JP3541010B2

JP3541010B2 - バランスバーにより感度を高める方法及びそれによるコリオリ流量計

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Publication number: JP3541010B2
Application number: JP2000558366A
Authority: JP
Inventors: ヴァン・クリーヴ，クレイグ・ブレイナード; スタック，チャールズ・ポール; ランハム，グレゴリー・トリート
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: CN1308722A; PL191455B1; CA2334856C; PL345108A1; CN1192216C; ID28258A; US5969265A; CA2334856A1; DE69939217D1; KR20010071691A; MY124405A; EP1095245A1; JP2002519689A; BR9911535B1; US5987999A; WO2000002020A1; AU4317499A; AR019738A1; HK1038066A1; AU749939B2

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は単管式コリオリ流量計に関し、より詳細には物質の流れに対する流量計の感度を高めるバランスバーを有するコリオリ流量計のための方法及び装置に関する。
【０００２】
【技術的問題】
単管式コリオリ流量計は、複管式コリオリ流量計の流れ分岐管が詰まる問題や経費を削減するので、望ましい。単管式コリオリ流量計は，複管式コリオリ流量計より流れ感度が低いという欠点を有している。流れ感度は２つの理由で低くなっている。第１の理由は、同じ流量で単管式流量計は与えられた流量に対してより大きい直径の流管を有していなければならないことである。これにより流管の曲げ剛さがより大きくなり、コリオリ力に感応しにくくなる。第２の理由は、質量流量がどのように決定されるかについての詳細に関係する。
【０００３】
従来の複管式コリオリ流量計において、流管は相互に位相を外して振動する。２本の流管は動的にバランスのとれた構造となるように相互に対してカウンタバランスとして作用する。流管の間の相対的速度を検出するように流管に沿った２つの位置に速度検出器が配置されている。速度検出器は通常管の中間点から上流側及び下流側に等しい間隔をおいて配置されている。各々の速度検出器は一方の流管に取り付けられたマグネットと他方の流管に取り付けられたコイルとからなる。磁場内を通るコイルの相対的運動により電圧が生ずる。振動する流管の正弦波状の運動により各々の検出器に正弦波状の電圧が生ずる。物質の流れがなければ、２つの速度検出器からの電圧は相互に位相が合っている。物質の流れがあると、振動する管が運動する物質のコリオリ力によって捩られて２つの検出器のの電圧の間に位相差を生ぜしめる。質量流量はこの位相差に比例する。両方の流管が（等しい流れの部分に対して）等しく捩られ各々の流管が対応する位置で他方の流管と同じ位相シフトを有することが重要である。上流側の検出器のマグネットの速度は上流側のコイルの速度と同じ位相を有し、両方とも検出器のマグネット−コイル対によって生ずる電圧と同じ位相を有する。下流側の検出器は上流側の検出器と異なる位相を有する。
【０００４】
単管式流量計において、振動する流管は他の流管でなくバランスバーによって釣合わせられる。速度検出器のマグネット（あるいはコイル）はあたかも前述した第２の流管のようにバランスバーに装着されている。しかしながら、バランスバーは、これを通って物質が流れないので、流れによるコリオリ力や大きな位相シフトを受けない。速度検出器は位相がシフトした流管と位相がシフトしていないバランスバーとの間の相対的速度を検出する。各々の速度検出器における流管及びバランスバーの速度は位相角及び振幅を有する速度ベクトルによって表される。相対的速度（及び各速度検出器からの電圧）は２つの速度ベクトルを加えることによって決定される。流管の速度ベクトルは物質の流れにより位相シフトを有している。バランスバーの速度ベクトルはゼロ位相シフトを有する。これらのベクトルを加えると速度検出器の流れでの正味の位相シフトが与えられる。この正味の位相シフトの減少は流量計の感度の減少に等しくなる。バランスバーのゼロ位相シフトによる流量計の感度の減少は、より大きい（１本の）流管の直径による感度の減少と合せて、ある用途での単管式流量計の精度、商業的許容性を損なうほどに低い合成した流量計の感度となる。
欧州特許第８３１３０６Ａ１号は同心状のバランスバーに取り囲まれた１本だけの流管を有する従来のコリオリ流量計を開示している。バランスバーはその軸方向中心部における重りを除いて一様な質量及び剛性の分布を有する円筒形部材である。重りの唯一の目的は駆動モードにおけるバランスバーの共振振動数を低下させることである。重りはバランスバーによるいかなる可能なコリオリ撓みでもゼロ節点の位置にあるので、第２のコリオリ曲げモードでは影響を与えない。しかしながらバランスバーはその第１の曲げモードの駆動振動数よりずっと高い第２の曲げモードの振動数では振動作用を示さない。
【０００５】
【解決策】
物質の流れに対する流量計の感度を高め増幅するバランスバーを有する単管式コリオリ流量計のための方法及び装置が提供される本発明によって前記した、また他の問題が解決され、技術的進歩が達せられる。本発明の単管式コリオリ流量計も従来のものにおいても、バランスバーは第１の曲げモードにおいて流管に対して位相が外れるように駆動される。駆動振動数は典型的には各々の第１の曲げモードにおけるバランスバーと物質が満たされた流管との共振振動数である。従来技術の単管式コリオリ流量計において、バランスバーは流管のコリオリ力及びコリオリ撓みに大きく感応することがない。本発明においては、第２の曲げモードにおいて、加わるコリオリ力によって生ずる流管の撓みに対して位相が外れるように曲げることによりバランスバーが流管に加わるコリオリ力に感応するようにバランスバーを形成することによって感度が高められる。
独立請求項１、２、１４及び１５は本発明の最も広範な特徴を具体化する方法及び装置を規定するものである。
【０００６】
物質の流れがあると、振動する流管が加わるコリオリ力に応じて撓む。流管の駆動振動は物質で満たされた流管の共振振動数であり、コリオリ撓みはコリオリ撓みモード形状での流管の共振振動数から大きく離れた振動数で駆動されるので、コリオリ撓みよりかなり大きい振幅になる。流れる物質によって駆動振動と同じ振動数でコリオリ力が流管に加わる。しかしながらコリオリ力によって生ずる流管の撓みは第２の曲げモードと同じ形状である。流管の第２の曲げモードの共振振動数はコリオリ力の加わる振動数（駆動振動数）よりずっと高い。かくしてコリオリ力がそのモード形状（第２の曲げモード）の共振振動数からずっと離れた振動数で加わるので、コリオリ力で生ずる流管の撓みが駆動源によって生ずる（第１の曲げモードの）撓みよりずっと小さい。流管の第２の曲げモードにおけるコリオリ撓みは物質の流れに応じた２つの速度検出器の信号の間に位相遅れを生ずるものである。この撓みは小さいので、位相遅れは小さく、従来技術による直管式流量計の物質の流れに対する感度は低い。
【０００７】
本発明のバランスバーはその端部で流管の振動力をバランスバーに伝える受けバーによって流管に連結されている。従来技術の流量計において、バランスバーは流管と同様に第１の曲げないし駆動モードよりずっと高い第２の曲げモードの共振振動数を有している。流管のコリオリ撓みは非常に小さく、バランスバーの第２の曲げの共振振動数から大きく離れた振動数で生ずるので、受けバーによってバランスバーに伝えられる力はバランスバーの第２の曲げモードを大きく励振させることにはならない。かくして従来技術の流量計において流管はコリオリ力にあまり感応せず、バランスバーは全く感応しない。
【０００８】
本発明の方法及び装置は種々のモード形状のバランスバーの振動数の程度をシフトさせることを含む。これは混乱を生ずることにもなり得る。振動モードは振動数の程度ではなく、モードの形状によって規定される。有用な法則としてモードの数が節点の数−１に等しいということがある。第１のモードは２つの節点（両端における）を有する。第２のモードは３つ（両端及び中心における）の節点を有する。第３の曲げモードは４つの節点を有する、というように続く。
【０００９】
本発明の方法及び装置によれば、バランスバーの第２の曲げ振動数は流管とバランスバーとの両方の第１の曲げモード（駆動振動数）に近くなるまで低下する。流管とバランスバーとの両方に大きい振幅を有する第１の曲げ（駆動）モードはモード形状の差のためにバランスバーを第２の曲げモードで励振させられない。第１の曲げモードにおいて、バランスバー（及び流管）の撓み形状は、両端が変位せずに両端の間の長さの部分が増大する変位を有していて中心で最大の変位となるようなものである。第２の曲げモードにおいて、両端及び中心はは変位せず、最大の変位はほぼ４分の１及び４分の３の長さの地点で生ずる。しかしながら、中心点で変位の符号が変わるので、バランスバー（あるいは流管）の半分が正の変位を有し、他方の半分が負の変位を有する。モード形状の差の結果は、第１の曲げモードの振動が第２の曲げモードにおけるバランスバーの一方の半分にエネルギーを投入する一方で、バランスバーの他方の半分から等量のエネルギーを取出すことである。それゆえ正味の結果は、共振振動数が近くても、第１の曲げモードの振動によって第２の曲げモードが励振されないことである。
【００１０】
