JPH10221147A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

コリオリ質量流量計

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JPH10221147A
JPH10221147A JP2382797A JP2382797A JPH10221147A JP H10221147 A JPH10221147 A JP H10221147A JP 2382797 A JP2382797 A JP 2382797A JP 2382797 A JP2382797 A JP 2382797A JP H10221147 A JPH10221147 A JP H10221147A
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JP
Japan
Prior art keywords
tube
vibration
measuring
measuring pipe
coriolis mass
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Pending
Application number
JP2382797A
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English (en)
Inventor
Kenichi Kuromori
健一 黒森
Norikazu Osawa
紀和 大沢
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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】 【課題】 高精度で且つ製造コストが低減し得るコリオ
リ質量流量計を実現する。 【解決手段】 振動する測定管内に測定流体を流し、
測定流体の流れと測定管の角振動によって生じるコリオ
リ力により、測定管を変形振動させ、振動の変化を振動
検出センサで測定し、質量流量や密度を求める直管式の
コリオリ質量流量計において、両端が固定され前記測定
流体が流れる測定管と、該測定管の管軸に直角な面に該
測定管に対向して設けられ該測定管の管壁を前記管軸か
ら遠ざかる方向に交互に吸引して変位させ互いに管軸を
中心に所定角度位置をなす第1,第2励振手段と、前記
コリオリ力による前記測定管の振動の変化を検出する振
動検出手段とを具備したことを特徴とするコリオリ質量
流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高精度で且つ製造
コストが低減し得るコリオリ質量流量計に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図7は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、ラジアルモードを用いた直管1
本式コリオリ質量流量計で、たとえば、特開平1−25
9221に示されている。
【0003】図において、1は測定管、2,3は固定端
である。4は励振器で、図8に示す如く、測定管1の直
径方向の両側から、同時に圧縮、或いは引っ張りと、圧
縮と引っ張りとを交互に加えている。5,6は振動検出
センサである。
【0004】このような、従来のラジアルモード形の直
管式コリオリ質量流量計は、本来完全に丸い断面形状の
測定管1を、電磁コイル7と永久磁石8を使用して、楕
円等の歪んだ形状に変形させている。
【0005】すなわち、非励振状態では完全に丸い断面
を持つ測定管1を使用している。而して、図8に示す如
く、断面形状を歪ませるように、変形させ、その変形モ
ードの共振周波数で励振させている。振動モードは、円
と楕円が交互に現れるように見える。
【0006】以上の構成において、測定管1に測定流体
が流され、励振器4が駆動されると、測定管1に管軸を
中心にしたラジアルモードの振動が印加されると共にコ
リオリ力が働く。振動検出センサ5,6により、このコ
リオリ力に比例した振動の振幅を測定すれば、質量流量
が測定出来る。
【0007】しかしながら、この様な装置においては、
測定管1の管壁に楕円状の振動を加えるため、測定管1
内の測定流体にポンピング作用を及ぼす。したがって、
この作用が原因となり、脈動圧が流路全体に伝播する。
この結果、この脈動圧の影響により、零点等の測定信号
の出力が変動する欠点を有する。
【0008】図9は、従来より一般に使用されている他
の従来例の構成説明図で、直径方向の変形を利用した直
管1本式コリオリ質量流量計で、たとえば、USP54
23225号に示されている。図において、図7と同一
記号の構成は同一機能を表わす。
【0009】以下、図7と相違部分のみ説明する。図9
おいては、測定管11の断面を示したものである。すな
わち、測定管11の管軸方向における中央部分の円形断
面を、楕円形に歪ませ、この楕円の長軸を回転するよう
にしたものである。従って、断面は円に戻らない。
【0010】以上の構成において、測定管11に測定流
体が流され、励振器4が駆動されると、測定管11に管
軸を中心にした回転振動が印加されると共にコリオリ力
が働く。振動検出センサ5、6により、このコリオリ力
に比例した振動の振幅を測定すれば、質量流量が測定出
来る。
【0011】この様な装置においては、図8従来例の如
きポンピング作用は無いため、脈動圧の影響はない利点
