JPH0266410A - コリオリ質量流量計 - Google Patents
コリオリ質量流量計Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はコリオリ質量流量計を使用して実質的に減少し
た調和内容を有する質量流量率信号を与える装置および
関連する方法に関する。
た調和内容を有する質量流量率信号を与える装置および
関連する方法に関する。
従来の技術
]リオリ質量流量計は各種の処理流体の質量流量の正確
な測定めために広く使用されるようになってきている。
な測定めために広く使用されるようになってきている。
米国特許筒4,491,025号明細書に示す典型的な
コリオリ質量流量計は、1本または2本の平行な流管、
代表的にはU字形の金属管を含む。各流管は軸線の周り
に揺動廃動されて基準の回転フレームを生成する。U字
形の流管ついてこの軸線は曲げ軸線と名付けられる。処
理流体が各揺動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、力の方向は流体の速度の方向
と管の角速度の方向とに対して直角である。この反作用
的なコリオリカは各管を捻り軸線の周りに捻り、捻り軸
線はU字形の流管の場合に曲げ軸線に対して直角である
。捻りの量は管を通って流れる処理流体の質量流量に関
連する。捻りの量は一方または双方の流管に取付けられ
た磁気的速度センサから得られた速度信号を使用して通
常測定され、各流管の相対的なまたは固定の基準に対す
る運動の完全な速度態様を与える。
コリオリ質量流量計は、1本または2本の平行な流管、
代表的にはU字形の金属管を含む。各流管は軸線の周り
に揺動廃動されて基準の回転フレームを生成する。U字
形の流管ついてこの軸線は曲げ軸線と名付けられる。処
理流体が各揺動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、力の方向は流体の速度の方向
と管の角速度の方向とに対して直角である。この反作用
的なコリオリカは各管を捻り軸線の周りに捻り、捻り軸
線はU字形の流管の場合に曲げ軸線に対して直角である
。捻りの量は管を通って流れる処理流体の質量流量に関
連する。捻りの量は一方または双方の流管に取付けられ
た磁気的速度センサから得られた速度信号を使用して通
常測定され、各流管の相対的なまたは固定の基準に対す
る運動の完全な速度態様を与える。
このようなコリオリ質量流量計において流量計を通る流
体の質量流量率は1例えばそれぞれの振動運動の中心平
面などの予め定めた位置で流管の一方の側方脚上に位置
する一点と、例えばそれぞれの振動運動の中心平面など
の予め定めた位置で流管の他方の側方脚上に位置する対
応する一点とをそれぞれの流管が横切る瞬間の間の経過
時間に比例する。平行二重管コリオリ流量計の場合、こ
の時間は共鳴周波数において両流管に発生する速度信号
の位相差に等しい。従ってコリオリ流量計設計の最終的
な目標は共鳴周波数で流管が駆動されているとき該流管
の運動の時間間隔を測定することである。
体の質量流量率は1例えばそれぞれの振動運動の中心平
面などの予め定めた位置で流管の一方の側方脚上に位置
する一点と、例えばそれぞれの振動運動の中心平面など
の予め定めた位置で流管の他方の側方脚上に位置する対
応する一点とをそれぞれの流管が横切る瞬間の間の経過
時間に比例する。平行二重管コリオリ流量計の場合、こ
の時間は共鳴周波数において両流管に発生する速度信号
の位相差に等しい。従ってコリオリ流量計設計の最終的
な目標は共鳴周波数で流管が駆動されているとき該流管
の運動の時間間隔を測定することである。
発明が解決しようとする課題
従来、この時間間隔はゼロ交叉またはレベル検知技術に
よって両速度センサ信号の対応する点の発生を検知する
。このようにして得られた時間間隔測定値は流管の基本
的周波数の調和倍数による成分を含むことが判った。こ
れら調和倍数は機械的計量装置自体または磁気的速度セ
ンサにおける非直線性によることが多い。これらの調和
倍数は時間間隔測定値に誤差を生ずる不利があり、管セ
ンサによって生ずる速度信号に誤差を生ずる。この誤差
によって2つの流管センサ信号間に位相差が生じ、これ
によって正しい値から変化して流量計の精度が低下する
。詳細には2つの流管のそれぞれについての速度センサ
信号間に時間遅れが生ずる。調和倍数、特に基本的流管
駆動周波数のゼロ状態のとき非ゼロ値として現われる調
和倍数は各速度波形に位相偏位と同等な誤差成分となる
。
よって両速度センサ信号の対応する点の発生を検知する
。このようにして得られた時間間隔測定値は流管の基本
的周波数の調和倍数による成分を含むことが判った。こ
れら調和倍数は機械的計量装置自体または磁気的速度セ
ンサにおける非直線性によることが多い。これらの調和
倍数は時間間隔測定値に誤差を生ずる不利があり、管セ
ンサによって生ずる速度信号に誤差を生ずる。この誤差
によって2つの流管センサ信号間に位相差が生じ、これ
によって正しい値から変化して流量計の精度が低下する
。詳細には2つの流管のそれぞれについての速度センサ
信号間に時間遅れが生ずる。調和倍数、特に基本的流管
駆動周波数のゼロ状態のとき非ゼロ値として現われる調
和倍数は各速度波形に位相偏位と同等な誤差成分となる
。
この誤差成分は基本的湘動周波数に対する所定の調和倍
数の関係が変化すると著しく増大する。例えば3倍調和
倍数などのある調和倍数は、ある位相差の場合は微少で
あるが、ある位相差の場合は著しく大となる。質量流量
率に影響を及ぼす位相偏位は通常小であるが、ある調和
倍数の場合は測定された位相偏位に大きい誤差成分を生
じ、従って測定された質量流量率に大きい誤差を生ずる
。
数の関係が変化すると著しく増大する。例えば3倍調和
倍数などのある調和倍数は、ある位相差の場合は微少で
あるが、ある位相差の場合は著しく大となる。質量流量
率に影響を及ぼす位相偏位は通常小であるが、ある調和
倍数の場合は測定された位相偏位に大きい誤差成分を生
じ、従って測定された質量流量率に大きい誤差を生ずる
。
すなわち、測定された時間差は真の質量流量率に関連す
る真の位相偏位成分のみでなく調和倍数による誤差成分
を含んでいる。駆動周波数のすべての調和倍数のうち、
2倍調和倍数が最大の誤差成分を与える。すなわち、時
間間隔測定による質量流量率測定は誤差成分を含む。
る真の位相偏位成分のみでなく調和倍数による誤差成分
を含んでいる。駆動周波数のすべての調和倍数のうち、
2倍調和倍数が最大の誤差成分を与える。すなわち、時
間間隔測定による質量流量率測定は誤差成分を含む。
コリオリ質量流量計において調和倍数を除去するいくつ
かの提案がなされているが、これらは不十分である。詳
細には、屡々使用されている一つの技術ではゼロ(レベ
ル)交叉検知器の前にバンドパスフィルタ、例えばシェ
ビシェブ(Chebyshev)又はバタワース(Bu
tterworth)型アナログフィルタを配置する。
かの提案がなされているが、これらは不十分である。詳
細には、屡々使用されている一つの技術ではゼロ(レベ
ル)交叉検知器の前にバンドパスフィルタ、例えばシェ
ビシェブ(Chebyshev)又はバタワース(Bu
tterworth)型アナログフィルタを配置する。
しかし、これらのフィルタの出力は温度によって変化す
る。さらに、温度変化に対して互いに正確に作用する2
つのフィルタを得ることが困難である。2つのアナログ
フィルタの温度特性がいくらか相違していると、温度変
化によって位相測定値、従って質量流量率側定値に誤差
が生ずる。この欠点を除去するための技術として流管セ
ンサによるアナログ信号をディジタル値に変換し、これ
をディジタルにフィルタした後に再びアナログに変換し
通常のゼロ交叉検知器で位相を測定する。これは著しく
複雑で商業的計器として過度に高価である。
る。さらに、温度変化に対して互いに正確に作用する2
つのフィルタを得ることが困難である。2つのアナログ
フィルタの温度特性がいくらか相違していると、温度変
化によって位相測定値、従って質量流量率側定値に誤差
が生ずる。この欠点を除去するための技術として流管セ
ンサによるアナログ信号をディジタル値に変換し、これ
をディジタルにフィルタした後に再びアナログに変換し
通常のゼロ交叉検知器で位相を測定する。これは著しく
複雑で商業的計器として過度に高価である。
さらに、調和倍数は実験室での測定条件では発生しない
ことが多い。実際に調和倍数、特に2次調和倍数はすべ
ての流れ条件で発生しない。実地において所定の設備に
発生する調和倍数は予測不能である。測定される処理流
体の密度は時刻によって変化することも多い。従って流
管が振動する共鳴周波数と調和倍数の周波数とは密度の
変化に対応して変化する。すなわち、この調和倍数の周
波数を予測することの困難性は各所定の実地条件におい
て存在し、密度変化による調和倍数の周波数偏位が困難
性を倍増し、調和倍数を速度センサ信号または時間間隔
測定値からフィルタして除去する問題を複雑化する。
ことが多い。実際に調和倍数、特に2次調和倍数はすべ
ての流れ条件で発生しない。実地において所定の設備に
発生する調和倍数は予測不能である。測定される処理流
体の密度は時刻によって変化することも多い。従って流
管が振動する共鳴周波数と調和倍数の周波数とは密度の
変化に対応して変化する。すなわち、この調和倍数の周
波数を予測することの困難性は各所定の実地条件におい
て存在し、密度変化による調和倍数の周波数偏位が困難
性を倍増し、調和倍数を速度センサ信号または時間間隔
測定値からフィルタして除去する問題を複雑化する。
調和倍数を速度センサ信号または測定値から除去するこ
との困難性と費用とにより、従来はコリオリ流量計のこ
れらの信号または時間間隔測定値は除去困難な調和倍数
を含むものであると認めていた。調和倍数は高精度計凋
装置に過大な誤差を発生する危険があるので、従来コリ
オリ流量計は制限された精度を有し、従って用途も制限
されたものであった。
との困難性と費用とにより、従来はコリオリ流量計のこ
れらの信号または時間間隔測定値は除去困難な調和倍数
を含むものであると認めていた。調和倍数は高精度計凋
装置に過大な誤差を発生する危険があるので、従来コリ
オリ流量計は制限された精度を有し、従って用途も制限
されたものであった。
本発明は高精度のコリオリ流量計、特に流管が開動され
る基本周波数以外の周波数が実質的に少ない流量信号を
発生する流量計を得るにある。
る基本周波数以外の周波数が実質的に少ない流量信号を
発生する流量計を得るにある。
課題を解決するための手段
本発明によるコリオリ流量計において、コリオリカ誘起
時間間隔Δtが、2つの測定点例えば−方(右)の位W
(または速度)波形上の測定点と他方(左)の位置(ま
たは速度)波形上の基準点との間の時間間隔を測定する
ことによって与えられる。
時間間隔Δtが、2つの測定点例えば−方(右)の位W
(または速度)波形上の測定点と他方(左)の位置(ま
たは速度)波形上の基準点との間の時間間隔を測定する
ことによって与えられる。
さらに詳細には本発明によるコリオリ流量計は。
少くとも一つの流管と、該流管を通る流体によって生ず
る対向するコリオリ力による流管の運動を検知し、検知
された流管の運動に応答して第1および第2の検知信号
を発生する手段と、該流管を振動せしめる手段と、第1
および第2の検知信号に応答して流体の質量流量率値を
与える回路手段とを含む、コリオリ質量流量計にして、
該回路手段が、第1および第2の検知信号に応答して該
第1および第2の検知信号上の第1および第2の測定点
と第2の検知信号上の基準点との間の時間差を決定する
手段を含み、該時間差が実質的に第1の測定点と基準点
との間の第1の継続時間間隔と前記基準点と第2の測定
点との間の第2の継続時間間隔との時間差に等しく、該
時間差が流管を通る流体の質量流量率値の一次関数であ
り、該決定された時間差に応答して質量流量率値を発生
する手段とを含む。
る対向するコリオリ力による流管の運動を検知し、検知
された流管の運動に応答して第1および第2の検知信号
を発生する手段と、該流管を振動せしめる手段と、第1
および第2の検知信号に応答して流体の質量流量率値を
与える回路手段とを含む、コリオリ質量流量計にして、
該回路手段が、第1および第2の検知信号に応答して該
第1および第2の検知信号上の第1および第2の測定点
と第2の検知信号上の基準点との間の時間差を決定する
手段を含み、該時間差が実質的に第1の測定点と基準点
との間の第1の継続時間間隔と前記基準点と第2の測定
点との間の第2の継続時間間隔との時間差に等しく、該
時間差が流管を通る流体の質量流量率値の一次関数であ
り、該決定された時間差に応答して質量流量率値を発生
する手段とを含む。
作 用
本発明によれば従来のものより著しく高い精度のコリオ
リ流量計が得られ、特に高精度の計測用に適している。
リ流量計が得られ、特に高精度の計測用に適している。
本発明によるコリオリ流量計は調和倍数成分が実質的に
少ない質量流量率出力信号を与える。
少ない質量流量率出力信号を与える。
従来技術において使用されたアナログフィルタを必要と
しない。
しない。
高精度を得るために高価な複雑な技術を必要としない。
実施例
以下に、図面を引用して本発明の詳細な説明する。第1
図に本発明によるコリオリ流量計装置5の概略図を示す
。
図に本発明によるコリオリ流量計装置5の概略図を示す
。
図示する装置5は基本的にコリオリ流量計組立体10と
メータエレクトロニクス20とから成る。
メータエレクトロニクス20とから成る。
流量計組立体10は所望の処理流体の質量流量率を測定
し、流量計組立体10にリード100を介して接続され
たメータエレクトロニクス20は質量流量率情報と合計
質量流情報とを与える。質量流量率情報はリード26に
周波数形式で、かつ目盛られたパルス形式で生ずる。更
に、質量流量率情報はリード26にアナログ4〜20
mA形式で与えられ、下流のプロセス制御または測定機
器への接続を容易とする。
し、流量計組立体10にリード100を介して接続され
たメータエレクトロニクス20は質量流量率情報と合計
質量流情報とを与える。質量流量率情報はリード26に
周波数形式で、かつ目盛られたパルス形式で生ずる。更
に、質量流量率情報はリード26にアナログ4〜20
mA形式で与えられ、下流のプロセス制御または測定機
器への接続を容易とする。
図示のコリオリ流量計は、一対のマニフォルド110.
