JP5459615B2 - コリオリ流量計 - Google Patents

Description

本発明は、被測定流体の質量流量を測定するコリオリ流量計に係り、特に、測定チューブの振動変位の位相に基づく振動周波数算出に関する。

被測定流体が流れる測定チューブを、両端を支点として上下振動させたときに働くコリオリ力を利用して、測定チューブの上流の振動と下流の振動との位相差に基づいて被測定流体の質量流量を測定するコリオリ流量計が知られている。

コリオリ流量計では、測定チューブを固有周波数で振動させるため、測定チューブの振動周波数を測定することで、測定チューブ内を流れる被測定流体の密度も計測することができる。位相差を測定する際および振動周波数を測定する際には、サンプリングして取得した測定チューブの振動変位の位相の算出が行なわれる。

図８は、特許文献１に記載された従来のコリオリ流量計の構成を示すブロック図である。ここでは、特許文献１の記載事項を要約し、従来のコリオリ流量計の構成および動作について説明する。

図８において、センサ部ＳＮＳは、被測定流体を流す測定チューブ、測定チューブの両端を固定する支持部材、測定チューブを上下に機械振動させる加振器４、測定チューブの上流側の振動変位を検出する上流センサ５Ａ、測定チューブの下流側の振動変位を検出する下流センサ５Ｂ、支持部材の近傍に設けられた温度センサ６などにより構成されている。なお、ここでは、直管の測定チューブを想定しているが、Ｕ字管等の測定チューブを用いるようにしてもよい。

クロック信号発振器１７は測定チューブの振動とは関係なしに、所定のサンプリング周期を持つタイミング信号Ｔｃを生成する。一方、上流センサ５Ａの変位信号Ｓ_Ａは、トラックアンドホールド（Ｔ＆Ｈ）回路１８に出力され、タイミング信号Ｔｃにより変位信号Ｓ_Ａの各周期のＮ個の時点で順次サンプル／ホールドされる。

ホールドされた変位信号Ｓ_Ａはアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１９に出力され、ここで順次デジタル信号Ｄ_Ａ２に変換された後、デジタル形式で処理されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０に出力される。

ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０は、測定チューブの振動周波数付近よりも高い周波数成分を除去して、デジタルフィルタの一種であるＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ２１Ａにデジタル信号Ｄ_Ａ３として出力する。

ＦＩＲフィルタ２１Ａは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と同相の出力信号Ｄ_Ａ４に変換する同相デジタルフィルタである。

また、デジタル信号Ｄ_Ａ３は、ＦＩＲフィルタ２１Ｂにも出力される。このＦＩＲフィルタ２１Ｂは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と９０°異なる位相の出力信号Ｄ_Ａ５に変換する異相デジタルフィルタである。

したがって、ＦＩＲフィルタ２１Ａの出力デジタル信号Ｄ_Ａ４と、ＦＩＲフィルタ２１Ｂの出力デジタル信号Ｄ_Ａ５との位相差は９０°となり、デジタル信号Ｄ_Ａ４をAsinθと表わすと、デジタル信号Ｄ_Ａ５はAcosθで表わすことができる。ＦＩＲフィルタ２１ＡとＦＩＲフィルタ２１Ｂとでヒルベルト変換器２１を構成する。

位相演算部２３は、デジタル信号Ｄ_Ａ４とデジタル信号Ｄ_Ａ５との比率を演算し、そのtan^−１を演算して位相信号θ_Ａ２を算出する。

上流センサ５Ａの変位信号Ｓ_Ａと同様に、下流センサ５Ｂの変位信号Ｓ_Ｂは、トラックアンドホールド（Ｔ＆Ｈ）回路２４に出力され、タイミング信号Ｔｃにより順次サンプル／ホールドされる。ホールドされた変位信号Ｓ_Ｂはアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２５に出力され、ここで順次デジタル信号Ｄ_Ｂ２に変換された後、デジタル形式で処理されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６に出力される。

ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６は、測定チューブの振動周波数付近よりも高い周波数成分を除去して、ＦＩＲフィルタ２７Ａにデジタル信号Ｄ_Ｂ３として出力する。ＦＩＲフィルタ２７Ａは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と同相の出力信号Ｄ_Ｂ４に変換する同相デジタルフィルタである。

また、デジタル信号Ｄ_Ｂ３は、ＦＩＲフィルタ２７Ｂにも出力される。このＦＩＲフィルタ２７Ｂは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と９０°異なる位相の出力信号Ｄ_Ｂ５に変換する異相デジタルフィルタである。

したがって、ＦＩＲフィルタ２７Ａの出力デジタル信号Ｄ_Ｂ４と、ＦＩＲフィルタ２７Ｂの出力デジタル信号Ｄ_Ｂ５との位相差は９０°となる。ＦＩＲフィルタ２７ＡとＦＩＲフィルタ２７Ｂとでヒルベルト変換器２７を構成する。

位相演算部２９は、デジタル信号Ｄ_Ｂ４とデジタル信号Ｄ_Ｂ５との比率を演算し、そのtan^−１を演算して位相信号θ_Ｂ２を算出する。

位相差演算回路３０は位相演算部２３から順次出力される位相信号θ_Ａ２と、位相演算部２９から順次出力される位相信号θ_Ｂ２との差を演算する。これを平均化回路３１が平均し、位相差信号θ_２として出力する。この位相差信号θ_２は被測定流体の質量流量に比例することとなる。

時間遅れ要素３２は位相演算部２３から出力される位相信号θ_Ａ２をサンプル周期Ｔだけ遅らされて出力する。したがって、時刻ｔ_０においては、１サンプル点手前の位相信号θ_Ａ２´が周波数演算器３３に出力される。

周波数演算器３３はこれらの位相信号θ_Ａ２とθ_Ａ２´との差を２πＴで割算する演算を行ない、時点ｔ_０における加振周波数ｆｃを求める。これを平均化回路３４で多数のサンプリング点で求めた加振周波数ｆｃの平均の加振周波数ｆｃ´として出力する。

また、励振回路３５には上流センサ５Ａの変位信号Ｓ_Ａが入力され、この変位信号Ｓ_Ａに対応する加振電圧を加振器４に出力し、加振器４を、例えば、正弦波状に駆動する。一方、温度センサ６からは、温度信号Ｓ_Ｔ１がトラックアンドホールド（Ｔ＆Ｈ）回路３７に出力される。タイミング信号Ｔｃによりホールドされた多数の温度信号は、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３８でデジタル信号に変換された後、平均化回路３９に出力され、ここで平均されて温度信号Ｓ_Ｔ２として出力される。

密度演算器４０は、加振周波数ｆｃ´と温度信号Ｓ_Ｔ２とを入力して被測定流体の密度の演算を演算する。なお、密度信号Ｄは、基準温度において被測定流体が測定チューブに充満している状態の共振周波数をｆ_Ｖ、測定チューブが空の状態の共振周波数をｆ_０とし、Ｋ_１、Ｋ_２を定数とすると、
ｆ_Ｖ＝ｆｃ´＋Ｋ_１・Ｓ_Ｔ２
Ｄ＝Ｋ_２（ｆ_０ ^２−ｆ_Ｖ ^２）／ｆ_Ｖ ^２
により求めることができる。

質量流量演算器４１は、密度信号Ｄ、加振周波数ｆｃ´、位相差信号θ_２、温度信号Ｓ_Ｔ２を入力して質量流量を演算する。なお、質量流量Ｑ_Ｍは、ｆ（Ｓ_Ｔ２）を温度の補正項、ｆ（Ｄ）を密度の補正項とすると、
Ｑ_Ｍ＝ｆ（Ｓ_Ｔ２）・ｆ（Ｄ）・tanθ_２／ｆｃ´
により求めることができる。