を有する。しかしながら、この様な装置においては、楕
円形断面を回転させるために、少なくとも励振器4、具
体的には,駆動用のコイル7と永久磁石8とを3対以上
配置しなければならない。このような配置は、コスト高
を招く。
【0012】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、高精度で且つ製造コストが低減し
得るコリオリ質量流量計を提供するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 (1)振動する測定管内に測定流体を流し、測定流体の
流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力によ
り、測定管を変形振動させ、振動の変化を振動検出セン
サで測定し、質量流量や密度を求める直管式のコリオリ
質量流量計において、両端が固定され前記測定流体が流
れる測定管と、該測定管の管軸に直角な面に該測定管に
対向して設けられ該測定管の管壁を前記管軸から遠ざか
る方向に交互に吸引して変位させ互いに管軸を中心に所
定角度位置をなす第1,第2励振手段と、前記コリオリ
力による前記測定管の振動の変化を検出する振動検出手
段とを具備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。 (2)前記測定管に設けられたマグネットと該マグネッ
トの変位を検出する検出コイルとよりなる振動検出手段
と、前記測定管に設けられ前記マグネットと振動的にバ
ランスするバランスウエイトとを具備したことを特徴と
する請求項1記載のコリオリ質量流量計。 (3)光学的検出手段が用いられた振動検出手段を具備
したことを特徴とする請求項1記載のコリオリ質量流量
計。 (4)静電容量検出手段が用いられた振動検出手段を具
備したことを特徴とする請求項1記載のコリオリ質量流
量計。 を構成したものである。
【0014】
【作用】以上の構成において、測定管に測定流体が流さ
れ、励振器が駆動されると、測定管に管軸を中心にした
振れ振動が印加されると共にコリオリ力が働く。振動検
出センサにより、このコリオリ力に比例した振動の振幅
を測定すれば、質量流量が測定出来る。以下、実施例に
基づき詳細に説明する。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例の要部
構成説明図である。図1において 、21は、両端がフ
ランジ24に固定22,23され、測定流体FLOが流れ
る測定管である。
【0016】25は、フランジ24に溶接固定されたケ
ースである。26、27は、測定管21の管軸に直角な
面に、測定管21に対向して設けられ該測定管の管壁を
前記管軸から遠ざかる方向に交互に吸引して変位させ互
いに管軸を中心に所定角度位置をなす第1,第2励振手
段である。
【0017】この場合は、第1励振手段26と第2励振
手段27とは、互いに45度の角度をなしている。ま
た、励振手段26,27は、測定管21に取付られた永
久磁石261,271と、ケース25に取付られた電磁
コイル262,272とで構成される。
【0018】28,29は、コリオリ力FCによる、測
定管21の振動の変化を検出する第1,第2振動検出手
段である。この場合は、測定管21に取付られた永久磁
石281,291と、ケース25に取付られた電磁コイ
ル282,292とで構成される。
【0019】以上の構成において、電磁コイル262に
は周期Tの間隔で一定時間τ(τ<T)電流が流れ、永
久磁石261を引きつける。永久磁石261は測定管2
1に接合されているので、図2に示す如く楕円形に変形
する。
【0020】T/2経った後、電磁コイル272がON
となり、図3に示す如く、測定管21は45度傾いた方
向が長径となるように楕円形に変形する。これを繰り返
すと、図4に示す如く、測定管21の中央部断面は、真
円に戻る事無く、楕円の長径が振れる振動をする。
【0021】測定管21の振動角度をθ(ωt)とする。
(θ≪1のときは、θ(ωt)≒Z(ωt) ) 図4に示す如く、流体が流れていないとき。 上流側の変形(図1のA−A断面):θB=Asin(ωt) 下流側の変形(図1のC−C断面):θD=Asin(ωt)
【0022】質量流量Qで、流体が流れるとき、図1の
B−B断面の位相を基準として、上流側(図1のA−A
断面)は位相が遅れ、下流側(図1のC−C断面)は位
相が進む、すなわち、 上流側の変形(図1のA−A断面):θBq=Asin(ωt)
−kQcos(ωt)=A'sin(ωt−δ)
【0023】下流側の変形(図1のC−C断面):θDq
=Asin(ωt)+kQcos(ωt)=A'sin(ωt+δ) kは比例定数、δ=tan-1(kQ/A) A'=√(A2
kQ2) 図5に示す如く、上流側と下流側の振動変形の位相差2
δを検出することで、質量流量Qを求めることができ
る。
【0024】この結果、 (1)測定管21は、楕円形状が保たれたまま、振動す
るため、図8従来例の如く、ポンピング作用が発生する
ことなく、脈動圧の影響により、零点等の測定信号の出
力が変動する恐れが無く、高精度なコリオリ質量流量計
が得られる。
【0025】(2)励振手段26,27は2対で良いの
で、図9従来例の如く、励振手段を3対以上配置する必
要が無く、製造コストが低減し得るコリオリ質量流量計
が得られる。 (3)測定管21を予め楕円形に変形して置く必要は無
く、製造コストが低減し得るコリオリ質量流量計が得ら