110′と、管状部材150と、一対の平行な流管13
0.130′と、關動機構180と、一対の速度検知コ
イル160L、160Rと、一対の永久磁石170し、
170Rとを含む。流管130.130′は実質的にU
字形であり、端部はマニフォルド110.110′にそ
れぞれ固定された取付ブロック120.120’ に取
付けられる。両流管に圧力検知継手はない。
110′と、管状部材150と、一対の平行な流管13
0.130′と、關動機構180と、一対の速度検知コ
イル160L、160Rと、一対の永久磁石170し、
170Rとを含む。流管130.130′は実質的にU
字形であり、端部はマニフォルド110.110′にそ
れぞれ固定された取付ブロック120.120’ に取
付けられる。両流管に圧力検知継手はない。
流管130.130″の側方脚が取付ブロック120.
120′に取付けられ、ブロックは第1図に示すように
マニフオルド110,110′に固定されて、連続的な
閉じた流体通路が流量計組立体10に形成される。詳細
には、組立体10は入口端101と出口端101′とに
よって図示市内導管装置に接続され、測定される流体が
内部を流れる。供試流体はマニフォルド110の入口端
101のオリフィスを通って流量計に入り、次第に断面
積が変化する通路を経てブロック120に流れる。流路
は分岐して流管130.130′を通る。流管130,
130″を出た流体はブロック120′内で合流して単
一流となり、マニフオルド110′に流れる。マニフオ
ルド110’内で流体は同様に断面積が変化する通M(
第1図にマニフォルド110に関し破線で示す通路10
5)を通り、出口端101′のオリフィスを通る。出口
端101′において流体は導管装置に戻る。管状部材1
50には流体は流れない。部材150はマニフォルド1
10.110’ を整合せしめ、その間隔を予め定めた
量に維持し、マニフオルドがブロック120,120′
と流管130.130’とに容易に接続可能とする。
120′に取付けられ、ブロックは第1図に示すように
マニフオルド110,110′に固定されて、連続的な
閉じた流体通路が流量計組立体10に形成される。詳細
には、組立体10は入口端101と出口端101′とに
よって図示市内導管装置に接続され、測定される流体が
内部を流れる。供試流体はマニフォルド110の入口端
101のオリフィスを通って流量計に入り、次第に断面
積が変化する通路を経てブロック120に流れる。流路
は分岐して流管130.130′を通る。流管130,
130″を出た流体はブロック120′内で合流して単
一流となり、マニフオルド110′に流れる。マニフオ
ルド110’内で流体は同様に断面積が変化する通M(
第1図にマニフォルド110に関し破線で示す通路10
5)を通り、出口端101′のオリフィスを通る。出口
端101′において流体は導管装置に戻る。管状部材1
50には流体は流れない。部材150はマニフォルド1
10.110’ を整合せしめ、その間隔を予め定めた
量に維持し、マニフオルドがブロック120,120′
と流管130.130’とに容易に接続可能とする。
U字形の流管130.130′は実質的に同一の慣性モ
ーメントとばね定数とを曲げ軸1w−w、w’ −w’
の周りに有するように選択され取付けられる。曲げ軸線
w−w、 w’−w’は流管の側方脚に垂直方向でブロ
ック120.120’ に近接している。流管は取付ブ
ロックから外方に本質的に平行に延長し、それぞれの曲
げ軸線に関し実質的に等しい慣性モーメントとばね定数
とを有する。
ーメントとばね定数とを曲げ軸1w−w、w’ −w’
の周りに有するように選択され取付けられる。曲げ軸線
w−w、 w’−w’は流管の側方脚に垂直方向でブロ
ック120.120’ に近接している。流管は取付ブ
ロックから外方に本質的に平行に延長し、それぞれの曲
げ軸線に関し実質的に等しい慣性モーメントとばね定数
とを有する。
流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(代表的には白金抵抗温度計)
が一方(図で流管130’)の流管に取付けられて、温
度を連続的に測定する。温度、従ってRTDに生ずる電
圧(所定の電流を流す)は流管を通って流れる流体の温
度によって制御される。この電圧は後述するようにメー
タエレクトロニクス20によって使用され、はね定数を
流管温度によって補正する。 RTDはリード195
によってメータエレクトロニクス20に接続される。
検知器(RTD)190(代表的には白金抵抗温度計)
が一方(図で流管130’)の流管に取付けられて、温
度を連続的に測定する。温度、従ってRTDに生ずる電
圧(所定の電流を流す)は流管を通って流れる流体の温
度によって制御される。この電圧は後述するようにメー
タエレクトロニクス20によって使用され、はね定数を
流管温度によって補正する。 RTDはリード195
によってメータエレクトロニクス20に接続される。
両流管はそれぞれの曲げ軸線の周りに反対方向に本質的
に共通の共鳴周波数でサイン波状に駆動さ九る。両流管
は音叉の両脚と同様に振動する。
に共通の共鳴周波数でサイン波状に駆動さ九る。両流管
は音叉の両脚と同様に振動する。
駆動機[180は流管13C)、130′にサイン波状
振動駆動力を供給する6開動機構は任意公知の機構1例
えば交流電流が流れるコイルとマグネットなどとし、両
流管は共通周波数でサイン波状に振動する。第5図に関
連して後述するように、適当な振動邸動信号がリード1
85を介してメータエレクトロニクス20から駆動機構
180に与えられる。
振動駆動力を供給する6開動機構は任意公知の機構1例
えば交流電流が流れるコイルとマグネットなどとし、両
流管は共通周波数でサイン波状に振動する。第5図に関
連して後述するように、適当な振動邸動信号がリード1
85を介してメータエレクトロニクス20から駆動機構
180に与えられる。
流体がサイン波状に反対方向に振動する両流管を流れる
とき流管130.130″の各隣接する側方脚に沿って
コリオリカが反対方向に生ずる、すなわち側方脚131
に生ずるコリオリカと側方脚131′に生ずるコリオリ
カとは互いに反対方向である。この現象は、流管を流れ
る流体の方向は本質的に平行であるが振動する流管に対
する角速度ベクトルは反対方向であることによる。両流
管の振動サイクルの半部において側方脚131゜131
″は互いに近づくように捻られて、最少距離が駆動機構
180によって与えられる振動運動の最少距離より少と
なる。次の半サイクルにおいて側方脚131,131’
はコリオリカによって互いに遠ざかるように捻られ最大
距離が駆動機構180によって与えられる振動運動の最
大距離より大となる。
とき流管130.130″の各隣接する側方脚に沿って
コリオリカが反対方向に生ずる、すなわち側方脚131
に生ずるコリオリカと側方脚131′に生ずるコリオリ
カとは互いに反対方向である。この現象は、流管を流れ
る流体の方向は本質的に平行であるが振動する流管に対
する角速度ベクトルは反対方向であることによる。両流
管の振動サイクルの半部において側方脚131゜131
″は互いに近づくように捻られて、最少距離が駆動機構
180によって与えられる振動運動の最少距離より少と
なる。次の半サイクルにおいて側方脚131,131’
はコリオリカによって互いに遠ざかるように捻られ最大
距離が駆動機構180によって与えられる振動運動の最
大距離より大となる。
流管の振動時に反対側の側方脚より互いに近づくように
強制された隣接する側方脚が近接運動の終点に到達する
と速度はゼロとなるが、その時期は反対側の側方脚の速
度がゼロとなる時期より早い。この時間間隔、すなわち
一対の隣接する側方脚が運動の終点に到達する瞬間と他
方の一対の1稗接する側方脚が運動の終点に到達する瞬
間との間の時間間隔が流量計組立体10を通る流体の質
量流量率に比例する。上述した平行流コリオリ流量計は
米国特許第4,491,025号明細書に詳述されてお
り、公知である。
強制された隣接する側方脚が近接運動の終点に到達する
と速度はゼロとなるが、その時期は反対側の側方脚の速
度がゼロとなる時期より早い。この時間間隔、すなわち
一対の隣接する側方脚が運動の終点に到達する瞬間と他
方の一対の1稗接する側方脚が運動の終点に到達する瞬
間との間の時間間隔が流量計組立体10を通る流体の質
量流量率に比例する。上述した平行流コリオリ流量計は
米国特許第4,491,025号明細書に詳述されてお
り、公知である。
時間間隔Δtを測定するためコイル160L、160R
が流管130.130′の一方に自由端に近接して取付
けられ、永久磁石170L、170Rが他方の流管の自
由端に近接して取付けられる。
が流管130.130′の一方に自由端に近接して取付
けられ、永久磁石170L、170Rが他方の流管の自
由端に近接して取付けられる。
磁石170L、170Rはコイル160L、160kが
それぞれの永久磁石を囲んで磁気フラックスが本質的に
均斉である空間容積内に配置される。これによってコイ
ル160L、160Rの生ずる電気的信号出力が流管の
運動の速度信号を与え、この信号は後述するように処理
されて時間間隔を決定し、流体の質量流量率を決定する
。詳細には、コイル160L、160Rはり〜ド165
L、165Rに左および右速度信号を発生する。
それぞれの永久磁石を囲んで磁気フラックスが本質的に
均斉である空間容積内に配置される。これによってコイ
ル160L、160Rの生ずる電気的信号出力が流管の
運動の速度信号を与え、この信号は後述するように処理
されて時間間隔を決定し、流体の質量流量率を決定する
。詳細には、コイル160L、160Rはり〜ド165
L、165Rに左および右速度信号を発生する。
メータエレクトロニクス20は入力としてRTD信号を
リード165L、165Rから受取る。メータエレクト
ロニクス20はリード185にサイン波状駆動信号を発
生する。ここでリード165L、165R1185,1
95はリード100として集合的に示される。後述する
ようにメータエレクトロニクス20は左および右速度信
号およびRTD信号を処理して流量計を通る流体の質量
流量率と合計質量流量とを決一定する。質量流量率はリ
ード26内の関連するラインにアナログ4〜20 mA
形式で生ずる。質量流量率情報はり一ド26内の関連す
るラインに周波数形式(典型的には最大範囲θ〜20
K)Iz)としても生じて、下流の機器に接続される。
リード165L、165Rから受取る。メータエレクト
ロニクス20はリード185にサイン波状駆動信号を発
生する。ここでリード165L、165R1185,1
95はリード100として集合的に示される。後述する
ようにメータエレクトロニクス20は左および右速度信
号およびRTD信号を処理して流量計を通る流体の質量
流量率と合計質量流量とを決一定する。質量流量率はリ
ード26内の関連するラインにアナログ4〜20 mA
形式で生ずる。質量流量率情報はり一ド26内の関連す
るラインに周波数形式(典型的には最大範囲θ〜20
K)Iz)としても生じて、下流の機器に接続される。
第2図にメータエレクトロニクス2oのブロック図を示
す。これは質量流量率回路30と流管駆動回路40とか
ら成る。
す。これは質量流量率回路30と流管駆動回路40とか
ら成る。
質量流量率回路30はリード165L、165Rに生ず
る左および右速度信号をリード195に生ずるRTD信
号と共に処理して後述するようにメータ組立体10を通
る流体の質量流量率を決定する。
る左および右速度信号をリード195に生ずるRTD信
号と共に処理して後述するようにメータ組立体10を通
る流体の質量流量率を決定する。
得られた質量流量率情報は4〜20 +nA出力信号と
してリード268に得られて付加的な処理制御機器への
接続を容易とし、目盛られた周波数信号としてリード2
62に得られて遠隔積算器への接続を容易とする。リー
ド262.268に生ずる信号は第1図にリード26の
処理信号として集合的に示される。
してリード268に得られて付加的な処理制御機器への
接続を容易とし、目盛られた周波数信号としてリード2
62に得られて遠隔積算器への接続を容易とする。リー
ド262.268に生ずる信号は第1図にリード26の
処理信号として集合的に示される。
第2図の流管駆動回路40はサイン波駆動信号をリード
185を介して駆動機構180に与える。
185を介して駆動機構180に与える。
サイン波邸動信号はリード165.41の左速度信号と
同期している。
同期している。
第3図は質量流量率回路30の従来技術によるブロック
図であり、正の流れがメータ組立体1゜に存在するとき
回路30のつくる波形を第4A図に示し、流れが存在し
ないとき回路3oのつくる波形を第4B図に示す。リー
ド165L、165Rに生ずる左および右速度センサ1
60L、160Rからの速度信号はサイン波状であって
、それぞれ積算器305,330に与えられる。流体が
正の方向、すなわち入口101を通ってメータ組立体1
0に流れるとき、コリオリカは流管130の右側(出口
側)脚が振動の中央平面を通過する瞬間が対応する流管
130の左側(入口側)脚が振動の中央平面を通過する
瞬間より以前である。その結果、右速度信号が左速度信
号より先行しており、これは第4A図に示される。位相
差は流体の質量流量率に直線的に比例する。第3図の積
算器305゜330の作用により両速度信号は位相を9
0度偏位され反転されて、反転左および右位置信号とな
る。積算器305,330の出力は増幅器310゜33
5によって増幅され、クリップされる。クリップされた
左および右位置信号V RP、 V LP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+Vraf、−Vref と比較される。
図であり、正の流れがメータ組立体1゜に存在するとき
回路30のつくる波形を第4A図に示し、流れが存在し
ないとき回路3oのつくる波形を第4B図に示す。リー
ド165L、165Rに生ずる左および右速度センサ1
60L、160Rからの速度信号はサイン波状であって
、それぞれ積算器305,330に与えられる。流体が
正の方向、すなわち入口101を通ってメータ組立体1
0に流れるとき、コリオリカは流管130の右側(出口
側)脚が振動の中央平面を通過する瞬間が対応する流管
130の左側(入口側)脚が振動の中央平面を通過する
瞬間より以前である。その結果、右速度信号が左速度信
号より先行しており、これは第4A図に示される。位相
差は流体の質量流量率に直線的に比例する。第3図の積
算器305゜330の作用により両速度信号は位相を9
0度偏位され反転されて、反転左および右位置信号とな
る。積算器305,330の出力は増幅器310゜33
5によって増幅され、クリップされる。クリップされた
左および右位置信号V RP、 V LP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+Vraf、−Vref と比較される。
