JPS61502281A - 物質の流れにおける質量流量を測定する流量計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 質量流量おＬび密度測定装置 不発明は全体として質量流量おＬび密度測定装置に関するものでろり、更に詳し くいえば、その生金質量の流れが通される工つな１′）ｌ之はそれ以上の導管ル ープの振動にエフ移動させられる部分、１友は偏向させられる部分に作用するコ リオリの力と遠心力の効果を用いて、流動する質量の質量流量を測定する改良し 次装置に関するものでろる。

従来技術の説明 バイグラインお工びその他の種類の導管の中を通される流体お工び流動する固体 の質量流量と密度を決定するための一層正確で、一層効率的な装置に対する需要 が絶えず存在していた。従来の流量計は、過去においてはジャイロスコープ型質 ′ｉｌ流１計１穴にフリオリ型質量流を名十苓で゛ろつ之。

質を流ｉｔ測測定る九めにコリオリの力を利用する１つのそのような装置が、１ ９７８年８月２９日にジエームｘ−イーースミス（Ｊａｍｅｓ　Ｅ、　Ｓｍ１ｔ ｈ　）　ヘ付与され九「質を流量測定方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄａｎｄ　Ａ ｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ　Ｍｅａ！Ｉｕｒｅ ｍｅｎｔ）Ｊ　という名称の米国特許第４，１０９，５２４号に開示されている 。その特許においては、１つの厘線状導管の第１の部分と第２の部分へ、それら 第１と第２の部分に平行で、それら２つの導管部分の隣接する端部へ端部が機械 的に連結されるビームにエフ、機械的に往復運動する力が与えられる装置が開示 されている。第１と第２の導管部分の隣接端部が短い導管区間とたわみ継手に１ ９互いに連結され、各導管部分の外側の両端部にペース構造体に対して片持ちぼ り式に別々に支持される。導管へ加えられる往復運動する力に、第１と第２の導 管部分中に発生されて逆向きに作用する別々のコリオリの力でろって、ビームの 中心を中心とする力のモーメントｙひき起重ものでろるその別々のコリオリの力 に１９抵抗される。その力のモーメントハトルクセンサに二９測定される。コリ オリの反作用力にエフ導管内にひき起され７ｔ（そしてビームへ移される）力の モーメントを測定することにＬ９、その導管内を流れる質量流１の測定全行つこ とができる。しかし、その測定には、支持構造体を通じて伝えられる地震その他 の震動力に起因する力を誤って測定することを避ける必要がろる几めに、その測 定は複雑でろる。その他の類似の装置が、ライ’）　（Ｗｉｌｅｙ）他へ付与さ れ友米国特許第３，０８０，７５０号と、シピン（Ｓｉｐｉｎ）へ付与された米 国特許第３，２１８，８５３号、サウリオウ（５ｏｕｒｉａｕ　）へ付与された 米国特許第３，３９６，５７９号、お工びシビン（Ｓｉｐｊｎ）へ付与され友米 国特許第３，３２９，０　］、　９号に開示されている。

質量流量の測定においては、両端部でピボットされて、隣接する端部において往 復運動させられる導管の１つ丁ぐな部分を使用する＝９も、Ｕ形管またにそれに 類似の形が一般に用いられる。その場合には、Ｕ形管の脚の入口端部と出口端部 とがベースに固定され、Ｕ形管の曲っている端部が往復運動させられる。それか ら、コリオリの作用でＵ形管の側方脚の対応する部分にひき起される微分変位（ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｊａｌ）が、質量流量を表すものとして測定される。その工 うな技術お工び装置が前記スミス特許に示唆されており、かつジエームズｅイー ・スミス（Ｊａｍｅｓ　Ｅ、Ｓｍｊｔｈ）　ヘ１９８０年２月１２日に付与され 、現在は再発行特許第３１，４５０号でろる［流量測定方法おＬび構造（Ｍｅｔ ｈｏｄ　ａｎｄ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｆｌｏｗ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅ ｎｔ）　Ｊ　という名称の米国特許第４，１８７，７２１号に示されている。参 照し次特許に示されているＬうに、Ｕ形導管はそＯ脚端部にて片持ちばり式に装 置され、Ｕ形導管の固有振動数にほぼ等しい固有振動数全有するばねアームに撮 動装置が装置される。その撮動装置はそのＵ形導管のわん曲端部の中心に上下運 動を行わせるために使用される。測定センサ（フラッグと光検出器）が設けられ る。それらの測定センサは、Ｕ形導管に工９定められている平面内金、それの撮 動のほぼ中間点で通る際、Ｕ形導管の脚の先の部分と後の部分を検出する。その 中間平面金脚が通る時間の差が、質量流量を示すものとして測定される。本質的 には、後のスミス特許第４，４２２，３３８号において同じ構造が使用されてい る。しかし、そのスミス特許においてに、光検出器の代りに一対の速度センナが 使用され、中間平面を側方脚が通るＯとに対応する信号全発生する几めにｖ４ｇ ｌ用の電子装置が設けられる。

