JP5974518B2 - Coriolis mass flow meter - Google Patents

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Description

本発明は管路を流れる流体の流量を測定するコリオリ質量流量計に関するものである。   The present invention relates to a Coriolis mass flow meter for measuring a flow rate of a fluid flowing through a pipeline.

コリオリ質量流量計は、管路を流れる流体の流量測定を行う。このために、管路を加振して振動させる。そして、管路の上流側に設けた上流側コイルおよび下流側に設けた下流側コイルにより振動信号を検出して、2つの振動信号の位相差に基づいて、管路を流れる流体の流量を演算して流量測定を行う。   The Coriolis mass flow meter measures the flow rate of fluid flowing through a pipeline. For this purpose, the pipeline is vibrated by vibration. The vibration signal is detected by the upstream coil provided on the upstream side of the pipe and the downstream coil provided on the downstream side, and the flow rate of the fluid flowing through the pipe is calculated based on the phase difference between the two vibration signals. To measure the flow rate.

この種のコリオリ質量流量計が特許文献1に開示されている。この特許文献1の特に図5では、上流コイル信号(上流側コイルが検出する振動信号)と下流コイル信号(下流側コイルが検出する振動信号)と基準信号とを複数の経路に分岐させて、上流コイル信号と下流コイル信号との位相差の演算と基準信号間の位相差の演算とを、各信号の経路を切り替えることで、並行して行っている。   This type of Coriolis mass flow meter is disclosed in Patent Document 1. Particularly in FIG. 5 of Patent Document 1, an upstream coil signal (vibration signal detected by the upstream coil), a downstream coil signal (vibration signal detected by the downstream coil), and a reference signal are branched into a plurality of paths, The calculation of the phase difference between the upstream coil signal and the downstream coil signal and the calculation of the phase difference between the reference signals are performed in parallel by switching the path of each signal.

分岐後の各経路において、信号経路の環境条件等の変化により位相ずれを生じる。この位相ずれを補償するために、基準信号間の位相差を演算することにより、ゼロ補償値を演算している。上流コイル信号と下流コイル信号との位相差はゼロ補償値で補正することで、測定誤差を低減させている。   In each path after branching, a phase shift occurs due to a change in the environmental condition of the signal path. In order to compensate for this phase shift, the zero compensation value is calculated by calculating the phase difference between the reference signals. The measurement error is reduced by correcting the phase difference between the upstream coil signal and the downstream coil signal with a zero compensation value.

そして、ゼロ補償値の演算と流量測定のための位相差の演算とを時分割で並行に行っていることから、流量測定を中断している時間を短縮化することができ、安定した流量測定を行うことができる。また、基準信号を用いてゼロ補償値の演算を行っていることから、周波数の変動を生じることがなく、安定した流量測定を行うことができる。   And since the calculation of the zero compensation value and the calculation of the phase difference for the flow measurement are performed in a time-sharing manner, the time during which the flow measurement is interrupted can be shortened, and the stable flow measurement It can be performed. In addition, since the zero compensation value is calculated using the reference signal, stable flow rate measurement can be performed without causing frequency fluctuation.

特開2011−137771号公報JP 2011-137771 A

特許文献1の技術は、基準信号を分岐して、その位相差を用いてゼロ補償値を演算していることから、経路の位相ずれによる誤差を低減させることができる。且つ、ゼロ補償値のための位相差演算と流量測定のための位相差演算とを並行して行い、周波数変動を生じない基準信号を用いてゼロ補償値の演算を行っていることから、安定した流量測定を行うことができる点で極めて優れた効果を奏する技術になる。   Since the technique of Patent Document 1 branches the reference signal and calculates the zero compensation value using the phase difference, it is possible to reduce an error due to the phase shift of the path. In addition, the phase difference calculation for the zero compensation value and the phase difference calculation for the flow rate measurement are performed in parallel, and the zero compensation value is calculated using a reference signal that does not cause frequency fluctuations. This is a technique that has an extremely excellent effect in that the flow rate can be measured.

ところで、特許文献1の技術では、上流コイル信号と下流コイル信号と基準信号とを分岐して且つ切り替えを行っている。従って、複数の信号経路が並列して配置される。例えば、特許文献1の図5では、切り替え回路により4つの信号経路(チャネル)が入力アンプに入力されている。   By the way, in the technique of Patent Document 1, the upstream coil signal, the downstream coil signal, and the reference signal are branched and switched. Therefore, a plurality of signal paths are arranged in parallel. For example, in FIG. 5 of Patent Document 1, four signal paths (channels) are input to the input amplifier by the switching circuit.

このとき、各チャネルの信号同士が相互に重畳することがある。各チャネルの信号に他のチャネルの信号が重畳されることにより、流量測定に誤差が生じる。従って、流量測定の精度が低下する。   At this time, the signals of the respective channels may be superimposed on each other. An error occurs in the flow rate measurement by superimposing the signal of the other channel on the signal of each channel. Therefore, the accuracy of flow rate measurement is reduced.

特許文献1の技術では、基準信号生成回路が基準信号を生成しているが、基準信号は任意の周波数の信号を用いている。よって、上流コイル信号および下流コイル信号の周波数(固有振動数)と基準信号の周波数(基準信号周波数)とが一致することがある。固有振動数と基準信号周波数とが同じ周波数になると、信号の重畳成分は定数成分(オフセット成分)となり、各信号から重畳成分を除去・分離することは極めて困難になる。これにより、各チャネルの信号を用いて行われる流量測定の演算やゼロ補償値の演算に誤差が生じる。   In the technique of Patent Document 1, the reference signal generation circuit generates a reference signal, but the reference signal uses a signal of an arbitrary frequency. Therefore, the frequency (natural frequency) of the upstream coil signal and the downstream coil signal may coincide with the frequency of the reference signal (reference signal frequency). When the natural frequency and the reference signal frequency are the same frequency, the superimposed component of the signal becomes a constant component (offset component), and it is extremely difficult to remove and separate the superimposed component from each signal. As a result, an error occurs in the calculation of the flow rate measurement and the calculation of the zero compensation value performed using the signal of each channel.

そこで、本発明は、振動信号および基準信号を複数の経路に分岐させて位相差を演算して流量測定を行うときに、信号の重畳が発生したとしても測定誤差を低減させることを目的とする。   Therefore, the present invention has an object to reduce measurement error even when signal superimposition occurs when a flow signal is measured by branching a vibration signal and a reference signal into a plurality of paths and calculating a phase difference. .

以上の課題を解決するため、本発明のコリオリ質量流量計は、流体が流れる管路を振動させて、前記管路の上流側の第1振動信号および下流側の第2振動信号に基づいて、前記管路を流れる流体の流量を測定するコリオリ質量流量計であって、前記管路の固有振動数である前記第1振動信号および前記第2振動信号の周波数とは異なる周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記第1振動信号と前記第2振動信号と前記基準信号との経路が複数に分岐されて、前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差および分岐された前記基準信号間の位相差を算出する位相差算出部と、前記基準信号間の位相差に基づく近似演算により前記固有振動数における回路誤差を算出する回路誤差算出部と、前記位相差算出部により算出された前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差に対して前記回路誤差の補正を行う回路誤差補正部と、前記回路誤差補正部により補正された前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差に基づいて前記流量を算出する流量算出部と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the Coriolis mass flowmeter of the present invention vibrates a pipeline through which a fluid flows, and based on the first vibration signal on the upstream side and the second vibration signal on the downstream side of the pipeline, A Coriolis mass flow meter for measuring a flow rate of a fluid flowing through the pipe, and generating a reference signal having a frequency different from the frequencies of the first vibration signal and the second vibration signal, which are natural frequencies of the pipe A reference signal generator, and a path of the first vibration signal, the second vibration signal, and the reference signal is branched into a plurality of phases, and a phase difference between the first vibration signal and the second vibration signal is branched. a circuit error calculation unit that calculates a circuit error and the phase difference calculation unit, in the natural frequency by based rather approximate calculation of the phase difference between the reference signal for calculating a phase difference between the reference signal, the phase difference Calculated by the calculation unit A circuit error correction unit with respect to the phase difference between the first vibration signal and the second oscillation signal corrects the circuit error, the circuit error the second oscillating signal and the corrected first oscillation signal by the correction unit and A flow rate calculation unit for calculating the flow rate based on the phase difference of
It is provided with.

このコリオリ質量流量計によれば、基準信号の周波数を第1振動信号および第2振動信号とは異なる周波数に設定している。これにより、信号同士の重畳が発生したとしても、定数成分として重畳されることはなくなる。これにより、重畳成分を除去することが可能になり、測定誤差を低減させることができる。   According to this Coriolis mass flow meter, the frequency of the reference signal is set to a frequency different from that of the first vibration signal and the second vibration signal. As a result, even if signals are superimposed, they are not superimposed as constant components. As a result, it is possible to remove the superimposed component and reduce the measurement error.

また、前記分岐された経路を伝送される各信号が他の経路を伝送される信号と重畳したときの重畳成分を除去するフィルタを備えていることを特徴とする。   In addition, a filter is provided for removing a superimposed component when each signal transmitted through the branched path is superimposed on a signal transmitted through another path.

基準信号の周波数は第1振動信号および第2振動信号の周波数とは異なる周波数にしているため、重畳成分が生じたとしても、重畳成分を除去することが可能になる。そこで、重畳成分を除去するフィルタを設けることで、測定誤差をより低減させることができる。   Since the frequency of the reference signal is different from the frequencies of the first vibration signal and the second vibration signal, it is possible to remove the superimposed component even if a superimposed component occurs. Therefore, a measurement error can be further reduced by providing a filter that removes the superimposed component.

また、前記基準信号生成部は、それぞれ異なる周波数を持つ2つ以上の前記基準信号を時分割で出力し、前記回路誤差算出部は、1次以上の近似で前記回路誤差を算出することを特徴とする。   The reference signal generation unit outputs two or more reference signals having different frequencies in a time-sharing manner, and the circuit error calculation unit calculates the circuit error by a first-order approximation or more. And

回路誤差を算出するために周波数の異なる基準信号を用いているが、回路誤差と周波数との関係は線形に比例する関係にならない。そこで、2つ以上の基準信号を用いて1次以上の近似で回路誤差を算出することで、回路誤差の算出精度を向上させることができる。   Although reference signals having different frequencies are used to calculate the circuit error, the relationship between the circuit error and the frequency is not linearly proportional. Therefore, by calculating the circuit error by approximation of the first order or more using two or more reference signals, it is possible to improve the calculation accuracy of the circuit error.