時間積算器345がレベル検知器315,340によっ
て作られリード316.343に生ずる出力信号VR,
VL間の時間差を積算する。リセット信号Vcがリード
323に生じて積算器345をリセットし積算が開始さ
れる時刻を規定する。リセット信号VCは始めにリード
165Lに生ずる左速度信号を増幅器320に与えて、
増幅されクリップされた信号をゼロ交叉検知器325に
与える。
て作られリード316.343に生ずる出力信号VR,
VL間の時間差を積算する。リセット信号Vcがリード
323に生じて積算器345をリセットし積算が開始さ
れる時刻を規定する。リセット信号VCは始めにリード
165Lに生ずる左速度信号を増幅器320に与えて、
増幅されクリップされた信号をゼロ交叉検知器325に
与える。
第4A図に示すように積算器345はリセット信号VC
の立上り縁と信号vLの立上り縁との間の時間間隔中に
リセットする。その後、積算器345は信号VLと信号
VRとの立上り縁間の時間を負に積算し、つぎに信号v
R,v、の下降縁間の時間差を正に積算する。積算器3
45の出力はサンプル保持(S/H)回路350に与え
られる。この回路は積算器の出力電圧を正の積算が終了
後に且つリセット状態が生ずる前にサンプリングする。
の立上り縁と信号vLの立上り縁との間の時間間隔中に
リセットする。その後、積算器345は信号VLと信号
VRとの立上り縁間の時間を負に積算し、つぎに信号v
R,v、の下降縁間の時間差を正に積算する。積算器3
45の出力はサンプル保持(S/H)回路350に与え
られる。この回路は積算器の出力電圧を正の積算が終了
後に且つリセット状態が生ずる前にサンプリングする。
その結果として回路はサンプリングされた積算器の出力
電圧に等しい値を生ずる。その後にS/H回路350は
次の積算サイクルの残りの期間この値の出力を維持する
。正の流れに対してS/H回路の出力は積算器345で
生じた正の正味電圧+V netを維持する。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。反対方向の流れの場合、コリオリカは反対方向
で正味積算器出力電圧とS/H回路の出力とは正でなく
負である。流れのない場合は第4B図に示すように左お
よび右速度波形は同期しており、反転した左および右位
置信号および電圧VR,VLも同様である。
電圧に等しい値を生ずる。その後にS/H回路350は
次の積算サイクルの残りの期間この値の出力を維持する
。正の流れに対してS/H回路の出力は積算器345で
生じた正の正味電圧+V netを維持する。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。反対方向の流れの場合、コリオリカは反対方向
で正味積算器出力電圧とS/H回路の出力とは正でなく
負である。流れのない場合は第4B図に示すように左お
よび右速度波形は同期しており、反転した左および右位
置信号および電圧VR,VLも同様である。
従ってリセット状態の発生直前に積算器345に生ずる
正味出力電圧はゼロである。
正味出力電圧はゼロである。
S/H回路350(第3図参照)の出力はローパスフィ
ルタ355によって平滑化されて電圧周波数コンバータ
360に与えられる。コンバータは目盛られた周波数、
典型的には0〜10,000ヘルツの出力を生ずるよう
に調節され、これはメータ組立体10によって測定され
る流量範囲に比例している。RTD温度センサ190に
よりリード195に生ずる信号は流管の温度による剛性
率(剪断係数)の変化に対してコンバータ360の目盛
を変化させるために使用される。詳細には温度信号は回
路360によって直線化されてRTD温度センサの非直
線特性を補償し次にリード372によってコンバータの
GAIN入力に印加される。4〜20 mAアナログ出
力信号をリード268に生ずるためにリード262の周
波数出力は4〜20 mAコンバータ365に与えられ
る。
ルタ355によって平滑化されて電圧周波数コンバータ
360に与えられる。コンバータは目盛られた周波数、
典型的には0〜10,000ヘルツの出力を生ずるよう
に調節され、これはメータ組立体10によって測定され
る流量範囲に比例している。RTD温度センサ190に
よりリード195に生ずる信号は流管の温度による剛性
率(剪断係数)の変化に対してコンバータ360の目盛
を変化させるために使用される。詳細には温度信号は回
路360によって直線化されてRTD温度センサの非直
線特性を補償し次にリード372によってコンバータの
GAIN入力に印加される。4〜20 mAアナログ出
力信号をリード268に生ずるためにリード262の周
波数出力は4〜20 mAコンバータ365に与えられ
る。
第2図、第3図に関連して上述した公知のレベル検知技
術により時間間隔を測定し質量流測定を行うことば流管
の駆動周波数の調和倍数による成分を含んでいる。調和
倍数は機械的メータ組立体自身または磁気速度センサに
存在する非直線性によることが多い。調和倍数は時間間
隔測定に誤差を生じ、管センサによる速度信号に誤差を
生ずる。
術により時間間隔を測定し質量流測定を行うことば流管
の駆動周波数の調和倍数による成分を含んでいる。調和
倍数は機械的メータ組立体自身または磁気速度センサに
存在する非直線性によることが多い。調和倍数は時間間
隔測定に誤差を生じ、管センサによる速度信号に誤差を
生ずる。
この誤差によって両流管速度センサ信号間に位相偏位が
生じ、メータの全体の精度が低下する。すなわち、時間
遅れは速度センサ信号間の位相偏位として現れる。調和
倍数、特に基本的流管駆動周波数のゼロ交叉において非
ゼロ値を有する調和倍数は各速度波形に対する位相偏位
と同様な誤差成分を生ずる。この誤差成分は所定の調和
倍数と基本的駆動周波数との間の位相関係が変化すると
著しく増加する。例えば3次調和倍数などの成る調和倍
数では成る位相差では無視できるが成る位相差では著し
く大となる。質量流量率による位相偏位は比較的小であ
るから調和倍数成分が大きい誤差を測定された位相偏位
に与え、従って流量計を流れる流体の質量流測定に大き
い誤差を生ずる。
生じ、メータの全体の精度が低下する。すなわち、時間
遅れは速度センサ信号間の位相偏位として現れる。調和
倍数、特に基本的流管駆動周波数のゼロ交叉において非
ゼロ値を有する調和倍数は各速度波形に対する位相偏位
と同様な誤差成分を生ずる。この誤差成分は所定の調和
倍数と基本的駆動周波数との間の位相関係が変化すると
著しく増加する。例えば3次調和倍数などの成る調和倍
数では成る位相差では無視できるが成る位相差では著し
く大となる。質量流量率による位相偏位は比較的小であ
るから調和倍数成分が大きい誤差を測定された位相偏位
に与え、従って流量計を流れる流体の質量流測定に大き
い誤差を生ずる。
すなわち、測定された時間差は実際の質量流量率と調和
倍数による誤差成分とを含む。調和倍数のうち2次調和
倍数が最大の誤差を与える。すなわち、上述従来技術に
よる時間間隔測定は屡々誤差成分を含む。
倍数による誤差成分とを含む。調和倍数のうち2次調和
倍数が最大の誤差を与える。すなわち、上述従来技術に
よる時間間隔測定は屡々誤差成分を含む。
本発明によれば時間間隔Δtを従来技術によるコリオリ
質量流量計による質量流量率信号よりも実質的に調和倍
数成分の少い信号を与える技術が提供される。この技術
は以下に4パルス測定技術として詳述するが、一方、例
えば右位置(速度)波形上の測定点と他方1例えば左位
置(速度)波形上の測定点との間に一時的に生ずる時間
間隔を測定する。
質量流量計による質量流量率信号よりも実質的に調和倍
数成分の少い信号を与える技術が提供される。この技術
は以下に4パルス測定技術として詳述するが、一方、例
えば右位置(速度)波形上の測定点と他方1例えば左位
置(速度)波形上の測定点との間に一時的に生ずる時間
間隔を測定する。
4パルス測定技術を利用するメータエレクトロニクス2
0のブロック図を第5A図、第5B図に示し、両図の整
合関係を第5図に示す。メータエレクトロニクス20は
質量流量率測定および流量合計回路35と流管開動回路
40とを含む。回路35はリード165L、165Rに
生ずる左および右速度信号を、リード195のRTD信
号と共に、4パルス測定技術番利用して処理してメータ
組立体10を通る流体の質量流量率および合計流量を決
定する。質量流量率情報は4〜20 mA出力信号とし
てリード268に生じて付加的な処理制御機器への接続
を容易とし、目盛られた周波数信号としてリード262
に生じて遠隔合算器への接続を容易とする。リード26
2.268の信号は第1図に集合的に示すリード26の
処理信号の一部を構成する。
0のブロック図を第5A図、第5B図に示し、両図の整
合関係を第5図に示す。メータエレクトロニクス20は
質量流量率測定および流量合計回路35と流管開動回路
40とを含む。回路35はリード165L、165Rに
生ずる左および右速度信号を、リード195のRTD信
号と共に、4パルス測定技術番利用して処理してメータ
組立体10を通る流体の質量流量率および合計流量を決
定する。質量流量率情報は4〜20 mA出力信号とし
てリード268に生じて付加的な処理制御機器への接続
を容易とし、目盛られた周波数信号としてリード262
に生じて遠隔合算器への接続を容易とする。リード26
2.268の信号は第1図に集合的に示すリード26の
処理信号の一部を構成する。
詳細には質量流量率測定流量合計回路35には16ビツ
トマイクロコントローラ望ましくはナショナルセミコン
ダクタ(National Semiconducto
r)社(Santa C1ara、 Ca1iforn
ia)製の1IPc36003型を基本とするメータエ
レクトロニクス20を設ける。双方向アドレスおよびデ
ータバス585がマイクロコントローラを、4パルス訓
定回路530と非ボラタイルランダムアクセスメモリ(
NOVRAM)570とプログラム可能読込メモリ(P
ROM) 575と4〜20 mA出力回路580とに
接続する。適当な時計信号が典型的には16MHzの共
鳴周波数を有するクリスタル549、を使用してマイク
ロコントローラ550により発生する。マイクロコント
ローラはタイミングパルスの流れを発生するリアルタイ
ム時計552を含む。パルスは1764秒の時間間隔で
生じ、後述するようにリアルタイム時計中断ルーチンを
生じてタイミング値を更新し目盛られた周波数出力信号
をリード262に生ずる。
トマイクロコントローラ望ましくはナショナルセミコン
ダクタ(National Semiconducto
r)社(Santa C1ara、 Ca1iforn
ia)製の1IPc36003型を基本とするメータエ
レクトロニクス20を設ける。双方向アドレスおよびデ
ータバス585がマイクロコントローラを、4パルス訓
定回路530と非ボラタイルランダムアクセスメモリ(
NOVRAM)570とプログラム可能読込メモリ(P
ROM) 575と4〜20 mA出力回路580とに
接続する。適当な時計信号が典型的には16MHzの共
鳴周波数を有するクリスタル549、を使用してマイク
ロコントローラ550により発生する。マイクロコント
ローラはタイミングパルスの流れを発生するリアルタイ
ム時計552を含む。パルスは1764秒の時間間隔で
生じ、後述するようにリアルタイム時計中断ルーチンを
生じてタイミング値を更新し目盛られた周波数出力信号
をリード262に生ずる。
RTD190は流管130′の温度を測定する。温度値
はマイクロコントローラ550によって使用されて温度
変化に対する流管のばね係数の変化を補償する。質量流
量率測定はアナログディジタル(A/D)変換器を使用
せず、タイマを使用するからRTD190に生ずる電圧
はリード195を介して第5A図、第5B図に示すよう
に電圧周波数(V/F)変換器545へ送られ、予め定
めた範囲の対応する周波数に変換される。この信号はリ
ード547を介してマイクロコントローラ550のタイ
マ入力、詳細にはTimerlに入力される。タイマは
所定の時間期間中のパルス数を計数して測定された温度
に比例するディジタル値を生ずる。この値はマイクロコ
ントローラ内のプログラムに従って周期的に読取られる
。
はマイクロコントローラ550によって使用されて温度
変化に対する流管のばね係数の変化を補償する。質量流
量率測定はアナログディジタル(A/D)変換器を使用
せず、タイマを使用するからRTD190に生ずる電圧
はリード195を介して第5A図、第5B図に示すよう
に電圧周波数(V/F)変換器545へ送られ、予め定
めた範囲の対応する周波数に変換される。この信号はリ
ード547を介してマイクロコントローラ550のタイ
マ入力、詳細にはTimerlに入力される。タイマは
所定の時間期間中のパルス数を計数して測定された温度
に比例するディジタル値を生ずる。この値はマイクロコ
ントローラ内のプログラムに従って周期的に読取られる
。
4パルス測定回路350は後述するように左および右速
度センサ160R1160Lによって生ずる速度波形を
処理してディジタル増加カウントとディジタル減少カウ
ントとを決定しこれらカウントの差がΔtを与える。両
カウンI〜はバス585を介して読取られ、これはマイ
クロコントローラにより流管の振動運動の各2サイクル
に1回の管周期中断の実行によって行われる。中断の実
行時にマイクロコントローラは減算を行いΔtの電流値
を与え、これが流量率の電流値を決定するために使用さ
れる。
度センサ160R1160Lによって生ずる速度波形を
処理してディジタル増加カウントとディジタル減少カウ
ントとを決定しこれらカウントの差がΔtを与える。両
カウンI〜はバス585を介して読取られ、これはマイ
クロコントローラにより流管の振動運動の各2サイクル
に1回の管周期中断の実行によって行われる。中断の実
行時にマイクロコントローラは減算を行いΔtの電流値
を与え、これが流量率の電流値を決定するために使用さ
れる。
駆動回路40は駆動コイル180にサイン波陣動信号を
リード185に生ずる。この回路はサイン波駆動信号を
左速度信号、特に4パルス測定回路350内に位置する
増幅器540による増幅された左速度信号に同期せしめ
る。
リード185に生ずる。この回路はサイン波駆動信号を
左速度信号、特に4パルス測定回路350内に位置する
増幅器540による増幅された左速度信号に同期せしめ
る。
NOVRAM 570は一時的データ記憶のための非ボ
ラタイルラントムアクセスメモリを含む。このメモリは
典型的には電池バックアップのCMO5RAM回路を含
む集積回路を使用する機器である。定数とデータとはプ
ログラム実行時にNOVRAMにルーチンに書込まれる
。PROM575はプログラム記憶を含む。
ラタイルラントムアクセスメモリを含む。このメモリは
典型的には電池バックアップのCMO5RAM回路を含
む集積回路を使用する機器である。定数とデータとはプ
ログラム実行時にNOVRAMにルーチンに書込まれる
。PROM575はプログラム記憶を含む。
