JPH08170927A - 流動する媒質用の質量流量計 - Google Patents

流動する媒質用の質量流量計

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JPH08170927A
JPH08170927A JP7169068A JP16906895A JPH08170927A JP H08170927 A JPH08170927 A JP H08170927A JP 7169068 A JP7169068 A JP 7169068A JP 16906895 A JP16906895 A JP 16906895A JP H08170927 A JPH08170927 A JP H08170927A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 流動する媒質を案内する少なくとも１つのコ
リオリ管を備え、コリオリ管を励振する少なくとも１つ
の振動発生器を備え、コリオリ力にもとづくコリオリ振
動を検出する少なくとも２つの測定値検出器を備え、振
動発生器（２）を制御しさらに測定値検出器の測定信号
を評価する制御ユニットを備え、該振動発生器はコリオ
リ管を励振エネルギにより励振し、制御ユニットの中に
該励振エネルギを振動発生器へ供給する励振エネルギ発
生器が設けられている形式の流動する媒質用の質量流量
計に関する。本発明によればこの質量流量計は、励振エ
ネルギ発生器の励振エネルギが作動中に設定調整可能で
あることにより特徴づけられている。その結果、コリオ
リ管の励振振動の振幅が最適値へ設定調整可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリの原理に
より動作する流動する媒質用の質量流量計に関する。詳
細には、この質量流量計は流動する媒質を案内する少な
くとも１つのコリオリ管を備え、コリオリ管を励振する
少なくとも１つの振動発生器を備え、コリオリ力にもと
づくコリオリ振動を検出する少なくとも２つの測定値検
出器を備え、振動発生器を制御しさらに測定値検出器の
測定信号を評価する制御ユニットを備え、該振動発生器
はコリオリ管を励振エネルギにより励振し、制御ユニッ
トの中に該励振エネルギを振動発生器へ供給する励振エ
ネルギ発生器が設けられている形式の流動する媒質用の
質量流量計に関する。
【０００２】コリオリの原理により動作する流動する媒
質用の質量流量計は下記のように各種の実施例が知られ
ている：ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第２６２９
８３３号，第２８２２０８７号，第２８３３０３７号，
第２９３８４９８号，第３００７３６１号，第３３２９
５４４号，第３４４３２３４号，第３５０３８４１号，
第３５０５１６６号，第３５２６２９７号，第３７０７
７７７号，第３９１６２８５号，第４０１６２０７号，
第４１２４２９５号，第４１４３３６１号，第４２００
０６０号，第４３２７０５２号，第４４１３２３９号，
第４４１７３３２号，第４４１７５１６号およびヨーロ
ッパ特許出願公開公報第００８３１４４号，第０１０９
２１８号，第０１１９６３８号，第０１９６１５０号，
第０２１０３０８号，第０２１２７８２号，第０２３２
６７９号，第０２３５２７４号，第０２４３４６８号，
第０２４４６９２号，第０２７１６０５号，第０２７５
３６７号，第０２８２５５２号およびフランス国特許出
願公開公報第２５９８８０１号、ならびに米国特許第
４,４９１,００９号，第４,６２８,７４４号，第４６
６,６４１号，第４,８０３,８６７号，第４,９６２,６
７８号。さらにますます多く使用されてきている。
【０００３】全部の公知の質量流量計のために一様に重
要な量は、コリオリ管の励振振動の振幅である。この振
幅は、コリオリ管の励振振動の周波数とは異なり、質量
流量計による質量流量のための測定結果へ一次の関係性
を有するのではなく、より高次の関係性を有し、これは
励振振動の間中のコリオリ管の変形の際の非線形性の効
果に起因して生じるものである。それにもかかわらず、
まさにこのより高次の効果は、コリオリの原理により動
作する質量流量計における公称流量の１０％から１００
％までの質量流量値の場合、今日必要とされる０．１％
よりも小さい相対測定精度の精確さの場合は、著しく重
要である。
