JPH02500776A - コリオリ流量計により流体密度を測定する方法、装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コリオリ流量計により流体密度を測定する方法、装置 Ｈの １技術分野 本発明は、正確な質量計と正味流量計との双方を満足するために公知のコリオリ 質量流量計を使用する方法および装置に関する。

２従来技術 処理流体の密度を測定する必要が屡々生ずる。これには２つの例がある。第１に 、食品工業において液体庶糖が食品に甘味を付与する甘味剤として屡々使用され る。甘味を許容値とするためには甘味剤中の庶糖の量、従って甘味剤の密度を予 め定めた範囲内としなければならない、従って製造者は製造時に常に甘味剤の密 度を測定して各種の処理変数を調節して適切な味をつくるに充分な庶糖を甘味剤 が含むようにしなければならない、第２に石油工業において油の潤滑能力は密度 に関係し、密度は温度によって変化する。所定の適用例においである量の油が適 切な潤滑を与えるようにするためには、適用前に油の密度を測定する必要がある 。油の精製処理時に精製された油の密度を初めに測定して、容器に目視可能に例 えば米国石油協会の尺度で１ＯＷ３０のように記入する。

コリオリ質量流量計は未知の処理流体の密度を測定するために使用される１例え ば米国特許第４，４９１，０２５号明細書に示すように、コリオリ計はそれぞれ 典型的にはＵ字形流管である２つの平行な導管を含む。各流管は軸線の周りに揺 動するように駆動される。処理流体が各揺動する流管を流れると流体の運動によ って反作用的にコリオリカが生じ、その方向は流体の速度と流管の角速度とに直 角である。この反作用的コリオリカによって容管は捻れ軸線の周りに捻り力を受 け、捻れ軸線はＵ字形流管の曲げ軸線に直角である１両管は対向的に駆動され、 容管が音叉の別個の歯と同様に振動してコリオリカを遮蔽するような望ましくな い振動の発生を防止する。各流管が振動する共振周波数はその全質量、すなわち 空虚の管の質量と管を通る流体の質量との和によって定まる。全質量は管を通る 流体の密度の変化によって変化するから共振周波数は密度の変化によって変化す る。

米国特許第４，４９１，００９号明細書（以下００９特許という）に記載される ように、振動する流管を通る未知の流体の密度は管が共振する周期の２乗に比例 する。

００９特許には２つの直列に接続された積算器を使用して密度を計算するアナロ グ回路が示される。基準電圧が第１の積算器に印加される。各流管のばね定数は 温度によって変化するから共振周波数が変化し、基準電圧は管の温度変化のため に適宜補償される０両積算器は共振周期の２乗に等しい期間だけ作動する。こう して、アナログ回路の出力信号は温度に依存する関数と共振周期の２乗との積を 与える。基準電圧を適宜の大きさとすることによって出力アナログ信号は流管を 流れる未知の流体の密度測定の直接的な読取り（特定の重力単位で）を与える。

この回路は正確な密度測定を可能とするが、いくつかの欠点を有している。第１ に、ある場合には密度測定を１／１０，０００の精度で行う必要がある。この精 度は著しく精密なアナログ機器を使用しないとアナログ回路では達成不能である 。これらの機器は著しく高価である。第２に、００９特許に開示されたアナログ 回路は電子機器の特性の偏倚、変動、劣化などの変化を補償するために独立に較 正することができない。特に、この回路は全体として、すなわち始めに既知の流 体、例えば水を流して回路が適正な密度表示を与えるように調節する。この方法 は較正時にコリオリ流量計を使用して密度を測定するときに生ずる物理的（実験 的）誤差、または電気的機器自体の特性を変えることによって生ずる誤差に基い て生ずる誤差を補償する。このようにして回路が較正されても機器の特性は時間 に伴って変化し、回路が生ずる密度の読みに誤差が生ずる。従ってときどき再較 正を行う必要がある。第３に、多くの場合特定の重力単位以外の単位で密度測定 を行う必要がある。例えば食品工業における庶糖％（ブリックス）、石油工業に おけるＡＰＩ単位またはバレル当すポンド、その他の工業における固体％、　ｇ ／ｃｃ、　ｋｇ／ｍ３、ボンド／ガロン、ボンド／立方フィートなどがある。ア ナログ密度信号は容易に各種単位することができるが、特殊な回路を必要とし、 付加的な費用を要する。

さらに、現在使用されている密度計は処理配管を流れる処理流体の全体流に基く 密度測定を行うものでなく、多くの場合は不正確な密度測定を行う、特に、これ らの計器は比較的小径の流管を使用する不利がある。

この計器を大径の配管を通る流体の密度測定に使用すると、配管内の流体の小部 分が主配管から分岐して計器に流れ、側路流を測定することになる。側路を流れ る流体は主配管を流れる流体を必ずしも代表しない。

例えばある場合には、処理流体が比較的軽質の液体と比較的重質の固体とを含む スラリである。固体分は液体分より密度が高いから流体流の底部に沿って流れ、 液体分がその上方を流れる傾向がある。このため側路流は管の断面において取出 される場所によって液体分の固体分に対する比率が主配管を流れるスラリにおけ るものより大となることがある。密度計の製作者は配管の中央部から取出せば側 路流の密度は配管を流れるスラリの平均密度と等しくなると主張することがある が、実際上スラリを形成する固体分の実際の比率は中央部から取出した側路流の 密度が実際の処理流体の密度と同一か否かによって決定される。この比率が等し いことは少ないから上述主張は誤りである。従って側路流を流れる処理流体の密 度測定に依存する従来の計器では誤差の多い密度測定値が得られる。

さらに、密度計は既知の密度の流体（較正流体）を使用して較正する必要がある 。密度はある温度で測定される０通常の流体の密度は温度によって変化し、ある 流体では著しく変化し、ある流体ではあまり変化しない。そのため、従来の密度 計では流体を較正のために密度計に導入するときに温度を慎重に制御する。この ために、第１に、流体を収容する容器を充分に長い期間温度バスに保持して流体 が所望の温度に安定保持されるようにする。第２に、流体が計器に圧送されると きに流体温度が変化しないようにする。流体の温度を正確に制御し、流体が計器 に圧送されるときにその温度を正確に維持することの両者は費用がかかり、厄介 である。

さらに、密度測定は２成分流（乳液）内の２つの非混合物質のそれぞれの比率お よび容積の決定のためにも有用である０通常の用途の１つに配管中の油と水の混 合流の油の量の決定がある。特に、通常の地質から生産される原油内に屡々塩水 が共存する。両物質は油井から一緒に汲出され、配管を通って下流の位置に送ら れ、そこで塩水が原油から分離せしめられる。管を流れる原油の量を正確に計測 するために油井作業者は正味油量計測器を使用して油井から出る原油の量を全油 水流の容積と比率とに基いて決定する。正味油量計測器は通常密度測定によって 原油の流れの容積と比率とを計算する。大量の原油の場合、密度測定の小さな誤 差も比較的短時間に蓄積されて全体の容積測定の大きい誤差となる。現在の密度 計は１／１０，０００に対して充分な精度を持たず、比較的大量の容積測定に対 する誤差を許容可能に小とすることができない。

従って、少くとも１／１０，０００の精度を有し、比較的安価な機器を使用し、 電子部品の特性を変更したときに生ずる誤差を補償可能で、密度測定において特 定の重力単位から他の単位への変更が容易で、側路流を使用せず、温度制御され た較正流体を必要としない密度計が要望されている。

Ｈの 本発明の目的は正確な密度計を提供するにある。

本発明の別の目的は比較的安価な部品を使用する密度肝を提供するにある。

本発明の別の目的は電子機器の特性の偏倚、変動、劣化などの部品の特性の変更 が比較的安価に実施可能な密度計を提供するにある。

本発明のさらに別の目的は測定された密度の単位を別の所望の単位に変更が容易 な密度計を提供するにある。

本発明のさらに別の目的は側路流を使用しないで密度を測定する密度計を提供す るにある。

上述およびその他の目的は本発明による、通常のコリオリ質量流量計を使用して 正確な密度計と正味油量計測器との双方を満足する計測システムによって達成さ れる。この装置は未知の流体の密度を、コリオリ計の２つの流管の一方内を該未 知の流体が流れるときに振動する周期を始めに決定する。装置はこの周期を２乗 する。つぎに、未知の流体の密度を２乗された周期と、較正時にコリオリ計を通 って流れた２つの既知の流体、例えば空気と水の周期の２乗と、の−次関数とし て決定する０本発明の装置は同一流管から質量流測定と温度測定とを行う正味油 量計測器として有利に作用する。同一のコリオリ計を通る油水混合液の密度と質 量流量との測定値を使用して本発明の装置は混合液の全体流とその中の個々の水 と油との容積測定値と質量流測定値とを与える。

本発明の特定実施例において装置は、質量流量率回路と、密度計プロセッサと、 ディジタルレートトータライザおよび表示回路（ＤＲＴ）とを含む、質量流量率 回路は流体がコリオリ計の２つの平行な振動する流管を通って流れるときの質量 流量率を決定する。回路は管に取付けられた磁鉄性速度センサからの速度情報と 、流管の一方に取付けられたＲＴＤなどの温度センサによる流管温度とに基いて 決定する。測定された質量流量率は回路の出力として下流の処理制御機器に接続 され、同時にＤＲＴに入力として供給される。

密度計プロセッサは基本的にマイクロプロセッサを含み、流管を通る流体の密度 を決定する。このため、密度計プロセッサは磁鉄性センサの一方からの速度情報 を処理して流管の振動する周期を決定する。さらに、密度計プロセッサは前述の 周期と、２つの流体の温度と既知の密度値（較正時に流管を通して得る）とを処 理する。較正時に得られた過去の測定値に基いて密度計プロセッサは未知の流体 の密度を、未知の流体の管周期の２乗と、２つの既知の流体の既知の密度と管周 期の２乗との一次関数として決定する。測定された密度値は出力として下流の処 理制御装置に、ＤＦＩＴに入力として供給された他の変数と共に供給される。

本発明の装置を正味油量計として使用するとき、未知の流体は計器を流れる原油 と塩水との混合液である。

この場合、未知の流体の密度は混合液の密度である。

本発明において混合液内の油および水成分の別々の容積法測定を行うため、＠度 肝プロセッサは始めに混合液の各成分の密度を決定する。これは各成分の基準密 度値を使用し、これらを密度計が測定した実際の管温度について密度計プロセッ サが補償する。温度補償されたこれらの密度値に基いて密度計プロセッサは水お よび油の密度比と全混合液についての質量容積変換係数とを計算する。これらの 比と係数とは密度計プロセッサからＤＲＴに直列的に伝達され、ＤＲＴもマイク ロプロセッサ装置である。　ＤＲＴはこの質量流量率を利用して全流量を決定し 、つぎに、密度計プロセッサから供給された質量容積変換係数を利用して油水混 合液全体についての相当容積流量率と全容積流とを計算する。

その後、ＣＲＴは同じく密度計プロセッサから供給された水および油の密度比を 使用して油成分および水成分の容積流量率を別々に計算する。これらの流量率値 は加算されて各成分についての全容積流値が得られる。

本発明の装置を正味油量計として使用するとき、油水混合液を構成する油成分お よび水成分の別々の流量率測定、および各成分および全混合液についての全質量 流測定が可能となる。これは密度計プロセッサが計算しＤＲＴに供給される密度 比を適宜変更することによって達成される。　ＤＲＴは変更された比の値を使用 して各成分の質量流量率を計算し、これらを別々に加算して、各成分についての 対応する全流量値を得る。

図面の簡単な説明 本発明の教示は図面を参照する以下の細部説明によって明確に理解されよう。

第１図は本発明による計北装置の概略説明図、第２図は第１図の電子機器２０の ブロック図、第３図は第２図の質量流量率回路３０のブロック図、第３Ａ図は第 ２図の回路３０に生じる各種波形を示す図、第３Ｂ図は流れの無い場合の第３Ａ 図の波形図、第４図は第２図の流管駆動回路４０のブロック図、第５図は第２図 の密度計プロセッサ５０を構成する機器のブロック図、第６図は第２図のディジ タルレートトータライザおよび表示回路（ＤＲＴ）　６０を構成する機器のブロ ック図、第７図は第５図に示す密度計プロセッサ５０による主プログラム７００ のフローチャート、第８図は密度計プロセッサ５０による管周期中断過程８００ のフローチャート、第９図は第９Ａ〜９Ｄ図の配置関係を示す図、第９Ａ〜９Ｄ 図は密度計プロセッサ５０による２０マイクロ秒中断過程９００のフローチャー ト、第１０図は第９Ａ〜９Ｄ図の一部として行われるＣＲＴ変数計算および伝達 過程１０００のフローチャート、第１１図は第１１Ａ〜１１０図の配置関係を示 す図、第１１Ａ〜１１０図は第１０図のＤＲＴ変数計算および伝達過程１０００ の一部として行われる温度補正水密度決定過程１１００のフローチャート、第１ ２図は第１２Ａ、１２Ｂ図の配置関係を示す図、第１２Ａおよび第１２Ｂ図は第 １０図のＤＲＴ変数計算および伝達過程１０００の一部として行われる温度補正 水密度決定過程１２００のフローチャート、第１３図は第６図のＤＲＴ６０によ って行われる主プログラム１３００のフローチャート、第１４図は同じ＜ＤＲＴ ６０によって行われるシリアル入力中断過程１４ｏＯのフローチャート、第１５ 図は第１５Ａ〜１５Ｅ図の配置関係を示す図、第１５Ａ〜１５Ｅ図はＤＲＴ６０ によって行われる２０マイクロ秒中断過程１５００のフローチャートである。各 図において同一参照数字は対応する部品を示す。

な中　のｔＩｌｌ 八　全体の装置の説明 第１図は本発明の実施例としての計測装置の全体図を示す、装置は未知の流体の 密度を計測するのみでなく、油水混合流を測定するとき正味油量計として有利に 作用する。

図示のように装置は基本機器として、コリオリ流量計組立体１０と電子計器２０ とから成る。コリオリ流量計組立体１ｏは１対のマニフォルド１１０，１１０′ と、管状部材１５０と、１対の平行な流管１３０゜１３０′と、駆動機構１８０ と、１対の速度検知コイル１６０Ｌおよび１６０Ｒと、１対の永久磁石１７０ｔ 。

および１７０Ｒとを含む。管１３０．１３０′は実質的にＵ字形で、両端部が管 装架ブロック１２０および１２０′に取付けられ、ブロックはそれぞれマニフオ ルド１１０．１１０’　に取付けられている１両流管は圧力検知接手から自由と なされている。

管１３０．１３０’の側方膜がマニフォルド１１０゜１１０′に取付けられ管装 架ブロック１２０，１２０′に第１図に示すように固定的に取付けられて、コリ オリ計組立体１０を通る連続的な閉鎖流路が形成される。

詳細には、計器１ｏは、入口端１０１と出口端１０１′とを介して図示しない導 管装置に接続されて、装置を流れる流体の密度が決定される。流体はマニフォル ド１１０の入口端１０１のオリフィスを通り内部通路を通って導かれ、該通路は 取付ブロック１２０まで徐々に断面積が変化している。そこで流路は分岐して流 管１３０．１３０′に導かれる。流管１３０．１３０′を出た流体は合流して取 付ブロック１２０′内を流れマニフォルド１１０′に導かれる。このマニフオル ド１１０′内で流体は同様に徐々に断面積が変化する通路（点線１０５として示 す）を流れ出口端１０１′のオリフィスを通る。出口端１０１′において流体は 再び導管装置に入る。管状部材１５０には流体が流れない。