出力回路580は4〜20 mA出力信号に重ねるキャ
リア信号を変調する特定のシリアルインタフェースを与
える。出力回路はディジタル−パルス幅変換器582o
とアイソレータ5830とパルス幅−4〜20mA変換
器5840とモデム5830とACカプラ5860とを
含むa4〜20 mA信号はメータ10を通る流体の測
定された流量率または密度の選択されたいづれかに比例
する直線状電流値を与える。4〜20’mA信号自体を
つくるためにマイクロコントローラ550はバス585
を経由して適当なディジタル値をディジタル−パルス幅
変換器5820に負荷する。この変換器はディジタル値
によって限定されるパルス幅を有するパルス流をつくる
。パルスは典型的には光学的アイソレータ5830を経
て、パルス幅−4〜20 mA変換器5840に伝達さ
れる。こうしてメータエレクトロニクス20は下流のプ
ロセス制御機器に存在する有害電圧から隔離される。変
換器584oは電流信号をつくり、リード26の一部を
形成するリード268を経て伝達され、測定される流量
率または密度に比例的な4〜20 mAの範囲の値を有
する。この電流信号は例えば250オームなど適切な抵
抗器を接続して対応する電圧信号に変換して、リード2
68に1〜5ボルトの電圧を作る。マイクロコントロー
ラ550は双方向シリアルデータを受入れる内部インタ
フェースを含む。マイクロコントローラによって発生す
るシリアルデータは伝達(XMIT)出力ピンに生じ、
リード574を経て通常のR5−485シリアルインタ
フエース590の適当な入力と4〜20 mA出力回路
580内に位置するモデム5850とに与えられる。モ
デムはデータをHART (ローズマウント社の商標名
)プロトコールに変換し、これは周波数偏位キー(FS
X)シリアル信号を使用しこれはタイプ202ベルシグ
ナリングに基く。信号はカプラ5860に導かれ、そこ
でFSK信号は4〜20 mA出力信号にAC接続され
る。
リア信号を変調する特定のシリアルインタフェースを与
える。出力回路はディジタル−パルス幅変換器582o
とアイソレータ5830とパルス幅−4〜20mA変換
器5840とモデム5830とACカプラ5860とを
含むa4〜20 mA信号はメータ10を通る流体の測
定された流量率または密度の選択されたいづれかに比例
する直線状電流値を与える。4〜20’mA信号自体を
つくるためにマイクロコントローラ550はバス585
を経由して適当なディジタル値をディジタル−パルス幅
変換器5820に負荷する。この変換器はディジタル値
によって限定されるパルス幅を有するパルス流をつくる
。パルスは典型的には光学的アイソレータ5830を経
て、パルス幅−4〜20 mA変換器5840に伝達さ
れる。こうしてメータエレクトロニクス20は下流のプ
ロセス制御機器に存在する有害電圧から隔離される。変
換器584oは電流信号をつくり、リード26の一部を
形成するリード268を経て伝達され、測定される流量
率または密度に比例的な4〜20 mAの範囲の値を有
する。この電流信号は例えば250オームなど適切な抵
抗器を接続して対応する電圧信号に変換して、リード2
68に1〜5ボルトの電圧を作る。マイクロコントロー
ラ550は双方向シリアルデータを受入れる内部インタ
フェースを含む。マイクロコントローラによって発生す
るシリアルデータは伝達(XMIT)出力ピンに生じ、
リード574を経て通常のR5−485シリアルインタ
フエース590の適当な入力と4〜20 mA出力回路
580内に位置するモデム5850とに与えられる。モ
デムはデータをHART (ローズマウント社の商標名
)プロトコールに変換し、これは周波数偏位キー(FS
X)シリアル信号を使用しこれはタイプ202ベルシグ
ナリングに基く。信号はカプラ5860に導かれ、そこ
でFSK信号は4〜20 mA出力信号にAC接続され
る。
位置583,585のいづれかに破線で示すようにR3
−485インタフエース590を経由するシリアルデー
タまたは4〜20 mA出力信号を受取るようにジャン
パを配置してもよい。4〜20 mA信号についての入
力シリアルデータを受取るためには、ジャンパを位置5
87としモデム5850からの入力シリアルデータがマ
イクロコントローラ550に印加されるようにする。詳
細にはこの場合、ACカプラ5860は入力するFSに
信号をモデム5860に導き、ここでシリアルデータが
抽出される。データはリード588.576を介してマ
イクロコントローラ550の受入(REC)入力ピンに
印加される。遠隔位置で使用者は4〜20 mA信号を
例えばロズモント社(Rosemount Inc、)
のモデル268スマートフアミリ(Smart Fam
ily)インタフェースなどの適当な電気的インタフェ
ースを具えた携帯ターミナルなどの装置を使用して双方
向的にメータエレクトロニクス20と連絡することがで
きる。この連絡によって使用者は各種のソフトウェアス
イッチの設定、各種の使用者の変数の入力がメータエレ
クトロニクスのその後の使用のために可能であり、各種
誤差状態の検知された情報を得ることが可能である。リ
ード25に生ずる入力R3−485シリアル信号はR3
−485インタフエース590に導かれ、ここでシリア
ルデータが抽出されリード584に与えられる。使用者
がジャンパを位置583に設定するとR5−485イン
タフエース590からの入力シリアルデータはリード5
84゜576を経てマイクロコントローラ550の受入
入力ピンに指向される。
−485インタフエース590を経由するシリアルデー
タまたは4〜20 mA出力信号を受取るようにジャン
パを配置してもよい。4〜20 mA信号についての入
力シリアルデータを受取るためには、ジャンパを位置5
87としモデム5850からの入力シリアルデータがマ
イクロコントローラ550に印加されるようにする。詳
細にはこの場合、ACカプラ5860は入力するFSに
信号をモデム5860に導き、ここでシリアルデータが
抽出される。データはリード588.576を介してマ
イクロコントローラ550の受入(REC)入力ピンに
印加される。遠隔位置で使用者は4〜20 mA信号を
例えばロズモント社(Rosemount Inc、)
のモデル268スマートフアミリ(Smart Fam
ily)インタフェースなどの適当な電気的インタフェ
ースを具えた携帯ターミナルなどの装置を使用して双方
向的にメータエレクトロニクス20と連絡することがで
きる。この連絡によって使用者は各種のソフトウェアス
イッチの設定、各種の使用者の変数の入力がメータエレ
クトロニクスのその後の使用のために可能であり、各種
誤差状態の検知された情報を得ることが可能である。リ
ード25に生ずる入力R3−485シリアル信号はR3
−485インタフエース590に導かれ、ここでシリア
ルデータが抽出されリード584に与えられる。使用者
がジャンパを位置583に設定するとR5−485イン
タフエース590からの入力シリアルデータはリード5
84゜576を経てマイクロコントローラ550の受入
入力ピンに指向される。
前述のように Δを測定は一方、例えば右位置または速
度信号の立上り側に位置する測定点と他方、例えば左位
置または速度信号の立上り側に位置する基準点との間の
時間間隔を測定することによってなされるが、第7図に
グラフとして明示する。
度信号の立上り側に位置する測定点と他方、例えば左位
置または速度信号の立上り側に位置する基準点との間の
時間間隔を測定することによってなされるが、第7図に
グラフとして明示する。
時間間隔測定は各対の測定点Y工、X、およびY2、X
2の間で行われ2つの測定窓Wi、 W、を形成する。
2の間で行われ2つの測定窓Wi、 W、を形成する。
各窓の幅は同一であるが、各測定点と対応する基準点と
の間隔は質量流量率と共に直線的に変化する。流管の運
動の各サイクルについて時間間隔Δtは次式により計算
される。
の間隔は質量流量率と共に直線的に変化する。流管の運
動の各サイクルについて時間間隔Δtは次式により計算
される。
Δ1=(1よ−t 2)+ (ti −t 4)
0)ここにtい t2.1..14はそれぞれ
測定点YLと基準点O工との間隔、基準点○、と測定点
X□との間隔、測定点X2と基準点02との間隔、基準
点02と測定点Y2との間隔である。
0)ここにtい t2.1..14はそれぞれ
測定点YLと基準点O工との間隔、基準点○、と測定点
X□との間隔、測定点X2と基準点02との間隔、基準
点02と測定点Y2との間隔である。
測定点X1、Y2は同一測定レベル+v7で生じ、Y工
、X2は同一測定レベル−V、で生じ1時間間隔(tニ
ーtz)は(t3 t4)に等しい。従って流管の運
動の1サイクルについて Δt=2(tニーt2)=2ΔT(2)始めに流体流の
ないとき波形720で示すように右および左位置波形に
位相差の存在しないとき測定点Y工、X□およびY2.
X2は基準点01.0□の各側に対照的に位置する。
、X2は同一測定レベル−V、で生じ1時間間隔(tニ
ーtz)は(t3 t4)に等しい。従って流管の運
動の1サイクルについて Δt=2(tニーt2)=2ΔT(2)始めに流体流の
ないとき波形720で示すように右および左位置波形に
位相差の存在しないとき測定点Y工、X□およびY2.
X2は基準点01.0□の各側に対照的に位置する。
ここで間隔t1とt2とは対応する。Δtはゼロである
。処理流体がメータ組立体10を流れると第7図の波形
740に示すように位相差が左右位置波形741,74
7間に生じ、これが質量流量率に比例する。正の流れの
場合、位相差によって時間間隔t□の幅がt2よりも大
となる。同様に負の流れでは間隔t2の幅がt□よりも
大となる。間隔の幅の差(tltz)は質量流量率に比
例する。質量流量率が増加、減少すると位相差は矢75
0に示すように変化し。
。処理流体がメータ組立体10を流れると第7図の波形
740に示すように位相差が左右位置波形741,74
7間に生じ、これが質量流量率に比例する。正の流れの
場合、位相差によって時間間隔t□の幅がt2よりも大
となる。同様に負の流れでは間隔t2の幅がt□よりも
大となる。間隔の幅の差(tltz)は質量流量率に比
例する。質量流量率が増加、減少すると位相差は矢75
0に示すように変化し。
間隔の差も対応的に変化する。波形760に示すように
過大な流れが生ずると左の位置波形761の基準点Oい
02は測定点Y1、x2および右の位置波形767の点
X2、Y2で形成される窓W□、W2の外側に位置し、
誤差状態の存在が示される。
過大な流れが生ずると左の位置波形761の基準点Oい
02は測定点Y1、x2および右の位置波形767の点
X2、Y2で形成される窓W□、W2の外側に位置し、
誤差状態の存在が示される。
このとき時間間隔Δtは測定されない。マイクロコント
ローラは使用者に注意するため後述するように誤差指示
を行う。
ローラは使用者に注意するため後述するように誤差指示
を行う。
右の位置波形の測定点X1、Yl、X2、Ylは基準電
圧±Vによって確立される。基準点○4,02は左の位
置波形のゼロ交叉として求める。式(1)、(2)から
Δを測定の精度は時間間隔測定用の等間隔の窓の数を増
加すると増加することが判る。例えば3つの等しい時間
間隔を使用するとΔtは3Δtとなり、さらに増加すれ
ばさらに増加する。
圧±Vによって確立される。基準点○4,02は左の位
置波形のゼロ交叉として求める。式(1)、(2)から
Δを測定の精度は時間間隔測定用の等間隔の窓の数を増
加すると増加することが判る。例えば3つの等しい時間
間隔を使用するとΔtは3Δtとなり、さらに増加すれ
ばさらに増加する。
tいt3およびt2、t、の測定のために別のカウンタ
が使用される。詳細には第5A図、第5B図に示すよう
に1つのカウンタ、(増加カウンタ)特に(4分割)目
盛カウンタ526とカウンタ534内の16ビツトカウ
ンタC1が時間間隔上〇、L、を増加カウントとして測
定する。他のカウンタ(減少カウンタ)特に(4分割)
目盛カウンタ528とカウンタ534内の16ビントカ
ウンタC2が時間間隔上2、t4を減少カウントとして
測定する。
が使用される。詳細には第5A図、第5B図に示すよう
に1つのカウンタ、(増加カウンタ)特に(4分割)目
盛カウンタ526とカウンタ534内の16ビツトカウ
ンタC1が時間間隔上〇、L、を増加カウントとして測
定する。他のカウンタ(減少カウンタ)特に(4分割)
目盛カウンタ528とカウンタ534内の16ビントカ
ウンタC2が時間間隔上2、t4を減少カウントとして
測定する。
十分な精度を得るために、カウンタはクリスタル549
の時計周波数(代表的には16 MHz)の増分を持つ
ものとする。カウンタは位置波形の増加側および減少側
の間でリセットされないようにし、2つの隣接するサイ
クルの間に生ずる時間間隔を積算した後に読取られる。
の時計周波数(代表的には16 MHz)の増分を持つ
ものとする。カウンタは位置波形の増加側および減少側
の間でリセットされないようにし、2つの隣接するサイ
クルの間に生ずる時間間隔を積算した後に読取られる。
すなわち、時間間隔測定は右位置波形の2サイクルの増
加側および減少側に位置する2つの測定点の組と左位置
波形にそのとき生ずる基準点とを使用して行われる。こ
れらのサイクルが生ずると Δを測定は減少カウンタ内
の全カウントを増加カウンタ内のカウントから減算する
だけで得られる。実験的観察によればこの方法は第2図
、第3図の従来技術に対比して測定されたΔを値に存在
する調和倍数が実質的に少ない。さらに、基準電圧v7
を選択することにより特定調和倍数を減少せしめること
ができる。すなわち、基準電圧を増加すると低次の調和
倍数を除去でき、基準電圧を減少すると高次の調和倍数
を除去できる。基準電圧を比較的大として3次の調和倍
数を実質的に除去することができ、または比較的小とし
て15次の調和倍数を実質的に除去できる。マイクロコ
ントローラ550の生ずる質量流量率値、全流量値は従
来技術に対比して実質的に誤差が少い。2つ以上の窓か
らの時間測定と基準電圧v1の異る値との適切な組合せ
によるΔを測定によって調和倍数が除去される。
加側および減少側に位置する2つの測定点の組と左位置
波形にそのとき生ずる基準点とを使用して行われる。こ
れらのサイクルが生ずると Δを測定は減少カウンタ内
の全カウントを増加カウンタ内のカウントから減算する
だけで得られる。実験的観察によればこの方法は第2図
、第3図の従来技術に対比して測定されたΔを値に存在
する調和倍数が実質的に少ない。さらに、基準電圧v7
を選択することにより特定調和倍数を減少せしめること
ができる。すなわち、基準電圧を増加すると低次の調和
倍数を除去でき、基準電圧を減少すると高次の調和倍数
を除去できる。基準電圧を比較的大として3次の調和倍
数を実質的に除去することができ、または比較的小とし
て15次の調和倍数を実質的に除去できる。マイクロコ
ントローラ550の生ずる質量流量率値、全流量値は従
