間、以降のシーケンスで行われる。かかる４つの機能
は、（ａ）当該対における非基準チャンネルについての
入力を、切換（スイッチング）時間の間に、右側から左
側の速度センサ信号に切換える機能、（ｂ）ゼロ化時間
の間に、当該（即ち、“ゼロ化“）チャンネル対につい
ての内部位相遅延の測定値を提供する機能、（ｃ）非基
準チャンネルの入力を、切換時間の間に、再度、右側の
速度センサ信号に切換復帰する機能、及び、（ｄ）別の
ゼロ化時間の間、当該対が“活動中”となり、その時間
中に流動ベースのΔｔ測定値を得ることができるように
する機能からなる。チャンネル対Ｂ−Ｃが活動中となる
一方、反対側のチャンネル対、例えば、対Ａ−Ｃは、そ
の測定時間の間に、流動ベースのΔｔ値を活動的に測定
することとなるため、両チャンネルは、この“活動中”
の時間の間、同一の速度センサ信号についての流動ベー
スのΔｔ値を同時に供給することができる。追加の誤差
（エラー）チェックが必要な場合、マイクロコンピュー
タは、“活動中”のチャンネル対から供給される測定値
を処理し、結果として得られる補正Δｔ値を、他方のチ
ャンネル対を使用して得られるものと比較することがで
きる。それらの間に十分な不一致があれば、一般に、誤
差（エラー）状態にあることを示す。

図4A及び4Bに例示するように、各切換時間の継続時間
は16流路（管路）サイクルであり、各ゼロ化時間は、20
48流路サイクルにわたって連続する。したがって、２つ
の交互に配置された切換（スイッチング）時間及びゼロ
化時間よりなる時間“t"は、4128流路サイクルの間、継
続する。計器の初期設定の間、図3A及び3Bに示すマイク
ロコンピュータ80は、切換時間及びゼロ化時間からなる
継続時間を、流路サイクルの形で、前記回路70、特に、
回路70内の制御ロジック72にロードする。

回路70についての図５に示す状態表500に示すよう
に、この回路70は、定常動作では、連続する８つの状
態、図示の例では、状態26,46,26,66,6A,6C,6A及び6Eを
通じて継続的に周期動作し、これらの状態のうち、２つ
の状態、即ち、状態26及び6Aが繰返される。

これらの状態の各々は、一定時間（切換時間またはゼ
ロ化時間のいずれか）の間継続する。全ての８つの状態
の間、左側の速度センサ信号が、基準チャンネルＣの入
力に継続して印加される。

最初の４つの状態（状態26,46,26及び66）の間、チャ
ンネル対Ａ−Ｃは、測定モード（以後、チャンネルＡ測
定モードと言う）で動作し、一方、チャンネル対Ｂ−Ｃ
は、そのゼロモード（以後、“チャンネルB"ゼロモード
と言う）で同時に動作する。チャンネルＡ測定モードの
間中、回路70は、マルチプレクサ選択信号RPO_Aに関し
低レベルのものを発生し、右側の速度センサ信号が、チ
ャンネルＡの入力に継続して印加されるようにする。こ
のモードの間、文字“X"で示すように、チャンネル対Ａ
−Ｃは、流動ベースのΔｔ値を供給し、これにより、測
定チャンネル対として機能する。更に、状態26の開始時
に、回路70は、マルチプレクサ選択信号RPO_Bを高レベ
ルとすることにより、チャンネルＢゼロモードを開始さ
せ、チャンネルＢの入力を右側から左側の速度センサ信
号にまず切換える。これにより、“チャンネルＢ切換
（スイッチング）”状態26が開始し、その間、チャンネ
ル対Ｂ−Ｃは、測定を行わず、チャンネルＢについての
全ての切換過渡現象及び同様の摂動が安定するのに十分
な時間、即ち、切換時間t_swを設ける。この状態が終了
すると、回路70は、“チャンネル対Ｂ−Ｃゼロ化”状態
46を呼出す。ゼロ化時間t_ZEROの間継続する状態46の間
に、回路70により、チャンネル対Ｂ−Ｃについて、相互
チャンネル位相差測定が継続して行われる。これらの測
定値は、マイクロコンピュータ（マイクロプロセッサ）
80により読取られて平均化され、計数の形で、当該チャ
ンネル対Ｂ−Ｃについての内部位相遅延の測定値が供給
される。ゼロ化時間の終了時に、“チャンネルＢ切換
（スイッチング）”状態26が再度発生し、チャンネルＢ
の入力を左側の速度センサ信号から、再度、右側の速度
センサ信号へと切換える。そうするため、回路70は、低
レベルのマルチプレクサ選択信号PRO_Bを発生する。ま
た、この状態の間、チャンネル対Ｂ−Ｃについて測定は
行われず、この状態は、チャンネルＢについての全ての
切換過渡現象等が落着くことができるよう、切換時間t
_swの間継続する。状態26の終了時に、“両チャンネル活
動”状態66が、ゼロ化時間t_zeroの間発生し、その間、
両チャンネルが“活動中”となり、所望であれば、チャ
ンネル対Ｂ−Ｃを介して、流動ベースのΔｔの測定が行
われる。このとき、それらの測定は、また、チャンネル
対Ａ−Ｃを介しても、同時に行われている。状態66が終
了すると、状態6A,6C,6A及び6Eが順次発生する。これら
の状態は、単純に、同一の動作を提供するが、反対側の
チャンネル対Ａ−Ｃについて行われる。前記全ての状態
が、その後、順次引続いて繰返される。

