JPH0778440B2 - コリオリ質量流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコリオリ質量流量計を使用して実質的に減少し
た調和内容を有する質量流量信号を与える装置および関
連する方法に関する。

従来の技術 コリオリ質量流量計は各種の処理流体の質量流量の正確
な測定のために広く使用されるようになってきている。

米国特許第4,491,025号明細書に示す典型的なコリオリ
質量流量計は、１本または２本の平行な流管、代表的に
はＵ字形の金属管を含む。各流管は軸線の周りに揺動駆
動されて基準の回転フレームを生成する。Ｕ字形の流管
ついてこの軸線は曲げ軸線と名付けられる。処理流体が
各揺動流管を流れると流体の運動によって反作用的にコ
リオリ力が生じ、力の方向は流体の速度の方向と管の各
速度の方向とに対して直角である。この反作用的なコリ
オリ力は各管を捻り軸線の周りに捻り、捻捻り軸線はＵ
字形の流管の場合に曲げ軸線に対して直角である。捻り
の量は管を通って流れる処理流体の質量流量に関連す
る。捻りの量は一方または双方の流管に取付けられた磁
気的速度センサから得られた速度信号を使用して通常測
定され、各流管の相対的なまたは固定の基準に対する運
動の完全な速度態様を与える。

このようなコリオリ質量流量計において流量計を通る流
体の質量流量は、例えばそれぞれの振動運動の中心平面
などの予め定めた位置で流管の一方の側方脚上に位置す
る一点と、例えばそれぞれの振動運動の中心平面などの
予め定めた位置で流管の他方の側方脚上に位置する対応
する一点とをそれぞれの流管が横切る瞬間の間の経過時
間に比例する。平行二重管コリオリ流量計の場合、この
時間は共鳴周波数において両流管に発生する速度信号の
位相差に等しい。従ってコリオリ流量計設計の最終的な
目標は共鳴周波数で流管が駆動されているとき該流管の
運動の時間間隔を測定することである。

発明が解決しようとする課題 従来、この時間間隔はゼロ交叉またはレベル検知技術に
よって両速度センサ信号の対応する点の発生を検知す
る。このようにして得られた時間間隔測定値は流管の基
本的周波数の調和倍数による成分を含むことが判った。
これら調和倍数は機械的計量装置自体または磁気的速度
センサにおける非直線性によることが多い。これらの調
和倍数は時間間隔測定値に誤差を生ずる不利があり、管
センサによって生ずる速度信号に誤差を生ずる。この誤
差によって２つの流管センサ信号間に位相差が生じ、こ
れによって正しい値から変化して流量計の精度が低下す
る。詳細には２つの流管のそれぞれについての速度セン
サ信号間に時間遅れが生ずる。調和倍数、特に基本的流
管駆動周波数のゼロ状態のとき非ゼロ値として現われる
調和倍数は各速度波形に位相偏位と同等な誤差成分とな
る。この誤差成分は基本的駆動周波数に対する所定の調
和倍数の関係が変化すると著しく増大する。例えば３倍
調和倍数などのある調和倍数は、ある位相差の場合は微
少であるが、ある位相差の場合は著しく大となる。質量
流量に影響を及ぼす位相偏位は通常小であるが、ある調
和倍数の場合は測定された位相偏位に大きい誤差成分を
生じ、従って測定された質量流量に大きい誤差を生ず
る。すなわち、測定された時間差は真の質量流量に関連
する真の位相偏位成分のみでなく調和倍数による誤差成
分を含んでいる。駆動周波数のすべての調和倍数のう
ち、２倍調和倍数が最大の誤差成分を与える。すなわ
ち、時間間隔測定による質量流量測定は誤差成分を含
む。

コリオリ質量流量計において調和倍数を除去するいくつ
かの提案がなされているが、これらは不十分である。詳
細には、屡々使用されている一つの技術ではゼロ（レベ
ル）交叉検知器の前にバンドパスフィルタ、例えばシェ
ビシェブ（Chebyshev）又はバタワース（Butterworth）
型アナログフィルタを配置する。しかし、これらのフィ
ルタの出力は温度によって変化する。さらに、温度変化
に対して互いに正確に作用する２つのフィルタを得るこ
とが困難である。２つのアナログフィルタの温度特性が
いくらか相違していると、温度変化によって位相測定
値、従って質量流量測定値に誤差が生ずる。この欠点を
除去するための技術として流管センサによるアナログ信
号をディジタル値に変換し、これをディジタルにフィル
タした後に再びアナログに変換し通常のゼロ交叉検知器
で位相を測定する。これは著しく複雑で商業的計器とし
て過度に高価である。

さらに、調和倍数は実験室での測定条件では発生しない
ことが多い。実際に調和倍数、特に２次調和倍数はすべ
ての流れ条件で発生しない。実地において所定の設備に
発生する調和倍数は予測不能である。測定される処理流
体の密度は時刻によって変化することも多い。従って流
管が振動する共鳴周波数と調和倍数の周波数とは密度の
変化に対応して変化する。すなわち、この調和倍数の周
波数を予測することの困難性は各所定の実地条件におい
て存在し、密度変化による調和倍数の周波数偏位が困難
性を倍増し、調和倍数を速度センサ信号または時間間隔
測定値からフィルタして除去する問題を複雑化する。

調和倍数を速度センサ信号または測定値から除去するこ
との困難性と費用とにより、従来はコリオリ流量計のこ
れらの信号または時間間隔測定値は除去困難な調和倍数
を含むものであると認めていた。調和倍数は高精度計測
装置に過大な誤差を発生する危険があるので、従来コリ
オリ流量計は制限された精度を有し、従って用途も制限
されたものであった。

本発明は高精度のコリオリ流量計、特に流管が駆動され
る基本周波数以外の周波数が実質的に少ない流量信号を
発生する流量計を得るにある。

課題を解決するための手段 本発明によるコリオリ流量計において、コリオリ力誘起
時間間隔Δｔが、２つの測定点例えば一方（右）の位置
（または速度）波形上の測定点と他方（左）の位置（ま
たは速度）波形上の基準点との間の時間間隔を測定する
ことによって与えられる。

さらに詳細には本発明によるコリオリ流量計は、少くと
も１つの流管と、該流管を通る流体によって生ずる対向
するコリオリ力による流管の運動を検知し、検知された
流管の運動に応答して第１および第２の検知信号を発生
する手段と、該流管を振動せしめる手段と、第１および
第２の検知信号に応答して流体の質量流量値を与える回
路手段とを含む、コリオリ質量流量計にして、該回路手
段が、第１および第２の検知信号に応答して該第１およ
び第２の検知信号上の第１および第２の測定点と第２の
検知信号上の基準点との間の時間差を決定する手段を含
み、該時間差が実質的に第１の測定点と基準点との間の
第１の継続時間間隔と前記基準点と第２の測定点との間
の第２の継続時間間隔との時間差に等しく、該時間差が
流管を通る流体の質量流量値の一次関数であり、該決定
された時間差に応答して質量流量値を発生する手段とを
含む。