来技術に対比して実質的に誤差が少い。2つ以上の窓か
らの時間測定と基準電圧v1の異る値との適切な組合せ
によるΔを測定によって調和倍数が除去される。
上述4パルス測定技術を考慮して、第5A図、第5B図
に示す4パルス測定回路530を説明する。左および右
速度センサ160R1160Lの速度波形がリード16
5R1165Lを経由して増幅器502,504に導か
れ、適当なゲイン例えば10倍が与えられる。増幅され
た左および右信号は精密積算器508.510に導かれ
90度偏位が与えられて位置信号となる。これによって
フィルタ作用が与えられノイズなどの高周波成分が除去
される。この波形は飽和増幅器509,522によって
±10ボルトの正および負レベルでクリップされ下流の
コンパレータ514.520および524が飽和しない
ようになされる。第7図に点○い0□として示す基準点
は左および右速度センサ波形の増加側、減少側で対応す
る位置波形のゼロ交叉点として選択することが望ましい
。左速度(位置)波形の任意その他の点を基準点とする
ことも関連する測定点く第7図の点x1、Yl、x2゜
Yl)がゼロ流れ状態で基準点に関して対照的にあれば
よい。第5A図、第5B図に示すように比較器524は
各基準点の発生(ゼロ交叉)毎にリード525上の出力
状態を変更する。測定点はゼロの周りに対照的な電圧±
v7、代表的には±4ボルトとなるようにする。比較器
514,518は対応するリード516.520に高レ
ベルを与えることによって右位置波形上に各測定点が発
生することを検出するために使用される。リード516
゜520.525に生ずる信号は論理回路600に導か
れ、ここで後述し第6図に示すように単純複合ゲート作
用によってリード645に2サイクル毎にパルスを発生
し、これが第5A図、第5B図に示すように管周期中断
を生じ、増加、減少カウンタの一部を構成するカウンタ
526.528への該当する動作信号となる。詳細には
、カウンタ526.528は時計リード536上の16
MHzの時計パルスを受ける。各カウンタは2つの可
能入力Enl、En2を含み、これらはカウンタの増分
より高次のものとする。比較器出力に応答して論理回路
6o○がリード605に第1の測定パルスの発生の都度
両カウンタのEnl出力に対する高レベルパルスを発生
する。この高レベルは全タイミング期間、すなわち第2
の測定パルスの発生まで継続する。その後、タイミング
期間、すなわち第1の測定点Y工と基準点O□との間、
または基準点と第2の測定点X□との間の期間に増分さ
れる特定のカウンタによって論理回路600は高レベル
をリード665.675を経てカウンタ526または5
28のEn2人力に与え、該カウンタがその期間のみに
増分をカウントするようにする。カウンタ534はカウ
ンタ526.528と同様な高レートで計時しないから
、後者の2つのカウンタは4分割プリスケーラとして作
用する。カウンタ526.528のオーバフロー出力は
、カウンタ534内の別々の16ビツトカウンタC1,
C2の時計人力Ck1. Ck2に導かれる。カウンタ
C1、C2はバス585に接続される。これによってリ
ード645に中断の生ずる毎にマイクロコントローラ5
50はカウンタの内容を読取る。後述するようにカウン
タはゼロとはなされず、2つの隣接する流管サイクルの
直前の組の終了時のカウンタの値を持ち越し、これから
当該組の終了時の値をマイクロコントローラが減算する
。
に示す4パルス測定回路530を説明する。左および右
速度センサ160R1160Lの速度波形がリード16
5R1165Lを経由して増幅器502,504に導か
れ、適当なゲイン例えば10倍が与えられる。増幅され
た左および右信号は精密積算器508.510に導かれ
90度偏位が与えられて位置信号となる。これによって
フィルタ作用が与えられノイズなどの高周波成分が除去
される。この波形は飽和増幅器509,522によって
±10ボルトの正および負レベルでクリップされ下流の
コンパレータ514.520および524が飽和しない
ようになされる。第7図に点○い0□として示す基準点
は左および右速度センサ波形の増加側、減少側で対応す
る位置波形のゼロ交叉点として選択することが望ましい
。左速度(位置)波形の任意その他の点を基準点とする
ことも関連する測定点く第7図の点x1、Yl、x2゜
Yl)がゼロ流れ状態で基準点に関して対照的にあれば
よい。第5A図、第5B図に示すように比較器524は
各基準点の発生(ゼロ交叉)毎にリード525上の出力
状態を変更する。測定点はゼロの周りに対照的な電圧±
v7、代表的には±4ボルトとなるようにする。比較器
514,518は対応するリード516.520に高レ
ベルを与えることによって右位置波形上に各測定点が発
生することを検出するために使用される。リード516
゜520.525に生ずる信号は論理回路600に導か
れ、ここで後述し第6図に示すように単純複合ゲート作
用によってリード645に2サイクル毎にパルスを発生
し、これが第5A図、第5B図に示すように管周期中断
を生じ、増加、減少カウンタの一部を構成するカウンタ
526.528への該当する動作信号となる。詳細には
、カウンタ526.528は時計リード536上の16
MHzの時計パルスを受ける。各カウンタは2つの可
能入力Enl、En2を含み、これらはカウンタの増分
より高次のものとする。比較器出力に応答して論理回路
6o○がリード605に第1の測定パルスの発生の都度
両カウンタのEnl出力に対する高レベルパルスを発生
する。この高レベルは全タイミング期間、すなわち第2
の測定パルスの発生まで継続する。その後、タイミング
期間、すなわち第1の測定点Y工と基準点O□との間、
または基準点と第2の測定点X□との間の期間に増分さ
れる特定のカウンタによって論理回路600は高レベル
をリード665.675を経てカウンタ526または5
28のEn2人力に与え、該カウンタがその期間のみに
増分をカウントするようにする。カウンタ534はカウ
ンタ526.528と同様な高レートで計時しないから
、後者の2つのカウンタは4分割プリスケーラとして作
用する。カウンタ526.528のオーバフロー出力は
、カウンタ534内の別々の16ビツトカウンタC1,
C2の時計人力Ck1. Ck2に導かれる。カウンタ
C1、C2はバス585に接続される。これによってリ
ード645に中断の生ずる毎にマイクロコントローラ5
50はカウンタの内容を読取る。後述するようにカウン
タはゼロとはなされず、2つの隣接する流管サイクルの
直前の組の終了時のカウンタの値を持ち越し、これから
当該組の終了時の値をマイクロコントローラが減算する
。
第6図は論理回路600のブロック図である。
比較器514,518の出力がΔtiI′llI定間隔
の開始と終了を限定する、すなわち右速度センサ波形に
左速度センサ波形の対応する基準点(ゼロ交叉)を挟ん
で第1および第2の測定点(±V、値)が発生する。こ
れら出力はり−ド516.520を経て専用ORゲート
610の対応する入力に導かれ、各」り定期間内に高レ
ベルをリードを与え、これが測定回路530のカウンタ
526.528の第1の可能人力Enlに導かれる。更
に、比較器518の出力はリード520を経てインバー
タ620を介してフリップフロップ630をプリセット
するために使用され、比較器514のリード516上の
出力がフリップフロップをクリアする。フリップフロッ
プ630の真正出力Qがフリップフロップ640の時計
入力に送られ、ここで出力は2で割られる。2分された
出力は2流管サイクル毎に1回のパルスとしてリード6
45を経てマイクロコントローラ550に管期間中断指
令として与えられる。第2の可能信号En2をカウンタ
526.528に発生するため、比較器524の出力は
リード525を経て専用0111ゲート650の1つの
入力に導かれる。このゲートの他の入力はフリップフロ
ップ630の真正出力の信号である。これによって、ゲ
ートは各測定期間の第1の部分、すなわち容筒1の測定
点の発生後(第7図の点Y1、X 2 )で関連するゼ
ロ交叉点の前、に高レベルを発生し、各測定期間の第2
の部分、すなわち各基準点(ゼロ交叉)(第7図の点O
□、02)の発生後で関連する第2の測定点(第7図の
点X1、Y2)の発生前、に低レベルを発生する。第6
図に示すようにゲート650の出力はインバータ660
からり一ド665にEn2可能信号としてカウンタ52
6に与えられバッファ670を介してリード675にカ
ウンタ528に対するEn2可能信号として与えられる
。
の開始と終了を限定する、すなわち右速度センサ波形に
左速度センサ波形の対応する基準点(ゼロ交叉)を挟ん
で第1および第2の測定点(±V、値)が発生する。こ
れら出力はり−ド516.520を経て専用ORゲート
610の対応する入力に導かれ、各」り定期間内に高レ
ベルをリードを与え、これが測定回路530のカウンタ
526.528の第1の可能人力Enlに導かれる。更
に、比較器518の出力はリード520を経てインバー
タ620を介してフリップフロップ630をプリセット
するために使用され、比較器514のリード516上の
出力がフリップフロップをクリアする。フリップフロッ
プ630の真正出力Qがフリップフロップ640の時計
入力に送られ、ここで出力は2で割られる。2分された
出力は2流管サイクル毎に1回のパルスとしてリード6
45を経てマイクロコントローラ550に管期間中断指
令として与えられる。第2の可能信号En2をカウンタ
526.528に発生するため、比較器524の出力は
リード525を経て専用0111ゲート650の1つの
入力に導かれる。このゲートの他の入力はフリップフロ
ップ630の真正出力の信号である。これによって、ゲ
ートは各測定期間の第1の部分、すなわち容筒1の測定
点の発生後(第7図の点Y1、X 2 )で関連するゼ
ロ交叉点の前、に高レベルを発生し、各測定期間の第2
の部分、すなわち各基準点(ゼロ交叉)(第7図の点O
□、02)の発生後で関連する第2の測定点(第7図の
点X1、Y2)の発生前、に低レベルを発生する。第6
図に示すようにゲート650の出力はインバータ660
からり一ド665にEn2可能信号としてカウンタ52
6に与えられバッファ670を介してリード675にカ
ウンタ528に対するEn2可能信号として与えられる
。
第5A図、第5B図に示すようにメータエレクトロニク
ス20はリード26に3つのディジタル処理出力信号、
リード262の尺度周波数出力パルスと、リード264
の流れの方向を指示するレベルと、リード266の遠隔
配置された発光ダイオード(LED) 272をl H
zでパルスして正常作動を指示しまたは4 Hzでパル
スして誤差状態の検知を指示するための低周波信号とを
つくる。マイクロコントローラ550による別の単一ビ
ットディジタル出力がリード264.266に対応する
信号をつくる。
ス20はリード26に3つのディジタル処理出力信号、
リード262の尺度周波数出力パルスと、リード264
の流れの方向を指示するレベルと、リード266の遠隔
配置された発光ダイオード(LED) 272をl H
zでパルスして正常作動を指示しまたは4 Hzでパル
スして誤差状態の検知を指示するための低周波信号とを
つくる。マイクロコントローラ550による別の単一ビ
ットディジタル出力がリード264.266に対応する
信号をつくる。
詳細には目盛周波数出力は2つのタイマ出力信号のゲー
ト組合わせによって発生される。目盛周波数出力の各パ
ルスは使用者の選択した流体量、例えば1オンス、1グ
ラムが使用者の限定した時間、例えば1秒間にメータを
流れたことを示す。
ト組合わせによって発生される。目盛周波数出力の各パ
ルスは使用者の選択した流体量、例えば1オンス、1グ
ラムが使用者の限定した時間、例えば1秒間にメータを
流れたことを示す。
理解を容易とするために第5A図、第5B図、第11図
を参照して以下に述べる。第11図は目盛周波数出力信
号の生成に使用する波形の概略図である。これらのタイ
マ(タイマ2、タイマ3)はマイクロコントローラの内
部にある。各64 Hzの中断の発生が各1764秒タ
イミング間隔の開始をパルス、例えばマイクロコントロ
ーラ550内に位置するリアルタイム時計552の発生
するパルス1101.1105によって限定される。タ
イミング間隔は後述するように基準タイミング窓(代表
的には1764秒であるが1732秒または1716秒
としてもよい)1103によって限定される。後述する
ように64 Hz中断の作動時に内部の合計質量流量は
更新される。合計質量流量値は32ビツトに解析され、
上方8ビツトは第1の部分を残りの24ビツトが第2の
部分を構成する。すなわち。
を参照して以下に述べる。第11図は目盛周波数出力信
号の生成に使用する波形の概略図である。これらのタイ
マ(タイマ2、タイマ3)はマイクロコントローラの内
部にある。各64 Hzの中断の発生が各1764秒タ
イミング間隔の開始をパルス、例えばマイクロコントロ
ーラ550内に位置するリアルタイム時計552の発生
するパルス1101.1105によって限定される。タ
イミング間隔は後述するように基準タイミング窓(代表
的には1764秒であるが1732秒または1716秒
としてもよい)1103によって限定される。後述する
ように64 Hz中断の作動時に内部の合計質量流量は
更新される。合計質量流量値は32ビツトに解析され、
上方8ビツトは第1の部分を残りの24ビツトが第2の
部分を構成する。すなわち。
更新作業が行われると上方8ビット部分がアドレスとし
て使用されてテーブルを見て現在の周波数値とゲート値
とを得てタイマ2およびタイマ3に負荷する。タイマ2
に負荷される周波数値は次の直ちに生ずるタイミング基
準窓(通常1764秒)の間にマイクロコントローラの
時計周波数(16MHz)で作動するタイマによって減
数加算され該間隔中にタイマによって生ずる各出力パル
スに対してオン時刻を与える。このオン時刻は所望数の
矩形パルス(パルス1112.1114.1116のよ
うにタイミングサイクル中に50%の動作サイクルを有
する各パルス)を含むシーケンスを与えるようにセット
される。タイマが1つの値で負荷されると次のタイミン
グ窓で更新されるまでリード554にパルスを生ずるよ
うに作動するように指示される。しかし時々中断指令が
生ずる可能性があるのでタイマ2は次の基準タイミング
窓の開始に適切な点でなく、いくらか遅い時期に更新さ
れることがある。タイマ2はこの時期もパルスを発生す
る。そこでパルス1118などの付加的、すなわち過剰
なパルスの発生を防止して、マイクロコントローラ55
0で維持される内部的な合計質量流量から偏位した外部
的な合計質量流量値の発生を防止するために、タイマ3
に負荷されるゲート値をタイマ2に負荷される周波数値
と本質的に同時とする。これによって両タイマは計数を
開始し、それぞれの出力信号は、基準タイミング窓の開
始時に一方の論理状態(高または低)において開始し、
窓の閉鎖時に一方の論理状態(高または低)において終