また、前記基準信号の周波数は、前記回路誤差算出部による前記回路誤差を算出するときの近似の誤差と前記フィルタによる前記重畳成分の除去効果とに基づいて決定することを特徴とする。   In addition, the frequency of the reference signal is determined based on an approximation error when the circuit error is calculated by the circuit error calculation unit and an effect of removing the superimposed component by the filter.

第1振動信号および第2振動信号の周波数と基準信号の周波数との差が大きくなると、近似による回路誤差の算出精度が低下する。一方、周波数の差が小さくなりすぎると、重畳成分の除去が難しくなる。このため、回路誤差の演算を行うときの近似の誤差と重畳成分の除去効果とに基づいて、基準信号の周波数を決定することで、回路誤差の算出精度を向上しつつ、重畳成分の除去が可能になる。   When the difference between the frequency of the first vibration signal and the second vibration signal and the frequency of the reference signal increases, the calculation accuracy of the circuit error by approximation decreases. On the other hand, if the frequency difference becomes too small, it is difficult to remove the superimposed component. Therefore, by determining the frequency of the reference signal based on the approximate error when calculating the circuit error and the effect of removing the superimposed component, the accuracy of calculating the circuit error is improved and the removal of the superimposed component is improved. It becomes possible.

また、前記第1振動信号および前記第2振動信号の周波数とは異なる周波数を記憶する基準信号周波数記憶部と、この基準周波数記憶部が記憶している周波数を選択して、前記基準信号生成部に出力する基準信号周波数選択部と、を備えたことを特徴とする。   In addition, a reference signal frequency storage unit that stores a frequency different from the frequencies of the first vibration signal and the second vibration signal, and a frequency stored in the reference frequency storage unit are selected, and the reference signal generation unit And a reference signal frequency selection unit that outputs the signal.

第1振動信号および第2振動信号の周波数とは異なる周波数を予め記憶しておくことで、固定的な周波数の基準信号を出力することが可能になる。このため、複雑な制御を要することなく、基準信号の周波数を選択することができる。   By storing in advance a frequency different from the frequencies of the first vibration signal and the second vibration signal, a reference signal having a fixed frequency can be output. For this reason, the frequency of the reference signal can be selected without requiring complicated control.

また、前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差の演算と前記基準信号間の位相差の演算とは並行して行われることを特徴とする。   Further, the calculation of the phase difference between the first vibration signal and the second vibration signal and the calculation of the phase difference between the reference signals are performed in parallel.

流量測定のための位相差の演算と回路誤差を得るための位相差の演算とを並行して行うことにより、各信号の分岐数が多くなる。これにより、信号経路(チャネル)の数が多くなり、信号の重畳を生じやすくなるが、重畳成分を除去することができることから、流量測定の誤差を低減することができる。且つ、演算を並行して行うことから、流量測定を中断する時間の短縮化を実現できる。   By performing the phase difference calculation for measuring the flow rate and the phase difference calculation for obtaining a circuit error in parallel, the number of branches of each signal increases. As a result, the number of signal paths (channels) increases and signal superposition is likely to occur, but the superposition component can be removed, so that errors in flow rate measurement can be reduced. In addition, since the calculation is performed in parallel, the time for interrupting the flow rate measurement can be shortened.

本発明は、基準信号の周波数を第1振動信号および第2振動信号とは異なる周波数に設定している。これにより、信号同士の重畳が発生したとしても、定数成分として重畳されることはなくなるため、重畳成分を除去することができる。このため、測定誤差を低減させることができる。   In the present invention, the frequency of the reference signal is set to a frequency different from that of the first vibration signal and the second vibration signal. Thus, even if signals are superimposed, they are not superimposed as a constant component, so that the superimposed component can be removed. For this reason, a measurement error can be reduced.

コリオリ質量流量計の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a Coriolis mass flowmeter. デジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a digital signal processing circuit. 位相差算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a phase difference calculation part. 周波数と回路誤差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a frequency and a circuit error. デジタル信号処理回路の他の例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the other example of a digital signal processing circuit. デジタル信号処理回路のさらに他の例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the further another example of a digital signal processing circuit.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態のコリオリ質量流量計1を示している。本実施形態ではコリオリ質量流量計はデジタル信号処理方式の直管型のコリオリ質量流量計を適用しているが、U字型のものを用いてもよい。コリオリ質量流量計1は、流体が流れる管路を加振して振動させ、管路の上流側および下流側の振動の位相差に基づいて、管路の流量を測定する。管路としては、例えばチューブを用いることができる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a Coriolis mass flow meter 1 of the present embodiment. In this embodiment, the Coriolis mass flow meter uses a digital signal processing type straight tube type Coriolis mass flow meter, but a U-shaped one may be used. The Coriolis mass flow meter 1 vibrates the pipe through which the fluid flows, and measures the flow rate of the pipe based on the phase difference between the vibration on the upstream side and the downstream side of the pipe. For example, a tube can be used as the conduit.

図1に示すように、コリオリ質量流量計1は検出器2と変換器3とを有して構成している。検出器2は上流側コイルL1と下流側コイルL2とドライブコイルL3と測温抵抗体RTD(Resistance Temperature Detector)とを有して構成している。ドライブコイルL3は変換器3から出力される駆動信号DRVに基づいて、図示しない管路の加振を行う。これにより、管路は振動する。   As shown in FIG. 1, the Coriolis mass flow meter 1 includes a detector 2 and a converter 3. The detector 2 includes an upstream coil L1, a downstream coil L2, a drive coil L3, and a resistance temperature detector RTD (Resistance Temperature Detector). Based on the drive signal DRV output from the converter 3, the drive coil L3 excites a conduit (not shown). Thereby, the pipe line vibrates.

上流側コイルL1は管路の上流側の振動を検出して、これを第1振動信号S1として変換器3に出力する。この第1振動信号S1は上流コイル信号である。下流側コイルL2は管路の下流側の振動を検出して、これを第2振動信号S2として変換器3に出力する。この第2振動信号S2は下流コイル信号である。測温抵抗体RTDは管路を流れる流体の温度を検出する温度センサであり、変換器3から出力される抵抗駆動信号RTDDRVに基づいて動作を行う。そして、検出した温度を温度信号TEMPとして変換器3に出力する。   The upstream coil L1 detects the vibration on the upstream side of the pipe and outputs this to the converter 3 as the first vibration signal S1. The first vibration signal S1 is an upstream coil signal. The downstream coil L2 detects the vibration on the downstream side of the pipe and outputs this to the converter 3 as the second vibration signal S2. The second vibration signal S2 is a downstream coil signal. The resistance temperature detector RTD is a temperature sensor that detects the temperature of the fluid flowing through the pipe line, and operates based on the resistance drive signal RTDDRV output from the converter 3. Then, the detected temperature is output to the converter 3 as a temperature signal TEMP.

変換器3は検出器2と接続されており、第1振動信号S1および第2振動信号S2に基づいて、管路を流れる流体の質量流量を測定する。温度信号TEMPは温度変動を補償するために使用される。変換器3は基準信号生成回路10と第1切り替え回路11〜第4切り替え回路14と第1入力アンプ15〜第4入力アンプ18と位相差ADC19とデジタル信号処理回路20とCPU21とドライブ回路22とRTD駆動回路23と温度ADC24と第1出力回路25と第2出力回路26と表示器27とを備えて構成している。   The converter 3 is connected to the detector 2 and measures the mass flow rate of the fluid flowing through the pipeline based on the first vibration signal S1 and the second vibration signal S2. The temperature signal TEMP is used to compensate for temperature fluctuations. The converter 3 includes a reference signal generation circuit 10, a first switching circuit 11 to a fourth switching circuit 14, a first input amplifier 15 to a fourth input amplifier 18, a phase difference ADC 19, a digital signal processing circuit 20, a CPU 21, and a drive circuit 22. An RTD driving circuit 23, a temperature ADC 24, a first output circuit 25, a second output circuit 26, and a display 27 are provided.

基準信号生成回路10は基準信号を生成する基準信号生成部である。この基準信号は経路の回路誤差を補正するための信号である。ここでは、図1に示す経路1および経路2が回路誤差の補正対象である。基準信号生成回路10はデジタル信号処理回路20と接続されており、デジタル信号処理回路20により基準信号の周波数が基準信号周波数faとして設定される。そして、この基準信号周波数faの基準信号を出力する。   The reference signal generation circuit 10 is a reference signal generation unit that generates a reference signal. This reference signal is a signal for correcting a circuit error in the path. Here, path 1 and path 2 shown in FIG. 1 are correction targets for circuit errors. The reference signal generation circuit 10 is connected to the digital signal processing circuit 20, and the frequency of the reference signal is set as the reference signal frequency fa by the digital signal processing circuit 20. Then, a reference signal having the reference signal frequency fa is output.

基準信号生成回路10が出力する基準信号は4つに分岐して、基準信号S301〜S304になる。また、第1振動信号S1は途中で2つに分岐して、第1振動信号S1およびS102になる。また、第2振動信号S2は途中で2つに分岐して、第2振動信号S2およびS201になる。   The reference signal output from the reference signal generation circuit 10 is branched into four to become reference signals S301 to S304. Further, the first vibration signal S1 branches into two in the middle to become the first vibration signals S1 and S102. Further, the second vibration signal S2 branches into two on the way to become second vibration signals S2 and S201.

第1切り替え回路11は第1振動信号S1と基準信号S301とを入力して、何れかの信号を選択的に切り替えて出力する。第2切り替え回路12は基準信号S302と第2振動信号S201とを入力して、何れかの信号を選択的に切り替えて出力する。第3切り替え回路13は第1振動信号S102と基準信号S303とを入力して、何れかの信号を選択的に切り替えて出力する。第4切り替え回路14は基準信号S304と第2振動信号S2とを入力して、何れかの信号を選択的に切り替えて出力する。   The first switching circuit 11 inputs the first vibration signal S1 and the reference signal S301, and selectively switches and outputs one of the signals. The second switching circuit 12 receives the reference signal S302 and the second vibration signal S201, and selectively switches and outputs one of the signals. The third switching circuit 13 receives the first vibration signal S102 and the reference signal S303, and selectively switches and outputs one of the signals. The fourth switching circuit 14 receives the reference signal S304 and the second vibration signal S2, and selectively switches and outputs one of the signals.