B.ソフトウェアの説明 上記の理解を念頭に置いて、図3A及び3Bに示すマイク
ロコンピュータに80により実行される種々の態様のソフ
トウェアについて説明する。マイクロコンピュータ80
は、本発明に関係のない周知の数々の管理及び制御機能
を遂行し、例えば、データベース管理プログラム及びタ
スクベースアプリケーションプログラム用の適当なオペ
レーティングシステムを提供するが、以下の説明を簡単
にするため、これらの機能の全て及びこれに伴うソフト
ウェアは、説明から省略する。

図６は、流量測定基本メインループ（ルーチン）600
の簡略化フローチャートを示す。このルーチン600は、
基本流量測定機能を提供する。

ルーチン600を開始すると、ブロック610が実行され、
現在の未処理の位相差測定データ（RAW_RATE_A及びRAW_
RATE_B）並びに状態情報を回路70から読取る。各チャン
ネル対の現在モードに応じて、RAW_RATE_A及びRAW_RATE
_Bは、それぞれ、単一の相互チャンネル位相差測定値ま
たは単一のΔｔ値のいずれかを、計数の形で提供する。
ブロック610の実行後、ブロック620が実行される。この
ブロック620は、零位（ゼロ）決定ルーチン700を実行
し、未処理の位相差測定値及び状態情報に応答して、以
下に詳述するように、現在測定モードで動作中のチャン
ネル対についての位相差データを、流動ベースのΔｔ値
として処理し、他方のチャンネル対についての位相差デ
ータを相互チャンネル位相差測定値として処理する。こ
の測定値は、このルーチンにより、後者のチャンネル対
の電子的零位（ゼロ）値を決定するために使用される。
前記電子的零位置は、２つの値、即ち、Δｔと同一の計
数で表現され、２つのチャンネル対の各々に伴う内部位
相差から構成される。その後、ルーチン700は、コリオ
リ式計器についての機械的零位を決定する。機械的零位
は、下記のように、計器構成中に生じるゼロ流動条件の
間に得られるΔｔ測定値における残留偏差（オフセッ
ト）値である。これらの動作が終了した後、ルーチン70
0は、測定モードで動作するチャンネル対について測定
された現在のΔｔ値を、計器についての機械的零位及び
当該対についての最も最近の電子的零位値により補正す
る。なお、当該対がそのゼロモードで最後に動作中とな
る一方、前記電子的零位置が予め決定される。

ルーチン700が完全に実行された後、処理は、ブロッ
ク620からブロック630へと移る。後者のブロック630
は、実行されると、ブロック620により得られた補正Δ
ｔ値を、二極ソフトウェアフィルタ（double pole soft
ware filter）を介して濾波（フィルタリング）し、ノ
イズ等を除去して、現在の濾波済み（フィルタリングし
た）Δｔ値を発生する。その後、ブロック640が実行さ
れ、現在の濾波済み（フィルタリングした）Δｔ値及び
温度補正された率因子（rate factor）を使用して、現
在の容積流量率及び質量流量率を計算する。この温度因
子は、以下に詳述するように、割込みベースで実行され
るRTD温度処理ルーチン1100を介して、周期的ベースで
更新される。

ブロック640が終了すると、ブロック650が実行され
る。この後者のブロック650は、容積流量率値及び質量
流量率値を、対応する低流量カットオフ（限界条件）と
対照して試験すると共に、これらの条件が合致した場
合、容積流量率及び質量流量率を一時的にゼロに設定す
る。その後、ブロック660の実行に移り、ブロック660
は、実行されると、容積流量率及び質量流量率を、ディ
スプレイの定期的更新、合計流量の読取り及び／または
計器出力等の、以後の使用のため、データベースに記憶
する。その後、処理は、ブロック610等に戻る。

零位（ゼロ）決定ルーチン700のフローチャートは、
図7A及び7Bに集合的に示すと共に、図7A及び7Bの図面用
紙の正確な配置は図７に示す。このルーチン700は、４
つの別個のセクション、即ち、電子的零位（ゼロ）決定
ルーチン710、電子的零位補償ルーチン760、機械的零位
決定ルーチン780、及び機械的零位補償ルーチン790を備
える。一般的に上述したように、ルーチン700は、特に
ルーチン710を介して、現在測定モードで動作中のチャ
ンネル対についての現在の流動ベースのΔｔ値を決定す
ると共に、ゼロモードで動作する他方のチャンネル対に
ついての現在の電子的零位（ゼロ）値を決定する。ルー
チン760は、測定モードで動作中のチャンネル対からの
現在の測定Δｔ値の各々を、当該チャンネルについての
最も最近の電子的零位置により補償する。ルーチン780
は、計器についての機械的零位を判断乃至決定する。最
後に、ルーチン790は、測定モードで動作中の現在のチ
ャンネル対についての流動ベースのΔｔ値を、計器につ
いての機械的零位置により補正する。