プｋ　−／（＃　エム−コックス（Ｂｒｕｃｅ　Ｍ、　Ｃｏｘ）他へ１９７８年 １１月２８日に付与され丸［コリオリ質量流量測定装置（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ　Ｍ ａｓｓ　Ｆｌｏｗ　ＲａｔｅＭｅｔｅｒｉｎＦＣＭｅａｎｓ）　Ｊ　という名称 の米国特許第４゜１２７．０２８号には、一対の震動する全体としてＵ形管それ ぞれのわん曲している端部が互いに自由に動く工うに、それらの一対のＵ形管が それらの入口端部と出口端部にて、平行に離隔しされ九片持ちぼり式に固定され ている。それぞれの管のわん曲端部の間に振動駆動機構が連結され、その機構は 作動させられて、Ｕ形部材が音叉の自由端として作用する工うに、それらのわん 曲端部全通に往復運動させる。既震動、するまで、管の振動の振動数を調節する 。一定の振動数で既知の変位だけ管を震動させる次めに必要なパワーは、Ｕ形管 の中を流れる未卸の流動物質の密度全決定する。単一管の実施例でろる穴めにス ミス（Ｓｍｉｔｈ）による教示と同じやり方で動作する工うに位置させ九光検出 器に工９質を流量が検出される。コックス（Ｃｏｘ）ｆｆ、歪み計１７ｔｈ速度 センサを光検出器の代りとすることも示唆し、２つのセンサの出力の間にコリオ リカ偶力に比例する位相差が存在することが先行技術において仰られてい几ごと を認めている。

この参考文献の主な教えは、コリオリの反作用力にエフそれぞれのＵ形管に加え ることができるトーショナルねじれの自由全改善する工うに、Ｕ形管の支持端部 に近接して各Ｕ形管の脚の間隔を狭くすることでろる。この参考文献は、それの 第５図にループ状管の形状も示しているが、流量測定を向上させる几めにその形 状をどの工うにして使用するのかについてに教示も示唆していない。したがって 、不発明がそれから推考できるとは信じられない。

不願の発明者が知っているその他の先行技術がバーナバイ（Ｂａｒｎａｂ７）他 へ付与され友米国特許第２゜７５２．１７３号、ロス（Ｒｏｔｈ）へ付与され几 米国特許第２，８６５，２０１号お工び第３，０４９，９１９号、シビン（Ｓｉ ｐｔｎ）へ付与された米国特許第３，３５５，９４４号、シビン（Ｓｉｌ）ｉｎ ）　ヘ付与され几米国特許第３，４８５，０９８号、カセロール（Ｃａｔｈｅｒ ａｌ　ｌ　）へ付与された米国特許第３，９５５，４０１号、シオタ（Ｓｈｉｏ ｔａ）　ヘ付与された米国特許第４，３８１，６８０号、スミス（Ｓｍｉｔｈ） のεＰＯ仝報、Ｎｏ、　ＥＰ　Ｏ０８３Ｉ４４　Ａ、１に見出すことができる。

そのｇＰＯ公報に米国特許第４，４２２，３３８号に対応するものでめる。コリ オリの原理を用いる先行技術の一覧を前記シビン（Ｓｉｐｉｎ）の特許ＲＥ３１ ．４５０に見出すことができる。

他の先行技術の流量測定装置３ちろん、スミス型お工びコックス型の流量測定装 置の欠点に、コリオリの反作用力にＬ９伝えられるねじりカ以外のねじり力に測 定管をさらす外部震動力に対して非常に敏感なＣとで、それらの力に゛質−！ｌ 流童の正確な測定を妨ける。

スミスの再発行特許第３１，４５０号おＬびスミス４．４２２，３３８％許にお ける好適な実施例の別の欠点は、Ｕ管の中間平面における提案されている時間差 測定方法が、薄体密度が変化する時ｆ′ｃ流量流量測定誤差金石ことでろる。

