JP5996764B1 - コリオリ流量計、及び、コリオリ流量計の位相差検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】理想的な時間位相差を得ることが可能なコリオリ流量計、及び、コリオリ流量計の位相差検出方法を提供する。【解決手段】コリオリ流量計１は、被測定流体１１が流れるフローチューブ３と、このフローチューブ３を交番駆動させるチューブ駆動手段４と、フローチューブ３に作用するコリオリの力に比例した位相差の検出に用いられる一対の位相差検出手段５と、チューブ駆動手段４及び一対の位相差検出手段５を制御し且つ所定の演算を行う制御・演算処理手段７とを含んで構成される。一対の位相差検出手段５は、短パルスのレーザーを発振しこれを照射してフローチューブ３の表面１６に微小振動１７を生じさせる微小振動発生装置１４と、微小振動１７を検出して少なくともフローチューブ３のひずみに係る検出信号を生成する微小振動検出装置１５とを含んで構成される。また、微小振動発生装置１４及び微小振動検出装置１５がフローチューブ３に対し非接触状態に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、被測定流体が流れるフローチューブを交番駆動させることにより、フローチューブにコリオリの力が作用するコリオリ流量計と、このコリオリ流量計の位相差検出方法とに関する。

コリオリ流量計は、被測定流体が流れるフローチューブ（流管）の両端部を支持し、その支持点回りにフローチューブの流れ方向と垂直な方向に振動を加えた時に、フローチューブに作用するコリオリの力が質量流量に比例することを利用した質量流量計である（例えば特許文献１参照）。

コリオリ流量計は、上記フローチューブと、このフローチューブを交番駆動させる電磁オシレータ（チューブ駆動手段）と、フローチューブに作用するコリオリの力に比例した位相差を検出する一対の電磁ピックオフ（位相差検出手段）とを備えて構成される。また、フローチューブに生じた応力の大きさを検出するための歪みゲージと、フローチューブの表面温度を測定するための温度センサーとを備えて構成される。

電磁オシレータや電磁ピックオフは、コイル及びマグネットから構成される。コイルには、コイル線が巻き付けられる。尚、電磁ピックオフのコイル線は細いものが採用される。コイル線の端部は、リード線に接続される。コイル線の端部及びリード線は、テープ若しくは接着剤を用いてフローチューブに固定される。

特許第２９４７７８９号公報

上記従来技術にあっては、（１）特に電磁ピックオフに関し、コイル線の端部及びリード線がフローチューブに固定されることから、リード線等の質量や、テープ若しくは接着剤の質量がフローチューブに付加されてしまう。従って、フローチューブの振動振幅が小さくなり、結果、理想的な時間位相差が得られないという問題点を有する。（２）また、被測定流体を高温流体とした場合には、熱に起因するフローチューブとコイル線の膨張、若しくは、フローチューブとコイル線の線膨張係数の違いがあることから、コイル線に断線が生じてしまうという問題点を有する。（３）また、コイル線及びリード線は、周期的に継続して加振されることから、テープ若しくは接着剤で固定されていない箇所においては、断線や短絡の虞があるという問題点を有する。

（４）また、歪みゲージをフローチューブに取り付けた場合は、歪みゲージの質量がフローチューブに付加されてしまうことから、上記同様、フローチューブの振動振幅が小さくなり、結果、理想的な時間位相差が得られないという問題点を有する。（５）また、被測定流体を流した時のフローチューブに生じる応力の大きさを歪みゲージを用いて検出する場合は、歪みゲージの取り付け位置が僅かにずれてしまうと検出感度が悪くなるという問題点を有する。（６）また、被測定流体を高温流体もしくは極低温流体とした場合には、歪みゲージをフローチューブに取り付けることが非常に困難であるという問題点を有する。