作用 本発明によれば従来のものより著しく高い精度のコリオ
リ流量計が得られ、特に高精度の計測用に適している。

本発明によるコリオリ流量計は調和倍数成分が実質的に
少ない質量流量出力信号を与える。

従来技術において使用されたアナログフィルタを必要と
しない。

高精度を得るために高価な複雑な技術を必要としない。

実 施 例 以下に、図面を引用して本発明の実施例を説明する。第
１図に本発明によるコリオリ流量計装置５の概略図を示
す。

図示する装置５は基本的にコリオリ流量計組立体10とメ
ータエレクトロニクス20とから成る。流量計組立体10は
所望の処理流体の質量流量を測定し、流量計組立体10に
リード100を介して接続されたメータエレクトロニクス2
0は質量流量情報と合計質量流情報とを与える。質量流
量情報はリード26に周波数形式で、かつ目盛られたパル
ス形式で生ずる。更に、質量流量情報はリード26にアナ
ログ４〜20mA形式で与えられ、下流のプロセス制御また
は測定機器への接続を容易とする。

図示のコリオリ流量計は、一対のマニフォルド110、11
0′と、管状部材150と、一対の平行な流管130、130′
と、駆動機構180と、一対の速度検知コイル160_L、160_R
と、一対の永久磁石170_L、170_Rとを含む。流管130、13
0′は実質的にＵ字形であり、端部はマニフォルド110、
110′にそれぞれ固定された取付ブロック120、120′に
取付けられる。両流管に圧力検知継手はない。

流管130、130′の側方脚が取付ブロック120、120′に取
付けられ、ブロックは第１図に示すようにマニフォルド
110、110′に固定されて、連続的な閉じた流体通路が流
量計組立体10に形成される。詳細には、組立体10は入口
端101と出口端101′とによって図示市内導管装置に接続
され、測定される流体が内部を流れる。供試流体はマニ
フォルド110の入口端101のオリフィスを通って流量計に
入り、次第に断面積が変化する通路を経てブロック120
に流れる。流路は分岐して流管130、130′を通る。流管
130、130′を出た流体はブロック120′内で合流して単
一流となり、マニフォルド110′に流れる。マニフォル
ド110′内で流体は同様は断面積が変化する通路（第１
図にマニフォルド110に関し破線で示す通路105）を通
り、出口端101′のオリフィスを通る。出口端101′にお
いて流体は導関装置に戻る。管状部材150には流体は流
れない。部材150はマニフォルド110、110′を整合せし
め、その間隔を予め定めた量に維持し、マニフォルドが
ブロック120、120′と流管130、130′とに容易に接続可
能とする。

Ｕ字形の流管130、130′は実質的に同一の慣性モーメン
トとばね定数とを曲げ軸線Ｗ−Ｗ、Ｗ′−Ｗ′の周りに
有するように選択され取付けられる。曲げ軸線Ｗ−Ｗ、
Ｗ′−Ｗ′は流管の側方脚に垂直方向でブロック120、1
20′に近接している。流管は取付ブロックから外方に本
質的に平行に延長し、それぞれの曲げ軸線に関し実質的
に等しい慣性モーメントとばね定数とを有する。流管の
ばね定数は温度によって変化するから、抵抗温度検知器
（RTD）190（代表的には白金抵抗温度計）が一方（図で
流管130′）の流管に取付けられて、温度を連続的に測
定する。温度、従ってRTDに生ずる電圧（所定の電流を
流す）は流管を通って流れる流体の温度によって制御さ
れる。この電圧は後述するようにメータエレクトロニク
ス20によって使用され、ばね定数を流管温度によって補
正する。RTDはリード195によってメータエレクトロニク
ス20に接続される。

両流管はそれぞれの曲げ軸線の周りに反対方向に本質的
に共通の共鳴周波数でサイン波状に駆動される。両流管
は音叉の両脚と同様に振動する。

駆動機構180は流管130、130′にサイン波状振動駆動力
を供給する。駆動機構は任意公知の機構、例えば交流電
流が流れるコイルとマグネットなどとし、両流管は共通
周波数でサイン波状に振動する。第５図に関連して後述
するように、適当な振動駆動信号がリード185を介して
メータエレクトロニクス20から駆動機構180に与えられ
る。

流体がサイン波状に反対方向に振動する両流管を流れる
とき流管130、130′の各隣接する側方脚に沿ってコリオ
リ力が反対方向に生ずる、すなわち側方脚131に生ずる
コリオリ力と側方脚131′に生ずるコリオリ力とは互い
に反対方向である。この現象は、流管を流れる流体の方
向は本質的に平行であるが振動する流管に対する角速度
ベクトルは反対方向であることによる。両流管の振動サ
イクルの半部において側方脚131、131′は互いに近づく
ように捻られて、最少距離が駆動機構180によって与え
られる振動運動の最少距離より少となる。次の半サイク
ルにおいて側方脚131、131′はコリオリ力によって互い
に遠ざかるように捻られ最大距離が駆動機構180によっ
て与えられる振動運動の最大距離より大となる。

流管の振動時に反対側の側方脚より互いに近づくように
強制された隣接する側方脚が近接運動の終点に到達する
と速度はゼロとなるが、その時期は反対側の側方脚の速
度がゼロとなる時期より早い。この時間間隔、すなわち
一対の隣接する側方脚が運動の終点に到達する瞬間と他
方の一対の隣接する側方脚が運動の終点に到達する瞬間
との間の時間間隔が流量計組立体10を通る流体の質量流
量に比例する。上述した平行流コリオリ流量計は米国特
許第4,491,025号明細書に詳述されており、公知であ
る。

時間間隔Δｔを測定するためコイル160_L、160_Rが流管13
0、130′の一方に自由端に近接して取付けられ、永久磁
石170_L、170_Rが他方の流管の自由端に近接して取付けら
れる。

磁石170_L、170_Rはコイル160_L、160_Rがそれぞれの永久磁
石を囲んで磁気フラックスが本質的に均斉である空間容
積内に配置される。これによってコイル160_L、160_Rの生
ずる電気的信号出力が流管の運動の速度信号を与え、こ
の信号は後述するように処理されて時間間隔を決定し、
流体の質量流量を決定する。詳細には、コイル160_L、16
0_Rはリード165_L、165_Rに左および右速度信号を発生す
る。

メータエレクトロニクス20は入力としてRTD信号をリー
ド165_L、165_Rから受取る。メータエレクトロニクス20は
リード185にサイン波状駆動信号を発生する。ここでリ
ード165_L、165_R、185、195はリード100として集合的に
示される。後述するようにメータエレクトロニクス20は
左および右速度信号およびRTD信号を処理して流量計を
通る流体の質量流量と合計質量流量とを決定する。質量
流量はリード26内の関連するラインにアナログ４〜20mA
形式で生ずる。質量流量情報はリード26内の関連するラ
インに周波数形式（典型的には最大範囲０〜20KHz）と
しても生じて、下流の機器に接続される。

第２図にメータエレクトロニクス20のブロック図を示
す。これは質量流量回路30と流管駆動回路40とから成
る。

質量流量回路30はリード165_L、165_Rに生ずる左および右
速度信号をリード195に生ずるRTD信号と共に処理して後
述するようにメータ組立体10を通る流体の質量流量を決
定する。

得られた質量流量情報は４〜20mA出力信号としてリード
268に得られて付加的な処理制御機器への接続を容易と
し、目盛られた周波数信号としてリード262に得られて
遠隔積算器への接続を容易とする。リード262、268に生
ずる信号は第１図にリード26の処理信号として集合的に
示される。