【０００４】コリオリ管の励振振動の振幅は多数の要因
に依存する。この要因は、第１にコリオリ管の形態の振
動系の特性，それらの直接の周辺およびコリオリ管の内
容物すなわち流動する媒体の特性そのものである。第２
にコリオリ管へ振動発生器から導びかれた励振エネルギ
である。最後は振動系の、外部の周辺への結合すなわち
周辺のパイプ管系への結合である。これらの影響要因の
うち第１および第２の要因は著しく簡単に制御できる、
何故ならばこれらの要因は前もって与えられているかま
たは一定だからである。振動系“質量流量計”の周辺の
パイプ管系への結合は一方では前もって既知でなく、他
方ではほとんど前もって与えられていない。この結合の
ために尺度となる要素は例えば隣り合うパイプ管の直径
と肉厚であり、さらに隣り合うパイプ管の次の支持点か
ら隣り合うパイプ管への質量流量計の結合個所の間の間
隔でもある。質量流量計のコリオリ管の、隣接するパイ
プ管への結合に応じて、コリオリ管へ作用する励振振動
用の励振エネルギのいくらかの部分が失われて、隣接す
るパイプ管系において消失する。
【０００５】質量流量計の十分な精度を保証するため
に、コリオリ管の励振振動の振幅が最小振幅を下回らな
いことが必要とされる。何故ならばこのようにしないと
測定値検出器がもはや評価可能な信号を供給しないから
である。パイプ管系の中に質量流量計を著しく多く取り
付ける際にコリオリ管の励振振動のこの最小振幅を保証
するために、公知の質量流量計の場合は製造工程中に著
しく大きい振幅エネルギが前もって与えられる。その結
果、最適の組み込み条件の場合、一方ではコリオリ管の
励振振動の振幅が著しく最小振幅を上回り、他方では質
量流量計の最適ではない組み込みの場合もコリオリ管の
励振振動の十分な振幅が保証される。この場合に生ずる
問題点は、コリオリ管の励振振動の振動が大きいほど、
それだけ多くのより高次の誤差の原因にトレードオフの
関係で対処しなければならないことである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、周辺
要因において測定されたコリオリ管の励振振動の振幅が
常にできるだけ最適な値を有するように、公知の質量流
量計を構成して発展させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明による
質量流量計において、振幅エネルギ発生器の励振エネル
ギが作動中に設定調整可能であることにより解決されて
いる。本発明によるこの構成により次のことが保証され
る。即ち、質量流量計の作動中にこの質量流量計の生産
工程に関係なく、コリオリ管の振幅振動の振幅のための
できるだけ最適な値が手動でまたは自動的に設定調整可
能となる。そのため例えばパイプ管内部での質量流量計
の最適な組み込み位置の場合、次のことが保証される。
即ち、コリオリ管の励振振動の振幅が実際に、測定値検
出器の最適の作動だけに必要とされる最小振幅に相応す
ることが保証される。これにより、コリオリ管の励振振
動の高すぎる振幅の場合に生ずるより高いオーダーの測
定誤差が最小化されて、そのため質量流量の測定の際の
精度が著しく向上される。
【０００８】本発明による質量流量計を構成して発展さ
せるための多数の具体的構成が示される。この目的で請
求項２以下の構成と図面を用いた実施の説明が次に示さ
れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面の唯１つの図１に、コリオリ
の原理で動作する、流動媒質のための質量流量計の有利
な実施例が示されている。この質量流量計は、流動媒質
を導びびくコリオリ管１，このコリオリ管１を励振する
振動発生器２，コリオリ力にもとづくコリオリ振動を検
出する２つの測定値検出器３，４および、振動発生器２
を制御しさらに測定値検出器３，４の測定信号を評価す
る制御ユニット５を有する。付言すべきことはこの場
合、測定値検出器３，４の一方を省略して、この測定値
検出器３，４の信号ではなく、振動発生器２の信号を制
御ユニット５へ評価のために伝送することもできる。本
発明による質量流量計の場合、振動発生器２は励振エネ
ルギによりコリオリ管１を励振する。この場合、制御ユ
ニット５においてこの励振エネルギを振動発生器２へ供
給する励振エネルギ発生器６が設けられている。公知の
質量流量計の場合のように、測定値検出器３，４の測定
