JPH07286880A

JPH07286880A - 振動式測定装置

Info

Publication number: JPH07286880A
Application number: JP8196194A
Authority: JP
Inventors: Mikihiro Hori; 幹宏堀
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は被測流体中に気泡が混入したり、あ
るいは外乱の影響にも対応して計測できるよう構成した
振動式測定装置を提供することを目的とする。【構成】質量流量計１は、流体が流れるセンサチュー
ブ７，８を加振器１９により振動させ、流量に比例した
コリオリ力によりセンサチューブ７，８の変位を上下流
側のピックアップ２０，２１により検出する。加振器１
９の励振コイル２５には、正弦波信号生成回路３８から
の正弦波信号、又は矩形波信号生成回路３９からの矩形
波信号が励振信号として供給される。切換スイッチ４０
は、振幅検出回路３４からの出力信号が設定値（５０
％）より大きい場合、正弦波信号生成回路３８からの正
弦波信号を励振コイル２５に供給し、振幅検出回路３４
からの出力信号が設定値（５０％）より小さい場合、矩
形波信号生成回路３９からの矩形波信号を励振コイル２
５に供給するように切り換わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動式測定装置に係り、
特に被測流体中に気泡が混入したり、あるいは外乱の影
響にも対応して計測できるよう構成した振動式測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体が流れる管路を振動させて流体の物
理量を測定する振動式測定装置として、例えばコリオリ
式質量流量計又は振動式密度計がある。

【０００３】このコリオリ式質量流量計では、被測流体
が通過するセンサチューブを加振器により半径方向に振
動させ、流量に比例したコリオリ力によるセンサチュー
ブの変位をピックアップにより検出するよう構成されて
いる。又、振動式密度計も上記コリオリ式質量流量計と
同様な構成になっており、センサチューブが被測流体の
密度に応じた周波数で振動する。

【０００４】例えば質量流量計の場合、一対のセンサチ
ューブをこの内部に計測すべく流体が充満している状態
における固有振動数で振動させておき、このセンサチュ
ーブ内に流体を流し、センサチューブ内を流れる流体に
生ずるコリオリの力によって生じたセンサチューブの振
動の時間差を検出して、流体の流量を計測する。

【０００５】このような質量流量計において計測を安定
に行なうためには、センサチューブが上記の固有振動数
で安定に振動していることが重要である。

【０００６】そのため、コリオリ式の質量流量計では、
センサチューブの変位を検出するピックアップからの検
出信号に基づいてセンサチューブの振幅を検出し、セン
サチューブを振動させる加振器の励振コイルに供給され
る電圧値を制御しており、センサチューブが共振周波数
で振動するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
にセンサチューブを振動させてコリオリ力を利用して流
量を計測する構成とされた質量流量計では、センサチュ
ーブの振幅が大きくなるにしたがい外部振動（ノイズ）
の影響を受けにくくなる反面、センサチューブが振動す
るときの支点となる固定部近傍に応力が集中するおそれ
がある。このようなセンサチューブの応力集中を防止す
るため、質量流量計には、振動するセンサチューブの振
幅が一定値となるようにする振幅制御回路が組み込まれ
ている。

【０００８】又、センサチューブの固有の共振周波数で
励振させるため、ピックアップからの速度信号を正帰還
して加振器（励振コイル）を駆動し、乗算器を用いて励
振コイルへ供給される電圧値の制御を行っていた。

【０００９】上記質量流量計においては、センサチュー
ブの励振方法の違いにより、センサチューブを励振さ
せる励振コイルへの励振信号が矩形波信号である場合
と、励振コイルへの励振信号が正弦波信号である場合
とに分類できる。

【００１０】上記の場合、励振コイルへの励振信号
が、矩形波信号であると、センサチューブを加振する力
が最も大きくなる。しかし、励振信号には、わずかなデ
ューティ比の違い（＋側，−側の電圧がかかっている時
間の違い）から通常、基本共振周波数の整数倍の周波数
で大きな高調波成分が出力される。

【００１１】つまり、センサチューブの振動がピックア
ップの検出位置において、通常の正弦波振動ではなくそ
れからずれた振動となる。そして、配管圧力や外乱など
によりセンサチューブに外力が加わるとその影響を受け
やすくなる。

【００１２】ところが、上記に場合のように励振コイ
ルに供給される励振信号が正弦波信号であると、センサ
チューブを加振する力は小さくなる。しかし、センサチ
ューブの加振位置での振幅が正弦波の振幅であり、励振
信号も正弦波であるから高調波成分の発生が非常に小さ
い。

【００１３】つまり、センサチューブの振動がピックア
ップの検出位置できれいな正弦波振動となる。そして、
配管圧力や外乱などによりセンサチューブの外乱が加わ
ってもその影響を受けにくい。