第２図の流管駆動回路40はサイン波駆動信号をリード18
5を介して駆動機構180に与える。サイン波駆動信号はリ
ード165、41の左速度信号と同期している。

第３図は質量流量回路30の従来技術によるブロック図で
あり、正の流れがメータ組立体10に存在するとき回路30
のつくる波形を第4A図に示し、流れが存在しないとき回
路30のつくる波形を第4B図に示す。リード165_L、165_Rに
生ずる左および右速度センサ160_L、160_Rからの速度信号
はサイン波状であって、それぞれ積算器305、330に与え
られる。流体が正の方向、すなわち入口101を通ってメ
ータ組立体10に流れるとき、コリオリ力は流管130の右
側（出口側）脚が振動の中央平面を通過する瞬間が対応
する流管130の左側（入口側）脚が振動の中央平面を通
過する瞬間より以前である。その結果、右速度信号が左
速度信号より先行しており、これは第4A図に示される。
位相差は流体の質量流量に直線的に比例する。第３図の
積算器305、330の作用により両速度信号は位相を90度偏
位され反転されて、反転左および右位置信号となる。積
算器305、330の出力は増幅器310、335によって増幅さ
れ、クリップされる。クリップされた左および右位置信
号V_RP、V_LPはそれぞれレベル検知器315、340によって正
および負の基準レベル＋V_ref、−V_refと比較される。時
間積層器345がレベル検知器315、340によって作られリ
ード316、343に生ずる出力信号V_R、V_L間の時間差を積算
する。リセット信号V_Cがリード323に生じて積算器345を
リセットし積算が開始される時刻を規定する。リセット
信号V_Cは始めにリード165_Lに生ずる圧速度信号を増幅器
320に与えて、増幅されクリップされた信号をゼロ交叉
検知器325に与える。第4A図に示すように積算器345はリ
セット信号V_Cの立上り縁と信号V_Lの立上り縁との間の時
間間隔中にリセットする。その後、積算器345は信号V_L
と信号V_Rとの立上り縁間の時間を負に積算し、つぎに信
号V_R、V_Lの下降縁間の時間差を正に積算する。積算器34
5の出力はサンプル保持（S/H）回路350に与えられる。
この回路は積算器の出力電圧を正の積算が終了後に且つ
リセット状態が生ずる前にサンプリングする。その結果
として回路はサンプリングされた積算器の出力電圧に等
しい値を生ずる。その後にS/H回路350は次の積算サイク
ルの残りの期間この値の出力を維持する。正の流れに対
してS/H回路の出力は積算器345で生じた正の正味電圧＋
Vnetを維持する。この正の正味電圧は速度信号間の時間
差、従って質量流量に比例する。反対方向の流れの場
合、コリオリ力は反対方向で正味積算器出力電圧とS/H
回路の出力とは正でなく負である。流れのない場合は第
4B図に示すように圧および右速度波形は同期しており、
反転した左および右位置信号および電圧V_R、V_Lも同様で
ある。従ってリセット状態の発生直前に積算器345に生
ずる正味出力電圧はゼロである。

S/H回路350（第３図参照）の出力はローパスフィルタ35
5によって平滑化されて電圧周波数コンバータ360に与え
られる。コンバータは目盛られた周波数、典型的には０
〜10,000ヘルツの出力を生ずるように調節され、これは
メータ組立体10によって測定される流量範囲に比例して
いる。RTD温度センサ190によりリード195に生ずる信号
は流管の温度による剛性率（剪断係数）の変化に対して
コンバータ360の目盛を変化させるために使用される。
詳細には温度信号は回路360によって直線化されてRTD温
度センサの非直線特性を補償し次にリード372によって
コンバータのGAIN入力に印加される。４〜20mAアナログ
出力信号をリード268に生ずるためにリード262の周波数
出力は４〜20mAコンバータ365に与えられる。

第２図、第３図に関連して上述した公知のレベル検知技
術により時間間隔を測定し質量流測定を行うことは流管
の駆動周波数の調和倍数による成分を含んでいる。調和
倍数は機械的メータ組立体自身または磁気速度センサに
存在する非直線性によることが多い。調和倍数は時間間
隔測定に誤差を生じ、管センサによる速度信号に誤差を
生ずる。この誤差によって両流管速度センサ信号間に位
相偏位が生じ、メータの全体の精度が低下する。すなわ
ち、時間遅れは速度センサ信号間の位相偏位として現れ
る。調和倍数、特に基本的流管駆動周波数のゼロ交叉に
おいて非ゼロ値を有する調和倍数は各速度波形に対する
位相偏位と同様な誤差成分を生ずる。この誤差成分は所
定の調和倍数と基本的駆動周波数との間の位相関係が変
化すると著しく増加する。例えば３次調和倍数などの或
る調和倍数では或る位相差では無視できるが或る位相差
では著しく大となる。質量流量による位相偏位は比較的
小であるから調和倍数成分が大きい誤差を測定された位
相偏位に与え、従って流量計を流れる流体の質量流測定
に大きい誤差を生ずる。すなわち、測定された時間差は
実際の質量流量と調和倍数による誤差成分とを含む。調
和倍数のうち２次調和倍数が最大の誤差を与える。すな
わち、上述従来技術による時間間隔測定は屡々誤差成分
を含む。

本発明によれば時間間隔Δｔを従来技術によるコリオリ
質量流量計による質量流量信号よりも実質的に調和倍数
成分の少い信号を与える技術が提供される。この技術は
以下に４パルス測定技術として詳述するが、一方、例え
ば右位置（速度）波形上の測定点と他方、例えば左位置
（速度）波形上の測定点との間に一時的に生ずる時間間
隔を測定する。

４パルス測定技術を利用するメータエレクトロニクス20
のブロック図を第5A図、第5B図に示し、両図の整合関係
を第５図に示す。メータエレクトロニクス20は質量流量
測定および流量合計回路35と流管駆動回路40とを含む。
回路35はリード165_L、165_Rに生ずる左および右速度信号
を、リード195のRTD信号と共に、４パルス測定技術を利
用して処理してメータ組立体10を通る流体の質量流量お
よび合計流量を決定する。質量流量情報は４〜20mA出力
信号としてリード268に生じて付加的な処理制御機器へ
の接続を容易とし、目盛られた周波数信号としてリード
262に生じて遠隔合算器への接続を容易とする。リード2
62、268の信号は第１図に集合的に示すリード26の処理
信号の一部を構成する。

詳細には質量流量測定流量合計回路35には16ビットマイ
クロコントローラ望ましくはナショナルセミコンダクタ
（National Semiconductor）社（Santa Clara, Califor
nia）製のHPC36003型を基本とするメータエレクトロニ
クス20を設ける。双方向アドレスおよびデータバス585
がマイクロコントローラを、４パルス測定回路530と非
ボラタイルランダムアクセスメモリ（NOVRAM）570とプ
ログラム可能読込メモリ（PROM）575と４〜20mA出力回
路580とに接続する。適当な時計信号が典型的には16MHz
の共鳴周波数を有するクリスタル549を使用してマイク
ロコントローラ550により発生する。マイクロコントロ
ーラはタイミングパルスの流れを発生するリアルタイム
時計552を含む。パルスは、1/64秒の時間間隔で生じ、
後述するようにリアルタイム時計中断ルーチンを生じて
タイミング値を更新し目盛られた周波数出力信号をリー
ド262に生ずる。

RTD190は流管130′の温度を測定する。温度値はマイク
ロコントローラ550によって使用されて温度変化に対す
る流管のばね係数の変化を補償する。質量流量測定はア
ナログディジタル（A/D）変換器を使用せず、タイマを
使用するからRTD190に生ずる電圧はリード195を介して
第5A図、第5B図に示すように電圧周波数（V/F）変換器5
45へ送られ、予め定めた範囲の対応する周波数に変換さ
れる。この信号はリード547を介してマイクロコントロ
ーラ550のタイマ入力、詳細にはTimerlに入力される。
タイマは所定の時間期間中のパルス数を計数して測定さ
れた温度に比例するディジタル値を生ずる。この値はマ
イクロコントローラ内のプログラムに従って周期的に読
取られる。