この部材はマニフォルド１１０．１１０′に軸方向に整合して、その開隔を所定 量に維持して取付ブロック１２０．１２０′と流管１３０．１３０′とが容易に マニフォルドに収容されるようにする。

Ｕ字形の流管１３（１１３０’は曲げ軸線Ｗ−Ｗ。

ｗ’−ｗ’の周りに実質的に同一の慣性モーメントおよびばね定数を有するよう に選択され装架される５曲げ軸線はＵ字形の流管の側方膜に直角でそれぞれの取 付ブロック１２０．１２０′に近接配置される。Ｕ字形の流管は取付ブロックか ら本質的に平行に外方に延長し、それぞれの曲げ軸線の周りに実質的に同一の慣 性モーメントおよびばね定数を有する。管のばね定数は温度によって変化するか ら、抵抗温度検知器（ＲＴＤ）１９０（代表的には白金ＲＴＤ装置とする）が一 方の流管（ここで流管１３０’）に取付けられて、管の温度を連続的に測定する 。管の温度、従ってＲＴＤを通る所定電流に対する電圧は流管を通る流体の温度 によって定まる。この温度に関連してＲＴＤを横切る電圧が後述するように電子 計器２０で使用されて管のばね定数を温度変化に対して補償する。　ＲＴＤはリ ード線１９５によって電子計器２０に接続される。

両流管はそれぞれの曲げ軸線の周りに本質的に共通の共振周波数で正弦波的に駆 動される。両流管は音叉の両脚と同様にして振動する。駆動機構１８０が流管１ ３０．１３０’に正弦波的の振動駆動力を与える。

駆動機構は各種公知の装置、例えば交流電流の流れるコイルと磁石などの装置と して両流管を同一周波数で正弦波的に振動せしめる。第４図に関連して後述する ように適当な振動駆動信号がリード線１８５を介して電子計器２０によって駆動 機構１８０に与えられる。

流管が反対方向に正弦波的に振動しているときに流体が流れると各流管１３０． １３０′の隣接する側方膜に沿って反対方向にコリオリカが発生する。すなわち 側方膜１３１に発生するコリオリカは側方膜１３１′に発生するコリオリカと反 対方向である。これは、流管を流れる流体は本質的に同一平行方向であるが、振 動する流管の角速度ベクトルは本質的に平行で反対方向であることによる。従っ て両流管の振動の半サイクル時に側方膜１３１，１３１′は、これらの脚が単に 駆動機構１８０によって振動運動せしめられているときの両者間の最小距離より 近づくように捩られる。つぎの半サイクルにおいて発生したコリオリカは、これ らの脚が単に駆動機構１８０によって振動運動せしめられているときの両者間の 最大距離より遠ざかるよう。

に捩られる。

管の振動運動時に、対応する側方膜よりも近接するように強制せしめられた隣接 側右脚は、対応する側方膜よりも以前に振動の中心平面を通過する。一方の対の 隣接側右脚が振動の中心平面を通過した瞬間から対応する対の側方脚、すなわち 離れる方向に強制せしめられた対の側方−が振動の中心平面を通過する瞬間まで の時間間隔は計器組立体１０を流れる流体の全質量流量率に比例する。平行流路 コリオリ流量計の原理と作動の詳細は米国特許第４，４９１，０２５号明細書に 記載されている。

流管の側方脚が振動の中心平面を通過する瞬間の時間間隔を測定するために、管 １３０．１３０’のいずれか一方の自由端に近接してコイル１６０Ｌ、１６０Ｒ が設けられ、他方の管の自由端に近接して、永久磁石１７０Ｌ、１７０＊がａけ られテイル、磁石１７０Ｌ、１７０Ｒは、コイ／Ｌ／１６０Ｌ、　１６０Ｒがそ れぞれの永久磁石を囲む空間容積内で磁場フラックスが均斉である位置に配置さ れるように配置される。これによって、コイル１６０Ｌ、１６０Ｒが発生する電 気的信号出力が管の全移動の速度を示し、後述するように処理されて時間間隔が 決定され、両管を通過する流体の質量流量率が決定される。コイル１６０Ｌ、１ ６０Ｒは左側および右側速度信号を生じ、リード線１６５Ｌ、１６５Ｒに生ずる 。振動の中央平面はタイミングの基準点となるが、これに限定されるものでない 、速度信号の任意の点を基準点として２つの信号間の時間間隔の基準点としてよ い。

前述００９特許などに示すように、各流管が振動する共振周波数は管のばね定数 の平方根を流管の全質量、すなわち空虚の管の質量と管内１流れる流体の質量と の和で除算したものの関数である。計器組立体１ｏを流れる流体の質量は密度に 直接比例しているから、この流体の密度は流管が振動する周期の２乗と温度に依 存する管のばね定数との積に比例する。従って、一方の流管が振動する周期の決 定し、その結果を概略的に計算することによって管を流れる流体の密度の正確な 測定が得られる。周期は一方の管の速度センサが生ずる信号、図においてコイル １６０Ｌがリード線１６５Ｌに生ずる信号を使用して決定されるようになされる 。

電子計器２０はリード線１９５に生ずるＲＴＤ信号およびリード線１６５Ｌ、１ ６５Ｒに生ずる左右の速度信号を入力として受取る。リード線１８５には正弦波 の駆動信号が前述のように生ずる。後述のように電子計器２０は左の速度信号と ＲＴＤ温度信号とを処理して計器組立体１０を通る流体の密度を決定し１両速度 信号とＲＴＤ温度信号とを処理して流体の質量流量率を決定する。質量流量率は 電子計器２０のリード線２８にアナログ形式で生ずるが、これは例えば４〜２０ 　ｍＡで他の処理制御装置に容易に接続可能であり、Ｒ５−２３４Ｃシリアル形 式でシリアル通信ラインに生ずる。リード線２５の接点の閉は電子計器２０によ って行われ、各種警報状態、例えば測定された質量流量率が予め定めた最大設定 値以上である、または予め定めた最小設定値より小であるなどを指示する。

この測定装置が油−水流（混合液）の測定に使用されるとき電子計器２０は正味 油量測定器として有利に作用する。液体流について密度と流量とが決定されると 電子計器２ｏは後述するようにこれらの２つの変数を利用して計器組立体１０を 通る全流体流、油および水の容積流量率と全容積流とを正確に別々に計算する。

流れの情報１例えば流体密度および全容積流量率などが電子計器によって表示さ れる。

電子計器２ｏのブロック図が第２図に示される。計器２０は、質量流量率回路３ ０と流管駆動回路４０と表示部７ｏとを含む質量流量部１００と、密度計処理回 路５０を含む密度計部２００と、ディジタルレートトータライザおよび表示回路 （ＤＲＴ）　６０とから成る。

質量流量率回路３０はリードＩ！１６５Ｌ、１６５Ｒに生ずる左および右速度信 号とリード線１９５に生ずるＲＴＤ信号とを処理して計器組立体１０を通る流体 の質量流量率を第３図に関連して後述するように決定する。

質量流量率情報はリード線２８１に４〜２０＋ｏＡの出力信号として与えられ、 付加的な処理制御装置への接続を容易とし、且つリード線２８２に目盛られた周 波数信号として与えられて遠隔の加算機への接続を容易とする。リード線２８１ ．２８１２８３に生ずる信号は処理信号として第１図に示すようにリード線２８ に集合的に示される。

第２図に示し第４図に詳示する流管駆動回路４０は矩形波駆動信号をリード線１ ８５を介して駆動コイル１８０に与える。矩形波駆動信号はリード線　１６５Ｌ 、４１に生ずる左側速度信号と同期せしめられる。

第５図に関連して詳示するように密度計プロセッサ５０はリードｍ１６５ｔ、５ ３に生ずる左側速度信号とリード線１９５．５１に生ずるＲＴＤ信号とを処理し て計器組立体１０を流れる流体の密度を決定する。要約すれば装置は、初めにコ リオリ計の２つの流管を未知の流体が流れるときに流管の振動の周期を決定する 。

つぎにこの結果を２乗する。つぎに未知の流体の２乗した周期と２つの既知の流 体、例えば空気と水とについての２乗した周期と既知の密度値との一次関数とし て未知の流体の密度値を決定する。既知の流体は以前におよび以後に較正時に計 器組立体１０を通して流される。測定された密度（ｄａ）と管の温度（Δｔ、す なわち０℃を基準とする管の温度）がシリアル通信ライン２２によってシリアル Ｒ５−２３２Ｃフオームとして、およびリード線２８３によってアナログ４ル２ ０として供給される。高および低の警報接点閉鎖はり一ド＠　２　５　５によっ て与えられる。

ディジタルレートトータライザおよび表示回路（ＤＲＴ）６０は容積流量率と全 容積流測定値を与える。このため、ＤＲＴ６０は測定された質量流量率測定値を リード線２８２の目盛られた周波数信号として、質量流量率部１００内の質量流 量率回路３ｏから受取り、密度計部２００内の密度計処理回路５０によって計算 されライン２２によって順次伝達される各種の密度変換係数を受取る。ＤＲＴ６ ０は容積流量率と全容積流測定値を標準容積測定値（例えば標準バレル７日）と して複数要素流体流の各流体について計算する能力を有する。

所望の警戒状態を指示するためリード、ｍ２５７には適当な接点閉鎖手段が設け られている。

本発明の計測装置が油−水の混合流の測定に使用されると正味油量計測器として 有用である。得に、質量流量率回路３ｏは最初に油−水の混合液の質量流量率を 測定する。同時に混合液の密度を密度計処理部５０で測定する。測定された密度 値と使用者によって以前に与えられた各種の定数（例えば１６℃における原油と 塩水との標準密度）とを使用して処理部５０は各種の変数、すなわち質量容積変 換係数、油カット密度比および水カツト密度比を計算する。これら３つの変数は 密度計処理部によってＤＲＴ６０に直列的に伝達される。ＤＲＴはこれらの変数 を使用して別々に全体流、油成分および水成分の容積流量率を計算し、例えば標 準バレル７日の単位で示す。つぎにＤＲＴ６０はこ九らの容積流量率を別々に集 計して、全流体流および各成分流の総計容積流量測定値を与える。全流体または 水または油成分の容積流量または総計容積流量は別々に表示してよい。さらに、 後述するようにＤＲＴ６０は全流体または水または油成分の質量流量または総計 質量流量を別々に計算し表示することができる。

Ｂ、質量流量率回路 第３図は第２図に示した質量流量率回路３ｏのブロック図であり、対応する波形 が正方向流れのある状態を示す第３Ａ図と流れのない場合の第３Ｂ図とに示され る。

右および左速度センサ１６０Ｒ１１６０Ｌからの入力正弦波状速度信号が、リー ド線１６５Ｒ１１６５Ｌを経て加算器３０５，３３０にそれぞれ供給される。流 体が正方向に流れるとき、すなわち流体が第１図において入口端１０１を通って 計器１０に流れるとき、コリオリカが発生して右側管が振動の中央平面を対応す る左側管が振動の中央平面を通過する以前に通過するようにする。このため、第 ３Ａ図に示すように右の速度信号が左の速度信号より早く通過する。この時間差 は実質的に流量率に比例する。加算器３０５，３３０の作業の結果、両速度信号 は位相が９０度変位されて、逆にされた右および左位置信号を与えるように逆に される。加算器３０５．３３０の出方は増幅され増幅器３１０．３３５によって それぞれクリップされる。このクリップされた右および左位置信号ＶＲＰ、ＶＬ Ｐは。

それぞれレベル検知器３１５，３４０によって正および負の基準レベル＋Ｖｙｅ ｆ、　Ｖｒｅｆと比較される。時間加算器３４５が出力信号ｖＲ，ｖＬ間に存在 する時間差を加算し、信号ＶＲ，ＶＬは、レベル検知器３１５゜３４０によって リード線３１６，３４３にそれぞれ生ずる。リード線３２３に生ずるリセット信 号ＶＣは加算器３４５をリセットするために使用され、加算の開始点を限定する 。リセット信号ＶＣはリード線１６５Ｌ、３１８に生ずる左側速度信号を増幅器 ３２０に印加し、増幅器はこの信号を増幅しクリップしてその結果としての信号 をゼロ交叉検知器３２５に印加する。詳細には、第３Ａ図に示すように加算器３ ４５はリセット信号Ｖｃの立上り端と信号ＶＬ（リセット状態）の立上り端との 間の時間の間に自体でリセットする。その後に。

加算器３４５は信号ｖＬとＶＲとの立上り端との間の時間を負に加算し、つぎに 信号ｖＬとＶＲとの降下端との間の時間を正に加算する。加算器３４５の出力は サンプルおよび保持（Ｓ／Ｈ）回路３５０に与えられる。この回路は加算器３４ ５の出力電圧を正の加算状態が終了後でリセット状態が生ずる以前にサンプリン グして、その出力電圧値に対応する値を発生する。Ｓ／Ｈ回路３５０はつぎの加 算サイクルの間その値を保持する。

このようにして正の流れに対してＳ／Ｈ回路３５０の出力は加算器３５０に生ず る正の正味電圧＋Ｖｎｅｔを追跡する。この正の正味電圧は速度信号間の時間差 、従って質量流量率に比例する。反対方向の流れについてはコリオリカは反対で あり、正味の加算器出力電圧およびＳ／Ｈ回路の出力は正でなく負である。流れ の無い場合は第３Ｂ図に示すように、左および右の速度波形は同期しており、反 転された左および右の位置信号と電圧Ｖ　ＬＰ、　Ｖ　ＲＰとなる。従って、リ セット状態の直前において加算器３４５によって生ずる正味の出力電圧はゼロで ある。

Ｓ／Ｈ回路３５０の出力はローパスフィルタ３５５によって平滑化され、電圧周 波数変換器３６０に送られる。この変換器はリード線２８２に目盛られた周波数 １例えば０〜１０，０００ヘルツの出力を生ずるように調節されており、これは 装置１０の測定可能な流量範囲に対応する。　ＲＴＤ温度センサ１９０によって 生じリード線１９５に流れる信号は変換器３６０の目盛を温度によって変化する 流管の剛性係数（剪断弾性係数）に対して変化させるために使用される。詳細に は、温度信号は回路３７０によって直線化されＲＴＤ温度センサの非直線的の特 性を補償し、その後にリード線３７２により変換器３６０のゲイン入力に入力さ れる。４〜２０ｍＡのアナログ出力信号をリード線２８１に生ずるためリード、 ［２８２の周波数出力が変換器３６５に印加される。これに関してマイクロモー ション社の「モデルＤ質量流量計取扱説明書Ｊ　（Ｍｉｃｒｏ−Ｍｏｔｉｏｎ、 　Ｉｎｃ。

１９８５年１２月）には回路３ｏの作動の詳細が記載されている。

第４図に第２図の流管駆動回路４ｏのブロック図を示す０回路はコイル１６０Ｌ から左側速度信号を受取り、これに応答し矩形波駆動信号を管の共振周波数と等 しい周波数でその運動と同期して駆動コイル１８０に与える。駆動信号は機械的 エネルギを流管に与えて固有の機械的損失に勝ち両流管を共通の共振周波数で連 続的に振動せしめる０回路は矩形波駆動信号の正および負の大きさを自動的に調 節して、装置を通過する流体の粘性減衰特性を補償するから有利である。