従来のコリオリ型装置の更に別の欠点に、変用する流れ構造体における感度に制 限がめる九めに、広い範囲の流量について正確な流量データを与えることができ ないごとでるる。

従来の装置の更に別の欠点は、外部震動に対する感度金量くするダイナミック・ ダンピング装置がそれらの装置に設けられていないことでるる。

１昆ａｇｓ１−ｓｏ２２ｓ１（５） 流体ま友は流動する固体、りるいはそれらの混合し友ものの質を流量を測定する ための新規かつ改良し九コリオリ型装置を得ることでめる。

不発明の別の目的に、導管内を流れる質量の密度全測定する新規かつ改良した装 置を得ることでめる。

本発明の別の目的は、導管内を流れる質量の質量流量と密度ｔ、流体流路中に乱 れをひき起す物体１７ｔは機構を入れることなしに測定する装置全得ることでめ る。

要約すれば、不発明の好適な実施例に少くとも１つのらせん形ルーズ導管と、そ のループの一部を、七の導管部分を流れる流れの方向に対して垂直でろって、ル ープの中心軸に対して全体として平行な方向に振動させる手段と、ループの他の 部分の中金質ｔが流れ、かつそれの振動的移動の結果として、その部分に加えら れるコリオリの力を検出する手段と金含む。歪み計および関連する処理用電子装 置も、流れの密度測定装置を決定する几めに質量流量情報に組合わせて使用され る。

本発明の重要な利点は、測定装置内金流れる物質の諸性質の変化とは独立に、真 の質量ａｔを測定できる二うにすることでろる。

本発明のそれらの利点お工びその他の利点は、図面のいくつかの図に示されてい る好適な実施例についての以下の詳しい説明を読むことに工９、当業者に明らか となることは疑いのないことでろろう。

図において 第１図は不発明の理論的な動作全示す友めに用いられる略図、第２図は本発明の １つの態様の簡略化した実施例を示す略図、第３図は不発明の第１の別の実施１ ３１紮示す略図、第４図は本発明の多重ループ実施例を示す略図、第５図お工び 第６図は本発明の平行流多重ループの実施例全示し、第７図は不発明に従ってル ープへ撮動エネルギーを与える１つの方法の概略を示し、第８図に不発明に従っ て用いられるダンピング技術の概略を示す略図、第９図は本発明に従って；リオ リの作用を検出する方法を示す略図、第１Ｏ図は不発明の動作全示す１組の波形 、第１１図は測定ｇ度を高くできる工うにする几めに変更され１不発明の別の実 施例を示す略図、第１２図は測定感度を高くシ、外部震動に対するＩＩ＆度金低 くする几めに変更しｔ不発明の更に別の実施例を示し、第１３図は本発明に従っ てコリオリの労金検出する別の方法を示し、第１４図は本発明に従って歪み計と 電子処理装置全室む実施？ＩＪ　ｋ示し、第１５図に不発明に従って変周される 計算アルゴリズムを示すブロック図でるる。

動作の一般的な理論 不発明は、ループ管およびその他の導管内を流れて、流路を横断しての速度こう 記音もつ質量が、横断方向の速度こう配と質ｔｆｆｔｔｌＣ厘接関連する方接関 連の壁と相互作用するという原理金基にしている。

ループの横断方向運動、ま几はルーズの中心軸以外の軸全中心とするルーズの回 転に二９速度こう配が生じさせられる時の反作用は、コリオリの力として昶られ ている。その反作用力の大きさと向きは、横断方向速度変化の大きさと向き、お 工び質量流の大きさと向きに依存する。ループの２つの部分が同じ横断方向速度 こう配をＭするが、流れの向きが逆でめれば、等しくて逆の向きのカエク成る偶 力が生ずる結果となる。不発明に従って、この偶力は、導管を流れる質量゛流量 を決定する手段として測定される。

ここで説明の之めに第１図を参照する。この図には導管１０の一般化され九らせ んループの例が示されている。その導管１０の交差Ｉ、を端部がペース構造体１ ２．１４にと９つけられる。以下に述べる本発明の一般的な理論に、任意の形の らせん構造体および任意の横断面形状の管に適用される。

ループ１０に、簡略化した数学的解析の九めに、はぼＸ−Ｙ平面内に位置するも のと考えられる。交°差できる工うにするために必要な２方向（ｘ−ｙ平面に、 対して垂直〕での管のずれは無視される。