了する。誤差出力は両タイマの出力がこれら窓の終了時
に反対すなわち異る論理状態にあるとき生ずる。図示し
ない論理回路がこの誤差状態を検出するために設けられ
、マイクロコントローラ550にその発生を告知する。
て使用されてテーブルを見て現在の周波数値とゲート値
とを得てタイマ2およびタイマ3に負荷する。タイマ2
に負荷される周波数値は次の直ちに生ずるタイミング基
準窓(通常1764秒)の間にマイクロコントローラの
時計周波数(16MHz)で作動するタイマによって減
数加算され該間隔中にタイマによって生ずる各出力パル
スに対してオン時刻を与える。このオン時刻は所望数の
矩形パルス(パルス1112.1114.1116のよ
うにタイミングサイクル中に50%の動作サイクルを有
する各パルス)を含むシーケンスを与えるようにセット
される。タイマが1つの値で負荷されると次のタイミン
グ窓で更新されるまでリード554にパルスを生ずるよ
うに作動するように指示される。しかし時々中断指令が
生ずる可能性があるのでタイマ2は次の基準タイミング
窓の開始に適切な点でなく、いくらか遅い時期に更新さ
れることがある。タイマ2はこの時期もパルスを発生す
る。そこでパルス1118などの付加的、すなわち過剰
なパルスの発生を防止して、マイクロコントローラ55
0で維持される内部的な合計質量流量から偏位した外部
的な合計質量流量値の発生を防止するために、タイマ3
に負荷されるゲート値をタイマ2に負荷される周波数値
と本質的に同時とする。これによって両タイマは計数を
開始し、それぞれの出力信号は、基準タイミング窓の開
始時に一方の論理状態(高または低)において開始し、
窓の閉鎖時に一方の論理状態(高または低)において終
了する。誤差出力は両タイマの出力がこれら窓の終了時
に反対すなわち異る論理状態にあるとき生ずる。図示し
ない論理回路がこの誤差状態を検出するために設けられ
、マイクロコントローラ550にその発生を告知する。
この回路の使用は高精度計量装置に有用である。図示の
ようにゲート値は時間間隔、すなわちタイミング基準窓
に発生する最初の周波数出力パルスの開始から舷窓から
の最後の周波数出力パルスの低レベル部分のほぼ中間部
分まで継続するオン時間を限定する。タイマ3によって
発生しり−ド556に生ずるパルス1130などの出力
は高レベルである。
ようにゲート値は時間間隔、すなわちタイミング基準窓
に発生する最初の周波数出力パルスの開始から舷窓から
の最後の周波数出力パルスの低レベル部分のほぼ中間部
分まで継続するオン時間を限定する。タイマ3によって
発生しり−ド556に生ずるパルス1130などの出力
は高レベルである。
リード554.556に生ずる信号はANDゲート56
0の対応する入力に与えられ、正確な数の矩形パルス、
例えば、パルス1142.1144.1146のみがゲ
ートされてリード262に目盛周波数出力信号として生
ずる。目盛周波数出力信号は絶対周波数出力信号となる
。積算質量流量の残りの部分は、常に詳細には24ビツ
ト解析として維持され、適切な(絶対)数の矩形出力周
波数パルスが任意タイミング基準窓の間に発生するから
、内部的および外部的に積算したカウントが発散するこ
とがない。
0の対応する入力に与えられ、正確な数の矩形パルス、
例えば、パルス1142.1144.1146のみがゲ
ートされてリード262に目盛周波数出力信号として生
ずる。目盛周波数出力信号は絶対周波数出力信号となる
。積算質量流量の残りの部分は、常に詳細には24ビツ
ト解析として維持され、適切な(絶対)数の矩形出力周
波数パルスが任意タイミング基準窓の間に発生するから
、内部的および外部的に積算したカウントが発散するこ
とがない。
B ソフトウェア
マイクロコントローラ550によって実行されるソフト
ウェアは本質的に主ループ800と64Hz中断ルーチ
ン900および管周期中断ルーチン1000から成る2
つの中断ルーチンとから成る。
ウェアは本質的に主ループ800と64Hz中断ルーチ
ン900および管周期中断ルーチン1000から成る2
つの中断ルーチンとから成る。
主ループ800は初期化を行い、つぎに中断の発生また
は使用者が選択可能値を変更するために変更モードを入
れる信号を待つ。64 Hz中断ルーチン900は64
Hzタイミングパルスの発生毎に実行され増加減少カ
ウンタを読み、測定された質量流量率値を更新する。ま
た、管周期中断ルーチン1000は流管運動の2サイク
ル毎に実行されて目盛周波数出力を更新する。
は使用者が選択可能値を変更するために変更モードを入
れる信号を待つ。64 Hz中断ルーチン900は64
Hzタイミングパルスの発生毎に実行され増加減少カ
ウンタを読み、測定された質量流量率値を更新する。ま
た、管周期中断ルーチン1000は流管運動の2サイク
ル毎に実行されて目盛周波数出力を更新する。
主ループ800は第8A図、第8B図に示され。
両図の整合関係を第8図に示す。
詳細には主ループ800にエンターすると(これは通常
動力オン、リセット状態で生ずる)始めに初期化ルーチ
ン810が実行される。ブロック813が始めに実行さ
れて、すべての中断を無効とする。つぎにブロック81
5が実行されて各種ハードウェアの初期化工程と各種ソ
フトウェア基準の診断が実行される。つぎに、ブロック
818が実行されて各種ソフトウェア変数を初期値とす
る。変数としては5LONG 1.5LONG 2、前
のΔTおよび次のΔTがあり、これらが後述するように
ルーチン1000内で使用される。つぎにブロック82
0が実行され、ソフトウェアの初期化が以前に行われて
いないとき例えば動力オンのリセットの発生後のシステ
ムの始動時などにNOVRAMから各種誤差変数を負荷
する。ソフトウェアの初期化が行われていれば以前にエ
ンターされた使用者の選択した変数が対応する誤差変数
の代りに使用される。つぎにブロック825が実行され
最大流量率時に発生する予定最大出力周波数(MAX
FREQ)が計算されメモリされる。つぎにブロック8
30が実行されカウンタDIVIDE DOWNをゼロ
に初期化する。カウンタは低流量を測定するときに時間
間隔を計数する。決定ブロック835,845が次に実
行され低流量を測定するか否かを決定し、その場合には
カウンタを該当する更新間隔を限定するようにセットす
る。詳細には(MAX FREQ)の値が16未満であ
れば決定ブロック835はYES経路を通ってブロック
840に行き目盛周波数出力のためにl/32秒のアッ
プデート間隔を与えるようにカウンタDIVIDE D
OWNを1にセットする。次に決定ブロック845が実
行される。最大周波数値が16以上であればNo経路8
38を経て決定ブロック845が実行される。決定ブロ
ック845で最大周波数値が8未満であるかを決定しY
ESであればYES経路を通ってブロック850に行き
カウンタDIVIDE DOtlNを2にセットして目
盛周波数出力のためにl/16秒のアップデート間隔を
与える。次にブロック855が実行される。最大周波数
値が8以上であればNo経路848を経て決定ブロック
855が実行される。ブロック855において変数FR
EQ 1が計算されメモリされる。これは後述のように
目盛計数として後に流量を乗算することによって目盛周
波数出力パルスの該当数を決定するために使用される。
動力オン、リセット状態で生ずる)始めに初期化ルーチ
ン810が実行される。ブロック813が始めに実行さ
れて、すべての中断を無効とする。つぎにブロック81
5が実行されて各種ハードウェアの初期化工程と各種ソ
フトウェア基準の診断が実行される。つぎに、ブロック
818が実行されて各種ソフトウェア変数を初期値とす
る。変数としては5LONG 1.5LONG 2、前
のΔTおよび次のΔTがあり、これらが後述するように
ルーチン1000内で使用される。つぎにブロック82
0が実行され、ソフトウェアの初期化が以前に行われて
いないとき例えば動力オンのリセットの発生後のシステ
ムの始動時などにNOVRAMから各種誤差変数を負荷
する。ソフトウェアの初期化が行われていれば以前にエ
ンターされた使用者の選択した変数が対応する誤差変数
の代りに使用される。つぎにブロック825が実行され
最大流量率時に発生する予定最大出力周波数(MAX
FREQ)が計算されメモリされる。つぎにブロック8
30が実行されカウンタDIVIDE DOWNをゼロ
に初期化する。カウンタは低流量を測定するときに時間
間隔を計数する。決定ブロック835,845が次に実
行され低流量を測定するか否かを決定し、その場合には
カウンタを該当する更新間隔を限定するようにセットす
る。詳細には(MAX FREQ)の値が16未満であ
れば決定ブロック835はYES経路を通ってブロック
840に行き目盛周波数出力のためにl/32秒のアッ
プデート間隔を与えるようにカウンタDIVIDE D
OWNを1にセットする。次に決定ブロック845が実
行される。最大周波数値が16以上であればNo経路8
38を経て決定ブロック845が実行される。決定ブロ
ック845で最大周波数値が8未満であるかを決定しY
ESであればYES経路を通ってブロック850に行き
カウンタDIVIDE DOtlNを2にセットして目
盛周波数出力のためにl/16秒のアップデート間隔を
与える。次にブロック855が実行される。最大周波数
値が8以上であればNo経路848を経て決定ブロック
855が実行される。ブロック855において変数FR
EQ 1が計算されメモリされる。これは後述のように
目盛計数として後に流量を乗算することによって目盛周
波数出力パルスの該当数を決定するために使用される。
ブロック855が実行されると初期化ルーチン810は
終了する。
終了する。
ここで主ループ800は中断するか使用者が構成モード
をエンターするか否かを待つ。詳細にはブロック857
が実行されると中断を可能とする。
をエンターするか否かを待つ。詳細にはブロック857
が実行されると中断を可能とする。
その後決定ブロック860が実行される6中断が生ずる
とYES経路を通ってブロック865が実行される。こ
こで該当する中断実行ルーチン(64Hz中断実行ルー
チン900または管周期中断ルーチン1000)が実行
される。中断ルーチンが実行されまたは中断が実行され
ない(No経路863を経て)とき、決定ブロック87
0が実行される。
とYES経路を通ってブロック865が実行される。こ
こで該当する中断実行ルーチン(64Hz中断実行ルー
チン900または管周期中断ルーチン1000)が実行
される。中断ルーチンが実行されまたは中断が実行され
ない(No経路863を経て)とき、決定ブロック87
0が実行される。
ここで使用者はメータの構成を変更するか否かを決定す
る。使用者が例えば該当する外部端子のキーを押すなど
によって要求を行ったときは決定ブロック870はYE
S経路を経てブロック875に行く。ブロック875は
使用者に予め定めた計画に従ってシリアルポートと外部
端子装置(例えば前述モデル268 Smart Fa
milyインタフェースなど)とを介して各種変数の使
用者近接可能値をエンターする。変数としては測定され
る最大流量率、目盛周波数出力として発生される使用者
の選択した最大周波数例えば10 KHz 、この周波
数に対応する使用者の選択した流量率を含む。その後実
行ループは初期化ルーチン810に経路880を経て戻
る。使用者がこの要求を行わないときは決定ブロック8
60はNo経路873を経て決定ブロック860に戻り
中断の発生を待つ。決定ブロック860と実行ブロック
865とを含むループは明確にはプログラムされずマイ
クロコントローラ自体の内部に連結され、中断実行過程
を図示することによって理解を容易とする。
る。使用者が例えば該当する外部端子のキーを押すなど
によって要求を行ったときは決定ブロック870はYE
S経路を経てブロック875に行く。ブロック875は
使用者に予め定めた計画に従ってシリアルポートと外部
端子装置(例えば前述モデル268 Smart Fa
milyインタフェースなど)とを介して各種変数の使
用者近接可能値をエンターする。変数としては測定され
る最大流量率、目盛周波数出力として発生される使用者
の選択した最大周波数例えば10 KHz 、この周波
数に対応する使用者の選択した流量率を含む。その後実
行ループは初期化ルーチン810に経路880を経て戻
る。使用者がこの要求を行わないときは決定ブロック8
60はNo経路873を経て決定ブロック860に戻り
中断の発生を待つ。決定ブロック860と実行ブロック
865とを含むループは明確にはプログラムされずマイ
クロコントローラ自体の内部に連結され、中断実行過程
を図示することによって理解を容易とする。
64 Hz中断ルーチン900は主ループ800の一部
として実行されるもので、そのフローチャートは第9A
図、第9B図に示され1両図の整合関係は第9図に示さ
れる。該中断ルーチン900は64 Hzタイミングパ
ルスが生じて増加、減少カウンタを読み測定された質量
流量率値を読み測定された質量流量率値を更新する毎に
実行される。
として実行されるもので、そのフローチャートは第9A
図、第9B図に示され1両図の整合関係は第9図に示さ
れる。該中断ルーチン900は64 Hzタイミングパ
ルスが生じて増加、減少カウンタを読み測定された質量
流量率値を読み測定された質量流量率値を更新する毎に
実行される。
詳糸田にはル−チン900にエンターするとブロック9
03が実行され内部的に合計した質量流量値(PULS
E ACCUM)をNOVRAM570 (第5A図、
第5B図)から読む。その後第9A図、第9B図に示す
ようにブロック906が実行され合計質量流量値が更新
される。これは直前のタイミング間隔中に発生する最新
の測定質量流量率値(RATE)として与えられ目盛周
波数出力パルスとして維持される。質量流量率値に初期
化工程で決定された目盛計数値FREQ 1 を乗算
して加算されるパルス数を決定する。更新された値はN
OVRAM 570にメモリされる。次にブロック90
9が実行されカウンタDIVIDE DOWN(7)値
を一時的な変数DIV FREQにメモリする。次に決
定ブロック912が実行され1/32および1/16秒
タイミング間隔が使用される低最大流量率において周波
数出力の更新がその1/64タイミング間隔に生ずるべ
きか否かを決定する。ループカウンタFREQ LOO
PCNTがゼロでなくその時間間隔で更新が生じないと
きには決定ブロック912からNO経路を経てブロック
915が実行されカウンタFREQ LOOPCNTか
ら1が減算される。ルーチン900に戻る。FREQ
LOOPCNTの内容がゼロであって更新の開始を指示
していれば決定ブロック912からYES経路に沿って
ブロック918に行く。ここでタイマTI肚R2、TI
MER3が停止しマイクロコントローラ550から周波
数およびゲート出力(第5A図、第5B図参照)を与え
る。第9A図、第9B図に示すようにブロック922に
進み、変数PULSE ACCUMの上方バイトを読取
