JPS58206924A - 質量流量計 - Google Patents
質量流量計Info
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- JPS58206924A JPS58206924A JP7403782A JP7403782A JPS58206924A JP S58206924 A JPS58206924 A JP S58206924A JP 7403782 A JP7403782 A JP 7403782A JP 7403782 A JP7403782 A JP 7403782A JP S58206924 A JPS58206924 A JP S58206924A
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- pipe line
- pipe
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8413—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details means for influencing the flowmeter's motional or vibrational behaviour, e.g., conduit support or fixing means, or conduit attachments
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- G—PHYSICS
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- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
- G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
- G01F1/8472—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、コリオリの力を利用した質量流量計の改良に
関するものである。
関するものである。
第１図はコリオリ流ｌｉｔの動作原理を説門するための
構成説明図である。１は測定流体の流れるＵ字管で、そ
の先端中央部には永久磁石２が固定され、Ｕ字管１０両
端はベース３に固定されている。４はＵ字管１に対向し
て設電された電磁駆動・検出用コイル、５はこの電磁駆
動・検出用コイルをその先端において支持する支持ビー
ムで、他端はベース３に固定されている。Ｕ字管１と支
持ビーム５とは互に音叉構造を形成している。即ち、Ｕ
字管１とビーム５は丁度音叉の歯が振動するように、互
いに相対向して振動し、かつ音叉のようにベース５０部
分が振動の節点となシ振動エネルギーを失うことが少な
い構成となっている。６１゜６２はＵ字管１の両脚の変
位を検出するための変位検出器である。
構成説明図である。１は測定流体の流れるＵ字管で、そ
の先端中央部には永久磁石２が固定され、Ｕ字管１０両
端はベース３に固定されている。４はＵ字管１に対向し
て設電された電磁駆動・検出用コイル、５はこの電磁駆
動・検出用コイルをその先端において支持する支持ビー
ムで、他端はベース３に固定されている。Ｕ字管１と支
持ビーム５とは互に音叉構造を形成している。即ち、Ｕ
字管１とビーム５は丁度音叉の歯が振動するように、互
いに相対向して振動し、かつ音叉のようにベース５０部
分が振動の節点となシ振動エネルギーを失うことが少な
い構成となっている。６１゜６２はＵ字管１の両脚の変
位を検出するための変位検出器である。
駆動コイル４とこれに対抗するＵ字管１に固定された永
久磁石２０間に働く電磁力で、Ｕ字管１をその固有振動
数で励振すると（縦振動（対称たわみ振動）：第２図（
４）のＭｌ、 Ｍ２． ＭＳは各瞬間のパターンを示す
）、Ｕ字管１内を流れる流体にコリオリの力が発生する
。このコリオリカの大きさは、Ｕ字管１内を流れる流体
の質量とその速度に比例し、力の方向は流体の運動方向
とＵ字管１を励振する角速度のベクトル積の方向に一致
する。またＵ字管１の入力側と出力側では流体の方向が
逆になるので、両脚側のコリオリカによって、Ｕ字管１
にねじり（非対称たわみ）のトルクが発生する。
久磁石２０間に働く電磁力で、Ｕ字管１をその固有振動
数で励振すると（縦振動（対称たわみ振動）：第２図（
４）のＭｌ、 Ｍ２． ＭＳは各瞬間のパターンを示す
）、Ｕ字管１内を流れる流体にコリオリの力が発生する
。このコリオリカの大きさは、Ｕ字管１内を流れる流体
の質量とその速度に比例し、力の方向は流体の運動方向
とＵ字管１を励振する角速度のベクトル積の方向に一致
する。またＵ字管１の入力側と出力側では流体の方向が
