JPH075011A - コリオリ式質量流量計 - Google Patents
コリオリ式質量流量計Info
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- JPH075011A JPH075011A JP14745793A JP14745793A JPH075011A JP H075011 A JPH075011 A JP H075011A JP 14745793 A JP14745793 A JP 14745793A JP 14745793 A JP14745793 A JP 14745793A JP H075011 A JPH075011 A JP H075011A
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- resonator
- measuring tube
- mass flowmeter
- coriolis mass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コリオリ式質量流量計における測定管の振動
を安定化し、安定な流量計測を可能にする。 【構成】 駆動回路４およびドライバ６を介して駆動さ
れる測定管５と、これと共振駆動される共振体９とを備
え、測定管５の共振周波数が変化したら、共振周波数制
御回路２により共振体９の共振周波数を追従して変化さ
せることにより、測定管５の振動を安定化し、安定な流
量計測を可能にする。
を安定化し、安定な流量計測を可能にする。 【構成】 駆動回路４およびドライバ６を介して駆動さ
れる測定管５と、これと共振駆動される共振体９とを備
え、測定管５の共振周波数が変化したら、共振周波数制
御回路２により共振体９の共振周波数を追従して変化さ
せることにより、測定管５の振動を安定化し、安定な流
量計測を可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、振動する測定管内を
流れる流体の質量流量に比例して発生するコリオリ力を
利用して質量流量を測定するコリオリ式質量流量計、特
に測定流体の密度変化等に応じて変化する測定管の共振
周波数に、共振体の共振周波数を追従させるための共振
周波数調節手段を備えたコリオリ式質量流量計に関す
る。
流れる流体の質量流量に比例して発生するコリオリ力を
利用して質量流量を測定するコリオリ式質量流量計、特
に測定流体の密度変化等に応じて変化する測定管の共振
周波数に、共振体の共振周波数を追従させるための共振
周波数調節手段を備えたコリオリ式質量流量計に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のコリオリ式質量流量計の流
量検出部を示す構成例で、例えば特公昭６０−３４６８
３号公報，特開平３−４１３１９号公報などで知られて
いるものである。すなわち、ハウジング８には片持ち支
持されたＵ字型の測定管５が取り付けられており、測定
管５の両端部５１，５２間には片持ち梁状の共振体９が
取り付けられている。測定管５と共振体９の共振周波数
は揃えられており、互いに共鳴するように構成されてい
る。Ｕ字型測定管５の先端と共振体９の先端部間には、
例えばコイルと磁石からなるドライバ６が取り付けられ
ている。このドライバ６と駆動回路４とにより、Ｕ字型
測定管５と共振体９は所定の共振周波数で駆動される。
量検出部を示す構成例で、例えば特公昭６０−３４６８
３号公報，特開平３−４１３１９号公報などで知られて
いるものである。すなわち、ハウジング８には片持ち支
持されたＵ字型の測定管５が取り付けられており、測定
管５の両端部５１，５２間には片持ち梁状の共振体９が
取り付けられている。測定管５と共振体９の共振周波数
は揃えられており、互いに共鳴するように構成されてい
る。Ｕ字型測定管５の先端と共振体９の先端部間には、
例えばコイルと磁石からなるドライバ６が取り付けられ
ている。このドライバ６と駆動回路４とにより、Ｕ字型
測定管５と共振体９は所定の共振周波数で駆動される。
【０００３】また、このＵ字型測定管５の両側のストレ
ート部の先端には、変位（または、コイルと磁石により
構成されるような速度センサや、加速度センサでも良
い）を検出する手段７１，７２が取り付けられており、
それぞれの出力は信号処理回路３に入力され、流量信号
に変換される。片持ち支持されたＵ字型の測定管５内に
は、図示されていない流通管を介してａ部から測定流体
が流入する。測定管５を流通した流体はｂ部より図示さ
れていない流通管へ流出して行くように構成されてい
る。
ート部の先端には、変位（または、コイルと磁石により
構成されるような速度センサや、加速度センサでも良
い）を検出する手段７１，７２が取り付けられており、
それぞれの出力は信号処理回路３に入力され、流量信号