第1入力アンプ15は第1切り替え回路11が選択した信号を増幅して出力する。第2入力アンプ16は第2切り替え回路12が選択した信号を増幅して出力する。第3入力アンプ17は第3切り替え回路13が選択した信号を増幅して出力する。第4入力アンプ18は第4切り替え回路14が選択した信号を増幅して出力する。   The first input amplifier 15 amplifies and outputs the signal selected by the first switching circuit 11. The second input amplifier 16 amplifies and outputs the signal selected by the second switching circuit 12. The third input amplifier 17 amplifies and outputs the signal selected by the third switching circuit 13. The fourth input amplifier 18 amplifies and outputs the signal selected by the fourth switching circuit 14.

第1入力アンプ15〜第4入力アンプ18により増幅された信号の経路をチャネルとする。ここでは4つのチャネル(CH1〜CH4)となっている。これら4つのチャネルCH1〜CH4から位相差ADC19に信号が入力される。位相差ADC19はアナログデジタルコンバータであり、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。   The path of the signal amplified by the first input amplifier 15 to the fourth input amplifier 18 is a channel. Here, there are four channels (CH1 to CH4). Signals are input to the phase difference ADC 19 from these four channels CH1 to CH4. The phase difference ADC 19 is an analog / digital converter, and converts an input analog signal into a digital signal.

デジタル信号に変換された各チャネルCH1〜CH4の信号はデジタル信号処理回路20に入力される。デジタル信号処理回路20は第1振動信号S1(またはS102)と第2振動信号S2(またはS201)との位相差の演算を行う。この演算された位相差は管路を流れる流量を示す流量信号となる。また、デジタル信号処理回路20では、回路誤差を補正するために基準信号間の位相差の演算を行う。デジタル信号処理回路20の詳細については後述する。   The signals of the channels CH1 to CH4 converted into digital signals are input to the digital signal processing circuit 20. The digital signal processing circuit 20 calculates the phase difference between the first vibration signal S1 (or S102) and the second vibration signal S2 (or S201). This calculated phase difference becomes a flow rate signal indicating the flow rate flowing through the pipeline. Further, the digital signal processing circuit 20 calculates a phase difference between the reference signals in order to correct a circuit error. Details of the digital signal processing circuit 20 will be described later.

CPU21は、デジタル信号処理回路20が出力する流量信号に基づいて、管路を流れる流量の演算(流量演算)を行う。流体の流量は流体の温度変動によって測定誤差を生じるため、測温抵抗体RTDが測定する温度信号TEMPに基づいて、流量信号に対して補正を行うことで、流体の温度変動による測定誤差を補償する。これにより、CPU21は流量測定を行う。   The CPU 21 calculates the flow rate (flow rate calculation) flowing through the pipe line based on the flow rate signal output from the digital signal processing circuit 20. Since the fluid flow rate causes a measurement error due to fluid temperature fluctuations, the flow rate signal is corrected based on the temperature signal TEMP measured by the RTD RTD to compensate for the measurement error due to fluid temperature fluctuations. To do. Thereby, the CPU 21 performs flow rate measurement.

ドライブ回路22は駆動信号DRVを出力する。この駆動信号DRVはドライブコイルL3に入力されて、管路の加振が行われる。ドライブ回路22は第1振動信号S1または第2振動信号S2を正帰還して、第1振動信号S1および第2振動信号S2の周波数、つまり管路の固有の振動周波数(固有振動数)f0でドライブコイルL3を加振する。   The drive circuit 22 outputs a drive signal DRV. The drive signal DRV is input to the drive coil L3, and the vibration of the pipeline is performed. The drive circuit 22 positively feeds back the first vibration signal S1 or the second vibration signal S2, and at the frequency of the first vibration signal S1 and the second vibration signal S2, that is, the natural vibration frequency (natural frequency) f0 of the pipe line. The drive coil L3 is vibrated.

RTD駆動回路23は測温抵抗体RTDに動作電流を設定するための抵抗駆動信号RTDDRVを出力する。これにより、測温抵抗体RTDは流体の温度測定を行う。測温抵抗体RTDが測定した温度は温度信号TEMPとして温度ADC24に入力される。   The RTD drive circuit 23 outputs a resistance drive signal RTDDRV for setting an operating current to the resistance temperature detector RTD. Thereby, the resistance temperature detector RTD measures the temperature of the fluid. The temperature measured by the resistance temperature detector RTD is input to the temperature ADC 24 as the temperature signal TEMP.

温度ADC24はアナログ信号の温度信号TEMPをデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータである。温度ADC24によりデジタル信号に変換された温度信号TEMPはCPU21に入力されて、前述したように流体の温度変動による測定誤差を補償するために用いられる。   The temperature ADC 24 is an analog-digital converter that converts the analog temperature signal TEMP into a digital signal. The temperature signal TEMP converted into a digital signal by the temperature ADC 24 is input to the CPU 21 and used to compensate for a measurement error due to fluid temperature fluctuation as described above.

CPU21は流量測定を行い、流体の流量を示す流量データを第1出力回路25や第2出力回路26に出力する。第1出力回路25や第2出力回路26は流量データを外部に出力する。また、表示器27にも流量データが入力されて、流量データを表示する。表示器27には温度等の情報も表示することができる。   The CPU 21 measures the flow rate and outputs flow rate data indicating the flow rate of the fluid to the first output circuit 25 and the second output circuit 26. The first output circuit 25 and the second output circuit 26 output flow rate data to the outside. The flow rate data is also input to the display 27 to display the flow rate data. The display 27 can also display information such as temperature.

また、図1に示しているように、2点差線で囲んだ領域が経路1、経路2になる。経路1は第1切り替え回路11、第2切り替え回路12、第1入力アンプ15、第2入力アンプ16を含み、デジタル信号処理回路20にまで至る経路である。経路2は第3切り替え回路13、第4切り替え回路14、第3入力アンプ17、第4入力アンプ18を含み、デジタル信号処理回路20にまで至る経路である。   In addition, as shown in FIG. 1, the areas surrounded by the two-point difference line are path 1 and path 2. The path 1 is a path that includes the first switching circuit 11, the second switching circuit 12, the first input amplifier 15, and the second input amplifier 16 and reaches the digital signal processing circuit 20. The path 2 is a path that includes the third switching circuit 13, the fourth switching circuit 14, the third input amplifier 17, and the fourth input amplifier 18 and reaches the digital signal processing circuit 20.

図2は、デジタル信号処理回路20の構成を示している。このデジタル信号処理回路20は位相差算出部31と第1フィルタ32と第2フィルタ33と回路誤差算出部34と回路誤差補正部35と周波数算出部36と基準信号周波数選択部37とを備えて構成している。   FIG. 2 shows the configuration of the digital signal processing circuit 20. The digital signal processing circuit 20 includes a phase difference calculation unit 31, a first filter 32, a second filter 33, a circuit error calculation unit 34, a circuit error correction unit 35, a frequency calculation unit 36, and a reference signal frequency selection unit 37. It is composed.

図1に示したように、第1切り替え回路11〜第4切り替え回路14はそれぞれ2つの信号のうち1つの信号を選択的に切り替えている。選択された信号には「´」をつけるものとする。従って、第1切り替え回路11のチャネルCH1からは、第1振動信号S1´もしくは基準信号S301´が入力される。   As shown in FIG. 1, the first switching circuit 11 to the fourth switching circuit 14 selectively switch one signal out of two signals. It is assumed that “′” is added to the selected signal. Therefore, the first vibration signal S1 ′ or the reference signal S301 ′ is input from the channel CH1 of the first switching circuit 11.

同様に、第2切り替え回路12のチャネルCH2からは、第2振動信号S201´もしくは基準信号S302´が入力される。第3切り替え回路13のチャネルCH3からは第1振動信号S102´もしくは基準信号S303´が入力される。第4切り替え回路14のチャネルCH4からは第2振動信号S2´もしくは基準信号S304´が入力される。   Similarly, the second vibration signal S201 ′ or the reference signal S302 ′ is input from the channel CH2 of the second switching circuit 12. The first vibration signal S102 ′ or the reference signal S303 ′ is input from the channel CH3 of the third switching circuit 13. The second vibration signal S2 ′ or the reference signal S304 ′ is input from the channel CH4 of the fourth switching circuit 14.

位相差算出部31はCH1〜CH4までの信号を入力して、入力した信号の位相差を算出する。図3に示すように、位相差算出部31はヒルベルト変換器40と三角関数演算器43とを有して構成しており、ヒルベルト変換器40は第1FIRフィルタ41と第2FIRフィルタ42とを有して構成している。   The phase difference calculation unit 31 inputs signals from CH1 to CH4 and calculates the phase difference of the input signals. As shown in FIG. 3, the phase difference calculation unit 31 includes a Hilbert transformer 40 and a trigonometric function calculator 43, and the Hilbert transformer 40 includes a first FIR filter 41 and a second FIR filter 42. Configured.

第1FIRフィルタ41および第2FIRフィルタ42はFIR(Finite Impulse Response)フィルタである。第1FIRフィルタ41および第2FIRフィルタ42にはCH1〜CH4の信号が分岐して両者に入力される。第1FIRフィルタ41は、入力信号と同じ位相の出力信号に変換する同相デジタルフィルタであり、第2FIRフィルタ42は、入力信号と90度異なる位相の出力信号に変換する異相デジタルフィルタである。   The first FIR filter 41 and the second FIR filter 42 are FIR (Finite Impulse Response) filters. The signals of CH1 to CH4 are branched to the first FIR filter 41 and the second FIR filter 42 and inputted to both. The first FIR filter 41 is an in-phase digital filter that converts an output signal having the same phase as the input signal, and the second FIR filter 42 is an out-of-phase digital filter that converts an output signal having a phase that is 90 degrees different from the input signal.

第1FIRフィルタ41は入力信号に対して「A×sin(ωt)」なる形の信号を三角関数演算器43に出力する。第2FIRフィルタ42は入力信号に対して「A×cos(ωt)」なる形の信号を三角関数演算器43に出力する。   The first FIR filter 41 outputs a signal in the form of “A × sin (ωt)” to the trigonometric function calculator 43 with respect to the input signal. The second FIR filter 42 outputs a signal in the form of “A × cos (ωt)” to the trigonometric function calculator 43 with respect to the input signal.

