JPH0266410A - コリオリ質量流量計 - 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】 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。

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。

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。

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。

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
。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

これによってルーチン１０００が完了し、主ループ８０
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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

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。