流管のコリオリ撓みは、流管の変位が流管の中心点のいずれかの側で反対の符号を有していることにおいて、第２の曲げモードと同じ形状を有している。かくして流管のコリオリ撓みは受けバーを介して伝えられる力によりバランスバーの第２の曲げモードを励振させることができる。本発明において、バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数は駆動振動数に近いものとされる。流管のコリオリ撓みによるバランスバーの第２の曲げモードの励振は速度検出器の位置でのバランスバーにおける大きな位相遅れを生ずるのに十分なものになる。バランスバーの位置の間でのこの位相遅れが対応する流管の位置の間での位相遅れに加わり、流量計の流れに対する感度を高める。
【００１１】
本発明の第１の実施例によれば、バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数は流管及びバランスバーの駆動振動数より低い。機械的オシレータの共振振動数が励振振動数より低い時にオシレータが励振変位に対して位相が外れて運動することは周知である。その結果、バランスバーはコリオリ力により流管に生じた撓みとは位相が外れた撓みを生ずる。第２の曲げモードでのバランスバーの励振源は流管のコリオリ撓みであるので、流管に加わるコリオリ力が増大するに従ってバランスバーの第２の曲げモードの撓みの振幅が増大する。流管及びバランスバーこれらの位相の外れた第２の曲げモードの撓みにより流管及びバランスバーに連結された速度検出器が従来技術による単管式コリオリ流量計に比較して位相遅れ（感度）が増大した出力信号を発生させられるようになる。
【００１２】
バランスバーの第２の曲げモードの振動数を駆動振動数より低くすることは、質量及び剛性の再分布を含むバランスバーの物理的再設計によってなされる。バランスバーの中心部から質量が除去されるが、これは第２の曲げモードにほとんど作用を与えずに駆動振動数を上昇させようとする。この質量の除去は、第２の曲げモードが中心部近くでほとんど振幅を有していないので、第２の曲げモードの振動数にほとんど作用を与えない。それから速度検出器の位置の近くでバランスバーに質量が付加されるが、これはこれらの位置が第２の曲げモードの振幅が最大となる位置なので、第２の曲げモードの振動数を駆動振動数よりも低下させる。
【００１３】
バランスバーを第２の曲げモードにおける曲げの大きい領域で非常に柔軟にすることによりその剛性が変えられる。これらの位置は速度掲出器の位置からわずかに中心の方にある。これらの領域で剛性を除去すると、これらの領域では駆動モードにおいてほとんど曲げが生じないので、第２の曲げモードの振動数が大きく減少して駆動振動数にほとんど影響がない。最後に柔軟な領域の間のバランスバーの中心部分の固さが増大してさらに駆動振動数を高くし、第２の曲げの振動数にはほとんど影響を与えない。
【００１４】
バランスバーのこれらの物理的変更は第２の曲げモードの振動数を第１の曲げモード（駆動）の振動数より低くなるように第２の曲げモードの振動数を低下させ得る。これがなされた時、流管のコリオリ振動が受けバーを介して流管からバランスバーの端部に伝えられる。これにより流管のコリオリ撓みとは位相が外れたバランスバーのコリオリ状撓みが減少する。この撓みは、コリオリ力によって撓む流管と同様のモード形状となるので、「コリオリ状」と称する。かくして本発明の流管及びバランスバーは、各々の流管が他方の流管に対して位相が外れたコリオリ振動応答を与える複管式コリオリ流量計のように作用する。その結果本発明の単管式流量計は複管式流量計の流れ感度を有し得ることになる。
【００１５】
流管のコリオリ撓みの位相に対するバラハンスバーの第２の曲げモードの振動の位相は第１の曲げモード（駆動）の振動数に対するバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数の関係に依存する。第２の曲げモードの振動数は第１の曲げモード（駆動）の振動数より小さいか、等しく、あるいは大きくもなり得る。第２の曲げモードの振動数が駆動振動数より高ければ、バランスバーの第２の曲げモードは流管のコリオリ力によって生ずる振動と位相を合わせて振動する。これは検出器の位相シフト及び流量計の感度を低下させる傾向にある。前述のように、バランスバーの第２の曲げモードの振動数が駆動振動数より低ければ、バランスバーの第２の曲げモードは流管のコリオリ力で生じた振動とは位相が外れて振動して検出器の位相シフト及び流量計の感度を増大させる。
【００１６】
第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモードの駆動振動数を超えると、流量計の感度が低下する。この理由は流管のコリオリ振動とバランスバーの第２の曲げモードの振動とが位相が合うことである。速度検出器は流管とバランスバーとの間の相対的速度を検出するが、これは位相の合った運動が相互に打ち消し合う傾向にあることを意味する。しかしながらこれはある用途では有用な例となり得る。バランスバーの第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモードの駆動振動数に十分近ければ、その振幅及び位相は流管の逆の位相を上回るほどに大きくされ得る。この形態は改善された感度を有する流量計となり得る。
【００１７】
しかしながらバランスバーの第２の曲げモードの振動数が駆動振動数より低くなる形態は、流管とバランスバーとの位相が加わるため、またバランスバーが駆動モードでもコリオリ第２曲げモードでも流管のバランスをとる傾向にあるために、好ましい。従来の単管式流量計において、バランスバーが第１の曲げモードだけで流管を揺動させる力のバランスをとる。バランスバーの第２の曲げモードの振動数は流管のコリオリモードよりずっと高い振動数になっている。それゆえバランスバーでは第２の曲げモードが励振されない。これはコリオリ力がアンバランスになり流量計を揺動させるという結果になる。流量計の揺動は流量計の感度をシフトさせエラーを生じ得る。流量計の揺動は流量と装着部の剛性との両方の関数である。装着部の硬さは一般的に知られていないので、この感度のシフトは予見あるいは補償がなされない。
【００１８】
本発明において、流管のコリオリモードによってバランスバーの第２の振動モードが励振される。第２の曲げモードが駆動振動数より低い時に、流管とバランスバーとが相互に位相が外れて振動し、バランスバーの第２の曲げモードの振動力が流管へのコリオリ力の揺動作用を打ち消し得る。コリオリ力が増大すると、バランスバーの第２のモードの振動の振幅が増大する。これにより全ての流量にわたって流管の同じバランス度が維持される。
【００１９】
要するに、本発明のコリオリ流量計は、その物理的特性により第１の曲げモード（駆動）の振動数より低く、またそれに近い第２の曲げモードの振動数を有することができるバランスバーを含む。これによりバランスバーが流管のコリオリ撓みとは位相が外れているそれ自体のコリオリ状撓みを生ずることによる流管のコリオリ撓みに応答できるようになる。流管のコリオリ撓みとバランスバーのコリオリ状撓みとの間のこの位相の外れた関係は各々の速度検出器からの増大した位相シフトと、ひいては複管式コリオリ流量計に匹敵する流れに対する感度を与える。さらに本発明のバランスバーはコリオリ力も、第１の曲げモードの揺動力もともにバランスをとる。
【００２０】
本発明は一面において、流管と、該流管に実質的に平行に向いたバランスバーと、該バランスバーを該流管に連結する受けバー手段とを有するコリオリ流量計を動作させる方法及び装置であって、上記方法は
上記流管を通して物質を流すことと、
上記物質で満たされた流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しい駆動振動数を有する駆動モードで上記流管とバランスバーとを相互に位相が外れるように振動させ、それによって上記振動する流管を通る物質の流れの結果として上記振動する流管に周期的なコリオリ撓みが上記駆動振動数で生起し、該周期的なコリオリ撓みは撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにすることと、
上記流管の速度を検出して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、該信号の生成に応じて上記流れる物質のに関する情報を取り出すことと、
の各ステップからなり、
上記バランスバーは上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数より低くなるように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を有しており、
上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有していて上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数より低くなる上記振動モードを表し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みとは位相が外れていて物質の流れを有する上記振動する流管に加わる周期的なコリオリ力の大きさに比例した振幅を有し、上記バランスバーの上記位相の外れたコリオリ状撓みに対して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す上記信号が生成され、それによって該上記信号の振幅を増幅する
ようにしたものである。
【００２１】
他の面は、流管と、該流管に実質的に平行に向いたバランスバーと、該バランスバーを該流管に連結する受けバー手段とを有するコリオリ流量計を動作させる方法及び装置であって、上記方法は
上記流管を通して物質を流すことと、
上記物質で満たされた流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しい駆動振動数を有する駆動モードで上記流管とバランスバーとを相互に位相が外れるように振動させ、それによって上記振動する流管を通る物質の流れの結果として上記振動する流管に周期的なコリオリ撓みが上記駆動振動数で生起し、該周期的なコリオリ撓みは撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにすることと、