に変換される。片持ち支持されたＵ字型の測定管５内に
は、図示されていない流通管を介してａ部から測定流体
が流入する。測定管５を流通した流体はｂ部より図示さ
れていない流通管へ流出して行くように構成されてい
る。
【０００４】このように構成された流量計において、流
体の流量がゼロの場合について考える。いま、Ｕ字型測
定管３と共振体９は、ドライバ６と駆動回路４によりそ
の共振周波数で加振されている。左右の変位センサ７
１，７２が取り付けられている位置は、それぞれ同じ振
動をするため、左右の変位センサ７１，７２からは位相
差のない出力信号が得られる。
体の流量がゼロの場合について考える。いま、Ｕ字型測
定管３と共振体９は、ドライバ６と駆動回路４によりそ
の共振周波数で加振されている。左右の変位センサ７
１，７２が取り付けられている位置は、それぞれ同じ振
動をするため、左右の変位センサ７１，７２からは位相
差のない出力信号が得られる。
【０００５】次に、流れが生じて振動する測定管５内を
流体が流れると、流体の流れと直角方向にコリオリ力が
発生するが、Ｕ字型測定管５内の両側では流体の流れる
方向が互いに逆になるため、コリオリ力の発生方向も逆
になる。したがって、Ｕ字型測定管５にはＯ軸に関する
モーメントが発生し、Ｗ−Ｗ軸に関する撓み振動にＯ軸
に関する捩じり振動が重畳する。このため、上記変位セ
ンサ７１，７２の出力は互いに位相差を持った信号とし
て検出される。コリオリ力は質量流量に比例しているた
め、変位センサ７１，７２信号の位相差（時間差）が質
量流量に比例した量になる。したがって、前記信号の位
相差（時間差）を測定することにより、流体の質量流量
を測定できることになる。
流体が流れると、流体の流れと直角方向にコリオリ力が
発生するが、Ｕ字型測定管５内の両側では流体の流れる
方向が互いに逆になるため、コリオリ力の発生方向も逆
になる。したがって、Ｕ字型測定管５にはＯ軸に関する
モーメントが発生し、Ｗ−Ｗ軸に関する撓み振動にＯ軸
に関する捩じり振動が重畳する。このため、上記変位セ
ンサ７１，７２の出力は互いに位相差を持った信号とし
て検出される。コリオリ力は質量流量に比例しているた
め、変位センサ７１，７２信号の位相差（時間差）が質
量流量に比例した量になる。したがって、前記信号の位
相差（時間差）を測定することにより、流体の質量流量
を測定できることになる。
【０００６】また、測定管５の共振周波数は、質量と剛
性に依存する。ここでは、剛性は一定で変化しないか
ら、測定管５（内部に充満している液体の質量も含め
て）の質量変化により変化する。測定管５の密度変化は
非常に小さいため、共振周波数は測定管５内の測定流体
密度の変化により変化すると言える。したがって、その
共振周波数を計測することにより、測定流体の密度を測
定できることになる。
性に依存する。ここでは、剛性は一定で変化しないか
ら、測定管５（内部に充満している液体の質量も含め
て）の質量変化により変化する。測定管５の密度変化は
非常に小さいため、共振周波数は測定管５内の測定流体
密度の変化により変化すると言える。したがって、その
共振周波数を計測することにより、測定流体の密度を測
定できることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、測定管
の共振周波数は、その内部を流通する測定流体の密度変
化に伴って変化する。ところが、共振体の共振周波数
は、或る状態（例えば、密度が１０００Ｋｇ／ｍ3 の流
体が測定管内に満たされた状態）で測定管の共振周波数
と一致するように調整されている。このため、測定流体
の密度が変化すると測定管と共振体の共振周波数は一致
しなくなり、共振状態が保たれなくなる。その結果、検
出部の振動系のメカニカルＱが低下し、測定管を振動さ
せるために大きな駆動力が必要になる。また、測定管の
振動が安定しなくなるため、安定な流量計測が出来なく
なるという問題がある。したがって、この発明の課題は
測定管の振動を安定化し、安定な流量計測を可能にする
ことにある。
の共振周波数は、その内部を流通する測定流体の密度変
化に伴って変化する。ところが、共振体の共振周波数
は、或る状態（例えば、密度が１０００Ｋｇ／ｍ3 の流
体が測定管内に満たされた状態）で測定管の共振周波数
と一致するように調整されている。このため、測定流体
の密度が変化すると測定管と共振体の共振周波数は一致
しなくなり、共振状態が保たれなくなる。その結果、検
出部の振動系のメカニカルＱが低下し、測定管を振動さ
せるために大きな駆動力が必要になる。また、測定管の
振動が安定しなくなるため、安定な流量計測が出来なく
なるという問題がある。したがって、この発明の課題は
測定管の振動を安定化し、安定な流量計測を可能にする
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、振動する測定管とこの測定管と