特開平７−１８１０６９号公報

上述のように、測定チューブの振動周波数を測定する際に、位相信号θ_Ａ２の算出が行なわれ、位相信号θ_Ａ２の算出においては、θ_Ａ２＝tan^−１（sinθ_Ａ２／cosθ_Ａ２）の演算が行なわれる。ここで、Asinθ_Ａ２＝Ｄ_Ａ４、Acosθ_Ａ２＝Ｄ_Ａ５であり、Ｄ_Ａ４・Ｄ_Ａ５ともノイズや測定誤差を含む測定値である。

この演算において、図９に示すように、sinθ_Ａ２あるいはcosθ_Ａ２がゼロに近い小さい値になるときは、ノイズ成分や測定誤差が相対的に大きくなる。このため、sinθ_Ａ２あるいはcosθ_Ａ２がゼロに近い小さい値のときに得られた位相信号θ_Ａ２の演算結果を用いて振動周波数を算出すると、精度の悪い測定データとなって、値にばらつきを含むことになる。

そこで、本発明は、コリオリ流量計において、測定チューブの振動周波数算出の精度を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のコリオリ流量計は、被測定流体が流れる測定チューブを振動させ、サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位の位相を算出する位相演算部と、所定の基準に従って前記振動変位の位相の有効無効を判定する位相有効判定部と、を備えたことを特徴とする。

有効とされた前記位相について、時間的に前後する位相の位相差と、前記前後の位相のサンプリング時間差とに基づいて前記測定チューブの振動周波数を算出する周波数算出部をさらに備えるようにしてもよい。

ここで、前記位相有効判定部は、前記振動変位の位相がπ／４の奇数倍を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定することができる。

また、サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位をsinθとした場合、cosθを算出するフィルタ部をさらに備え、前記位相演算部は、tan^−１（sinθ／cosθ）により、前記位相を算出するようにしてもよい。

このとき、前記sinθおよび前記cosθの符号に基づいて、算出された前記位相の補正を行なう位相補正部をさらに備えることができる。

また、前記位相有効判定部は、前記sinθ、前記cosθおよびtanθのいずれかが、θをπ／４の奇数倍としたときの値を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定するようにしてもよい。

また、有効とされた前記測定チューブの上流の振動変位の位相と、有効とされた下流の振動変位の位相との位相差を算出する位相差算出部をさらに備えることができる。

このとき、前記位相差算出部は、同じタイミングでサンプリングされた上流の振動変位の位相と下流の振動変位の位相を対象に位相差を算出することが望ましい。

本発明によれば、コリオリ流量計において、測定チューブの振動周波数算出の精度を向上させることができる。

本実施形態に係るコリオリ流量計において、振動変位の位相を算出し、測定チューブの振動周波数を算出する機能と、振動変位の位相差を算出する機能に関する構成を抽出したブロック図である。 位相補正について説明する図である。 有効な位相について説明する図である。 周波数算出の際の処理の流れについて説明するフローチャートである。 周波数算出の際の処理の具体例を示すタイミング図である。 本実施形態の第１の別例を示すブロック図である。 本実施形態の第２の別例を示すブロック図である。 従来のコリオリ流量計の構成を示すブロック図である。 sinθあるいはcosθがゼロに近い小さい値になるときを示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るコリオリ流量計において、測定チューブの上流側の振動変位の位相を算出し、測定チューブの振動周波数を算出する機能と、測定チューブの上流側と下流側の振動変位の位相差を算出する機能に関する構成を抽出したブロック図である。なお、従来と同じ機能ブロックについては同じ符号を付している。