【００１４】特に一対の直管を平行に配したセンサチュ
ーブを有する質量流量計では、流量に応じて発生する時
間差が小さい。ここで、センサチューブの励振信号が正
弦波信号でも矩形波信号であっても通常の計測動作では
全く問題がない。

【００１５】しかし、外乱などの影響が加わると、時間
差が大きく得られる質量流量計では、Ｓ／Ｎ比の関係か
ら問題になりにくいが、時間差が小さい直管状センサチ
ューブを有する質量流量計では、正弦波信号でセンサチ
ューブを励振させることにより安定する。

【００１６】ところが、センサチューブに気泡が混入し
た場合、センサチューブ内の質量のバランスが崩れて振
動Ｑ値が下がり、より大きな加振力が必要となる。この
ときは、矩形波信号でセンサチューブを励振させる方が
計測性能が安定する。

【００１７】そこで、本発明は上記課題を解決した振動
式測定装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
被測流体が流れるセンサチューブを振動させる加振器
と、流量に比例したコリオリ力の発生によるセンサチュ
ーブの変位を検出するピックアップとを有する振動式測
定装置において、前記ピックアップの出力が所定値以下
に低下したとき、前記加振器に供給する励振信号を正弦
波信号から矩形波信号に切り換え、前記ピックアップの
出力が所定値以上に上昇したとき、前記加振器に供給す
る励振信号を矩形波信号から正弦波信号に切り換える励
振信号波形切換手段を備えてなることを特徴とする。

【００１９】又、請求項２の発明は、被測流体が流れる
センサチューブを振動させる加振器と、流量に比例した
コリオリ力の発生によるセンサチューブの変位を検出す
るピックアップとを有する振動式測定装置において、前
記加振器に供給する励振信号が所定値以上に増大したと
き、前記励振信号を正弦波信号から矩形波信号に切り換
え、前記励振信号が所定値以下に減少したとき、前記励
振信号を矩形波信号から正弦波信号に切り換える励振信
号波形切換手段を備えてなることを特徴とする振動式測
定装置。

【００２０】又、請求項３の発明は、上記請求項１にお
いて、前記励振信号波形切換手段に、前記ピックアップ
の出力が低下するときの所定値となる第１の閾値と、前
記ピックアップの出力が上昇するときの所定値となる第
２の閾値とが設定され、前記第１の閾値より前記第２の
閾値が高い値に設定されたことを特徴とする。

【００２１】又、請求項４の発明は、上記請求項２にお
いて、前記励振信号波形切換手段に、前記加振器に供給
する励振信号が増大するときの所定値となる第１の閾値
と、前記励振信号が減少するときの所定値となる第２の
閾値とが設定され、前記第１の閾値が前記第２の閾値よ
り高い値に設定されたことを特徴とする。

【００２２】

【作用】上記請求項１によれば、ピックアップの出力が
所定値以下に低下したとき、加振器に供給される励振信
号を矩形波信号に切り換えることにより、センサチュー
ブの加振力を強くし、ピックアップの出力が所定値以上
に上昇したとき、加振器に供給される励振信号を正弦波
信号に切り換えることにより外乱の影響を受けにくいよ
うにする。

【００２３】又、請求項２によれば、加振器に供給され
る励振信号が所定値以上に増大したとき、励振信号を矩
形波信号に切り換えることにより、センサチューブの加
振力を強くし、励振信号が所定値以下に減少したとき、
励振信号を正弦波信号に切り換えることにより外乱の影
響を受けにくいようにする。

【００２４】又、請求項３によれば、上記請求項１にお
いて、ピックアップの出力が低下するときの所定値とな
る第１の閾値と、ピックアップの出力が上昇するときの
所定値となる第２の閾値とがヒステリシス特性を持つよ
うに設定されているので、ピックアップの出力が低下す
るときでもピックアップの出力が上昇するときでも励振
信号の波形切り換えが安定して行われ、ハンチングの発
生が防止される。

【００２５】又、請求項４によれば、上記請求項２にお
いて、加振器に供給する励振信号が増大するときの所定
値となる第１の閾値と、励振信号が減少するときの所定
値となる第２の閾値とがヒステリシス特性を持つように
設定されているので、励振信号が増大するときでも励振
信号が減少するときでも励振信号の波形切り換えが安定
して行われ、ハンチングの発生が防止される。

【００２６】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる振動式測定装置
の第１実施例としてのコリオリ式質量流量計を示す。

【００２７】尚、振動式測定装置としてはコリオリ式質
量流量計と振動式密度計がある。コリオリ式質量流量計
は振動式密度計と実質同様な構成であるので、本実施例
では質量流量計について詳細に説明する。