具体的には、ルーチン700、特にルーチン710を開始す
ると、まず、決定ブロック703の実行に移る。このブロ
ック703は、変数STATEの値が、チャンネル対Ａ−Ｃがゼ
ロ化中であること（即ち、回路70の状態が値“6C"（図
５参照）により与えられていること）を示すかどうかを
判断する。この値は、マイクロコンピュータ（マイクロ
プロセッサ）80による照会に応じて回路70から供給され
る（図3A及び3B参照）。この状態が現在生じている場
合、処理は、図7A及び7Bに示すように、ブロック703か
ら出る“イエス（YES）”経路を介して、ブロック706へ
と移る。この後者のブロック706は、実行されると、合
計率変数（totalized rate variable）（TOTAL_RATE）
の値を、RAW_RATE_Aの現在値により更新する。ゼロ化時
間の終了時に見られるように、この合計率の値TOTAL_RA
TEは零位（ゼロ）と等しく設定される。次に、ブロック
709が実行され、一時フラグの状態（TEMP_STATE）を、
前記チャンネル対Ａ−Ｃが現在ゼロ化中であることを示
す値（ZEROING_CHANNEL_A）に設定する。すると、処理
は、ブロック712に移り、単純に、ループカウンタの値
（COUNTER）を一つだけ増加する。処理は、その後、決
定ブロック730に移る。若しくは、変数STATEの現在値
が、チャンネル対Ａ−Ｃがゼロ化中でないことを示す場
合、処理は、決定ブロック703から出るノー（NO）経路
を介して、決定ブロック715に移る。後者の決定ブロッ
ク715は、一時フラグの状態TEMP_STATEを試験し、チャ
ンネル対Ａ−Ｃについてゼロ化がちょうど終了したかど
うか、即ち、このフラグの値TEMP_STATEが未だZEROING_
CHANNNEL_Aに等しいかどうかを判断する。このチャンネ
ル対Ａ−Ｃについてゼロ化がちょうど終了している場
合、決定ブロック715は、そのイエス（YES）経路を介し
て、ブロック718へと処理を移す。この後者のブロック7
18は、実行されると、チャンネル対Ａ−Ｃについての電
子的零位値、即ち、ELECT_ZERO_Aを、別個の測定値の合
計の単純な平均値として、特に、変数TOTAL_RATEをルー
プカウンタの内容COUTERにより除算した値として、計算
する。すると、処理はブロック721に移り、一時フラグ
の値TEMP_STATEを、チャンネル対Ａ−Ｃがゼロ化中でな
いことを示す別の値、ここではNOT_ZEROING_CHANNEL_A
へと設定する。その後、処理は、ブロック724へと移
り、単純に、ループカウンタ及び合計率変数の両方の値
TOTAL_RATE及びCOUNTERをゼロにリセットする。若しく
は、チャンネル対Ａ−Ｃがゼロ化されず、及び、ゼロ化
を終了していない場合は、処理は、また、決定ブロック
715から出るNO経路を介して、前記決定ブロック730に移
る。

ブロック730から751までは、ブロック703〜724と同一
の動作を行うが、チャンネル対Ｂ−Ｃについての電子的
零位置、即ち、ELECT_ZERO_Bを決定する。特に、決定ブ
ロック730は、変数STATEの値が、チャンネル対Ｂ−Ｃが
ゼロ化中であることを示すかどうか、即ち、回路70の状
態が、前記値“46"（図５参照）により与えられるかど
うかを判断する。この状態が生じているときは、処理
は、図7A及び7Bに示す決定ブロック730から出るYES経路
を介して、ブロック733に移る。後者のブロック733は、
実行されると、合計率変数TOTAL_RATEの値を、RAW_RATE
_Bの現在値により更新する。このゼロ化時間の終了時に
見られるように、この合計率変数TOTAL_RATEは、零位
（ゼロ）に等しく設定される。次に、ブロック736が実
行され、一時フラグの状態TEMP_STATEを、チャンネル対
Ｂ−Ｃが現在ゼロ化中であることを示す値（ZEROING_CH
ANNEL_B）に設定する。すると、処理はブロック739へと
移り、単純に、ループカウンタの値COUNTERを一つだけ
増加する。その後、処理は、ルーチン760に移る。若し
くは、変数STATEの現在値が、チャンネル対Ｂ−Ｃがゼ
ロ化中でないことを示す場合は、処理は、決定ブロック
730から出るNO経路を介して、決定ブロック742に移る。
この後者のブロック742は、一時フラグの状態TEMP_STAT
Eを試験し、チャンネル対Ｂ−Ｃについてゼロ化が終了
したかどうか、即ち、このフラグの値TEMP_STATEが、未
だ、ZEROING_CHANNEL_Bに等しいかどうか判断する。こ
のチャンネル対Ｂ−Ｃについてゼロ化がちょうど終了し
ている場合、決定ブロック742は、そのYES経路を介し
て、処理をブロック745に移す。この後者のブロック745
は、実行されると、チャンネル対Ｂ−Ｃについての電子
的零位置、即ち、ELECT_ZERO_Bを、別個の測定値の合計
の単純な平均値として、特に、変数TOTAL_RATEをループ
カウンタの内容COUNTERにより除算した値として計算す
る。すると、処理は、ブロック748に移り、一時フラグ
の値TEMP_STATEを、チャンネル対Ｂ−Ｃがゼロ化中でな
いことを示す他の値、ここではNOT_ZEROING_CHANNEL_B
へと設定する。その後、処理はブロック751に移り、単
に、ループカウンタ及び合計率変数の両方の値COUNTER
及びTOTAL_RATEをゼロにリセットする。処理は、次に、
ルーチン760に移る。若しくは、チャンネル対Ｂ−Ｃ
が、ゼロ化されていない、及び、ゼロ化を終了していな
い場合、即ち、決定ブロック742から出る前記NO経路を
介して、このルーチン760に移る。この時点で、ルーチ
ン710は実行を完了している。前記両チャンネル対の一
方の対が、いかなる時であるかを問わず、ゼロモードで
動作している限り、対応する変数ELECT_ZERO_AまたはEL
ECT_ZERO_Bの現在値は、上記のように、そのために実行
中である適当なステップ時に、決定中である。