三角関数演算器43は位相差の演算を行う。このとき、三角関数演算器43は複数の時刻の位相差をサンプリングして、位相差の平均値を演算している。従って、演算される位相差は平均化された状態になる。前述したように、CH1〜CH4までの信号に重畳成分が生じたときに、固有振動数f0と後述する基準信号周波数faとは異なる周波数になっているため、重畳成分は振動成分として出現する。そこで、三角関数演算器43で位相差の平均値を演算することで、重畳成分を除去することができる。従って、三角関数演算器43は重畳成分を除去するフィルタとしての機能を有している。   The trigonometric function calculator 43 calculates the phase difference. At this time, the trigonometric function calculator 43 samples the phase differences at a plurality of times and calculates the average value of the phase differences. Accordingly, the calculated phase difference is averaged. As described above, when a superimposed component is generated in signals CH1 to CH4, since the natural frequency f0 is different from a reference signal frequency fa described later, the superimposed component appears as a vibration component. Therefore, by calculating the average value of the phase differences with the trigonometric function calculator 43, the superimposed component can be removed. Therefore, the trigonometric function calculator 43 has a function as a filter that removes the superimposed component.

三角関数演算器43は第1振動信号S1´と第2振動信号S201´との位相差を演算する。第1振動信号S1´と第2振動信号S201´とは経路1を伝送される信号であり、その位相差を演算する。これを、図3において、「S1´―S201´位相差」(経路1)として示している。   The trigonometric function calculator 43 calculates the phase difference between the first vibration signal S1 ′ and the second vibration signal S201 ′. The first vibration signal S1 ′ and the second vibration signal S201 ′ are signals transmitted through the path 1, and the phase difference is calculated. This is shown in FIG. 3 as “S1′−S201 ′ phase difference” (path 1).

同様に、三角関数演算器43は第1振動信号S102´と第2振動信号S2´との位相差を演算する。第1振動信号S102´と第2振動信号S2´とは経路2を伝送される信号であり、その位相差を演算する。これを、図3において、「S102´―S2´位相差」(経路2)として示している。   Similarly, the trigonometric function calculator 43 calculates the phase difference between the first vibration signal S102 ′ and the second vibration signal S2 ′. The first vibration signal S102 ′ and the second vibration signal S2 ′ are signals transmitted through the path 2, and their phase differences are calculated. This is shown as “S102′−S2 ′ phase difference” (path 2) in FIG.

また、三角関数演算器43は基準信号S301´と基準信号S302´との位相差を演算する。基準信号S301´と基準信号S302´とは経路1を伝送される信号であり、その位相差を演算する。これを、図3において、「S301´―S302´位相差」(経路1)として示している。   The trigonometric function calculator 43 calculates the phase difference between the reference signal S301 ′ and the reference signal S302 ′. The reference signal S301 ′ and the reference signal S302 ′ are signals transmitted through the path 1, and their phase differences are calculated. This is shown as “S301′-S302 ′ phase difference” (path 1) in FIG.

また、三角関数演算器43は基準信号S303´と基準信号S304´との位相差を演算する。基準信号S303´と基準信号S304´とは経路2を伝送される信号であり、その位相差を演算する。これを、図3において、「S303´―S304´位相差」(経路2)として示している。   The trigonometric function calculator 43 calculates a phase difference between the reference signal S303 ′ and the reference signal S304 ′. The reference signal S303 ′ and the reference signal S304 ′ are signals transmitted through the path 2, and their phase differences are calculated. This is shown as “S303′-S304 ′ phase difference” (path 2) in FIG.

図2に示すように、位相差算出部31が出力した位相差「S1´―S201´」(これを位相差φ1とする)および位相差「S102´―S2´」(これを位相差φ2とする)は第1フィルタ32に入力される。また、位相差算出部31が出力した位相差「S301´―S302´」(これを位相差φ3とする)および位相差「S303´―S304´」(これを位相差φ4とする)は第2フィルタ33に入力される。   As shown in FIG. 2, the phase difference “S1′−S201 ′” output from the phase difference calculation unit 31 (referred to as phase difference φ1) and the phase difference “S102′−S2 ′” (referred to as phase difference φ2). Is input to the first filter 32. The phase difference “S301′-S302 ′” (referred to as phase difference φ3) and the phase difference “S303′-S304 ′” (referred to as phase difference φ4) output from the phase difference calculation unit 31 are the second values. Input to the filter 33.

三角関数演算器43により各信号の重畳成分は除去されている。ただし、三角関数演算器43だけでは重畳成分を除去しきれない場合がある。このために、第1フィルタ32および第2フィルタ33を設けている。第1フィルタ32および第2フィルタ33も重畳成分を除去するフィルタとして機能する。   The superimposed component of each signal is removed by the trigonometric function calculator 43. However, there are cases where the superimposition component cannot be completely removed by the trigonometric function calculator 43 alone. For this purpose, a first filter 32 and a second filter 33 are provided. The first filter 32 and the second filter 33 also function as filters that remove the superimposed component.

第1フィルタ32は前記の位相差φ1(=S1´―S201´)および前記の位相差φ2(=S102´―S2´)の信号の重畳成分を除去する。前述したように、信号に重畳成分が生じると、固有振動数f0と基準信号周波数faとは異なる周波数になっているため、重畳成分は振動成分として重畳される。   The first filter 32 removes the superimposed components of the signals of the phase difference φ1 (= S1′−S201 ′) and the phase difference φ2 (= S102′−S2 ′). As described above, when a superimposition component is generated in the signal, the natural frequency f0 and the reference signal frequency fa are different from each other, so that the superimposition component is superimposed as a vibration component.

位相差φ1および位相差φ2はDC成分の信号となっており、第1フィルタ32は位相差φ1および位相差φ2のDC成分を通過させる。これにより、重畳成分は除去される。なお、第1フィルタ32は位相差φ1、位相差φ2の平均化を行うことにより、重畳成分を除去するようにしてもよい。   The phase difference φ1 and the phase difference φ2 are DC component signals, and the first filter 32 passes the DC components of the phase difference φ1 and the phase difference φ2. Thereby, the superimposed component is removed. Note that the first filter 32 may remove the superimposed component by averaging the phase difference φ1 and the phase difference φ2.

第2フィルタ33は前記の位相差φ3(=S301´―S302´)および位相差φ4(=S303´―S304´)の信号の重畳成分を除去する。この場合も、固有振動数f0と基準信号周波数faとは異なる周波数になっているため、重畳成分は振動成分として重畳される。   The second filter 33 removes the superimposed components of the signals having the phase difference φ3 (= S301′−S302 ′) and the phase difference φ4 (= S303′−S304 ′). Also in this case, since the natural frequency f0 and the reference signal frequency fa are different from each other, the superimposed component is superimposed as a vibration component.

そこで、第2フィルタ33は位相差φ3および位相差φ4のDC成分を通過させる。これにより、重畳成分は除去される。なお、第2フィルタ33についても、位相差φ3、位相差φ4の平均化を行うことにより、重畳成分を除去するようにしてもよい。   Therefore, the second filter 33 passes the DC components of the phase difference φ3 and the phase difference φ4. Thereby, the superimposed component is removed. The second filter 33 may also remove the superimposed component by averaging the phase difference φ3 and the phase difference φ4.

回路誤差算出部34は位相差φ3を用いて経路1の回路誤差を算出し、位相差φ4を用いて経路2の回路誤差を算出する。基準信号S301〜S304には第1振動信号S1および第2振動信号S2の固有振動数f0とは異なる基準信号周波数faの基準信号が用いられている。従って、位相差φ3または位相差φ4は単に回路誤差を示すものではない。   The circuit error calculation unit 34 calculates the circuit error of the path 1 using the phase difference φ3, and calculates the circuit error of the path 2 using the phase difference φ4. For the reference signals S301 to S304, a reference signal having a reference signal frequency fa different from the natural frequency f0 of the first vibration signal S1 and the second vibration signal S2 is used. Therefore, the phase difference φ3 or the phase difference φ4 does not simply indicate a circuit error.

回路誤差算出部34には周波数算出部36から固有振動数f0および基準信号周波数選択部37から基準信号周波数faが入力されている。よって、位相差φ3、φ4、固有振動数f0、基準信号周波数faを用いて回路誤差を近似する演算を行う。   The circuit error calculator 34 receives the natural frequency f0 from the frequency calculator 36 and the reference signal frequency fa from the reference signal frequency selector 37. Therefore, an operation for approximating the circuit error is performed using the phase differences φ3 and φ4, the natural frequency f0, and the reference signal frequency fa.

位相差φ3は経路1の回路誤差を示しており、位相差φ4は経路2の回路誤差を示している。回路誤差算出部34は位相差φ3を用いて経路1の回路誤差を演算して、経路1回路誤差(Δφ1とする)を出力する。また、回路誤差算出部34は位相差φ4を用いて経路2の回路誤差(Δφ2とする)を演算して、経路2回路誤差を出力する。経路1回路誤差Δφ1および経路2回路誤差Δφ2は回路誤差補正部35に入力される。   The phase difference φ3 indicates a circuit error of the path 1, and the phase difference φ4 indicates a circuit error of the path 2. The circuit error calculation unit 34 calculates the circuit error of the path 1 using the phase difference φ3, and outputs the path 1 circuit error (denoted as Δφ1). Further, the circuit error calculation unit 34 calculates the circuit error of the path 2 (denoted as Δφ2) using the phase difference φ4, and outputs the path 2 circuit error. The path 1 circuit error Δφ1 and the path 2 circuit error Δφ2 are input to the circuit error correction unit 35.

回路誤差補正部35は第1フィルタ32を通過した位相差φ1またはφ2に対して、経路1回路誤差Δφ1または経路2回路誤差Δφ2を用いて補正を行う。図1に示した経路1と経路2とは異なる経路になり、環境条件の違い等により各経路が異なる影響を受けて位相ずれを発生する。この位相ずれが経路の回路誤差となる。この回路誤差はゼロ補償値とも呼ばれる。従って、回路誤差補正部35は回路誤差の補正を行う。   The circuit error correction unit 35 corrects the phase difference φ1 or φ2 that has passed through the first filter 32 by using the path 1 circuit error Δφ1 or the path 2 circuit error Δφ2. The route 1 and the route 2 shown in FIG. 1 are different from each other, and each route is affected differently due to a difference in environmental conditions or the like, thereby causing a phase shift. This phase shift becomes a circuit error in the path. This circuit error is also called a zero compensation value. Accordingly, the circuit error correction unit 35 corrects the circuit error.

