JPH07311064A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

コリオリ質量流量計

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JPH07311064A
JPH07311064A JP10364894A JP10364894A JPH07311064A JP H07311064 A JPH07311064 A JP H07311064A JP 10364894 A JP10364894 A JP 10364894A JP 10364894 A JP10364894 A JP 10364894A JP H07311064 A JPH07311064 A JP H07311064A
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JP
Japan
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tube
fluid
strain
loop portion
loop
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Pending
Application number
JP10364894A
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English (en)
Inventor
Akira Oya
彰 大矢
Norikazu Osawa
紀和 大沢
Hitoaki Tanaka
仁章 田中
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 環境の影響に対して安定に質量流量を検出で
きるように改良したコリオリ質量流量計を提供すること
を目的とする。 【構成】 測定流体が流され2つの固定端を結ぶ軸上に
双方から直線状に延長され中央部近傍の各屈曲部におい
て間隔を保持して先の軸から離れる方向にループ状に屈
曲されるループ部を有する測定チューブと、先の軸上で
あって先の各屈曲部の間に固定され先のループ部の変位
によるねじれに基づいて発生するセンサ信号を検出する
トルクチューブと、先のループ部をこのループによって
形成されるループ面に垂直な方向に加振させる加振手段
とを具備し、先のセンサ信号から先の測定流体の質量流
量を測定するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特に環境の影響に対して安定に質量流量を検
出できるように改良したコリオリ質量流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来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として示し
てある。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。
【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、上下に往復振動させる。
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。
【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から上下に振動を与えると、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。
【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。
【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2次
の振動モードM3、M4が発生する。この変形を変位セ
ンサ5、6で測定する。このことは、曲管タイプのコリ
オリ質量流量計に対しても同様のことがいえる。
【0007】ところで、通常の振動検出法では加振振動
と発生したコリオリ振動とを同時にしかも同一のセンサ
で検出し、電気的に分離して質量流量に変換する。例え
ば、図6に示す検出部と結合される図示しない変換部で
は、次のような演算が実行される。
【0008】変位センサ5、6に発生するセンサ信号S
11、S21は、加振器4の加振により変位センサ5、6に
発生する加振信号の振幅をAe0、Ae1、発生するコリオ
リ信号の振幅をAc0、Ac1とすれば、次の式で示され
る。 S11=Ae0・sinθ+Ac0・cosθ (1) S21=Ae1・sinθ−Ac1・cosθ (2)
【0009】これ等のセンサ信号S11、S21から質量流
量を求めるためには、先ず S11−S21=(Ae0−Ae1)・sinθ(Ac0+Ac1)・cosθ (3) =[(Ae0−Ae12+(Ac0+Ac121/2 ×sin(θ+Φ) Φ=tan-1[(Ac0+Ac1)/(Ae0−Ae1)] (4) の演算を実行して位相差Φを算出する。このようにして
得られた位相差Φはコリオリ力と密接な関数関係にある
ので、この位相差Φを用いることにより質量流量を求め
ることができる。
【0010】
【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、加振成分の大きさに対
してコリオリ成分の大きさは数百分の1と非常に小さい
ので、これを同一の変位センサ5、6で同時に検出し
(4)式などにより質量流量を求めることは容易ではな
く、誤差発生の大きな要因となっている。
【0011】また、変位センサ5、6はそれぞれチュー
ブ1の異なる位置に対応して配置されるので、温度など
の環境の影響が相互に異なり、これにより誤差発生の要
因を形成する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、測定流体が流され2つの固
定端を結ぶ軸上に双方から直線状に延長され中央部近傍
の各屈曲部において間隔を保持して先の軸から離れる方
向にループ状に屈曲されるループ部を有する測定チュー