本図に示すように、本実施形態のコリオリ流量計は、従来の構成に加えて、符号チェック部１００、位相補正部１０１、位相有効判定部１０２、有効位相サンプル差カウンタ１０３、バッファ１０４、符号チェック部２００、位相補正部２０１、位相有効判定部２０２を備えている。また、周波数算出部１０５、位相差算出部２０３については、基本的な機能は従来の周波数演算器３３、位相差演算回路３０と同様であるが、一部の機能が従来と異なっている。図示していないコリオリ流量計のその他の機能部は、従来の構成と同様である。

本実施形態では、ヒルベルト変換器２１を構成するＦＩＲフィルタ２１Ａ、ＦＩＲフィルタ２１Ｂから出力されたデジタル信号Ｄ_Ａ４、デジタル信号Ｄ_Ａ５は、従来通り位相演算部２３に入力されて、θ´_Ａ２＝tan^−１（Ｄ_Ａ４／Ｄ_Ａ５）が算出されるのに加え、符号チェック部１００に入力されて、それぞれの符号の正負が判断される。そして、符号の正負に基づいて、位相補正部１０１において、位相演算部２３で算出された位相θ´_Ａ２の位相が補正される。

同様に、ヒルベルト変換器２７を構成するＦＩＲフィルタ２７ＡとＦＩＲフィルタ２７Ｂから出力されたデジタル信号Ｄ_Ｂ４とデジタル信号Ｄ_Ｂ５は、従来通り位相演算部２９に入力されて、θ´_Ｂ２＝tan^−１（Ｄ_Ｂ４／Ｄ_Ｂ５）が算出されるのに加え、符号チェック部２００に入力されて、それぞれの符号の正負が判断される。そして、符号の正負に基づいて、位相補正部１０１において、位相演算部２３で算出された位相θ´_Ｂ２の位相が補正される。

ここで、符号チェック部１００と位相補正部１０１、および、符号チェック部２００と位相補正部２０１による位相補正について説明する。両者は同様の処理を行なうため、以下では、符号チェック部１００と位相補正部１０１による位相補正について図２を参照して説明する。

デジタル信号Ｄ_Ａ４（＝Asinθ_Ａ２）とデジタル信号Ｄ_Ａ５（＝Acosθ_Ａ２）は、位相演算部２３に入力されて、θ´_Ａ２＝tan^−１（Ｄ_Ａ４／Ｄ_Ａ５）が算出されるが、本図に示すように、真の位相範囲が０≦θ_Ａ２＜２πであるのに対して、位相演算部２３において算出される位相範囲は−π／２≦θ´_Ａ２＜π／２となる。

そこで、位相演算部２３で算出されたθ´_Ａ２を、デジタル信号Ｄ_Ａ４（＝Asinθ_Ａ２）とデジタル信号Ｄ_Ａ５（＝Acosθ_Ａ２）の符号に基づいて、真の位相にθ_Ａ２に補正するようにしている。なお、θ_Ａ２の周期に対してサンプリング間隔を十分密に設定している場合等は、位相演算部２３において算出されたθ´_Ａ２をそのまま用いても、その後の演算に影響がないため、位相補正は行なわなくてもよい。

具体的には、以下のように補正を行なう。すなわち、符号チェック部１００の符号チェックの結果、sinθ_Ａ２の値、cosθ_Ａ２の値とも正であれば、θ´_Ａ２とθ_Ａ２とは、いずれも０〜π／２の範囲で一致するため、補正は不要である。

符号チェックの結果、sinθ_Ａ２の値が正で、cosθ_Ａ２の値が負であれば、補正前の位相範囲が−π／２≦θ´_Ａ２＜０であるのに対して、真の位相範囲はπ／２≦θ_Ａ２＜πとなるため、補正値としてπをθ´_Ａ２に加えてθ_Ａ２とする。

符号チェックの結果、sinθ_Ａ２の値、cosθ_Ａ２の値とも負であれば、補正前の位相範囲が０≦θ´_Ａ２＜π／２であるのに対して、真の位相範囲はπ≦θ_Ａ２＜３π／２となるため、補正値としてπをθ´_Ａ２に加えてθ_Ａ２とする。