共振動作を行なう共振体とを有し、前記測定管内を流れ
る流体の質量流量に比例して発生するコリオリ力を利用
して質量流量を測定するコリオリ式質量流量計におい
て、前記測定管の共振周波数が変化したとき、この変化
に追従して前記共振体の共振周波数を調節する周波数調
節手段を設けたことを特徴としている（第１の発明）。
この第１の発明では、前記共振体の共振周波数を調節す
る周波数調節手段を、共振体に固定された磁石とこの磁
石を駆動する電磁石からなる共振周波数調整部と、これ
を制御する共振周波数制御部とから構成することができ
る（第２の発明）。
るため、この発明では、振動する測定管とこの測定管と
共振動作を行なう共振体とを有し、前記測定管内を流れ
る流体の質量流量に比例して発生するコリオリ力を利用
して質量流量を測定するコリオリ式質量流量計におい
て、前記測定管の共振周波数が変化したとき、この変化
に追従して前記共振体の共振周波数を調節する周波数調
節手段を設けたことを特徴としている（第１の発明）。
この第１の発明では、前記共振体の共振周波数を調節す
る周波数調節手段を、共振体に固定された磁石とこの磁
石を駆動する電磁石からなる共振周波数調整部と、これ
を制御する共振周波数制御部とから構成することができ
る（第２の発明）。
【０００９】第１の発明においては、前記共振体の共振
周波数を調節する周波数調節手段を、共振体に固定され
た磁石とこの磁石を駆動する電磁石からなる共振周波数
調整部と、前記共振体の振動を検出する検出部と、この
検出結果にもとづき前記共振周波数調整部の制御を行な
う共振周波数制御部とから構成することができ（第３の
発明）、または前記共振体の共振周波数を調節する周波
数調節手段を、共振体の一部分に固定されるかまたは全
体が共振体として用いられる強磁性体とこの強磁性体に
力を作用させる１対の電磁石からなる共振周波数調整部
と、前記強磁性体の振動を検出する検出部と、この検出
結果にもとづき前記共振周波数調整部の制御を行なう共
振周波数制御部とから構成することができる（第４の発
明）。
周波数を調節する周波数調節手段を、共振体に固定され
た磁石とこの磁石を駆動する電磁石からなる共振周波数
調整部と、前記共振体の振動を検出する検出部と、この
検出結果にもとづき前記共振周波数調整部の制御を行な
う共振周波数制御部とから構成することができ（第３の
発明）、または前記共振体の共振周波数を調節する周波
数調節手段を、共振体の一部分に固定されるかまたは全
体が共振体として用いられる強磁性体とこの強磁性体に
力を作用させる１対の電磁石からなる共振周波数調整部
と、前記強磁性体の振動を検出する検出部と、この検出
結果にもとづき前記共振周波数調整部の制御を行なう共
振周波数制御部とから構成することができる（第４の発
明）。
【００１０】また、第１ないし第４の発明においては、
前記共振周波数制御部は、前記測定管の振動周波数信号
に応じた制御信号を出力することができ（第５の発
明）、または、前記共振体の共振周波数制御部は、前記
測定管を振動させるための駆動電流が最小となるように
フィードバック制御することができる（第６の発明）。
前記共振周波数制御部は、前記測定管の振動周波数信号
に応じた制御信号を出力することができ（第５の発
明）、または、前記共振体の共振周波数制御部は、前記
測定管を振動させるための駆動電流が最小となるように
フィードバック制御することができる（第６の発明）。
【００１１】
【作用】測定管の共振周波数の変化に応じて共振体の共
振周波数を調節することで、測定管の振動を安定化し、
安定な流量計測を可能にする。具体的には、 （１）共振体に取り付けられた磁石と、共振体を振動方
向に挟むように構成された電磁石とにより、共振体に共
振体の変位にほぼ比例する力を作用させる。そして、共
振周波数制御回路により、共振体に作用させる力の振幅
を測定管の共振周波数の変化に応じて調節するか、また
は測定管と共振体を駆動するドライバの駆動電流が最小
になるように、つまり、振動系のメカニカルＱが最大に
なり、振動時に発生する損失が最小となるように、共振
体に作用させる力をフィードバック制御することによ
り、共振体の共振周波数を測定管の共振周波数に追従さ
せるようにする。
振周波数を調節することで、測定管の振動を安定化し、
安定な流量計測を可能にする。具体的には、 （１）共振体に取り付けられた磁石と、共振体を振動方
向に挟むように構成された電磁石とにより、共振体に共
振体の変位にほぼ比例する力を作用させる。そして、共
振周波数制御回路により、共振体に作用させる力の振幅
を測定管の共振周波数の変化に応じて調節するか、また
は測定管と共振体を駆動するドライバの駆動電流が最小
になるように、つまり、振動系のメカニカルＱが最大に
なり、振動時に発生する損失が最小となるように、共振
体に作用させる力をフィードバック制御することによ