詳細には同期増幅器４４９が矩形波を生じ、これが左の速度信号ＶＬの各ゼロ交 叉と同期して、すなわち両流管が同時に振動運動の端部位置に到達したとき正の 駆動レベルを負の駆動レベルに切換える。特に、図示するように速度信号の正の 部分において同期増幅器は駆動コイル１８０にリード線１８５を介して正の駆動 レベルを送る。同様に速度信号の負の部分において同期増幅器４４９はリード線 １８５を介して負の駆動レベルを送る。左のセンサ　１６０Ｌによってリード線 ４１に生ずる左の速度信号ｖＬは同期増幅器４４９に切換信号として印加される 以前に増幅器４３２によって増幅せしめられる。

この回路の残部は２つの駆動レベルのそれぞれについて固有の振幅（大きさおよ び符号）をセットする。すなわち、左の速度信号は位相が９０度変位せしめられ 、つぎに反転せしめられて振動信号Ｖ）４に変換されるが、これは左の速度信号 から９０度先行している。先行の信号の符号は速度信号のつぎの半サイクルにお いて同期増幅器４４９に対する駆動レベル入力として駆動電圧が印加される正ま たは負の符号を決定する。

特に、コイル１６０Ｌに生じた左の正弦波速度信号ｖＬはリードｖＡ４１を経由 し９０度位相偏倚器４３１の入力として印加される。位相偏倚器の正弦波出力は 増幅器４３８と線型変換器４３９とを介して信号ｖｎを与え、これが差動増幅器 ４４３に変換入力として印加される。信号Ｖ）４は左速度信号ｖＬに対して９０ 度先行しており、綜合左側速度（位置）信号をなしている。

差動増幅器４４３は信号ＶＸを予め定めた基準レベルＶＬＲと比較する。比較は 信号ＶＭの各ピーク（正および負）について行い、ピーク値が正か負かを決定す る。

比較の結果ピーク値が基準レベルＶＬＲより低いときはピーク値は負である。こ の場合に増幅器４４３は出力に正のレベルを発生して、これによって増幅器４４ ５に正の駆動信号が発生し同期増幅器４４９に正の開動入力が印加される。増幅 器４４５の正の出力は線型変換器４５２によって反転され、負の駆動信号が同期 増幅器に負の駆動レベル入力として印加される。

信号Ｖ）ｌのつぎの半サイクルの間に各駆動信号の極性が変化することを防止す ゛るため、差動増幅器４４３は入力を検査してその動作入力に高レベルが生じた ときにのみ新しい出力を生ずる。詳細には、増幅器は左速度信号ＶＬにおいて負 に向う客ゼロ交叉時にのみ、リード線４３７に生ずる適当な動作パルスによって 動作せしめられる。このパルスを生ずるために、増幅器４３２の出力がゼロ交叉 検知器として作用する比較器４３４に入力として印加される。検知器の出力は左 速度信号ＶＬと同位相の矩形波である。これが負の端部検知器４３５に入力とし て印加され、検知器は矩形波の各員に向う変位時に、すなわち速度信号の負に向 う各ゼロ交叉時にパルスを発生する。

駆動回路４０は積算された左速度（位Ｍ）信号を基準信号ＶＬＲと同じ大きさに 維持するため面駆動レベルの大きさを自動的に変化せしめる自動的利得制御部と して作用する。これにより１回路は装置を流れる流体の粘性減衰特性に対して駆 動信号と流管の運動を補償するので有利である。詳細には、増幅器４４５は予め 設定された利得を有する線型増幅器であり、増幅器の出力、従って正および負の 駆動レベルの大きさは位置信号ＶＷと基準信号ＶＬＲとの大きさによって直線的 に変化する１例えば、位置信号の大きさが基準信号以上（以下）であれば作動増 幅器４４３の出力は正（負）に増加する０位置信号の大きさの減少は流体の粘度 の増加によることがあり、これは流管の運動を減衰せしめ対応的に速度センサの 出力と位置信号の大きさとを減少せしめる。同様に、流体の粘度の減少は速度セ ンサの出力と位置信号の大きさを増大せしめる９例えば、流体の粘度が増加して 位置信号の大きさが対応的に減少すると増幅器４４３に生ずる出力は正に増加す る。

これによって１両駆動レベルの大きさが増加しその結果流管の振動の大きさが増 加する。面駆動信号の大きさ、従って流管の振動の大きさは、位置信号■Ｈの大 きさが基準信号ＶＬＲと等しいために必要な適当な値に増加せしめられる１位置 信号の大きさの変化に応答して面駆動信号の大きさと流管の振動の大きさとを自 動的に変化せしめることによって駆動回路４０は流体によって流管の振動運動に 与えられる粘性減衰を補償するから有利である。

回路４０の各増幅器およびインバータの利得は、駆動コイルに与えられる駆動信 号の大きさが両流管を共通の共振周波数で振動運動せしめるに充分なものとする 。利得は正および負の駆動信号の振幅間に差を与えて２つの流管の物理的相違、 例えば曲り、小さい捻れなど両管を装置１ｏに取付けるときに生ずる相違を補償 するように調節される。

Ｃ１密度計処理部５゜ 密度計処理部５０を構成する機器は第５図のブロック図に示す。これらの機器に よって行われるソフトウェアは第７図、第８図、第９Ａ〜９Ｄ図に関連して後述 する。

１、　密度計の機器　。

第５図は密度計処理部５０を構成する機器のブロック図で、前述のように密度計 処理部はリード線５１．５３に流れるＲＴＤ１９０および左速度センサ　１６０ Ｌによる信号を処理して装置１０を流れる未知の流体の密度をそれぞれ決定する 。密度値はリード線２８３２に４〜２０ｍＡ形式で現れる。管の温度は、同様な 形式で出力リード線２８３１に現れる。リード線２８３１．２８３２は出力リー ド線２８３を構成する。密度および管温度の出力情報はシリアル連通ライン２２ にシリアルＲ５−２３２Ｃとして与えられる。本発明の装置を正味油計算器とし て使用するとき密度計処理部５０は油カットおよび水カツト密度比の値と、質量 ／容積変換係数とをＲ５−２３２Ｃ形式でライン２２に与える。密度計処理部５ ｏはさらに、高および低レベル警報を適切に作動せしめるため高および低すレイ 接点閉鎖を与える。

詳細には、密度計処理部５０は８ビツトのマイクロプロセッサを含む、すなわち ８ビツトのマイクロプロセッサ５４５と、メモリ５４７と、アナログディジタル （Ａ／Ｄ）変換器５３７と、アナログ出力回路５６０と、表示制御器５７１、お よびキーボードエンコーダ５７５とを連結する共通の双方向アドレスおよびデー タバス５４０を含む、管の周期測定回路５３０もバス５４０に接続される。クリ スタル５８５の振動によって時間を設定される時計回路５８０から適当な時計信 号が供給される。

管周期測定回路５３０は管の振動周期を測定しディジタル値をつくる。詳細には 、正弦波主速度信号がリード線５３から回路５３０内の比較器５３２に与えられ る。比較器５３２は速度信号を２乗し、それをフリップフロップ５３４に入力し フリップフロップ５３４は２乗された周波数信号を２で割る。割られた信号が高 である間（管の振動の正確な１周期の間）時計パルスは１６ビツトのダウンカウ ンタ５３５でゲートされ、カウンタの内容をヘツクス値ＦＦＦＦから逐次減少せ しめる。減少は割られた速度信号に下降変位が生ずると停止する。マイクロプロ セッサに中断が１／２周波数中断ライン５３６に生ずる下降変位によって生ずる 。

同時に下降変位によってカウンタ５３５はその最終値を保持する。この中断は、 管周期中断ルーチン８００（第８図に示し後述する）によって行われ、これはカ ウントを読取り、カウンタをＦＦＦＦにリセットし、読取ったカウントをＦＦＦ Ｆから減算して増加カウントを計算し、これを適当にフィルタして管周期の測定 値をめ、これがマイクロプロセッサによって使用される。

管の温度情報は、バス５４０からＲＴＤ直線化および目盛回路５１１とＡ／Ｄ変 換器５３７とを経て与えられる。詳細には、ＲＴＤ１９０はリード線５１を介し て回路５１１の入力に連結され、この回路はＲＴＤ１９０を横切る電圧を読取る 。この電圧は温度に対して非直線的に変化するが、回路５１１は電圧を公知の方 法で直線化し、その後に予め定めた定数によって１ビット当り０．０５℃（Ａ／ Ｄ変換器によって変換後）の目盛を０℃を基準として目盛る。目盛られたＲＴＤ 電圧は、１２ビツトＡ／Ｄ変換器５３７に入力として印加される。この電圧はマ イクロプロセッサにより２０ｍ５ｅｃ中断ルーチン９００の作動時に２０ｍ５ｅ ｃ毎に読取られるが、これについては第９Ａ〜９Ｄ図に示し後述する。

メモリ５４７は、一時的なデータ記憶のための無作為アクセスメモリ（ＲＡＭ） と、プログラム記憶のための消去可能かつ電子的にプログラム可能の読取りメモ リ（ＥＥＦＲＯＭ）と、動力消失時に各種の値を記憶するための非発散性ＲＡＭ 　（ＮＯＶＲＡＭ）とを含む。密度計の較正時に各種定数の新しい値がＮＯＶＲ ＡＭに書込まれるが、これらは第９Ａ〜９Ｄ図に関連して説明する。

マイクロプロセッサ５４５はタイマ５４４を含み。

タイマは主プログラム７００（第７図に関し後述する）の実行の初期に設定され て２０ミリ秒毎に中断信号を発生する。これによってマイクロプロセッサは２０ ｍ５ｅｃ中断ルーチンを行う、さらにマイクロプロセッサは各種出力変数（例え ば密度、管温度、装置を正味油量計として使用する場合の油カットおよび水カツ ト密度比、質量／容積変換比）を逐次的にリード線５４３と該当する入力出力（ Ｉｌｏ）ポートラインとを介してシリアルインタフェース５５１に与える。シリ アルインタフェースはライン駆動部／ライン受取部の対であって該当するインタ フェースをシリアル連通ライン２２に与える。さらにマイクロプロセッサは選択 された警報出力の作動不作動を、該当する信号を工／○ポートラインにつくりリ ード線５４６を介してディジタル出力回路５５３に供給することによって行う。

アナログ出力回路５６０は管温度と測定された密度値とを平行に受取って、別々 のアナログ４〜２０ｍＡ電流信号としてライン２８３１．２８３２に出力する。

詳細には、この回路は２つのディジタル／４〜２０ｍＡ変換器を含み、一方はタ イマ５６１とパルス幅／４〜２０ｍＡ変換器５６３とを含み他方はタイマ５６５ とパルス幅／４〜２０＋ｏＡ変換器５６７とを含む。タイマ５６１はマイクロプ ロセッサ５４５の制御下にバス５４０内のデータバスに生ずるディジタル温度値 に並列に負荷される。タイマの内容はその後の各時計パルスによって逐次減少せ しめられ、パルス幅変調（ＰＧＭ）パルス列をつくり、各パルスの幅は測定され た温度に比例して変化する。このＰＷＭパルス列は変換器５６３によって４〜２ ０１１Ａ信号に変換される。２０ミリ秒毎にマイクロプロセッサ５４５はタイマ ５６１を新しい温度値に再負荷し４〜２０＋ｏＡ電流出力を更新する。タイマ５ ６５と変換器５６７とは同様に作用して４〜２０ｍＡの測定された信号を発生し 、この信号は２０ミリ秒毎にマイクロプロセッサによって更新される。

表示部５７３は代表的には１対の公知の液晶表示部（ＬＣＤｓ）であって測定さ れた密度および管温度を連続的に表示する９表示部は４００ミリ秒毎にマイクロ プロセッサ５４５によって最新の情報により更新される。このとき新しいデータ がバス５４０の一部を構成するデータバス上にマイクロプロセッサによって配置 され、その後に表示制御部５７１に与えられ、制御部５７１は表示部５７３の作 動を制御する。

本発明の計測装置の作動時に操作員は各種の較正情報を装置に入力する。例えば 所望の測定単位（例えばブリックス、ＡＰＩ単位、ポンド／バレル比など）の密 度表示、および各種公知の流体（空気および水１本発明の装置を正味油量計とし て使用するとき華氏６０度　′における原油と塩水の密度）の密度読取値を入力 する。

マイクロプロセッサの制御下にキーボードエンコーダ５７５が２０ミリ秒毎に走 査し入力情報をバス５４０の一部を形成するデータバスに入力する。

２、　密度計のソフトウェア 密度計処理部５０の行うソフトウェアについて説明する。ソフトウェアは本質的 に断続駆動形式である。

密度計処理部５０の主プログラム７００のフローチャートを第７図に示す、管周 期中断ルーチン８００と２０ミリ秒中断ルーチン９００とはこの処理部にて行す れ、第８図、第９Ａ〜９Ｄ図に示す。

第７図に示すように主プログラム７００は本発明の装置の作動時に配置始発ブロ ック７１０に始めに入る。

ブロック７１０はマイクロプロセッサにＲＥＦＲＯＭメモリから読取りを行わせ る。つぎに、ブロックはソフトウェアマツプを確立しすべてのバス、例えばＡ／ Ｄ変換器５３７と表示制御部５７１（第５図）を該当するＲＡＭメモリ位置に配 置する。これが完了するとブロック７１０は各種の診断とメモリチェックとを行 い各種のメモリ配置をリセットして一時的なデータ記憶に使用されたメモリおよ びフラグをゼロとする。つぎにブロック７２０において各種の定数がＮＯＶＲＡ ＭからＲＡＭに読み変えられて以降で使用される。これらの定数はマイクロプロ セッサ内に配置された直列回路のためのパウドレートと、該当する場合には小数 点配置を含む。

実行時間を減少するためにマイクロプロセッサは整数計算のみを行い、従って計 算および表示のために小数点位置を監視する必要がある。この作業が完了すると ブロック７２５が実行され、マイクロプロセッサ内の直列回路にＮＯＶＲＡＭか らのバウドレートが与えられる。

つぎにブロック７３０が実行される。マイクロプロセッサ５４５（第５図）が内 部タイマをセットして２０ミリ秒毎に中断信号が発生する。第７図に示すように ブロック７４０においてすべての中断信号が露出される。この点から以降で主プ ログラム７００は中断が生ずるのを待ち、中断を処理して待ち状態に戻り、つぎ の中断を待つ、このステップは決定ブロック７５０と処理中断ブロック７６０と によって示される。ブロック７６０においては中断の生じた特定のルーチンに従 って処理が行われる。中断は２つの原因、すなわち第５図に関して前述した管周 期測定回路５３０と２０　ミリ秒タイマとによって生じ、それぞれ対応する中断 実行ルーチン（第８図の管周期中断ルーチン８００と第９Ａ〜９ｐ図の２０ミリ 秒中断ルーチン９００）を有する。測定回路５３０からの中断はこの回路が管周 期の測定を完了し測定値をマイクロプロセッサが以後の使用のために読取る必要 があることを示す。２０　ミリ秒タイマからの中断は新しい密度測定計算値によ ってアナログ密度および温度出力２８３１．２８３２　（第５図）を更新し、後 述するある時間に表示部５７３を更新せしめる。いずれかの中断実行ルーチンが 終了すれば決定ブロック７５０に戻ってつぎの中断信号を待つ。

