JPH04191620A

JPH04191620A - コリオリ質量流量計

Info

Publication number: JPH04191620A
Application number: JP32350090A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Osawa; 紀和大沢
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-07-09

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、耐振性が良好で、故障に対する信頼性が向上
されたコリオリ質量流量計に関するものである。

〈従来の技術〉第６図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図で、例えば、ＵＳＰ　　４，４９１，０２５　ｒ　
ＰＡＲＡＬＬＥｌ、　Ｐ＾Ｔ）Ｉ　Ｃ０ＩＩＩＯＬＩＳ
　１４Ａｓｓ　１１０１４　ＲＡＴＥ　１４ＥＴＥＲＪ
　１９８５年１月１日　特許に示されている。

図において、１は配管Ａに、両端が取付けられたＵ字形
の測定管である。

２は管路Ａへの測定管１の取付はフランジである。

３はＵ字形をなす測定管１の先端に設番１られた振動子
である。

４．５は測定管１の両側にそれぞれ設けられた変位検出
センサである。

以上の構成において、測定管１に測定流体が流され、振
動子３が駆動される。振動子３の振動方向の角速度「ω
ｊ、測定流体の流速ｒＶ、＋　　（以下ｒＪで囲まれた
記号はベクトル量を表す。）とすると、Ｆ　ｃ　＝−２ｍ　ｒω、Ｉ　Ｘ　ｒＶ」のコリオリカ
が働く、コリオリカに比例した振動の振幅を測定すれば
、質量流量が測定出来る。

しかし、一般には、コリオリカに比例した振動の振幅は
、加振による振動の振幅より極めて小さく、コリオリカ
に比例した振動の振幅を直接検出することが出来ない。

今、第６図のＺ視の方向から見ると、振動子３の加振に
より、振動方向をα、βに別けて考えると、流速ｒｙ１
の向きによって、第７図（Ａ＞、（Ｂ）に示す如く、コ
リオリカの方向が異なるので、逆相となり、測定管１が
捩れながら振動する。

これを変位検出センサ４，５、例えば磁気センサで変位
を検出し、変位検出センサ４，５の変位の位相差が、（
コリオリカに比例しな振動の振幅）／（加振による振動
の振幅）に比例するので質量流量を求める事ができる。

位相差は波形がゼロをクロスする時間の差Δｔとして測
定出来るので、結果としてコリオリカが測定出来る。

第８図は従来より一般に使用されている他の従来例の構
成説明図である。

本従来例では、更に、ノイズを低減し、信号を大きくと
るために、測定管１を、２管式にしたものである。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、この様な、コリオリ質量流量計では、外
部からの振動が測定管１に加わった場合に、流量計測に
悪影響を及ぼす、特に、振動ノイズが、振動子３の加振
周波数付近に重なる場合には、誤差が大きく発生し、出
力が大きく変動してしまいがちである。

また、装置が故障した場合、流量測定機能が突然ダウン
することになり、信頼性に欠ける。

本発明は、この問題点を解決するものである。

本発明の目的は、耐振性が良好で、故障に対する信頼性
が向上されたコリオリ質量流量計を提供するにある。

く課題を解決するための手段〉この目的を達成するために、本発明は、コリオリ力を利
用して質量流量を測定するコリオリ質量流量計において
、測定流体の流れる測定管と、該測定管の管軸に直交して
設けられ該測定管を加振する第１の加振機と、該第１の
加振機の両側に配置され該第１の加振機の加振に基く変
位を検出する第１．第２の変位センサと、前記測定管の
管軸に直交して設けられ前記第１の加振機の加振方向と
直交する方向に該測定管を加振する第２の加振機と、該
第２の加振機の両側に配置され該第２の加振機の加振に
基く変位を検出する第３．第４の変位センサと、−４＝前記第１．第２．第３．第４の変位センサの信号より前
記第１の加振機と前記第２の加振機とに基く出力の差が
所定範囲以内の場合は前記第１の加振機と前記第２の加
振機とに基く出力の平均を出力し出力の差が所定範囲以
上の場合は出力の時間変化率が小さい方を出力しあるい
は所定出力範囲内にある方の出力を出力する信号処理手
段とを具備したことを特徴とするコリオリ流量計を構成
したものである。

