JPH06147948A - Coriolis mass flow meter - Google Patents

Coriolis mass flow meter

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Publication number
JPH06147948A
JPH06147948A JP29524992A JP29524992A JPH06147948A JP H06147948 A JPH06147948 A JP H06147948A JP 29524992 A JP29524992 A JP 29524992A JP 29524992 A JP29524992 A JP 29524992A JP H06147948 A JPH06147948 A JP H06147948A
Authority
JP
Japan
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signal
strain
coriolis
tubes
vibration
Prior art date
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Pending
Application number
JP29524992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norikazu Osawa
紀和 大沢
Daisuke Yamazaki
大輔 山崎
Hitoaki Tanaka
仁章 田中
Kenta Mikuriya
健太 御厨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP29524992A priority Critical patent/JPH06147948A/en
Publication of JPH06147948A publication Critical patent/JPH06147948A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a Coriolis mass flowmeter whereby excitation component in detected signal and Coriolis component, caused by Coriolis farce, can be mechanically separated and detected. CONSTITUTION:Each one end of a pair of supporting tubes 13 and 14 where measured fluid flows is fixed to each fixing end 11 and 12 so that they align themselves on the same axis, and the other end of one supporting tube is connected to that of the other supporting tube for communication, by using a pair of vibration tubes 16 and 17, branching in the direction away from, each other, the said axis so as to from a loop. The vibration tubes 16 and 17 is, by excitation means 18 and 19, excied in the direction orthogonal to the plane formed with respective excitation tubes and vibration tubes, and a distortion detecting plate 15 is fixed between branching points of supporting tubes 13 and 14, and the distortion or stress caused, by the measured fluid, on the distortion detecting plate is detected by a distortion gange 20 as the first signal, a detecting means thus provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定流体が振動する
チューブ内を流れるときにこのチューブに発生するコリ
オリ力を検出して質量流量を測定するコリオリ質量流量
計に係り、特に検出信号の中の励振成分とコリオリ力に
よるコリオリ成分を機構的に分離して検出することがで
きるように改良したコリオリ質量流量計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Coriolis mass flowmeter for measuring a mass flow rate by detecting a Coriolis force generated in a tube to be measured when the fluid to be measured vibrates in the tube. The present invention relates to a Coriolis mass flowmeter improved so that an excitation component and a Coriolis component due to a Coriolis force can be mechanically separated and detected.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の第1のコリオリ質量流量計
の概念図である。このコリオリ質量流量計は直管形であ
る。1は内部に測定流体を流すことのできるチューブで
あり、このチューブ1の両端は固定端2、3で固定され
ている。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a conceptual diagram of a first conventional Coriolis mass flowmeter. This Coriolis mass flowmeter is a straight tube type. Reference numeral 1 is a tube through which a measurement fluid can flow, and both ends of the tube 1 are fixed by fixed ends 2 and 3.

【0003】これ等の固定端2、3の中央部には加振器
4が設置されており、このチューブ1をチューブの中心
軸に対し垂直方向に加振して、上下に振動させる。この
加振器4と固定端2、3の間には、チューブ1の変位を
測定する変位センサ5、6が設置されている。
A vibrator 4 is installed at the center of the fixed ends 2 and 3, and the tube 1 is vertically vibrated with respect to the central axis of the tube to vertically vibrate. Displacement sensors 5 and 6 for measuring the displacement of the tube 1 are installed between the vibrator 4 and the fixed ends 2 and 3.

【0004】次に、以上のように構成されたコリオリ質
量流量計の動作について図7を用いて説明する。チュー
ブ1の中に測定流体を流した状態で中央部に設置した加
振器4から振動を与えると、M1、M2に示すように中
央部が振動の腹となる1次モードの形状でチューブ1が
振動する。
Next, the operation of the Coriolis mass flowmeter configured as above will be described with reference to FIG. When vibration is applied from the shaker 4 installed in the center of the tube 1 with the measurement fluid flowing in the tube 1, the tube 1 has a primary mode shape in which the center becomes an antinode of vibration as indicated by M1 and M2. Vibrates.

【0005】この振動は、チューブ1の上流側と下流側
について考えると、各々固定端2と3付近を中心とする
回転運動をしているとみなせるので、この各速度をω、
測定流体の質量流量をQとすると、ωとQの積に比例し
たコリオリ力が各微小区間に発生する。
Considering the upstream side and the downstream side of the tube 1, this vibration can be regarded as a rotational motion centering around the fixed ends 2 and 3, respectively.
When the mass flow rate of the measurement fluid is Q, Coriolis force proportional to the product of ω and Q is generated in each minute section.

【0006】これにより、チューブ1の中央点に対して
上流部分と下流部分ではその撓み振動が対称になる振動
モードM3、M4が発生する。この変形を変位センサ
5、6で測定することにより質量流量Qを知ることがで
きる。
As a result, vibration modes M3 and M4 are generated in which the flexural vibrations are symmetrical in the upstream portion and the downstream portion with respect to the center point of the tube 1. The mass flow rate Q can be known by measuring this deformation with the displacement sensors 5 and 6.