上記流管の速度を検出して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、該信号の生成に応じて上記流れる物質のに関する情報を取り出すことと、
の各ステップからなり、
上記バランスバーは上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数よりわずかに高くなるように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を有しており、
上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有していて上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数よりわずかに高くなる振動モードを表し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合っていて物質の流れを有する上記振動する流管に加わる周期的なコリオリ力の大きさに比例し上記流管のコリオリ撓みの振幅より大きい振幅を有し、
上記バランスバーの上記位相の合ったコリオリ状撓みに対して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す上記信号が生成される
ようにするしたものである。
【００２２】
他の面は、上記受けバーを介して上記流管から上記バランスバーに波及する上記周期的なコリオリ撓みを示す力によって上記バランスバーに上記コリオリ状撓みが生起することである。
【００２３】
他の面は、受けバー手段の第１の端部を屈撓させるように上記周期的なコリオリ撓みに応じて屈撓する上記流管の両端と、
上記第１の端部の屈撓に応じて屈撓する上記受けバー手段の第２の端部
とによって上記バランスバーに上記コリオリ状撓みが生起することである。
【００２４】
他の面は、上記バランスバーの長さ方向の一様でない質量及び剛性の分布により上記バランスバーから上記受けバー手段への弾性の移行でバランスバーの上記コリオリ状撓みの共振振動数が低下するようになることである。
【００２５】
他の面は、上記バランスバーの少なくとも１つの可撓性部分を設け、同時に上記バランスバーの少なくとも１つの他の部分の増大した質量を設けることによって、上記バランスバーの上記コリオリ状振動モードの振動数を低下させるステップを含むことである。
【００２６】
他の面は、上記バランスバーの少なくとも１つの部分に空所を設けるステップを含むことである。
【００２７】
他の面は、上記コリオリ状振動モードにおいて上記バランスバーの高い曲げモードの位置に上記バランスバーの可撓性部分を設けることによって上記バランスバーの上記コリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むことである。
【００２８】
他の面は、上記振動する流管及びバランスバーの端側節点が上記受けバー手段の位置にあるようにしたことである。
【００２９】
他の面は、上記バランスバーの剛性の大きい部分と上記バランスバーの剛性の大きい部分を含まない可撓性部分とを設けることを含む。
【００３０】
他の面は、上記駆動モードが第１の曲げモードからなり、上記バランスバーの上記コリオリ状振動モードが上記バランスバーの第２の曲げモードからなるようにしたことである。
【００３１】
他の面は、上記バランスバーの中心部分と上記バランスバーの中心部分の各々の側の可撓性部分とを設け、同時に上記中心部分の各々の側に増大した質量を設けることを含むことである。
【００３２】
他の面は、上記バランスバーの高い曲げモーメントの位置における上記バランスバーの可撓性部分と、上記第２の曲げモードにおける高い振幅の位置における増大した質量とを設けることを含むことである。
【００３３】
他の面は、物質の流れを受け入れるようにした流管と、
該流管に実質的に平行に向いたバランスバーと、
該バランスバーを上記流管に連結する受けバー手段と、
上記振動する流管を通って上記物質が流れる時に上記流管に上記駆動振動数で周期的なコリオリ撓みが生起するように上記物質で満たされた流管及び上記バランスバーの共振振動数に実質的に等しい振動数を有する駆動モードで上記流管及びバランスバーを逆の位相となるように振動させ、上記周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにした駆動手段と、上記流管の上記周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成するため上記流管の速度を検出するための手段と、
該信号の生成に応じて物質の流れの情報を取り出すための手段と、
を有するコリオリ流量計において、さらに
上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数より低くなるように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を与える構造を有し、それによって上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有していて上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数より低くなる振動モードを表し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みとは位相が外れていて物質の流れを有する上記振動する流管の周期的なコリオリ力の大きさに比例した振幅を有し、
上記信号を生成する手段が上記バランスバーの上記位相の外れたコリオリ状撓みに対して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、それによって生成された信号の振幅を増幅する
ようにしたことである。
【００３４】
他の面は、物質の流れを受け入れるようにした流管と、
該流管に実質的に平行に向いたバランスバーと、
該バランスバーを上記流管に連結する受けバー手段と、
上記振動する流管を通って上記物質が流れる時に上記流管に上記駆動振動数で周期的なコリオリ撓みが生起するように上記物質で満たされた流管及び上記バランスバーの共振振動数に実質的に等しい振動数を有する駆動モードで上記流管及びバランスバーを逆の位相となるように振動させ、上記周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにした駆動手段と、
上記流管の上記周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成するための手段と、
該信号の生成に応じて物質の流れの情報を取り出すための手段と、
を有するコリオリ流量計において、さらに
上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数よりわずかに高くなるように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を与える構造を有し、それによって上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数よりわずかに高くなる振動モードを表す上記コリオリ状撓み及び上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合っていて物質の流れを有する上記振動する流管の周期的なコリオリ力の大きさに比例し上記流管のコリオリ撓みの振幅より大きい振幅を有し、
上記信号を生成する手段が上記流管の周期的なコリオリ撓みと上記バランスバーのコリオリ状撓みとの結合を表す信号を生成する
ようにしたことである。
【００３５】
上記振動させるための手段が上記バランスバーに上記コリオリ状撓みを生起させるように上記受けバー手段を介して上記流管から上記バランスバーに上記周期的なコリオリ撓みを示す力を波及させるようにしたことである。
【００３６】
他の面は、上記流管における上記周期的なコリオリ撓みが
上記受けバーの第１の端部を屈撓させるように上記周期的なコリオリ撓みに応じて上記流管の端部を屈撓させ、
上記バランスバーに上記コリオリ状撓みを生起させるように上記第１の端部の屈撓に応じて上記受けバーの第２の端部を屈撓させる
ようにしたことである。
【００３７】
他の面は、上記コリオリ状撓みにおける高い振幅の領域において付加された質量と上記コリオリ状撓みの高い曲げモーメントの位置における上記バランスバーの可撓性部分とを含むことである。
【００３８】
他の面は、上記駆動モードが第１の曲げモードからなり、上記バランスバーに生起する上記振動モードが第２の曲げモードからなるようにしたことである。
【００３９】
他の面は、剛性の中心部分と該剛性の中心部分の各々の側に付加された質量とを含むようにしたことである。
【００４０】
他の面は、上記剛性の中心部分のいずれかの側の位置における上記バランスバーの可撓性部分を含むようにしたことである。
【００４１】
他の面は、上記駆動振動数を上昇させるため上記中心部分における空所を含むようにしたことである。
【００４２】
他の面は、上記可撓性部分がベローズからなるようにしたことである。
【００４３】
他の面は、上記バランスバーの長さ方向の一様でない質量及び剛性の分布により上記バランスバーの弾性と上記バランスバーの振動の第２の曲げモードの振動数が低下するようにしたことである。
【００４４】
他の面は、上記バランスバーにおける剛性の大きい部材と剛性の大きい部材を含まない上記バランスバーの各々の部分における可撓性部材とを含むようにしたことである。
【００４５】
他の面は、少なくとも１本の流管及びバランスバーの振動の端側節部が上記受けバーの位置にあるようにしたことである。
【００４６】
他の面は、実質的に直線状の流管及び実質的に直線状のバランスバーからなるようにしたことである。
【００４７】
他の面は、曲線状の部分を有する流管と曲線状の部分を有するバランスバーとからなるようにしたことである。