４パルス測定回路350は後述するように左および右速度
センサ160_R、160_Lによって生ずる速度波形を処理してデ
ィジタル増加カウントとディジタル減少カウントとを決
定しこれらカウントの差がΔｔを与える。両カウントは
バス585を介して読取られ、これはマイクロコントロー
ラにより流管の振動運動の各２サイクルに１回の管周期
中断の実行によって行われる。中断の実行時にマイクロ
コントローラは減算を行いΔｔの電流値を与え、これが
流量の電流値を決定するために使用される。

駆動回路40は駆動コイル180にサイン波駆動信号をリー
ド185に生ずる。この回路はサイン波駆動信号を左速度
信号、特に４パルス測定回路350内に位置する増幅器540
による増幅された左速度信号に同期せしめる。

NOVRAM570は一時的データ記憶のための非ボラタイルラ
ンドムアクセスメモリを含む。このメモリは典型的には
電池バックアップのCMOS RAM回路を含む集積回路を使用
する機器である。定数とデータとはプログラム実行時に
NOVRAMにルーチンに書込まれる。PROM575はプログラム
記憶を含む。

出力回路580は４〜20mA出力信号に重ねるキャリア信号
を変調する特定のシリアルインタフェースを与える。出
力回路はディジタル−パルス幅変換器5820とアイソレー
タ5830とパルス幅−４〜20mA変換器5840とモデム5830と
ACカプラ5860とを含む。４〜20mA信号はメータ10を通る
流体の測定された流量または密度の選択されたいづれか
に比例する直線状電流値を与える。４〜20mA信号自体を
つくるためにマイクロコントローラ550はバス585を経由
して適当ディジタル値をディジタル−パルス幅変換器58
20に負荷する。この変換器はディジタル値によって限定
されるパルス幅を有するパルス流をつくる。パルスは典
型的には光学的アイソレータ5830を経て、パルス幅−４
〜20mA変換器5840に伝達される。こうしてメータエレク
トロニクス20は下流のプロセス制御機器に存在する有害
電圧から隔離される。変換器5840は電流信号をつくり、
リード26の一部を形成するリード268を経て伝達され、
測定される流量または密度に比較的な４〜20の範囲の値
を有する。この電流信号は例えば250オームなど適切な
抵抗器を接続して対応する電圧信号に変換して、リード
268に１〜５ボルトの電圧を作る。マイクロコントロー
ラ550は双方向シリアルデータを受入れる内部インタフ
ェースを含む。マイクロコントローラによって発生する
シリアルデータは伝達（XMIT）出力ピンに生じ、リード
574を経て通常のRS−485シリアルインタフェース590の
適当な入力と４〜20mA出力回路580内に位置するモデム5
850とに与えられる。モデムはデータをHART（ローズマ
ウント社の商標名）プロトコールに変換し、これは周波
数偏位キー（FSK）シリアル信号を使用しこれはタイプ2
02ルシグナルリングに基く。信号はカプラ5860に導か
れ、そこでFSK信号は４〜20mA出力信号にAC接続され
る。

位置583、585のいずれかに破線で示すようにRS−485イ
ンタフェース590を経由するシリアルデータまたは４〜2
0mA出力信号を受取るようにジャンパを配置してもよ
い。４〜20mA信号についてのの入力シリアルデータを受
取るためには、ジャンパを位置587としモデム5850から
の入力シリアルデータがマイクロコントローラ550に印
加されるようにする。詳細にはこの場合、ACカプラ5860
は入力するFSK信号をモデム5860に導き、ここでシリア
ルデータが抽出される。データはリード5883576を介し
てマイクロコントローラ550の受入（REC）入力ピンに印
加される。遠隔位置で使用者は４〜20mA信号を例えばロ
ズモント社（Rosemount Inc.）のモデル268スマートフ
ァミリ（Smart Family）インタフェースなどの適当な電
気的インタフェースを具えた携帯ターミナルなどの装置
を使用して双方向的にメータエレクトロニクス20と連絡
することができる。この連絡によって使用者は各種のソ
フトウェアスイッチの設定、各種の使用者の変数の入力
がメータエレクトロニクスのその後の使用のために可能
であり、各種誤差状態の検知された情報を得ることが可
能である。リード25に生ずる入力RS−485シリアル信号
はRS−485インタフェース590に導かれ、ここでシリアル
データが抽出されリード584に与えられる。使用者がジ
ャンパを位置583に設定するとRS−485インタフェース59
0からの入力シリアルデータはリード584、576を経てマ
イクロコントローラ550の受入入力ピンに指向される。

前述のようにΔｔ測定は一方、例えば右位置または速度
信号の立上り側に位置する測定点と他方、例えば左位置
または速度信号の立上り側に位置する基準点との間の時
間間隔を測定することによってなされるが、第７図のグ
ラフとして明示する。時間間隔測定は各対の測定点Y₁、
X₁およびY₂、X₂の間で行われ、２つの測定窓W₁、W₂を形
成する。各窓の幅は同一であるが、各測定点と対応する
基準点との間隔は質量流量と共に直線的に変化する。流
管の運動の各サイクルについて時間間隔Δｔは次式によ
り計算される。

Δｔ＝（t₁−t₂）＋（t₃−t₄） （１） ここにt₁、t₂、t₃、t₄はそれぞれ測定点Y₁と基準点O₁の
間隔、基準点O₁と測定点X₁の間隔、測定点X₂と基準点O₂
の間隔、基準点O₂と測定点Y₂との間隔である。

測定点X₁、Y₂は同一測定レベル＋V_rで生じ、Y₁、X₂は同
一測定レベル−V_rで生じ、時間間隔（t₁−t₂）は（t₃−
t₄）に等しい。従って流管の運動の１サイクルについて Δｔ＝２（t₁−t₂）＝２ΔＴ （２） 始めに流体流のないとき波形720で示すように右および
左位置波形に移送左の存在しないとき測定点Y₁、X₁およ
びY₂、X₂は基準点O₁、O₂の各側の対照的に位置する。こ
こで間隔t₁とt₂とは対応する。Δｔはゼロである。処理
流体がメータ組立体10を流れると第７図の波形740に示
すように位相左が左右位置波形741、747間に生じ、これ
が質量流量に比例する。正の流れの場合、位相左によっ
て時間間隔t₁の幅がt₁よりも大となる。同様に負の流れ
では間隔t₂の幅がt₁よりも大となる。間隔の幅の左（t₁
−t₂）は質量流量に比例する。質量流量が増加、減少す
ると位相差は矢750に示すように変化し、間隔の差も対
応的に変化する。変形760に示すように過大な流れが生
ずると差の位置波形761の基準点O₁、O₂は測定点Y₁、X₁
および右の位置波形767の点X₂、Y₂形成される窓W₁、W₂
の外側に位置し、誤差状態の存在が示される。このとき
時間間隔Δｔは測定されない。マイクロコントローラは
使用者に注意するため口述するように誤差指示を行う。