【0007】これに対して、図8に示す従来のコリオリ
質量流量計は曲管形として構成されており、これは例え
ば特公昭60−34683などに開示されている。支持
部7にU字形のチューブ8が片持梁状に固定され、この
U字形の曲管部分に加振装置9を設けて上下に振動させ
る。また、このU字形のチューブ8の直管部分には振動
検出器10A、10Bが設けられている。
On the other hand, the conventional Coriolis mass flowmeter shown in FIG. 8 is constructed as a curved tube type, which is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 60-34683. A U-shaped tube 8 is fixed to the supporting portion 7 in a cantilever shape, and a vibrating device 9 is provided on the U-shaped curved pipe portion to vertically vibrate. Further, vibration detectors 10A and 10B are provided on the straight pipe portion of the U-shaped tube 8.

【0008】このように上下にU字形のチューブ8が振
動されているときに、このチューブ8に質量流量Qが流
されると、一対のチューブ8の直管部分はコリオリ力に
より互に反対方向に変位して“ねじれる”ので、これに
より発生する変位を振動検出器10A、10Bで検出す
ることにより質量流量Qを知ることができる。
When the U-shaped tube 8 is vibrated up and down as described above, when the mass flow rate Q is applied to the tube 8, the straight tube portions of the pair of tubes 8 are moved in opposite directions by Coriolis force. Since the material is displaced and "twisted", the mass flow rate Q can be known by detecting the resulting displacement with the vibration detectors 10A and 10B.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなコリオリ質量流量計では、チューブ8の励振によ
って、支持部材7に励振方向の並進成分の力を受け振動
絶縁が容易ではない。これは、加振に余計なエネルギー
を費やしセンシングに悪影響を及ぼし、外部振動の影響
を受けやすくなるなどの問題が発生することを意味す
る。
However, in the Coriolis mass flowmeter as described above, the vibration of the tube 8 causes the support member 7 to receive the force of the translational component in the excitation direction, and the vibration isolation is not easy. This means that extra energy is consumed for vibration, which adversely affects sensing, making it more susceptible to external vibration.

【0010】さらに、図6、図8に示す場合も、変位セ
ンサ5、6、或いは振動検出器10A、10Bは、励振
振動とそこに僅かに重畳したコリオリ振動を同時に同一
センサで検出し、これを理論的に、電気的に分離して質
量流量Qに変換する。
Further, also in the cases shown in FIGS. 6 and 8, the displacement sensors 5 and 6 or the vibration detectors 10A and 10B simultaneously detect the excitation vibration and the Coriolis vibration slightly superposed thereon by the same sensor. Is theoretically electrically separated and converted into a mass flow rate Q.

【0011】そして、コリオリ振動振幅は、平均流速が
1m/sで励振振動振幅の数百〜千分の一しかなく、こ
のためコリオリ成分を分離するのは容易ではなく、誤差
発生の大きな要因となっている。
The Coriolis vibration amplitude has an average flow velocity of 1 m / s and is only several hundred to one thousandth of the excitation vibration amplitude. Therefore, it is not easy to separate the Coriolis component, which is a major cause of error. Has become.

【0012】そこで、本発明は、振動系が両持ち梁の曲
管を用いていながら、軸対称構造をとることにより、並
進振動成分を打ち消し、振動絶縁性を高めて、安定性と
耐振性に優れたコリオリ質量流量計を得ることを目的と
する。
Therefore, according to the present invention, by virtue of the axially symmetric structure, the vibration system uses a curved tube having a double-supported beam, so that the translational vibration component is canceled out, the vibration insulation is enhanced, and the stability and vibration resistance are improved. The purpose is to obtain an excellent Coriolis mass flowmeter.

【0013】さらに、中心部で剪断歪を検出することに
より、励振振動成分を抑え、コリオリ振動成分を優先し
て検出するようにして、信号処理を容易とし、SN比の
良い安定なコリオリ質量流量計を得ることを目的とす
る。
Further, by detecting the shear strain at the central portion, the excitation vibration component is suppressed, and the Coriolis vibration component is detected with priority, facilitating signal processing and achieving a stable Coriolis mass flow rate with a good SN ratio. The purpose is to obtain a total.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するための主な構成として、測定流体が流れる一対
の支持チューブの各一端は各々同一軸上に並ぶように各
固定端に固定され、一方の先の支持チューブの他端は一
対の振動チューブにより先の軸から互に離れる方向に各
々分岐されてループを描いて他方の先の支持チューブの
他端に連通して結合され、先の各振動チューブは加振手
段により各支持チューブと各振動チューブで形成される
平面に垂直方向に加振され、歪検出プレートは先の各支
持チューブの分岐点の間に固定されて先の測定流体によ
ってこの歪検出プレートに生じる歪或いは応力を歪ゲー
ジにより第1信号として検出する検出手段を具備するコ
リオリ質量流量計。
In order to achieve the above object, the present invention has a main structure in which each one end of a pair of support tubes through which a measurement fluid flows is fixed to each fixed end so as to be aligned on the same axis. The other end of one of the support tubes is fixed, and the other end of the one support tube is branched by a pair of vibrating tubes in directions away from each other to form a loop and connected to the other end of the other support tube. The vibrating tubes are vibrated by vibrating means in a direction perpendicular to the plane formed by the supporting tubes and the vibrating tubes, and the strain detecting plate is fixed between the branch points of the supporting tubes. Coriolis mass flowmeter, comprising a detection means for detecting strain or stress generated in the strain detection plate by the measuring fluid as a first signal by a strain gauge.