（７）また、温度センサーをフローチューブに取り付けた場合は、温度センサーの質量がフローチューブに付加されてしまうことから、上記同様、フローチューブの振動振幅が小さくなり、結果、理想的な時間位相差が得られないという問題点を有する。（８）また、被測定流体を高温流体もしくは極低温流体とした場合には、温度センサーをフローチューブに取り付けることができないという問題点を有する。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、理想的な時間位相差を得ることが可能なコリオリ流量計、及び、コリオリ流量計の位相差検出方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明のコリオリ流量計は、両端部が支持されて内部に被測定流体が流れるフローチューブと、該フローチューブを交番駆動させるチューブ駆動手段と、前記フローチューブに作用するコリオリの力に比例した位相差の検出に用いられる位相差検出手段と、前記チューブ駆動手段及び前記位相差検出手段を制御し且つ所定の演算を行う制御・演算処理手段とを含んで構成されるコリオリ流量計において、前記位相差検出手段は、前記フローチューブの表面に微小振動を生じさせる微小振動発生装置と、前記微小振動を検出して少なくとも前記フローチューブのひずみに係る検出信号を生成する微小振動検出装置とを含んで構成され、これら前記微小振動発生装置及び前記微小振動検出装置は、前記フローチューブに対し非接触状態に配置されることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、フローチューブに対し非接触状態に配置された微小振動発生装置を用い、フローチューブの表面に微小振動を生じさせる。また、同じくフローチューブに対し非接触状態に配置された微小振動検出装置を用い、フローチューブの表面に生じた微小振動を検出し、そして、この検出された微小振動から少なくともフローチューブのひずみに係る検出信号を生成して制御・演算処理手段に出力する。制御・演算処理手段では、微小振動検出装置にて生成された検出信号をもとに位相差に係る演算処理を行う。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のコリオリ流量計において、前記微小振動発生装置は、前記表面に短パルスのレーザーを照射するレーザー照射装置であり、前記微小振動検出装置はレーザー干渉変位計であることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、レーザー照射装置から短パルスのレーザーを発振しこれを照射してフローチューブの表面に微小振動を生じさせる。そして、レーザー干渉変位計にてフローチューブの表面に生じた微小振動を検出して少なくともフローチューブのひずみに係る検出信号を生成する。具体的には、レーザー干渉変位計にて得られるスペックルパターンを演算処理し、そして、この演算処理にて得られた干渉縞から微小振動量を算出し、これを少なくともフローチューブのひずみに係る検出信号として生成して制御・演算処理手段に出力する。尚、上記微小振動量は、ひずみに係る検出信号の生成だけでなく、フローチューブに生じる後述の圧力や熱による膨張、又は応力に係る検出信号を生成したり、フローチューブ表面の温度分布に係る検出信号を生成したりすることにも有効である。

また、上記課題を解決するためになされた請求項３に記載の本発明のコリオリ流量計の位相差検出方法は、両端部が支持されて内部に被測定流体が流れるフローチューブを交番駆動させることにより、前記フローチューブにコリオリの力が作用するコリオリ流量計の、前記コリオリの力に比例した位相差を検出する位相差検出方法において、前記フローチューブに対し非接触の状態に配置された複数の装置を用い、前記フローチューブの表面に微小振動を生じさせるとともに、該微小振動を検出して少なくとも前記フローチューブのひずみに係る検出信号を生成し、さらには、該検出信号を用いて前記位相差に係る演算処理を行うことを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、フローチューブに対し非接触状態に配置された装置を用い、フローチューブの表面に微小振動を生じさせる。また、同じくフローチューブに対し非接触状態に配置された装置を用い、フローチューブの表面に生じた微小振動を検出し、そして、この検出された微小振動から少なくともフローチューブのひずみに係る検出信号を生成する。検出信号の生成後は、この検出信号をもとに位相差に係る演算処理を行う。

請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、前記表面に短パルスのレーザーを照射して前記微小振動を生じさせるとともに、該微小振動をレーザー干渉変位計にて検出することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、レーザー照射装置から短パルスのレーザーを発振しこれを照射してフローチューブの表面に微小振動を生じさせる。そして、レーザー干渉変位計にてフローチューブの表面に生じた微小振動を検出して検出信号を生成する。具体的には、レーザー干渉変位計にてスペックルパターンを演算処理し、そして、この演算処理にて得られた干渉縞から微小振動量を算出し、これを少なくともフローチューブのひずみに係る検出信号として生成して出力する。