管周期中断ルーチン８００は第８図のフローチャートに示す。このルーチンは流 管が振動する周期のフィルタされたディジタル値を与える。詳細には、管周期測 定回路５３０（第５図）が管周期の測定を完了し中断信号をリード線５３６に生 じたときにこのルーチンが実行される。中断は管周期測定値がその後の記憶と密 度計算に使用のためにマイクロプロセッサに読取り可能であることを意味する。

第８図に示すように始めにブロック８１０が実行される。このブロックは回路５ ３０による管周期測定が完了したか否かを決定し。

完了していれば測定を有効とする。マイクロプロセッサが２０ミリ秒中断ルーチ ンの実行に過剰の時間を要して管周期中断の実行のために待つ必要があるときは 測定は有効とされない、このときは回路５３０は、マイクロプロセッサが以前の 測定値を読取る前に、新しい管周期の測定を値ＦＦＦＦからカウントし始める。

この場合マイクロプロセッサがカウンタ５３５（第５図）を読取るときのカウン トは有効でないから廃棄しなければならない、従って決定ブロック８１０が不完 全（無効）な測定であると決定したらＮｏ経路によってルーチンから出て主プロ グラム７００に戻る。これに対して決定ブロック８１０が、以前の測定が完了し カウンタ５３５がリセットされておらずまたはカランｌ−がマイクロプロセッサ によって読取られる前に減少せしめられていないと決定したなら、ブロック８２ ０にＹＥＳ経路を経て移行する。ブロック８２０はカウンタ５３５の１６ビツト のカウントを、それぞれ同時に８ビツトバイトを読取る２つの継続する読取作業 によって読取る。これが完了すると決定ブロック８３０に移行する。このブロッ クはカウンタが読取ったカウントが有効であるか否かを決定する。ブロック８２ ０による読取り作業間に値が変化すれば読取りは有効でない。読取り作業間にカ ウントが減少する場合にこれが生ずる。この場合、決定ブロック８３０はカウン ト（期間測定）が読取り作業間に実際に変化していると決定し、カウントは有効 でなく、無視される。この場合、第８図に示すようにこのブロックからＮｏ経路 に沿って、最終的には主プログラム７００に戻る。これに反して１期間測定が有 効であればＹＥＳ経路に沿って決定ブロック８３０から実行ブロック８４０に行 き。

カウンタ５３５はリセットされる。

次に、実行ブロック８５０が実行される。ブロック８５０ではカウンタ５３５で の下方計数値は上方計数値Ｃに変換するために２の補数となされる。つぎにブロ ック８６０においてこの上方計数値Ｃはディジタルフィルタによって循環的にフ ィルタされて測定ノイズが除去され、フィルタされた期間値Ｐｆを生ずる０本実 施例のディジタルフィルタは次式で与えられる。

ＳＵＭｎ　”　ＳＬＩＭｎ−１＋　０ｎ−（１／ｋ）（ＳＵＭｎ−１＋　０ｎ） Ｐｆ、　＝　（２５６／Ｋ）（ＳＵＭｎ−１＋　ｃｎ）　（２）ここで、 ｎ：現在の測定値 ｎ−１＝以前の測定値 ２５６：寸法係数 Ｋ　：フィルタの時間定数　Ｋが１６．３２または６４であれば、フィルタの時 間定数は　１，２．４秒である。

フィルタ処理が完了するとブロック８７０が実行される。ブロック８７０は、こ のフィルタされた期間値ＰｆをＲＡＭメモリに、つぎの２０　ｍ５ｅｃ中断ルー チンの実行間にその後の密度計算のために単に記憶する。フィルタされた期間値 のメモリ作業が完了するとルーチン８００から出て主プログラム７００に再び入 る。

第９Ａ〜９Ｄ図は２０　ｍ５ｅｃ中断ルーチン９００のフローチャートを示し、 これらの図の位置関係は第９図に示す。このルーチンは２０　ｍ５ｅｃタイマ５ ４４（第５図）の計時完了毎に行われる。これは操作員の選択によって密度決定 および装置の較正のいずれか、および密度計表示部の更新を行い、および現在の 密度および管温度情報のアナログ出力を更新する。

このルーチンの理解を深めるためにソフトウェアから離れて本発明の２つの基本 的態様、密度が管の運動の関数として決定されることと、２つの既知の液体を使 用して較正されることとがある。

振動するばね質量系において、この系が振動する周波数ｆは。

２（ｐ　ｉ）　ｆ　＝　ｓｑ・ｒｏｏｔ　（Ｋ／Ｍ）　（３）ここにＫ　：　系 のばね定数 Ｍ：　全質量 振動管密度計においては、全質量Ｍは振動管の質量ｍ　ｔｕｂｅと液の質量ｍ　 １ｉｑｕｉｄの和である。

Ｍ　＝　ｍ　ｔｕｂｅ　＋　ｍ　１ｉｑｕｉｄ　（４）液の質量は液の密度ｒｈ ｏと液の容積Ｖとの積である。

ｍ　１ｉｑｕｉｄ　＝　（ｒｈｏ）　Ｖ　（５）Ｍ　＝　ｍ　ｔｕｂｅ　＋　（ ｒｈｏ）Ｖ　（６）式（６）を式（３）に代入して両辺を２乗すれば４（ｐｉ） ”ｆ”　＝　Ｋ　／　（ｍ　ｔｕｂｅ＋　（ｒｈｏ）　Ｖ）＝４（ｐｉ）”　／ 　Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・（７）ここに、 Ｔ＝ｌ／ｆ（管振動の期間） 式（７）より ｒｈｏ＝Ｋ　Ｔ２／（４（ｐｉ）”Ｖ）−（ｍ　ｔｕｂｅ）／Ｖ式（８）におい て項４、（ｐｉ）　、　Ｖ、　ｍ　ｔｕｂｅは定数であり、ばね定数には温度に 直線的に変化する。

Ｋ（ｔ）／（４（ｐｉ）”Ｖ）　＝に１（ｔ）　（９）（ｍ　ｔｕｂｅ）／　Ｖ 　＝　Ｋ、　（１０）とすると、式（８）は ｒｈｏ＝に、（ｔ）・Ｔ”−に、　（１１）ｒｈｏ＝　Ｋ１（ｔｃ）・Ｔ２−　 Ｋ、　（１２）ここに　ｔｃは材料１例えば３１６Ｌステンレス鋼の温度係数 に、、に２は定数 式（１２）は管の運動の一般特性を示し、任意の流体が管を流れるときの振動の 周期と流体の密度との関係を示す０本発明によればこの二次式に基いて流体の密 度が決定される。

装置の較正のためには二次式（１２）の係数に工、Ｋ２をはじめに決定する。こ のため２つの既知の密度ｒｈｏ　ａ、ｒｈｏ　ｗの流体１例えば空気と水とをつ ぎつぎに流して対応する管の周期を測定する。つぎに、これらの流体の密度とそ れぞれの管の周期と温度係数とを式（１２）に代入して得られる２つの式から係 数に工、Ｋ２をめる。

較正が完了したらに、、に、の値を式に代入して使用される計器組立体のための 一般式とし、これによって未知の流体の密度を測定された温度と流管の振動周期 とからめることを可能とする。

中断ルーチン９００の実行中に上述工程の一部を後述するように組合わせて処理 時間を促進することができる。

詳細には、係数に２、Ｋ２をめるために、っぎの式を解く必要がある。

ｒｈｏａ　＝に、・ｔｅａ−Ｔａ”−に、　（１３）ｒｈｏｗ　＝：　Ｋ１・ｔ ｃｗ−Ｔｗ２−　Ｋ、　（１４）ここに、ｔｅａおよびｔｃｗはそれぞれ空気お よび水測定時の流管の温度係数を示す。

ＴａおよびＴ１はそれぞれ空気および水測定時の流管の振動周期を示す。

式（１３）および（１４）から に、＝（ｒｈｏｗ−ｒｈｏａ）／　（ｔｃＰＴｗ２−ｔｅａ＋Ｔａ”）式（１５ ）を式（１４）に代入して に、　＝　（ｒｈｏｗ　−ｒｈｏ　ａ　）−ｔｃａ＋Ｔａ”／　（ｔｃｗ・Ｔｗ ”−ｔｃａ＋Ｔａ”） Ｋ工およびに２を既知の密度、温度係数単位で表し、容易に測定される管周期と によって式（１２）を変形して下記の式（１７）が得られる。

ｒｈｏｍ＝（ｒｈｏｗ−ｒｈｏａ）ｊ（ｔｃｍ牛Ｔｍ”−ｔｃａＳＴａ２）÷（ ｔｃｗＴｔｙ２−ｔｅａ−Ｔａ”）＋ｒｈｏａ　（１７）ここに、ｒｈｏ　ｍ　 は供試流体の密度、ｔｃｍ　は供試流体の温度係数、 Ｔｍ　は流体が流れる流管の振動周期。

式（１７）は供試流体の密度を管の振動周期の２乗の一次式として示し、２つの 既知の流体の密度と対応する振動周期の２乗とから与える。この式は２０　ｍ５ ｅｃ中断ルーチンにおいて実施される０式（１７）のｔｃｍ、Ｔｍ以外の各項は 較正時に決定され、メモリされる。実行時間を短縮するために供試流体の測定に 無関係の部分の計算も較正時に行われ、メモリされる。従って測定時には供試流 体のＴｍとｔｃｍとを測定するだけで供試流体の密度を算出することができる。

第９Ａ〜９Ｄ図に示す２０　ｍ５ｅｃ中断ルーチン９００を説明する。

前述のようにルーチン９００は２０ミリ秒の中断毎に実行される。最初にブロッ ク９０３に入る。ブロックはキーボードエンコーダ５７５（第５図）に新しい値 がキーボードに入力したか否かを質問する。入力していればそれをメモリ５４７ にメモリする。つぎに第９Ａ図に示すようにブロック９０６に進み、パスカウン タのｍを１だけ増加させる。このカウンタは中断ルーチン９００の各回毎に１だ け増加せしめられる。カウンタは４００ミリ秒毎に、すなわち、中断ルーチンが ２０回実行される毎に表示を更新するために使用される。ブロック９０６の実行 が完了するとつぎにブロック９０９に進む、ここでフィルタされた管周期値Ｐｆ の最新の値（管周期中断ルーチン８００によってメモリ５４７にメモリされたも の）が読取られ、２乗されてＴｍ”となり、メモリにメモリされて以後に使用さ れる。

つぎにブロック９１１が実行される。Ａ／Ｄ変換器５３７がＲＴＤ１９０が検知 した管温度Δｔの最新値を読取りディジタル値に変換する。温度は摂氏０度を基 準とする、すなわちこの温度で出力がゼロとなる。温度０度以下では出力は負で あり、０度以上で正となる。

温度値は決定ブロック９１５で符号が正か負かをテストされる。符号が負であれ ばＹＥＳ経路を通って実行ブロック９１８に進む、このブロック９１８は実行時 にＴＥＭＰＳＩＧＮのフラグを適当な値（ここではＦＦ）として温度が負である ことを表示する。金属のばね定数は温度によって変化するから、フラグはその後 の計算において温度係数を加算するか減算するかを特定する。

ＴＥＭＰＳＩＧＮのフラグが設定されたとき、すなわち温度が正であるときはブ ロック９２１が実行される。ここで、流管の現在の温度に基く温度係数が計算さ れる。

３１６Ｌステンレス鋼の場合、これは（２２５ＸΔｔ）として与えられる。Ａ／ Ｄ変換器は温度を０．５℃刻みで与えるから、０．５℃当り２２５／１０，００ ０，０００刻みとなる。

金属によって温度係数は相違する。　３１６Ｌステンレス鋼以外の材料の場合は ２２５の数字は変化する。つぎに、決定ブロック９２３が実行される。ここでＴ Ｅ）ＩＰＳＩＧＮのフラグをテストして温度係数の符号を決定する。符号が正、 すなわちＴＥＭＰＳＩＧＮの値がゼロであればＮｏ経路に沿ってブロック９２７ に進む、符号が負、すなわちＴＥＭＰＳＩＧＮの値がＦＦであればＹＥＳ経路に 沿ってブロック９２５に進む。ブロック９２５，９２７は温度係数ｔｃｍを計算 し、その符号によって加算または減算する。

これらのブロックのいずれかが実行されるとブロック９２９に進む、ここで温度 係数に周期測定値の２乗が乗算されてｔｃｍ−Ｔｍ”が得られ一時的にメモリさ れて以後に使用される。

ｔｃｍ−Ｔｍ”の値は流管を流れる流体に対応する。空気、水その他の既知の流 体または未知の流体についてめる。同一形式、すなわち温度係数に周期測定値の ２乗を乗算した変数が式（１７）に３ケ所ある。従って、それぞれに対応する変 数が計算され、メモリされる。

ｔｃｍ−Ｔｍ”の値を設定するためにブロック９３２が実行される。ここでキー ボードからの情報によって較正が行われているか否かを決定する。較正が行われ ていなければＮｏ経路に沿ってブロック９６１に進む。

この場合、ｔｃｍ−Ｔｍ”の値は未知の流体のものであり、ブロック９６１〜９ ８４に関連して後述するように式（１７）が計算され流体の密度が決定される。

　ＹＥＳの場合には決定ブロック９３２から較正ルーチン９４０に進む。

較正ルーチン９４０では、決定ブロック９４１において水または空気のいずれが が流れているかを決定する。操作員がキーボードを水または空気に対応して選択 すると空気経路に沿ってブロック９４３へ、又は水経路に沿ってブロック９４７ へ進む、ブロック９４３では装置が空気で充填され大気圧の空気が流管を流れる 。ブロックはｔｃａ−Ｔａ２の値を決定し定数としてメモリする。つぎにブロッ ク９４５に進み、空気の密度値が操作員のキーボードによって入力される。この 値は圧力と温度との関数として空気の密度を記載した公知の表から典型的には得 られる。空気の密度は、定数ｄａとしてメモリ５４５にメモリされている。ブロ ック９５３について略説する。操作員が水を選択するとブロック９４７に進み、 ｔｃｗ−Ｔｗ”の値が決定されて、定数としてメモリ５４５にメモリされる。ｔ ｅａ−Ｔａ”とｔｃｗ−Ｔｗ”との値がメモリされたことになる。つぎに式（１ ７）のｔｃｗ−Ｔ　ｗ”−ｔｅａ　−Ｔ　ａ”をＤとしたとき。

Ｄが計算されメモリ５４５にメモリされる。その後。

第９Ｂ図に示すようにブロック９５１に進み、操作員がキーボードに入力した水 の密度値が読取られる。これは典型的には水の密度を温度の関数として記載した 公知の表から得られる。水の密度値は、ｄｗとしてメモリ５４５にメモリされる 。つぎに、ブロック９４５または９５１からブロック９５３に進む、このブロッ ク９５３はｄｗ−ｄａを計算しΔｄとしてメモリする。