電子的零位補償ルーチン760は、単純に、現在のΔｔ
の測定値を、かかる測定値を発生した当該チャンネル対
についての電子的零位置により補正（補償）する。特
に、このルーチン760を開始すると、処理は決定ブロッ
ク763に移り、チャンネル対Ｂ−Ｃまたはチャンネル対
Ａ−Ｃが、現在、その測定モードで動作中であるかどう
かに基づき、それぞれブロック767または769に処理を移
す。処理がブロック767に移る場合、このブロック767
は、実行されると、チャンネル対Ｂ−Ｃについての電子
的零位置ELECT_ZERO_Bを、RAW_RATE_Bから減算し、その
結果を変数Δｔに記憶する。若しくは、処理がブロック
769に移った場合、このブロック769は、実行されて、チ
ャンネル対Ａ−Ｃについての電子的零位置ELECT_ZERO_A
を、RAW_RATE_Aから減算し、その結果を変数Δｔに記憶
する。いずれかのブロック767または769が実行された
後、処理は、機械的零位決定ルーチン780に移る。

ルーチン780は、計器についての機械的零位値の現在
値を決定する。特に、ルーチン780を開始すると、処理
は、決定ブロック781に移る。このブロック781は、実行
されると、現在の機械的零位値を発見すべきかどうかを
判断する。上記のように、機械的零位は、計器校正中の
非流動条件下で決定される。計器校正が現在遂行されて
おり、かつ、ユーザが、計器回路に関する適当な押しボ
タンを押すことにより、流動が生じないよう指示した場
合、決定ブロック781は、そのYES経路を介して、ブロッ
ク784に処理を移す。この後者のブロック784は、以下に
詳述するように、機械的零位（ゼロ）ルーチン800を実
行し、計器についての現在の機械的零位（ゼロ）値（ME
CH_ZERO）を決定する。この値が決定されると、処理は
機械的零位補償ルーチン790に移る。計器校正が生じて
おらず、または、ユーザが流動が生じないように特定し
ていない場合、処理は、また、決定ブロック781から出
るNO経路を介して、ルーチン790に移る。

機械的零位補償ルーチン790は、ブロック792を含み、
ブロック792は、実行されると、単純に、変数Δｔの値
から、現在の機械的零位値MECH_ZEROを減算し、その結
果が、それ以後にメインループ600（特に、図6A及び6B
に示すように、メインループ600内のブロック630及び64
0）により、質量流量率の現在値を決定するために濾波
（フィルタリング）されると共に使用される補正Δｔ測
定値となる。ブロック792が実行されると、図7A及び7B
に示すように、処理はルーチン790及び700を脱し、流量
測定基本メインループ600に戻る。

ソフトウェアを簡単にするために、ルーチン700は、
各“活動”時間中に両チャンネル対について対応する補
正Δｔ値を決定すると共に、上記のように、その結果を
比較して、それらの間での十分な不一致及びそれに伴う
システムエラー（誤差）を検出するための適当なソフト
ウェアを備えていない。ルーチン700は、かかるソフト
ウェアを備えるよう、当業者により容易に変更可能であ
る。

図8A及び8Bは、機械的零位（ゼロ）ルーチン800のフ
ローチャートを集合的に示す。これらの図面の図面用紙
の正確な配置は図８に示す。上記のように、ルーチン80
0は、計器の機械的零位の現在値を決定する。基本的に
は、上記のように、かかる零位の現在値は、まず、計器
校正中の非流動条件の間に得られるΔｔ値の標準偏差σ
Δｔを計算することにより決定される。この標準偏差
は、非流動条件下のΔｔ測定の際に現れるノイズの尺度
となる。ノイズが十分に低い場合のみ、即ち、標準偏差
の値が、最小閾値以下である場合のみ、機械的零位の最
も最近の値は、その現在値を反映すべく更新される。さ
もなければ、この現在値は単純に無視される。標準偏差
の決定に使用される測定Δｔ値の数は、３つの基準のい
ずれか一つにより制御される。かかる３つの基準は、
（ａ）“現在の”標準偏差が収束限界以下に低下する
時、（ｂ）ユーザが、適当な押しボタンを押すことによ
り、機械的零位処理（ゼロ化）を終了すること、また
は、（ｃ）所定の数のΔｔ値が測定されたこと、であ
る。更に、機械的零位の現在値が所定の限界内にあるこ
とを確認するために、その最も最近の値を現在値で置換
するに先だち、適当な限界チェックがなされる。

具体的には、ルーチン800を開始すると、処理は決定
ブロック803に移る。このブロック803は、実行される
と、フラグの状態（ZERO_STATE）を試験し、機械的零位
を決定する処理が、現在行われているかどうか特定す
る。このフラグは、適当なソフトウェア（図示略）によ
り、かかる処理を開始すべく設定される。かかる処理が
進行中の場合、決定ブロック803は、そのYES経路を介し
て、ブロック806に処理を移す。この後者のブロック806
は、実行されると、合計変数の値（ZERO_TOTAL）を現在
のΔｔ値により更新する。後に見るように、この合計値
ZERO_TOTALは、ゼロ化時間の終了時に、ゼロと等しく設
定される。ブロック806が実行されると、処理は、ブロ
ック809へ移り、ループカウンタの内容ZERO_COUNTを一
つだけ増加する。その後、処理は決定ブロック820に移
る。若しくは、機械的零位値を、現在、決定中でない場
合は、即ち、フラグの状態ZERO_STATEが現在活動中でな
い場合は、処理は、決定ブロック803から出るNO経路を
介して、ブロック812に移る。この後者のブロック812
は、フラグの状態ZERO_STATEを活動中にリセットし、合
計変数ZERO_TOTAL及びループカウンタの内容ZERO_COUNT
の両方の値をゼロに設定し、変数MIN_STD_DEVの値を大
きな所定の数（その正確な値は、それが標準偏差の期待
値を十分超える限りにおいては重要ではない）に設定す
る。その後、ブロック816が実行され、機械的零位処理
に伴うエラー（誤差）フラグの全てをリセットする。そ
の後、処理は、決定ブロック820に移る。