請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、前記微小振動を前記フローチューブに生じる圧力や熱による膨張、又は応力の検出にも用い、さらに、該検出により得られた値を質量流量出力データの補償に用いることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、レーザー干渉変位計にて微小振動を検出し、これをフローチューブに生じる圧力や熱による膨張、又は応力の検出にも用いる。そして、圧力や熱による膨張、又は応力の検出により得られた値を、位相差に係る演算処理により得られた質量流量出力データの補償として用いる。別な言い方をすれば、ひずみに係る検出信号の生成と同時に質量流量出力データを補償する信号の生成も行い、これを反映する。

請求項６に記載の本発明は、請求項４又は５に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、前記微小振動を前記表面の温度分布の検出にも用い、さらに、該検出により得られた値を質量流量出力データの補償に用いることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、レーザー干渉変位計にて微小振動を検出し、これをフローチューブ表面の温度分布の検出にも用いる。そして、温度分布の検出により得られた値を、位相差に係る演算処理により得られた質量流量出力データの補償として用いる。別な言い方をすれば、ひずみに係る検出信号の生成と同時に質量流量出力データを補償する信号の生成も行い、これを反映する。

請求項７に記載の本発明は、請求項５又は６に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、前記フローチューブに対し歪みゲージや温度センサーを取り付けることが不能な高温又は極低温の前記被測定流体を流して前記位相差を検出することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、高温や極低温の被測定流体もコリオリ流量計の計測対象になる。本発明は、レーザー照射装置やレーザー干渉変位計をフローチューブに対し非接触状態に配置することで可能になり、また、質量流量出力データを補償するための信号生成も行えることで可能になる。本発明によれば、様々な温度での計測が可能な流量計になる。

請求項１に記載された本発明によれば、フローチューブの表面に微小振動を生じさせ且つこの微小振動を検出する構成の位相差検出手段を採用するとともに、位相差検出手段をフローチューブに対し非接触状態に配置することから、位相差検出手段によるフローチューブへの質量の付加を回避しつつ位相差の検出をすることができるという効果を奏する。従って、本発明によれば、フローチューブの振動振幅を小さくしてしまうような要因をなくすことができ、結果、理想的な時間位相差を得ることができるという効果を奏する。

請求項２に記載された本発明によれば、フローチューブの表面に短パルスのレーザーを照射するレーザー照射装置を用いることから、フローチューブに対し非接触状態で微小振動を生じさせることができるという効果を奏する、また、レーザー干渉変位計を用いることから、上記同様にフローチューブに対し非接触状態で微小振動を検出することができるという効果を奏する。従って、本発明によれば、フローチューブの振動振幅を小さくしてしまうような要因をなくすことができ、結果、理想的な時間位相差を得ることができるという効果を奏する。

この他、本発明によれば、短パルスのレーザー照射装置やレーザー干渉変位計を用いることから、微小振動をもとに、フローチューブに生じる圧力や熱による膨張、又は応力を、さらには表面の温度分布を求め、そして、これを質量流量出力データの補償に用いることができ、結果、精度の高い質量流量出力データ等を得ることができるという効果も奏する。

請求項３に記載された本発明によれば、請求項１のコリオリ流量計の位相差検出手段を採用して位相差を検出する方法に相当することから、フローチューブの振動振幅を小さくしてしまうような要因をなくすことができ、結果、理想的な時間位相差を得ることができるという効果を奏する。

請求項４に記載された本発明によれば、複数の装置に関し、フローチューブの表面に短パルスのレーザーを照射するレーザー照射装置を含むことから、フローチューブに対し非接触状態で微小振動を生じさせることができるという効果を奏する。また、複数の装置に関し、レーザー干渉変位計を含むことから、この装置もフローチューブに対し非接触状態で微小振動を検出することができるという効果を奏する。従って、本発明によれば、位相差の検出にあたり、フローチューブの振動振幅を小さくしてしまうような要因をなくすことができ、結果、理想的な時間位相差を得ることができるという効果を奏する。