れる。
【0026】図6は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管21に設けられ
た永久磁石281,291と永久磁石281,291の
変位を検出する検出コイル282,292とよりなる振
動検出手段28,29と、測定管21に設けられ、永久
磁石281,291と振動的にバランスするバランスウ
エイト31とが設けられたものである。
【0027】バランスウエイト31が設けられたので、
測定管21の励振と振動検出とが滑らかに行われ、精度
の良いコリオリ質量流量計が得られる。
【0028】なお、光学的検出手段は、例えば、LE
D、遮蔽板、フォトダイオードからなり、測定管21の
管壁に装着された遮蔽板の微小変位により、LEDから
フォトダイオードへの光量が変化することを利用して、
測定管21の変位を検出する。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項1によれば、 (1)測定管は、楕円形状が保たれたまま、振動するた
め、ポンピング作用が発生することなく、脈動圧の影響
により、零点等の測定信号の出力が変動する恐れが無
く、高精度なコリオリ質量流量計が得られる。
【0030】(2)励振手段は2対で良いので、励振手
段を3対以上配置する必要が無く、製造コストが低減し
得るコリオリ質量流量計が得られる。 (3)測定管を予め楕円形に変形して置く必要は無く、
製造コストが低減し得るコリオリ質量流量計が得られ
る。
【0031】本発明の請求項2によれば、バランスウエ
イトが設けられたので、測定管の励振と振動検出とが滑
らかに行われ、精度の良いコリオリ質量流量計が得られ
る。
【0032】本発明の請求項3によれば、光学的検出手
段を用いるので、電磁ピックアップ手段よりも速い応答
が得られ、高い駆動周波数のコリオリ質量流量計が得ら
れる。
【0033】本発明の請求項4によれば、変位を静電容
量の変化として検出している為、検出感度が良好なコリ
オリ質量流量計が得られる。
【0034】従って、本発明によれば、高精度で且つ製
造コストが低減し得るコリオリ質量流量計を実現するこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】図1の動作説明図である。
【図4】図1の動作説明図である。
【図5】図1の動作説明図である。
【図6】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図7】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
【図8】図6の動作説明図である。
【図9】従来より一般に使用されている他の従来例の構
成説明図である。
【符号の説明】
21 測定管 22 固定 23 固定 24 フランジ 25 ケース 26 第1励振手段 261 永久磁石 262 電磁コイル 27 第2励振手段 271 永久磁石 272 電磁コイル 28 第1振動検出手段 281 永久磁石 282 電磁コイル 29 第2振動検出手段 291 永久磁石 292 電磁コイル 31 バランスウエイト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】振動する測定管内に測定流体を流し、測定
    流体の流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力
    により、測定管を変形振動させ、振動の変位を振動検出
    センサで測定し、質量流量や密度を求める直管式のコリ
    オリ質量流量計において、 両端が固定され前記測定流体が流れる測定管と、 該測定管の管軸に直角な面に該測定管に対向して設けら
    れ該測定管の管壁を前記管軸から遠ざかる方向に交互に
    吸引して変位させ互いに管軸を中心に所定角度位置をな
    す第1,第2励振手段と、 前記コリオリ力による前記測定管の振動の変化を検出す
    る振動検出手段とを具備したことを特徴とするコリオリ
    質量流量計。
  2. 【請求項2】前記測定管に設けられたマグネットと該マ
    グネットの変位を検出する検出コイルとよりなる振動検
    出手段と、 前記測定管に設けられ前記マグネットと振動的にバラン
    スするバランスウエイトとを具備したことを特徴とする
    請求項1記載のコリオリ質量流量計。
  3. 【請求項3】光学的検出手段が用いられた振動検出手段
    を具備したことを特徴とする請求項1記載のコリオリ質
    量流量計。
  4. 【請求項4】静電容量検出手段が用いられた振動検出手
    段を具備したことを特徴とする請求項1記載のコリオリ
    質量流量計。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009300462A (ja) * 2000-08-18 2009-12-24 Emerson Electric Co コリオリ質量流量センサ
DE102013020454A1 (de) * 2013-12-06 2015-06-11 Festo Ag & Co. Kg Massendurchflusssensor und Verfahren zur Ermittlung eines Massendurchflusses

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