【0015】[0015]

【作 用】先ず、支持チューブから分岐されて結合され
た一対の振動チューブが、加振手段により各支持チュー
ブと各振動チューブで形成される平面に垂直方向に、加
振された状態にする。
[Operation] First, a pair of vibrating tubes branched from the support tube and joined together are vibrated by vibrating means in a direction perpendicular to a plane formed by each support tube and each vibrating tube.

【0016】この状態で、支持チューブに測定流体が流
れると、この測定流体は分岐部で左右の振動チューブに
分岐して流れ、振動チューブに発生するコリオリ力によ
り分岐部に設けられた歪検出プレートの上流側と下流側
に互に逆方向の回転力が加わる。
In this state, when the measurement fluid flows through the support tube, the measurement fluid branches into the left and right vibrating tubes at the branch portion, and the strain detection plate provided at the branch portion by the Coriolis force generated in the vibrating tube. Rotational forces in opposite directions are applied to the upstream side and the downstream side of the.

【0017】そこで、歪検出プレートには“ねじれ”が
生じ、ここに剪断歪或いは剪断応力が発生するので、こ
の歪検出プレートに設けられた歪ゲージにより、この剪
断歪或いは剪断応力に対応する第1信号に変換する。
Therefore, "strain" occurs in the strain detecting plate, and shear strain or shear stress is generated there. Therefore, the strain gauge provided on the strain detecting plate corresponds to the shear strain or shear stress. Convert to 1 signal.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例を示す平面図である。
なお、説明の都合上、紙面に対して左右方向をX軸、上
下方向をY軸、紙面に垂直方向をZ軸として、以下の説
明をする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
For convenience of description, the following description will be given assuming that the horizontal direction is the X axis, the vertical direction is the Y axis, and the vertical direction is the Z axis with respect to the paper surface.

【0019】11、12は振動系の固定端であり、質量
流量計のボデイに固定される。これらの固定端11、1
2には測定流体が内部を流れる支持チューブ13、14
の一端が固定されている。そして、これらの支持チュー
ブ13、14は同一軸上(Y軸方向)になるように配置
される。
Reference numerals 11 and 12 denote fixed ends of the vibration system, which are fixed to the body of the mass flow meter. These fixed ends 11, 1
2 includes support tubes 13 and 14 through which the measurement fluid flows.
One end of is fixed. The support tubes 13 and 14 are arranged so as to be on the same axis (Y-axis direction).

【0020】この支持チューブ13の他端は、C形の形
状をした振動チューブ16、17の各一端が連通して左
右に分岐され、これらの他端は支持チューブ14の他端
に連通して結合されている。そして、これらの振動チュ
ーブ16、17は支持チューブ13、14と同一の平面
(XY平面)上になるように配置される。
The other end of the support tube 13 is branched to the left and right by communicating with one ends of vibrating tubes 16 and 17 each having a C shape, and the other ends thereof are connected to the other end of the support tube 14. Are combined. The vibrating tubes 16 and 17 are arranged on the same plane (XY plane) as the support tubes 13 and 14.

【0021】これらの支持チューブ13から振動チュー
ブ16、17へT字状に分岐される分岐点X1と、支持
チューブ14から振動チューブ16、17に分岐される
T字状の分岐点X2との間には歪検出プレート15が固
定されている。
A branch point X 1 branched from the support tube 13 to the vibrating tubes 16 and 17 and a T-shaped branch point X 2 branched from the support tube 14 to the vibrating tubes 16 and 17. The strain detection plate 15 is fixed between them.

【0022】この歪検出プレート15の上には図2で詳
細に説明する歪ゲージ20が配置され、コリオリ信号を
第1信号eCとして、励振成分を第2信号emとしてそれ
ぞれ検出する。さらに、振動チューブ16、17の各中
央部には、Z軸方向に単振動運動をする形態で加振する
加振装置18、19が設けられている。
A strain gauge 20, which will be described in detail with reference to FIG. 2, is arranged on the strain detecting plate 15 to detect the Coriolis signal as the first signal e C and the excitation component as the second signal e m . Further, at the central portions of the vibrating tubes 16 and 17, vibrating devices 18 and 19 for vibrating in the form of a simple oscillatory motion in the Z-axis direction are provided.

【0023】測定流体は、例えば支持チューブ13から
流入し、T字状の分岐点X1で振動チューブ16、17
に分岐されて流れ、T字状の分岐点X2で合流して支持
チューブ14を介して流出する。
The fluid to be measured flows in from, for example, the support tube 13 and is vibrated at the branch point X 1 of the T-shape.
To flow out, join at a T-shaped branch point X 2 , and flow out through the support tube 14.