請求項５に記載された本発明によれば、微小振動を検出することにより、位相差の検出の他にフローチューブに生じる圧力や熱による膨張、又は応力の検出も行うことができ、結果、この検出により得られる値を質量流量出力データの補償として用いることで、精度の高い質量流量出力データ等を得ることができるという効果を奏する。

請求項６に記載された本発明によれば、微小振動を検出することにより、位相差の他にフローチューブ表面の温度分布の検出も行うことができ、結果、この検出により得られる値を質量流量出力データの補償として用いることで、精度の高い質量流量出力データ等を得ることができるという効果を奏する。

請求項７に記載された本発明によれば、位相差の検出にあたり、フローチューブに対し非接触状態の装置を用いることから、フローチューブに高温又は極低温の被測定流体を流すことができるようになるという効果を奏する。別な言い方をすれば、従来不可能であった高温又は極低温の被測定流体を流しても質量流量を計測することができるようになるという効果を奏する。

尚、例えばコイルを用いた場合を比較例に挙げると、被測定流体が極低温であれば抵抗値減少による出力変化が生じてしまうことから補正が必要になる。本発明では、上記請求項５〜７から分かるように質量流量出力データの補償を行えることから、精度の高い良好な結果を得ることができるという効果を奏する。

この他、ヤング率の変化が常温域と低温域とで異なるということが知られるが、本発明では上記同様に対応して、精度の高い良好な結果を得ることができるという効果を奏する。

本発明のコリオリ流量計及び位相差検出方法を示す概略構成図である。 図１のフローチューブの計測時における変位状態を示す模式図である。

コリオリ流量計は、被測定流体が流れるフローチューブと、このフローチューブを交番駆動させるチューブ駆動手段と、フローチューブに作用するコリオリの力に比例した位相差の検出に用いられる一対の位相差検出手段と、チューブ駆動手段及び一対の位相差検出手段を制御し且つ所定の演算を行う制御・演算処理手段とを含んで構成される。一対の位相差検出手段は、微小振動発生装置と微小振動検出装置とを含んで構成される。微小振動発生装置は、短パルスのレーザーを発振しこれを照射してフローチューブの表面に微小振動を生じさせる。また、微小振動検出装置は、フローチューブ表面の微小振動を検出して少なくともひずみに係る検出信号を生成する。これら微小振動発生装置及び微小振動検出装置は、フローチューブに対し非接触状態に配置される。

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。図１は本発明のコリオリ流量計及び位相差検出方法を示す概略構成図である。また、図２は図１のフローチューブの計測時における変位状態を示す模式図である。

＜コリオリ流量計１の構成について＞
図１において、引用符号１は本発明のコリオリ流量計を示す。コリオリ流量計１は、チューブ支持部材２と、フローチューブ３と、チューブ駆動手段４と、一対の位相差検出手段５と、変換器６とを備えて構成される。また、コリオリ流量計１の変換器６は、制御・演算処理手段７と、出力手段８とを含んで構成される。先ず、各構成について説明をする。

＜チューブ支持部材２について＞
チューブ支持部材２は、フローチューブ３の両端部を支持するための部材であって、金属製のものが採用される。また、チューブ支持部材２は、曲げや捻れに強い構造のものが採用される。本実施例のチューブ支持部材２は、図示しない配管に接続されるフランジ（図示省略）に固定される。ここで、図中の矢印ｚを左右方向（水平方向）、矢印ｘを上下方向（鉛直方向）と定義すると、チューブ支持部材２は、フローチューブ３を左右方向に沿って真っ直ぐな状態に支持することができるように形成される（図示の形状は一例であり、特に限定されないものとする）。