【００２８】各図中、質量流量計１は密閉されたケーシ
ング２内に被測流体が通過する管路３を挿通してなる。
管路３は、軸方向に変位可能なベローズ４Ａ，４Ｂと、
流入管５と、流入側マニホールド６と、一対のセンサチ
ューブ７，８と、流出側マニホールド９と、流出管１０
とより形成されている。

【００２９】一対のセンサチューブ７，８は流体の流れ
方向（Ｘ方向）に直線状に延在するステンレス製の直管
よりなり、上記流入側マニホールド６と流出側マニホー
ルド９との間で平行に設けられている。

【００３０】又、センサチューブ７，８の両端近傍に
は、センサチューブ７，８が貫通して固定される支持板
１１，１２が横架されている。従って、センサチューブ
７，８両端の支持板１１，１２により平行となるように
支持されている。

【００３１】従って、ケーシング２は円筒状のケーシン
グ本体１３の両端開口を蓋部材１４，１５により閉蓋し
た密閉構造になっており、ケーシング２内の収納室１６
に挿入された上記管路３表面に結露が発生することが防
止される。さらに、密閉された収納室１６には、乾燥し
た保護気体（例えば、アルゴンガス等）が所定圧力に充
填されており、センサチューブ７，８の表面に結露が生
じて計測精度が低下することが防止される。

【００３２】そのため、結露によりセンサチューブ７，
８の振動特性（主に固有振動数）が変動することが防止
されるため、質量流量計１は湿度の高い雰囲気でも支障
なく流量計測を行うことができる。

【００３３】上記流入管５は、流入側端部に上流側配管
（図示せず）に連結されるフランジ５ａを有し、流入管
５の他端はケーシング２の蓋部材１４を貫通してケーシ
ング２の内部に延出している。

【００３４】流入側マニホールド６は、上流側がベロー
ズ４Ａに接続固定され、下流側がセンサチューブ７，８
の上流側端部に接続固定されている。

【００３５】流出側マニホールド９は、上流側がセンサ
チューブ７，８の下流側端部に接続され、下流側がベロ
ーズ４Ｂの上流側端部に接続されている。

【００３６】流出管１０は、上流側端部が流出側マニホ
ールド９に接続固定され、下流側端部がケーシング２の
蓋部材１５を貫通して下流側（Ｘ方向）へ突出してい
る。尚、流出管１０の下流側端部には下流側配管（図示
せず）に連結されるフランジ１０ａが設けられている。

【００３７】上流側のベローズ４Ａは、軸方向に伸縮自
在な構造でセンサチューブ７，８が熱膨張あるいは収縮
した場合、センサチューブ７，８の長手方向の伸縮のみ
を吸収する。そのため、ケーシング２の蓋部材１４と流
入側マニホールド６との間には、流入側マニホールド６
が振動しないように支持する防振機構１７が設けられて
いる。

【００３８】この防振機構１７は、一端が蓋部材１４に
固定され他端がケーシング２内に延在する複数の支柱１
７ａと、複数の支柱１７ａの他端間に横架されて流入側
マニホールド６に結合された金属ダイヤフラム１７ｂと
よりなる。従って、流入側マニホールド６は、防振機構
１７により軸方向に移動可能に支持されるとともに、横
方向への移動を規制される。

【００３９】又、下流側のベローズ４Ｂも上記上流側の
ベローズ４Ａと同様に伸縮自在な構造でセンサチューブ
７，８が熱膨張あるいは収縮した場合、センサチューブ
７，８の長手方向の伸縮を吸収する。そのため、ケーシ
ング２の側壁２ｃと流出側マニホールド９との間には、
流入側マニホールド９が振動しないように支持する防振
機構１８が設けられている。

【００４０】この防振機構１８は、一端が蓋部材１５に
固定され他端がケーシング２内に延在する複数の支柱１
８ａと、複数の支柱１８ａの他端間に横架されて流出側
マニホールド９に結合された金属ダイヤフラム１８ｂと
よりなる。従って、流出側マニホールド９は、防振機構
１８により軸方向に移動可能に支持されるとともに、横
方向への移動を規制される。

【００４１】１９は加振器で、励振信号が入力される励
振コイルとマグネットとを対向させた実質電磁ソレノイ
ドと同様な構成であり、一対のセンサチューブ７，８の
略中間部間に設けられている。

【００４２】２０は上流側ピックアップで、センサチュ
ーブ７，８の振幅に応じた検出信号を出力する検出コイ
ルとマグネットとを対向させた構成であり、上記加振器
１９より上流側に位置するように配設されている。

【００４３】２１は下流側ピックアップで、センサチュ
ーブ７，８の振幅に応じた検出信号を出力する検出コイ
ルとマグネットとを対向させた構成であり、上記加振器
１９より下流側に位置するように配設されている。即
ち、上記各ピックアップ２０，２１は、夫々電磁ソレノ
イドと同様な構成であり、加振器１９により加振された
センサチューブ７，８の変位を検出する。