回路誤差補正部35が回路誤差を補正した位相差φ1および位相差φ2は管路を流れる流量を示す。従って、デジタル信号処理回路20は回路誤差を補正した位相差φ1および位相差φ2を流量信号としてCPU21に出力する。   The phase difference φ1 and the phase difference φ2 corrected by the circuit error correction unit 35 for the circuit error indicate the flow rate flowing through the pipeline. Therefore, the digital signal processing circuit 20 outputs the phase difference φ1 and the phase difference φ2 corrected for the circuit error to the CPU 21 as flow signals.

周波数算出部36は周波数を算出する。このために、図2に示すように、CH1から第1振動信号S1´およびCH3から第1振動信号S102´を入力している。これらの信号の周波数は固有振動数f0であり、第1振動信号S1´または第1振動信号S102´に基づいて、周波数算出部36は固有振動数f0を算出する。   The frequency calculation unit 36 calculates a frequency. For this purpose, as shown in FIG. 2, the first vibration signal S1 ′ is input from CH1 and the first vibration signal S102 ′ is input from CH3. The frequency of these signals is the natural frequency f0, and the frequency calculator 36 calculates the natural frequency f0 based on the first vibration signal S1 ′ or the first vibration signal S102 ′.

なお、第2振動信号S2(および第2振動信号S201)の周波数も固有振動数f0になる。よって、これらの信号を周波数算出部36に入力して、固有振動数f0を算出するようにしてもよい。   The frequency of the second vibration signal S2 (and the second vibration signal S201) is also the natural frequency f0. Therefore, these signals may be input to the frequency calculation unit 36 to calculate the natural frequency f0.

周波数算出部36が算出した固有振動数f0は回路誤差算出部34に入力されると共に、基準信号周波数選択部37にも入力される。基準信号周波数選択部37は固有振動数f0とは異なる周波数を選択する。この選択した周波数が前述した基準信号周波数faである。基準信号周波数faは「fa=f0+a」であり、固有振動数f0に対してaの分だけ異なった周波数になっている。   The natural frequency f0 calculated by the frequency calculation unit 36 is input to the circuit error calculation unit 34 and also to the reference signal frequency selection unit 37. The reference signal frequency selection unit 37 selects a frequency different from the natural frequency f0. This selected frequency is the reference signal frequency fa described above. The reference signal frequency fa is “fa = f0 + a”, which is a frequency different from the natural frequency f0 by an amount a.

基準信号周波数選択部37が選択した基準信号周波数faは回路誤差算出部34に出力されると共に、基準信号生成回路10に対しても出力される。従って、基準信号生成回路10は基準信号周波数faの基準信号を出力して、この基準信号が分岐して基準信号S301〜S304になる。   The reference signal frequency fa selected by the reference signal frequency selection unit 37 is output to the circuit error calculation unit 34 and also to the reference signal generation circuit 10. Accordingly, the reference signal generation circuit 10 outputs a reference signal having the reference signal frequency fa, and the reference signal is branched to become reference signals S301 to S304.

以上が構成である。次に、動作について説明する。図1に示すドライブ回路22が駆動信号DRVを出力することで、ドライブコイルL3が管路を加振して振動させる。検出器2の上流側コイルL1は振動を検出して第1振動信号S1を出力する。また、下流側コイルL2は振動を検出して第2振動信号S2を出力する。   The above is the configuration. Next, the operation will be described. The drive circuit 22 shown in FIG. 1 outputs the drive signal DRV, so that the drive coil L3 vibrates and vibrates the pipeline. The upstream coil L1 of the detector 2 detects vibration and outputs a first vibration signal S1. The downstream coil L2 detects vibration and outputs a second vibration signal S2.

また、RTD駆動回路23は抵抗駆動信号RTDDRVを出力する。これにより、測温抵抗体RTDは管路を流れる流体の温度を測定する。この測定した温度は温度信号TEMPとして出力される。よって、第1振動信号S1、第2振動信号S2および温度信号TEMPが変換器3に入力される。   The RTD drive circuit 23 outputs a resistance drive signal RTDDRV. Thereby, the resistance temperature detector RTD measures the temperature of the fluid flowing through the pipe line. This measured temperature is output as a temperature signal TEMP. Therefore, the first vibration signal S1, the second vibration signal S2, and the temperature signal TEMP are input to the converter 3.

前述したように、経路1と経路2とでは経路の回路誤差を生じている。つまり、周囲温度変動や回路、配線の経年変化等により、経路の環境条件が変化する。これにより、経路の回路誤差を発生する。回路誤差を発生すると、位相ずれを生じて、正確な流量測定を行うことができない。このため、回路誤差の補正を行う。   As described above, path 1 and path 2 cause a path circuit error. In other words, the environmental conditions of the route change due to ambient temperature fluctuations, aging of circuits and wiring, and the like. This generates a circuit error in the path. When a circuit error occurs, a phase shift occurs and accurate flow measurement cannot be performed. For this reason, a circuit error is corrected.

経路1において回路誤差の演算を行い、経路2ではこれと並行して流量測定を行うための位相差の演算を行う。これにより、流量測定のための位相差の演算を行っている間に回路誤差の演算を行うことができる。このため、流量測定を中断して回路誤差を測定することがなくなり、無駄な時間を削減すると共に、安定した流量測定が行われる。流量測定のための位相差の演算と回路誤差の演算とは時分割で交互に行われる。   A circuit error is calculated in the path 1, and a phase difference is calculated in the path 2 in order to measure the flow rate in parallel. Thereby, it is possible to calculate the circuit error while calculating the phase difference for the flow rate measurement. For this reason, the flow measurement is not interrupted and the circuit error is not measured, and a wasteful time is reduced and a stable flow measurement is performed. The phase difference calculation and the circuit error calculation for the flow rate measurement are alternately performed in a time division manner.

つまり、経路1の回路誤差の演算を行うのと並行して、経路2の信号を用いて流量測定のための位相差演算を行う。これを一定時間行い、次に経路2の回路誤差の演算を行うのと並行して、経路1の信号を用いて流量測定のための位相差演算を行う。この位相差演算を行うときに、前回得られた回路誤差の補正を行うことにより、正確な流量測定を行う。以上の動作を時分割で交互に繰り返す。   That is, in parallel with the calculation of the circuit error of the path 1, the phase difference calculation for the flow rate measurement is performed using the signal of the path 2. This is performed for a certain time, and in parallel with the calculation of the circuit error of the path 2, the phase difference calculation for the flow rate measurement is performed using the signal of the path 1. When this phase difference calculation is performed, an accurate flow rate measurement is performed by correcting the circuit error obtained last time. The above operation is repeated alternately in time division.

まず、経路1の回路誤差の演算を行い、経路2の信号を用いて流量測定のための位相差演算を行う場合について説明する。第1切り替え回路11は基準信号S301を選択する。従って、チャネルCH1は基準信号S301´となり、第1入力アンプ15により基準信号S301´が増幅される。そして、位相差ADC19により基準信号S301´はデジタル信号に変換されて、デジタル信号処理回路20に入力される。   First, the case where the circuit error of the path 1 is calculated and the phase difference calculation for the flow rate measurement is performed using the signal of the path 2 will be described. The first switching circuit 11 selects the reference signal S301. Therefore, the channel CH1 becomes the reference signal S301 ′, and the reference signal S301 ′ is amplified by the first input amplifier 15. The reference signal S301 ′ is converted into a digital signal by the phase difference ADC 19 and input to the digital signal processing circuit 20.

第2切り替え回路12は基準信号S302を選択する。従って、チャネルCH2は基準信号S302´となり、第2入力アンプ16により基準信号S302´が増幅される。そして、位相差ADC19により基準信号S302´はデジタル信号に変換されて、デジタル信号処理回路20に入力される。   The second switching circuit 12 selects the reference signal S302. Therefore, the channel CH2 becomes the reference signal S302 ′, and the reference signal S302 ′ is amplified by the second input amplifier 16. The reference signal S302 ′ is converted into a digital signal by the phase difference ADC 19 and input to the digital signal processing circuit 20.

第3切り替え回路13は第1振動信号S102を選択する。従って、チャネルCH3は第1振動信号S102´となり、第3入力アンプ17により第1振動信号S102´が増幅される。そして、位相差ADC19により第1振動信号S102´はデジタル信号に変換されて、デジタル信号処理回路20に入力される。   The third switching circuit 13 selects the first vibration signal S102. Accordingly, the channel CH3 becomes the first vibration signal S102 ′, and the first vibration signal S102 ′ is amplified by the third input amplifier 17. Then, the first vibration signal S <b> 102 ′ is converted into a digital signal by the phase difference ADC 19 and input to the digital signal processing circuit 20.

第4切り替え回路14は第2振動信号S2を選択する。従って、チャネルCH4は第2振動信号S2´となり、第4入力アンプ18により第2振動信号S2´が増幅される。そして、位相差ADC19により第2振動信号S2´はデジタル信号に変換されて、デジタル信号処理回路20に入力される。   The fourth switching circuit 14 selects the second vibration signal S2. Accordingly, the channel CH4 becomes the second vibration signal S2 ′, and the second vibration signal S2 ′ is amplified by the fourth input amplifier 18. Then, the second vibration signal S <b> 2 ′ is converted into a digital signal by the phase difference ADC 19 and input to the digital signal processing circuit 20.

図2を参照して、デジタル信号処理回路20の動作について説明する。前述したように、チャネルCH1は基準信号S301´であり、チャネルCH2は基準信号S302´であり、チャネルCH3は第1振動信号S102´であり、チャネルCH4は第2振動信号S2´である。これら4つの信号は、図2に示す位相差算出部31に入力される。   The operation of the digital signal processing circuit 20 will be described with reference to FIG. As described above, the channel CH1 is the reference signal S301 ′, the channel CH2 is the reference signal S302 ′, the channel CH3 is the first vibration signal S102 ′, and the channel CH4 is the second vibration signal S2 ′. These four signals are input to the phase difference calculation unit 31 shown in FIG.