りその結果を一時的な変数Aとしてメモリする。次に決
定ブロック925が実行され基準タイミング窓で発生さ
れる予め定めた2乗パルスの最大数である180をAの
値が超えるか否かを決定する。詳細には通常の市販の装
置の周波数出力は最大で約10 KHzである6そこで
変数Aの最大値は目盛周波数出力に対する対応する最大
周波数を与える。従って変数Aの値180は1/64秒
基準タイミング窓を使用する出力パルス秒の最大値とし
て180x64 =11,520を与える。基準タイミ
ング窓の期間が1732秒またはl/16秒であれば、
出力パルス秒の最大値はそれぞれ5 、760パルス、
2,880パルスとなる。Aの値が180を超えるとき
は決定ブロック925からブロック931にYES経路
に沿って行く。ここでAの値が180にセットされる。
03が実行され内部的に合計した質量流量値(PULS
E ACCUM)をNOVRAM570 (第5A図、
第5B図)から読む。その後第9A図、第9B図に示す
ようにブロック906が実行され合計質量流量値が更新
される。これは直前のタイミング間隔中に発生する最新
の測定質量流量率値(RATE)として与えられ目盛周
波数出力パルスとして維持される。質量流量率値に初期
化工程で決定された目盛計数値FREQ 1 を乗算
して加算されるパルス数を決定する。更新された値はN
OVRAM 570にメモリされる。次にブロック90
9が実行されカウンタDIVIDE DOWN(7)値
を一時的な変数DIV FREQにメモリする。次に決
定ブロック912が実行され1/32および1/16秒
タイミング間隔が使用される低最大流量率において周波
数出力の更新がその1/64タイミング間隔に生ずるべ
きか否かを決定する。ループカウンタFREQ LOO
PCNTがゼロでなくその時間間隔で更新が生じないと
きには決定ブロック912からNO経路を経てブロック
915が実行されカウンタFREQ LOOPCNTか
ら1が減算される。ルーチン900に戻る。FREQ
LOOPCNTの内容がゼロであって更新の開始を指示
していれば決定ブロック912からYES経路に沿って
ブロック918に行く。ここでタイマTI肚R2、TI
MER3が停止しマイクロコントローラ550から周波
数およびゲート出力(第5A図、第5B図参照)を与え
る。第9A図、第9B図に示すようにブロック922に
進み、変数PULSE ACCUMの上方バイトを読取
りその結果を一時的な変数Aとしてメモリする。次に決
定ブロック925が実行され基準タイミング窓で発生さ
れる予め定めた2乗パルスの最大数である180をAの
値が超えるか否かを決定する。詳細には通常の市販の装
置の周波数出力は最大で約10 KHzである6そこで
変数Aの最大値は目盛周波数出力に対する対応する最大
周波数を与える。従って変数Aの値180は1/64秒
基準タイミング窓を使用する出力パルス秒の最大値とし
て180x64 =11,520を与える。基準タイミ
ング窓の期間が1732秒またはl/16秒であれば、
出力パルス秒の最大値はそれぞれ5 、760パルス、
2,880パルスとなる。Aの値が180を超えるとき
は決定ブロック925からブロック931にYES経路
に沿って行く。ここでAの値が180にセットされる。
次にブロック934が実行され使用者に範囲超過状態の
発生を指示する適宜の誤差フラグがセットされる。次に
ブロック937が実行される。Aの値が180に等しい
か少であればNO経路に沿って決定ブロック925から
ブロック937に行く。
発生を指示する適宜の誤差フラグがセットされる。次に
ブロック937が実行される。Aの値が180に等しい
か少であればNO経路に沿って決定ブロック925から
ブロック937に行く。
ブロック937では積算器TOTAL ACCUMの値
が更新され、現在のタイミング期間中に発生するパルス
の最新の数Aを持つように発生したパルスの実際の数の
合計が維持される。次にブロック940が実行されここ
で変数AがFROM575 (第5A図、第5B図参照
)にメモリされた一覧表に対するアドレスとして使用さ
れ対応する値T2、T3にアクセスして周波数タイマT
IMEI’l 2、およびゲートタイマTIMER3に
負荷する。第9A図、第9B図に示すように次にブロッ
ク943が実行され低流量率に対する値T2.T3を変
数DIV FREQの値に等しい多数の位置に偏位する
ように変換する。
が更新され、現在のタイミング期間中に発生するパルス
の最新の数Aを持つように発生したパルスの実際の数の
合計が維持される。次にブロック940が実行されここ
で変数AがFROM575 (第5A図、第5B図参照
)にメモリされた一覧表に対するアドレスとして使用さ
れ対応する値T2、T3にアクセスして周波数タイマT
IMEI’l 2、およびゲートタイマTIMER3に
負荷する。第9A図、第9B図に示すように次にブロッ
ク943が実行され低流量率に対する値T2.T3を変
数DIV FREQの値に等しい多数の位置に偏位する
ように変換する。
DIV FREQの値は16パルス毎秒以上を生ずる流
量率においてゼロである。次にブロック946が実行さ
れ、値T2、T3がタイマTIMER2,TIMER3
に負荷される。するとブロック949が実行されタイマ
が始動する。次にブロック952が実行される。ブロッ
ク952ないし970はループカウンタFREQ LO
OPCNTの適当な値がセットされる。詳細にはブロッ
ク952が実行されるとDIV FREQの値が一時的
な変数Aにメモリされる。そこでブロック956が実行
され変数Aの値(DIV FREQの値)に2が乗算さ
れる。次に決定ブロック960が実行され変数Aの値が
ゼロより大か否かをテストする。変数Aの値がゼロより
大であれば1/32または1716基準タイミング窓を
必要とする低流量率を示しており、 YES経路を経
てブロック960がらブロック964に行くにこで変数
Aから1が減算される。次にブロック970が実行され
変数AはループカウンタFREQ LOOPCNTにメ
モリされる。変数Aがゼロであれば決定ブロック960
からNo経路を経てブロック970が実行される。
量率においてゼロである。次にブロック946が実行さ
れ、値T2、T3がタイマTIMER2,TIMER3
に負荷される。するとブロック949が実行されタイマ
が始動する。次にブロック952が実行される。ブロッ
ク952ないし970はループカウンタFREQ LO
OPCNTの適当な値がセットされる。詳細にはブロッ
ク952が実行されるとDIV FREQの値が一時的
な変数Aにメモリされる。そこでブロック956が実行
され変数Aの値(DIV FREQの値)に2が乗算さ
れる。次に決定ブロック960が実行され変数Aの値が
ゼロより大か否かをテストする。変数Aの値がゼロより
大であれば1/32または1716基準タイミング窓を
必要とする低流量率を示しており、 YES経路を経
てブロック960がらブロック964に行くにこで変数
Aから1が減算される。次にブロック970が実行され
変数AはループカウンタFREQ LOOPCNTにメ
モリされる。変数Aがゼロであれば決定ブロック960
からNo経路を経てブロック970が実行される。
ブロック970が実行されるとルーチン900から主ル
ープ800に戻る。目盛周波数出力として生じたパルス
の数は1つの基準タイミング窓と次のものとで、合計質
量流変数PULSE ACCUMの上方バイト(残りで
ない部分)の現在値によって異る。
ープ800に戻る。目盛周波数出力として生じたパルス
の数は1つの基準タイミング窓と次のものとで、合計質
量流変数PULSE ACCUMの上方バイト(残りで
ない部分)の現在値によって異る。
例えば1つの1764秒基準タイミング窓は5つのタイ
ミングパルスを有し、次のものは4パルス、さらに後の
ものは1パルスまたはゼロである。しかし、1秒経過後
に64の隣接する窓について発生するパルス数は所要の
パルスの絶対数に等しく、内部的および外部的に発生す
る全質量流量値は実質的に変化しない。
ミングパルスを有し、次のものは4パルス、さらに後の
ものは1パルスまたはゼロである。しかし、1秒経過後
に64の隣接する窓について発生するパルス数は所要の
パルスの絶対数に等しく、内部的および外部的に発生す
る全質量流量値は実質的に変化しない。
管周期中断ルーチン1o00は主ループ800の一部と
して実行され第10A図、第10B図として示され、第
10図は藺図の整合関係を示す。
して実行され第10A図、第10B図として示され、第
10図は藺図の整合関係を示す。
管周期中断ルーチン1000は流管運動の2サイクル毎
に行われ目盛周波数出力を更新する。
に行われ目盛周波数出力を更新する。
ルーチン1000においてブロック1005が最初に実
行され、すべての中断が無能化される。
行され、すべての中断が無能化される。
次にブロック1010が実行されカウンタ534内のカ
ウンタC1,C2(第5A図、第5B図)内の現在の増
加、減少カウントデータが読取られる。
ウンタC1,C2(第5A図、第5B図)内の現在の増
加、減少カウントデータが読取られる。
第10A図、第10B図に示すように変数5INT 1
がカウンタC1から増加カウントをメモリし、変数5I
NT 2がカウンタC2から減少カウントをメモリする
。ブロック1015の実行によって中断は能動化される
。これによって第5A図、第5B図に示すNOVRAM
570から時定数(TC)が読取られる。この値は使
用者によってシステムの初期化時に選択されたいくつか
の予め定められNOVRAMにメモリされた値であって
よい。その後第10A図、第10B図に示すようにブロ
ック1025が実行され現在のΔを値が計算される。こ
れは単に現在の測定期間に蓄積されたカウンタC1,C
2内のカウントを減算することによって決定される。
がカウンタC1から増加カウントをメモリし、変数5I
NT 2がカウンタC2から減少カウントをメモリする
。ブロック1015の実行によって中断は能動化される
。これによって第5A図、第5B図に示すNOVRAM
570から時定数(TC)が読取られる。この値は使
用者によってシステムの初期化時に選択されたいくつか
の予め定められNOVRAMにメモリされた値であって
よい。その後第10A図、第10B図に示すようにブロ
ック1025が実行され現在のΔを値が計算される。こ
れは単に現在の測定期間に蓄積されたカウンタC1,C
2内のカウントを減算することによって決定される。
これらのカウンタは任意の測定期間の開始時にリセット
されていないから期間の終期におけるカウンタの内容5
INT 1.5INT 2が測定期間の開始時に存在す
る対応する内容OLD UP C0UNT、 OLD
DOlilNCOUNTから減算されるされる。これら
の差としてΔtが計算される。この計算が完了するとブ
ロック1028が実行され、現在のカウントをその後の
2つの測定期間の組のためのルーチン1000によるつ
ぎの反復時に使用するためOLD UP C0UNTお
よびOLD DOWN C0UNTとしてメモリする。
されていないから期間の終期におけるカウンタの内容5
INT 1.5INT 2が測定期間の開始時に存在す
る対応する内容OLD UP C0UNT、 OLD
DOlilNCOUNTから減算されるされる。これら
の差としてΔtが計算される。この計算が完了するとブ
ロック1028が実行され、現在のカウントをその後の
2つの測定期間の組のためのルーチン1000によるつ
ぎの反復時に使用するためOLD UP C0UNTお
よびOLD DOWN C0UNTとしてメモリする。
Δtの値が計算されると その値は2つの同等なポール
を有するディジタルフィルタを含む2ポールフイルタル
ーチン1030によってディジタルにフィルタされる。
を有するディジタルフィルタを含む2ポールフイルタル
ーチン1030によってディジタルにフィルタされる。
詳細にはルーチン1030が開始されるとブロック10
33が実行され、−時的な変数5LONG 1の値をΔ
tの現在値にセットする。次にブロック1035が実行
され5LONG 1の値をhex値4000を乗算する
ことによって適切に目盛る。次にブロック1o40が実
行されて一時的な変数5LONG 2の値を変数OLD
DELTA Tにセットする。ここでブロック104
5が実行されてディジタルフィルタ作用の第1のポール
を与える。
33が実行され、−時的な変数5LONG 1の値をΔ
tの現在値にセットする。次にブロック1035が実行
され5LONG 1の値をhex値4000を乗算する
ことによって適切に目盛る。次にブロック1o40が実
行されて一時的な変数5LONG 2の値を変数OLD
DELTA Tにセットする。ここでブロック104
5が実行されてディジタルフィルタ作用の第1のポール
を与える。
得られたディジタルにフィルタされた値5LONG l
はブロック1050の実行により変数OLD DELT
ATとしてメモリされルーチン1000によるつぎの反
復時に使用される。次にブロック1055が実行されて
変数5LONG 2(7)値を変数NEXT DELT
A Tの現在値としてメモリする。ブロック1060が
その後に実行されディジタルフィルタ作用の第2のポー
ルを与える。ブロック1045.1060では同一のフ
ィルタ式が使用される。5LONG 1のフィルタされ
た値は変数NEXT DELTA Tとしてブロック1
065の実行によってメモリされる。こノ5LONG
1、OLD DELTA T、 5LONG 2. N
EXT DELTATは初期化時にはゼロにセットされ
る。
はブロック1050の実行により変数OLD DELT
ATとしてメモリされルーチン1000によるつぎの反
復時に使用される。次にブロック1055が実行されて
変数5LONG 2(7)値を変数NEXT DELT
A Tの現在値としてメモリする。ブロック1060が
その後に実行されディジタルフィルタ作用の第2のポー
ルを与える。ブロック1045.1060では同一のフ
ィルタ式が使用される。5LONG 1のフィルタされ
た値は変数NEXT DELTA Tとしてブロック1
065の実行によってメモリされる。こノ5LONG
1、OLD DELTA T、 5LONG 2. N
EXT DELTATは初期化時にはゼロにセットされ
る。
ブロック1065が実行されるとディジタルフィルタ作
用は完了しルーチン1030からブロック1070に進
む。このブロックはゼロ流量状態に決定される機械的偏
位の値を可変の5LONG 1の値、すなわちディジタ
ルにフィルタされたΔを値から減算する。その後ブロッ
ク1075が実行され、5LONG 1にメモリされた
Δtの値にレート変換係数を乗算することによってダラ
ム毎秒で測定された流量率(FLOAT 1)とする。
用は完了しルーチン1030からブロック1070に進
む。このブロックはゼロ流量状態に決定される機械的偏
位の値を可変の5LONG 1の値、すなわちディジタ
ルにフィルタされたΔを値から減算する。その後ブロッ