り、共振体の共振周波数を測定管の共振周波数に追従さ
せるようにする。
【００１２】（２）共振体に取り付けられた磁石とコイ
ルよりなるボイスコイル状の共振周波数調整器を、共振
体の振動検出器からの信号にもとづき共振周波数制御回
路で駆動し、共振体にその変位に比例した力を作用させ
る。共振周波数制御回路により共振体に作用させる力の
振幅は（１）と同じ方法で制御し、共振体の共振周波数
を測定管の共振周波数に追従させる。
ルよりなるボイスコイル状の共振周波数調整器を、共振
体の振動検出器からの信号にもとづき共振周波数制御回
路で駆動し、共振体にその変位に比例した力を作用させ
る。共振周波数制御回路により共振体に作用させる力の
振幅は（１）と同じ方法で制御し、共振体の共振周波数
を測定管の共振周波数に追従させる。
【００１３】（３）共振体の一部分に取り付けられた強
磁性体、または全体が強磁性体により製作されている共
振体と、この強磁性体または共振体を振動方向に挟むよ
うに配置された２つの電磁石により構成された共振周波
数調整器を、共振体の振動検出器からの信号に基づき共
振周波数制御回路で駆動し、共振体にその変位に比例し
た力を作用させる。共振周波数制御回路により、共振体
に作用させる力の振幅を（１）と同じ方法で制御し、共
振体の共振周波数を測定管の共振周波数に追従させる。
磁性体、または全体が強磁性体により製作されている共
振体と、この強磁性体または共振体を振動方向に挟むよ
うに配置された２つの電磁石により構成された共振周波
数調整器を、共振体の振動検出器からの信号に基づき共
振周波数制御回路で駆動し、共振体にその変位に比例し
た力を作用させる。共振周波数制御回路により、共振体
に作用させる力の振幅を（１）と同じ方法で制御し、共
振体の共振周波数を測定管の共振周波数に追従させる。
【００１４】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。同図からも明らかなように、この実施例は大きくは
流量検出部１，共振周波数制御回路２，流量信号処理回
路３および駆動回路４から構成される。流量検出部１
は、ハウジング８に片持ち支持されたＵ字型の測定管５
を取り付けて構成される。測定管５の両端部５１，５２
の間の位置に片持ち梁状の共振体９が取り付けられてお
り、測定管５と共振体９の共振周波数は揃えられてお
り、互いに共鳴するように構成されている。
る。同図からも明らかなように、この実施例は大きくは
流量検出部１，共振周波数制御回路２，流量信号処理回
路３および駆動回路４から構成される。流量検出部１
は、ハウジング８に片持ち支持されたＵ字型の測定管５
を取り付けて構成される。測定管５の両端部５１，５２
の間の位置に片持ち梁状の共振体９が取り付けられてお
り、測定管５と共振体９の共振周波数は揃えられてお
り、互いに共鳴するように構成されている。
【００１５】Ｕ字型の測定管５の先端と共振体９の先端
間には、コイルと磁石により構成されたドライバ６が取
り付けられている。このドライバ６と駆動回路４によ
り、Ｕ字型の測定管５と共振体９はその共振周波数で加
振される。Ｕ字型の測定管５の両側のストレート部の先
端には、変位センサ７１，７２（または、コイルと磁石
により構成されるような速度センサや加速度センサでも
良い）が取り付けられており、それぞれの出力は流量信
号処理回路３に入力され、流量信号へと変換される。
間には、コイルと磁石により構成されたドライバ６が取
り付けられている。このドライバ６と駆動回路４によ
り、Ｕ字型の測定管５と共振体９はその共振周波数で加
振される。Ｕ字型の測定管５の両側のストレート部の先
端には、変位センサ７１，７２（または、コイルと磁石
により構成されるような速度センサや加速度センサでも
良い）が取り付けられており、それぞれの出力は流量信
号処理回路３に入力され、流量信号へと変換される。
【００１６】片持ち支持されたＵ字型の測定管５内に
は、図示されない流通管を介してａ部から測定流体が流
入する。測定管５を流通した流体は、ｂ部より図示され
ない流通管へ流出して行くように構成されている。流量
信号処理回路３には、変位センサ７１，７２から出力信
号が入力されており、この２つの信号から流量，密度が
計算され、出力される。また、共振体９には共振周波数
調節器１０から共振体９の変位に比例した力が作用し、
共振周波数制御回路２からの制御信号により、測定管５
の共振周波数の変化に応じて共振体９の共振周波数が調
節される。
は、図示されない流通管を介してａ部から測定流体が流
入する。測定管５を流通した流体は、ｂ部より図示され
ない流通管へ流出して行くように構成されている。流量
信号処理回路３には、変位センサ７１，７２から出力信
号が入力されており、この２つの信号から流量，密度が
計算され、出力される。また、共振体９には共振周波数