右の位置波形の測定点X₁、Y₁、X₂、Y₂基準電圧±Ｘによ
って確立される。基準点O₁、O₂は左の位置波形のゼロ交
叉として求める。式（１）、（２）からΔｔ測定の精度
は時間間隔測定用の等間隔の窓の数を増加すると増加す
ることが判る。例えば３つの等しい時間間隔を使用する
と３Δｔとなり、さらに増加すればさらに増加する。

t₁、t₃およびt₂、t₄の測定のために別のカウンタが使用
される。詳細には第5A図、第5B図に示すように１つのカ
ウンタ、（増加カウンタ）特に（４分割）目盛カウンタ
526とカンウンタ534内の16ビットカウンタC1が時間間隔
t₁、t₃を増加カウントとし測定する。他のカウンタ（減
少カウンタ）特に（４分割）目盛カウンタ528とカウン
タ534内の16ビットカウンタC2が時間間隔t₂、t₄を減少
カウントとして測定する。十分な精度を得るために、カ
ウンタはクリスタル549の時計周波数（代表的には16MH
z）の増分を持つものとする。カウンタは位置波形の増
加側および減少側の間でリセットされないようにし、２
つの隣接するサイクルの間に生ずる時間間隔を積算した
後に読取られる。すなわち、時間間隔測定は右位置波形
の２サイクルの増加側および減少側に位置す２つの測定
点の組と位置波形にそのとき生ずる基準点とを使用して
行われる。これらのサイクルあ生ずるとΔｔ測定は減少
カウンタ内の全カウントを増加カウンタ内のカウントか
ら減算するだけで得られる。実験的観察によればこの方
法は第２図、第３図の従来技術に対比して測定されたΔ
ｔ地に存在する調和倍数が実質的に少ない。さらに、基
準電圧V_rを託することにより特定調和倍数を減少せしめ
ることがきる。すなわち、基準電圧を増加すると低次の
調和倍数を除去き、基準電圧を減少すると高次の調和倍
数を除去できる。基準電圧を比較的大として３次の調和
倍数を実質的に居することがき、または比較的小として
15次の調和倍数を実質的に除去できる。マイクロコント
ローラ550の生ずる質量流量値、全流量値は従来技術に
対比して実質的に誤差が少い。２つ以上の円からの時間
測定と基準電圧V_rの異る値との適切な組合せによるΔｔ
測定によって調和倍数が除去される。

上述４パルス測定技術を考慮して、5A図、第5B図に示す
４パル測定回路530を説明する。左および右速度センサ1
60_R、160_Lの速度波形がリード165_R、165_Lを経由して増
幅器502、504に導かれ、適当なゲイン例えば10倍が与え
られる。増幅された左および右信号は精密積算器508、5
10に導かれ90度偏位が与えられて位置信号となる。これ
によってフィルタ作用が与えられノイズなどの高周波成
分が除去される。この波形は飽和増幅器509、522によっ
て±10ボルトの正および負エネルギーでクリップされ下
流のコンパレータ514、520および524が飽和しないよう
になされる。第７図に点O₁、O₂として示す基準点は左お
よび右速度センサ波形の増加側、減少側で対応する位置
波形のゼロ交叉点として選択することが望ましい。左速
度（位置）波形の任意その他の点を基準点とすることも
関連する測定点（第７図の点X₁、Y₁、X₂、Y₂）がゼロ流
れ状態で基準点に関して対照的にあればよい。第5A図、
第5B図に示すように比較器524は各基準点の発生（ゼロ
交叉）毎にリード525上の出力状態を変更する。測定点
はゼロの周りに対照的な電圧±V_r、代表的には±４ボル
トとなるようにする。比較器514、518は対応するリード
516、520に高レベルを与えることによって右位置波形上
に各測定点が発生することを検出するために使用され
る。リード516、520、525に生ずる信号は論理回路600に
導かれ、ここで後述し第６図に示すように単純複合ゲー
ト作用によって645に２サイクル毎にパルスを発生し、
これが第5A図、第5B図に示すように管周期中断を生じ、
増加、減少カウンタの一部を構成するカウンタ526、528
への該当する動作信号となる。詳細には、カウンタ52
6、528は時計リード536畳の16MHzの時計パルスを受け
る。各カウンタは２つの可能入力En1、En2を含み、これ
らはカウンタの増分より高次のものとする。比較器出力
に応答して論理回路600がリード605に第１の測定パルス
の発生都度両カウンタのEn1出力に対する高レベルパル
スを発生する。この高レベルは全タイミング期間、すな
わち第２の測定パルスの発生まで継続する。その後、タ
イミング期間、すなわち第１の測定点Y₁と基準点O₁との
間、または基準点と第２の測定点X₁との間の期間に増分
される特定のカウンタによって論理回路600は高レベル
をリード665、675を経てカウンタ526または528のEn2入
力に与え、該カウンタがその期間のみに増分をカウント
するようにする。カウンタ534はカウンタ526、528と同
様な高レートで計時しないから、後者の２つのカウンタ
は４分割プリスケーラとして作用するカウンタ526、528
のオーバフロー出力は、カウンタ534内の別々の16ビッ
トカンウンタC1、C2の時計入力Ck1、Ck2に導かれる。カ
ウンタC1、C2はバス585に接続される。これによってリ
ード645に中断の生ずる毎にマイクロコントローラ550は
カウンタの内容を読取る。後述するようにカウンタはゼ
ロとはなされず、２つの隣接する流管サイクルの直前の
組の終了時のカウンタの値を持ち越し、これから当該組
の終了時の値をマイクロコントローラが減算する。

第６図は論理回路600のブロック図である。比較器514、
518の出力がΔｔ測定間隔の開始と終了を限定する。す
なわち右速度センサ波形に左速度センサ波形の対応する
基準点（ゼロ交叉）を挟んで第１および第２の測定点
（±V_r値）が発生する。これら出力はリード516、520を
経て専用ORゲート610の対応する入力に導かれ、各測定
期間内に高レベルをリードを与え、これが測定回路530
のカウンタ526、528の第１の可能入力En1に導かれる。
更に、比較器518の出力はリード520経てインバータ620
を介してフリップフロップ630をプリセットするために
使用され、比較器514のリード516上の出力がフリップフ
ロップをクリアする。フリップフロップ630の真正出力
Ｑがフリップフロップ640の時計入力に送られ、ここで
出力は２で割られる。２分された出力は２流管サイクル
毎に１回のパルスとしてリード645を経てマイクロコン
トローラ550に管期間中断指令として与えられる。第２
の可能信号En2をカウンタ526、528に発生するため、比
較器524の出力リード525を経て専用ORゲート650の１つ
の入力に導かれる。このゲートの他の入力はフリップフ
ロップ630の真正出力の信号である。これによってゲー
トは各測定定期間の第１の部分、すなわち各第１の測定
点の発生後（第７図の点Y₁、X₂）で関連するゼロ交叉点
の前、に高レベルを発生し、各測定期間の第２の部分、
すなわち各基準点（ゼロ交叉）（第７図の点O₁、O₂）の
発生後で関連する第２の測定点（第７図の点X₁、Y₂）の
発生前、に低レベルを発生する。第６図に示すようにゲ
ート650の出力はインバータ660からリード665にEn2可能
信号としてカウンタ526に与えられバッファ670を介して
リード675にカウンタ528に対するEn2可能信号として与
えられる。

第5A図、第5B図に示すようにメータエレクトロニクス20
はリード26に３つのディジタル処理出力信号、リード26
2尺度周波数出力パルスと、リード264の流れの方向を指
示するレベルと、リード266の遠隔配置された発光ダイ
オード（LED）272を1Hzでパルスて正常作動を指示しま
たは4Hzでパルスして誤差状態の検知を指示するための
低周波信号とをつくる。マイクロコントローラ550によ
る別の単一ビットディジタル出力がリード264、266に対
応する信号をつくる。