符号チェックの結果、sinθ_Ａ２の値が負で、cosθ_Ａ２の値が正であれば、補正前の位相範囲が−π／２≦θ´_Ａ２＜０であるのに対して、真の位相範囲は３π／２≦θ_Ａ２＜２πとなるため、補正値として２πをθ´_Ａ２に加えてθ_Ａ２とする。

図１の説明に戻って、位相補正部１０１によって位相補正されたθ_Ａ２は、位相有効判定部１０２において、有効無効が判定される。また、位相補正部２０１によって位相補正されたθ_Ｂ２は、位相有効判定部２０２において、有効無効が判定される。

ここで、位相有効判定部１０２および位相有効判定部２０２における位相有効無効判定について説明する。両者は同様の処理を行なうため、以下では、位相有効判定部１０２における位相有効無効判定について説明する。

図９を参照して説明したように、sinθ_Ａ２あるいはcosθ_Ａ２がゼロに近い小さい値になるときは、ノイズ成分や測定誤差が相対的に大きくなる。このため、sinθ_Ａ２あるいはcosθ_Ａ２がゼロに近い小さい値のときに得られた位相信号θ_Ａ２の演算結果を用いて振動周波数を算出すると、精度の悪い測定データとなって、値にばらつきを含むことになる。

例えば、位相信号θ_Ａ２は、θ_Ａ２＝tan^−１（sinθ_Ａ２／cosθ_Ａ２）によって算出されるが、仮に、データにノイズ成分Ｎが加わっているとすると、θ_Ａ２＝tan^−１（（sinθ_Ａ２＋Ｎ）／（cosθ_Ａ２＋Ｎ））が算出されることになる。

この場合、最もノイズの影響が少なくなって、測定データが安定するのは、sinθ_Ａ２とcosθ_Ａ２の値が一致するときである。すなわち、θ_Ａ２＝π／４、３π／４、５π／４、７π／４のときに、得られる測定データの精度が最も高くなることになる。

そこで、本実施形態では、図３に示すように、パラメータαを定めておき、θ_Ａ２がπ／４±α、３π／４±α、５π／４±α、７π／４±αの範囲にある場合を有効として、有効となった位相θ_Ａ２を振動周波数および位相差の算出に用いるものとする。その範囲以外のθ_Ａ２については、無効として振動周波数および位相差の算出には用いないようにする。なお、αの値については、要求される測定精度等に応じて適宜調整することが可能である。

図１の説明に戻って、位相有効判定部１０２によって有効であると判定された上流側の位相信号θ_Ａ２は、バッファ１０４と周波数算出部１０５と位相差算出部２０３とに入力される。

また、有効位相サンプル差カウンタ１０３は、位相有効判定部１０２が連続して無効と判定した回数をカウントする。このカウント値は、有効とされた位相について、時間的に前後する位相間のサンプリング回数を示すことになる。

具体的には、有効位相サンプル差カウンタ１０３は、位相が無効と判断されると、カウント値を１増分し、位相が有効と判断されると、その時点のカウント値を出力した後、カウント値を初期値１にリセットする。

バッファ１０４は、位相有効判定部１０２から有効と判定された位相信号θ_Ａ２が入力されると、それまで格納していた１つ前の有効位相信号θ_Ａ２を、位相信号θ_Ａ２´として周波数算出部１０５に出力する。

周波数算出部１０５は、位相有効判定部１０２から入力したθ_Ａ２と、バッファ１０４から入力したθ_Ａ２´との差分を算出し、その間の時間差ΔＴ×２πで割ることにより、振動周波数ｆｃを算出する。θ_Ａ２とθ_Ａ２´との時間差ΔＴは、有効位相サンプル差カウンタ１０３のカウント値に基づいて算出することができる。