【００４４】流量計測時、上記構成になる質量流量計１
において、一対のセンサチューブ７，８は加振器１９に
より近接、離間する方向（Ｙ方向）に加振される。上流
側配管（図示せず）から供給された被測流体は流入管５
より上流側のベローズ４Ａを通ってマニホールド６に至
り、さらにマニホールド６の流路を通過して振動するセ
ンサチューブ７，８内に流入する。そして、センサチュ
ーブ７，８を通過した流体はマニホールド９の流路より
下流側のベローズ４Ｂを通って流出管１０より下流側配
管（図示せず）に流出する。

【００４５】このように、振動するセンサチューブ７，
８に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオ
リ力が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ
７，８の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これにより
上流側のピックアップ２０の出力信号と下流側のピック
アップ２１の出力信号とでは位相差があらわれる。

【００４６】このように流入側と流出側との位相差が流
量に比例するため、流量計測制御回路２２は、ピックア
ップ２０からの出力信号とピックアップ２１からの出力
信号の位相差に基づいて流量を演算する。

【００４７】ここで流量計測制御回路２２について説明
する。

【００４８】図２中、流量計測制御回路２２は、センサ
チューブ７，８の変位を検出するピックアップ２０，２
１の検出コイル２３，２４からの検出信号より速度を算
出する速度検出回路２７，２８と、この速度検出回路２
７，２８から出力された出力信号の時間差を検出する時
間差検出回路２９と、この時間差検出回路２９により求
められた時間差にある係数を掛けて質量流量を算出する
流量演算回路３０とを有する。

【００４９】さらに、流量計測制御回路２２はセンサチ
ューブ７，８を励振する加振器１９を駆動するドライブ
回路３３を有する。このドライブ回路３３は後述するよ
うに速度検出回路２７，２８からの速度信号に応じた振
幅を有する励振信号を加振器１９の励振コイル２５に流
してセンサチューブ７，８を所定の共振周波数で振動さ
せる。

【００５０】ドライブ回路３３は大略、振幅検出回路３
４、振幅判断回路３５、速度方向検出回路３６、励振回
路３７とよりなる。

【００５１】振幅検出回路３４は速度検出回路２７，２
８からの出力信号が入力されると、センサチューブ７，
８の振幅を算出、即ち、一度積分してその値の絶対値又
は絶対値の平均値を出力する。又、振幅判断回路３５は
振幅検出回路１４からの出力信号と予め入力された設定
値とを比較してセンサチューブ７，８の振幅が設定値と
どのくらい異なっているかを判断する。本実施例では、
この設定値が通常の振幅の５０％に設定されている。

【００５２】振幅判断回路３５は振幅検出回路３４から
の出力信号が設定値より大きい場合、その差が大きいほ
ど０Ｖに近づくマイナスの電圧を出力し、逆に振幅検出
回路３４からの出力信号が設定値より小さいほど０Ｖか
ら離れるようなマイナスの電圧を出力する。即ち、振幅
判断回路３５の出力は例えば振幅検出回路３４からの出
力信号の大きさに応じておよそ−０．１Ｖから−５．０
Ｖの間でリニアに変化する。又、速度検出回路２７，２
８からの出力信号は、上記振幅検出回路２４及び速度方
向検出回路３６にも供給される。

【００５３】この励振回路３７は、速度方向検出回路３
７の出力に応じて励振コイル２５に励振信号（正方向の
電流又は逆方向の電流）を出力する回路であり、正弦波
信号生成回路３８と、矩形波信号生成回路３９と、切換
スイッチ４０とよりなる。

【００５４】正弦波信号生成回路３８は、速度方向検出
回路３７の出力に応じて図３に示すような正弦波信号を
生成し、励振信号として切換スイッチ４０に出力する。

【００５５】矩形波信号生成回路３９は、速度方向検出
回路３７の出力に応じて図４に示すような矩形波信号を
生成し、励振信号として切換スイッチ４０に出力する。

【００５６】切換スイッチ４０は、前述した振幅判断回
路３５から出力された信号の大きさに応じて正弦波信号
生成回路３８又は矩形波信号生成回路３９のいずれか一
方と励振コイル２５とを接続するように切り換え動作を
行う。

【００５７】この場合、切換スイッチ４０は、振幅判断
回路３５からの出力信号が０Ｖに近づくマイナスの電圧
のときは、正弦波信号生成回路３８に切り換わり、逆に
振幅判断回路３５からの出力信号が０Ｖから離れるよう
なマイナスの電圧のときは、矩形波信号生成回路３９に
切り換え動作する。従って、上記振幅検出回路３４と切
換スイッチ４０とにより、励振信号波形切換手段が構成
されている。