チューブ支持部材２における引用符号９はベース部、引用符号１０は支持部を示す。一対の支持部１０は、ベース部９に対し上方に突出するような部分に一体に形成される。一対の支持部１０の配置から分かるように、チューブ支持部材２は、フローチューブ３をベース部９から浮かせるような状態に形成される。尚、ベース部９は、コリオリ流量計１の図示しないケーシングであってもよいものとする。

＜フローチューブ３について＞
フローチューブ３は、被測定流体１１を流すための部材であって、ステンレス、ハステロイ、チタン合金、金属ガラス等のこの技術分野において通常の材料を用いて直管形状に形成される。また、フローチューブ３は、断面円形状に形成される。本実施例のフローチューブ３は一本であるが、これに限らず二本であってもよいものとする。また、直管形状に限らず、Ｕ字管形状等であってもよいものとする。フローチューブ３は、直径に対し十分に長く形成される。このようなフローチューブ３の両端部は、溶接等の適宜固定方法でチューブ支持部材２に支持・固定される。

尚、フローチューブ３の内部に流す被測定流体１１は、液体及び気体のいずれか一方であって、上記内部を充満且つ流動するものが対象になるものとする。また、被測定流体１１は、低温（極低温を含む）から高温まで幅広い範囲が測定対象になるものとする。以下の説明で分かるようになるが、本発明では常温域用の一般的な温度センサーや歪みゲージで測定することができないような極低温、高温であっても測れるようになり、これが利点になる。

＜チューブ駆動手段４について＞
チューブ駆動手段４は、フローチューブ３を交番駆動させるために備えられる。本実施例のチューブ駆動手段４は、所謂電磁オシレータであって、マグネット１２と、コイル１３と、図示しないリード線等とを備えて構成される。マグネット１２は、フローチューブ３の中央位置に公知の固定手段を用いて固定される。コイル１３は、フローチューブ３に対して別体に配置される。また、コイル１３は、フローチューブ３の振幅に合わせて配置される。さらに、コイル１３は、図示しないブラケットを用いて配置される。上記リード線は、コイル１３に巻き付けられるコイル線の一端に接続される。そして、中間はフローチューブ３に接することなく変換器６側に配線される。

尚、チューブ駆動手段４に関し、本実施例の構成は一例であるものとする。すなわち、フローチューブ３を交番駆動させることができれば特に限定されないものとする。フローチューブ３を交番駆動させる手段としては様々なものが考えられるが、非接触であれば例えばレーザーを用いて交番駆動させることも可能である。

＜一対の位相差検出手段５について＞
一対の位相差検出手段５は、フローチューブ３に作用するコリオリの力に比例した位相差を検出するために備えられる。一対の位相差検出手段５は、フローチューブ３に固定されるマグネット１２の図示左右両側（上流側、下流側）の位置に合わせて配置される。また、一対の位相差検出手段５は、フローチューブ３を二次モードで振動させた時に「振動の腹」になるような位置に合わせて配置される（図２参照。振動モードは二次に限定されないものとする）。さらに、一対の位相差検出手段５は、フローチューブ３に対し非接触の状態に配置される。さらにまた、一対の位相差検出手段５は、上記検出がフローチューブ３の振動方向に沿って行われるように配置される。

フローチューブ３に対し非接触の状態に配置される一対の位相差検出手段５は、本発明の特徴部分である。以下の説明から分かるようになるが、一対の位相差検出手段５は、従来例の電磁ピックオフと異なるものとして構成される。

一対の位相差検出手段５は、左右同じに構成される。具体的には、微小振動発生装置１４と、微小振動検出装置１５とを含んでそれぞれ構成される（従来例のようなマグネットとコイルとリード線等とを含まずに構成される）。微小振動発生装置１４は、フローチューブ３の表面１６に微小振動１７を生じさせるための機能を有する。一方、微小振動検出装置１５は、表面１６に生じた微小振動１７を検出してフローチューブ３のひずみに係る検出信号や、その他の検出信号を生成する機能を有する。本実施例においては、微小振動発生装置１４としてレーザー照射装置が採用され、微小振動検出装置１５としてはレーザー干渉変位計が採用される（上記機能を有するのであれば特に限定されないものとする）。