詳細には目盛周波数出力は２つのタイマ出力信号のゲー
ト組合わせによって発生される。目盛周波数出力の各パ
ルスは使用者の選択した流体量、例えば１オンス、１グ
ラムが使用者の限定した時間、例えば１秒間にメータを
流れたことを示す理解を用意とするために第5A図、第5B
図、第11図を参照して以下に述べる。第11図は目盛周波
数出力信号の生成に使用する波形の概略図である。これ
らのタイマ（タイマ２、タイマ３）はマイクロコントロ
ーラの内部にある。各64Hzの中断の発生が各1/64秒タイ
ミング間隔の開始をパルス、例えばマイクロコントロー
ラ550内に位置するリアルタイム時計552の発生するパル
ス1101、1105によって限定される。タイミング間隔は後
述するように基準タイミング円（代表的には1/64秒であ
るが、1/32秒または1/16秒としてもよい）1103によって
限定される。後述するように64Hz中断の作動時に内部の
合計質量流量は更新される。合計質量流量値は32ビット
解析され、上方８ビットは第１の部分を残りの24ビット
が第２の部分を構成する。すなわち、更新作業が行われ
ると上方８ビット部分がアドレスとして使用されてテー
ブルを見て現在の周波数値とゲート値とを得てタイマ２
およびタイマ３に負荷する。タイマ２に負荷され周波数
値は次の直ちに生ずるタイミング基準窓（通常1/64秒）
の間にマイクロコントローラの時計周波数（16MHz）で
作動するタイマによって減数加算され該間隔中にタイマ
によって生ずる各出力パルスに対してオン時刻を与え
る。このオン時刻は所望数の矩形パルス（パルス1112、
1114、1116のようにタイミングサイクル中に50％の動作
サイクルを有する各パルス）を含むシーケンスを与える
ようにセットされる。タイマが１つの値で負荷れると次
のタイミング窓で更新されるまでリード55にパルスを生
ずるように作動するように指示される。しかし時々中断
指令が生ずる可能性があるのでタイマ２は次の基準タイ
ミング窓の開始に適切な点でなく、いくらか遅い時期に
更新されることがある。タイマ２はこの時期もパルスを
発生する。そこでパルス1118などの負荷的、すなわち過
剰なパルスの発生を防止して、マイクロコントローラ55
0で維持される内部的な合計質量流量から偏位した外部
的な合計質量流量値の発生を防止するために、タイマ３
に負荷されるゲート値をタイマ２に負荷される周波数値
と本質的に同時とするこれによって両タイマは計数を開
始し、それぞれの出力信号は、基準タイミング窓の開始
時に一方の論理状態（高または低）において開始し、窓
の閉鎖時に一方の論理状態（高または低）において終了
する。誤差出力は両タイマの出力がこれら窓の終了時に
反対すなわち異る論理状態にあるとき生ずる。図示しな
い論理回路がこの誤差状態を検出するために設けられ、
マイクロコントローラ550にその発生を告知する。この
回路の使用は高精度軽量装置に有用である。図示のよう
にゲート値は時間間隔、すなわちタイミング基準窓に発
生する最初の周波数出力パルスの開始から該窓からの最
後の周波数出力パルスの低レベル部分のほぼ中間部分ま
で継続するオン時間を限定する。タイマ３によって発生
しリード556に生ずるパルス1130などの出力は高レベル
である。リード554、556に生ずる信号はANDゲート560の
対応する入力に与えられ、正確な数の矩形パルス、例
ば、パルス1142、1144、1146のみがゲートされてリード
262に目盛周波数出力信号として生ずる。目盛周波数出
力信号は絶対周波数出力信号となる。積算質量流量の残
りの部分は、常に詳細には24ビット解析として維持さ
れ、適切な（絶対）数の矩形出力周波数パルスが任意タ
イミング基準窓の間に発生するから、内部的および外部
的に積算したカウントが発散することがない。

Ｂ ソフトウェア マイクロコントローラ550によって実行されるソフトウ
ェア本質的に主ループ800と64Hz中断ルーチン900および
管周期中断ルーチン1000から成る２つの中断ルーチンと
から成る。主ループ800は初期化行い、つぎに中断の発
生または使用者が選択可能値を変更するために変更モー
ドを入れる信号を持つ。64Hz中断ルーチン900は64Hzタ
イミングパルスの発生毎に実行され増加減少カンウンタ
を読み、測定された質量流量値を更新する。また、管周
期中断ルーチン1000は流管運動の２サイクル毎に実行さ
れて目盛周波数出力を更新する。

主ループ800は第8A図、第8B図に示され、両図の整合関
係を第８図に示す。

詳細には主ループ800にエンターすると（これは通常動
力オン、リセット状態で生ずる）始めに初期化ルーチ81
0が実行される。ブロック813が始めに実行されて、すべ
ての中断を無効とする。つぎにブロック815が実行され
て各種ハードウェアの初期化工程と各種ソフトウェア基
準の診断が実行される。つぎに、ブロック818が実行さ
れて各種ソフトウェア変数を初期値とする。変数として
はSLONG 1、SLONG 2、前のΔＴおよび次のΔＴがあり、
これらが後述するようにルーチ1000内で使用される。つ
ぎにブロック820が実行され、ソフトウェアの初期化以
前に行われていないとき例えば動力オンのリセットの発
生後のシステムの指導時などにNOVRAMから各種誤差変数
を負荷する。ソフトウェアの初期化が行われていれば以
前にエンターされた使用者の選択した変数が対応する誤
差変数の代りに使用される。つぎにブロック825が実行
され最大流量時に発生する予定最大出力周波数（MAX FR
EQ）が計算されメモリされる。ついにブロック830が実
行されカウンタDIVIDE DOWNをゼロに初期化する。カウ
ンタは低流量を測定するときに時間間隔を計数する。決
定ブロック835、845が次に実行され低流量を測定するか
否かを決定し、その場合にはカウンタを該当する更新間
隔を限定するようにセット詳細には（MAX FREQ）の値が
16未満であれば決定ブロック835はYES経路を通ってブロ
ック840に行き目盛周波数出力のために1/32秒のアップ
デート間隔を与えるようにカウンタDIVIDE DOWNを１に
セットする。次に決定ブロック845が実行される。最大
周波数値が16以上であればNO計838を経て決定ブロック8
45が実行される。決定ブロック845で最大周波数値が８
未満であるかを決定しYESであればYES経路を通ってブロ
ック850に行きカウンタDIVIDE DOWNを２にセットして目
盛周波数出力のために1/16秒のアップデート間隔を与え
る。次にブロック855が実行される。最周波数値が８以
上であればNO経路848を経て決定ブロック855が実行され
る。ブロック855において変数FREQ 1が計算されメモリ
される。これは後述のように目盛計数として後に流量を
乗算することによって目盛周波数出力パルスの該当数を
決定するために使用される。ブロック855が実行される
と初期化ルーチン810は終了する。