く作　用〉以上の構成において、第１．第２の加振機を駆動する。

第１．第２．第３．第４の変位センサで、測定管の変位
を検出する。

信号処理手段において、第１．第２．第３．第４の変位
センサの信号より第１の加振機と第２の加振機とに基く
出力の差が所定範囲以内の場合は第１の加振機と第２の
加振機とに基く出力の平均を出力し、出力の差が所定範
囲以上の場合は出力の時間変化率が小さい方を出力し、
あるいは所定出力範囲内にある方の出力を出力する。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図の動作説明図、第３図は第１図の平面図、第４図
は第３図の動作説明図である。

１１は、測定流体の流れる測定管である。

１２は、測定管１１の管軸に直交して設けられ測定管１
１を加振する第１の加振機で、この場合は、Ｚ軸方向に
測定管１１を加振する。

１３．１４は、第１の加振機１２の両側に配置され第１
の加６機１２の加振に基く変位を検出する第１．第２の
変位センサである。

１５は、第３図に示す如く、測定管１１の管軸に直交し
て設けられ、第１の加＠８１２の加振方向と直交する方
向に測定管】１を加振する第２の加振機である。

１６．１７は、第３図に示す如く、第２の加振１１１５
の両側に配置され、第２の加振機１５の加振に基く変位
を検出する第３．第４の変位センサである。

１８は（図示せず）、第１．第２．第３．第４の変位セ
ンサ１３・、１４，１６．１７の信号より、第１の加振
機１２と第２の加振ａ１５とに基く出力の差が所定範囲
以内の場合は、第１の加振ｌ１１２と第２の加振８１１
５とに基く出力の平均を出力し、出力の差が所定範囲以
上の場合は出力の時間変化率が小さい方を出力し、ある
いは所定出力範囲内にある方の出力を出力する信号処理
手段である。

１９は、相手配管と測定管１１とを接続するフランジで
ある。

２１は、測定管１１を支え、外部からの振動ノイズの侵
入を防止する固定端で、この場合は、完全固定端２２よ
りも、中央側にＹ方向運動に対するＹ方向固定端２３を
設け、２方向とＹ方向の共振周波数を変える構造に構成
されている。

以上の構成において、第５図に示す如く、第１゜第２の
加振１１ｉ１２．１５を駆動し、測定管１１をＹ方向お
よび２方向に振動させる。この場合は、−７＝それぞれの振動は独立に行なわれ、それぞれの１次モー
ド共振周波数に一致させ、第２図、第４図に示す如く、
常に、共振状態で振動させる。

第１．第２．第３．第４の変位センサ１３，１４．１６
．１７で、測定管１１を流れる測定流体により発生する
コリオリカによる測定管１１の変形（２次モードの変形
）を検出する。Ｙ方向変位と２方向変位は、各々独立に
別な変位センサによって測定する。

実際には、加！１１１２．１５の両側の測定管１１の振
動の位相差を検出し、温度等に対する補正値を加えて、
流量に換算する。

以上の操作により、２系統（Ｙ方向振動とＺ方向振動か
ら求めたもの。）の流量に関する情報が得られる。

次に、信号処理手段１８において、第１．第２゜第３．
第４の変位センサ１３，１４，１６．１７の信号より第
１の加振８１２と第２の加振ａ１５とに基く出力の差が
所定範囲以内の場合は第１の加振＠１２と第２の加振機
１５とに基く出力の平一　　８　− 均を出力し、出力の差が所定範囲以上の場合は出力の時
間変化率が小さい方を出力し、あるいは、所定出力範囲
内にある方の出力を出力する。

すなわち、第１の加振機１２と第２の加＠機１５とに基
く出力が正常である範囲内におさまる時には、両方の出
力の平均を出力し、両川力の差が大きい時には、時間変
化率の小いさい方を外部振動のノイズの影響が少ないと
見なして選択し、片方の出力が異常である場合には正常
な方のみを出力する。

一般に、外部振動ノイズは、加振機の両側に設けられた
変位センサの信号を加算する事により、キャンセル出来
る。

しかし、振動ノイズが、測定管１１の駆動周波数に近い
場合には、コリオリ質量流星針は誤差が大きく発生し、
出力が大きく変化する。

しかしながら、本発明装置の如く、Ｙ方向とＺ方向に異
なる周波数で、独立に測定した場合、仮にノイズの周波
数が片方の加振周波数に一致しても、もう一方の測定シ
ステムは■常に差動する。