ク1075が実行され、5LONG 1にメモリされた
Δtの値にレート変換係数を乗算することによってダラ
ム毎秒で測定された流量率(FLOAT 1)とする。
ブロック1080が次に実行され現在の流量率が予め定
めた低流量率遮断量より少いか否かを決定する。現在の
流量率が少いときには決定ブロック1080からYES
経路に沿ってブロック1085に行き、そこで変数FL
OAT l、すなわち現在の流量率をゼロとする。
めた低流量率遮断量より少いか否かを決定する。現在の
流量率が少いときには決定ブロック1080からYES
経路に沿ってブロック1085に行き、そこで変数FL
OAT l、すなわち現在の流量率をゼロとする。
次にブロック1o90が実行され、変数FLOAT 1
の値を64 Hz中断ルーチン900で使用するための
可変レートに負荷する。現在の流量率が低流量率遮断量
に等しくまたは大であるときは、決定ブロック1080
からNo経路1088に沿ってブロック1090に行く
。ブロック1090が実行されるとブロック1095が
実行されて現在の質量流量率値に与えられる各種変数が
更新される。
の値を64 Hz中断ルーチン900で使用するための
可変レートに負荷する。現在の流量率が低流量率遮断量
に等しくまたは大であるときは、決定ブロック1080
からNo経路1088に沿ってブロック1090に行く
。ブロック1090が実行されるとブロック1095が
実行されて現在の質量流量率値に与えられる各種変数が
更新される。
これによってルーチン1000が完了し、主ループ80
0に戻る。
0に戻る。
上述実施例はU字形流管を使用しているが殆どすべての
寸法、形状の流管が、該流管が軸線の周りに振動して基
準の非慣性フレームを確立するものであれば使用可能で
ある。例えば流管は直管、S字形管、ループ状管などで
あってよい。さらに、実施例は2本の平行な流管を含む
が単一管または3本、4本または以上の管も使用可能で
ある。
寸法、形状の流管が、該流管が軸線の周りに振動して基
準の非慣性フレームを確立するものであれば使用可能で
ある。例えば流管は直管、S字形管、ループ状管などで
あってよい。さらに、実施例は2本の平行な流管を含む
が単一管または3本、4本または以上の管も使用可能で
ある。
単一の実施例を図示し説明したが各種変形例も当業者に
は容易に実施可能である。
は容易に実施可能である。
発明の詳細
な説明したように、本発明によれば従来のものより著し
く高い精度のコリオリ流量計が得られ、特に高精度の計
測用に適しており、調和倍数成分が実質的に少ない質量
流量率出力信号が得られ、従来技術において使用された
アナログフィルタを必要とせず、高精度を得るために高
価な複雑な技術を必要としない。
く高い精度のコリオリ流量計が得られ、特に高精度の計
測用に適しており、調和倍数成分が実質的に少ない質量
流量率出力信号が得られ、従来技術において使用された
アナログフィルタを必要とせず、高精度を得るために高
価な複雑な技術を必要としない。
第1図は本発明によるコリオリ流量計の概略図、第2図
は第1図のメータエレクトロニクス20のブロック図、
第3図は従来技術による質量流量率回路3oのブロック
図、第4A図および第4B図は第3図に示す回路の各種
波形を示す図、第5図は第5A図と第5B図との整合関
係を示す図であり第5A図および第5B図は本発明によ
るメータエレクトロニクス20と第1図のコリオリ流量
計10との結合関係を示すブロック図、第6図は第5A
図および第5B図に示す論理回路600のブロック図、
第7図は第5A図および第5B図に示す左および右位置
の波形を使用して時間間隔を測定する4パルス測定技術
を示すグラフ、第8図は第8A図と第8B図との整合関
係を示す図であり第8A図および第8B図は第5A図お
よび第5B図に示すマイクロコントローラ550による
主ループ800のフローチャート、第9図は第9A図と
第9B図との整合関係を示す図であり第9A図および第
9B図は主ループ800の一部として行われる64Hz
中断ルーチン900のフローチャート、第10図は、第
10A図と第10B図との整合関係を示す図であり、第
10A図および第10B図は、主ループ800の一部と
して行われる管周期中断ルーチン1000のフローチャ
ートを示し、第11図は第5A図および第5B図に示す
リード262に生ずる周波数出力信号生成に使用される
波形の図である。 10:コリオリ流量計 110.110’ :7二
’7オルト180 : 駆動機trR160L。 160R:速度検知コイル 170L、170R:永
久磁石 130.130’ :流管 20:メー
タエレクトロニクス 30:質量流量率回路 40
:流管駆動回路 180 : 駆動機構190:温度
センサ 550:マイクロコントローラ 600:
論理回路 800:主ルーチン 900:中断ルー
チン 1000:管周期中断ルーチン
は第1図のメータエレクトロニクス20のブロック図、
第3図は従来技術による質量流量率回路3oのブロック
図、第4A図および第4B図は第3図に示す回路の各種
波形を示す図、第5図は第5A図と第5B図との整合関
係を示す図であり第5A図および第5B図は本発明によ
るメータエレクトロニクス20と第1図のコリオリ流量
計10との結合関係を示すブロック図、第6図は第5A
図および第5B図に示す論理回路600のブロック図、
第7図は第5A図および第5B図に示す左および右位置
の波形を使用して時間間隔を測定する4パルス測定技術
を示すグラフ、第8図は第8A図と第8B図との整合関
係を示す図であり第8A図および第8B図は第5A図お
よび第5B図に示すマイクロコントローラ550による
主ループ800のフローチャート、第9図は第9A図と
第9B図との整合関係を示す図であり第9A図および第
9B図は主ループ800の一部として行われる64Hz
中断ルーチン900のフローチャート、第10図は、第
10A図と第10B図との整合関係を示す図であり、第
10A図および第10B図は、主ループ800の一部と
して行われる管周期中断ルーチン1000のフローチャ
ートを示し、第11図は第5A図および第5B図に示す
リード262に生ずる周波数出力信号生成に使用される
波形の図である。 10:コリオリ流量計 110.110’ :7二
’7オルト180 : 駆動機trR160L。 160R:速度検知コイル 170L、170R:永
久磁石 130.130’ :流管 20:メー
タエレクトロニクス 30:質量流量率回路 40
:流管駆動回路 180 : 駆動機構190:温度
センサ 550:マイクロコントローラ 600:
論理回路 800:主ルーチン 900:中断ルー
チン 1000:管周期中断ルーチン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、少くとも一つの流管と、 該流管を通る流体によって生ずる対向するコリオリ力に
よる流管の運動を検知し、検知された流管の運動に応答
して第1および第2の検知信号を発生する手段と、 該流管を振動せしめる手段と、 第1および第2の検知信号に応答して流体の質量流量率
値を与える回路手段とを含む、コリオリ質量流量計にし
て、該回路手段が、 第1および第2の検知信号に応答して該第1および第2
の検知信号上の第1および第2の測定点と第2の検知信
号上の基準点との間の時間差を決定する手段を含み、該
時間差が実質的に第1の測定点と基準点との間の第1の
継続時間間隔と前記基準点と第2の測定点との間の第2
の継続時間間隔との時間差に等しく、該時間差が流管を
通る流体の質量流量率値の一次関数であり、 該決定された時間差に応答して質量流量率値を発生する
手段とを含む、ことを特徴とするコリオリ質量流量計。 2、請求項1に記載の流量計にして、第1および第2の
測定点が流量計に流れのない状態で基準点の各側にある
、ことを特徴とするコリオリ質量流量計。 3、請求項2に記載の流量計にして、第1および第2の
測定点が流量計に流れのない状態で基準点の各側に実質
的に対称にあることを特徴とするコリオリ質量流量計。 4、請求項3に記載の流量計にして、第1および第2の
流管を含み、感知手段が両流管の運動を検知して第1お
よび第2の検知信号が両流管の運動に応答するようにす
る手段を含む、ことを特徴とするコリオリ質量流量計。 5、請求項4に記載の流量計にして、前記回路手段が、 第1および第2の検知信号を積算して対応する第1およ
び第2の積算信号を発生する手段と、第1および第2の
積算信号を予め定めた第1、第2および第3の値と比較
して前記2つの測定点と前記基準点との発生を決定し、
関連する比較器出力信号を与える比較手段と、を含むこ
とを特徴とするコリオリ質量流量計。 6、請求項5に記載の流量計にして、回路手段がさらに
、比較手段の出力信号と予め定めた周波数の時計信号と
に応答して第1および第2の時間間隔の継続時間を測定
する手段を含み、第1の時間間隔は第1の測定点と基準
点との間にあり、第2の時間間隔は基準点と第2の測定
点との間にあることを特徴とするコリオリ質量流量計。 7、請求項6に記載の流量計にして、前記測定する手段
が、 比較する手段の出力信号に応答して第1および第2の可
能信号を発生する手段と、 第1の可能信号と時計信号とに応答して第1の時間間隔
の継続時間を示す第1のカウントを発生する第1のカウ
ント手段と、 第2の可能信号と時計信号とに応答して第2の時間間隔
の継続時間を示す第2のカウントを発生する第2のカウ
ント手段と、 第1および第2のカウント手段に応答して第1および第
2のカウント値を予め定めた時間期間の終期において減
算して前記時間差間隔を表す値を与える手段とを含む、
ことを特徴とするコリオリ質量流量計。 8、請求項7に記載の流量計にして、前記時間差を決定
する手段が、第1および第2の測定点の少くとも第1お
よび第2の組について生ずる第1および第2のカウント
と前記流管の振動運動の2サイクルについて生ずる基準
点とに応答して前記時間差を得る手段を含む、ことを特
徴とするコリオリ質量流量計。 9、請求項8に記載の流量計にして、前記予め定めた第
1および第2の値が実質的に等しい大きさで符号が相違
し、第3の値がゼロであることを特徴とするコリオリ質
量流量計。10、請求項9に記載の流量計にして、前記
測定と基準点との第1の組が第1および第2の積算検知
信号の上昇側にあり、前記測定と基準点との第2の組が
第1および第2の積算検知信号の下降側に生ずることを
特徴とするコリオリ質量流量計。 11、請求項10に記載の流量計にして、前記回路手段
が前記測定された質量流量率値を前記予め定めた時間期
間について合算し、流管を通る前記流体の合計流量値を
与える手段を含むことを特徴とするコリオリ質量流量計
。 12、請求項11に記載の流量計にして、 流体を両流管に導入し導出する入口および出口マニフォ
ルドにして、入口マニフォルドは流体を両流管に分割し
出口マニフォルドは両流管からの流体を合流せしめる両
マニフォルドと、 両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て入口マニフオルドからの流体を
分割してそれぞれの流管に導きおよび両流管からの流体
を組合わせて出口マニフオルドに導く第1および第2の
取付けブロックと、駆動信号に応答して両流管を対抗す
る正弦波状パタンで振動せしめる手段と、を含むことを
特徴とするコリオリ質量流量計。 13、少くとも1つの流管を有するコリオリ質量流量計
において該流量計を通る流体の質量流量率を測定する方
法にして、 該流管を通る流体によって生ずる対抗するコリオリ力に
よる流管の運動を検知し、該流管の検知された運動に応
答して第1および第2の検知信号を発生し、 流管を振動せしめ、 第1および第2の検知信号に応答して第1の検知信号上
の第1および第2の測定点と第2の検知信号上の基準点
との間の時間差を決定し、該時間差は第1の測定点と基
準点との間の第1の時間間隔と基準点と第2の測定点と
の間の第2の時間間隔との間の時間間隔の差に実質的に
等しく、該時間差は流管を通る流体の質量流量率値の一
次関数であり、 該決定された時間差に応答して流体の質量流量率の測定
値を発生する、各工程を含むことを特徴とする測定方法
。 14、請求項13に記載の方法にして、第1および第2
の測定点が流量計を通る流体の流れのない状態で基準点
の各側にあることを特徴とする測定方法。 15、請求項14に記載の方法にして、第1および第2
の測定点が流量計を通る流体の流れのない状態で基準点
の各側に実質的に対称にあることを特徴とする測定方法
。 16、請求項15に記載の方法にして、運動を検知する
工程が、第1および第2の流管の運動を検知して第1お
よび第2の検知信号が各流管の検知された運動に応答す
るようにする工程を含むことを特徴とする測定方法。 17、請求項16に記載の方法にして、第1および第2
の検知信号を積算して対応する第1および第2の積算検
知信号を求め、 第1および第2の積算検知信号を予め定めた第1、第2
および第3の値と比較して前記2つの測定点と前記基準
点との発生を決定し、関連する比較器出力信号を与える
、各工程を含むことを特徴とする測定方法。 18、請求項17に記載の方法にして、前記比較器の出
力信号と予め定めた周波数の時計信号に応答して第1お
よび第2の時間間隔の継続時間を測定する工程を含み、
第1の離間間隔は第1の測定点と基準点との間に存在し
第2の時間間隔は基準点と第2の測定点との間に存在す
ることを特徴とする測定方法。 19、請求項18に記載の方法にして、 前記比較器の出力信号に応答して第1および第2の可能
信号を発生し、 第1の可能信号と時計信号とに応答して第1の時間間隔
の継続時間を表す第1のカウントを発生し、 第2の可能信号と時計信号とに応答して第2の時間間隔
の継続時間を表す第2のカウントを発生し、 予め定めた時間終期において第1のカウントと第2のカ
ウントとを減算して前記時間差を与える値を求める、各
工程を含むことを特徴とする測定方法。 20、請求項19に記載の方法にして、前記時間差を決
定する工程が、少くとも第1および第2の測定点の第1
および第2の組と前記基準点とについておよび流管の振
動運動の2サイクルについて生ずる第1および第2のカ
ウントに応答して前記時間差を得る工程を含むことを特
徴とする測定方法。 21、請求項20に記載の方法にして、前記予め定めた
第1および第2の値が実質的に等しい大きさで符号が反
対であり、第3の値がゼロであることを特徴とする測定
方法。 22、請求項21に記載の方法にして、前記測定点と基
準点の第1の組が第1および第2の積算検知信号の増加
側に生じ、前記測定点と基準点の第2の組が第1および
第2の積算検知信号の減少側に生ずることを特徴とする
測定方法。 23、請求項22に記載の方法にして、測定された質量
流量率値を前記予め定めた時間期間にういて合算して、
前記流管を通る流体の合計流量値を得る工程を含むこと
を特徴とする測定方法。
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