ここで主ループ800は中断するか使用者が構成モードを
エンターするか否かを待つ。詳細にはブロック857が実
行されると中断を可能とする。その後後決定ブロック86
0が実行される。中断が生ずるとYES経路を通ってブロッ
ク865が実行される。ここで該当する中断実行ルーチン
（64Hz中断実行ルーチン900または管周期中断ルーチン1
000）が実行される。中断ルーチンが実行されまたは中
断が実行されない（NO経路863を経て）とき、決定ブロ
ック870が実行される。ここで使用者はメータの構成を
変更するか否かを決定する。使用者が例えば該当する外
部端子のキーを押すなどによって要求を行ったときは決
定ブロック870は、YES経路を経てブロック875に行く。
ブロック図875は使用者に予め定めた計画に従ってシリ
アルポート外部端子装置（例えば前述モデル268 Smart
Familyインタフェースなどあとを介して各種変数の使用
者近接可能値をエンターする。変数としては測定される
最大流量、目盛周波数出力として発生される使用者の選
択した流量を含む。その後実行ループは初期化ルーチン
810に経路880を経て戻る。使用者がこの要求を行わない
ときは決定ブロック860はNO経路873を経て決定ブロック
860に戻り中断の発生を待つ。決定ブロック860と実行ブ
ロック865と含むループは明確にはプログラムされずマ
イクロコントローラ自体の内部に連結され、中断実行過
程を図示することによって理解を容易とする。

64Hz中断ルーチ900は主ループ800の一部として実行され
るもので、そのフローチャートは第9A図、第9B図に示さ
れ、両図の整合関係は第９図に示される。該中断ルーチ
ン900は64Hzタイミングパルスが生じて増加、減少カウ
ンタ読み測定された質量流量値を読み測定された質量流
量値を更新する毎に実行される。

詳細にはルーチン900にエンターするとブロック903が実
行され内部的に合計した質量流量値（PULSE ACCUM）をN
OVRAM 570（第5A図、第5B図）から読む。その後第9A
図、第9B図に示すようにブロック906が実行され合計質
量流量値が更新される。これは直前のタイミング間隔中
に発生する最新の測定質量流量値（RATE）して与えられ
目盛周波数出力パルスとして維持される。質量流量値に
初期化工程で決定された目盛計数値FREQ1を乗算して加
算されるパルス数を決定する。更新された値はNOVRAM 5
70にメモリされる。次にブロック909が実行されカウン
タDIVIDE DOWNの値を一時的な変数DIV FREQにメモリす
る。次に決定ブロック912が実行され1/32および1/16秒
タイミング間隔が使用される低最大流量において周波数
出力の更新がその1/64タイミング間隔に生ずるべきか否
かを決定する。ループカウンタFREQ LOOPCNTがゼロでな
くその時間間隔で更新が生じないときには決定ブロック
912からNO経路を経てブロック915が実行されカウンタFR
EQ LOOPCNTから１が減算される。ルーチン900に戻る。F
REQ LOOPCNTの内容がゼロであって更新の開始を指示し
ていれば決定ブロック図912からYES経路に沿ってブロッ
ク918に行く。ここでタイマTIER 2、TIMER 3が停止しマ
イクロコントローラ550から周波数およびゲート出力
（第5A図、第5B図参照）を与える。第9A図、第9B図に示
すようにブロック922に進み、変数PULSE ACCUMの上方バ
イトを読取りその結果を一時的な変数Ａとしてメモリす
る。次に決定ブロック図925が実行され基準タイミング
窓で発生される予め定めた２乗パルスの最大数である18
0をＡの値が越えるか否かを決定する。詳細には通常の
市販の装置の周波数出力は最大で約10KHzである。そこ
で変数Ａの最大値は目盛周波数出力に対する対応する最
大周波数を与える。従って変数Ａの値180は1/64秒基準
タイミング窓を使用する出力パルス秒の最大値として18
0x64＝11,520を与える、基準タイミング窓の期間が1/32
秒また1/16秒であれば、出力パルス秒の最大値はそれぞ
れ5,760パルス、2,880パルスとなる。Ａの値が180を越
えるときは決定ブロック925からブロック931にYES経路
に沿って行く。ここでＡの値が180にセットされる。次
にブロック934が実行され使用者に範囲超過状態の発生
を指示する適宜の誤差フラグがセットされる。次にブロ
ック937が実行される。Ａの値が180に等しいか少であれ
ばNO経路に沿って決定ブロック図925からブロック937に
行く。ブロック図937では積算器TOTAL ACCUMが更新さ
れ、現在のタイミング期間中に発生するパルスの最新の
数Ａを持つように発生したパルスの実際の数の合計が維
持される。次にブロック940が実行されここで変数ＡがP
ROM 575（第5A図、第5B図参照）にメモリされた一覧表
に対するアドレスとして使用され対応する値T2、T3にア
クセスして周波数タイマTIMER 2、およびゲートタイマT
IMER 3に負荷する。第9A図、第9B図に示すように次にブ
ロック943が実行され低流量に対する値T2、T3を変数DIV
FREQの値に等しい多数の位置に偏位するように変換す
る。DIV FREQの値は１パルス毎秒以上を生ずる流量にお
いてゼロである。次にブロック946が実行され、値T2、T
3がタイマTIMER 2、TIMER 3に付加される。するとブロ
ック949が実行されタイマが指導する。次にブロック952
が実行される。ブロック952ないし970はループカウンタ
FREQ LOOPCNTの適当な値がセットされる。詳細にはブロ
ック952が実行されるとDIV FREQの値が一時的な変数Ａ
にメモリされる。そこでブロック956が実行され変数Ａ
の値（DIV AFEQの値）に２が乗算される。次に決定ブロ
ック950が実行され変数Ａの値がゼロより大か否かをテ
ストする。変数Ａの値がゼロより大であれば1/32または
1/16基準タイミング窓を必要とする低流量を示してお
り、YES経路を経てブロック960からブロック964に行
く。ここで変数Ａから１が減算される。次にブロック97
0が実行され変数ＡはループカウンタFREQ LOOPCNTにメ
モリにされる。変数Ａがゼロであれば決定ブロック図96
0からNO経路を経てブロック図970が実行される。ブロッ
ク970が実行されるとルーチン900から主ループ800に戻
る。目盛周波数出力として生じたパルスの数は１つの基
準タイミング窓と次のもので合計質量流変数PULSE ACCU
Mの上方バイト（残りでない部分）の現在地によって異
る。例えば１つの1/64秒基準タイミング窓は５つのタイ
ミングパルスを有し、次のものは４パルス、さらに後の
ものは１パルスまたはゼロである。しかし、１秒経過後
に64の隣接する窓について発生するパルス数は所要のパ
ルスの絶対数に等しく、内部的および外部的に発生する
全質量流量値は実質的に変化しない。

管周期中断ルーチン1000は主ループ800の一部として実
行され第10A図、第10Bとして示され、第10図は両図の整
合関係を示す。管周期中断ルーチン1000は流管運動の２
サイクル毎に行われ目盛周波数出力を更新する。ルーチ
ン1000においてブロック図1005が最初に実行され、すべ
ての中断が無能化される。次にブロック1010が実行され
カウンタ534内のカウンタC1、C2（第5A図、第5B図）内
の現在の増加、減少カウントデータが読取られる。第10
A図、第10B図に示すように変数SINT 1がカウンタC1から
増加カウントをメモリし、変数SINT 2がカウンタC2から
減少カウントをメモリする。ブロック1015の実行によっ
て中断は能動化される。これによって第5A図、第5B図に
示すNOVRAM 570から時定数（TC）が読取られる。この値
は使用者によってシステムのの初期化時に選択されたい
くつかの予め定められ、NOVRAMにメモリされた値であて
もよい。その後第10A図、第10B図に示すようにブロック
図1025が実行され現在のΔｔ値が計算される。これは単
に現在の測定期間に蓄積されたカウンタC1、C2内のカウ
ントを減算することによって決定される。これらのカウ
ンタは任意の測定期間の開始時にリセットされていない
から期間の周期におけるカウンタの内容SINT 1、SINT 2
が測定期間の開始時に存在する対応する内容OLD UP COU
NT、OLD DOWN COUNTから減産される。これらの左として
Δｔが計算される。この計算が完了するとブロック図10
28が実行され、現在のカウントをその後の２つの測定期
間の組のためのルーチン1000によるつぎの反復時に使用
するためOLD UP COUNTおよびOLD DOWN COUNTとしてメモ
リする。