較正ルーチン９４０はこれで完了する。

上述のように、この装置は較正をアナログ的でなく行うので有利である。処理回 路がディジタルであるから素子の老化、ドリフト等の従来のアナログ回路におけ る欠点が除去される。特に密度計処理部５０、詳細にはＲＴＤ直線化目盛回路５ １１およびＡ／Ｄ　５３７におけるアナログ回路特性は必要ならば物理的な流れ の較正作業に影響を与えずにテスト信号を使用して独立に較正される。物理的な 流れの較正作業と回路の較正作業とを分離し、ディジタル回路の使用を最大とす ることによって、従来のものに対比して精度の長期間の維持が可能となり、著し く有利である。

較正作業が完了するとブロック９６１に進み、流れている流体の密度計算を行う 。式（１７）のｔｃｍ４”ｍ”−ｔｃａ−Ｔａ２をＮとしたとき、Ｎを計算しメ モリする。

ｔｅｍｒＴｍ２は供試流体に対するものである。較正作業時であって空気または 水が流れているときはその密度が計算され、表示される。表示された値は目視可 能で入力された値と比較することによって作動状態のチェックに有用である。未 知の流体の場合も密度はつぎつぎに計算され、表示される。

決定ブロック９６４ではＮの値の符号をテストする。

符号が負であればブロック９６７が実行され、該当するフラグ値、ここではＤＥ ＮＳＳＩＧＮを適当な値、ＦＦに設定する。つぎに、ブロック９６９が実行され る。これに対してＮの値の符号が正、またはブロック９６７が実行すみであれば 直接ブロック９６９が実行される。

ここでは式（１７）の第１の項が計算される、すなわち密度差ΔｄにＮを乗算し てＤで割る。得られた結果は中間密度値ｄ　ｉｎｔとしてメモリ５４５に一時的 にメモリする。

中間密度値がメモリされると第９Ｃ図に示すブロック９７２が実行され、この値 の符号がテストされる。

符号が正、すなわちＤＥＮＳＳＩＧＮの値が００であればブロック９７７が実行 され、　ＤＥＮＳＳＩＧＮの値がＦＦ、すなわち符号が負、であれば、ブロック ９７５が実行される。ブロック９７７は測定される流体の密度値ｄ１１を空気の 密度値ｄａに中間密度値ｄ　ｉｎｔを加算して算出する。これに対して決定ブロ ック９７５では空気の密度値ｄａが中間密度値より大であるか否かを決定する。

密度値は負数ではないからｄｌｌが負数となったらＹＥＳ経路によって決定ブロ ック９７５から実行ブロック９８２に進む、ここで空気密度値から中間密度値を 減算してｄｖａを算出する。一方、密度値ｄｉは負ではないから実行ブロック９ ７９では中間密度値から空気密度値を減算しｄａを算出する。ブロック９７７． ９７９または９８２において密度値ｄ■が算出されるとブロック９８４に進む。

ここで操作員は密度値を特定の単位以外の単位、例えばブリックス、立方フィー ト当りボンド、バレル当すポンド等に変換する指令を入力する。密度値ｄＩ１１ は式（１７）で規定される特定の単位で示されるから該当する目盛係数を乗算す る。特定の重力単位が選択されたときはブロック９８４において目盛変更は行わ れない。

これらの作業が完了すると決定ブロック９８５に進む。この装置が正味油量計と して使用されないときはＮｏ経路に沿ってブロック９８７に進み、密度および温 度出力と表示を更新する。装置が正味油量計として使用されているとＹＥＳ経路 に沿ってブロック９８６に進み、　ＤＲＴ変数計算と伝達ルーチン１０００とが 実行される。伝達ルーチン１０００は第１０図を参照して説明する。ここでは各 種変数、例えば質量容積変換係数、重油および塩水に対する温度補正密度値、水 カットおよび油カット密度比などを計算する。これらの変数計算が完了すると、 いくつかの変数はシリアルインタフェース５５１（第５図）によってシリアル接 続ライン２２を介してディジタルレートトータライザおよび表示器（ＣＲＴ）　 ６０　（第６図）に伝達される。その後ブロック９８７が実行される。

ここで２０ミリ秒中断ルーチン９００の残部は、温度および密度表示と温度およ び密度４〜２０ｍＡアナログ出力とを管温度の現在値と測定された密度値とによ って更新する。ちらつきを防止するため、アナログ表示器は４００ミリ秒毎に、 すなわち２０ミリ秒中断ルーチンの２０回完了毎区更新される。４〜２０　ｍＡ アナログ出力は２０ミリ秒毎に実施される。更新のため、始めにブロック９８７ が実行される。中断ルーチンが２０回完了したか否か、すなわちパスカウンタの カウントｍが２０であるか否かを決定する。ＹＥＳであればＹＥＳ経路に沿って ブロック９８８に進む、ここで管温度と密度との新しい値が第５図に示す表示制 御部５７１に与えられ、両表示を更新する。つぎに、第９Ｄ図に示すようにブロ ック９９２が実行され、パスカウンタのカウントｍをゼロとする。ブロック９９ ４が実行されると管温度と密度との４〜２０ｍＡアナログ出力を、タイマ５６１ ．５６３に新しい値を与えることによって更新する。パスカウンタのカウントが ２０に達していないときの決定ブロック９８７からのＮｏ経路に沿ってもブロッ ク９９４に進む。密度測定は完了し、主プログラム７００に戻る。

ＤＲＴ変数計算および伝達ルーチン１０００のフローチャートを第１０図を参照 して説明する。これは前述のように正味油量計として使用する場合のルーチンで ある。これは第１には各種゛変数、例えば油の質量容積変換係数、原油と塩水と の温度補正密度値、油と塩水との水カットおよび油カット密度比などを計算し、 第２に、これらの変数の値を密度計処理部５０からＤＲＴ６０にシリアルに伝達 する。

ルーチン１０ｏＯの最初はブロック１０１０である。

ココテ比（ＭＡＳＳ　Ｃ０ＮＶＥＲＴ）が（ポンド７分）の質量を（４Ｆ！準ガ ロン／日）の容積に変換する比として計算する。

（ＭＡＳＳ　Ｃ０ＮＶＥＲＴ）＝（Ａ０７ＢＨ）／　（２７１０Ｈｄ　ｍ）ここ に、Ａ０７Ｂおよび２７１０は定数、ｄｍは密度計処理部５０で測定した流体の 密度。

この比の値は密度計処理部によってメモリ５４７内のＮＯＶＲＡＭ区域にメモリ （第５図）される。ここでルーチン１０００は油と水の温度補正密度値を決定す る。このために、第１０図に示すようにブロック１０２０．１０３０がある。原 油と塩水との密度は温度によって変化するから、密度計で測定した密度を油と水 とについて基準密度ｒｈｏ。６゜およびｒｈｏｕ　６゜に変換するが。

これは温度補正油密度ルーチン１１００と温度補正油密度ルーチン１２００とを 順次実行することによってなされる。基準密度は予め試験室の密度計を使用して 測定時に華氏６０度に保持された油および水の試料を流管を流して測定する。そ の後実行ブロック１４００において水カツト値ＶＣが計算される。これは全容積 流のうち水に基く比例分であり１次式で示す。

ＶＣ＝　［ｄｍ−（ｒｈｏｔｏ）・）Ｉ）　／　［（ｒｈｏｔｕ）・Ｈ−（ｒｈ ｏｔｏ）・Ｈ］ここに、　（ｒｈｏｔｏ）・Ｈおよび（ｒｈｏｌｕ）・Ｈは原油 と塩水との温度補正基準密度の１０ 進値である。

水カツト値を得てブロック１０５０が実行され、油カットおよび水カツト密度比 の値ＤＲｏ、ＤＲ，すなわち測定された密度値に寄与する油および水の比が計算 される。

ＤＲｏ＝（１−ＷＣ）”（ｒｈｏｔｏ）”Ｈ／（ｒｈｏｏ、ｏ）”Ｈ（２０）Ｄ Ｒｕ＝　（ＶＣ）”　（ｒｈｏｔｕ）”）Ｉ／　（ｒｈｏ＋Ｊｓｏ）”）＋　（ ２１）ここに、　（ｒｈｏｏ　、ｏ）”Ｈおよび（ｒｈｏｕ　ｓｏ）”Ｈはそれ ぞれ原油と塩水との華氏６０度で測定しダラム／立方Ｇｍで１０進数で示す基準 密度値である。

つぎに、ブロック１０６０が実行される。ここで３つの変数ＭＡＳＳ　Ｃ０ＮＶ ＥＲＴとＤＲｏとＤＲ，とが第５図に示すシリアルインタフェース５５１を介し てＤＲＴ６０にシリアルに伝達される。この情報を受けてＤＲＴ６０はシリアル 入力中断ルーチン１４００（第１４図に関連して後述する）を実行し、ここでシ リアル情報が完全に受取られるとＤＲＴ６０のＮ　ＯＶ　ＲＡ　Ｍ区域にメモリ される。ルーチン１ｏ００が完了する。

前述のように温度補正油密度ルーチン１１００は華氏６０度で測定された原油の 基準密度によって、装置１０を流れる流体の実際の温度に対して補正する。

ｒｈｏｔ（、＝　（ｒｈｏｏ　Ｇｏ）”　ｅ　”　（２２）＊Ｉ＝（−ａ本Δｔ 　（１−ｏ、ｓｏ　ａ　＊Δｔ　））　（２２）ここに、Δｔは測定温度（華氏 ）−６０ａ　＝　（３，１４１０９５７÷１０４）÷（ｒｈｏｏ　ｇｏ）処理を 簡略化するために式（２２）をテーラ−展開をして高次項を無視する。さらに、 基準密度の値を５桁の整数（実際の値に１００００を乗算したもの）として入力 し、温度は０．５℃刻みとする。式（２２）を書き直して２７１０本ｒｈｏｔ□ ”　（ｒｈｏ、）　ｉｏ）　’　（２７１０Ｈ本−Ａ−（０，０ＯＯＩＦ７Ｈ） 本Ａ２〕ココニ、０．０００１Ｆ７Ｈは１０進値Ａ　＝　（ＩＤ４６ＣＪ、７５ Ｈ）　・（ｔ　ａ／ｄ−１３８Ｈ）÷（２７１０Ｈ）（ｒｈｏｏ　ａｌｌ）／２ ７５　（２４）ここに、（ｔ　ａ／ｄ）は密度計処理部５ｏ内に配置されたＡ／ Ｄ変換器５３７により測定さ れたＲＴＤ温度℃ （ＩＤ４６Ｃ・０．７５Ｈ）および（１３ｇ）１）は、（ＩＤ４６Ｃ・０．７５ ）および（１３ｇ）の１０進値。

式（２３）および（２４）の実行は温度補正油密度ルーチン１１００内行われる 。

ルーチン１１００のフローチャートを、第１１Ａ〜１１０図に示し、各図の位置 関係を第１１図に示す。

はじめに決定ブロック１１０５が実行される。使用者が基準密度の新しい値とし て（ｒｈｏｏ　ｈ。）ＸＩｏ、０００を入力したか否かをテストする。入力して いなければ最新の値をＮＯＶＲＡＭから読取り流れの実際の温度に補正する。

これをブロック１１３５〜１１８０で行う。これに対して基準の油密度の新しい 値が入力されているならばブロック１１１０に進む。ここでキーボードに入力さ れた基準油密度の最新の５桁の整数値が得られる。その後、この基準値はブロッ ク１１１５で１０進数の整数値に変換されて整数にとして密度計処理部内に配置 されたＮＯＶＲＡＭ内にメモリされる。つぎに、ブロック１１２０に進み、ここ で整数Ｋを２乗して２５６で除算する。答はブロック１１２５により整数ＩＤ４ ６Ｃ，７５に分割され中間値れとしてＮＯＶＲＡＭにメモリされ、以後に使用さ れる。ブロック１１３０においてｒｈｏｏ　ｓ。

の基準値がキーボードによってｈｅｘ２７１０によって入力された５つのディジ ット値を分割することによって計算され、ＮＯＶＲＡＭにメモリされ、以後に使 用される。この点においてブロック１１３５〜１１７５が実行され、式（２４） の残部が計算され次に式（２３）が計算される。詳細にはブロック１１３０また はブロック１１０５からのＮｏ経路を経由して決定ブロック１１３５が実行され る。決定ブロック１１３５はＡ／Ｄ変換器によって測定された温度（ｔａ／ｄ） と値１３８Ｈ’との差が正か負かをテストする。このテストによってブロック１ １４０または１１４５により差Ｊが正の値として決定される。つぎにブロック１ １５０が実行され差Ｊに中間値Ａ１を乗算してその結果をＡとしてＲＡＭに一時 的にメモリして、以後に式（２４）の計算時に使用する。この式の計算のため決 定ブロック１１５５がある。ここで減算項が正であるか負であるかをテストする 。密度は常に正数であるからブロック１１５５からブロック１１６０または１１ ６５のいづれかに進む、その後に、ブロック１１７０が実行されて、式の二次項 が計算される。式（２４）の残部はブロック１１７５および１１８０で計算され る。この結果は温度補正基準油密度ｒｈｏｔ、としてＮＯＶＲＡＭにメモリして 以後に使用する。これは５桁の整数値として示される。ブロック１１８０が完了 するとルーチン１１００は完了する。

温度補正水密度ルーチン１２０ｏは華氏６０度で測定された塩水の基準密度によ って実際に流管を流れる流体の温度を補正する。この補正の一般式はｒｈｏｔｕ 　＝　（ｒｈｏｔｕ　ＧＯ）−１，１８７２Ｘ　１０−’　（Δｔ）−１，００ ４Ｘ１０−ＪΔｔ　）”　（２５）基準密度値を５桁の整数値（例えば実際値Ｘ 　１０，０００）として入力し、温度を０．５℃刻みで測定すると式（２５）％ 式％ ルーチン１２００のフローチャートが、第１２Ａ〜１２Ｄ図に示され、各図の位 置関係が第１２図に示される。最初に決定ブロック１２１０が実行される。ここ で、基準水密度（ｒｈｏｕ　ｓ。Ｘ　１０，０００）の新しい値が入力されてい るか否かをテストする。入力されていなければ最新の値がＮＯＶＲＡＭから読取 られ、流れの実際の温度に補正される。後述するブロック１２５０ないし１２９ ０に示す、これに対して入力されていればブロック１２２０が実行される。ここ で基準水密度の最新の５桁の整数が与えられる。この基準値がブロック１２３０ によって１０進数Ｐに変換され、密度計処理部内のＮＯＶＲＡＭにメモリされる 。ブロック１２４０が実行され（ｒｈｏｕ　＆。）の基準値が計算されるが、こ のためｈｅｘ２７１０（１００００ベース１６）によってキーボードを介して入 力された５桁の整数値を除算することによってなされ、その結果はＮＯＶＲＡＭ にメモリされて以後に使用される。つぎに、ブロック１２１０からのＮｏ経路１ ２１５に沿って決定ブロック１２５０が実行される。

ここでＡ／Ｄ変換器を介して測定された温度（ｔ　ａ／ｄ）と値（１３８，）と の差が正か負かをテストする。正の差Ｊがブロック１２６ｏまたは１２７０のい ずれかによって形成される。ブロック１２８０および１２９０によって式（２５ ）が計算される。この結果が温度補正基準水密度ｒｈｏｔ＋、＋としてＮＯＶＲ ＡＭに５桁の整数値および小数値としてメモリされる。ブロック１２９０の完了 によってルーチン１２ｏＯが完了する。