＝　１０− ２系統の流量情報を比較し、通常は、両出力の平均値を
採用する事で、出力の精度が向上する。

外部ノイズにより、一系統の誤差が大きくなり出力が不
安定になった時でも正常な方を判断して最終出力とする
ことで、振動ノイズの影響を大きく減らす事が出来る。

この結果、（１）一方の加振機の加振周波数に近い外部振動ノイズ
に対しても、有効にノイズが除去でき、耐ノイズ特性の
良好なものが得られる。

（２）一系統が故障しても、もう一系統が作動し続ける
為、突然に流量測定機能がダウンする可能性を低く出来
る。

（３）両出力の平均値を採用するので、出力の精度が向
上する。

なお、前述の実施例においては、測定管１１のＹ方向振
動とＺ方向振動との共振周波数を変える構成として、固
定端の位置を変えるものについて説明したが、これに限
ることはなく、例えば、測定管１１のｍｕを変える事に
より、Ｙ方向と２方向に対する振動の靭性を変える構成
でもよく、要するに、共振周波数を変える構成のもので
あれば良い。

また、Ｙ方向振動と２方向振動とは、異なるモードで駆
動してもよい。

例えば、Ｙ方向振動は１次モードの共振、Ｚ方向振動は
２次モードの共振をさせる。その場合、加振ｌ１１２，
１５や変位センサ１３，１４，１６゜１７の数、位置は
適した状態に配置するのは勿論である。

また、Ｙ方向振動とＺ方向振動とは、共振周波数で振動
させる必要は無い。また、同じ周波数で振動させてもよ
い。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、コリオリ力を利用して
質量流量を測定するコリオリ質量流量計において、測定流体の流れる測定管と、該測定管の管軸に直交して
設けられ該測定管を加振する第１の加振機と、該第１の
加振機の両側に配置され該第１の加振機の加振に基く変
位を検出する第１．第２の変位センサと、前記測定管の
管軸に直交して設けられ前記第１の加振機の加振方向と
直交する方向に該測定管を加振する第２の加振機と、該
第２の加振機の両側に配置され該第２の加振機の加振に
基く変位を検出する第３．第４の変位センサと、前記第
１．第２．第３．第４の変位センサの信ぢより前記第１
の加振機と前記第２の加振機とに基く出力の差が所定範
囲以内の場合は前記第１の加振機と前記第２の加振機と
に基く出力の平均を出力し出力の差が所定範囲以上の場
合は出力の時間変化率が小さい方を出力しあるいは所定
出力範囲内にある方の出力を出力する信号処理手段とを
具備したことを特徴とするコリオリ流量計を構成した。

（２）一系統が故障しても、もう一系統が作動し＝　１
３− 続ける為、突然に流量測定機能がダウンする可能性を低
く出来る。

従って、本発明によれば、耐振性が良好で、故障に対す
る信頼性が向上されたコリオリ質量流量計を実現するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図の動作説明図、第３図は第１図の平面図、第４図
は第３図の動作説明図、第５図は本発明のフロー図、第
６図は従来より一般に使用されている従来例の構成説明
図、第７図は第６図の動作説明図、第８図は従来より一
般に使用されている他の従来例の構成説明図である。１１・・・測定管、１２・・・第１の加振機、１３・・
・第１の変位検出手段、１４・・・第２の変位検出手段
、１５・・・第２の加振機、１６・・・第３の変位検出
手段、１７・・・第４の変位検出手段、１８・・・信号
処理手段、１９・・・フランジ、２１・・・固定端、２
２・・・完全固定端、２３・・・Ｙ方向固定端。

Claims

【特許請求の範囲】コリオリ力を利用して質量流量を測定するコリオリ質量
流量計において、測定流体の流れる測定管と、該測定管の管軸に直交して設けられ該測定管を加振する
第１の加振機と、該第１の加振機の両側に配置され該第１の加振機の加振
に基く変位を検出する第１、第２の変位センサと、前記測定管の管軸に直交して設けられ前記第１の加振機
の加振方向と直交する方向に該測定管を加振する第２の
加振機と、該第２の加振機の両側に配置され該第２の加振機の加振
に基く変位を検出する第３、第４の変位センサと、前記第１、第２、第３、第４の変位センサの信号より前
記第１の加振機と前記第２の加振機とに基く出力の差が
所定範囲以内の場合は前記第１の加振機と前記第２の加
振機とに基く出力の平均を出力し出力の差が所定範囲以
上の場合は出力の時間変化率が小さい方を出力しあるい
は所定出力範囲内にある方の出力を出力する信号処理手
段とを具備したことを特徴とするコリオリ流量計。