ブと、先の軸上であって先の各屈曲部の間に固定され先
のループ部の変位によるねじれに基づいて発生するセン
サ信号を検出するトルクチューブと、先のループ部をこ
のループによって形成されるループ面に垂直な方向に加
振させる加振手段とを具備し、先のセンサ信号から先の
測定流体の質量流量を測定するようにしたものである。
【0013】
【作 用】測定チューブは2つの固定端を結ぶ軸上に双
方から直線状に延長され中央部近傍の各屈曲部において
間隔を保持して先の軸から離れる方向にループ状に屈曲
されるループ部を有し、この中に測定流体が流される。
加振手段は先のループ部をこのループによって形成され
るループ面に垂直な方向に加振させる。
【0014】そして、トルクチューブは先の軸上であっ
て先の各屈曲部の間に固定されており、先の測定流体が
流されるとコリオリ力により先のループ部が変位により
ねじれ、これに基づいて発生するセンサ信号を検出す
る。このセンサ信号から先の測定流体の質量流量を測定
する。
【0015】
【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は本発明の構成の1実施例を示す平面図、
図2は図1のトルクチューブ部の構成を示す斜視図、図
3は図2の歪ゲージの結線を示す結線図である。
【0016】固定端10、11に測定流体Qが流される
測定チューブ12が固定されている。この測定チューブ
12は直管部12A、12Bと屈曲部12C、12Dと
ループ部12Eなどで構成されている。
【0017】説明の便宜上、固定端10と11を結ぷ方
向をY軸、紙面に垂直方向をZ軸、これ等の双方に直角
方向をX軸に選定する。測定チューブ12の直管部12
Aの一端は固定端10に、直管部12Bの一端は固定端
11にそれぞれ固定されている。直管部12Aの他端の
屈曲部12Cと直管部12Bの他端の屈曲部12Dから
X軸方向に広がるループ部12Eが一体として構成され
ている。
【0018】このループ部12Eは屈曲部12Cと屈曲
部12DからそれぞれX軸方向に延長され所定の長さの
部分で斜めに外方向に広がり、さらに所定の長さの点で
X軸方向に延長され、この後、互にY軸方向に延長され
て一体となる構成となっている。
【0019】さらに、このループ部12Eの中点には、
加振装置13が配置されており、ループ部12EをZ軸
方向に単振動させる。また、屈曲部12Cと12Dとの
間には測定流体が内部に流れない円筒状のトルクチュブ
14が固定されている。
【0020】このトルクチュブ14は、具体的には図2
(A)(B)に示すような構成となっている。図2
(A)は側面図、図2(B)は断面図である。歪ゲージ
g1とR g4、歪ゲージRg2とRg3は、それぞれの歪ゲー
ジがトルクチューブ14の軸方向(Y方向)に対して対
称であり、通常は45deg方向に貼り付けられてい
る。
【0021】これ等の歪ゲージRg1、Rg2、Rg3、及び
g4は、図3に示すように互にブリッジ状に接続されて
歪検出センサ15が構成され、歪ゲージRg1及びRg4
接続点と歪ゲージRg2及びRg3の接続点には電源電圧E
iが印加される。
【0022】そして、歪ゲージRg1及びRg2の接続点
と、歪ゲージRg3及びRg4の接続点からは一般的には剪
断歪に対応するコリオリ信号e01を取り出すことができ
る。つまり、図3に示すブリッジ構成は剪断歪を検出す
るときの構成である。
【0023】このような接続により、コリオリ信号e01
は e01=KS[(ΔRg1/Rg1)−(ΔRg4/Rg4)−
(ΔRg2/Rg2)+(ΔRg3/Rg3)]/4=KS(ε1
−ε4−ε2+ε3)/4 として求めることができる。ここで各ε1〜ε4は各歪ゲ
ージの歪値を示す。
【0024】また、歪ゲージはトルクチューブ14の軸
の回りの剪断歪のみを検出できれば良く必ずしも図3に
示す歪ゲージRg1、Rg2、Rg3、及びRg4の4個を必要
とするものではない。
【0025】例えば、歪ゲージRg1、Rg2、Rg3及びR
g4のうち歪ゲージRg2、Rg3を省略して、歪ゲージRg1
とRg4の2個を用いても検出できる。歪ゲージRg1とR
g4を用いたときは、 e01´=KS[(ΔRg1/Rg1)−(ΔRg4/Rg4)]
/4=KS(ε1−ε4)/4 になるように各歪ゲージを接続すれば良い。
【0026】次に、以上のように構成された実施例の動
作について、図4と図5を用いて説明する。図4は測定
チューブを加振したときの加振状態を示す説明図、図5
は測定チューブに測定流体が流れてコリオリ力が生じた
ときの状態を説明する説明図である。
【0027】先ず、測定チューブに測定流体が流れてい
ないときの振動状態について図4を用いて説明する。図
4は加振装置13により紙面に垂直なZ方向に測定チュ
ーブ12を振動させたときを示している。
【0028】実線が測定チューブ12のループ部12E
の基準位置であり、上下の点線の範囲で加振装置13に
より単振動をさせる。ここでは、特に上の点線での位置
における測定チューブ12の直管部12Aと12Bでの
“ねじれ”の方向も矢印で示してある。
【0029】この場合は、測定流体が流れていないの
で、トルクチューブ14全体が加振装置13によりY軸
を中心として回転するだけであり、“ひねり”は発生せ
ず、したがってトルク(剪断歪)は歪検出センサ15で
検出されない。ただし、これは理想的な場合であり、実
際には、少しでも振動系に非対称性があると、わずかで
はあるが、トルク(剪断歪)が検出される。
【0030】次に、測定チューブ12に測定流体が流れ
ているときの振動状態について図5を用いて説明する。
図5は加振装置13により紙面に垂直なZ方向に測定チ
ューブ12を振動させた状態で、測定流体Qを流したと
きを示している。
【0031】実線は加振装置13による加振による変形
を、点線は測定流体が流れて生じるコリオリ力による測
定チューブ12のチューブ部12Eの変形をそれぞれ示
している。チューブ部12Eの上流側と下流側とでは互
いに反対方向(点線方向)にコリオリ力によりねじられ
る。
【0032】したがって、トルクチューブ14の上流側
と下流側では逆方向の回転力が加わり、この結果、トル