調節器１０から共振体９の変位に比例した力が作用し、
共振周波数制御回路２からの制御信号により、測定管５
の共振周波数の変化に応じて共振体９の共振周波数が調
節される。
【００１７】次に、図２により共振周波数調節器１０の
構成とその動作につき説明する。図２において、ドライ
バ６は取り付け板６３を介して測定管５に取り付けられ
ているマグネット６２、および共振体９の先端部に取り
付けられたコイル６１から構成されている。ドライバ６
は駆動回路４からドライブ信号を受け、測定管５の共振
周波数で測定管５と共振体９を駆動する。共振周波数調
節器１０は、コア１１，コイル１２および共振体９に取
り付けられたマグネット１３などから構成されている。
なお、図２（イ）は共振周波数調節器の構成図、同
（ロ）はそのＡ−Ａ断面図を示す。
構成とその動作につき説明する。図２において、ドライ
バ６は取り付け板６３を介して測定管５に取り付けられ
ているマグネット６２、および共振体９の先端部に取り
付けられたコイル６１から構成されている。ドライバ６
は駆動回路４からドライブ信号を受け、測定管５の共振
周波数で測定管５と共振体９を駆動する。共振周波数調
節器１０は、コア１１，コイル１２および共振体９に取
り付けられたマグネット１３などから構成されている。
なお、図２（イ）は共振周波数調節器の構成図、同
（ロ）はそのＡ−Ａ断面図を示す。
【００１８】その動作について、まず、共振体の共振周
波数の調節原理から説明する。振動体の運動方程式は、
一般に次式（１）のように表わされる。 （ｍ：振動体の質量、ｃ：減衰係数、ｋ：バネ定数、
ｘ：振動体の変位） このときの固有角振動数ω０は、次式（２）で与えられ
る。 ω０＝（ｋ／ｍ）1/2 ──（２）
波数の調節原理から説明する。振動体の運動方程式は、
一般に次式（１）のように表わされる。 （ｍ：振動体の質量、ｃ：減衰係数、ｋ：バネ定数、
ｘ：振動体の変位） このときの固有角振動数ω０は、次式（２）で与えられ
る。 ω０＝（ｋ／ｍ）1/2 ──（２）
【００１９】このとき、振動体の変位ｘに比例する外力
Ｆを作用させると、上記運動方程式は、 となる。ただし、Ａは比例定数である。
Ｆを作用させると、上記運動方程式は、 となる。ただし、Ａは比例定数である。
【００２０】上記（３）式を変形すると次式となる。 したがって、この場合の固有角振動数ω１は、 ω１＝｛（ｋ−Ａ）／ｍ）｝1/2 ──（５） となる。つまり、振動体の変位に比例する力を振動体に
作用させることにより、振動体の固有振動数を調節でき
ることが分かる。
作用させることにより、振動体の固有振動数を調節でき
ることが分かる。
【００２１】次に、共振周波数調節器の動作につき説明
する。いま、磁石１３のＸ軸方向の長さをｈ、共振体９
とコア１１とのギャップをｇとする（図２（ロ）参
照）。コア１１とコイル１２による電磁石により、磁石
１３に一様磁界Ｈが作用するものとし、かつｇ≧ｈ，ｇ
≧ｘと仮定するとき、共振体９に作用する力Ｆを計算す
ると、次の（６）式のようになる。 ここに、μ０：真空の透磁率、Φｍ：コア１１の磁極上
の磁荷、Φｒ：磁石１３の磁極上の磁荷をそれぞれ示
す。
する。いま、磁石１３のＸ軸方向の長さをｈ、共振体９
とコア１１とのギャップをｇとする（図２（ロ）参
照）。コア１１とコイル１２による電磁石により、磁石
１３に一様磁界Ｈが作用するものとし、かつｇ≧ｈ，ｇ
≧ｘと仮定するとき、共振体９に作用する力Ｆを計算す
ると、次の（６）式のようになる。 ここに、μ０：真空の透磁率、Φｍ：コア１１の磁極上
の磁荷、Φｒ：磁石１３の磁極上の磁荷をそれぞれ示
す。
【００２２】ここで、コイル１２に流す電流を一定に保
てばΦｍも一定値になるため、上記（６）式より共振体
９に作用する力Ｆは、共振体９の変位ｘに比例すること
が分かる。したがって、このような構造の共振周波数調
節器１０を用いるにより、共振体９の共振周波数を変化
させることができる。また、コイル１２に流す電流が変
化することで（６）式のΦｍが変化するため、共振体９
に作用する力Ｆが変化する。つまり、（３）式の比例定
数Ａが変化することに相当する。換言すれば、コイル１
２に流す電流を適宜に調整することにより、共振体９の
共振周波数を所望の値に調整することができる。
てばΦｍも一定値になるため、上記（６）式より共振体
９に作用する力Ｆは、共振体９の変位ｘに比例すること
が分かる。したがって、このような構造の共振周波数調
節器１０を用いるにより、共振体９の共振周波数を変化
させることができる。また、コイル１２に流す電流が変
化することで（６）式のΦｍが変化するため、共振体９
に作用する力Ｆが変化する。つまり、（３）式の比例定
数Ａが変化することに相当する。換言すれば、コイル１
２に流す電流を適宜に調整することにより、共振体９の
共振周波数を所望の値に調整することができる。
【００２３】なお、（６）式を導く際にｇ≧ｈ，ｇ≧ｘ