信号は制御ユニット５における位相差検出器７へ導びか
れる。この位相差検出器７は、コリオリ管１の中の質量
流量に比例する、測定値検出器３，４の測定信号の間の
位相差を測定する。
【００１０】本発明によればこの質量流量計は、励振エ
ネルギ発生器６の励振エネルギが、作動中に設定調整で
あることにより特徴づけられる。
【００１１】図示されていない第１の選択的実施例によ
れば本発明の質量流量計は、励振エネルギ発生器６の励
振エネルギが外部からアクセスされる操作素子を介して
設定調整できる様に構成されている。この構成により次
のことが保証される。即ち、操作者は外部からアクセス
可能な操作素子を用いて励振エネルギを、質量流量計が
再現可能な値を供給する迄、即ち較正過程の間中に所定
の質量流量のための相応の測定値を供給する迄、高める
ことができる。そのため、コリオリ管１の励振振動が不
必要に高い振幅を有しないことが保証される。
【００１２】特別に有利な構成を、図に示されている本
発明による質量流量計の有利な実施例は、次のように特
徴づける。即ち、制御ユニット５の中に、励振振動の振
幅を目標値に対する調整量として維持する調整器８が設
けられている。この調整器８は励振エネルギ発生器６の
励振エネルギを調整回路の操作量として制御する。これ
により全部の可能な要因に依存することなく、コリオリ
管１の励振振動の一様の振幅が保証される。コリオリ管
１の励振振動の振幅のための目標値が、測定値検出器
３，４により最適として評価されるべき最小振幅に相応
すると、この手段により質量流量のための常に高い測定
精度が保証される。
【００１３】別の構成によれば、本発明による質量流量
計は、調整器８に測定信号の振幅の平均値が実際値とし
て導びかれることにより特徴づけられる。調整器８に測
定信号の振幅の平均値が導びかれることにより、測定の
精度が高められる。
【００１４】前述の有利な実施例の構成とは別の選択的
実施例においては、調整器８に測定信号の振幅の和が実
際値として導びかれる。この場合、前述の実施例に比較
して簡単化が達成される、何故ならば測定信号の振幅は
互いに依存することなく測定され、続いて平均化される
必要はなく、加算された和信号の振幅は１回だけしか求
める必要がないことからである。
【００１５】少なくとも１つの測定信号の振幅は選択的
に次のように求めることができる。即ち測定信号そのも
のから直接に、即ち相異なる時点における測定信号の比
較により、または測定信号の時間平均値から間接的に求
めることができる。何故ならば測定信号は実質的に正弦
波関数に相応するからである。測定信号の振幅を測定す
るための最後の選択実施例は例えば、所定の時間間隔に
おいて各々の測定信号の絶対値を積分することにより、
実現できる。少なくとも１つの測定信号の振幅の測定
は、有利な実施例の場合、制御ユニット５の中に設けら
れている振幅検出器９において行われる。
【００１６】振幅エネルギ発生器６の有利な実施例にお
いては、この励振エネルギは振動発生器２に連続的には
供給する必要がない。そのため本発明による質量流量計
は有利に、即ち、調整器８が、励振エネルギ発生器６か
ら供給される励振エネルギの時間平均値を制御するよう
に構成されている。
【００１７】特に有利な構成を、本発明による質量流量
計の図示されている実施例は、励振エネルギ発生器６が
パルス幅の制御されるエネルギパルスを振動発生器２へ
供給することにより特徴づける。これにより励振エネル
ギの著しく簡単な制御が保証される。
【００１８】もう１つの特別に有利な実施例を本発明の
質量流量計は次のように構成する。即ち励振エネルギを
質量流量計の組み込み品質のための尺度として表示する
表示素子１０を設ける。操作者による励振エネルギ発生
器６の励振エネルギの手動設定の場合も、励振振動の振
幅の調整の場合も、質量流量計の所望の高い精度の作動
に必要とされる励振エネルギは、組み込み品質のための
尺度である。例えば励振エネルギが著しく低い時は、周
囲のパイプ管系への質量流量計の結合も低い。高い精度
の作動に必要とされる励振エネルギの表示が著しく有利
である理由は、公知の質量流量計の場合、周囲のパイプ
管系への質量流量計の結合は、コリオリ管１の励振振動
の振幅に影響を与えるだけでなく、高められた結合も、
隣り合うパイプの管系の中に存在する振動の質量流量計
への高められた侵入に対しても原因となるからである。