クチューブ14に“ひねり”が発生し、歪検出センサ1
5によりトルク(剪断歪)が検出される。
【0033】この剪断歪はコリオリ力、すなわち測定チ
ューブ12の中を流れる質量流量に比例するので、この
剪断歪を歪検出センサ15で検出することにより質量流
量を求めることができる。
【0034】実際には、完全対称に振動系を構成するこ
とが難しい、或いは加振振動成分の情報を得るために、
故意に非対称性に構成するので、コリオリ力による振動
と加振による振動が加算されたものが、剪断歪として測
定される。
【0035】しかし、この加算された剪断歪による信号
は、コリオリ成分と加振成分との位相が90°異なるこ
とを利用して図示しない信号処理回路で同期整流などを
行ってこれらを電気的に分離して正確な質量流量を算出
する。
【0036】なお、今までの説明では、トルクチューブ
としては、チューブ状のものを想定して説明したが、プ
レート状など他の形状でも良く、また検出素子としては
トルク・応力・歪などの形で検出できるものであれば他
の検出素子でも良い。さらに、測定チューブは図1に示
す形状だけでなく、例えばチューブの本数を2本以上に
分離したものでも良い。
【0037】
【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、第1に、加振成分の感度が小さ
くコリオリ成分にのみ感度がある構造にしたので、効率
良くコリオリ成分を検出することができる。
【0038】第2に、測定チューブの上下流にそれぞれ
センサを設ける必要がなく1つにまとめることができる
ので、シンプルな構造にできるだけでなく、温度変動な
どの環境の変化に対して安定である。
【0039】第3に、測定チューブのループ部は、直管
部を介してこのループ部の曲げ振動を“ねじり”振動に
変えて固定端に固定する構造であるので、測定チューブ
への応力集中を緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示す構成図である。
【図2】図1に示すトルクチューブの構成を示す斜視図
である。
【図3】図2に示す歪ゲージの構成を説明する説明図で
ある。
【図4】図1に示す実施例の動作を説明する第1の説明
図である。
【図5】図1に示す実施例の動作を説明する第2の説明
図である。
【図6】従来のコリオリ質量流量計の構成を示す構成図
である。
【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。
【符号の説明】
1 チューブ 2、3 固定端 4 加振器 5、6 変位センサ 10、11 固定端 12 測定チューブ 12A、12B 直管部 12C、12D 屈曲部 12E ループ部 13 加振装置 14 トルクチューブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定流体が流され2つの固定端を結ぶ軸上
    に双方から直線状に延長され中央部近傍の各屈曲部にお
    いて間隔を保持して前記軸から離れる方向にループ状に
    屈曲されるループ部を有する測定チューブと、前記軸上
    であって前記各屈曲部の間に固定され前記ループ部の変
    位によるねじれに基づいて発生するセンサ信号を検出す
    るトルクチューブと、前記ループ部をこのループによっ
    て形成されるループ面に垂直な方向に加振させる加振手
    段とを具備し、前記センサ信号から前記測定流体の質量
    流量を測定するコリオリ質量流量計。
JP10364894A 1994-05-18 1994-05-18 コリオリ質量流量計 Pending JPH07311064A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016003447A1 (en) * 2014-07-01 2016-01-07 Micro Motion, Inc. Fluid momentum detection method and related apparatus
WO2020153835A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-30 Berkin B.V. Micro-coriolis mass flow sensor with strain measurement devices

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016003447A1 (en) * 2014-07-01 2016-01-07 Micro Motion, Inc. Fluid momentum detection method and related apparatus
CN106461430A (zh) * 2014-07-01 2017-02-22 高准公司 流体动量检测方法和相关装置
JP2017525947A (ja) * 2014-07-01 2017-09-07 マイクロ モーション インコーポレイテッド 流体モメンタム検出方法及び関連装置
US10539442B2 (en) 2014-07-01 2020-01-21 Micro Motion, Inc. Fluid momentum detection method and related apparatus
CN106461430B (zh) * 2014-07-01 2020-10-16 高准公司 流体动量检测方法和相关装置
WO2020153835A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-30 Berkin B.V. Micro-coriolis mass flow sensor with strain measurement devices
NL2022423B1 (en) * 2019-01-21 2020-08-18 Berkin Bv Micro-Coriolis mass flow sensor with resistive readout.

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