【0024】図2は図1に示す歪検出プレート15の具
体的な配置を示す配置図である。図2(a)はXY平面
に1個の歪検出プレート15Aを設けた場合であり、図
2(b)はYZ平面に歪検出プレート15Bを設けた場
合であり、図2(c)はXY平面上で支持チューブ1
3、14に対して左右に2つに分割して歪検出プレート
15C1、15C2を設けた場合をそれぞれ示している。
FIG. 2 is a layout showing a specific layout of the strain detection plate 15 shown in FIG. 2A shows a case where one strain detection plate 15A is provided on the XY plane, FIG. 2B shows a case where the strain detection plate 15B is provided on the YZ plane, and FIG. Support tube 1 on a flat surface
3 shows the case where the strain detection plates 15C 1 and 15C 2 are divided into two on the left and right sides with respect to 3 and 14, respectively.

【0025】歪検出プレート15Aには、X軸に対して
±45度傾けて配置され歪検出プレート15Aにコリオ
リ力により発生する剪断歪或いは剪断応力を第1信号e
Cとして検出するための歪ゲージA、Cと、X軸或いは
Y軸に並行の方向で加振装置18、19によってZ軸方
向に加振されて生じる伸縮歪により励振成分を第2信号
mとして検出するための歪ゲージBがそれぞれ配置さ
れている。
The strain detecting plate 15A is arranged at an angle of ± 45 degrees with respect to the X-axis, and shear strain or shear stress generated by the Coriolis force is applied to the strain detecting plate 15A as the first signal e.
Strain gauges A, C and, X-axis or the second signal the excitation component by the expansion and contraction strain produced is vibrated in the Z-axis direction by vibrating unit 18, 19 in the direction parallel to the Y-axis e m for detecting a C Strain gauges B for detecting as are respectively arranged.

【0026】また、歪検出プレート15Bには、Z軸に
対して±45度傾けて配置され歪検出プレート15Bに
コリオリ力により発生する剪断歪或いは剪断応力を第1
信号eCとして検出するための歪ゲージA、Cが配置さ
れている。この場合は加振装置18、19にZ方向に加
振されて生じる伸縮歪により励振成分を第2信号em
して検出する検出ゲージBなどの検出手段を設ける。
Further, the strain detecting plate 15B is arranged at an angle of ± 45 degrees with respect to the Z axis, and shear strain or shear stress generated by the Coriolis force is applied to the strain detecting plate 15B.
Strain gauges A and C for detecting the signal e C are arranged. In this case, providing a detection means such as detecting gauge B for detecting the excitation component by the expansion and contraction strain produced is vibrated in the Z direction vibrating device 18, 19 as the second signal e m.

【0027】さらに、歪検出プレート15C1、15C2
には、X軸に対して±45度傾けて配置され歪検出プレ
ート15C1、15C2にコリオリ力により発生する剪断
歪或いは剪断応力を第1信号eCとして検出するための
歪ゲージA、Cと歪ゲージA´、C´が、X軸或いはY
軸に並行の方向で加振装置18、19によってZ軸方向
に加振されて生じる伸縮歪により励振成分を第2信号e
mとして検出するための歪ゲージB、B´がそれぞれ配
置されている。
Further, the strain detecting plates 15C 1 and 15C 2
The strain gauge A for detecting shear strain or shear stresses generated by the Coriolis force on the strain sensing plate 15C 1, 15C 2 are arranged to be inclined ± 45 degrees with respect to the X axis as the first signal e C, C And strain gauges A'and C'are either X-axis or Y
The excitation component is generated by the second signal e due to the expansion and contraction distortion generated by the vibration devices 18 and 19 in the direction parallel to the axis in the Z-axis direction.
Strain gauges B and B ′ for detecting m are respectively arranged.

【0028】次に、以上のように構成された質量流量計
の動作について図3に示す説明図を用いて説明する。図
3(a)は測定流体が流れていないときの励振状態を、
図3(b)は励振状態で測定流体が流れて発生するコリ
オリ力の作用する様子をそれぞれ示している。
Next, the operation of the mass flowmeter configured as described above will be described with reference to the explanatory view shown in FIG. FIG. 3 (a) shows the excited state when the measurement fluid is not flowing,
FIG. 3B shows how the Coriolis force generated by the flow of the measurement fluid acts in the excited state.

【0029】図3において、実線は振動系の基準位置で
あり、点線はある時点での振動チューブ16、17の変
形状態を示している。矢印は振動の方向を示しており、
特に支持チューブ13、14では軸のねじれ方向を示し
ている。そして、ある瞬間の励振振動の方向は実線矢印
mで、そのときに発生するコリオリ力は点線矢印cで示
してある。
In FIG. 3, the solid line indicates the reference position of the vibration system, and the dotted line indicates the deformed state of the vibration tubes 16 and 17 at a certain time. The arrow shows the direction of vibration,
In particular, the support tubes 13 and 14 show the axial twist direction. The direction of excited vibration at a certain moment is indicated by the solid arrow m, and the Coriolis force generated at that time is indicated by the dotted arrow c.