【００４８】
他の面は、上記生起する振動モードが上記バランスバーの第２の曲げモードからなるようにしたことである。
【００４９】
本発明の前述した特徴及び他の特徴は図面を参照して以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００５０】
さらに他の面は、バランスバーにコリオリ撓みを生起するための手段が上記流管が振動する振動数より低い共振振動数を有する上記バランスバーに生起させる振動のモードを規定するようにして上記バランスバーにコリオリ状撓みを生起させるための手段を含み、
上記バランスバーにおけるコリオリ状撓みが上記流管のコリオリ撓みと位相が外れており、物質の流れを有する上記振動する流管にかかる周期的なコリオリ力の大きさに比例した振幅を有するようにしたことである。
【００５１】
本発明の前述した特徴及び他の特徴は図面を参照して以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００５２】
【実施例の説明】
本発明の方法及び装置は流量計の感度を増幅するバランスバーを設けることにより単管式流量計における低い感度の問題を克服する。これがどのようになされるかを理解するためには、流管にかかるコリオリ力の性質、これにより流管に生ずる捩れ、またこの捩れがどのように流管に沿った位相シフトとなるかを理解することが必要である。
【００５３】
図１は後に説明されるが、図６の流量計の振動速度のベクトルダイアグラムである。
【００５４】
図２は物質が流れて通る管２０２がその端部２０１を中心として反時計方向に回転する状況を示している。管２０２の単位長さ当たりのコリオリ力はコリオリ加速度Ａ_Ｃ及びニュートンの法則に関する式から得られる。
【００５５】
コリオリ加速度は次のように表現されよう。
【数１】

【００５６】
コリオリ力Ｆ_Ｃは次のように表され、
【数２】

【数３】

であるので、
【数４】

であるが、
【数５】

となる。
【００５７】
管２００の各々の部分は同じ割合で回転し質量流量は流管にわたって同じであるので、コリオリ力Ｆ_Ｃは流管２０２の全長にわたって一様である。
【００５８】
図３は各々の端部３０１及び３０２を中心として自由に回動するが端部３０１及び３０２において並進移動しないように固定されている直線状流管３００を示している。流管３００は物質が流れて通る際に駆動源Ｄによりギターの弦のようにその共振振動数において第１の曲げモードで振動する。流管がその直線状（０変位）の位置３０３を下方に通過する際に、その左半分が時計方向に回転し、右半分が反時計方に回転する。流管の中心が接近すると回転が減少する。中心は回転せず、単に並進移動するだけである。流管３００が０変位位置３０３を通過する際の流管３００に加わるコリオリ力の特殊な分布が図４に示されている。左半分と右半分とでコリオリ力は逆の向きとなるが、これは流管の回転方向が逆のためである。流管の回転は中心部で０になるので、コリオリ力が中心部で０になる。
【００５９】
図３の振動する流管３００と図２の回転する流管２０２との間の他の主要な差異は、振動する流管３００が連続的に回転せずに、停止し方向を逆転することである。振動の方向が逆転するところで、回転は０となり、流管全体にかかるコリオリ力が０になる。その結果、図４のコリオリ力の大きさが時間とともに正弦的に変化し、図４に示されるように流管の振動が振幅０及び最大の速度の位置を通過する際に最大になる。流管が第１の曲げ（駆動）モードで最大の振幅及び速度０に達すると流管全体に０のコリオリ力が生ずる。流管に正弦的に加わるコリオリ力の振動数は、流管が振動している振動数、すなわち流管の第１の曲げ（駆動）モードの振動の振動数と同じである。
【００６０】
流管３００は図５に示される周期的なコリオリ力に応じて曲がる。実線は流管が駆動モードにおける変位０の位置を下方に通過する際にコリオリ力に応じてとる形状（大きく誇張してある）を示している。点線は流管が駆動モードで変位０の位置を通って上方に移動する際にとる形状を示している。この瞬間に実際に０点を通過する流管の唯一の点は流管の中点であることがわかるはずである。図５の形状は第２のモードの形状と同様である。しかしながらこれは単に一致したにすぎない。流管の第２の曲げモードの振動数は図４のコリオリ力が加わる振動数（第１の曲げモードの振動数）よりずっと高い。流管はコリオリ力により第２の曲げモードの共振振動数より十分低い振動数で励振されるので、この図５のコリオリ力で生じた変形及び図４のコリオリ力が相互に位相を合わせて生ずる。それゆえ流管３００は駆動された振動（第１の曲げ）モードにおいて変位０の軸３０３を横切る際に図５の形状をとる。物質の流れにより図５のコリオリ力によって生じた振動が図３の駆動された振動に重畳される。これが図６に示されている。両方の振動が第１の曲げモードの駆動振動数で生ずるが、それらは相互に９０゜だけ位相がシフトしている。第１の曲げモードが軸３０３に沿った変位０になっている時に、コリオリ力で生じた最大変位（実線）が生ずる。第１の曲げモードが最大変位（点線）になっている時に、コリオリ変位が０になる。図６は、流管が変位０の軸３０３を横切る時にコリオリ撓みに関する限り流管の状態を表すという点で、図４に類似する。この時に、またこの時にだけ、コリオリ力及びコリオリ力により生じた撓みが最大の振幅になっている。図４に関してすでに説明したように、流管３００の撓みが上方あるいは下方のいずれかで最大になった時に、コリオリ力がなくなり、最終的に０になる。この時に流管の速度は０であり、また加わるコリオリ力及び生ずるコリオリ撓みも０になる。かくして、流管３００が駆動信号によって最大の正及び負の撓みの間において第１の曲げモードで正弦的に振動する際に、図５に示される正弦的コリオリ応答は駆動振動数で振幅が正弦的に変化する。図５及び６に示されるコリオリ変位の振幅は明確にするために大きく誇張されている。第１の曲げモードは流管の共振振動数で駆動されコリオリモードはそのように駆動されないので、振幅は実際には流管の第１の曲げモードの振幅よりずっと小さい。かくして、全ての図に示されるコリオリ変形は大きく誇張されている。
【００６１】
従来技術の流量計において物質の流れに伴う位相の遅れは流管のコリオリ撓みと第１の曲げ（駆動）モードの重畳の結果である。図５において、右側の速度検出器ＳＲが左側の速度検出器ＳＬより前に変位０の位置を横切ることがわかる。左側の速度検出器及びその出力電圧は右側の速度検出器及びその出力電圧より位相が遅れると言える。逆に、右側の速度検出器ＳＲは左側の速度検出器ＳＬの位相より進むとも言える。位相差（すなわち時間遅れ）はコリオリ力で生じた変位の振幅に比例し、この変位の振幅は質量流量に比例するものである。
【００６２】
本発明は、バランスバーの種々のモードの形状の振動数の程度をシフトさせることを含む。振動モードはその振動数の程度ではなく、その形状によって規定される。第１の曲げモードは図５に示される形状になろう。有用な規則は、モードの数が節点の数−１に等しいことである。第１のモードは２つの（両端の）節点を有する。第２のモードは３つの節点（両端及び中心の）を有する。第３の曲げモードは４つの節点を有する、というように続く。
【００６３】
従来の単管式コリオリ流量計において、バランスバーは第１の曲げモードで振動するだけであり、流管にかかるコリオリ力には応答しない。図６はバランスバー６０２の両端で受けバー６０３及び６０４により連結された流管６０１及びバランスバー６０２を有する端管式流量計を示す。図６の実線は物質の流れを有する第２の曲げ（駆動）モードにおいて変位０の軸３０３を横切る際の流管６０１及びバランスバー６０２を示している。図６ではバランスバー６０２にコリオリ撓みが現れない。点線は第１の曲げ（駆動）モードでの振動の外側範囲における流管及びバランスバーを示している。
【００６４】
図１は図６に示されるような従来の直線状単管式コリオリ流量計によって生ずる振動速度を説明するベクトルダイアグラムである。右側の速度検出器ＳＲにおける流管の応答はベクトル１０３と実際の軸１０２とのなす角度によって表される位相進みφ_ｔｕｂｅを有するベクトル１０３である。バランスバーは流管に生ずるコリオリ力の影響を受けないので、バランスバーの振動速度は軸１０２からの位相シフトがない。バランスバーのベクトル（１０６）は実際の軸１０２に沿って示されＶ_{ｂａｌｂａｒ}と表記されている。ベクトル１０５は流管及びバランスバーのベクトル速度及び位相の組合せを表す位相角φ_ｎｅｔを有する。右側の検出器ＳＲからの正味の位相角は流管だけの位相角より小さいことがわかるはずである。位相角（及び感度）の減小は従来の単管式流量計におけるバランスバーの位相シフトがないためである。
【００６５】
図７に示されるような本発明の１つの実施例は、第２の曲げモードの共振振動数が第１の曲げモードの駆動振動数よりわずかに低くなるバランスバーを与える。流管６０１のコリオリ力により生ずる撓みは受けバー６０３によってバランスバー６０２に第２の曲げモードを励振する。第２の曲げモードでのバランスバー６０２の振動の振幅は流管６０１のコリオリ撓みの振幅に比例し、かくして物質の流量に比例する。図７における第２の曲げモードでのバランスバー６０２の振動の振幅はまた第１の曲げモード（駆動）の振動数とバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数との間隔の関数でもある。バランスバーの第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモード（駆動）振動数に近いほど、第２の曲げモードでのバランスバーの振動の振幅は大きくなるであろう。その結果は、第１の曲げモード（駆動）の振動数とバランスバー６０２の第２の曲げモードの共振振動数との比に対する第２の曲げモードでのバランスバーの振動の振幅のグラフとなる図９に詳細に示されている。ｘ軸９０２はバランスバーの第１の曲げモード（駆動）の振動数と第２の曲げモードの共振振動数との比を示す。ｙ軸９０１はバランスバー６０２のコリオリ応答の増幅率を表している。バランスバー６０２に生起したコリオリ応答はバランスバーの駆動振動数と第２の曲げモードの共振振動数との比が１．０である時に最大になることがわかる。バランスバーのコリオリ応答はまたこれらの２つの振動数が１より小さくなるとその最大値から減少する。図９は２つの振動数が比較的近い時に第２の曲げモードでのバランスバーの振幅Ａ_ｂｂは流管６０１のコリオリ力で生起した振幅よりずっと高くなり得ることを示す。後述するように、本発明の好ましい実質例は、第２の曲げモードの共振振動数が第１の曲げモード（駆動）の振動数よりわずかに低くなる条件でコリオリ流量計を動作させる。このような条件では振動数の比は１よりわずかに大きい。他の実質例では、２つの振動数の比が１よりわずかに小さい。その時にコリオリ流量計は、図９の応答が１．０の比を表す横座標９０３のわずかに左側になるように動作する。