逆になるので、両脚側のコリオリカによって、Ｕ字管１
にねじり（非対称たわみ）のトルクが発生する。
このトルクは、励振周波数と同一な周波数で変化し、そ
の振幅値は流体の質量流量に比例する。第２図（ト））
はとのねじクトルクによって表われる振動モード（コリ
オリ振動モード）を示し、Ｍ４． ＭＳ。
の振幅値は流体の質量流量に比例する。第２図（ト））
はとのねじクトルクによって表われる振動モード（コリ
オリ振動モード）を示し、Ｍ４． ＭＳ。
Ｍ６は各瞬間の振動パターンを示す。したがって、との
ねじシ振動（非対称九抄５み振動）トルクの振幅を、変
位検出器６１．６２によって、例えばパルス幅などの形
で検出すれば、質量流量を知ることができる。
ねじシ振動（非対称九抄５み振動）トルクの振幅を、変
位検出器６１．６２によって、例えばパルス幅などの形
で検出すれば、質量流量を知ることができる。
上記の様な原理を用いた質量流量計は従来から公知であ
る（例えば特開昭５４−５２５７０号）が、この場合に
下記の禄な問題がある。即ち、ＩＩｖｍ紡導の原理を利
用した変位検出器の場合、管路にコイルまたは磁石など
を増りつける必要があり、管路の共振周波数やＱが低下
し、外乱に弱い構造になるという欠点がある。また圧電
検出利用の場合にも、管路に圧電素子を接着するため、
高温流体はｄＡｌ＋定不可能であっ念。
る（例えば特開昭５４−５２５７０号）が、この場合に
下記の禄な問題がある。即ち、ＩＩｖｍ紡導の原理を利
用した変位検出器の場合、管路にコイルまたは磁石など
を増りつける必要があり、管路の共振周波数やＱが低下
し、外乱に弱い構造になるという欠点がある。また圧電
検出利用の場合にも、管路に圧電素子を接着するため、
高温流体はｄＡｌ＋定不可能であっ念。
本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので、
管路の共振周波数やＱが低下せず、安定な振動を行ない
、かつ高温流体の測定も可能となる振動式の質緩流量訂
の実現を目的とする、。
管路の共振周波数やＱが低下せず、安定な振動を行ない
、かつ高温流体の測定も可能となる振動式の質緩流量訂
の実現を目的とする、。
本発明によれば、コリオリ流量計において、コヒーレン
ト光源からの光を管路の一部分で反射させ、この反射光
と光源からの直接光または管路の他の部分からの反射光
を干渉させることにより、智略の撮動変位を検出するこ
とができる。
ト光源からの光を管路の一部分で反射させ、この反射光
と光源からの直接光または管路の他の部分からの反射光
を干渉させることにより、智略の撮動変位を検出するこ
とができる。
以下図面にもとづいて本発明を説明する。
第５図は本発明の一実施例を示す要部構成平面図である
。図において、１は測定流体の流れる管路、３はこの管
路１の両端を固定するベースである。７Ｆｉコヒーレン
ト光源で例えばレーザ光源などが使用される。８はこの
光源７からの光を２つの光路に分けるビーム・スプリッ
タ、９はこのビーム・スプリッタ８からの光の一方を２
つの光路に分は−るビーム・スプリッタ、１０はこのビ
ーム・スプリッタ９からの光の一方を前記管路１０表面
迄４く光ファイバー、口は管路１の表面からの反射光を
ビーム・スプリッタ１３迄導く光ファイバー、１２は前
記ビーム・スプリッタ９からのもう一方の光をビーム・
スプリッタ１３迄導く光ファイバーである０ビーム・ス
プリッタ１３はこの光７アイパー１２からの光（コヒー
レント光源７からの光が管路振動などで変調されずにく
るという意味で直接光と呼ぶ）と前記光ファイバー１１
からの光（コヒーレント光源ンかもの光が管路の撮動で
変調されてくるという意味で変調光と呼ぶ）とを重ね合
わせて干渉させる作用をする。１４はこのビーム・スプ
リッタ１６からの干渉光を光検出器１５迄導く光ファイ
バーである。１６はビーム・スゲリッタ８からの吃り一
方の光をビーム・スプリッタ１７迄導く光ファイバーで
、１７〜２３は光ファイバー１８からの光の投射が前記
とは管路１の異なった場所で行なわれるようにした点以
外は、９〜１５と同様の構成となっている。
。図において、１は測定流体の流れる管路、３はこの管
路１の両端を固定するベースである。７Ｆｉコヒーレン
ト光源で例えばレーザ光源などが使用される。８はこの
光源７からの光を２つの光路に分けるビーム・スプリッ
タ、９はこのビーム・スプリッタ８からの光の一方を２
つの光路に分は−るビーム・スプリッタ、１０はこのビ
ーム・スプリッタ９からの光の一方を前記管路１０表面
迄４く光ファイバー、口は管路１の表面からの反射光を
ビーム・スプリッタ１３迄導く光ファイバー、１２は前
記ビーム・スプリッタ９からのもう一方の光をビーム・
スプリッタ１３迄導く光ファイバーである０ビーム・ス
プリッタ１３はこの光７アイパー１２からの光（コヒー