決定ブロック820は、実行されると、機械的零位値を
決定するために必要な最小数の測定Δｔ値が発生したか
どうか、即ち、特に、ループカウンタの内容ZERO_COUNT
の現在値が、典型的には十進値“100"と等しい所定の最
小値MIN_ZERO_COUNTを超えたかどうかを判断する。発生
したΔｔ値の数が不十分な場合、処理は、経路872及び
決定ブロック820から出るNO経路822を介して、ルーチン
800を脱する。若しくは、最小数のΔｔ値が発生した場
合は、決定ブロック820は、そのYES経路を介して、ブロ
ック823に処理を移す。この後者のブロック823は、実行
されると、機械的零位値を決定するためにそれまで測定
中であったΔｔ値の標準偏差σを更新し、その結果を変
数STD_DEVに記憶する。すると、処理は、決定ブロック8
26へと移り、結果として得られた標準偏差値STD_DEVを
その最小値MIN_STD_DEVと対照して試験する。結果とし
て得られた標準偏差STD_DEVが、前記最小値MIN_STD_DEV
未満である場合は、決定ブロック826は、そのYES経路を
介して、処理をブロック829へ移す。この後者のブロッ
ク829は、機械的零位の一時的な現在値（MECH_ZERO_TEM
P）を、現在の機械的零位処理中に得られた合計Δｔ値
の平均として、即ち、合計変数ZERO_TOTALをループカウ
ンタの内容ZERO_COUNTにより除算した値として、計算す
る。すると、ブロック829は、最小標準偏差値MIN_STD_D
EVを、標準偏差STD_DEVの現在値と等しく設定する。そ
うすることにより、かかる現在の機械的零位処理のため
にそれまで決定された標準偏差の最小値は、下記の方法
で、機械的零位の現在値に余りにノイズが多く、受容不
能であるかどうかを決定するために、常に使用されるこ
ととなる。ブロック829が完全に実行されると、処理は
決定ブロック832に移る。若しくは、標準偏差STD_DEVの
現在値が、現在、その最小値MIN_STD_DEVと等しい、ま
たは、最小値MIN_STD_DEVを超える場合、処理は、決定
ブロック826から出るNO経路を介して、前記決定ブロッ
ク832に移る。

この時点で、機械的零位の現在値を決定するために、
十分な数のΔｔ値が測定されたかどうかを判断するた
め、決定ブロック832,836及び840により、別個の試験が
３つまで順次行われる。十分な数となるまで、かかる測
定が引き続き行われる。特に、決定ブロック832は、標
準偏差STD_DEVの現在値が収束限界未満であるかどうか
判断するものである。この場合、標準偏差STD_DEVが、
連続するΔｔ値に従って低下し、所定の限界値以下とな
ったときは、いくら追加測定を行っても、機械的零位値
が影響を受けるということはまず有り得ない。したがっ
て、標準偏差STD_DEVがこのように低下した場合は、決
定ブロック832は、そのYES経路を介して、決定ブロック
843へ処理を移す。若しくは、標準偏差STD_DEVの現在値
が、未だ、収束限界以上の場合は、処理は、決定ブロッ
ク832から出るNO経路を介して、決定ブロック836へと移
る。この後者の決定ブロック836は、ユーザが押しボタ
ンを押したかどうか、または、計器に現在の機械的零位
（ゼロ化）処理を終了させるための適当な指示を送った
かどうかを判断する。ユーザがかかる処理を終了した場
合、決定ブロック836は、そのYES経路を介して、決定ブ
ロック843へ処理を移す。若しくは、ユーザが現在の機
械的零位（ゼロ化）処理を終了していない場合、決定ブ
ロック836は、そのNO経路を介して、決定ブロック840へ
処理を移す。決定ブロック840は、実行されると、測定
Δｔ値の数ZERO_COUNTがちょうど最大数MAX_COUNTとな
ったかどうか判断する。かかる測定値の数ZERO_COUNT
が、最大数MAX_COUNT、例えば、2000測定値数となった
場合、決定ブロック840は、そのYES経路を介して、その
処理を決定ブロック843に移す。若しくは、測定値数ZER
O_COUNTが最大数MAX_COUNTとならない場合は、次の連続
するΔｔを適切に処理すべく、処理は、決定ブロック84
0から出るNO経路841及び経路872を介して、ルーチン800
を脱する。