【００６６】
流管のコリオリ撓みの位相に対するバランスバーの第２の曲げモードの振動の位相は図１０に示されるように第１の曲げモード（駆動）の振動数に対する第２の曲げモードの共振振動数の関係に依存する。バランスバーに第２の曲げモードを励振するのは、駆動モードではなく、駆動振動数で生ずる流管のコリオリ撓みであることを想起すべきである。バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が第１の曲げモード（駆動）の振動数より高ければ（１．０より小さい比）、バランスバーの第２の曲げモードは図８に示されるように流管のコリオリ振動と位相を合わせて振動する。バランスバーの第２のモードの振動数が駆動振動数より低ければ（１．０より大きい比）、バランスバーの第２のモードは図７に示されるように流管のコリオリ振動とは位相が外れて振動する。
【００６７】
図７に示されるように、バランスバーの第２の曲げモードが流管のコリオリ撓みとは位相が外れている時に、左側の速度検出器ＳＬのマグネット及びコイルはともに流管の中点より遅相になるが、右側の速度検出器ＳＲのマグネット及びコイルはともに流管の中点より進相になる。各々の検出器の信号出力はもはやその位相が従来技術の流量計のようにバランスバーのゼロ位相シフト（図１）によって減少することはない。さらに、バランスバー６０２の第２の曲げモードの振幅（さらに速度検出器の位相シフト）は、その共振振動数が駆動振動数に近くなるように設定することによって非常に増大する。これは流量計の感度が大いに高まる結果となる。
【００６８】
バランスバーの第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモード（駆動）の振動数よりわずかに低くなるコリオリ流量計のベクトルダイアグラムが図１１に示されている。ｘ軸１１０２はベクトルの実数速度成分をを表している。ｙ軸１１０１はベクトルの虚数成分を表している。バランスバーの速度ベクトルは１１０３である。流管の速度ベクトルは１１０４であり、流管のベクトル１１０４の位相シフトφ_ｔｕｂｅはバランスバーのベクトル１１０３の位相シフトφ_{ｂａｌｂａｒ}より小さいことがわかる。速度検出器ＳＲからの正味の信号はバランスバーのベクトル１１０３と流管のベクトル１１０４とのベクトル和（位相及び振幅）である。ベクトル１１０５は速度検出器ＳＲの正味の出力信号を表し、ｘ軸に対する位相差φ_ｎｅｔを有している。検出器ＳＲの正味の位相は流管の位相より大きいので、この形状はベクトルダイアグラムが図１に示される図６の従来技術の流量計より高い感度を有するものとみられる。
【００６９】
図８はバランスバーの第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモードの駆動振動数よりわずかに高くなる実施例を示している。流管６０１及びバランスバー６０２は第１の曲げモードで相互に位相が外れて駆動されて、その結果第２のコリオリ曲げモードで位相が合うことになる。これにより各々の速度検出器の２つの部分（マグネット及びコイル）が相互に位相を打ち消し合うことになる。図６において、流管の右側の速度検出器ＳＲの部分はすでにゼロを横切っている（進相）が、バランスバーのＳＲの部分はまだゼロを横切っていない（遅相）。検出器の電圧出力の場合のように、これらの２つの速度ベクトルが加算されると、位相の進みと遅れとが相互に打ち消し合う。左側検出器ＳＬに関しても同じことが言える。その結果は流量計の感度の低下となる。
【００７０】
図１２は第２の曲げモード振動数が第１の曲げモードの駆動振動数よりわずかに高くなっているバランスバーについてのベクトル加算を示している。流管の右側の検出器の部分の速度ベクトル１２０４はｘ軸１２０２から角度φ_ｔｕｂｅだけ偏倚している。バランスバーの右側の検出器の部分の速度ベクトル１２０３は第４象限に示され、ｘ軸から角度φ_{ｂａｌｂａｒ}だけ偏倚している。流管のベクトル１２０４とバランスバーのベクトル１２０３とのベクトル和はベクトル１２０５であり、ｘ軸１２０２からから角度φ_ｎｅｔだけ偏倚している。ベクトル１２０５の正味の位相はこの場合負で第４象限にある。流管の正の位相にバランスバーの負の位相が加えられたものは位相（及び感度）を負の領域に減少させるのに十分である。これが実際に意味するのは正の物質の流れが指示された負の方向となるであろうということである。これは指示された流量の符号を変えることによって扱うことができるが、バランスバーの第２の曲げの振動数が駆動振動数よりわずかに高くなっているのは望ましいほどにはならない別の理由がある。
【００７１】
バランスバーの第２の曲げモードの振動数が駆動モードの振動数より低くなっている図７の形状もまた流量計のバランスを改善するのに好ましい。この形状において、流管６０１に加わるコリオリ力はバランスバーの第２の曲げモードの応答によってバランスがとられる。従来の単管式コリオリ流量計において、バランスバーは第１の曲げ（駆動）モードだけの流管の慣性力の動的バランスをとる。バランスバーの第２の曲げモードは流管のコリオリ変形（駆動振動数で生ずる）よりずっと高い振動数になっている。それゆえ第２の曲げモードは従来技術の単管式コリオリ流量計のバランスバーでは励振されない。これは図６でコリオリ力のバランスがとられない結果になり、流量計の揺動が生ずる。流量及び装着部の剛性の両方の関数である揺動の振幅により、速度検出器と振動の端側節点との間の距離がシフトするため、流量計の感度のシフトが生じ得る。
【００７２】
本発明のコリオリ流量計において、バランスバーの第２の曲げモードは流管のコリオリ撓みによって励振される。バランスバーの第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモードの駆動振動数より低い時に、２つのモードは相互に位相が外れて振動し、バランスバーの第２の曲げモードの慣性振動力は図７に示されるような流管コリオリ力の揺動効果の大部分を打ち消す。バランスバーの第２の曲げモードの励振源は流管のコリオリ撓みであるので、流管のコリオリ力が増大するとバランスバーの第２の曲げモードの振幅が増大する。これは流管全体にわたって同じ程度の動的バランスを与える。
【００７３】
これまで第１の曲げ（駆動）振動数より高いバランスバーの第２の曲げモードの振動数を有する実施例と、第１の曲げモード（駆動）の振動数より低いバランスバーの第２の曲げモードの振動数を有する好ましい実施例との、２つの実施例を説明した。第３の場合は２つの振動数を等しくしたものである。これは可能であり、最も感度が高く、最もバランスのとれた実施例である。しかしながらそれは１つの大きな問題を有している。流管及びバランスバーはともに第１の曲げモード（この場合バランスバーの第２の曲げモードの振動数に等しい）で駆動される。流管に結合する質量は流れる物質の密度とともに変化するので、第１の曲げモードの振動数は流れる物質の密度とともに変化する。しかしながら、バランスバーは流体を含まないので、その第２の曲げモードの振動数は流体の密度ととも大きく変化することはない。これは２つの振動数（駆動及び第２の曲げ）が１つだけの物質の密度に適合する状況をもたらす。より軽い物質では、バランスバーの第２の曲げモードの振動数は第１の曲げモード（駆動）の振動数より低く、より重い物質では、第１の曲げモード（駆動）の振動数より高くなる。軽い物質では、流管とバランスバーとが第２のコリオリ曲げモードで位相が外れて振動するが、これは重い物質の場合に流管とバランスバーとが第２のコリオリ曲げモードで位相を合わせて振動するためである。さらに、バランスバーの第２の曲げモードの振動数が駆動振動数のすぐ近くにある時に（図９）、流量計の感度の増幅度は物質の密度とともに大きく変化する。このシフトする流量計の感度は振動数に基づいて電子的に補償される。しかしながら流量計の安定性を高くするために最良の形態は、予期せぬ含まれる流体の密度がその振動数を適合させることがないように第１の曲げモードの駆動モードの振動数より十分に低いバランスバーの第２の曲げモードの振動数を有する。最良の形態はまた、バランスバーを第２の曲げモードで励振させるのに十分近い振動数を有する。
【００７４】
【設計の詳細】
これまでの説明は第１の曲げモードの駆動振動数に対するバランスバーの第２の曲げモードの振動数の所望の関係を扱ったものである。好ましい実施例は高い密度の物質が２つの振動数を交差させないように第１の曲げモードの駆動振動数より十分低い第２の曲げモードの振動数を有する。第１の曲げモードの駆動振動数より低い第２の曲げモードの振動数を有することは独特な状況であり、それは不可能であるとも言われるほどである。これがなされる設計の詳細を以下に示す。
【００７５】
振動構造の共振振動数を決定する２つの要因は質量及びばね定数である。共振振動数の式は
【数６】

であり、ここでｋ＝ばね定数
Ｍ＝質量