レーザー照射装置である微小振動発生装置１４は、フローチューブ３の表面１６（外面）に短パルスのレーザーを連続的に照射すると、この時に熱膨張による応力で超音波弾性波を発生させることができるように構成される。尚、超音波弾性波としては、表面１６を伝わる表面弾性波と、フローチューブ３の肉厚部分の内部（ワーク内）を反射しながら伝わるバルク波とに分けられるが、本実施例では前者を微小振動１７と呼ぶものとする（後者を含めて微小振動１７と呼んでもよいものとする）。本実施例の微小振動発生装置１４は、短パルスのレーザーを発振させる本体部分と、集光部分と、偏光部分と、照射位置を変化させる部分等とを含んで構成される（構成は一例であるものとする）。

レーザー干渉変位計である微小振動検出装置１５としては、スペックルパターン干渉方式のものが採用される。尚、この方式に関しては公知であるので、ここでの説明は省略するものとする。微小振動検出装置１５で生成された検出信号（フローチューブ３のひずみに係る検出信号や、その他の検出信号など）は、信号線を介して変換器６に送信され、そして、位相差に係る演算処理に用いられる（装置の作用については後述する）。

本実施例においては、微小振動１７が位相差の検出の他にも用いられる。具体的には、フローチューブ３に生じる圧力や熱による膨張、又は応力の検出にも用いられる。また、フローチューブ３の表面１６の温度分布の検出にも用いられる。尚、これらの検出が同時に行われ、得られる値は次のように用いられるものとする。すなわち、位相差に係る演算処理から得られた質量流量出力データを補償するための値として用いられるものとする。

ここで、上記温度分布の検出に関して補足説明をすると、微小振動検出装置１５は、この検出位置が固定され、逆に微小振動発生装置１４は、この照射位置が複数存在するように設定される。照射位置が複数存在するように設定されると、微小振動検出装置１５による検出位置までの超音波弾性波の伝搬時間が異なることから、これら伝搬時間をもとに温度分布を検出することができるようになる（演算処理により求めることができるようになる）。

フローチューブ３に生じる圧力や熱による膨張、又は応力を検出することができれば、この検出の値が質量流量出力データを補償するための値になって、精度の高い質量流量出力データ等を得ることができるようになる。また、フローチューブ３の表面１６の温度分布を検出することもできれば、この検出の値が質量流量出力データを補償するための値になって、精度の高い質量流量出力データ等を得ることができるようになる。

尚、従来例の場合、例えば歪みゲージの取り付け位置が僅かにずれると検出感度が悪くなってしまうが、上記構成の一対の位相差検出手段５を採用すれば、このようなことはない。

＜変換器６について＞
変換器６は、上述の如く、制御・演算処理手段７と、表示器としての出力手段８とを含んで構成される。制御・演算処理手段７は、チューブ駆動手段４及び一対の位相差検出手段５を制御し且つ所定の演算を行うために備えられる。このような制御・演算処理手段７は、制御部１８と、演算部１９と、記憶部２０とを含んで構成される（所謂ＣＰＵとしての機能部分を含んで構成される）。制御・演算処理手段７では、上記検出信号（フローチューブ３のひずみに係る検出信号や、その他の検出信号など）をもとに位相差の検出に係る演算処理が行われる。また、質量流量出力データを求める演算処理も行われる。さらに、制御・演算処理手段７では、フローチューブ３に生じる圧力や熱による膨張、又は応力の検出により得られた値や、フローチューブ３の表面１６の温度分布の検出により得られた値をもとに、質量流量出力データを補償する処理も行われる。

＜コリオリ流量計１の作用について＞
上記構成及び構造において、また、図１及び図２において、両端部がチューブ支持部材２にて固定された直管形状のフローチューブ３の内部を被測定流体１１で満たし、このフローチューブ３の中央上部に設けられたチューブ駆動手段４（マグネット１２とコイル１３）を作動させて力Ｆ（図２参照）で小さな振動を与えると、フローチューブ３の中央部分が振動の腹（図２のＢ点近傍）になって、フローチューブ３の中心軸ＣＬに対しある周波数でフローチューブ３は振動をし始める。すなわち、任意の振動モードでフローチューブ３はこの中央部分（図２のＢ点近傍）が鉛直方向（上下方向）に大きく変位するような振動をし始める。