すなわち、有効位相サンプル差カウンタ１０３のカウント値Ｎは、θ_Ａ２´がサンプリングされてからθ_Ａ２がサンプリングされるまでのサンプリング回数を示すため、サンプリング間隔Δｔとカウント値Ｎとを乗じることにより、θ_Ａ２とθ_Ａ２´との時間差ΔＴを求めることができる。

位相差算出部２０３は、位相有効判定部１０２から入力した測定チューブの上流側の位相信号θ_Ａ２と、位相有効判定部２０２から入力した下流側の位相信号θ_Ｂ２との位相差Δφを演算する。この値を平均化して得られる位相差信号θ_２は、被測定流体の質量流量に比例することとなる。

なお、位相差算出部２０３における位相差の演算は、同一のサンプリングタイミングで得られた位相信号θ_Ａ２と位相信号θ_Ｂ２とを用いる必要がある。このため、位相差算出部２０３は、入力された位相信号θ_Ａ２と位相信号θ_Ｂ２とが同一のサンプリングタイミングで得られた信号であるかどうかを判定する有効判定部２０４を備えている。

位相差算出部２０３は、有効判定部２０４が、入力された位相信号θ_Ａ２と位相信号θ_Ｂ２とが同一のサンプリングタイミングで得られた信号であると判定した場合に、位相信号θ_Ａ２と、位相信号θ_Ｂ２との差を演算する。

次に、本実施形態における周波数算出の際の処理の流れについて図４のフローチャートを参照して説明する。ここでは、位相補正部１０１によって位相補正されたθ_Ａ２が、位相有効判定部１０２に入力された以降の処理について説明する。

まず、位相有効判定部１０２は、位相補正部１０１から入力されたθ_Ａ２が有効範囲内であるかどうかを判定する（Ｓ１０１）。有効範囲内であるかどうかの判定は、θ_Ａ２がπ／４±α、３π／４±α、５π／４±α、７π／４±αの範囲内にあるかどうかを判断することで行なうことができる。

その結果、θ_Ａ２が有効範囲内でない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）は、有効位相サンプル差カウンタ１０３を１増分する（Ｓ１０２）。この場合、θ_Ａ２は、周波数算出には用いない。

一方、θ_Ａ２が有効範囲内の場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）は、θ_Ａ２をバッファ１０４と周波数算出部１０５と位相差算出部２０３とに出力する（Ｓ１０３）。また、バッファ１０４は、新たなθ_Ａ２が入力されたので、それまで格納していた１つ前の有効位相信号θ_Ａ２を、θ_Ａ２´として周波数算出部１０５に出力する（Ｓ１０４）。

さらに、有効位相サンプル差カウンタ１０３が、その時点のカウンタ値Ｎを周波数算出部１０５に出力する（Ｓ１０５）。ただし、このカウンタ値出力処理は、θ_Ａ２出力処理（Ｓ１０３）やθ_Ａ２´出力処理（Ｓ１０３）と同時あるいはこれらの処理に先んじて行なうようにしてもよい。

そして、周波数算出部１０５が、位相有効判定部１０２から入力したθ_Ａ２と、バッファ１０４から入力したθ_Ａ２´との差分を算出し、この差分を、（有効位相サンプル差カウンタ１０３のカウンタ値Ｎ×サンプリング間隔Δｔ×２π）で割ることにより、振動周波数ｆｃを算出する（Ｓ１０５）。

有効位相サンプル差カウンタ１０３は、カウンタ値を周波数算出部１０５に出力すると、カウンタ値を初期値の１にリセットする（Ｓ１０７）。

図５は、周波数算出の際の処理の具体例を示すタイミング図である。本図は、横軸が時間を示し、縦軸がθ_Ａ２の値を示している。ここでは、分かりやすくするためθ_Ａ２の範囲を−π／２〜π／２としている。したがって、θの有効範囲は、π／４±αと−π／４±αである。