レント光源７からの光が管路振動などで変調されずにく
るという意味で直接光と呼ぶ）と前記光ファイバー１１
からの光（コヒーレント光源ンかもの光が管路の撮動で
変調されてくるという意味で変調光と呼ぶ）とを重ね合
わせて干渉させる作用をする。１４はこのビーム・スプ
リッタ１６からの干渉光を光検出器１５迄導く光ファイ
バーである。１６はビーム・スゲリッタ８からの吃り一
方の光をビーム・スプリッタ１７迄導く光ファイバーで
、１７〜２３は光ファイバー１８からの光の投射が前記
とは管路１の異なった場所で行なわれるようにした点以
外は、９〜１５と同様の構成となっている。
本実施例はＵ字管の代わ９に直管を用いて質量流蓋訂を
構成したもので、第４図にその振動パターンを示す。図
において、Ｍ７．Ｍｅは駆動手段により励振されたとき
に直管１が各瞬間に表わす振動パターンで、Ｍ９． Ｍ
ｌＧは直管１中を流れる流体に動くコリオリカにより表
われる非対称たわみ振動のパターンである。実際にはこ
の２種のパターンが重畳された形で振動する。
構成したもので、第４図にその振動パターンを示す。図
において、Ｍ７．Ｍｅは駆動手段により励振されたとき
に直管１が各瞬間に表わす振動パターンで、Ｍ９． Ｍ
ｌＧは直管１中を流れる流体に動くコリオリカにより表
われる非対称たわみ振動のパターンである。実際にはこ
の２種のパターンが重畳された形で振動する。
上記の様な構成をとると、ビーム・スプリッタ９から光
ファイバー１０を経て管路１の表面で反射され、光ファ
イバー１１を経てビーム・スプリッタ１５に達する第１
の光路の長さは、管路１の振動変位によって変化する。
ファイバー１０を経て管路１の表面で反射され、光ファ
イバー１１を経てビーム・スプリッタ１５に達する第１
の光路の長さは、管路１の振動変位によって変化する。
ビーム・スプリッタ９から光ファイバー１２を経てビー
ム・スプリッタ１５に違する第２の光路はその憂さが一
定であるから、第１の光路と第２の光路の間の光路差は
管路１の振動変位に応じて変化する。したがって第１の
光路からの光（変調光）と第２の光路からの光（直接光
）を重ね合わせて干渉させると、この干渉光の強さに対
応した光検出器１５の出力も管路１の振動変位に対応し
て変化する。光ファイバー１６からの光を入力する１７
〜２３で構成される光学系でも上記と同様の動作を行な
っている。光検出器１５と２３は管路１の異なる箇所（
通常管路の中間点に対して対称の位置）の振動変位に対
応した出力を与える。
ム・スプリッタ１５に違する第２の光路はその憂さが一
定であるから、第１の光路と第２の光路の間の光路差は
管路１の振動変位に応じて変化する。したがって第１の
光路からの光（変調光）と第２の光路からの光（直接光
）を重ね合わせて干渉させると、この干渉光の強さに対
応した光検出器１５の出力も管路１の振動変位に対応し
て変化する。光ファイバー１６からの光を入力する１７
〜２３で構成される光学系でも上記と同様の動作を行な
っている。光検出器１５と２３は管路１の異なる箇所（
通常管路の中間点に対して対称の位置）の振動変位に対
応した出力を与える。
両出力の位相差または振幅差を求めれば非対称たわみ振
動トルクすなわち質量流量を得ることができる。位相差
を検出する場合には光源の光量変化の影響を受けないと
いう利点がある。
動トルクすなわち質量流量を得ることができる。位相差
を検出する場合には光源の光量変化の影響を受けないと
いう利点がある。
第５図は本発明の第二の実施例を示す要部構成平面図で
、ビーム・スプリッタ３１で２つの光路に分かれた光の
うち一方は光ファイバｓ２を経て管路唯の表面で反射し
た後再び光ファイバーｓ２を経てビーム・スプリッタ３
１に戻り（変調光）、もう一方の光はミラー５３によっ
て反射されビーム・スプリッタ３１に戻る（直接光）。
、ビーム・スプリッタ３１で２つの光路に分かれた光の
うち一方は光ファイバｓ２を経て管路唯の表面で反射し
た後再び光ファイバーｓ２を経てビーム・スプリッタ３
１に戻り（変調光）、もう一方の光はミラー５３によっ
て反射されビーム・スプリッタ３１に戻る（直接光）。
ビーム・スプリッタ５１において餉記の２つの反射光（
変調光と直接光）は重ね合わされ、その干渉光を光検出
器１５で検出する。５６〜５８．２５も管路１上の異な
る箇所について同様の動作を行なっている。この装置で
は管路に近接する変位検出用の斤ファイバーは検出箇所
毎に１本設置すればよい。
変調光と直接光）は重ね合わされ、その干渉光を光検出
器１５で検出する。５６〜５８．２５も管路１上の異な
る箇所について同様の動作を行なっている。この装置で
は管路に近接する変位検出用の斤ファイバーは検出箇所
毎に１本設置すればよい。
第６図は本発明の第三の実施例を示す要部構成平面図で
、ビーム・スプリッタ４０で２つの光路に分けた光を光