【００５８】従って、切換スイッチ４０は、振幅検出回
路３４からの出力信号が設定値（５０％）より大きい場
合、正弦波信号生成回路３８から出力された正弦波信号
を励振信号として励振コイル２５に供給するように切り
換わる。そして、振幅検出回路３４からの出力信号が設
定値（５０％）より小さい場合、切換スイッチ４０は、
矩形波信号生成回路３９から出力された矩形波信号を励
振信号として励振コイル２５に供給するように切り換わ
る。

【００５９】即ち、流量計測時、上記加振器１９の励振
コイル２５に正弦波信号生成回路３８から出力された正
弦波信号又は矩形波信号生成回路３９から出力された矩
形波信号が入力されると、センサチューブ７，８はＹ方
向に加振される。

【００６０】ここで、上記のような流量計測時における
流量計測制御回路２２の動作につき説明する。

【００６１】流量計測時は、前述の如くドライブ回路３
３から励振コイル２５に電流が供給され、センサチュー
ブ７，８の直管部が励振される。速度検出回路２７，２
８はセンサチューブ７，８の速度を検出し、ドライブ回
路３３はこの速度信号を積分してセンサチューブ７，８
の最大振幅が一定の値となるように励振回路３７よりセ
ンサチューブ７，８の速度に応じた周波数の電流を励振
コイル２５に供給する。

【００６２】ここで、センサチューブ７，８の振幅が設
定値より小さい場合（通常の振幅の５０％未満）を考え
る。この場合、振幅判断回路３５の出力は０Ｖに近くな
る。

【００６３】即ち、切換スイッチ４０は、矩形波信号生
成回路３９から出力された矩形波信号を励振信号として
励振コイル２５に供給するように切り換わる。

【００６４】従って、加振器１９の励振コイル２５に
は、正弦波形信号よりも大きな加振力が発生し、センサ
チューブ７，８を加振する力が最も大きくなる。しか
し、励振信号には、わずかなデューティ比の違い（＋
側，−側の電圧がかかっている時間の違い）から通常、
基本共振周波数の整数倍の周波数で大きな高調波成分が
出力される。

【００６５】つまり、センサチューブの振動がピックア
ップの位置において、通常の正弦波振動ではなくそれか
らずれた振動となる。そして、流量計測時、配管圧力や
外乱などによりセンサチューブ７，８に外力が加わると
その影響を受けやすくなる。

【００６６】そのため、センサチューブ７，８の振幅が
設定値より大きい場合（通常の振幅の５０％以上）、振
幅判断回路３５の出力は０Ｖから離れるようなマイナス
の電圧となる。

【００６７】従って、切換スイッチ４０は、正弦波信号
生成回路３８から出力された正弦波信号を励振信号とし
て励振コイル２５に供給するように切り換わる。

【００６８】そのため、上記励振コイル２５に供給され
る励振信号が正弦波信号であると、センサチューブ７，
８を加振する力は小さくなる。しかし、センサチューブ
７，８の加振位置での振幅が正弦波の振幅であり、励振
信号も正弦波であるから高調波成分の発生が非常に小さ
い。

【００６９】つまり、センサチューブ７，８の振動がピ
ックアップ２０，２１の位置できれいな正弦波振動とな
る。そして、流量計測時、配管圧力や外乱などによりセ
ンサチューブ７，８の外乱が加わってもその影響を受け
にくい。

【００７０】さらに、本実施例のように一対の直管より
なるセンサチューブ７，８を有する質量流量計１では、
流量に応じて発生する時間差が小さい。このように、時
間差が小さい直管状センサチューブ７，８を有する質量
流量計１では、外乱などの影響が加わると、正弦波信号
でセンサチューブ７，８を励振させることにより安定す
る。

【００７１】ところが、センサチューブ７，８に気泡が
混入した場合、センサチューブ７，８内の質量のバラン
スが崩れて振動Ｑ値が下がり、より大きな加振力が必要
となる。この場合、センサチューブ７，８の振幅が設定
値より小さく（通常の振幅の５０％未満）なると、振幅
判断回路３５の出力は０Ｖに近くなる。

【００７２】そのため、切換スイッチ４０は、矩形波信
号生成回路３９から出力された矩形波信号を励振信号と
して励振コイル２５に供給するように切り換わり、正弦
波信号よりも大きな加振力が発生する。その結果、矩形
波信号でセンサチューブ７，８を励振させることによ
り、計測性能が安定する。

【００７３】上記第１実施例では、ピックアップ２０，
２１の出力が通常の５０％以上になったかどうかにより
励振信号を正弦波信号又は矩形波信号に切り換えるよう
にしたが、これに限らず、振幅判断回路３５の設定値を
通常の振幅の５０％以外の値に設定するようにしても良
い。