Ｄ、　ディジタルレートトータライザおよび表示回路６０ つぎにＤＲＴ６０について説明する０機器は第６図のブロックダイアグラムに示 し、ソフトは第１３図、第１４図、第１５Ａないし１５Ｈ図に関連して説明され る。

１　、０ＲＴ６０の機器 第６図に機器（ハードウェア）を示す。ＤＲＴ６０は質量流量率測定値を密度計 機器２００内に位置する密度計処理部５ｏによって（第２図）計算されシリアル 伝達ライン２２によって伝達された各種変数を受取る。

ＤＲＴ６０は容積流量率と全容積流量測定を複数成分流体流の各成分について行 う。前述のように本発明の計器が油水混合流の測定に使用さ九るとき正味油量計 として有利に使用される。

リードＮｊＡ２５６によって、アラーム、とアラーム２への出力として所望のア ラーム状態が指示されると該当する接点閉鎖が行われる。これらの状態はソフト ウェアにプログラムされ、例えば容積流量率が最大設定量以上であるか最少設定 量以下であることを含んでよい。

詳細には測定された油水混合液の密度値と、使用者によって予め入力された各種 定数（例えば華氏６０度における原油と塩水との基準密度など）とが与えられる と密度計処理部５０は前述のように各種変数、例えば質量容積変換係数および油 封水の密度比を計算する。

これらの変数はＤＲＴ６０に密度計処理部からシリアルに伝達される。　ＤＲＴ はこれらの変数と油水流についての測定され質量流回路３０によって与えられた だ質量流量率とを使用して全体流の容積流量率（例えば標準バレル７日）と各成 分についての値とを計算する。その後ＤＲＴ６０はこれらの容積流量率を別々に 加算し、全混合液と各成分とについての全容積流を与える。容積流と全流量測定 値とは全混合液および各成分について別個に表示される。後述するようにＤＲＴ ６０は全混合液と各成分とについての質量流量率と全質量流量とを別々に計算す る能力を有する。これらの値も選択的に表示することができる。

詳細には第６図に示すようにＤＲＴ６０は８ビツトのマイクロプロセッサを含む 。これは例示的には双方向アドレスおよびデータバス６４０を含み、これが、カ ウンタ６２０．６２５および６３０と；メモ１Ｊ６３５と；８ビツトのマイクロ プロセッサ６５０と；表示制御部６８０と；キーボードエンコーダ６９０とを連 結する１時計回路６８８によって適当な時計信号が与えられ、これがクリスタル ６８７によって生ずる振動に対して時間基準を与える。

質量流回路３０からリード、！２８２を介する入カバルスは、パルス成形部６１ ０により成形（矩形波）され、カウンタ６２５および６３０に適用される。これ らのパルスは質量流量率を例えば０〜１００ポンド／分に対応する０〜１０，０ ＯＯＨｚという尺度係数を有する。カウンタ６２５はこれらのパルスを加算して 質量流量測定を与え、マイクロプロセッサ６５０は０．５秒毎に読取る。カウン タ６２５は流れのパルスを既知の係数、例えば６０，６００．３６００などで除 算して流量率を通常の大きい時間単位、例えば秒、分または時間などの好都合の 時間単位で与えられ以後の合算のためにカウンタ６２０で使用される。これらの カウンタの内容はマイクロプロセッサ６５０で読取られる。

メモリ６３５は一時的なデータ貯蔵のためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） と、プログラム貯蔵用の消去可能プログラム可能読取り専用メモリ（ＥＥＦＲＯ Ｍ）と、動力故障時に各種の値を保持する点で有利な非一時的ラム（ＮＯＶＲＡ Ｍ）とを含む。詳細には、密度計処理部５０によって供給される各３つの変数の 値と、混合液、油および水成分の別々の合算された容積流側定値と、ＣＲＴによ って使用されるその他の変数、例えばマイクロプロセッサ６５０内に配置された シリアル回路のバウド比などの定数と、カウンタ６２５のための目盛定数などを （ＮＯＶＲＡＭ）は貯蔵する。これらの変数の新しい値が密度計処理部において 計算されＤＲＴに受取られる毎に。

すなわち２０ミリ秒毎に（ＮＯＶＲＡＭ）に書込まれる。各合算値も計算される 毎に（ＮＯＶＲＡＭ）において更新されるようになされる。

マイクロプロセッサ６５０は内部タイマ６５５を有し、これは主プログラム１３ ００　（第１３図に関連して後述する）の実行の初期に設定されて２０ミリ秒毎 に時間測定を行い中断信号を発生する。中断信号によってマイクロプロセッサは 、２０ミリ秒中断ルーチン１５００　（第１５Ａ〜１５Ｅ図）を実行する。シリ アルインタフェースがシリアル接続ライン２２によって密度計処理部５０との接 続を与える。マイクロプロセッサはそのＩ１０ボートライン上の該当する信号を リード線６５４を介してディジタル出力回路６７０に出力することによって１選 択されたアラーム出力を可能としまたは不能とすることが可能となされる。

シリアルインタフェース６５０は第６図に示すようにマイクロプロセッサ６５０ からＲ５−２３２Ｃシリアル形式の情報をシリアル接続ライン２２によって伝達 する。

この機能を達成するためにマイクロプロセッサ６５０はシリアルに情報のバイト を同時に、そのＩ１０ポートからリード線６５３を介してシリアルインタフェー ス６６０に出力する。マイクロプロセッサ６５０内のシリアル回路は主プログラ ム１３００の実行時に後述のように適当なバウドレートを持つようにプログラム されている。本実施例においてシリアルインタフェース６６０はシリアル接続ラ イン２２によって密度計処理部５０からのデータを受取るためにのみ使用され、 シリアルインタフェース５５１（第５図の密度計処理部５０内に配置される）は これらのリード線を介してデータを伝達するためのみに使用される。なお、イン タフェース６６０はインタフェース５５１と同様であるが反対に機能し、該当す るインタフェースをライン２２に供給するライン駆動部／ライン受動部の対であ る。

第６図に示す表示部６８５は典型的には１対の公知の液晶表示部であって、容積 流量率と全容積流量とを使用者によって選択された３つ、すなわち全油水混合液 、油成分または水成分の内の任意の１つについて連続的に表示する。マイクロプ ロセッサは２０ミリ秒毎に全流量表示を更新し、５００ミリ秒毎に流量率表示を 更新する。その時刻に新しいデータがマイクロプロセッサによってバス６４０の 一部を構成するデータバスに配置され１表示制御部６８０に負荷され、表示部６ ８５の作動が制御される０表示される特定の項目に無関係にマイクロプロセッサ は全項目について連続的に容積流計算を行う。

本発明の装置の作動時に操作員はキーボード６９５によって指令、例えば表示項 目の選択などを入力可能である。マイクロプロセッサ６５０の制御下でキーボー ドエンコーダ６９０がキーボードを２０ミリ秒毎に走査して入力した情報をバス ６４０の一部を構成するデータバスに配置する。

２、　ＤＲＴ６０のソフトウェア ＤＲＴ６０のソフトウェアについて説明する。ソフトウェアは基本的には間欠的 に開動される。その主プログラム１３００を第１３図に示す。シリアル入力中断 ルーチン１４００と２０ミリ秒中断ルーチン１５００との双方がＤＲＴ６０によ って実行され、それぞれ第１４図および第１５Ａ〜１５Ｅ図に示される。なお、 以下の説明において第６図も参照する。

第１３図に示すように主プログラム１３００は最初にブロック１３１０が実行さ れる。ここでＤＲＴ内のマイクロプロセッサ系が構成され始動される。詳細には 、このブロックはマイクロプロセッサをメモリ６３５（第６図）内に配置された ＥＥＰＲＯＭにアクセスさせる。

その後、ブロック１３１０はその他のバス装置、例えばカウンタ６２０．６２５ および６３０、表示制御部６８０などを適当なＲＡＭ位置に配置するソフトウェ アマツプを確立する。これらの作業が完了すると各種の診断とメモリのチェック とを行い、各種のメモリ配置。

例えば一時的なデータ貯蔵、フラグなどをリセットしてゼロとする。つぎに、ブ ロック１３２０が実行される。ここでは各種変数、例えばカウンタ６２５の目盛 係数、マイクロプロセッサ内に配置されるシリアル回路のバウドレート、該当す る場合には小数点位置などが、ＮＯＶＲＡＭからアクセスされて、ＲＡＭメモリ に書込まれる。実行時間を短縮するためにマイクロプロセッサは整数計算のみを 行い、計算および表示のために小数点位置の監視が必要である。つぎにブロック １３３０が実行される。ここではカウンタ６２５に目盛係数をプログラムし、マ イクロプロセッサ６５０内のシリアル回路にバウドレートをプログラムする。つ ぎに、ブロック１３４０が実行される。ここではマイクロプロセッサがカウンタ ６２０および６３０を減算カウントするようにプログラムしカウンタの値をＦＦ ＦＦにセットする。つぎにブロック１３５０が実行される。ここではマイクロプ ロセッサ６５０内のタイマ６４５がプログラムされて２０ミリ秒毎に計時を行い 中断信号をつくるようにプログラムされる。次にブロック１３６０が実行され、 中断をマイクロプロセッサに伝達する。

この点から主プログラム１３００は中断が生ずるのを待っており、中断が処理さ れると待ち状態に復帰する。この段階を示すために決定ブロック１３７０を通り 、ここでは中断が生じない限りつぎつぎに再実行される。ブロック１３８ｏが中 断が生じると実行され中断によって特定のルーチンが実行される。中断は２つの 原因、マイクロプロセッサが入力シリアルデータを検知したときおよび２０ミリ 秒タイマが作動したとき゛に生ずる。各中断は対応するルーチン、第１４図に示 すシリアル中断ルーチン１４００をシリアル情報が入力されたときに、および２ ０ミリ秒タイマが作動したときの第１５Ａ〜１５Ｅ図に示す２０ミリ秒中断ルー チン１５００とが実行される。シリアル中断ルーチン１４００が実行されるとマ イクロプロセッサ内のシリアル回路からのシリアル情報がＲＡＭメモリ６３５に 移送されその後に使用される。２０ミリ秒中断ルーチン１５００の実行時にＤＲ Ｔは容積流量率と全容積流とを計算しＮＯＶＲＡＭにメモリされている値が更新 される。

いづれかの中断ルーチンが完了すると、決定ブロック１３７０に戻りつぎの中断 を待つ。

シリアル中断ルーチン１４００のフローチャートは第１４図に示される。密度計 処理部５０（第５図）がＤＲＴ６０へのシリアルデータの移送を発動する。密度 計処理部は始めにシリアル接続ライン２２の一部をなす送付要求リード（公知で あり図示しない）を高レベルとする。シリアルインタフェース６６０は既にシリ アルデータを受取っていなければ同じくシリアル接続ライン２２の一部をなす送 付クリアリード（公知であり図示しない）を高レベルとする。その後直ちに密度 計処理部内のマイクロプロセッサはそのシリアルインタフェースを介してＤＲＴ 内のマイクロプロセッサにシリアルインタフェース６６０を介して文字をシリア ルに伝達する。これが受取られるとマイクロプロセッサ６５０はシリアル入力中 断を発生する。ここでシリアル中断ルーチン１４０ｏが開始される。最初に、決 定ブロック１４ｏ５を通る。このマイクロプロセッサのシリアル接続は単純な始 動／停止プロトコールでデータをシリアルに伝達する。受取った文字が（スター ト）であればＹＥＳ経路に沿ってブロック１４１０に進む。ここで文字カウンタ をゼロにリセットする。つぎに、ブロック１４１５が実行されて該当するフラグ ＲＥＣＦＬＡＧを（ＦＦ）にセットする。フラグはマイクロプロセッサで読取ら れてシリアル回路からデータを受取っていることを示す。ここで中断ルーチンが 完了するが、シリアルインタフェース６６０からっぎのシリアル情報を受取ると 再び実行される。これに対して受取ったシリアル文字が（ＳＴＡＲＴ）でない場 合には決定ブロック１４２０が実行され１文字が（ＳＴＯＰ）であるか否かを決 定する。

文字が（ＳＴＯＰ）でなければ、決定ブロック１４２ｏがらＮｏ経路を通ってブ ロック１４４ｏに進む。ここではカウンタが増分される。カウンタはマイクロプ ロセッサによって使用された入力する文字の数を監視し、データの全項目が受取 られたか否かを決定し、受取られていればその記憶または処理を発動する。期待 さ九たすべてのデータが受取られていなければ入力するデータの項目は無視され る。つぎに、ブロック１４４５が実行される。ここではＡ　Ｓ　ＣＩ　Ｉから受 取ったシリアルのデータを１０進数ｈｅｘの形式に変換する。つぎに、ブロック １４５ｏが実行されｈｅスのデータをＲＡＭメモリ内のシリアルバッファに入力 する。ここで中断ルーチンが完了するが、シリアルインタフェース６６０がらつ ぎのシリアル信号が入力されると再び開始される。

受取った文字が（ＳＴＯＰ）であれば、これは特定のデータ項目を形成する全項 目を受取ったということを意味して、ＹＥＳ経路に沿ってブロック１４２０から ブロック１４２５に進む。ここでは受取フラグ（ＲＥＣＦＬＡＧ）の値を（００ ）にリセットし、マイクロプロセッサがシリアルデータを受取っておらず従って シリアル回路は繁忙ではないことを示す。つぎに、ブロック１４３ｏに進み。

ｈｅｘ形式の全データ（例えば質量容積変換係数、油カット密度比など）を（Ｒ ＡＭ）、内のシリアルバッファから（ＮＯＶＲＡＭ）内の対応するメモリ位置に 移送する。ここでルーチンは完了する。

２０ミリ秒中断ルーチン１５９０を第１５Ａないし１５Ｅ図に示し、各図の位置 関係を第１５図に示す。

このルーチンはブロック１５０２で開始される。ここで２ｏミリ秒中断ルーチン の実行の間シリアル入力の中断を可能とする。これは入力するシリアル文字が直 ちにマイクロプロセッサによって処理されるようにするために重要である。つぎ に、ブロック１５０４が実行され、パスカウンタの値（ｎ）を１だけ減少させる 。

パスカウンタは始めに２５とされて２０ミリ秒中断ルーチン１５００の各回毎に １だけ減少せしめられる。

従ってパスカウンタは０．５ミリ秒毎にゼロとなる。

容積流量率表示を０．５ミリ秒毎に更新することは。

ちらつきを防止する。この更新のために決定ブロック１５０６がパスカウンタの 値がゼロか否かをテストする。ゼロであれば（ＹＥＳ）経路に沿って１／２秒表 示レート更新ルーチン１５１０に進む、ここで現在の容積流量率が全混合液、油 または水成分について計算し１表示を更新する。この更新ルーチンが完了すると 合計表示ルーチン１５６０に進む。決定ブロック１５０６から（Ｎｏ）経路１５ ０７に沿ってもこのルーチンに進む。