ファイバ４１．４２を経てそれぞれ管路１の異なる箇所
で反射させ再びビーム・スプリッタ４０に戻して２つの
光（共に変調光）を重ね合わせ、この干渉光を光検出器
１５で検出している。この場合の光検出器１５の出力は
管路１の２つの箇所の相対変位に対応しているので、！
簡単な構成で質量流量に対応する出力□を直接得ること
ができる。
、ビーム・スプリッタ４０で２つの光路に分けた光を光
ファイバ４１．４２を経てそれぞれ管路１の異なる箇所
で反射させ再びビーム・スプリッタ４０に戻して２つの
光（共に変調光）を重ね合わせ、この干渉光を光検出器
１５で検出している。この場合の光検出器１５の出力は
管路１の２つの箇所の相対変位に対応しているので、！
簡単な構成で質量流量に対応する出力□を直接得ること
ができる。
但しこの場合には管路１の共振周波数において自動振を
起こすように励振回路を構成する必要がある。
起こすように励振回路を構成する必要がある。
なお上記の３つの実施例は、いずれも管路が直管の場合
を示したが、これに限らず、第１図の０字管やその他の
形状の管路についても同様に適用できる。また光の干渉
を利用しているので精度良く微小変位を検出できる。
を示したが、これに限らず、第１図の０字管やその他の
形状の管路についても同様に適用できる。また光の干渉
を利用しているので精度良く微小変位を検出できる。
以上述べたように、本発明によれば、変位検出手段とし
て何んら管路に取りつける必要がなく、したがって管路
の共振周波数やＱが下がらないので振動子として安定で
、かつ高温流体の測定も可能な質量流量計を実現できる
。さらに誘導ノイズの影響を受けないという利点もある
。
て何んら管路に取りつける必要がなく、したがって管路
の共振周波数やＱが下がらないので振動子として安定で
、かつ高温流体の測定も可能な質量流量計を実現できる
。さらに誘導ノイズの影響を受けないという利点もある
。
第１図はコリオリ流量Ｂ十の動作原理図、第２図（／、
）０３）は第１図の動作原理図、第３図は本発明の第一
の実施例の要部構成平面図、第４図は第３図の動作説明
図、第５図は本発明の第二の実施例の要部構成平面図、
第６図は本発明の第三の実施例の要部構成平面図である
。 １・・・管路、７・・・コヒーレント光源、１５．２５
・・・光検出器。 第１図 篤２図
）０３）は第１図の動作原理図、第３図は本発明の第一
の実施例の要部構成平面図、第４図は第３図の動作説明
図、第５図は本発明の第二の実施例の要部構成平面図、
第６図は本発明の第三の実施例の要部構成平面図である
。 １・・・管路、７・・・コヒーレント光源、１５．２５
・・・光検出器。 第１図 篤２図
Claims (3)
- （１）振動する管路内に流体を流し、その流れと管の角
振動によって生じるコリオリの力によシ、管路を変形振
動させる構成の質量流量計において、コヒーレント光源
と、このコヒーレント光源からの光を管路の一部分で反
射させて管路振動で変調し、この変調光と前記コヒーレ
ント光源に関連する第２の光とを干渉させる手段と、こ
の干渉光の強さを検出する光検出器とを設けたことを特
徴とする質Ｉｆｆ閂計０ - （２） 第２の光としてコヒーレント光源からの直接
光を用いた特許請求の範囲８２項記載の質量流量計。 - （３） 第２の光として、コヒーレント光源からの光
が管路の他の部分で反射されて生じた変調光を用いた％
許請求の範囲第１項記載の質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7403782A JPS58206924A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7403782A JPS58206924A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 質量流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58206924A true JPS58206924A (ja) | 1983-12-02 |
Family
ID=13535553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7403782A Pending JPS58206924A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58206924A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009154601A1 (en) * | 2008-06-19 | 2009-12-23 | Qorex Llc | Polarization based fiber optic downhole flowmeter |