【００７４】又、上記第１実施例では、ピックアップ２
０，２１の出力が通常の５０％以上になったかどうかに
より励振信号を正弦波信号又は矩形波信号に切り換える
ようにしたが、例えばピックアップ２０，２１の出力が
低下するときの所定値となる第１の閾値と、ピックアッ
プ２０，２１の出力が上昇するときの所定値となる第２
の閾値とが設定され、第１の閾値より第２の閾値が高い
値に設定されるようにしても良い。

【００７５】この場合、例えば第１の閾値はピックアッ
プ２０，２１の出力が通常の４８％以下になったかどう
かにより励振信号を正弦波信号から矩形波信号に切り換
えるように設定し、第２の閾値はピックアップ２０，２
１の出力が通常の５３％以上になったかどうかにより励
振信号を矩形波信号から正弦波信号に切り換えるように
設定する。

【００７６】これにより、ピックアップ２０，２１の出
力が低下するときでもピックアップ２０，２１の出力が
上昇するときでも励振信号の波形切り換えが安定して行
われ、正弦波信号と矩形波信号とが頻繁に切り換わって
励振信号が安定しないハンチングの発生が防止される。

【００７７】図５に本発明の第２実施例を示す。

【００７８】同図中、切換スイッチ４０から出力された
励振信号は、励振コイル２５に出力されるとともに、振
幅検出回路４１にフィードバックされる。そのため、第
２実施例の流量計測制御回路２２では、励振信号が小さ
くなると、励振信号を大きくするように出力を調整す
る。

【００７９】この振幅検出回路４１は、励振信号が入力
されると、励振信号の振幅を算出する。又、振幅判断回
路４２は、振幅検出回路４１からの出力信号と予め入力
された設定値とを比較して励振信号の振幅が設定値とど
のくらい異なっているかを判断する。本実施例では、こ
の設定値が通常の振幅の１１０％に設定されている。

【００８０】振幅判断回路４２は振幅検出回路４１から
の出力信号が設定値より大きい場合、その差が大きいほ
ど０Ｖに近づくマイナスの電圧を出力し、逆に振幅検出
回路４１からの出力信号が設定値より小さいほど０Ｖか
ら離れるようなマイナスの電圧を出力する。即ち、振幅
判断回路４２の出力は例えば振幅検出回路４１からの出
力信号の大きさに応じておよそ−０．１Ｖから−５．０
Ｖの間でリニアに変化する。この場合、切換スイッチ４
０は、振幅判断回路４２からの出力信号が０Ｖに近づく
マイナスの電圧のときは、矩形波信号生成回路３９に切
り換わり、逆に振幅判断回路３５からの出力信号が０Ｖ
から離れるようなマイナスの電圧のときは、正弦波信号
生成回路３８に切り換えるよう動作する。

【００８１】従って、切換スイッチ４０は、振幅検出回
路４１からの出力信号が設定値（１１０％）より大きい
場合、矩形波信号生成回路３９から出力された矩形波信
号を励振信号として励振コイル２５に供給するように切
り換わる。そして、振幅検出回路４１からの出力信号が
設定値（１１０％）より小さい場合、切換スイッチ４０
は、正弦波信号生成回路３８から出力された正弦波信号
を励振信号として励振コイル２５に供給するように切り
換わる。

【００８２】従って、励振信号の増加割合が通常の１０
％以上に大きくなると、矩形波信号生成回路３９から出
力された矩形波信号が励振コイル２５に供給されて大き
な加振力がセンサチューブ７，８に加えられ、励振信号
の増加割合が通常の１０％未満であるときは正弦波信号
生成回路３８から出力された正弦波信号が励振コイル２
５に供給されて外乱の影響を受けにくい励振方法に切り
換える。

【００８３】尚、上記第２実施例では、励振信号の増加
割合が通常の１０％以上になったかどうかにより、正弦
波信号又は矩形波信号を励振コイル２５に供給するよう
にしたが、これに限らず、励振信号の増加割合を上記以
外の任意の値に基づいて判断するようにしても良い。

【００８４】又、上記第１実施例の代わりにマイクロコ
ンピュータにより上記正弦波信号と矩形波信号との切り
換えを行うようにしても良い。その場合、マイクロコン
ピュータは、図６に示すフローチャートの処理を一定時
間毎に繰り返し実行する。

【００８５】図６中、ステップＳ１（以下「ステップ」
を省略する）において、ピックアップ２０，２１からの
検出信号が入力されると、上流側のピックアップ２０の
出力信号と下流側のピックアップ２１の出力信号との位
相差を求め、この流入側と流出側との位相差より流量を
算出する。