ルーチン800のこの時点で、機械的零位の現在値は、
一時的ではあるが、十分な数の連続するΔｔの測定値に
基づき決定される。さて、決定ブロック843,846及び851
は、かかる機械的零位値が所定限界、例えば、図示の例
では±３μsecの範囲内にあるかどうか、並びに、かか
る機械的零位値が比較的ノイズを免れたものであるかど
うかを判断する。具体的には、決定ブロック843は、現
在の一時的な機械的零位（ゼロ）値MECH_ZERO_TEMPが、
下限、即ち、図示の例では−３μsec未満であるかどう
か判断する。かかる限界を負方向に超える場合、決定ブ
ロック843は、そのYES経路を介して、処理をブロック85
4に移す。これは、エラー（誤差）状態を意味するの
で、ブロック854は、実行されると、適当なエラー（誤
差）フラグの値、即ち、MECHANICAL ZERO TOO LOW
（機械的零位低すぎ）を、真に設定する。一方、下限を
負方向に超えない場合、決定ブロック843は、そのNO経
路を介して、決定ブロック846に処理を移す。この後者
のブロック846は、現在の一時的な機械的零位値MECH_ZE
RO_TEMPが、上限、即ち、図示の例では、＋３μsecより
大きいかどうか判断する。かかる限界を正方向に超える
場合、決定ブロック846は、そのYES経路を介して、処理
をブロック859に移す。これは、エラー（誤差）状態を
意味するので、ブロック859は、実行されると、適当な
エラー（誤差）フラグの値、即ち、MECHANICAL ZERO
TOO HIGH（機械的零位高すぎ）を、真に設定する。前
記上限値及び下限値±３μsecは、本願の譲受人により
現在製造される計器について、全ての非流動ベースのΔ
ｔ値がかかる範囲内に入るであろうとして、経験的に決
定されたものである。一方、これらの限界のいずれをも
超えない場合は、決定ブロック846は、そのNO経路を介
して、決定ブロック851に移る。この後者のブロック851
は、一時的な機械的零位値が、十分にノイズを免れたも
のであるかどうか、即ち、かかる値を得るために利用さ
れる連続するΔｔ値の全てのものが、所定未満の変動性
を有するかどうかを、現在の最小標準偏差値MIN_STD_DE
Vを、予め設定された収束限界の整数倍数（“n"）、典
型的にはその２倍と等しい限界と比較することにより、
判断する。

この点に関し、機械的零位について最も再現可能な値
は、標準偏差がその最小値に達した時に生じる傾向にあ
る。このことは、前記標本化（サンプリング）率の速度
センサ信号に対してうなりを発し（即ち、カウンタ75
は、各流路（管路）サイクル毎に読取られる）、測定Δ
ｔ値内に現れるうなり周波数を生じる60Hzのハム及びそ
の調波のような周期的ノイズにより、測定Δｔ値が悪影
響を受けるためであると思われる。定常動作では、かか
るタイプのいくらかのノイズは、その振幅は一方の取付
部（installation）から他方の取付部へと通常は変化す
るものの、常に発生することが予期される。本願の譲受
人により製造される範囲の計器については、前記速度信
号は、30〜180Hzの基本周波数を有している。うなり周
波数の振幅は、ノイズがこの標本化率と同相となると
き、最も小さいものとなり、ノイズが標本化率に対し段
々と位相外れとなるにつれ、増大して、測定した非流動
Δｔ値における変動性及び誤差を増大するようになる。
よって、標準偏差の最小値は、結果的な機械的（零位）
値に余りにノイズが大きいかどうかを判断するために使
用される。具体的には、決定ブロック851が、最小標準
偏差MIN_STD_DEVが収束限界の“n"倍の限界を超えたと
判断した場合、現在の一時的な機械的零位値は、単純
に、あまりにノイズが大きいことになり、無視される。
このことは、エラー（誤差）状態を意味するので、決定
ブロック851は、そのYES経路を介して、処理をブロック
862に移す。この後者のブロック862は、実行されると、
適当なエラー（誤差）フラグの値、即ち、MECHANICAL
ZERO TOO NOIZY（機械的零位ノイズ大きすぎ）を真に
設定する。一方、最小標準偏差MIN_STD_DEVが十分小さ
く、一時的な機械的零位値が比較的ノイズを免れている
ことを示す場合は、決定ブロック851は、そのNO経路を
介して、処理をブロック865に移す。この後者のブロッ
ク865は、機械的零位値MECH_ZEROを、一時的な機械的零
位値MECH_ZERO_TEMPに等しいものとして更新する。ブロ
ック854,859,862または865が実行されると、処理は、今
度は、ブロック870に移り、機械的零位処理が終了し
て、今は進行中でないことを示すべく、フラグの状態ZE
RO_STATEを非活動中に設定する。すると、処理は、ルー
チン800を脱する。

機械的零位（ゼロ化）処理について説明してきたが、
図９は、かかる零位（ゼロ化）処理の間に得ることので
きる標準偏差σΔｔにおいて、各対応する範囲について
生じる関連する零位動作を概略的に示す。具体的には、
σΔｔの値が、範囲910内にあり、収束限界（１）未満
にあるときは、常に、零位処理（ゼロ化）は即座に停止
され、その結果得られる機械的零位（ゼロ）値が受容さ
れる。σΔｔの値が、範囲920内にあり、収束限界より
大きい一方、収束限界の“n"倍よりは小さいときは、常
に、零位処理は、変数MAX_COUNTの値で示される最大数
のΔｔの測定値が得られるまで継続される。流路（管
路）サイクルであるこの数は、最大零位（ゼロ化）時間
を画定するものである。σΔｔが、範囲930内にあり、
収束限界の“n"倍を超えるときは、常に、零位（ゼロ
化）処理は即座に停止される。これに伴う現在の機械的
零位値は、単純に無視され、その最も最近の値が代わり
に選択される。