本図の例では、Δｔの間隔でサンプリングが行なわれており、θ１〜θ１４が計測されているものとする。本図に示すように、θ１〜θ１４のうち、θ２、θ６、θ９、θ１３がθ有効範囲内であるため、これらの計測値が有効とされ、他の計測値は無効とされる。

この状態で、θ６とθ２との間のサンプリング間隔ΔＴ１、θ９とθ６との間のサンプリング間隔ΔＴ２、θ１３とθ９との間のサンプリング間隔ΔＴ３は、それぞれΔｔ×４と算出される。

したがって、周波数算出部１０５における周波数の算出では、ｆ１＝（θ６−θ２）／（２π×Δｔ×４）、ｆ２＝（θ９−θ６）／（２π×Δｔ×４）、ｆ３＝（θ１３−θ９）／（２π×Δｔ×４）…が得られることになる。これらの値を平均化することにより、被測定流体が流れる測定チューブの固有振動周波数を求めることができる。

次に、本実施形態の別例について説明する。図６は、本実施形態の第１の別例を示すブロック図である。

上述の実施形態では、位相演算部２３においてθ_Ａ２＝tan^−１（sinθ_Ａ２／cosθ_Ａ２）によって算出されたθ_Ａ２に基づいて、位相有効判定部１０２が位相の有効無効を判定していた。第１の別例では、ＦＩＲフィルタ２１Ａが出力する信号Ｄ_Ａ４＝Asinθ_Ａ２に基づいて、位相有効判定部１０６が位相の有効無効を判定するようにする。また、同様に、ＦＩＲフィルタ２７Ａが出力する信号Ｄ_Ｂ４＝Asinθ_Ｂ２に基づいて、位相有効判定部２０６が位相の有効無効を判定するようにする。

この場合、上流センサ５Ａにより振幅Ａを計測することにより、sinθ_Ａ２を算出することができ、θ_Ａ２＝sin^−１θ_Ａ２によりθ_Ａ２を求めることができる。このθ_Ａ２が、π／４±α、３π／４±α、５π／４±α、７π／４±αの範囲内にあるかどうかを判断することで位相の有効無効を判定するようにする。

以降は、位相有効判定部２０６によって位相が有効と判定された場合にのみ、符号チェック部１００、符号チェック部２００による符号チェック、位相演算部２３、位相演算部２９による位相演算等を行なえばよい。

図７は、本実施形態の第２の別例を示すブロック図である。上述の実施形態では、位相演算部２３においてθ_Ａ２＝tan^−１（sinθ_Ａ２／cosθ_Ａ２）によって算出されたθ_Ａ２に基づいて位相有効判定部１０２が位相の有効無効を判定していた。第２の別例では、tanθ_Ａ２（＝sinθ_Ａ２／cosθ_Ａ２）の値そのものを算出して、ｔａｎθ有効判定部１０８が位相の有効無効を判定するようにする。また、同様に、tanθ_Ｂ２（＝sinθ_Ｂ２／cosθ_Ｂ２）の値そのものを算出して、ｔａｎθ有効判定部２０８が位相の有効無効を判定するようにする。

この場合、tanθ_Ａ２、tanθ_Ａ２の値が、tan（π／４±α）、tan（３π／４±α）、tan（５π／４±α）、tan（７π／４±α）に対応する値、すなわち、１±β、−１±βの範囲内にあるかどうかを判断することで位相の有効無効を判定するようにする。ただし、βはαに対応したパラメータである。

以降は、位相が有効と判定された場合にのみ、位相演算部１０９、位相演算部２０９による位相演算等を行なえばよい。

さらには、図７の構成において、「ｔａｎθ有効判定部１０８」を「sinθ、cosθ有効判定部１０８'」に、「ｔａｎθ有効判定部２０８」を「sinθ、cosθ有効判定部２０８'」に置き換え、sinθ_Ａ２あるいはcosθ_Ａ２の値に基づいて、sinθ、cosθ有効判定部１０８'が位相の有効無効を判定し、sinθ_Ｂ２あるいはcosθ_Ｂ２の値に基づいて、sinθ、cosθ有効判定部２０８'が位相の有効無効を判定するようにするようにしてもよい。