である。第１の曲げモード（駆動）の振動数より低い第２の曲げモードの振動数を得るために、第１の曲げモード（駆動）の振動数を上昇させるとともに第２の曲げモードの振動数を低下させる従来のバランスバーに変更を加えなければならない。質量を増大させることと、ばね定数（剛性）を低下させることとはともに振動数を低下させるように作用する。第１の曲げモードの駆動振動数より低くなるように第２の曲げモードの共振振動数を低下させることは、バランスバーの質量及び剛性が一方のモードにおいて他方のモードより大きい意義を有する領域でそれらが変更されるようにすることを必要とする。低い振幅の領域において質量を変えることはほとんど効果を生じない。同様に低い曲げモーメントの領域で剛性ｋを変えることはほとんど効果を生じない。
【００７６】
図１３及び１４はバランスバー１３０１の第１及び第２の曲げモードのモード形状及び曲げモーメントのダイアグラムを示している。第１の曲げモードにおいてｋを柔らかくする（低下させる）ことなく第２の曲げモードにおいてｋを柔らかくするために、バランスバー１３０１の曲げモーメントが第１の曲げモードにおいて０に近く第２の曲げモートにおいて高くなるような領域においてその剛性が減少させられる。図１３及び図１４の点線ｉ及びｉｉはこれらの２つの位置が１３０６及び１３０８にあるものとして示している。流管は第１の曲げモードでこれらの位置において比較的直線状であり低い曲げモーメントを有しているので、１３０６及び１３０８の位置においてバランスバー１３０１の剛性ｋを低下させることは図１３の第１の曲げモードの振動数にほとんど影響を与えない。かくして剛性を低下させることと、１３０６及び１３０８の位置とは第１の曲げモード（駆動）の振動数に影響しない。しかしながら図１４に示されるように、１３０６及び１３０８の位置は第２の曲げモードで高い曲げモーメントを有している。かくして１３０６及び１３０８の位置においてバランスバーの剛性ないしばね定数を低下させることにより第２の曲げモードの振動数が低下する。
【００７７】
バランスバー１３０１の第１の曲げモードの振動数は、第１の曲げモードにおいて大きい曲げモーメントを有し第２の曲げモードが０に近い曲げモーメントを有する領域において剛性を増大させることによって、上昇させられる。図１４の線ｉｉｉはこの位置が１３０７にあるものとして示している。図１３及び１４を見ると、１３０７の位置においてバランスバー１３０１は図１３の第１の曲げモードにおける大きい曲げモーメントと図１４の第２の曲げモードにおける小さい曲げモーメントとを有することが示される。かくして領域１３０７における増大した剛性を有するバランスバーは高い振動数を有するが、図１４の第２の曲げモードの振動数は影響されていない。
【００７８】
第１の曲げモードの振動数に対して第２の曲げモードの振動数をさらに低下させるために、バランスバー１３０１の質量は第２の曲げモードで大きい振幅を有し第１の曲げモードで小さい振幅を有する領域で増大させられる。これは図１３−１７の位置ｉ及びｉｉである。また図１３−１７のバランスバー１３０１の線ｉｉｉの部分において質量を減少させると第２の曲げモードの振動数に作用を与えずに駆動振動数が上昇する。図１３及び１４でわかるように、第１の曲げモードの振幅は１３０７の位置で大きく、図１４に示されるように、第２の曲げモードの振幅は小さい。かくしてバランスバーの１３０７の位置から一部の質量を除去すると駆動振動数が上昇するが、第２の曲げモードの振動数は影響を受けない。
【００７９】
図１５はこの形態の実施例を示している。バランスバー１５０３の剛性はその中心領域部分１５０６のいずれかの側の部分１５０８及び１５０９から物質を除去することによって減少する。これにより駆動振動数がわずかだけ上昇するが、第２の曲げの振動数がかなり低下する。剛性の減少した領域１５０８及び１５０９の外側でバランスバー１５０３に質量１５０４及び１５０５が付加される。これにより第２の曲げモードの振動数がさらに低下する。バランスバー１５０３の中心部分１５０６から質量が除去されて空所１５０７となる。図１６はその結果となる駆動モードの形状を示し、図１７はその結果となる図１５の流量計の第２のコリオリ曲げモードの形状を示している。
【００８０】
図１８はバランスバーの剛性を減少させるためにベローズ１８０８及び１８０９を用いた本発明の他の実施例を示している。図１８の実施例は図１５の部分１５０６に対比される中心部分１８０６を有する図１５、１６及び１７の実施例と同様である。図１８の実施例はさらに図１５の部分１５０７に対比される質量が減少した部分１８０７を有している。さらにまた図１５の付加された質量に対比される付加された質量１５０４及び１５０５を有している。図１８の可撓性のベローズ１８０８及び１８０９は図１５の部分１５０８及び１５０９に対比されるように剛性が減少している。図１８のこれらの特徴は、図１５の実施例の場合と同様にして、駆動振動数を上昇させ第２の曲げモードの振動数を低下させる作用をなす。
【００８１】
図１５−１８に関して説明したこれらの形態の特徴はバランスバー１５０３の第２の曲げモードの振動数を第１の曲げモード（駆動）の振動数までに変えられるという程度のものである。これはバランスバー１５０３の中心部分が質量を有していずバランスバーの剛性が減少した領域が硬さを有していないものとすることによって例示される。最も極端な場合においては、バランスバーの中心部分をなくすことができ、バランスバー１５０３は２本の独立したカンチレバー状ビーム１５１１（図１９）のように振る舞う。その時第１の曲げ（駆動）モードの形状は図２０のようになり、第２のコリオリ曲げモードの形状は図２１のようになる。図２０の駆動モードにおいて２本のバランスバーのビームの端部１５１１は位相が合っており図２１の第２の曲げモードにおいて相互に位相が外れていることをのほかは、駆動モードと第２の曲げモードとの間でのバランスバーの形状の差異はない。バーの端部は連結されていないので、それらの相互の位相の関係は共振振動数に対して差異を与えない。かくして図２１の第２の曲げ（位相が外れた）モードは図２０の第１の曲げ（位相が合った）モードと等しい振動数を有している。
【００８２】
第２の曲げモードの振動数を駆動振動数より低くするために必要な最後の形態の特徴は、バランスバーが第１の曲げモードより第２の曲げモードにおいてより剛性が小さくなるようにバランスバーのばね定数を帰ることによって得られよう。この形態の特徴の本質は、バランスバーが（図２２の２つの剛性が減少した領域１５０８及び１５０９を除いて）極端に硬くされてほとんどの撓みが受けバー１５０２に生ずることである。その時バランスバー１５０３の正味の硬さはバランスバー１５０３と流管１５０１との振幅の比の関数になる。バランスバーは部分１５１１において剛性が大きくされている。これはバランスバー１５０３から有効ばねを除去しばねを受けバー１５０２に集中させてばねが端側節点に近接するようになる効果を有している。それから節点の位置を移動させることはバランスバーの有効ばね定数に大きな作用を与える。
【００８３】
図２２において、流管１５０１及びバランスバー１５０３は等しい駆動モードの振幅を有している。図２３は流管の０に近い振幅と組み合わせた同じバランスバーの駆動モードの振幅を示している。両方の図で受けバー１５０２は流管１５０１とバランスバー１５０３との間に静止節点の平面２２０１を有している。静止節点の平面２２０１は振動０の平面であり、流管、バランスバーのいずれとも、ともに振動することはない。図２２において、振幅が等しいために、静止節点の平面２２０１は流管１５０１とバランスバー１５０３とのほぼ中間の位置にある。図２３において、流管１５０１はずっと低い振動数（及びより大きい質量）を有し、それゆえ受けバー１５０２における静止節点の平面２２０１は流管１５０１に非常に近い位置にある。力学系に関する限り、静止節点の平面２２０１は各々の受けバー１５０２におけるバランスバー１５０３のばね領域の端部を記すことになる。図２２のバランスバー１５０３のより短い有効ばねにより図２３のバランスバー１５０３のより長い有効ばねよりずっと高い有効剛性が与えられる。バランスバー１５０３のほとんどのばね作用が受けバー１５０２にある場合、流管／バランスバーの振幅比がより大きくなると、振幅比がより低い時よりバランスバーの有効ばね領域がより短く、より剛性が大きくなる。かくして流量計が第２のコリオリ曲げモードよりも第１の曲げ（駆動）モードにおいてより高い流管／バランスバーの振幅比を有するように流量計を設計すると第１の曲げ（駆動）モードより低い共振振動数を有する第２のコリオリ曲げモードとなり得る。これを以下に説明する。
【００８４】
駆動モードにおける振幅比は２つの振動する部材の質量及び剛性によって決定される。流管１５０１及びバランスバー１５０３が等しい共振振動数を有していれば（また動的にバランスのとれた流量計ではそのようでなければならない）、次のような関係があると言える。
【数７】

また、運動量保存の法則が成り立つので
【数８】

である。これらの２つの法則から、振幅比が質量比の逆数であること、さらに質量比と剛性の比とが等しくなければならないこと、すなわち
【数９】

であることが示される。それゆえ、バランスバー１５０３が流管１５０１より低い振幅を有するために、バランスバーは流管より質量及び硬さが大きくなることが必要である。
【００８５】
駆動振動数は次のようにして第２のコリオリ曲げモードの振動数より高く上昇させられる。流管１５０１とバランスバー１５０３との間の第１の曲げモードの振幅比が高くされる。これはバランスバー１５０３及びその部分１５１１を流管１５０１に比較して重く、剛性を大きくすることによってなされる。その結果受けバー１５０２における静止節点の平面２２０１がバランスバー１５０３に近くなる。これによりバランスバー１５０３の（駆動モードにおける）ばね定数が高くなる。しかしながら第２のコリオリ曲げモードにおいて振幅比は逆になる。流管のコリオリ撓みはコリオリ力により共振振動数で駆動されるのではないので、その振幅は小さい。バランスバーの第２の曲げモードは流管１５０１のコリオリ撓みによりその第２の曲げモードの共振振動数で、あるいはそれに近い振動数で励振されるので、その振幅は大きい。かくして第２のコリオリ曲げモードにおける流管／バランスバーの振幅比は低くなり、静止節点の平面が流管１５０１に近くなる。これにより第２のコリオリ曲げモードにおいてバランスバーのばねが比較的長くなり、バランスバーのばね定数が小さくなる。これにより第２の曲げモードの振動数が低くなる。低い振幅比を有する第２のコリオリ曲げモードが図２４に示されている。駆動モードでは振幅比が高く、第２のコリオリ曲げモードでは低くなるので、バランスバーのばね（受けバー１５０２にある）は第２のコリオリ曲げモードよりも駆動モードでより硬くなる。これにより第２の曲げモードが実際に第１の曲げ駆動モードより低い振動数を有することができる。