回転運動の角速度をωとし、また、両固定端からの距離をＬとすると、角速度ω、固定端からの距離Ｌ、及び流量Ｑの関係から、振動するフローチューブ３の内部に被測定流体１１が流れると、このフローチューブ３には流量Ｑに比例した大きさの、コリオリの力Ｆｃが発生する。コリオリの力Ｆｃは、直管形状のフローチューブ３の加振部分（Ｂ点）を分岐点として上流側と下流側とで（図中左側と右側とで）逆向きに作用することから（逆位相になることから）、そのためにフローチューブ３は上流側と下流側とで逆向きの鉛直方向に変位し、結果、任意のモードで振動する（図２では一例として二次モードで変位する）。

レーザー照射装置である微小振動発生装置１４から短パルスのレーザーを発振し、これをフローチューブ３の表面１６に連続的に照射すると、熱膨張による応力で超音波弾性波が発生する。すなわち、表面１６には微小振動１７が発生する。この微小振動１７をレーザー干渉変位計である微小振動検出装置１５にて検出することにより、フローチューブ３の上流側と下流側との、それぞれ逆向きの鉛直方向の検出信号が生成される（検出信号に関し、少なくともフローチューブ３のひずみに係る検出信号が生成される。具体的には、微小振動検出装置１５にて得られるスペックルパターンが演算処理され、そして、この演算処理にて得られた干渉縞から微小振動量が算出され、これが少なくともフローチューブ３のひずみに係る検出信号として生成される。尚、生成された信号はこの後に制御・演算処理手段７へ出力される）。

制御・演算処理手段７では、微小振動検出装置１５にて生成された、上流側と下流側それぞれ逆向きの検出信号から時間位相差を求める演算処理が行われる。そして、その結果が質量流量に換算されて、表示器としての出力手段８に表示される（上記演算処理を遠隔地の計算機にて行うようにしてもよいものとする。また、出力手段８のみならず遠隔地の表示器に表示してもよいものとする）。

尚、振動するフローチューブ３に高温流体を流した場合、フローチューブ３には作動流体により生じる突発的な温度変化や熱衝撃によってフローチューブ３の管軸方向歪み（管軸方向のストレス）、縦弾性係数、横弾性係数等が変化する。そのため、フローチューブ３の長さ、軸力、ヤング率、断面二次モーメント等のパラメータが変化し、これらパラメータは質量流量の測定値に大きな影響を及ぼす。そこで本実施例では、管軸方向の歪みや温度分布等を一対の位相差検出手段５を用いて検出し、そして、検出信号をもとに変化量を補正しながら制御・演算処理手段７での演算処理に反映する。

本実施例では採用していないが、上記突発的な温度変化や熱衝撃を検出してこの情報を記憶しておくことや、温度変化等が閾値を越えた場合に警報を出力手段８に表示することなども可能である。

＜コリオリ流量計１のまとめ及び効果について＞
以上、図１及び図２を参照しながら説明してきたように、本発明のコリオリ流量計１は、被測定流体１１が流れるフローチューブ３と、このフローチューブ３を交番駆動させるチューブ駆動手段４と、フローチューブ３に作用するコリオリの力に比例した位相差の検出に用いられる一対の位相差検出手段５と、チューブ駆動手段４及び一対の位相差検出手段５を制御し且つ所定の演算を行う制御・演算処理手段７とを含んで構成される。

本発明の特徴部分となる一対の位相差検出手段５は、短パルスのレーザーを発振しこれを照射してフローチューブ３の表面１６に微小振動１７を生じさせる微小振動発生装置１４（レーザー照射装置）と、微小振動１７を検出して少なくともフローチューブ３のひずみに係る検出信号を生成する微小振動検出装置１５（レーザー干渉変位計）とを含んで構成される。また、一対の位相差検出手段５は、微小振動発生装置１４及び微小振動検出装置１５がフローチューブ３に対し非接触状態に配置される。