を仮定したが、実際にこのように構成することは難し
い。しかし、このような仮定を与えずに数値計算をした
結果によれば、共振体９の変位ｘが余り大きくなけれ
ば、実用的な範囲内で同様の力を共振体に作用させるこ
とができる。
を仮定したが、実際にこのように構成することは難し
い。しかし、このような仮定を与えずに数値計算をした
結果によれば、共振体９の変位ｘが余り大きくなけれ
ば、実用的な範囲内で同様の力を共振体に作用させるこ
とができる。
【００２４】共振体９に作用する力Ｆの大きさは、以下
の２つの方法により制御できる。その１つは、共振周波
数制御回路２から出力されるコイル１２の電流を、駆動
回路４から測定管５の周波数信号に応じて調整すること
により、（３），（４）式の比例定数Ａを調節し、共振
体９の共振周波数が測定管５の共振周波数に一致するよ
うに制御する方法である。また、第２の制御方法は共振
周波数制御回路２から出力されるコイル１２の電流を、
駆動回路４から出力される測定管５および共振体９を振
動させるドライバ６の駆動電流レベル信号に応じて、ド
ライバ６の駆動電流が最小となるように、フィードバッ
クする制御する方法である。
の２つの方法により制御できる。その１つは、共振周波
数制御回路２から出力されるコイル１２の電流を、駆動
回路４から測定管５の周波数信号に応じて調整すること
により、（３），（４）式の比例定数Ａを調節し、共振
体９の共振周波数が測定管５の共振周波数に一致するよ
うに制御する方法である。また、第２の制御方法は共振
周波数制御回路２から出力されるコイル１２の電流を、
駆動回路４から出力される測定管５および共振体９を振
動させるドライバ６の駆動電流レベル信号に応じて、ド
ライバ６の駆動電流が最小となるように、フィードバッ
クする制御する方法である。
【００２５】このように制御することにより、測定流体
の密度が変化して測定管５の共振周波数が変化しても、
測定管５と共振体９との共鳴状態が保たれるため駆動力
は大きくならず、また測定管５の振動の安定性が保たれ
るため、安定した流量計測を維持することができる。
の密度が変化して測定管５の共振周波数が変化しても、
測定管５と共振体９との共鳴状態が保たれるため駆動力
は大きくならず、また測定管５の振動の安定性が保たれ
るため、安定した流量計測を維持することができる。
【００２６】図３は共振周波数調節器の他の実施例を示
す構成図である。すなわち、共振周波数調節器１０は共
振体９に固定されている磁石１３と、ハウジング８に取
り付け台１６を介して固定されているコイル１２によ
り、ボイスコイル状に構成されている。共振周波数制御
回路２は振動検出器１４からの出力により、共振体９の
変位に比例した力が共振体９に作用するように制御する
とともに、その力の振幅を図２で説明した２つの制御方
法のいずれかの方法で制御することにより、共振体９の
共振周波数を測定管５の共振周波数に一致させることが
できる。
す構成図である。すなわち、共振周波数調節器１０は共
振体９に固定されている磁石１３と、ハウジング８に取
り付け台１６を介して固定されているコイル１２によ
り、ボイスコイル状に構成されている。共振周波数制御
回路２は振動検出器１４からの出力により、共振体９の
変位に比例した力が共振体９に作用するように制御する
とともに、その力の振幅を図２で説明した２つの制御方
法のいずれかの方法で制御することにより、共振体９の
共振周波数を測定管５の共振周波数に一致させることが
できる。
【００２７】この構成によれば、図２の実施例と異な
り、共振体９の振動の振幅が大きくても共振体９の変位
に比例した力を作用させることができることから、振動
の振幅を大きくすることができ、図示されない変位セン
サ７１，７２の出力を大きくすることが可能となり、Ｓ
／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
り、共振体９の振動の振幅が大きくても共振体９の変位
に比例した力を作用させることができることから、振動
の振幅を大きくすることができ、図示されない変位セン
サ７１，７２の出力を大きくすることが可能となり、Ｓ
／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００２８】図４は共振周波数調節器のさらに他の実施
例を示す構成図である。図３との相違点は、共振周波数
調節器を２個の電磁石１０ａ，１０ｂと、共振体９に固
定された強磁性体１７とにより構成した点にある。すな
わち、２個の電磁石１０ａ，１０ｂはそれぞれコの字型
コア１１ａ，１１ｂとコイル１２ａ，１２ｂからなり、
取り付け台１６ａ（図示なし），１６ｂを介してハウジ
ング８に固定されている。電磁石１０ａ，１０ｂはそれ
ぞれ、共振体９を振動方向に挟むように配置されてい
る。なお、強磁性体１７は図４のように共振体９の一部