【００８６】
要するに、本発明を特徴づける４つの形態の特徴がある。第１に、バランスバー１５０３の剛性は中心領域１５０６の両側で減少する。これによりバランスバーの第２の曲げの共振振動数が低下する。これは可撓性で低いばね定数を有する部分１５０８及び１５０９によってなされる。第２に、バランスバー１５０３の質量は中心領域で減少し、剛性の減少した領域１５０８及び１５０９のすぐ外側で増大する。これにより駆動振動数が上昇し、バランスバーの第２の曲げモードの振動数が低下する。第３に、バランスバー１５０３はそのビーム部分１５１１において剛性が大きくされて振動構造のばねの多くが受けバーに生ずるようになる。これによりバランスバーのばねの剛性が流管とバランスバーとの振幅比の関数になる。第４に、流管１５０１及びバランスバー１５０３の相対的な質量及び剛性は、振幅比（流管／バランスバー）が第２のコリオリ曲げモードより駆動モードでより高くなるようになっている。これによりバランスバーの第２の曲げモードは第１の曲げ（駆動）モードよりわずかに低い共振振動数を有するようにできる。本発明を具体化してコリオリ流量計の感度を高めるためにこれらの形態の特徴を全て用いることは必要ないであろう。ただバランスバー１５０３の第２の曲げモードの振動数が駆動振動数より低くなるようにするのに十分な程度にこれらの特徴を用いるだけでよい。
【００８７】
本発明の前述した実施例は平行なバランスバーが流管の側方にある直線状の単管式のものである。これは単に本発明の概念を明確にするためになされているにすぎない。本発明の原理及び形態の特徴は、同心状のバランスバーを有する直線状の単管式コリオリ流量計（図２５）にも、同心状のバランスバーを有する曲線状の単管式流量計にも同様に適用される。好ましい実施例は図２５の同心状バランスバーを有する直線状単管である。図２５及び図２６は明確にするため流管が見えるようにバランスバーの前側の半分を除去している。図２５は最も単純で最もコンパクトな例である。感度を高めるバランスバー２５０３はその精度が曲線状管のコリオリ流量計に匹敵し得る点まで感度を高める。
【００８８】
図２５の実施例はバランスバー２５０３が流管２５０１と同心状でこれを取り囲むことを除いては図２２−２４の実施例と同様である。バランスバー２５０３はその端部で受けバー２５０２によって流管２５０１に連結されている。バランスバー２５０３の中心部分は空所２５０７のために重量が軽くなっている。部分２５０８及び２５０９は剛性が減少している。バランスバー２５０３はまた図２２−２４の部分１５０４及び１５０５に対応する付加された質量部分２５０４及び２５０５を有する。図２５のこの実施例の形態によりバランスバー２５０３の第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモード（駆動）の振動数よりわずかに低くなることが可能になり、図２２−２４の実施例に関して前述したのと同様の利点が与えられる。
【００８９】
図２６は、流管２６０１及びそれを取り囲む同心状のバランスバー２６０３が直線状でなく、部分２６１５及び２６１６において水平方向から上方に屈曲し、そこから上方に延びて領域２６１７及び２６１８において垂直方向から水平方向に移行するようになることを除いては、ほとんどの点で図２５の実施例と同様になる実施例を説明するものである。受けバー２６０３の中心部分２６０６はさらに低いばね定数を有する細長い部分部分２６０８及び２６０９と空所を含む質量の小さい領域２６０７を有している。部分２６０４及び２６０５は、図２５の実施例における部分２５０４及び２５０５と同様に、また図２２−２４の実施例における部分１５０４及び１５０４と同様ににして付加的な質量を与える。
【００９０】
図２５において、流量計の電子回路部分２４２０は線路２４２３を介して、流管２５０１及びバランスバー２５０３を共振振動数で相互に位相が外れるように振動させるように協動する駆動源Ｄに駆動信号を供給する。振動する流管に物質の流れがあると、よく知られるように、流管にその左側部分を右側部分に対して位相が外れるて撓ませるようにコリオリ力が加わる。これらのコリオリ撓みが左側の速度検出器ＳＬ及び右側の速度検出器ＳＲによって検出される。コリオリ撓みを表す信号が、従来のようにして流れる物質に関する出力情報を発生させるように信号を処理する流量計の電子回路２４２０に、線路２４２１及び２４２２を介して供給される。この情報は線路２４２４に供給されるが、物質の密度、物質の流量等を含むものとなろう。図２５において、駆動源Ｄ、左側の検出器ＳＬ、右側の検出器ＳＲはそれぞれコイル／マグネットの対からなるが、マグネットはＭで示され、各々のコイル／マグネットの対のコイルＳＬ、Ｄ及びＳＲに近接して流管に取り付けられている。
【００９１】
図２６の実施例は同様に流量計の電子回路２４２０に対応する電子回路部分（図示せず）が備えられている。図２６の実質例は、流管が図２６の面を横切る平面内で振動するので、同様に図２６における駆動源Ｄ、左側の検出器ＳＬ及び右側の検出器ＳＲ（いずれも図示されていない）を有している。この図で検出器ＳＬ（図示せず）に組み合わせられた左側のマグネットＭと、駆動源Ｄ（図示せず）に組み合わせられた中央のマグネットＭと、検出器ＳＲ（図示せず）に組み合わせられた右側のマグネットＭだけが図２６に示されている。
【００９２】
本発明は好ましい実施例について説明したこと限られるものではなく、発明の精神、範囲内において他の変形、変更をなし得ることが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の単管式コリオリ流量計のベクトルダイアグラムである。
【図２】回転する流管を示す図である。
【図３】振動する流管を示す図である。
【図４】図３の流管に加わるコリオリ力を示す図である。
【図５】図３の流管のコリオリ応答を示す図である。
【図６】直管型コリオリ流量計を示す図である。
【図７】本発明の単管式コリオリ流量計のコリオリ振動特性を示す図である。
【図８】本発明の単管式コリオリ流量計のコリオリ振動特性を示す図である。
【図９】本発明の流量計の振動数応答曲線を示す図である。
【図１０】本発明の流量計の振動数応答曲線を示す図である。
【図１１】本発明の単管式コリオリ流量計のベクトルダイアグラムである。
【図１２】本発明の単管式コリオリ流量計のベクトルダイアグラムである。
【図１３】本発明のバランスバーの第１の曲げモードのモード形状及び曲げモーメントを示す図である。
【図１４】本発明のバランスバーの第２の曲げモードのモード形状及び曲げモーメントを示す図である。
【図１５】
本発明の一実施例を示す図である。
【図１６】図１５のコリオリ流量計の振動応答特性を示す図である。
【図１７】図１５のコリオリ流量計の振動応答特性を示す図である。
【図１８】本発明のコリオリ流量計の他の実施例を示す図である。
【図１９】概念的な直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２０】概念的な直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２１】概念的な直観型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２２】本発明で考えられる１つの直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２３】本発明で考えられる１つの直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２４】本発明で考えられる１つの直観型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２５】本発明の直管型コリオリ流量計の他の実施例を示す図である。
【図２６】曲線状管及び取り囲むバランスバーを有する、本発明の実施例によるコリオリ流量計を示す図である。

Claims

流管（２５０１；２６０１）と、該流管に実質的に平行に向いたバランスバー（２５０３；２６０３）と、該バランスバーを該流管に連結する受けバー手段（２５０２；２６０２）とを有するコリオリ流量計を動作させる方法であって、
上記流管を通して物質を流すことと、
上記物質で満たされた流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しい駆動振動数を有する駆動モードで上記流管とバランスバーとを相互に位相が外れるように振動させ、それによって上記振動する流管を通る物質の流れの結果として上記振動する流管に周期的なコリオリ撓みが上記駆動振動数で生起し、該周期的なコリオリ撓みは撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにすることと、
上記流管の速度を検出して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、該信号の生成に応じて上記流れる物質に関する情報を取り出すことと、
の各ステップからなり、
上記バランスバーはコリオリ状撓みモードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の駆動振動数より低くなるように、上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を有しており、