前述したように、4つのチャネルCH1〜CH4を伝送される各信号は相互に重畳されることがある。各信号に重畳成分が加わると、これらの信号を用いて行う各種の演算に誤差を生じさせる。例えば、位相差算出部31の演算に誤差を生じ、回路誤差算出部34の演算にも誤差を生じる。その結果、流量測定に誤差を生じ、最終的に得られる流量値の正確性が低下する。   As described above, the signals transmitted through the four channels CH1 to CH4 may be superimposed on each other. When a superimposed component is added to each signal, an error occurs in various calculations performed using these signals. For example, an error occurs in the calculation of the phase difference calculation unit 31, and an error also occurs in the calculation of the circuit error calculation unit 34. As a result, an error occurs in the flow rate measurement, and the accuracy of the finally obtained flow rate value is lowered.

基準信号S301および基準信号S302の周波数(基準信号周波数fa)は、第1振動信号S1および第2振動信号S2の周波数(固有振動数f0)とは異なる周波数に設定されている。従って、各信号に重畳成分が発生するが、基準信号周波数faと固有振動数f0とは異なる周波数にしているため、重畳成分は各信号に振動成分として重畳される。   The frequency of the reference signal S301 and the reference signal S302 (reference signal frequency fa) is set to a frequency different from the frequency (natural frequency f0) of the first vibration signal S1 and the second vibration signal S2. Therefore, although a superimposition component is generated in each signal, since the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 are different from each other, the superimposition component is superimposed on each signal as a vibration component.

この重畳成分が測定誤差を生じさせる原因となる。そこで、三角関数演算器43により重畳成分の除去を行う。図3に示すように、基準信号S301´と基準信号S302´と第1振動信号S102´と第2振動信号S2´とはそれぞれヒルベルト変換器40を構成する第1FIRフィルタ41と第2FIRフィルタ42とに入力される。   This superposed component causes a measurement error. Therefore, the trigonometric function calculator 43 removes the superimposed component. As shown in FIG. 3, the reference signal S301 ′, the reference signal S302 ′, the first vibration signal S102 ′, and the second vibration signal S2 ′ are the first FIR filter 41 and the second FIR filter 42 that constitute the Hilbert transformer 40, respectively. Is input.

第1FIRフィルタ41では入力信号を「A×sin(ωt)」の形で出力し、第2FIRフィルタ42では入力信号を「A×cos(ωt)」の形で出力する。そして、三角関数演算器43で位相差を演算する。三角関数演算器43では複数の時刻でサンプリングして位相差の演算を行い、各時刻の位相差の平均化を行っている。これにより、各信号に重畳した振動成分は平均化される。その結果、信号から重畳成分が除去される。   The first FIR filter 41 outputs the input signal in the form of “A × sin (ωt)”, and the second FIR filter 42 outputs the input signal in the form of “A × cos (ωt)”. Then, the trigonometric function calculator 43 calculates the phase difference. The trigonometric function calculator 43 samples the phase difference by sampling at a plurality of times, and averages the phase difference at each time. Thereby, the vibration component superimposed on each signal is averaged. As a result, the superimposed component is removed from the signal.

ここでは、第1振動信号S102´と第2振動信号S2´との位相差が演算されて、位相差算出部31から出力される。この位相差φ2は管路を流れる流体の流量を示しており、位相差φ2の信号が第1フィルタ32に入力される。重畳成分が生じていないときの位相差φ2の信号はDC信号となる。   Here, the phase difference between the first vibration signal S102 ′ and the second vibration signal S2 ′ is calculated and output from the phase difference calculation unit 31. This phase difference φ2 indicates the flow rate of the fluid flowing through the pipeline, and a signal of the phase difference φ2 is input to the first filter 32. The signal of the phase difference φ2 when no superimposed component is generated is a DC signal.

ただし、三角関数演算器43で十分に重畳成分が除去されていないときには、位相差φ2の信号に重畳成分が重畳している。前述したように、固有振動数f0と基準信号周波数faとは異なる周波数にしていることから、位相差φ2のDC信号成分に重畳成分が振動成分として重畳している。   However, when the superimposed component is not sufficiently removed by the trigonometric function calculator 43, the superimposed component is superimposed on the signal having the phase difference φ2. As described above, since the natural frequency f0 and the reference signal frequency fa are different from each other, a superimposed component is superimposed as a vibration component on the DC signal component of the phase difference φ2.

そこで、第1フィルタ32は位相差φ2のDC信号のみを通過させることで、重畳成分を除去することができる。これにより、第1フィルタ32によるフィルタリング作用を受けた位相差φ2の信号は重畳成分が除去された状態で(つまり、DC成分の信号として)回路誤差補正部35に入力される。   Therefore, the first filter 32 can remove the superimposed component by passing only the DC signal having the phase difference φ2. As a result, the signal having the phase difference φ2 subjected to the filtering action by the first filter 32 is input to the circuit error correction unit 35 in a state where the superimposed component is removed (that is, as a DC component signal).

一方、三角関数演算器43では基準信号S303´とS304´との位相差の演算が行われて、位相差φ3が第2フィルタ33に入力される。重畳成分が生じていないときの位相差φ3の信号はDC信号となる。ただし、この場合も、三角関数演算器43で十分に重畳成分が除去されていないときには、位相差φ3の信号に重畳成分が重畳している。この重畳成分も振動成分として重畳している。   On the other hand, the trigonometric function calculator 43 calculates the phase difference between the reference signals S 303 ′ and S 304 ′, and the phase difference φ 3 is input to the second filter 33. The signal of the phase difference φ3 when no superimposed component is generated is a DC signal. However, also in this case, when the superimposed component is not sufficiently removed by the trigonometric function calculator 43, the superimposed component is superimposed on the signal having the phase difference φ3. This superimposed component is also superimposed as a vibration component.

そこで、第2フィルタ33は位相差φ3のDC信号のみを通過させることで、重畳成分を除去することができる。これにより、第1フィルタ32によるフィルタリング作用を受けた位相差φ3の信号は重畳成分が除去された状態で回路誤差算出部34に入力される。   Therefore, the second filter 33 can remove the superimposed component by passing only the DC signal having the phase difference φ3. As a result, the signal of the phase difference φ3 that has been subjected to the filtering action by the first filter 32 is input to the circuit error calculation unit 34 in a state where the superimposed component is removed.

回路誤差算出部34では位相差φ3に基づいて、経路1の回路誤差を算出する。位相差φ3は経路1の回路誤差を直接的に示しているものではない。これは、位相差φ3を得るための基準信号S303´およびS304´の周波数が固有振動数f0とは異なる基準信号周波数faとしているためである。   The circuit error calculation unit 34 calculates the circuit error of the path 1 based on the phase difference φ3. The phase difference φ3 does not directly indicate the circuit error of the path 1. This is because the reference signals S303 ′ and S304 ′ for obtaining the phase difference φ3 have different reference signal frequencies fa from the natural frequency f0.

回路誤差と周波数との関係は、必ずしも線形に比例する関係にはならない。従って、固有振動数f0と異なる基準信号周波数faとしているため、位相差φ3は経路1の回路誤差を直接的に示しているものではない。図4は、回路誤差(単位はrad)と周波数(単位はHz)との関係性の一例を示したものである。   The relationship between circuit error and frequency is not necessarily linearly proportional. Accordingly, since the reference signal frequency fa is different from the natural frequency f0, the phase difference φ3 does not directly indicate the circuit error of the path 1. FIG. 4 shows an example of the relationship between circuit error (unit: rad) and frequency (unit: Hz).

従って、図2に示す回路誤差算出部34は回路誤差の近似演算を行う。このために、回路誤差算出部34には、第2フィルタ33で重畳成分が除去された位相差φ3、周波数算出部36から出力される固有振動数f0、基準信号周波数選択部37が選択した基準信号周波数faが入力されている。   Therefore, the circuit error calculation unit 34 shown in FIG. 2 performs an approximate calculation of the circuit error. For this purpose, the circuit error calculation unit 34 includes the phase difference φ3 from which the superimposed component has been removed by the second filter 33, the natural frequency f0 output from the frequency calculation unit 36, and the reference signal frequency selection unit 37 selected. The signal frequency fa is input.

ここでは、基準信号は1つの基準信号周波数faのみが用いられているため、1次近似の演算を行う。経路1の回路誤差は前述したようにΔφ1としている。このとき、経路1の回路誤差Δφ1は、以下の式1に示すように1次近似がされる。   Here, since only one reference signal frequency fa is used as the reference signal, a first-order approximation calculation is performed. The circuit error of the path 1 is Δφ1 as described above. At this time, the circuit error Δφ1 of the path 1 is first-order approximated as shown in Equation 1 below.

Figure 0005974518
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これにより、経路1の回路誤差Δφ1を近似して算出することができる。この経路1の回路誤差Δφ1が回路誤差算出部34に入力される。前述したように、経路1の回路誤差Δφ1の演算と経路2を用いた位相差φ2の演算とは並行して行われている。そして、次に、経路2の回路誤差Δφ2の演算と経路1を用いた位相差φ1の演算とが並行して行われる。   Thereby, the circuit error Δφ1 of the path 1 can be approximated and calculated. The circuit error Δφ1 of the path 1 is input to the circuit error calculation unit 34. As described above, the calculation of the circuit error Δφ1 of the path 1 and the calculation of the phase difference φ2 using the path 2 are performed in parallel. Next, the calculation of the circuit error Δφ2 of the path 2 and the calculation of the phase difference φ1 using the path 1 are performed in parallel.

この動作を時分割で交互に行っている。従って、回路誤差補正部35に入力された経路1の回路誤差Δφ1は、次の時分割のタイミングで演算される位相差φ1に対して補正がされる。これにより、経路1の回路誤差Δφ1を補正した位相差φ1が得られる。つまり、経路1の回路誤差の補償(ゼロ補償)が行われる。そして、この位相差φ1が流量信号としてCPU21に出力される。   This operation is alternately performed in a time division manner. Therefore, the circuit error Δφ1 of the path 1 input to the circuit error correction unit 35 is corrected with respect to the phase difference φ1 calculated at the next time division timing. Thereby, the phase difference φ1 obtained by correcting the circuit error Δφ1 of the path 1 is obtained. That is, circuit error compensation (zero compensation) of path 1 is performed. And this phase difference (phi) 1 is output to CPU21 as a flow signal.

CPU21では、位相差φ1を示す流量信号に基づいて、流量測定を行う。このときに、温度信号TEMPによる補正を行うことで、流体の温度による測定誤差を補償した流量測定を行うことができる。これを流量データとして、第1出力回路25や第2出力回路26、表示器27に出力する。   The CPU 21 performs flow rate measurement based on the flow rate signal indicating the phase difference φ1. At this time, by performing correction using the temperature signal TEMP, it is possible to perform flow rate measurement that compensates for a measurement error due to the temperature of the fluid. This is output as flow rate data to the first output circuit 25, the second output circuit 26, and the display 27.