【0030】図3に示すように、支持チューブ13から
測定流体が流入し、左右の振動チューブ16、17を介
して支持チューブ14から流出する場合には、各振動チ
ューブ16、17のY軸方向に離間したチューブの腕部
分(上流側と下流側)では互に反対方向に変位され、さ
らに振動チューブ16と17のこれ等の腕部分では支持
チューブ13と14を結ぶ軸に対して互に反対のコリオ
リ力を受けるので、歪検出プレート15は“ねじれ”て
剪断歪或いは剪断応力が発生する。
As shown in FIG. 3, when the measurement fluid flows in from the support tube 13 and flows out from the support tube 14 via the left and right vibrating tubes 16 and 17, the vibrating tubes 16 and 17 in the Y-axis direction. The arm portions (upstream side and downstream side) of the tubes spaced apart from each other are displaced in opposite directions to each other, and the arm portions of the vibrating tubes 16 and 17 are opposite to each other with respect to the axis connecting the support tubes 13 and 14. Therefore, the strain detection plate 15 is “twisted” and shear strain or shear stress is generated.

【0031】この“ねじれ”に起因して歪検出プレート
15(15A、15B、15C1、15C2)に発生する
剪断歪或いは剪断応力を第1信号として歪ゲージ20な
どで検出する
The shear strain or shear stress generated in the strain detection plate 15 (15A, 15B, 15C 1 , 15C 2 ) due to this "twist" is detected by the strain gauge 20 as the first signal.

【0032】この場合に、図2(a)、(b)、(c)
に示す歪ゲージの配置では、歪検出プレート15の支持
チューブ13、14を結ぶ中央部では、軸対称な振動系
であるので、励振振動により剪断歪は発生しない。特
に、図2(b)の歪ゲージの配置では、あらゆる歪が発
生しない。
In this case, FIG. 2 (a), (b), (c)
With the arrangement of the strain gauges shown in (1), since the central portion connecting the support tubes 13 and 14 of the strain detection plate 15 has an axially symmetric vibration system, shear strain does not occur due to the excitation vibration. In particular, the strain gauge arrangement shown in FIG. 2B does not cause any strain.

【0033】しかし、製造上のわずかな非対称性の問題
から、或いは故意に、これ等の成分が混合された混合信
号として検出し、後述する変換回路により分離してコリ
オリ成分を検出することもできる。
However, it is also possible to detect a Coriolis component by detecting it as a mixed signal in which these components are mixed and separating it by a conversion circuit which will be described later due to a slight asymmetry problem in manufacturing or intentionally. .

【0034】図4は図1に示すセンサ部21からの信号
を処理する信号処理部22の構成を示すブロック図であ
る。なお、以下の信号処理は第2信号で第1信号を割算
する構成として説明するが、第1信号のみで信号処理を
する場合は、必ずしも割算は必要としない。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the signal processing unit 22 which processes the signal from the sensor unit 21 shown in FIG. Although the following signal processing will be described as a configuration in which the first signal is divided by the second signal, the division is not always necessary when the signal processing is performed only by the first signal.

【0035】センサ部21からは、第1信号(コリオリ
信号を含む信号)ecと第2信号(励振信号)emとがそ
れぞれ信号処理部22の前置増幅器23、24に出力さ
れる。
The sensor section 21 outputs a first signal (a signal including a Coriolis signal) e c and a second signal (excitation signal) e m to the preamplifiers 23 and 24 of the signal processing section 22, respectively.

【0036】前置増幅器24から出力された励振信号e
m1は、駆動回路25に入力され、ここで増幅されて駆動
電流を励振装置18、19に流す。この結果は、第2信
号e mに反映され、前置増幅器24に出力される。これ
が繰り返されて、一定振幅の共振周波数で振動チューブ
16、17が上下に振動される。
Excitation signal e output from the preamplifier 24
m1Is input to the drive circuit 25, where it is amplified and driven.
A current is passed through the exciters 18, 19. This result is the second
Issue e mAnd is output to the preamplifier 24. this
Repeatedly vibrating tube with resonance frequency of constant amplitude
16, 17 are vibrated up and down.

【0037】また、この前置増幅器24で増幅された励
振信号em1は、フエーズロックドループ回路(PLL回
路)26に入力され、ここで位相が90度ずれたタイミ
ング信号eT1として生成される。
The excitation signal e m1 amplified by the preamplifier 24 is input to a phase locked loop circuit (PLL circuit) 26, where it is generated as a timing signal e T1 whose phase is shifted by 90 degrees.

【0038】第1信号ecが前置増幅器23で増幅され
て出力されたコリオリ信号ec1は同期整流回路27に入
力され、ここでタイミング信号eT1を用いて同期整流さ
れてコリオリ信号ec2として分離出力される。
The Coriolis signal e c1 obtained by amplifying and outputting the first signal e c in the preamplifier 23 is input to the synchronous rectification circuit 27, where the Coriolis signal e c2 is synchronously rectified by using the timing signal e T1. Are output separately.