しｉがって、Ｘ−Ｙ平面内でＸ軸を中心としてほぼ対称的でろる流れ管に対して に、各半分の部分１６．１８にそれぞれ作用する流れと全コリオリの力は次式で 与えられる。

Ｐ１／２１ｏｏｐ　：＝　Ｆｍａｓｓ　ｖｏ　（１）ここに、ＶＤハ、第１図の 点２０の工うなループの駆動点における、２方向（ｘ−ｙ平面に垂直）における 速度でろ９％’ｍ８１４Ｂは流体の質量流量でろる。

この式に、下記の近似でループの力学を記述するｍめに下に示す別の式に使用で きる。すなわち、（１）コリオリの力に、管に沿って変化する大きさで分布する 代りに、各半分のルーズに対して［作用点の中心」］点に集中されるものと仮定 する。（２）流体の質量と管の物質に、牛ルーズにわ九って分布される代りに各 左側のループに対する１つの質量点に集中していると仮定する。（３）ループ上 の穫々の点で異なる運動が２つのそれぞれの質量点の運動に工９表される。

コリオリの力の［作用点中心ｊにおいては、各牛ループはめる「関与質量」？有 する。作用中心というのは、半ループに対して分布している力の合力が加えられ 、関与する管の形状と、個々の質量要素に対する全体的なコリオリの力の式とか ら計算できる点のことでめる。「関与質量」は各半分ループにおける配管と流体 の重量にほぼ同じでるるか、Ｘ軸と支持点の間の部分は無視する。この概念は、 牛ル＝グ上の種々の点に対しての運動が一様ではないＯとを考慮している。関与 質ｔａ、Ｘ＠全中心とする曲特表ＦＪ胚１．−５０２２８１　（６）り撮動モー ドの固有振動数を測定して、それ金、呈示すべき微分方程式の理論的な固有振動 数と比較することにエフ、実験的に決定できる。２つの固有振動数が一致する工 うに、関与質量が決定される。

慣性力と、ダンピング力と、ばね作用力と全記述する微分方程式は下記の通９で ろる。

ここに、　ＡＨ１材料材料面有のタンピングと、以下に述べるダンピングコイル を含むダンピング係数でめ９、Ｂに、管１０の端部全固定して取付けているため にばね作用からの復帰力を記述するばね係数で６９・Ｍｐは、ループの半分に対 する関与質量でろ９、ｔに時間でるり、 ＺＤ　ｎ、駆動運動のみによる作用点中心の運動でろり、 ｚは、作用点中心におけるコリオリの力と駆動運動による運動でるる。

上記（１）式のラジアン／単位時間で表わされる固有振動数は、次式で表わされ る。

（２）式お工び（３）式に関連する固有撮動モードを［コリオリモードＪと呼ぶ 。

ばね係数Ｂは、偶力を作用点中心（ループ１００２つの側の点２４と２６６７’ ｊりで逆向きに作用する）２方向に静的に加え、作用点中心の偏りを測定するこ とに工９決定できる。

ループ１０が点２０において、Ｗの角振動数で正弦波状に変化する２方向のＳ勢 力に工９励振されるものとすると、コリオリの力Ｐ１Ａ　（一定の流量において ）は、同じ振動数をＭする正弦波信号でるる。

上記（１）式に、コリオリの力の大きさ金はぼ決定する。

ここに、ＶＤは正弦波状の時間変化を行う。

（２）式に従うＰ１／２と（Ｚ−ＺＤ）Ｏ間の位相推移に、文献で発表されてい る工うに良く理解されている。皮とえば、グラツベ（Ｇｒａｂｂｅ）、ラモ（Ｒ ａｍｏ）、ウッドリッジ（ｗｏｏｄｒｉｄｇｅ）　ｒオートメーション・コンビ ニ−チージョン、お工びコントａ−ル・ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ 　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ） 　Ｊ第１巻、２０〜５９ページ参照。ダンピング係数ｚを ｚ＝（ｌ／２Ｗｔｈ）（Ａ／Ｍｐ）　（４）として定義する。そして、九とえば 、駆動振動数Ｗを固有振動数Ｗｔｈの０．５倍として選択し、ダンピング係数Ｚ ｉ０．０１倍として選択１．九とすると、上記（２）式お工び（３）式を用いて 移相量が約−〇、８度でるることが見出される。