従ってルーチン１５６０は２０ミリ秒毎に実行される。

ここでは先行する２０ミリ、秒間に生じた容積流を全混合液、油および水成分に ついて計算する。この流量値は（ＮＯＶＲＡＭ）に以前にメモリされた対応する 合計流量値に加算されて現在の流量値をつくり、（ＮＯＶＲＡＭ）にメモリされ る。ルーチン１５６０は使用者によって選択された前述３つの１つを表示する。

ルーチン１５６０が終了すると２０ミリ秒中断ルーチン１５００は完了する。

１ノ２秒表示レート更新ルーチン１５１０は前述のように３つの容積流量率、全 混合液、油または水成分の１つについて計算し表示を更新する。このルーチンは 質量流量率（単位時間当りの全質量流量）を０．５秒毎に生ずる質量流パルスを 合計して先行する０、５秒間に生じた合計質量流と組合わせることによって計算 する１組合わせた値が直接毎秒当りの質量流を示す。

すなわち、新しい組合わせ値が０．５秒毎に生じ、適当な容積単位に変換して容 積流量表示を更新するために使用される。過去および現在の０．５秒間に生じた 質量流を使用して質量流量率を決定することは表示の変化を平滑とする。

詳細にはルーチン１５１０の実施においてブロック１５１１がパスカウンタ（ｎ ）をリセットして（２５）とする。ブロック１５１３が実行され、カウンタ６３ ０内の現在のカウントを一時的なメモリ位置（ＮＥｌｔＣＯＵＮＴＯ）に書込む 。このカウントは減少カウント形式で、直前の０．５秒間に生じた質量流を示す 、カウンタ６３０はこのルーチン間にリセットされない、カウンタの内容は単に メモリに保持され、この値からこのルーチンによるつぎの時間間隔におけるカウ ンタの値を減算する基礎として使用され、増加カウント形式の増分カウントを得 る。このようにしてカウンタの内容は増加、減少する。すなわちブロック１５１ ５が実行されてこの０．５秒間に生じた質量流を（ＮＥＩＩＣＯＬＩＮＴＯ）形 式の減少カウント値を（０ＬＤＣＯＵＮＴＯ）から減算することによって増加カ ウント形式で得る。（０ＬＤＣＯＵＮＴＯ）は先行する０、５秒間に生じた合計 質量流である。その後、ブロック１５１７が実行され現在の０．５秒間に生じた 増加カウントの合計質量流に直前の０．５秒間に生じたものに加算して現在の質 量流量率（ＲＡＴＥ）の直接値を得る。

この作業が行われると決定ブロック１５１９が実行され、表示のために質量流量 率を適当な単位に変換するか直接に表示するかを決定する。質量による表示を使 用者が選択しなければ決定ブロック１５１９から（〜０）経路に沿ってブロック １５２２に進む、ここで質量容積変換係数（ＭＡＳＳ　Ｃ０ＮｖＥＲＴ）が質量 流量率に乗算される。

この係数は密度計処理部５０（第５図および第１０図）で計算されてＤＲＴ６０ にシリアルに伝達され（Ｎ　ＯＶ　ＲＡ　Ｍ　）にメモリされる。この結果が、 全混合液の容積流量率（Ｅ　ＶＯＬ　Ｒ）である。つぎに、決定ブロック１５２ ４が実行され全油水温合液（混合液モード）の容積流量率を表示するか否かを決 定する。全油水混合液が選択されない場合には決定ブロック１５２７が実行され る。ここでは油または水成分が選択される。油成分が選択されると（油モード） ブロック１５３０が実行され全混合液の容積流量率に油カット密度比（ＤＲｏ） が乗算され油成分に対する容積流量率（ＯＩＬ　ＶＯＬ　Ｒ）が得られる。前述 にように密度比は密度計処理部５０で計算され（第５図、第１１Ａなイシ第１１ Ｃ図参照）　ＣＲ７６０４ｍ伝達され（ＮＯＶＲＡＭ）にメモリされる。水成分 が選択されると（水モード）ブロック１５２７から（Ｎｏ）経路１５２８に沿っ てブロック１５３２に進む。ここで全混合液の容積流量率に水カツト密度比（Ｄ Ｒｕ）が乗算され水成分のみに対する容積流量率（Ｗ　ＶＯＬ　Ｒ）が得られる 。前述にように密度比は密度計処理部５０で計算され、ＤＲＴ６０にシリアルに 伝達され（ＮＯＶＲＡＭ）にメモリされる。

つぎに、ブロック１５３４が、決定ブロック１５１９の（ＮＯ）経路を経由して （マスモードが選択されたとき）および決定ブロック１５２５から（ＹＥＳ）経 路を経由して（全混合液の容積流量率を表示するとき）およびブロック１５３０ または１５３２から（油または水成分についての容積流量率を表示するとき）、 実行される。

マスモードが選択されたとき決定ブロック１５３４からブロック１５３６に進み 、可変表示（ＲＤＩＳＰＬＡＹ）を（ＲＡＴＥ）とする（全混合液についての質 量流量率）ようにセットする。マスモードが選択されなかったときはブロック１ ５３９が実行される。混合液モードが選択されると決定ブロック１５３９から（ ＹＥＳ）経路を経由してブロック１５４１に進む。ここで（Ｅ　ＶＯＬ　Ｒ）に 表示変数をセットする（全混合液についての容積流量率）。

混合液モードが選択されなかったときは（Ｎｏ）経路を経由し決定ブロック１５ ３９から決定ブロック１５４２に進む。油モードの場合には決定ブロック１５４ ２から（ＹＥＳ）経路を経由してブロック１５４４に進み、表示の変数を（ＯＩ Ｌ　ＶＯＬ　Ｒ）（油成分についての容積流量率）とする。水モードの場合には 決定ブロック１５４２から（ＮＯ）経路を経由してブロック１５４６に進み、表 示の変数を（ｖ　ｖｏＬＲ）（水成分についての容積流量率）にセットする。ブ ロック１５３６．１５４１．１５４４．１５４６のいづれかが実行されるとブロ ック１５４８が実行される。ブロック１５４８は表示の変数値（ＲＤＩＳＰＬＡ Ｙ）を２進数（ＢＣＤ）に変換しブロック１５５０によって表示部６８５の流量 率とする。現在の０．５秒間に生じてつぎの０．５秒間に使用される減少カウン トの質量流量値と増加カウントの質量流量率値とをセーブするためにブロック１ ５５２が実行されて（ＲＡＴＥ）と（ＯＬＤＣＯＵＮＴＯ）と（ＮＥすＣ０ＵＮ ＴＯ）とを適当な値にセットする。これで１７２秒表示レート更新ルーチン１５ １０　カ完了する。

合算表示ルーチン１５６０は、０．５秒間隔でかつルーチン１５６０の完了時に および２０ミリ秒間隔で、かつ決定ブロック１５０６からの（Ｎｏ）経路を経由 して実行される。このルーチンは全混合液、油および水成分の先行する２０ミリ 秒間に生じた容積流量を計算し、別個にかつ連続的にこれら３つの容積流量値を 合算し。

さらに、使用者によって選択された１つについて合計された流量値を表示する。

このルーチンの最初はブロック１５６２である。ここでマイクロプロセッサはカ ウンタ６２０にメモリされたカウントを読み、カウンタ６２０は先行する２０ミ リ秒間に第６図に示すカウンタ６２５によって生じた予め目盛られた流量パルス を合算する。カウントは一時的なメモリ位１！　（ＮＩＪ：Ｃ０ＬＩＮＴ　２） にメモリされる。カウンタはこのルーチンの実行間リセットされない。カウンタ の内容は単に保持されてこれから、つぎの時間間隔の間にこのルーチンによって カウンタによって得られた値を減算して増分カウントを増加カウント形式で与え る。このようにしてカウンタは増加減少形式となされる。詳細には、合算した増 加カウント形式の値（ＯＬＤＣＯＵＮＴ　２）を与えるブロック１５６４が実行 されるが、これは現在の値（ＯＬＤＣＯＵＮＴ　２）から減少カウント形式の（ ＮＥＷＣＯＬＩＰＶＴ　２）を減算して結果の値（ＯＬＤＣＯＵＮＴ　２）を、 メモリする。つぎに、ブロック１５６６が実行され合算質量流（ＭＡＳＳ　ＴＯ ＴＡＬ）の現在値に（ＯＬＤＣＯＵＮＴ　２）を加算シテその結果ノ（ＭＡＳＳ 　ＴＯＴＡＬ）を（ＮＯＶＲＡＭ）　ニ戻す。

つぎにブロック１５６８が実行され、先行する２０ミリ秒間に生じた全油水混合 液の容積流（ＮＥｔｉ’　ＥＭＵＬＳＩＯＮ　ＶＯＬ）を計算し合算する。この ため、マイクロプロセッサは、始めに質量容積変換係数（ＭＡＳＳ　Ｃ０ＮＶＥ ＲＴ）を、（ＮＯＶＲＡＭ）から読取る。前述のようにこの係数は密度計処理部 ５０で計算され（ＤＲＴ）　６０にシリアルに伝達され（ＤＲＴ）内の（ＮＯＶ ＲＡＭ）にメモリされたものである。その後に、先行する２０ミリ秒間の質量流 （ＯＬＤＣＯＵＮＴ　２）に係数（ＭＡＳＳ　Ｃ０ＮＶＥＲＴ）が乗算されて先 行する２０ミリ秒間の容積流を示す値（ＮＥＷ　ＥＭｔｊＬＳＩＯＮ　ＶＯＬ） が得られる。

ブロック１５７０が実行され、現在の全混合液の合算容積値（ＥＭｕＬＳＩＯＮ 　ＴＯＴＡＬ）に前述（ＮＥＩＩＩＥＭＵＬＳＩＯＮ　ＶＯＬ）を加算して合算 値を得る。この結果により、合算容積値（ＥＭＬＩＬＳＩＯＮ　ＴＯＴＡＬ）が 更新され、　（ＮＯＶＲＡＭ）　ニ再びメモリされる。

先行する２０ミリ秒間の容積流（ＮＥｌｌ・ＥＭＵＬＳＩＯＮ　ＶＯＬ）が決定 されると、これを利用して混合液中の泊および水成分の容積流の計算および合算 ができる。詳細にはブロック１５７２が始めに実行される。ここで油カット密度 比（ＤＲｏ）が（Ｎ　ＯＶ　ＲＡ　Ｍ　）から得られる。前述のようにこの値は 密度計処理部５０で以前に計算されシリアルに（ＤＲＴ）　６０に伝達され（Ｎ ＯＶＲＡＭ）にメモリされている。コノ値（ＤＲｏ）を容積流（ＮＥＷ　ＥＭＬ ｉＬＳＩＯＮ　ＶＯＬ）Ｌ：乗算して油成分の容積流（ＮＥｗ　０ＩＬ）が得ら れる。ブロック１５７４が実行され油成分の容積流（ＮＥＷ　０ＩＬ）を現在の 合計容積流（ＯＩＬ　ＴＯＴＡＬ）に加算して合計容積流を更新Ｌ（ＯＩＬ　Ｔ ＯＴＡＬ）としテ（ＮＯＶＦＩＡＭ）　ニメ−１＝すする。水の容積流の計算は ブロック１５７６で行なう。ここでは水カツト密度比（ＯＲ、）が（ＮＯＶＲＡ Ｍ）から得られる。前述と同様にこの値は密度計処理部５０で以前に計算されシ リアルにＤＲＴ６０に伝達され（ＮＯＶＲ−ＡＭ）にメモリされる。コノ値（Ｄ Ｒｕ）を容積流（ＮＥＷ　ＥＭＬＩＬＳＩＯＮ　ＶＯＬ）Ｌ：乗算し水成分の容 積流（ＮＥＷ　ＷＡＴＥＲ）が得られる。ブロック１５７８が実行され、水成分 の容積流（ＮＥＷ　ｖＡＴＥＲ）を現在の合計容積流（ｖＡＴ＋：８ＴＯＴＡＬ ）に加算して合計容積流を更新しくＷＡＴＥＲ丁０丁ＡＬ）として（ＮＯＶＲＡ Ｍ）にメモリする。

ここですべての容積値が合算されたので、容積流測定値と対応する合計流量とを 表示のために選択する。

詳細には使用者によってマスモードが選択されると（’ｆＥｓ）経路に沿って決 定ブロック１５８０から実行ブロック１５８３に進む。ここで１示変数（ＴＯＴ ＡＬ）を合計質量流（ＭＡＳＳ　ＴＯＴＡＬ）に設定する。マスモードが選択さ れなければ、（Ｎｏ）経路に沿い決定ブロック１５８０からブロック１５８５に 進む、使用者が混合液モードを選択すれば決定ブロック１５８５から実行ブロッ ク１５８８に（ＹＥＳ）経路に沿って進む。ここで表示変数の値を全油水混合液 の合計容積流（ＥＭＵＬＳＩＯＮ　ＴＯＴＡＬ）に設定する。使用者が混合液モ ードを選択しなければ決定ブロック１５８５から（ＮＯ）経路に沿って決定ブロ ック１５９０に進み、水または油のいづれかを決定する。

詳細には油モードが選択されて決定ブロック１５９０から実行ブロック１５９３ に（ＹＥＳ）経路に沿って進み、ここで表示変数の値を油の合計容積流（ＯＩＬ 　ＴＯＴＡＬ）に設定する。油モードが選択されなければ、決定ブロック１５９ ０から（Ｎｏ）経路に沿い実行ブロック１５９５に進み、この場合には、表示変 数の値７）１水の合計容積流（ＷＡＴＥＲＴＯＴＡＬ）に設定される。ブロック １５８３．１５８８．１５９３．１５９５の実行が完了すると、ブロック１５９ ７が実行される。ブロック１５９７は表示変数（ＴＯＴＡＬ）の値を２進法から ＢＣＤに変換し、表示部６８５に生ずる合計流の現在値として、ブロック１５９ ９による表示を可能とする。

ＤＲＴ６０は混合液中の油および水成分の質量流測定値と各成分の容積流測定値 を容易に提供する。この機能を達成するために下記の式が質量基準の水カツト値 （ｖｃｍ）と質量基準の油カット値（ＯＣｍ）とを得るために使用されるが、こ れらは全質量流中に水および油成分が寄与する比例量をそれぞれ示す。

ＷＣｍ＝（ｒｈｏｔｕ−Ｈ（ｄ＋＊−ｒｈｏｔｏ・Ｈ））÷ｄｍ（ｒｈｏｔｕ− Ｈ−ｒｈｏｔｏ・Ｈ）　（２７）ＯＣｍ＝　１−ＷＣ＋ｍ　（２ｇ） 質量流量率と合計質量流とに単に質量基準の水カツト値と質量基準の油カット値 とをそれぞれ乗算することによって水および油成分の質量流量率と合計質量流と を得ることができる。容積基準の水および油カット値（式２０および２１）と、 質量基準の水および油カット値（式２７および２８）を使用する計算をＤＲＴ６ ０内で行うことによって流量率と合計流量との容積的および質量的な測定が同時 に有利に実施可能である。本発明を正味油量計としてするときも容品に容積的お よび質量的測定が可能である。

さらに、本発明の密度計は２つの流体を順次に装置を流して管周期と温度測定と を行うことによって較正される。望ましい実施例において空気と水とを使用した が、密度値が温度の関数として既知な任意の流体が使用可能である。