以上説明したように、基準信号生成回路10は、基準信号周波数faが第1振動信号S1および第2振動信号S2の固有振動数f0とは異なる周波数の基準信号を生成して出力している。各チャネルCH1〜CH4の信号に他の信号の重畳成分が生じると、測定誤差を生じるが、このとき基準信号周波数faと固有振動数f0とが同じ周波数であると、重畳成分は定数成分(オフセット成分)として重畳するため、重畳成分を除去することができない。   As described above, the reference signal generation circuit 10 generates and outputs a reference signal whose reference signal frequency fa is different from the natural frequency f0 of the first vibration signal S1 and the second vibration signal S2. When a superimposed component of another signal occurs in the signals of each channel CH1 to CH4, a measurement error occurs. At this time, if the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 are the same frequency, the superimposed component is a constant component (offset). Component), the superimposed component cannot be removed.

しかし、本実施形態では、基準信号周波数faと固有振動数f0とを異なる周波数にしているため、信号に重畳成分が生じたとしても、この重畳成分は振動成分として出現する。よって、フィルタ処理により重畳成分を除去することが可能になり、測定誤差を低減することができる。   However, in this embodiment, since the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 are set to different frequencies, even if a superimposed component is generated in the signal, the superimposed component appears as a vibration component. Therefore, it is possible to remove the superimposition component by the filter processing, and it is possible to reduce the measurement error.

以上において、三角関数演算器43、第1フィルタ32、第2フィルタ33を用いて、重畳成分を除去している。つまり、これらは重畳成分を除去するフィルタとしての機能を果たすことになる。ただし、これらのフィルタを設けなくても、測定誤差の低減を図ることはできる。   In the above, the superimposed component is removed using the trigonometric function calculator 43, the first filter 32, and the second filter 33. That is, they serve as a filter that removes the superimposed component. However, the measurement error can be reduced without providing these filters.

前述したように、基準信号周波数faと固有振動数f0とは異なる周波数に設定している。これにより、信号に重畳成分が生じたときに、定数成分ではなく振動成分として重畳される。この振動成分の振幅の中心に着目すれば、実質的に振動成分を除去した信号とすることができる。従って、格別のフィルタを設けることなく、重畳成分による影響を低減することができる。   As described above, the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 are set to different frequencies. Thereby, when a superimposition component arises in a signal, it superimposes as a vibration component instead of a constant component. If attention is paid to the center of the amplitude of the vibration component, a signal from which the vibration component is substantially removed can be obtained. Therefore, it is possible to reduce the influence of the superimposed component without providing a special filter.

また、三角関数演算器43による平均化効果が十分であれば、第1フィルタ32および第2フィルタ33を用いることなく、重畳成分を除去することができる。この場合には、第1フィルタ32および第2フィルタ33を設けなくてもよい。   Further, if the averaging effect by the trigonometric function calculator 43 is sufficient, the superimposed component can be removed without using the first filter 32 and the second filter 33. In this case, the first filter 32 and the second filter 33 may not be provided.

また、図3に示すヒルベルト変換器40と三角関数演算器43とにより位相差の演算を行うと同時に、平均化効果により重畳成分の除去を行っている。位相差の演算はヒルベルト変換器40および三角関数演算器43ではない、他の回路により位相差の演算を行ってもよい。その場合には、第1フィルタ32および第2フィルタ33を設けることが望ましい。   Further, the phase difference is calculated by the Hilbert transformer 40 and the trigonometric function calculator 43 shown in FIG. 3, and at the same time, the superimposed component is removed by the averaging effect. The phase difference may be calculated by another circuit other than the Hilbert transformer 40 and the trigonometric function calculator 43. In that case, it is desirable to provide the first filter 32 and the second filter 33.

また、本実施形態では、経路1の回路誤差Δφ1の演算と経路2の位相差φ2の演算とを並行して行い、次に経路2の回路誤差Δφ2の演算と経路1の位相差φ1の演算とを並行して行い、この動作を時分割で交互に繰り返す例について説明したが、これに限定されない。   In this embodiment, the calculation of the circuit error Δφ1 of the path 1 and the calculation of the phase difference φ2 of the path 2 are performed in parallel, and then the calculation of the circuit error Δφ2 of the path 2 and the calculation of the phase difference φ1 of the path 1 are performed. However, the present invention is not limited to this example.

回路誤差の演算と流量測定のための位相差の演算とを交互に行うような場合についても本実施形態を適用できる。この場合には、図1に示した経路1と経路2とのうち何れか1つのみを使用して、回路誤差の演算と位相差の演算とを行うことができる。従って、回路構成としては単純になる。   The present embodiment can also be applied to a case where calculation of a circuit error and calculation of a phase difference for flow rate measurement are alternately performed. In this case, the circuit error calculation and the phase difference calculation can be performed using only one of the path 1 and the path 2 shown in FIG. Therefore, the circuit configuration is simple.

ただし、回路誤差の演算と流量測定のための位相差の演算とを並行して行うことで、無駄な待ち時間をなくすことができるという効果が得られると共に、この場合には、複数のチャネルが必要になるため、信号の重畳が発生しやすくなる。そこで、本実施形態のように、基準信号周波数faと固有振動数f0とを異ならせることで、重畳成分を除去する必要性が大きくなる。従って、本実施形態を適用することが有効である。   However, by performing the calculation of the circuit error and the calculation of the phase difference for the flow rate measurement in parallel, there is an effect that it is possible to eliminate useless waiting time. Since this is necessary, signal superposition is likely to occur. Therefore, as in the present embodiment, by making the reference signal frequency fa different from the natural frequency f0, it is necessary to remove the superimposed component. Therefore, it is effective to apply this embodiment.

また、基準信号生成回路10は固有振動数f0とは異なる1種類の基準信号(基準信号周波数fa)を生成して出力しているが、2種類以上の異なる周波数の基準信号を発生するようにしてもよい。例えば、基準信号周波数fa(=f0+a)の基準信号と基準信号周波数fb(=f0+b)の基準信号とを出力するようにしてもよい。   The reference signal generation circuit 10 generates and outputs one type of reference signal (reference signal frequency fa) different from the natural frequency f0, but generates reference signals of two or more different frequencies. May be. For example, a reference signal having a reference signal frequency fa (= f0 + a) and a reference signal having a reference signal frequency fb (= f0 + b) may be output.

2種類以上の異なる周波数の基準信号を用いると、回路誤差算出部34による回路誤差の近似演算の精度が向上する。つまり、基準信号周波数faのみを用いる場合には、1点による1次近似の演算を行うが、基準信号周波数faおよびfbを用いる場合には、2点による1次近似の演算を行うことができる。   When two or more types of reference signals having different frequencies are used, the accuracy of the circuit error calculation by the circuit error calculator 34 is improved. That is, when only the reference signal frequency fa is used, a first-order approximation calculation is performed using one point, but when using the reference signal frequencies fa and fb, a first-order approximation calculation using two points can be performed. .

2種類の基準信号周波数faおよびfbを用いるときには、基準信号生成回路10は時分割で交互に基準信号周波数faの基準信号と基準信号周波数fbの基準信号とを出力する。基準信号周波数faの基準信号を出力したときに得られる前述した位相差φ3(=S303´−S304)をφ31とし、基準信号周波数fbの基準信号を出力したときに得られる位相差φ3をφ32とすると、経路1の回路誤差Δφ1は以下の式2となる。   When two types of reference signal frequencies fa and fb are used, the reference signal generation circuit 10 alternately outputs a reference signal of the reference signal frequency fa and a reference signal of the reference signal frequency fb in a time division manner. The phase difference φ3 (= S303′−S304) obtained when the reference signal with the reference signal frequency fa is output is φ31, and the phase difference φ3 obtained when the reference signal with the reference signal frequency fb is output is φ32. Then, the circuit error Δφ1 of the path 1 is expressed by the following formula 2.

Figure 0005974518
Figure 0005974518

この場合には、2点による1次近似を行うことができるため、経路1の回路誤差Δφ1は、基準信号周波数faのみを用いた場合と比較して、近似の精度が向上する。従って、より正確な経路1の回路誤差Δφ1を得ることができ、流量測定の誤差をより低減することができる。   In this case, since linear approximation by two points can be performed, the accuracy of approximation of the circuit error Δφ1 of the path 1 is improved as compared with the case where only the reference signal frequency fa is used. Therefore, the more accurate circuit error Δφ1 of the path 1 can be obtained, and the flow measurement error can be further reduced.

また、3種類の異なる基準信号周波数の基準信号を用いて、回路誤差を演算してもよい。3種類の基準信号を用いた場合は、3点による2次近似の演算を行なうことになる。この場合には、さらに正確な経路1の回路誤差Δφ1を得ることができる。勿論、4種類以上の異なる基準信号周波数の基準信号を用いてもよい。   Alternatively, the circuit error may be calculated using reference signals having three different reference signal frequencies. When three types of reference signals are used, a quadratic approximation calculation using three points is performed. In this case, a more accurate circuit error Δφ1 of the path 1 can be obtained. Of course, reference signals having four or more different reference signal frequencies may be used.

また、基準信号周波数faはfa=f0+aである。また、基準信号周波数fbはfb=f0+bである。このときのaやbは動的に変化させてもよい。ただし、基準信号周波数は固定的に設定してもよい。図5は基準信号周波数fa、fbを固定的に保持している例を示している。   The reference signal frequency fa is fa = f0 + a. The reference signal frequency fb is fb = f0 + b. At this time, a and b may be changed dynamically. However, the reference signal frequency may be fixedly set. FIG. 5 shows an example in which the reference signal frequencies fa and fb are fixedly held.

図5は図2の構成に対して、基準信号周波数保持部38を追加している。基準信号周波数保持部38は基準信号周波数fa、fbを固定的に保持している。これらは固有振動数f0とは異なる周波数になる。なお、基準信号周波数faのみを保持していてもよい。   In FIG. 5, a reference signal frequency holding unit 38 is added to the configuration of FIG. The reference signal frequency holding unit 38 holds the reference signal frequencies fa and fb fixedly. These have different frequencies from the natural frequency f0. Only the reference signal frequency fa may be held.