図10は、受容可能及び受容不能な機械的零位値の範囲
を概略的に示す。図示のように、誤差のある機械的零位
値とは、範囲1020内にあり、負方向の限界−３μsecよ
り負方向に大きいもの、または、範囲1030内にあり、正
方向の限界３μsecより正方向に大きいものを言う。機
械的零位が、これらの値のいずれかを含むと判断された
場合、その値は単純に無視される。範囲1010内にあり、
負方向の限界及び正方向の限界間に位置する機械的零位
の値のみが、受容される。

図11は、RTD温度処理ルーチン1100のフローチャート
を示す。上記のように、このルーチン1100は、周期的割
込みベースで、0.8秒毎に動作し、抵抗温度検出器（RT
D）190の温度ドリフトに対して基本的に感度の低いデジ
タル化流路（管路）温度値を提供すると共に、その温度
値を使用して、温度補償された計器因子（RF）について
の現在値を計算する。この現在値は、マイクロコンピュ
ータ（マイクロプロセッサ）80内のデータベースに記憶
され、それ以降、現在の質量流量率値を判断乃至決定す
る際に、前記ルーチン600で使用される。

ルーチン1100を開始すると、処理はブロック1110に移
る。このブロック1110は、実行されると、アナログスイ
ッチ35により、RTD電圧を、以後の変換のため、V/F変換
器41（図3A及び3B参照）に入力する。これを正確に遂行
するため、マイクロコンピュータ80は、適当なアドレス
信号及び制御信号を、リード線82及び84を介して、回路
70、特に、その内部にある制御ロジック72に印加する。
これらの信号は、制御ロジック72に対し、適当な選択信
号をリード線34を介してアナログスイッチ35に印加する
よう指示する。この後、適当な計数時間が経過すると、
図11に示すブロック1110は、周波数変換されたアナログ
RTD電圧に比例する計数値を含むカウンタ78（図3A及び3
B参照）の内容を読取る。その後、図11に示すように、
処理はブロック1120に移る。このブロック1120は、実行
されると、カウンタ78から読取られた内容を、二極ソフ
トウェアフィルタを介して濾波（フィルタリング）し、
その結果得られる濾波後の（フィルタリングされた）値
を一時的変数V_TO_Fに記憶する。

この後、ブロック1130が実行され、濾波後の値から零
位残留偏差（ゼロオフセット）の値を除去し、現在周波
数値CURRENT_FREQを発生する。この零位残留偏差値FREQ
_AT_0Vは、零位（ゼロ）入力電圧（V_ref1）を印加する
ことによりV/F変換器41から発生される。非零位（ゼ
ロ）の濾波（フィルタリング）された計数周波数出力の
値である。その後、ブロック1140が実行され、温度数Ｃ
当たりの計数値を示す比例因子FREQ_PER_Cを計算する。
この因子は、単純に、２つの基準電圧（図示の例では、
それぞれ、接地電位及び1.9Vであるv_ref1及びv_ref2）に
ついての濾波後の計数値における差を、十進数“380"で
除算することにより与えられる。両基準電圧についての
計数周波数値は、基本的に、流路（流管）温度の全ての
変化と同時発生で得られるため、V/F変換器41から生じ
るあらゆる温度ドリフトは、基本的に等しい誤差成分を
これらの計数値の両方に投入する。比例因子が、いずれ
か一つのみの値の大きさではなく、これらの計数値間の
差を利用して計算されるため、比例因子の値は、基本的
に、温度ドリフトに起因して計数V/F出力に発生するい
かなる偏移（シフト）によっても悪影響を受けない。零
位残留偏差値（FREQ_AT_0V）、並びに、1.9Vの電圧を濾
波及び計数して得た基準値（FREQ_AT_1.9V）は、両方と
も、周期的割り込みベースで、やはり0.8秒毎に、図示
しない他のルーチンによって判断乃至決定される。当業
者にとって容易に理解されるであろうこのルーチンは、
回路70により、適当な選択信号をアナログスイッチ35に
印加し、最初に、時間スタガベース（time staggered b
asis）で、接地電位（v_ref1）の電圧または1.9V
（v_ref2）の電圧のいずれかを、V/F変換器41の入力に連
絡し、続いて、そこから生じる周波数値を計数して、そ
の後、この値を読取って濾波し、その濾波した結果を記
憶するものである。

比例因子がブロック1140により決定されると、処理
は、ブロック1150に移る。このブロック1150は、現在の
周波数値CURRENT_FREQを比例因子FREQ_PER_Cで除算する
ことにより、抵抗温度検出器（RTD）190で検出された現
在温度（TEMP）を計算する。その後、処理はブロック11
60に移り、計器因子の値及び現在温度の値を使用して、
温度補償された計器因子RFを計算する。コリオリ式計器
にとって、前記計器因子は、製造中に経験的に決定され
る公知の定数である。前記温度補償された計器因子RFが
計算されると、その計器因子RFは、データベースに記憶
され、以後、質量流量率を決定する際に使用される。そ
の後、処理は、ルーチン1100を脱する。