さらに、ＤＲＴ６０は油水混合液の油および水成分の容積的および質量的測定の ために使用したが、流れの中の任意の２つの互いに非溶性の成分の容積的および 質量的測定に使用可能である。各成分の基準密度値が判って使用者によって入力 されれば前述と同様にして計算される。原油と塩水との混合液以外のときは全混 合液および各成分の物理的特性は前述のものと相違する。例えば温度変化に対す る各成分の密度変化を補償する式、および各成分の密度比および質量容積変換係 数を計算する式が変化する。本発明の装置は３つ以上の成分を有する混合液の容 積的および質量的測定にも適用可能である。この場合、２０ミリ秒中断ルーチン １５００は付加的に密度比を計算し混合液中の付加的な成分の容積および質量流 の加算を行うように改変する必要がある。

実施例においてはＵ字形流管を使用したが、管が軸線の回りに振動し非慣性的基 準フレームを確立し得るものであれば任意の形状１寸法のものであってよい。

例えば管を直線状、Ｓ字形、ループ状のものとしてもよい、２つの平行な管を示 しているが、３本以上であってもよい。管は直線状のばね定数を有する材料、例 えば３１６Ｌステンレス鋼から形成されたが、非直線状のばね定数を有する材料 であってもその振動運動の範囲内において正確な特性のばね定数を有する材料製 としてよい。

本発明の特定実施例について説明したが、当業者は本発明の範囲内において各種 変形を実施可能である。

第３Ａ図 ；Ｌ＋’ｂ　（ＩＥ　’ｉ；　ｍ） 第３Ｂ図 Ｒ″ 第７図 ｐグ主７”ｏ７’９１ａ 第９５図 第９Ｃ図 第９ｐ図 第１０図 第３１Ａ図 第１７Ｂ図 第１３図 第１４図 第１５δ図 竺ＩＣ；ｎＦ７ 第１５ｃ図 笛ＩＥＦ−ｔ”ａ ンｐ　ＩＯＶνＮ 国際調査報告 ・−一！−？マー−↑を鴫−−ａｌｋｎるＬ喝−１１噸・−瞥−曙ト・？ＣτＩ ′ＵＳと１７１０２２７０国際調査報告 ｕｓ　Ｂ７０２２７０

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. １．少くとも１つの流管を有して流体が該流管に流れるとき曲げ軸線の回りに実 質的にサイン波状に共振振動するように該流管が駆動されるコリオリ計を使用し て未知の前記流体の密度を測定する方法にして、既知の密度値を有する予め定め た流体を前記流管に流して流管を共振振動せしめて周期を測定し、該流管の振動 の測定された周期の関数として密度を特性づける予め定めた関係の少くとも１つ の係数値を決定する、工程を含む較正工程と、 未知の密度値を有する流体を前記流管に流して流管を共振振動せしめて対応する 周期を測定し、前記予め定めた流体について測定された周期値と前記係数値とに よって与えられる関係を解いて未知の流体の密度を決定する工程を含む密度決定 工程とを含むことを特徴とする前記方法。
2. ２．請求項１に記載の方法にして、 第１の既知の密度値を有する第１の流体を前記流管に流して流管を共振振動せし めて周期の第１の値を測定し、 第２の既知の密度値を有する第２の流体を前記流管に流して流管を共振振動せし めて周期の第２の値を測定し、 第１および第２の密度値と第１および第２の測定された周期値とを使用して第１ および第２の係数値を決定する工程を含むことを特徴とする前記方法。
3. ３．請求項２に記載の方法にして、前記関係がｄを密度、Ｔを測定された周期、 ａ、ｂを係数としたとき、ｄ＝ａＴ２＋ｂで示されることを特徴とする前記方法 。
4. ４．請求項３に記載の方法にして、前記係数の１つが温度依存係数の直線積と定 数とを含み、前記方法が、 前記第１および第２の既知の流体と未知の流体とをつぎつぎに流管に流すときに 同時に温度を測定し、測定された流管の温度に応答して対応する温度依存係数を 前記第１および第２の既知の流体と未知の流体とについて決定する工程を含むこ とを特徴とする前記方法。
5. ５．請求項４に記載の方法にして、前記第１および第２の流体として空気および 水をつぎつぎに流管に流すことを特徴とする前記方法。
6. ６．少くとも１つの流管を有して流体が該流管を流れるとき曲げ軸線の回りに実 質的にサイン波状に共振振動するように該流管が駆動されるコリオリ計を使用し て未知の前記流体の密度を測定する計測装置に使用する方法において、 第１の密度値を有する第１の流体を流管に流して流管が共振振動する第１の周期 を測定し、第２の密度値を有する第２の流体を流管に流して流管が共振振動する 第２の周期を測定し、第１および第２の周期値を２乗して対応する第１および第 ２の２乗周期値を計算し、 未知の流体を流管に流して流管が共振振動する第３の周期を測定し、 該第３の周期値を２乗して第３の２乗周期値を計算し、 第１、第２および第３の２乗周期値と第１および第２の既知の密度値とから未知 の流体の密度値を決定する各工程を含むことを特徴とする前記方法。
7. ７．請求項６に記載の方法にして、 選択された流体を前記流管に流し、 該流体が流管に流れるときの流管の振動周期を測定し、 該流体が流管に流れるときの流管の温度を測定し、測定した温度に応答して該流 管の温度依存計数値を決定し、 測定された周期を２乗して２乗周期値を計算し、２乗周期値と前記温度依存係数 値とを乗算して１つの項の値を求め、 該項の値をその後の使用のためにメモリする工程を含むことを特徴とする前記方 法。
8. ８．請求項７に記載の方法にして、第１および第２の流体として空気および水を つぎつぎに流管に流すことを特徴とする前記方法。
9. ９．請求項８に記載の方法にして、 第１の中断ベースで前記周期測定値を処理して対応する数値を求め、 該数値の周期値を第２の中断ベースで処理して未知の密度値を求める各工程を含 むことを特徴とする前記方法。
10. １０．請求項９に記載の方法にして、 管周期によって限定される時間間隔の間の時計パルスをカウントして間隔の終了 時に第１の中断を生ぜしめ、 規則的な時間間隔で第２の中断を生ぜしめる工程を含むことを特徴とする前記方 法。
11. １１．少くとも１つの流管を有して流体が該流管に流れるとき曲げ軸線の回りに 実質的にサイン波状に共振振動するように該流管が駆動されるコリオリ計を使用 して未知の前記流体の密度を測定する計測装置において、 既知の密度値を有する予め定めた流体を前記流管に流して流管を共振振動せしめ て周期を測定する手段と、該流管の振動の測定された周期の関数として密度を特 性づける予め定めた関係の少くとも１つの係数値を決定する手段と、を含む較正 工程を実施する手段と、未知の密度値を有する流体を前記流管に流して流管を共 振振動せしめて対応する周期を測定する手段と、前記予め定めた流体について測 定された周期値と前記係数値とによって与えられる関係を解いて未知の流体の密 度を決定する手段と、を含む密度決定手段と、を含むことを特徴とする前記装置 。
12. １２．請求項１１に記載の装置にして、第１および第２の既知の密度値を有する 第１および第２の流体をつぎつぎに流管に流して流管が共振振動する第１および 第２の周期値を測定する手段と、第１および第２の測定された周期値と第１およ び第２の密度値とを使用して前記関係の第１および第２の係数値を決定する手段 と、を含むことを特徴とする前記装置。
13. １３．請求項１２に記載の装置にして、前記関係がｄを密度、Ｔを測定された周 期、ａ、ｂを係数としたとき、ｄ＝ａＴ２＋ｂで示されることを特徴とする前記 装置。
14. １４．請求項１３に記載の装置にして、前記係数の１つが温度依存係数の直線積 と定数とを含み、前記装置が、 前記第１および第２の既知の流体と未知の流体とをつぎつぎに流管に流すときに 同時に温度を測定する手段と、 測定された流管の温度に応答して対応する温度依存係数を前記第１および第２の 既知の流体と未知の流体とについて決定する手段と、を含むことを特徴とする前 記装置。
15. １５．請求項１４に記載の装置にして、前記コリオリ計が、 第１および第２の流管と、 前記流体をそれぞれの流管に導入、導出する入口および出口マニフォルドであっ て、入口マニフォルドで流体は両流管に分割され、出口マニフォルドで流体は両 流管から出る流体が合流せしめられる前記マニフォルドと、 前記流管の対応する端部を収容し前記入口および出口マニフオルドに固定され、 入口マニフォルドから出る流体を分割して両流管に導きおよび両流管から出る流 体を合流せしめて出口マニフォルドに導く取付ブロツクと、 駆動信号に応答して両流管を対抗するサイン波状パタンで共振周波数で振動せし める手段と、少くとも１つの流管の運動を検知する手段と、流管の１つに固定さ れその温度を検知する手段と、検知された流管の運動と検知された温度とを処理 して未知の流体の密度値を得る回路手段と、を含むことを特徴とする前記装置。
16. １６．請求項１５に記載の装置にして、前記流管がＵ字形、直線形、Ｓ字形また はループ状である、ことを特徴とする前記装置。
17. １７．請求項１６に記載の装置にして、第１および第２の流体として空気および 水をつぎつぎに前記流管に流す手段を含む、ことを特徴とする前記装置。
18. １８．少くとも１つの流管を有して流体が該流管に流れるとき曲げ軸線の回りに 実質的にサイン波状に共振振動するように該流管が駆動されるコリオリ計を使用 して未知の前記流体の密度を測定する計測装置において、 それぞれ第１および第２の密度値を有する予め定めた第１および第２の流体をつ ぎつぎに前記流管に流して流管を共振振動せしめて第１および第２の周期値を測 定し且つ、未知の流体を該流管に流して流管を共振振動せしめて第３の周期値を 測定する手段と、該第１、第２および第３の周期値をそれぞれ２乗して対応する 第１、第２および第３の２乗周期値を求め、該第１、第２および第３の２乗周期 値と第１および第２の密度値の関数として未知の流体の密度値を決定する手段と 、を含むことを特徴とする前記装置。
19. １９．請求項１８に記載の装置にして、前記コリオリ計が、 第１および第２の流管と、 前記流体をそれぞれの流管に導入、導出する入口および出口マニフォルドであっ て、入口マニフォルドで流体は両流管に分割され、出口マニフォルドで流体は両 流管から出る流体が合流せしめられる前記マニフォルドと、 前記流管の対応する端部を収容し前記入口および出口マニフォルドに固定され、 入口マニフォルドから出る流体を分割して両流管に導きおよび両流管から出る流 体を合流せしめて出口マニフォルドに導く取付ブロックと、 駆動信号に応答して両流管を対抗するサイン波状パタンで共振周波数で振動せし める手段と、少くとも１つの流管の運動を検知する手段と、流管の１つに固定さ れその温度を検知する手段と、検知された流管の運動と検知された温度とを処理 して未知の流体の密度値を得る回路手段と、を含むことを特徴とする前記装置。
20. ２０．請求項１９に記載の装置にして、前記流管がＵ字形、直線形、Ｓ字形また はループ状である、ことを特徴とする前記装置。
21. ２１．請求項２０に記載の装置にして、前記第１、第２および第３の値を測定す る手段が、選択された流体が流管を流れるとき該流管が振動する周期を測定する 手段を含み、 前記２乗し決定する手段が、 選択された流体が流管を流れるとき検知された温度に応答して温度依存係数値を 決定する手段と、前記周期測定値を２乗して２乗周期測定値を与える手段と、 ２乗周期測定値に温度依存係数値を乗算して１つの項の値を求める手段と、 該項の値をその後の使用のためにメモリする手段とを含むことを特徴とする前記 装置。
22. ２２．請求項２１に記載の装置にして、前記第３の周期測定値を第１の中断ベー スで処理して対応する数値を求め、該数値周期測定値を第２の中断ベースで処理 して未知の流体の密度を決定する手段、を含むことを特徴とする前記装置。
23. ２３．請求項２２に記載の装置にして、管周期によって限定される時間間隔の間 の時計パルスをカウントして間隔の終了時に第１の中断を生ぜしめ、該間隔の終 期に存在するカウントが前記流管の振動する周期と同時に生ずるようにする手段 を含むことを特徴とする前記装置。
24. ２４．請求項２３に記載の装置にして、規則的な時間間隔で第２の中断を生ぜし める手段をさらに含むことを特徴とする前記装置。
25. ２５．請求項２４に記載の装置にして、前記第１および第２の流体として空気お よび水をつぎつぎに流管に流す手段を含むことを特徴とする前記装置。
26. ２６．未知の流体の密度を測定する装置にして、第１および第２の流管と、 前記流体をそれぞれの流管に導入、導出する入口および出口マニフオルドであっ て、入口マニフォルドで流体は両流管に分割され、出口マニフォルドで流体は両 流管から出る流体が合流せしめられる前記マニフオルドと、 前記流管の対応する端部を収容し前記入口および出口マニフォルドに固定され、 入口マニフォルドから出る流体を分割して両流管に導きおよび両流管から出る流 体を合流せしめて出口マニフォルドに導く第１および第２の取付ブロックと、 駆動信号に応答して両流管を対抗するサイン波状パタンで共振周波数で振動せし める手段と、少くとも１つの流管の運動を検知する手段と、流管の１つに固定さ れてその温度を検知する手段と、 を含むコリオリ計と、 第１および第２の密度値を有する第１および第２の流体をつぎつぎに前記流管に 流したとき少くとも１つの流管の共振振動の第１および第２の周期値を測定し、 且つ未知の流体を流管に流したときの共振振動の第３の周期値■測定する手段と 、 第１、第２および第３の周期値をそれぞれ２乗して対応する第１、第２および第 ３の２乗周期値を求め、該第１、第２および第３の２乗周期値と第１および第２ の密度値との関数として未知の流体の密度値を得る手段と、 を含む回路手段と、を含むことを特徴とする前記装置。
27. ２７．請求項２６に記載の装置にして、前記流管がＵ字形、直線形、Ｓ字形また はループ状である、ことを特徴とする前記装置。
28. ２８．請求項２７に記載の装置にして、前記２乗し決定する手段が、 検知された温度に応答して、選択された流体が流管を流れるときの該流管の温度 依存係数を決定する手段と、 前記選択された流体の測定された周期値を２乗して２乗周期値を求める手段と、 ２乗周期値に温度依存係数値を乗算し１つの項の値を求める手段と、 該項の値をその後の使用のために回路手段内にメモリする手段とを含むことを特 徴とする前記装置。
29. ２９．請求項２８に記載の装置にして、前記第３の周期測定値を第１の中断ベー スで処理して対応する数値を求め、該数値の周期測定値を第２の中断ベースで処 理して対応する未知の流体の密度値を求める手段とをさらに含むことを特徴とす る前記装置。
30. ３０．請求項２９に記載の装置にして、管周期によって限定される時間間隔の間 の時計パルスをカウントして間隔の終了時に第１の中断を生ぜしめ、該間隔の終 期に存在するカウントが前記流管の振動する周期と同時に生ずるようにする手段 を含むことを特徴とする前記装置。
31. ３１．請求項３０に記載の装置にして、規則的な時間間隔で第２の中断を生ぜし める手段をさらに含むことを特徴とする前記装置。
32. ３２．請求項３１に記載の装置にして、前記第１および第２の流体として空気お よび水をつぎつぎに流管に流す手段を含むことを特徴とする前記装置。