上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みとは位相が外れていて物質の流れを有する上記振動する流管に加わる周期的なコリオリ力の大きさに比例した振幅を有し、上記バランスバーの上記位相の外れたコリオリ状撓みに対して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す上記信号が生成され、それによって該上記信号の振幅を増幅する
ようにしたことを特徴とするコリオリ流量計を動作させる方法。
流管（２５０１；２６０１）と、該流管に実質的に平行に向いたバランスバー（１５０３；２５０３；２６０３）と、該バランスバーを該流管に連結する受けバー手段（１５０２；２５０２；２６０２）とを有するコリオリ流量計を動作させる方法であって、
上記流管を通して物質を流すことと、
上記物質で満たされた流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しい駆動振動数を有する駆動モードで上記流管とバランスバーとを相互に位相が外れるように振動させ、それによって上記振動する流管を通る物質の流れの結果として上記振動する流管に周期的なコリオリ撓みが上記駆動振動数で生起し、該周期的なコリオリ撓みは撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにすることと、
上記流管の速度を検出して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、該信号の生成に応じて上記流れる物質のに関する情報を取り出すことと、
の各ステップからなり、
上記バランスバーはコリオリ状撓みモードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の駆動振動数よりわずかに高くなるように、上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を有しており、
上記コリオリ状撓みモードは上記流管の上記コリオリ撓みと同じ形状を有する上記バランスバーの振動モードであり、
上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合っていて物質の流れを有する上記振動する流管に加わる周期的なコリオリ力の大きさに比例し上記流管のコリオリ撓みの振幅より大きい振幅を有し、
上記バランスバーの上記位相の合ったコリオリ状撓みに対して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す上記信号が生成される
ようにしたことを特徴とするコリオリ流量計を動作させる方法。
上記受けバーを介して上記流管から上記バランスバーに上記周期的なコリオリ撓みを結合することによって上記バランスバー（２５０３；２６０３）に上記コリオリ状撓みが生起するようにしたことと、
受けバー手段（２５０２；２６０２）の第１の端部を屈撓させるように上記周期的なコリオリ撓みに応じて屈撓する上記流管の両端と、
上記第１の端部の屈撓に応じて屈撓する上記受けバー手段の第２の端部
とによって上記バランスバー（２５０３；２６０３）に上記コリオリ状撓みが生起するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
上記バランスバー（２５０３；２６０３）の長さ方向の一様でない質量及び剛性の分布により上記バランスバーから上記受けバー手段（２５０２）への弾性の移行でバランスバーの上記コリオリ状撓みの共振振動数が低下するようになること、
上記バランスバーの少なくとも１つの可撓性部分を設け、同時に上記バランスバーの少なくとも１つの他の部分の増大した質量（２５０４；２６０４）を設けることによって、上記バランスバー（２５０３；２６０３）の上記コリオリ状振動モードの振動数を低下させるステップを含むことと、
上記バランスバーの少なくとも１つの部分に空所（２５０７）を設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
上記コリオリ状振動モードにおいて上記バランスバーの高い曲げモードの位置に上記バランスバーの可撓性部分（２５０８；２５０９；２６０８；２６６９）を用いることによって上記バランスバーの上記コリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むことと、
上記振動する流管（２５０１；２６０１）及びバランスバー（２５０３）の端側節点が上記受けバー手段（２５０２；２６０２）の位置にあるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
上記駆動モードが第１の曲げモードからなり、上記バランスバーの上記コリオリ状振動モードが上記バランスバーの第２の曲げモードからなるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
上記バランスバーの中心部分（２５０６；２６０６）と上記バランスバーの中心部分の各々の側の可撓性部分（２５０８；２５０９）とを設け、同時に上記中心部分の各々の側に増大した質量を設けることを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
上記バランスバーの高い曲げモーメントの位置における上記バランスバーの可撓性部分（２５０８；２５０９；２６０８；２６０９）と、上記第２の曲げモードにおける高い振幅の位置における増大した質量（２５０４；２５０５；２６０４；２６０５）とを設けることを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
物質の流れを受け入れるようにした流管（２５０１；２６０１）と、
該流管に実質的に平行に向いたバランスバー（２５０３；２６０３）と、
該バランスバーを上記流管に連結する受けバー手段（２５０２；２６０２）と、
上記振動する流管を通って上記物質が流れる時に上記流管に上記駆動振動数で周期的なコリオリ撓みが生起するように上記物質で満たされた流管及び上記バランスバーの共振振動数に実質的に等しい振動数を有する駆動モードで上記流管及びバランスバーを逆の位相となるように振動させ、上記周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにした駆動手段（Ｄ）と、
上記流管の上記周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成するため上記流管の速度を検出するための手段（ＳＬ；ＳＲ）と、
該信号の生成に応じて物質の流れの情報を取り出すための手段（２４２０）と、を有するコリオリ流量計において、さらに
上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数より低くなるように上記バランスバー（２５０３；２６０３）がその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を与える構造を有し、それによって上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有していて上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数より低くなる振動モードを表し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みとは位相が外れていて物質の流れを有する上記振動する流管の周期的なコリオリ力の大きさに比例した振幅を有し、
上記信号を生成する手段（ＳＬ；ＳＲ）が上記バランスバーの上記位相の外れたコリオリ状撓みに対して上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、それによって生成された信号の振幅を増幅する
ようにしたことを特徴とするコリオリ流量計。
物質の流れを受け入れるようにした流管（２５０１；２６０１）と、
該流管に実質的に平行に向いたバランスバー（２５０３；２６０３）と、
該バランスバーを上記流管に連結する受けバー手段（２５０２；２６０２）と、
上記振動する流管を通って上記物質が流れる時に上記流管に上記駆動振動数で周期的なコリオリ撓みが生起するように上記物質で満たされた流管及び上記バランスバーの共振振動数に実質的に等しい振動数を有する駆動モードで上記流管及びバランスバーを逆の位相となるように振動させ、上記周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓みのない節点とによって特徴づけられるようにした駆動手段（Ｄ）と、
上記流管の上記周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成するための手段（ＳＬ；ＳＲ）と、
該信号の生成に応じて物質の流れの情報を取り出すための手段（２４２０）と、を有するコリオリ流量計において、さらに
上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数よりわずかに高くなるように上記バランスバー（２５０３；２６０３）がその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を与える構造を有し、それによって上記バランスバーにおいて上記流管のコリオリ撓みに応じて上記駆動振動数のコリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数よりわずかに高くなる振動モードを表す上記コリオリ状撓み及び上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合っていて物質の流れを有する上記振動する流管の周期的なコリオリ力の大きさに比例し上記流管のコリオリ撓みの振幅より大きい振幅を有し、
上記信号を生成する手段（ＳＬ；ＳＲ）が上記流管の周期的なコリオリ撓みと上記バランスバーのコリオリ状撓みとの結合を表す信号を生成する
ようにしたことを特徴とするコリオリ流量計。