【００８６】Ｓ２では、ピックアップ２０，２１の出力
が通常の電圧値の５０％未満であるかどうかをチェック
する。

【００８７】もし、Ｓ２において、ピックアップ２０，
２１の出力が通常の電圧値の５０％未満でないときは、
Ｓ３に進み、加振器１９の励振コイル２５に正弦波信号
を励振信号として出力させる。

【００８８】従って、励振コイル２５に供給される励振
信号が正弦波信号であると、センサチューブ７，８を加
振する力は小さくなる。しかし、センサチューブ７，８
の加振位置での振幅が正弦波の振幅であり、励振信号も
正弦波であるから高調波成分の発生が非常に小さい。そ
して、流量計測時、配管圧力や外乱などによりセンサチ
ューブ７，８の外乱が加わってもその影響を受けにく
い。

【００８９】又、上記Ｓ２において、ピックアップ２
０，２１の出力が通常の電圧値の５０％未満であるとき
は、Ｓ４に進み、加振器１９の励振コイル２５に矩形波
信号を励振信号として出力させる。

【００９０】従って、加振器１９の励振コイル２５に
は、正弦波形よりも大きな加振力が発生し、センサチュ
ーブ７，８を加振する力が最も大きくなる。さらに、セ
ンサチューブ７，８に気泡が混入した場合、センサチュ
ーブ７，８内の質量のバランスが崩れて振動Ｑ値が下が
り、より大きな加振力が必要となる。そのため、矩形波
信号を励振信号として励振コイル２５に供給することに
より、正弦波信号よりも大きな加振力が発生する。その
結果、矩形波信号でセンサチューブ７，８を励振させる
方が計測性能が安定する。

【００９１】又、上記第２実施例の代わりにマイクロコ
ンピュータにより上記正弦波信号と矩形波信号との切り
換えを行うようにしても良い。その場合、マイクロコン
ピュータは、図７に示すフローチャートの処理を一定時
間毎に繰り返し実行する。

【００９２】図７中、ステップＳ１１において、ピック
アップ２０，２１からの検出信号が入力されると、上流
側のピックアップ２０の出力信号と下流側のピックアッ
プ２１の出力信号との位相差を求め、この流入側と流出
側との位相差より流量を算出する。

【００９３】Ｓ１２では、励振コイル２５に供給される
励振信号の大きさを演算する。

【００９４】続いて、Ｓ１３に進み、励振信号の増加割
合が通常の電圧値の１０％以上であるかどうかをチェッ
クする。

【００９５】もし、Ｓ１３において、励振信号の増加割
合が通常の電圧値の１０％未満であるときは、Ｓ１４に
進み、加振器１９の励振コイル２５に正弦波信号を励振
信号として出力させる。

【００９６】従って、励振コイル２５に供給される励振
信号が正弦波信号であるため、加振力は小さいが、配管
圧力や外乱などによりセンサチューブ７，８の外乱が加
わってもその影響を受けにくい。

【００９７】又、上記Ｓ１３において、励振信号の増加
割合が通常の電圧値の１０％以上であるときは、Ｓ１５
に進み、加振器１９の励振コイル２５に矩形波信号を励
振信号として出力させる。

【００９８】従って、センサチューブ７，８に気泡が混
入した場合でも、加振器１９の励振コイル２５には正弦
波形信号よりも大きな加振力が発生するため、計測性能
が安定する。

【００９９】上記第１実施例では、ピックアップ２０，
２１の出力が通常の５０％以上になったかどうかにより
励振信号を正弦波信号又は矩形波信号に切り換えるよう
にしたが、これに限らず、振幅判断回路３５の設定値を
通常の振幅の５０％以外の値に設定するようにしても良
い。

【０１００】又、上記第２実施例では、励振信号の増加
割合が通常の電圧値の１０％以上であるかどうかにより
励振信号を正弦波信号又は矩形波信号に切り換えるよう
にしたが、例えば加振器１９の励振コイル２５に供給す
る励振信号が増大するときの所定値となる第１の閾値
と、励振信号が減少するときの所定値となる第２の閾値
とが設定され、第１の閾値が第２の閾値より高い値に設
定されるようにしても良い。

【０１０１】この場合、例えば第１の閾値は励振信号の
増加割合が通常の電圧値の１３％以上になったかどうか
により励振信号を正弦波信号から矩形波信号に切り換え
るように設定し、第２の閾値は励振信号の増加割合が通
常の電圧値の８％以下になったかどうかにより励振信号
を矩形波信号から正弦波信号に切り換えるように設定す
る。