| WO2016153352A1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | Fugro Technology B.V. | A device for measuring fluid parameters, a method for measuring fluid parameters and a computer program product |
| WO2021225704A1 (en) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | Illinois Tool Works Inc. | Mass flow meters/controllers and methods having improved accuracy |
| US11624640B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-04-11 | Illinois Tool Works Inc. | Coriolis effect-based mass flow meters/controllers using optical sensing and methods having improved accuracy |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP7403782A patent/JPS58206924A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009154601A1 (en) * | 2008-06-19 | 2009-12-23 | Qorex Llc | Polarization based fiber optic downhole flowmeter |
| US7894061B2 (en) | 2008-06-19 | 2011-02-22 | Qorex Llc | Polarization based fiber optic downhole flowmeter |
| WO2016153352A1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | Fugro Technology B.V. | A device for measuring fluid parameters, a method for measuring fluid parameters and a computer program product |
| NL2014518A (en) * | 2015-03-25 | 2016-10-10 | Fugro Tech Bv | A device for measuring fluid parameters, a method for measuring fluid parameters and a computer program product. |
| US10571321B2 (en) | 2015-03-25 | 2020-02-25 | Fugro Technology B.V. | Device for measuring fluid parameters, a method for measuring fluid parameters and a computer program product |
| WO2021225704A1 (en) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | Illinois Tool Works Inc. | Mass flow meters/controllers and methods having improved accuracy |
| US11255710B2 (en) | 2020-05-08 | 2022-02-22 | Illinois Tool Works Inc. | Mass flow meters/controllers and methods having improved accuracy |
| US11624640B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-04-11 | Illinois Tool Works Inc. | Coriolis effect-based mass flow meters/controllers using optical sensing and methods having improved accuracy |
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