【0039】さらに、第2信号emが前置増幅器24で
増幅されて出力された励振信号em1は、実効値回路28
に出力され、ここで励振信号em1の実効値が演算されて
励振信号em2として出力される。割算回路29は、コリ
オリ信号ec2を励振信号em2で割算して、振動チューブ
16、17の振動振幅の変動を除去し、測定流体の質量
流量Qに比例した流量信号ef1として出力する。
Further, the excitation signal e m1 obtained by amplifying the second signal e m by the preamplifier 24 and outputting it is the effective value circuit 28.
, The effective value of the excitation signal e m1 is calculated, and is output as the excitation signal e m2 . The division circuit 29 divides the Coriolis signal e c2 by the excitation signal e m2 to remove the fluctuation of the vibration amplitude of the vibration tubes 16 and 17, and outputs it as a flow rate signal e f1 proportional to the mass flow rate Q of the measured fluid. To do.

【0040】図5は図1に示すセンサ部21からの信号
を処理する他の信号処理部30の構成を示すブロック図
である。以下の説明においては、図4に示す構成要素と
同一の機能を行う部分に付いては同一の番号を付して適
宜にその説明を省略する。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of another signal processing section 30 for processing the signal from the sensor section 21 shown in FIG. In the following description, parts having the same functions as those of the components shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.

【0041】センサ部21からは、第1信号ecと第2
信号emがそれぞれ信号処理部30の前置増幅器23、
24に出力される。前置増幅器24で増幅された励振信
号em1は、PLL回路26に入力され、ここで位相が9
0度ずれたタイミング信号eT1と同相のタイミング信号
T2を生成する。
From the sensor section 21, the first signal e c and the second signal e c
The signal e m is the preamplifier 23 of the signal processing unit 30,
24 is output. The excitation signal e m1 amplified by the preamplifier 24 is input to the PLL circuit 26, where the phase is 9
A timing signal e T2 that is in phase with the timing signal e T1 that is shifted by 0 degrees is generated.

【0042】コリオリ信号ec1は同期整流回路31に入
力され、これをタイミング信号eT1とeT2を用いて同期
整流してコリオリ信号ec3と励振信号em3とを分離して
割算回路29に出力する。
The Coriolis signal e c1 is input to the synchronous rectification circuit 31, which is synchronously rectified using the timing signals e T1 and e T2 to separate the Coriolis signal e c3 and the excitation signal e m3 and the division circuit 29. Output to.

【0043】割算回路29は、コリオリ信号ec3を励振
信号em3で割算して、振動チューブ16、17の振動振
幅の変動を除去し、測定流体の質量流量Qに比例した流
量信号ef2として出力する。
The division circuit 29 divides the Coriolis signal e c3 by the excitation signal e m3 to remove the fluctuation of the vibration amplitude of the vibrating tubes 16 and 17, and to obtain a flow rate signal e proportional to the mass flow rate Q of the fluid to be measured. Output as f2 .

【0044】なお、今までの説明では、信号を検出する
検出ゲージとして、歪ゲージを主体として説明したが、
これに限られることはなく、例えば圧電素子を検出ゲー
ジとして用いて応力を検出するようにしても良い。この
励振振動は、2つの固定端11、12を結ぶ固定軸を中
心に軸対称な振動を行うので、振動系全体の並進運動成
分は打ち消される。
In the above description, the strain gauge is mainly used as the detection gauge for detecting the signal.
The present invention is not limited to this, and for example, a piezoelectric element may be used as a detection gauge to detect stress. Since this excitation vibration vibrates axisymmetrically about the fixed axis connecting the two fixed ends 11 and 12, the translational motion component of the entire vibration system is canceled.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、以下に説明する各種の効果があ
る。 請求項1に記載された発明では、2つの固定端を結ぶ
固定軸を中心に軸対称な振動を行うので、振動系全体の
並進運動成分は打ち消され、外部との振動絶縁性が向上
し、効率良く安定した振動を継続することができ、外部
からの振動ノイズの影響も低減される。
As described above in detail with the embodiments, the present invention has various effects described below. In the invention described in claim 1, since the axially symmetric vibration is performed around the fixed axis connecting the two fixed ends, the translational motion component of the entire vibration system is canceled, and the vibration insulation with the outside is improved, Vibration can be efficiently and stably continued, and the influence of external vibration noise is reduced.

【0046】また、励振振動成分を抑えてコリオリ振動
成分を優先して検出できるので、信号処理が簡単にな
り、SN比が良く、簡単な回路で高精度、高安定な検出
ができる。理想的には、励振振動成分はゼロになりコリ
オリ振動成分のみを検出することができる。
Further, since the excitation vibration component can be suppressed and the Coriolis vibration component can be detected with priority, the signal processing can be simplified, the SN ratio is good, and the detection can be performed with high accuracy and stability with a simple circuit. Ideally, the excitation vibration component becomes zero and only the Coriolis vibration component can be detected.