【０１０２】これにより、加振器１９に供給する励振信
号が増大するときの所定値となる第１の閾値と、励振信
号が減少するときの所定値となる第２の閾値とがヒステ
リシス特性を持つように設定されているので、励振信号
が増大するときでも励振信号が減少するときでも励振信
号の波形切り換えが安定して行われ、正弦波信号と矩形
波信号とが頻繁に切り換わって励振信号が安定しないハ
ンチングの発生が防止される。

【０１０３】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１によれば、ピ
ックアップの出力が所定値以下に低下したとき、加振器
に供給される励振信号を矩形波信号に切り換えるため、
センサチューブの加振力を強くしてセンサチューブ内に
気泡が混入しても計測性能を安定させることができると
ともに、ピックアップの出力が所定値以上に上昇したと
き、加振器に供給される励振信号を正弦波信号に切り換
えるため、外乱の影響を受けずにセンサチューブを加振
させて計測することができる。

【０１０４】又、請求項２によれば、加振器に供給され
る励振信号が所定値以上に増大したとき、励振信号を矩
形波信号に切り換えるため、センサチューブの加振力を
強くしてセンサチューブ内に気泡が混入しても計測性能
を安定させることができ、励振信号が所定値以下に減少
したとき、励振信号を正弦波信号に切り換えることによ
り外乱の影響を受けずに計測することができる。

【０１０５】又、請求項３によれば、上記請求項１にお
いて、ピックアップの出力が低下するときの所定値とな
る第１の閾値と、ピックアップの出力が上昇するときの
所定値となる第２の閾値とがヒステリシス特性を持つよ
うに設定されているので、ピックアップの出力が低下す
るときでもピックアップの出力が上昇するときでも励振
信号の波形切り換えが安定して行われ、ハンチングの発
生を防止できる。

【０１０６】又、請求項４によれば、上記請求項２にお
いて、加振器に供給する励振信号が増大するときの所定
値となる第１の閾値と、励振信号が減少するときの所定
値となる第２の閾値とがヒステリシス特性を持つように
設定されているので、励振信号が増大するときでも励振
信号が減少するときでも励振信号の波形切り換えが安定
して行われ、ハンチングの発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる振動式測定装置の一実施例として
の質量流量計の斜視図である。

【図２】本発明になる振動式測定装置の第１実施例の流
量計測制御回路のブロック図である。

【図３】正弦波励振信号の波形図である。

【図４】矩形波励振信号の波形図である。

【図５】本発明の第２実施例の流量計測制御回路のブロ
ック図である。

【図６】第１実施例の処理を実行するマイクロコンピュ
ータのフローチャートである。

【図７】第２実施例の処理を実行するマイクロコンピュ
ータのフローチャートである。

【符号の説明】

１質量流量計６流入側マニホールド７，８センサチューブ９流出側マニホールド１９加振器２０，２１ピックアップ２３，２４検出コイル２５励振コイル２７，２８速度検出回路３３ドライブ回路３４，４１振幅検出回路３５，４２振幅判断回路３６速度方向検出回路３７励振回路３８正弦波信号生成回路３９矩形波信号生成回路４０切換スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測流体が流れるセンサチューブを振動
させる加振器と、流量に比例したコリオリ力の発生によ
るセンサチューブの変位を検出するピックアップとを有
する振動式測定装置において、前記ピックアップの出力が所定値以下に低下したとき、
前記加振器に供給する励振信号を正弦波信号から矩形波
信号に切り換え、前記ピックアップの出力が所定値以上
に上昇したとき、前記加振器に供給する励振信号を矩形
波信号から正弦波信号に切り換える励振信号波形切換手
段を備えてなることを特徴とする振動式測定装置。
【請求項２】被測流体が流れるセンサチューブを振動
させる加振器と、流量に比例したコリオリ力の発生によ
るセンサチューブの変位を検出するピックアップとを有
する振動式測定装置において、前記加振器に供給する励振信号が所定値以上に増大した
とき、前記励振信号を正弦波信号から矩形波信号に切り
換え、前記励振信号が所定値以下に減少したとき、前記
励振信号を矩形波信号から正弦波信号に切り換える励振
信号波形切換手段を備えてなることを特徴とする振動式
測定装置。
【請求項３】前記励振信号波形切換手段には、前記ピ
ックアップの出力が低下するときの所定値となる第１の
閾値と、前記ピックアップの出力が上昇するときの所定
値となる第２の閾値とが設定され、前記第１の閾値より
前記第２の閾値が高い値に設定されたことを特徴とする
請求項１の振動式測定装置。
【請求項４】前記励振信号波形切換手段には、前記加
振器に供給する励振信号が増大するときの所定値となる
第１の閾値と、前記励振信号が減少するときの所定値と
なる第２の閾値とが設定され、前記第１の閾値が前記第
２の閾値より高い値に設定されたことを特徴とする請求
項２の振動式測定装置。