に設けるのではなく、共振体９全体を強磁性体により形
成するようにしても良い。
例を示す構成図である。図３との相違点は、共振周波数
調節器を２個の電磁石１０ａ，１０ｂと、共振体９に固
定された強磁性体１７とにより構成した点にある。すな
わち、２個の電磁石１０ａ，１０ｂはそれぞれコの字型
コア１１ａ，１１ｂとコイル１２ａ，１２ｂからなり、
取り付け台１６ａ（図示なし），１６ｂを介してハウジ
ング８に固定されている。電磁石１０ａ，１０ｂはそれ
ぞれ、共振体９を振動方向に挟むように配置されてい
る。なお、強磁性体１７は図４のように共振体９の一部
に設けるのではなく、共振体９全体を強磁性体により形
成するようにしても良い。
【００２９】次に、動作について説明する。ここでは、
共振体９の共振周波数を低く調整するときは、共振体９
がａ向きに変位した場合に振動検出器１４で共振体９の
変位を検出し、その変位に比例した力で電磁石１０ａに
て共振体９を引っ張り、反対に共振体９がｂ向きに変位
した場合に振動検出器１４で共振体９の変位を検出し、
その変位に比例した力で電磁石１０ｂにて共振体９を引
っ張るようにする。このようにすれば、先の（３）式の
定数Ａは正になるため、（５）式の関係から共振周波数
を低くできることが分かる。
共振体９の共振周波数を低く調整するときは、共振体９
がａ向きに変位した場合に振動検出器１４で共振体９の
変位を検出し、その変位に比例した力で電磁石１０ａに
て共振体９を引っ張り、反対に共振体９がｂ向きに変位
した場合に振動検出器１４で共振体９の変位を検出し、
その変位に比例した力で電磁石１０ｂにて共振体９を引
っ張るようにする。このようにすれば、先の（３）式の
定数Ａは正になるため、（５）式の関係から共振周波数
を低くできることが分かる。
【００３０】上記と同様にして、共振体９の共振周波数
を増加させるときは、共振体９がａ向きに変位した場合
に、振動検出器１４により検出される共振体９の変位に
比例した力で、電磁石１０ｂにより共振体９を引っ張
り、反対に共振体９がｂ向きに変位した場合に、振動検
出器１４により検出される共振体９の変位に比例した力
で、電磁石１０ａにより共振体９を引っ張るようにする
ことで、（３）式の定数Ａを負にし、（５）式にもとづ
き共振周波数を増加させる。
を増加させるときは、共振体９がａ向きに変位した場合
に、振動検出器１４により検出される共振体９の変位に
比例した力で、電磁石１０ｂにより共振体９を引っ張
り、反対に共振体９がｂ向きに変位した場合に、振動検
出器１４により検出される共振体９の変位に比例した力
で、電磁石１０ａにより共振体９を引っ張るようにする
ことで、（３）式の定数Ａを負にし、（５）式にもとづ
き共振周波数を増加させる。
【００３１】また、電磁石１０ａ，１０ｂに発生させる
力の大きさ（つまり、比例定数Ａの大きさ）を、図２で
説明した２つの制御方法のいずれかの方法で制御するこ
とにより、共振体９の共振周波数を測定管５の共振周波
数に一致させることが可能となる。このようにすると、
電磁石の発生力は図２，図３の場合に比べて大きくなる
ため、共振周波数の制御幅を大きくすることができる。
以上では、主として測定管がＵ字型のものについて説明
したが、この発明は測定管とその共振体とを有するもの
ならば、他の曲管状または直管状のものについても同様
にして適用することができる。
力の大きさ（つまり、比例定数Ａの大きさ）を、図２で
説明した２つの制御方法のいずれかの方法で制御するこ
とにより、共振体９の共振周波数を測定管５の共振周波
数に一致させることが可能となる。このようにすると、
電磁石の発生力は図２，図３の場合に比べて大きくなる
ため、共振周波数の制御幅を大きくすることができる。
以上では、主として測定管がＵ字型のものについて説明
したが、この発明は測定管とその共振体とを有するもの
ならば、他の曲管状または直管状のものについても同様
にして適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】この発明によれば、測定管の共振周波数
の変化に応じて共振体の共振周波数を調整するようにし
たので、測定流体の密度が変化しても駆動力を増加させ
ることなくドライブできるだけでなく、共鳴関係が崩れ
ないので安定な流量，密度計測が可能になる利点が得ら
れる。
の変化に応じて共振体の共振周波数を調整するようにし
たので、測定流体の密度が変化しても駆動力を増加させ
ることなくドライブできるだけでなく、共鳴関係が崩れ
ないので安定な流量，密度計測が可能になる利点が得ら
れる。
【図１】この発明の実施例を示す全体構成図である。
【図２】共振周波数調節器の実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図３】共振周波数調節器の他の実施例を示す構成図で
ある。
ある。