【0047】通常、1本式チューブで変位計測をすると
きは、ある基準点、例えばボデイとチューブとの相対変
位を測定するので、チューブの振動だけでなく、変位セ
ンサーの取付台(基準位置)の位置変動の影響を受け
る。これに対して本発明による歪検出プレートによる歪
測定では、チューブ振動の絶対的歪ないし変位の測定が
できるので、外部振動に対して安定である。
Usually, when measuring displacement with a single tube, since a relative displacement between a certain reference point, for example, the body and the tube is measured, not only the vibration of the tube but also the mounting base of the displacement sensor (reference position) Is affected by position variations. On the other hand, in the strain measurement by the strain detection plate according to the present invention, since the absolute strain or displacement of the tube vibration can be measured, it is stable against external vibration.

【0048】さらに、従来のコリオリ式流量計では、測
定点のあらゆる振動に対して反応するので、必要な振動
である励振モードとコリオリモードの振動以外のノイズ
を検出するが、この発明によるコリオリ式流量計では、
特定の振動モードに対してのみ感度があるので、耐振性
が良い。
Furthermore, since the conventional Coriolis flowmeter reacts to all vibrations at the measurement point, noise other than the vibrations of the excitation mode and Coriolis mode, which are the necessary vibrations, is detected. In the flow meter,
Since it has sensitivity only to a specific vibration mode, it has good vibration resistance.

【0049】請求項3、5に係る発明では、検出セン
サとして歪ゲージを1個所にまとめることができるの
で、構造をシンプルに出来るばかりではなく、歪ゲージ
の位置による温度条件のバラツキをなくすことができ、
温度変動に対して安定な流量計が構成できる。
In the inventions according to claims 3 and 5, since the strain gauge can be integrated in one place as a detection sensor, not only the structure can be simplified, but also variation in temperature conditions due to the position of the strain gauge can be eliminated. You can
A flowmeter that is stable against temperature fluctuations can be constructed.

【0050】請求項4に係る発明では、励振振動によ
る歪は発生しない。従来の剪断歪検出方式では同時に曲
げ歪或いは伸縮歪が発生することは避けられず、如何し
てもコリオリ成分と同程度の励振成分が混入したが、こ
の発明では励振成分の混入を大幅に低減させることがで
きる。
In the invention according to the fourth aspect, distortion due to excitation vibration does not occur. In the conventional shear strain detection method, it is unavoidable that bending strain or expansion / contraction strain occur at the same time. In any case, the same excitation component as the Coriolis component was mixed, but in this invention, the mixture of the excitation component is greatly reduced. Can be made.

【0051】請求項5に係る発明では、歪検出プレー
トを2枚に分割して配置しており固定端と固定端を構造
物で直接的に結合しないので、チューブがたわんで熱膨
張を吸収することができる。したがって、温度特性が良
好で広い温度範囲で使用できる。
In the invention according to claim 5, since the strain detecting plate is divided into two parts and the fixed end and the fixed end are not directly connected by the structure, the tube bends to absorb the thermal expansion. be able to. Therefore, it has good temperature characteristics and can be used in a wide temperature range.

【0052】請求項6に記載された発明によれば、第
1信号に含まれるコリオリ成分を励振成分を用いて割算
をする構成としたので、励振電圧の影響を除去すること
ができる。
According to the sixth aspect of the invention, since the Coriolis component contained in the first signal is divided by using the excitation component, the influence of the excitation voltage can be removed.

【0053】請求項7に記載された発明によれば、第
1信号に含まれるコリオリ成分と励振成分を用いてこれ
らの割算をする構成としたので、歪ゲージの温度特性は
キャンセルされて温度に対して安定な特性をもつコリオ
リ質量流量計が実現できる。
According to the invention described in claim 7, since the division is performed using the Coriolis component and the excitation component contained in the first signal, the temperature characteristic of the strain gauge is canceled and the temperature characteristic is canceled. A Coriolis mass flowmeter with stable characteristics can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施例の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す歪検出プレートの具体的な配置を示
す配置図である。
FIG. 2 is a layout diagram showing a specific layout of the strain detection plate shown in FIG.

【図3】図1に示す実施例の動作を説明する説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram explaining an operation of the embodiment shown in FIG.

【図4】図1に示すセンサ部と接続される信号処理部の
構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a signal processing unit connected to the sensor unit shown in FIG.

【図5】図1に示す信号処理部の他の実施例の構成を示
すブロック図である。
5 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the signal processing unit shown in FIG. 1. FIG.

【図6】従来の第1のコリオリ質量流量計の構成を示す
概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of a first conventional Coriolis mass flowmeter.

【図7】図6に示すコリオリ質量流量計の動作を説明す
る説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an operation of the Coriolis mass flowmeter shown in FIG.