Δｔの値が計算されるとその値は２つの同等なポールを
有するディジタルフィルタを含む２ポールフィルタルー
チン1030によってディジタルにフィルタされる。詳細に
はルーチン1030が開始されるとブロック1033が実行さ
れ、一時的な変数SLONG 1の値をΔｔの現在値セットす
る。次にブロック図1035が実行されSLONG 1の値をhex値
4000を乗算することによって適切に目盛る。次にブロッ
ク1040が爺交されて一時的な変数SLONG 2の値を変数OLD
DELTA Tにットする。ここでブロック1045が実行されて
ディジタルフィルタ作用の第１のポールを与える。得ら
れたディジタルにフィルタされた値SLONG 1ふブロック1
050の実行により変数OLD DELTA Tとしてメモリされルー
チン1000によるつぎの反復時に使用される。次にブロッ
ク1055が爺交されて変数SLONG 2の値を変数NEXT DELTA
Tの現在地としてメモリする。ブロック図1060がその後
に実行されディジタルフィルタ作用の第２のポールを与
える。ブロック1045、1060では同一のフィルタ式が使用
される。SLONG 1のフィルタされた値は変数NEXT DELTA
Tとしてブロック1065の実行によってメモリされる。こ
のSLONG 1、OLD DELTA T、SLONG 2、OLD DELTA Tは初期
化時にはゼロにセットされる。

ブロック1065が実行されるとディジタルフィルタ作用は
完了しルーチン1030からブロック1070に進む。このブロ
ックはゼロ流量状態に決定される機械的偏位の値を可変
のSLONG 1の値、すなわちディジタルにフィルタされた
Δｔ値から減算する。その後ブロック1075が実行され、
SLONG 1にメモリされたΔｔの値にレート変換係数を乗
算することによってグラム毎秒で測定された流量（FLOA
T 1）とする。ブロック1080が次に実行され現在の流量
が予め定めた低流量遮断量より少いか否かを決定する。
現在の流量が少いときには決定ブロック図1080からYES
経路に沿ってブロック1085に行き、そこで変数FLOAT 1
すなわち現在の流量をゼロとする。次ブロック図1090が
実行され、変数FLOAT 1の値を64Hz中断ルーチン900で使
用するための可変レートに負荷する。現在の流量が低流
量遮断量に等しくまたは大であるときは、決定ブロック
1080からNO経路1088に沿ってブロック1090に行く。ブロ
ック1090が実行されるとブロック1095が実行されて現在
の質量流量値に与えられる各種変数が更新される。これ
によってルーチン1000が完了し、主ループ800に戻る。

上述実施例はＵ字形管を使用しているが殆どすべての寸
法、形状の流管が、該流管が軸線の周りに振動して聞寸
の非慣性フレームを確立するものであれば使用可能であ
る。例えば流管は直管Ｓ字形管、ループ状管などであっ
てよい。さらに、実施例は２本の平行な流管を含むが単
一管または３本、４本または以上の管も使用可能であ
る。

単一の実施例を図示し説明したが各種変形例も当業者に
は容易に実施可能である。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば従来のものより著
しく高い精度のコリオリ流量計が得られ、特に高精度の
計測用に適しており、調和倍数成分が実質的に少ない質
量流量出力信号が得られ、従来技術において使用された
アナログフィタを必要とせず、高精度を得るために高価
な複雑な技術を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコリオリ流量計の概略図、第２図
は第１図のメータエレクトロニクス20のブロック図、第
３図は従来技術による質量流量回路30のブロック図、第
4A図および第4B図は第３図に示す回路の各種波形を示す
図、第５図は第5A図と第5B図との整合関係を示す図であ
り第5A図および第5B図は本発明によるメータエレクトロ
ニクス20と第１図のコリオリ流量計10との結合関係を示
すブロック図、第６図は第5A図および第5B図に示す論理
回路600のブロック図、第７図は第5A図および第5B図に
示す左および右位置の波形を使用して時間間隔を測定す
る４パルス測定技術を示すグラフ、第８図は第8A図と第
8B図との整合関係を示す図であり第8A図および第8B図は
第5A図および第5B図に示すマイクロコントローラ550に
よる主ループ800のフローチャート、第９図は第9A図と
第9B図との整合関係を示す図で第9A図および第9B図は主
ループ800の一部として行われる64Hz中断ルーチン900の
フローチャート、第10図は、第10A図と第10B図との整合
関係を示す図であり、第10A図および第10B図は、主ルー
プ800の一部として行われる管周期中断ルーチン1000の
フローチャートを示し、第11図は第5A図および第5B図に
示すリード262に生ずる周波数出力信号生成に使用され
る波形の図である。 10:コリオリ流量計、110、110′：マニフォルド、180:
駆動機構、160_L、160_R:速度検知コイル、170_L、170_R:永
久磁石、130、130′：流管、20:メータエレクトロニク
ス、30:質量流量回路、40:流管駆動回路、180:駆動機
構、190:温度センサ、550:マイクロコントローラ、600:
論理回路、800:主ルーチン、900:中断ルーチン、1000:
管周期中断ルーチン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少くとも一つの流管と、 該流管を通る流体によって生ずる対向するコリオリ力に
   よる流管の運動を検知し、検知された流管の運動に応答
   して第１および第２の検知信号を発生する手段と、 該流管を振動せしめる手段と、 第１および第２の検知信号に応答して流体の質量流量値
   を与える回路手段とを含む、コリオリ質量流量計にし
   て、該回路手段が、 第１および第２の検知信号に応答して該第１および第２
   の検知信号上の第１および第２の測定点と第２の検知信
   号上の基準点との間の時間差を決定する手段を含み、該
   時間差が実質的に第１の測定点と基準点との間の第１の
   継続時間間隔と前記基準点と第２の測定点との間の第２
   の継続時間間隔との時間差に等しく、該時間差が流管を
   通る流体の質量流量値の一次関数であり、 該決定された時間差に応答して質量流量値を発生する手
   段とを含む、ことを特徴とするコリオリ質量流量計。
2. 【請求項２】少くとも１つの流管を有するコリオリ質量
   流量計において該流量計を通る流体の質量流量を測定す
   る方法にして、 該流管を通る流体によって生ずる対抗するコリオリ力に
   よる流管の運動を検知し、該流管の検知された運動に応
   答して第１および第２の検知信号を発生し、 流管を振動せしめ、 第１および第２の検知信号に応答して第１の検知信号上
   の第１および第２の測定点と第２の検知信号上の基準点
   との間の時間差を決定し、該時間差は第１の測定点と基
   準点との間の第１の時間間隔と基準点と第２の測定点と
   の間の第２の時間間隔との間の時間間隔の差に実質的に
   等しく、該時間差は流管を通る流体の質量流量値の一次
   関数であり、 該決定された時間差に応答して流体の質量流量の測定値
   を発生する、各工程を含むことを特徴とする測定方法。