この例においては、ダンピング係数Ａと質量Ｍ。

の比が として（４）式から決定できる。

この例におけるダンピングのｔは、ろる電のダンピング力をループに亦えること から得られる。これについてに後で詳しく説明する。コリオリモードでの同一固 有振動数でも、ダンピングの量が異なるか駆動振動数ｗｆ異ならせ文選択では、 異なる量の移相が行われる。

流体の密度が変化すると、コリオリモートノ固Ｍ振動数が変化し、駆動振動数に おける移相量もいくらか変化する。流体の密度の正常な変化に対して、与えられ 九流体に対する近似移相ｔを計算する友め、および後述する特定の回路に工９移 相の近似的な補償を行う次めに、密度の変化を無視できる。

コリオリの力偶力と、ループの構造的な位置、速度１九に加速度の間の移相の近 似的な補償全決定する几めに、間隙の＠１次は点の差動測定値を使用できる。そ の場合には、構造的な偏りにｇでめる。こｏ　ｇ　ｈ　、重みづけによる所定の 係数金石するコリオリの力偶力の大きさに比例する。ｇの時間微分上と、同じ変 数ｇの積分（７ｔとえば、後で述べるエラにアナログ積分にエフ行われる）との 線型組合わせ會、Ｇという記号で表すことができる。

””　Ｋｅｇ　＋　Ｋｄｇｄ、ｔ ＝　Ｋｅｇ　”　Ｋ２　ｇ　（６） こＯに、ｋに次式で定義される記号でろる。

ｉ＝ｄｇ／ｄｔ　（７） ラプラス変換の後でｒｉＧを次式で表子ことができる。

Ｇ（ｓＪ　＝　Ｋ　ｈ　ｓ　ｇ（ｓ）　＋　Ｋ　２　ｇ（ｓ）　（８）比に＋／ Ｋｔｔｌ−遺択するＣとにＬ９、ＯＫ、！＝　９０１１１０間の任意の正の移相 量を導入して、新しい関数Ｇｋｉの測定値に関連させることができる。この比が 、微分方程式（２）　Ｋ　！り近似的に記述されるような運動の慣性から生ずる 負の移相量に等しい正の移相ｔｒ生ずる工うに、選択される。Ｋｒ／Ｋｓｋ適切 に選択することにエフ、駆脆速度が近似的に正弦関数でめる限９は、計算され友 変数Ｇと（１）式における駆動点速度Ｖ’Ｑの間に大きな位相差に存在しない。

しかし、１つの正弦波（高調波を含１ない）の波形からいくらかずれることは許 容できる。たとえば、乱れを起す機械的な震動にエフひき起される工うなずれが それでめる。実際に、この種の擾乱に感じないことが本発明の大きな利点でろる 。

信号の解析を実行する時には、変数Ｇと駆動点速度ｖ０　が定期的に標本化され る。その標本化の周期に、駆動力を加える各フルサイクルの２０倍が典型的なも のでるる。しかし、非常に大きい撮幅の高周特都計１−５０２２８１　（７） 波擾乱震動が存在する場合に、もつと高い周波数が一層適当でるる。エフ低い標 本化速度に信号の解析を速め、流量計が高速動作流量制御の丸めに使用されるも のとするとそうすることが望ましいことがおる。

ＧとｖＤＫ対する標本が、Ｇｉ　、　ｖＨとそれぞれ呼ばれる。ｉ＝１．２．３ ・−・Ｎでるり、Ｎに各測定の之めに使用される標本対の数でるる。コＩＩオリ の偶力として作用する静的な偶力と静的な構造測定値ｒ　ｇ　５ｔａｔＪ　の静 的な関係に、ｇ　ｓ　ｔａｔ　：　Ｋ３　Ｐ　ｌ／２１００Ｐ　−５ｔａｔｉｃ 　（９）でめる。