その場合において、例えば、sinθ_Ａ２の値に基づいて有効無効を判定する場合は、sinθ_Ａ２の値が、sin（π／４±α）、sin（３π／４±α）、sin（５π／４±α）、sin（７π／４±α）に対応する値、すなわち、１／√２±γ、−１／√２±γの範囲内にあるかどうかを判断することで位相の有効無効を判定するようにする。ただし、γはαに対応したパラメータである。

以上説明したように、本実施形態およびその別例によれば、測定チューブの振動周波数算出の精度を向上させることができる。

４…加振器、５Ａ…上流センサ、５Ｂ…下流センサ、６…温度センサ、１７…クロック信号発振器、１８…Ｔ＆Ｈ回路、１９…Ａ／Ｄ、２０…ＬＰＦ、２１…ヒルベルト変換器、２１Ａ…ＦＩＲフィルタ、２１Ｂ…ＦＩＲフィルタ、２３…位相演算部、２４…Ｔ＆Ｈ回路、２５…Ａ／Ｄ、２６…ＬＰＦ、２７…ヒルベルト変換器、２７Ａ…ＦＩＲフィルタ、２７Ｂ…ＦＩＲフィルタ、２９…位相演算部、３０…位相差演算回路、３１…平均化回路、３２…１サンプル時間遅れ要素、３３…周波数演算器、３４…平均化回路、３５…励振回路、３７…Ｔ＆Ｈ回路、３８…Ａ／Ｄ、３９…平均化回路、４０…密度演算器、４１…質量流量演算器、１００…符号チェック部、１０１…位相補正部、１０２…位相有効判定部、１０３…有効位相サンプル差カウンタ、１０４…バッファ、１０５…周波数算出部、１０６…位相有効判定部、１０８…ｔａｎθ有効判定部、１０９…位相演算部、２００…符号チェック部、２０１…位相補正部、２０２…位相有効判定部、２０３…位相差算出部、２０４…有効判定部、２０６…位相有効判定部、２０８…ｔａｎθ有効判定部、２０９…位相演算部、２０９…位相有効判定部

Claims (8)

1. 被測定流体が流れる測定チューブを振動させ、サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位の位相を算出する位相演算部と、
   所定の基準に従って前記振動変位の位相の有効無効を判定する位相有効判定部と、
   を備え、
   前記位相有効判定部は、前記振動変位の位相がπ／４の奇数倍を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定することを特徴とするコリオリ流量計。
2. 前記位相有効判定部が連続して無効と判定した回数をカウントするカウンタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
3. 有効とされた前記位相について、時間的に前後する位相の位相差と、前記カウンタのカウンタ値に基づいて求められる前記前後の位相のサンプリング時間差とに基づいて前記測定チューブの振動周波数を算出する周波数算出部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
4. サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位をsinθとした場合、cosθを算出するフィルタ部をさらに備え、
   前記位相演算部は、tan^−１（sinθ／cosθ）により、前記位相を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコリオリ流量計。
5. 前記sinθおよび前記cosθの符号に基づいて、算出された前記位相の補正を行なう位相補正部をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のコリオリ流量計。
6. 前記位相有効判定部は、前記位相に代え、前記sinθ、前記cosθおよびtanθのいずれかが、θをπ／４の奇数倍としたときの値を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定することを特徴とする請求項４または５に記載のコリオリ流量計。
7. 有効とされた前記測定チューブの上流の振動変位の位相と、有効とされた下流の振動変位の位相との位相差を算出する位相差算出部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコリオリ流量計。
8. 前記位相差算出部は、同じタイミングでサンプリングされた上流の振動変位の位相と下流の振動変位の位相を対象に、前記位相差を算出することを特徴とする請求項７に記載のコリオリ流量計。