従って、本発明のコリオリ流量計１によれば、一対の位相差検出手段５によるフローチューブ３への質量の付加を回避しつつ位相差の検出をすることができるという効果を奏する。本発明のコリオリ流量計１によれば（位相差検出に係る方法によれば）、フローチューブ３の振動振幅を小さくしてしまうような要因をなくすことができ、結果、理想的な時間位相差を得ることができるという効果を奏する。

本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

１…コリオリ流量計、 ２…チューブ支持部材、 ３…フローチューブ、 ４…チューブ駆動手段、 ５…位相差検出手段、 ６…変換器、 ７…制御・演算処理手段、 ８…出力手段、 ９…ベース部、 １０…支持部、 １１…被測定流体、 １２…マグネット、 １３…コイル、 １４…微小振動発生装置（レーザー照射装置）、 １５…微小振動検出装置（レーザー干渉変位計）、 １６…表面、 １７…微小振動、 １８…制御部、 １９…演算部、 ２０…記憶部

Claims (7)

1. 両端部が支持されて内部に被測定流体が流れるフローチューブと、該フローチューブを交番駆動させるチューブ駆動手段と、前記フローチューブに作用するコリオリの力に比例した位相差の検出に用いられる位相差検出手段と、前記チューブ駆動手段及び前記位相差検出手段を制御し且つ所定の演算を行う制御・演算処理手段とを含んで構成されるコリオリ流量計において、
   前記位相差検出手段は、前記フローチューブの表面に微小振動を生じさせる微小振動発生装置と、前記微小振動を検出して少なくとも前記フローチューブのひずみに係る検出信号を生成する微小振動検出装置とを含んで構成され、
   これら前記微小振動発生装置及び前記微小振動検出装置は、前記フローチューブに対し非接触状態に配置される
   ことを特徴とするコリオリ流量計。
2. 請求項１に記載のコリオリ流量計において、
   前記微小振動発生装置は、前記表面に短パルスのレーザーを照射するレーザー照射装置であり、前記微小振動検出装置はレーザー干渉変位計である
   ことを特徴とするコリオリ流量計。
3. 両端部が支持されて内部に被測定流体が流れるフローチューブを交番駆動させることにより、前記フローチューブにコリオリの力が作用するコリオリ流量計の、前記コリオリの力に比例した位相差を検出する位相差検出方法において、
   前記フローチューブに対し非接触の状態に配置された複数の装置を用い、前記フローチューブの表面に微小振動を生じさせるとともに、該微小振動を検出して少なくとも前記フローチューブのひずみに係る検出信号を生成し、さらには、該検出信号を用いて前記位相差に係る演算処理を行う
   ことを特徴とするコリオリ流量計の位相差検出方法。
4. 請求項３に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、
   前記表面に短パルスのレーザーを照射して前記微小振動を生じさせるとともに、該微小振動をレーザー干渉変位計にて検出する
   ことを特徴とするコリオリ流量計の位相差検出方法。
5. 請求項４に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、
   前記微小振動を前記フローチューブに生じる圧力や熱による膨張、又は応力の検出にも用い、さらに、該検出により得られた値を質量流量出力データの補償に用いる
   ことを特徴とするコリオリ流量計の位相差検出方法。
6. 請求項４又は５に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、
   前記微小振動を前記表面の温度分布の検出にも用い、さらに、該検出により得られた値を質量流量出力データの補償に用いる
   ことを特徴とするコリオリ流量計の位相差検出方法。
7. 請求項５又は６に記載のコリオリ流量計の位相差検出方法において、
   前記フローチューブに対し歪みゲージや温度センサーを取り付けることが不能な高温又は極低温の前記被測定流体を流して前記位相差を検出する
   ことを特徴とするコリオリ流量計の位相差検出方法。

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