この場合、この侵入は測定値検出器３，４の測定信号の
間の位相差の測定を著しく損なう。表示素子１０が高い
励振エネルギを示すと、このことは操作者に対して、質
量流量計の特性に一致する測定精度を得るために組み込
みを最適化すべきである指示となる。図示されている有
利な実施例において表示素子１０は励振エネルギの表示
のほかに、位相差検出器７において測定された位相差か
ら得られる質量流量計の表示のためにも用いられる。も
ちろん、励振エネルギの表示のために別個の表示素子を
設けることができる。
【００１９】最後に本発明による質量流量計の図示され
ている有利な実施例は、次のようにして改善できる。即
ち、制御ユニット５の中に、所定の最大の励振エネルギ
を上回わると警報信号を警報素子１１を介して送出する
閾値比較器１２が設けられていることにより、改善され
る。この閾値比較器１２と警報表示素子１１を介して操
作者に、質量流量計の組み込みが最適化されるべきこと
を示す領域に励振エネルギが存在することを信号化す
る。警報表示素子１１はもちろん選択的に表示素子１０
の中に一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流動する媒質用の質量流量計の有利な実施例の
ブロック図である。
【符号の説明】
１ コリオリ管、 ２ 振動発生器、 ３，４ 測定値
検出器、 ５ 制御ユニット、 ６ 励振エネルギ発生
器、 ７ 位相差検出器、 ８ 調整器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コリオリの原理により動作する流動する
    媒質用の質量流量計であって、該質量流量計は流動する
    媒質を案内する少なくとも１つのコリオリ管（１）を備
    え、コリオリ管（１）を励振する少なくとも１つの振動
    発生器（２）を備え、コリオリ力にもとづくコリオリ振
    動を検出する少なくとも２つの測定値検出器（３，４）
    を備え、振動発生器（２）を制御しさらに測定値検出器
    （３，４）の測定信号を評価する制御ユニット（５）を
    備え、該振動発生器（２）はコリオリ管（１）を励振エ
    ネルギにより励振し、制御ユニット（５）の中に該励振
    エネルギを振動発生器（２）へ供給する励振エネルギ発
    生器（６）が設けられている形式の流動する媒質用の質
    量流量計において、励振エネルギ発生器（６）の励振エ
    ネルギが作動中に設定調整可能であることを特徴とす
    る、流動する媒質用の質量流量計。
  2. 【請求項２】 励振エネルギ発生器（６）の励振エネル
    ギが外部からアクセスされる操作素子を介して設定調整
    可能である、請求項１記載の質量流量計。
  3. 【請求項３】 制御ユニット（５）の中に調整量として
    の励振振動の振幅を目標値に維持する調整器（８）が設
    けられており、該調整器は励振エネルギ発生器（６）の
    励振エネルギを調整回路の操作量として制御する、請求
    項１記載の質量流量計。
  4. 【請求項４】 調整器（８）に測定信号の振幅の平均値
    が実際値として導びかれる、請求項３記載の質量流量
    計。
  5. 【請求項５】 調整器（８）に測定信号の振幅の和が実
    際値として導びかれる、請求項３記載の質量流量計。
  6. 【請求項６】 調整器（８）は、励振エネルギ発生器
    （６）から供給される励振エネルギの時間平均値を制御
    する、請求項３から５までのいずれか１項記載の質量流
    量計。
  7. 【請求項７】 励振エネルギ発生器（６）は、パルス幅
    の制御されるエネルギパルスを振動発生器（２）へ供給
    する、請求項６記載の質量流量計。
  8. 【請求項８】 励振エネルギを、質量流量計の組込み品
    質のための尺度として表示する表示素子（１０）が設け
    られている、請求項１から７までのいずれか１項記載の
    質量流量計。
  9. 【請求項９】 制御ユニット（５）の中に、所定の最大
    の励振エネルギを上回わると警報信号を、警報表示素子
    （１１）を介して送出する閾値比較器（１２）が設けら
    れている、請求項１から８までのいずれか１項記載の質
    量流量計。
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