基準信号周波数選択部37は周波数算出部36から基準信号を入力しておらず、基準信号周波数保持部38から基準信号周波数fa、fbを入力している。そして、基準信号周波数fa、fbを回路誤差算出部34に入力させている。これにより、経路1の回路誤差Δφ1を算出することができる。   The reference signal frequency selection unit 37 does not receive the reference signal from the frequency calculation unit 36 and receives the reference signal frequencies fa and fb from the reference signal frequency holding unit 38. The reference signal frequencies fa and fb are input to the circuit error calculation unit 34. As a result, the circuit error Δφ1 of the path 1 can be calculated.

基準信号周波数保持部38が保持する基準信号周波数fa、fbは変更不能にしてもよいし、ユーザが指定できるパラメータとしてもよい。また、基準信号周波数fa、fbは検出器2の種類やサイズに応じて選択されるようにしてもよい。   The reference signal frequencies fa and fb held by the reference signal frequency holding unit 38 may not be changed, or may be parameters that can be designated by the user. Further, the reference signal frequencies fa and fb may be selected according to the type and size of the detector 2.

また、基準信号周波数fa(fbも同様)は、回路誤差を算出するときの近似の誤差とフィルタによる重畳成分の除去効果とに基づいて決定することができる。基準信号周波数faはfa=f0+aであり、つまり固有振動数f0に対してaの分だけ異なる周波数になっている。   The reference signal frequency fa (same for fb) can be determined based on the approximation error when calculating the circuit error and the effect of removing the superimposed component by the filter. The reference signal frequency fa is fa = f0 + a, that is, a frequency that is different from the natural frequency f0 by a.

このとき、基準信号周波数faと固有振動数f0との差が大きすぎると、つまりaの値が大きすぎると、回路誤差算出部34が行う回路誤差の演算の近似の誤差が大きくなる。換言すれば、基準信号周波数faと固有振動数f0との差が小さければ、つまりaの値が小さければ、近似の誤差を小さくすることができる。   At this time, if the difference between the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 is too large, that is, if the value of a is too large, the approximation error of the circuit error calculation performed by the circuit error calculation unit 34 becomes large. In other words, if the difference between the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 is small, that is, if the value of a is small, the approximation error can be reduced.

一方、基準信号周波数faと固有振動数f0との差が小さすぎると、基準信号周波数faと固有振動数f0とが近接するため、信号が重畳したときの重畳成分が定数成分(オフセット成分)に近くなる。このため、各種のフィルタを用いたとしても、重畳成分を除去することが難しくなる。これにより、測定誤差を低減させることができなくなる。   On the other hand, if the difference between the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 is too small, the reference signal frequency fa and the natural frequency f0 are close to each other, so that the superimposed component when the signal is superimposed becomes a constant component (offset component). Get closer. For this reason, even if various filters are used, it is difficult to remove the superimposed component. As a result, the measurement error cannot be reduced.

従って、基準信号周波数faの選択は、回路誤差を算出するときの近似の誤差が大きくならない程度に、且つ信号が重畳したときの重畳成分を除去可能な程度に設定することで、測定誤差をより低減させることができる。   Therefore, the selection of the reference signal frequency fa is set so that the approximation error when calculating the circuit error does not become large and the superimposed component when the signal is superimposed can be removed. Can be reduced.

また、図2では位相差算出部31と回路誤差補正部35との間に第1フィルタ32を設けるようにしたが、図6に示すように、第1フィルタ32を回路誤差補正部35の後段に配置してもよい。第2フィルタ33は回路誤差算出部34よりも前段に配置する必要がある。つまり、重畳成分を除去した位相差の信号を用いて回路誤差の演算を行うことで、演算精度を向上させている。   In FIG. 2, the first filter 32 is provided between the phase difference calculation unit 31 and the circuit error correction unit 35. However, as shown in FIG. You may arrange in. The second filter 33 needs to be arranged before the circuit error calculation unit 34. That is, the calculation accuracy is improved by calculating the circuit error using the phase difference signal from which the superimposed component is removed.

一方、第1フィルタ32は第1振動信号S1と第2振動信号S2との位相差の信号から重畳成分を除去するためのフィルタである。従って、回路誤差補正部35により補正を行った後に重畳成分を除去することによっても、位相差の信号から重畳成分を除去することができ、測定誤差を低減させることができる。   On the other hand, the first filter 32 is a filter for removing a superimposed component from the phase difference signal between the first vibration signal S1 and the second vibration signal S2. Therefore, the superimposition component can also be removed from the phase difference signal by removing the superposition component after correction by the circuit error correction unit 35, and the measurement error can be reduced.

また、図2では、第1フィルタ32および第2フィルタ33は位相差算出部31の後段に配置した構成を示したが、第1フィルタ32および第2フィルタ33は位相差算出部31の前段に配置する構成としてもよい。   FIG. 2 shows a configuration in which the first filter 32 and the second filter 33 are arranged after the phase difference calculation unit 31, but the first filter 32 and the second filter 33 are arranged before the phase difference calculation unit 31. It is good also as a structure to arrange.

1 コリオリ質量流量計
2 検出器
3 変換器
10 基準信号生成回路
11〜14 切り替え回路
15〜18 入力アンプ
19 位相差ADC
20 デジタル信号処理回路
21 CPU
22 ドライブ回路
23 RTD駆動回路
24 温度ADC
31 位相差算出部
32 第1フィルタ
33 第2フィルタ
34 回路誤差算出部
35 回路誤差補正部
36 周波数算出部
37 基準信号周波数選択部
38 基準信号周波数保持部
40 ヒルベルト変換器
41 第1FIRフィルタ
42 第2FIRフィルタ
43 三角関数演算器
S1 第1振動信号
S2 第2振動信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coriolis mass flowmeter 2 Detector 3 Converter 10 Reference signal generation circuits 11-14 Switching circuits 15-18 Input amplifier 19 Phase difference ADC
20 Digital signal processing circuit 21 CPU
22 Drive circuit 23 RTD drive circuit 24 Temperature ADC
31 phase difference calculation unit 32 first filter 33 second filter 34 circuit error calculation unit 35 circuit error correction unit 36 frequency calculation unit 37 reference signal frequency selection unit 38 reference signal frequency holding unit 40 Hilbert transformer 41 first FIR filter 42 second FIR Filter 43 Trigonometric function calculator S1 First vibration signal S2 Second vibration signal

Claims (6)

流体が流れる管路を振動させて、前記管路の上流側の第1振動信号および下流側の第2振動信号に基づいて、前記管路を流れる流体の流量を測定するコリオリ質量流量計であって、
前記管路の固有振動数である前記第1振動信号および前記第2振動信号の周波数とは異なる周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記第1振動信号と前記第2振動信号と前記基準信号との経路が複数に分岐されて、前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差および分岐された前記基準信号間の位相差を算出する位相差算出部と、
前記基準信号間の位相差に基づく近似演算により前記固有振動数における回路誤差を算出する回路誤差算出部と、
前記位相差算出部により算出された前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差に対して前記回路誤差の補正を行う回路誤差補正部と、
前記回路誤差補正部により補正された前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差に基づいて前記流量を算出する流量算出部と、
を備えたことを特徴とするコリオリ質量流量計。
A Coriolis mass flowmeter that vibrates a pipeline through which fluid flows and measures the flow rate of fluid flowing through the pipeline based on a first vibration signal upstream and a second vibration signal downstream of the pipeline. And
A reference signal generation unit that generates a reference signal having a frequency different from the frequencies of the first vibration signal and the second vibration signal, which are natural frequencies of the pipe ,
The path of the first vibration signal, the second vibration signal, and the reference signal is branched into a plurality of phases, the phase difference between the first vibration signal and the second vibration signal, and the position between the branched reference signals. A phase difference calculation unit for calculating a phase difference;
A circuit error calculation unit that calculates a circuit error in the natural frequency by based rather approximate calculation of the phase difference between said reference signal,
A circuit error correction unit that corrects the circuit error with respect to the phase difference between the first vibration signal and the second vibration signal calculated by the phase difference calculation unit;
A flow rate calculation unit that calculates the flow rate based on a phase difference between the first vibration signal and the second vibration signal corrected by the circuit error correction unit;
A Coriolis mass flow meter characterized by comprising:
前記分岐された経路を伝送される各信号が他の経路を伝送される信号と重畳したときの重畳成分を除去するフィルタを備えていること
を特徴とする請求項1記載のコリオリ質量流量計。
The Coriolis mass flowmeter according to claim 1, further comprising a filter that removes a superimposed component when each signal transmitted through the branched path is superimposed on a signal transmitted through another path.
前記基準信号生成部は、それぞれ異なる周波数を持つ2つ以上の前記基準信号を時分割で出力し、
前記回路誤差算出部は、1次以上の近似で前記回路誤差を算出することを特徴とすることを
を特徴とする請求項2記載のコリオリ質量流量計。
The reference signal generation unit outputs two or more reference signals each having a different frequency in a time-sharing manner,
The Coriolis mass flowmeter according to claim 2, wherein the circuit error calculation unit calculates the circuit error by approximation of the first order or higher.
前記基準信号の周波数は、前記回路誤差算出部による前記回路誤差を算出するときの近似の誤差と前記フィルタによる前記重畳成分の除去効果とに基づいて決定すること
を特徴とする請求項3記載のコリオリ質量流量計。
The frequency of the reference signal is determined based on an approximation error when the circuit error is calculated by the circuit error calculation unit and an effect of removing the superimposed component by the filter. Coriolis mass flow meter.
前記第1振動信号および前記第2振動信号の周波数とは異なる周波数を記憶する基準信号周波数記憶部と、
この基準周波数記憶部が記憶している周波数を選択して、前記基準信号生成部に出力する基準信号周波数選択部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のコリオリ質量流量計。
A reference signal frequency storage unit for storing a frequency different from the frequencies of the first vibration signal and the second vibration signal;
Select a frequency stored in the reference frequency storage unit, and output to the reference signal generation unit, a reference signal frequency selection unit,
The Coriolis mass flowmeter according to claim 1, comprising:
前記第1振動信号と前記第2振動信号との位相差の演算と前記基準信号間の位相差の演算とは並行して行われること
を特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のコリオリ質量流量計。
6. The calculation of the phase difference between the first vibration signal and the second vibration signal and the calculation of the phase difference between the reference signals are performed in parallel. 6. Coriolis mass flow meter as described.
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