一方のチャンネル対が零位（ゼロ）モードで動作する
一方、他方のチャンネル対が測定モードで動作するよ
う、両チャンネル対は並列的に動作されるが、これらの
チャンネル対は順次動作することもできることを、当業
者であれば、今や確実に理解するであろう。この場合、
動作中のチャンネル対は、他方のチャンネル対が待機状
態にあるときに、そのゼロモード及び／または測定モー
ドで機能するであろう。これらのチャンネル対は、その
後、各モードの終了時、または、動作中のチャンネル対
がゼロモード及び測定モードの両方を順次行った後、周
期的に動作状態から待機状態に切り換えられる。順次動
作では、一方のチャンネル対は、いかなる時においても
常に待機状態にあるため、回路を簡略化するために、２
つよりもむしろ１つのチャンネル対を使用して、その１
つの対を常に動作させ、測定モードとゼロモードとの間
で継続的に循環させることができる。実際に動作中の一
方のチャンネル対がゼロモードにある場合においては、
いかなる流量測定も行われていないであろう。したがっ
て、実際の流量測定の代わりに、その時間中に生じてい
る流量に関し、ある仮定を行うことが必要となるであろ
う。よって、継続的流量測定を省略することにより、コ
リオリ式質量流量計において、いかなるときにも唯一実
際に動作するチャンネル対を使用すると、計器が、２つ
のモード間で周期動作する唯一の有形のチャンネル対を
備えるかどうか、または、そのような１つの対をいかな
るときにも非活動中とする２つの対を備えるかどうかに
かかわらず、多少不正確な流量測定を行うことになる。
対照的に、本発明の流量測定回路30は、通常の流量計測
動作の間、一方のチャンネル対が、いかなるときにも実
際の流量を実際に測定中となるため、回路が若干複雑と
なる代わりに、非常に正確な流量測定が可能となる。

更に、“活動中”の時間は、いずれのチャンネル対に
ついても、ゼロモード内に設けられ、かかるゼロモード
の間、例えば、二重の流量測定及びその相互チャンネル
対の比較を行うことが可能であるが、かかる時間は、必
要であれば、計器精度には何の悪影響もなしに、省略す
ることができる。実際、ゼロモードの継続時間を、１つ
のゼロ化時間（即ち、それ以外の場合には、前記チャン
ネル対が“活動中”の時間として動作する時間）の分だ
け短縮するため、または、そのチャンネル対が、その後
採取される内部位相遅延の測定値の数を適宜増加するこ
とにより、実際に零位処理をしている時間を延長するた
め、上記のような省略を行うことができる。

また、開示された実施例は、Ｕ字状の流路を使用して
いるが、流路が軸を中心として（所定の振幅で）振動し
て、基準となる非慣性フレーム（non−inertial fram
e）を形成する限りにおいて、殆どどんな寸法及び形状
の流路（流管）を使用してもよいことを、当業者であれ
ば理解する。例えば、これらの流路は、限定的ではない
が、直線状の管路、Ｓ字状の流路または環状の流路を含
んでもよい。更に、計器は、２つの平行な流路（流管）
を備えるよう示されているが、単一の流管または３以上
（例えば、３、４若しくはそれ以上）の平行な流管を備
える実施例を、必要であれば、使用してもよい。

本発明の単一の実施例を、ここに詳細に図示及び説明
したが、本発明の開示をやはり具体化する他の種々の実
施例を、当業者であれば容易に製造することができる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの流路（130）を有し、内
   部を流れるプロセス流体の流量率を測定するためのコリ
   オリ式計器（５）について、機械的零位値を得る方法で
   あって、 測定すべきプロセス流体が前記流路内を流れていない間
   に前記流路を所定の振動で振幅させる工程と、 前記流路を移動を検出して、前記検出された移動に対応
   する第１及び第２の信号を発生する工程と、 前記プロセス流体が前記流路内を流れていない間に、前
   記第１及び第２の信号に応答して、前記第１及び第２の
   信号の対応時点間に生じる複数の連続する時間（Δｔ）
   を測定して、対応する複数の非流動Δｔ測定値を発生す
   る時間測定工程と、 前記複数の非流動Δｔ測定値の標準偏差を決定する決定
   工程と、 前記複数の非流動Δｔ測定値に応答して、かつ、前記標
   準偏差が、所定の限界値未満である場合、機械的零位の
   現在値を発生して、それ以降に流動ベースΔｔ測定値を
   補償する際に使用し、これにより、その時に前記計器内
   を流れる前記プロセス流体の流量率を決定する機械的零
   位現在値発生工程と を具備するコリオリ式計器について機械的零位値を得る
   方法。
2. 【請求項２】内部を流れるプロセス流体の流量率を測定
   するためのコリオリ式計器（５）であって、 少なくとも一つの流路（130）と、 前記流路を所定の振動で振幅させる振幅手段（180）
   と、 前記プロセス流体が前記流路を通過することによって誘
   発される反対方向のコリオリの力により発生する前記流
   路の移動を検出して、前記流路の前記検出された移動に
   対応する第１及び第２の信号を発生する移動検出手段
   （160R,160L）と、 前記第１及び第２の信号に応答して、前記プロセス流体
   の流量率値を提供する回路手段（30）とを具備し、 前記回路手段は、 前記プロセス流体が前記流路内を流れていない間に、前
   記第１及び第２の信号に応答して、前記第１及び第２の
   信号の対応時点間に生じる複数の連続する時間（Δｔ）
   を測定して、対応する複数の非流動Δｔ測定値を発生す
   る時間測定手段（70,80）と、 前記複数の非流動Δｔ測定値の標準偏差を決定する決定
   手段（823）と、 前記複数の非流動Δｔ測定値に応答して、かつ、前記標
   準偏差が、所定の限界値未満である場合、機械的零位の
   現在値を発生して、それ以降に流動ベースΔｔ測定値を
   補償する際に使用し、これにより、その時に前記計器内
   を流れる前記プロセス流体の流量率を決定する機械的零
   位現在値発生手段（826,829）を備える コリオリ式計器。