【図8】従来の第2のコリオリ質量流量計の構成を示す
斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a second conventional Coriolis mass flowmeter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12 固定端 13、14 支持チューブ 15、15A、15B、15C1、15C2 歪検出プレ
ート 16、17 振動チューブ 18、19 加振装置 20 歪ゲージ 21 センサ部 23、24 前置増幅器 25 駆動回路 27、31 同期整流回路 29 割算回路
11, 12 Fixed end 13, 14 Support tube 15, 15A, 15B, 15C 1 , 15C 2 Strain detection plate 16, 17 Vibration tube 18, 19 Vibration device 20 Strain gauge 21 Sensor part 23, 24 Preamplifier 25 Drive circuit 27, 31 Synchronous rectification circuit 29 Division circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御厨 健太 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenta Mikita 2-9-32 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定流体が流れる一対の支持チューブの各
一端は各々同一軸上に並ぶように各固定端に固定され、
一方の前記支持チューブの他端は一対の振動チューブに
より前記軸から互に離れる方向に各々分岐されてループ
を描いて他方の前記支持チューブの他端に連通して結合
され、前記各振動チューブは加振手段により各支持チュ
ーブと各振動チューブで形成される平面に垂直方向に加
振され、歪検出プレートは前記各支持チューブの分岐点
の間に固定されて前記測定流体によってこの歪検出プレ
ートに生じる歪或いは応力を歪ゲージにより第1信号と
して検出することを特徴とするコリオリ質量流量計。
1. A pair of support tubes, through which a measurement fluid flows, each one end of which is fixed to each fixed end so as to be aligned on the same axis,
The other end of the one support tube is branched by a pair of vibrating tubes in directions away from each other to form a loop, and is connected to the other end of the other support tube so as to communicate therewith. Vibrating means vibrates in a direction perpendicular to the plane formed by each supporting tube and each vibrating tube, the strain detecting plate is fixed between the branch points of each supporting tube, and the strain is detected by the measuring fluid on the strain detecting plate. A Coriolis mass flowmeter, characterized in that the strain or stress generated is detected as a first signal by a strain gauge.
【請求項2】前記加振手段により発生する励振信号を前
記歪検出プレート或いは加振手段により第2信号として
検出する検出手段を具備する請求項1に記載のコリオリ
質量流量計。
2. The Coriolis mass flowmeter according to claim 1, further comprising detection means for detecting an excitation signal generated by the vibrating means as the second signal by the strain detecting plate or the vibrating means.
【請求項3】歪検出プレートは前記平面と同一面上に配
置されたことを特徴とする請求項1に記載されたコリオ
リ質量流量計。
3. The Coriolis mass flowmeter according to claim 1, wherein the strain detection plate is arranged on the same plane as the plane.
【請求項4】歪検出プレートは前記平面に対して垂直な
平面に配置されたことを特徴とする請求項1に記載され
たコリオリ質量流量計。
4. The Coriolis mass flowmeter according to claim 1, wherein the strain detection plate is arranged on a plane perpendicular to the plane.
【請求項5】前記歪検出プレートは前記平面と同一平面
上であって前記軸に対して一対の前記振動チューブ側に
2つに分割配置されたことを特徴とする請求項3に記載
されたコリオリ質量流量計。
5. The strain detecting plate is arranged on the same plane as the plane and is divided into two parts on the side of the pair of vibrating tubes with respect to the axis. Coriolis mass flow meter.
【請求項6】前記第2信号をパルス整形し90度位相の
ずれたタイミング信号を生成する第1フエーズロックド
ループ回路と、前記第1信号を前記タイミング信号を用
いて同期整流する第1同期整流手段と、前記第2信号の
実効値を演算する実効値演算手段とを具備し、前記同期
整流手段の出力を前記実効値で割算して質量流量を得る
請求項2又は3又は4又は5に記載されたコリオリ質量
流量計。
6. A first phase locked loop circuit for pulse-shaping the second signal to generate a timing signal with a 90 degree phase shift, and a first synchronous rectification for synchronously rectifying the first signal using the timing signal. A means and an effective value calculation means for calculating an effective value of the second signal, wherein the output of the synchronous rectification means is divided by the effective value to obtain a mass flow rate. Coriolis mass flowmeter described in.
【請求項7】前記第2信号をパルス整形し90度位相の
ずれた90度タイミング信号と前記第2信号に同相の同
相タイミング信号を生成する第2フエーズロックドルー
プ回路と、前記第1信号を前記90度タイミング信号を
用いてコリオリ信号成分に前記第1信号を前記同相タイ
ミング信号を用いて励振信号成分にそれぞれ同期整流し
て分離する第2同期整流手段と、前記コリオリ信号成分
を前記励振信号成分で割算して質量流量を算出する割算
手段とを具備する請求項2又は3又は4又は5に記載さ
れたコリオリ質量流量計。
7. A second phase locked loop circuit for pulse-shaping the second signal to generate a 90 ° timing signal with a 90 ° phase shift and an in-phase timing signal in phase with the second signal, and the first signal. Second synchronous rectification means for synchronously rectifying and separating the first signal into the Coriolis signal component using the 90-degree timing signal into the excitation signal component using the in-phase timing signal, and the Coriolis signal component into the excitation signal. The Coriolis mass flowmeter according to claim 2 or 3 or 4 or 5, further comprising: a dividing unit that divides by the component to calculate the mass flow rate.
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