【図４】共振周波数調節器のさらに他の実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図５】従来例を示す構成図である。
１…流量検出部、２…共振周波数制御回路、３…流量信
号処理回路、４…駆動回路、５…測定管、５１，５２…
測定管端部、６…ドライバ、８…ハウジング、９…共振
体、１０，１０ａ，１０ｂ…共振周波数調節器、１１，
１１ａ，１１ｂ…コア、１２，１２ａ，１２ｂ，６１…
コイル、１３，６２…マグネット、１４…検出器、１６
…取り付け台、１７…強磁性体、６３…取り付け板、７
１，７２…変位センサ。
号処理回路、４…駆動回路、５…測定管、５１，５２…
測定管端部、６…ドライバ、８…ハウジング、９…共振
体、１０，１０ａ，１０ｂ…共振周波数調節器、１１，
１１ａ，１１ｂ…コア、１２，１２ａ，１２ｂ，６１…
コイル、１３，６２…マグネット、１４…検出器、１６
…取り付け台、１７…強磁性体、６３…取り付け板、７
１，７２…変位センサ。
Claims (6)
- 【請求項１】 振動する測定管とこの測定管と共振動作
を行なう共振体とを有し、前記測定管内を流れる流体の
質量流量に比例して発生するコリオリ力を利用して質量
流量を測定するコリオリ式質量流量計において、 前記測定管の共振周波数が変化したとき、この変化に追
従して前記共振体の共振周波数を調節する周波数調節手
段を設けたことを特徴とするコリオリ式質量流量計。 - 【請求項２】 前記共振体の共振周波数を調節する周波
数調節手段を、共振体に固定された磁石とこの磁石を駆
動する電磁石からなる共振周波数調整部と、これを制御
する共振周波数制御部とから構成することを特徴とする
請求項１に記載のコリオリ式質量流量計。 - 【請求項３】 前記共振体の共振周波数を調節する周波
数調節手段を、共振体に固定された磁石とこの磁石を駆
動する電磁石からなる共振周波数調整部と、前記共振体
の振動を検出する検出部と、この検出結果にもとづき前
記共振周波数調整部の制御を行なう共振周波数制御部と
から構成することを特徴とする請求項１に記載のコリオ
リ式質量流量計。 - 【請求項４】 前記共振体の共振周波数を調節する周波
数調節手段を、共振体の一部分に固定されるかまたは全
体が共振体として用いられる強磁性体とこの強磁性体に
力を作用させる１対の電磁石からなる共振周波数調整部
と、前記強磁性体の振動を検出する検出部と、この検出
結果にもとづき前記共振周波数調整部の制御を行なう共
振周波数制御部とから構成することを特徴とする請求項
１に記載のコリオリ式質量流量計。 - 【請求項５】 前記共振体の共振周波数制御部は、前記
測定管の振動周波数信号に応じた制御信号を出力するこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコ
リオリ式質量流量計。 - 【請求項６】 前記共振体の共振周波数制御部は、前記
測定管を振動させるための駆動電流が最小となるように
フィードバック制御することを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載のコリオリ式質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14745793A JPH075011A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | コリオリ式質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14745793A JPH075011A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | コリオリ式質量流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH075011A true JPH075011A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15430800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14745793A Pending JPH075011A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | コリオリ式質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075011A (ja) |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP14745793A patent/JPH075011A/ja active Pending
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