動的なコリオリの力に対してａ、（Ｓ）式を用いて、動的な間隙変化を記述する 関数Ｇｔ−次式で表すことができる。

Ｇ　＝　Ｋ、’　Ｋ、’　ｉ；　＋　Ｋ２’Ｋｓ　ｇ　（１０）ここに、（６） 式において、Ｋ、’に、　＝　Ｋ、お工びに、’に３＝に２でるる。

簡単にするために、Ｋ２ｋ　ｌ／に３に等しく選択し、Ｇ　＝＝　ｇ　＋　（Ｋ 、′／に、’　ンｉ　（１１）と仮定する。

この式は、Ｇがほぼ、前記（２）式にエフ定められる位相遅れを訂正するｍめに 、微分項にＬ９修正され几微分位置、速度１九は加速度測定１１でろることを示 す。

（１１）式で定められる補償によって、変数”／２１ｏｏｐとＧは近似的に同相 でろるから、動的な装置に対しては次式を使用できる。

ＰＩ／２１００ｐ＝　（１／Ｋｓ　）Ｇ　（１２）（９）式と同様に、（１）式 に（１２）式を代入し、Ｇについて解くと、 Ｇ　２２に３　Ｆｍａｓ８　ｖＤ（１３）が得られる。ここに、ＧとＶＤニはぼ 同相でるる。

デジタル装置においては、変数ＧとＶＤが標本化され、標本化されｍ対、１がＧ ｉ＊　ｖｉ　と呼ばれる。

次の定義をする。

α＝２Ｋ”　Ｆｍａｓｓ　（１４） そうすると（１３）式から Ｇ＝αｖＤ（１４ａ） が得られる。そうするとＧ　ｉ＋　ｖ　ｉ　の標不数の線型回帰解析（目ｎｅａ ｒ　ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　）によりαに決定できる。この 式の解は（ｌａａ）式に関連する２本の回帰線のつちの】本に対するものでろる 。

１友、次式で定められる他の回帰線′ｔ−使用するＣともできる。

２本の回帰線の間の角度を分ける線は次式で与えられる。

α（ａｖｇ）＝　ｔａｎ　Ｃｌ／２　（ａｒｃＴａｎα”’　＋　ａｒｃ　Ｔａ ｎα（２）　）　］そして、この線からの質量流量の計算に、（１４）式から次 のようにして得られる。

Ｆｍａ＋ｓｓ　＝　（１／２　Ｋｇ　）α（ａｖｇ）　（１８）もちろん、中間 線の代りにいずれか一方の回帰線奮使用することもできる。（１４）式お工び（ １５）式を用いて計算されるＦｍａｓｓ　についての説明は後で行うが、第１５ 図にも示されている。

好適な実施例の詳細な説明 まず、本発明の簡単にし穴実施例が示されている第２図を参照する。導管の円形 ループ３０が２個の叉え３４，３６によｐベース３２に取付けられる。

又差点４１において間隙をとる次めに、ループ３０は位置３Ｂにおいてパイプラ インの軸３７から上方へ曲げられ、位置４０において軸３７から下方へ曲げられ ていることに注意され几い。るるいは、パイプラインに適合する変形を支え３４ と３６の外側で行うこともできる。

交差点４１の反対側ではループ作動機構４２がペース３２に取付けられ、その機 構の力を加える電機子等がループ３０の位置４４に電磁的に結合される。

ループ作動機！！Ｉ４４２は、係合されているループ部分音、前記（２）式に定 められている工うに２軸に沿って往復運動させることができるものでめれば、任 意の適当な種類のものとすることができる。

ループ３０の各側面には適当なセンサ４Ｂ、４８が配置される。それらのセンサ はペース３２に対するループの点５０．５２の動きを同時に検出し、その測定値 を適当な計算回路お工び指示器５４へ与える。この計算回路お工び指示器５４は コリオリモーメント、シ九がってループ３Ｇ内を流れる質量流量の測定値を与え る。めるいは、交差点４１においてループ３０の交差部に結合されている適当な 手段５６へ指示器５４ｔ−接続でき、指示器５４はルー１の間隔、相対速度また は相対加速度を示す信号？出すように動作する。その信号に導管ループ３Ｇ’に 流れる質量流量？指示器５４１Ｃ指示させることもする。

第２図の実施例で示されている不発明は、従来の装置エフ大幅に改良されている が、バイグライン内の震動が、装置に工９得られる測定値に影響を及ぼす工うに して装置へ伝えられることを阻止するように、作動機構４２はもちろん、叉え３ ４，３６ｔ−支持するために頑丈なペース３２を必要とするという欠点金有する 。この実施例においては、ペースが頑丈でろるから、パイプラインからペース３ ２へ伝えられる震動運動が駆動機構４２とループ位置検出器４６．４８へ同様に 伝えられることがわかるであろう。（７たがって、震動にＬる擾乱が測定確度に 影響全没ぼすことは通゛常はない。しかし、地震に２る擾乱が、支持されている ループ全ペースに対して動かし、シ次がって測定ａｉに影響を及ぼすことがめる こともわかるでろろう。しかし、ループ検出源が検出器５６だとすると、２方向 への地震による震動運動が上側ループ部分と下側ループ部分に等しく伝えられ、 それら２つの部分が同じ方向へ等しい強さで側らされる之めに、地震による擾乱 に対して大きく守られることになる。

第３図にｒ１８２図の実施例？変更し友ものが示されている。第３図に示されて いる実施例においてに、駆動機＊１−ベースへ直接取付ける代９に、叉え６４． ６６に固定されている釣合構造体６２へ駆動手段６０が取付けられる。この実施 例においては、釣合アーム６２は、それの支持軸を中心とする固有振動数がルー プ６８の固有振動数と同じでるる工うに構成され、かつループ６８’を流れるこ とが予測される質量の種々の密度に適合させる几めに、調部できる工うにされ比 調節滑りおもり７０が更に設けられる。

し九がって、この実施例においては、頑丈な端部取付けが要求されるが、駆動機 構６０がペースに１接取付、けられていないから、ペースを耐震性にする必要は ない。この代替の実施例音用いると、流量計駆動部６０に１９発生され次震動が 、エネルギーを本発明の装置へ反射して戻すことがるる取付けられているパイプ ラインに影響を及ぼすことが効果的に阻止される之めに、測定誤差を生ずるおそ れがもう１つ無くなることになる。

第２図および第３図に示す実施例から留意すべき本発明の特徴は、叉え３４（６ ４）と３６（６６）への管の取付は点において管にひき起される、駆動手段４２ （６０）の作動による応力、すなわち、駆動モード応力が、曲げ応力ではなくて ねじれ応力だということでめる。一方、コリオリの力に工９それらの点にひき起 される応力、すなわち、コリオリモード応力、はその性質上止として曲げ応力で める。

；リオリの力に対する本発明の感１１［’に向上させる友めに、第４図〜第６図 に示されている工うな、交差ループの直列組合せを利用できる。第４図の１列二 重交差ループにおいては、２つのループ７０と７２の間の７４に駆動力が加えら れることがるり、それに１９２つのループが逆の向きに偏らされる。７６と７８ に設けられる手段に工９ループの間の分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　）　、すな わち、相対的な位置の変化と、速度の変化１文は加速度の変化を検出できる。分 離の動的な差が質量流ｔを示すものとして使用される。

ろるいに、８０と８２におけるループの分離、ま几はその間の差、の検出し定結 果を質量流ｔｋ示すものとして使用できる。同様に、８４におけるループの間の 分離の検出を同様に利用できる。

ペースその他の基準工９上方の個々のループの対応する部分の相対位置も、第２ 図に示す工うにして検出でき、それの間の差が質を流量の決定に用いられる。直 列二重交差ループは高い流量感度金持ち、小流量の測定にとくに適する。しかし 、この得造に外部震動にいくらか感度を毛つから、後で述べる工うに、ダンピン グ手段の使用を必要とする。

第５図に示す平行ループ実施例においては、両方のループが同じ向きにらせん清 に巻かれるが、＠６図の実施例においてに、上側のループが上へ進む向きにらせ ん状に巻かれているのに、下側のループが下へ進む向きにらせん状に巻かれる。

第５図でに８６に、第６図でに８８に、ループの間に作動力が加えられると、第 ２図に示す実施例について述べ九ルーグ分離差測定（位置、速度、加速度１九は その他の時間微分るるいは時間積分〕に加えて、上側間隙１００（第６図では１ １４）　’！７ｊに下側間隙１０２（１１６）を測定できる。すなわち、上側間 隙１００（１１４）お工び下側間隙１０２（１１６）の差金測定できる。同様に 、１０８（１１Ｂ）、　１１０（１２０）、　１１２（１２２）における分離の 差ループ特徴を質を流ｔ’を表型ものとしてとることができ、１１０と１１２　 （１２０と１２０）の間の差も同様に質量＋５ＴＥｔを表型ものとしてとること ができる。

位置の差、または相対運動の速度、めるいにループの両側の上側ループと下側ル ープの間の加速度を測定し、そｊからそれらの距離（または速度あるいは加速度 ）全計算することは、質を流電に対して最も高Ｗ＆度でめると信ぜられる測定モ ードでろる。

差測定の代りの実施例として、第２図におけるセンサ４６，４８にＬ９発生され る位置信号、速度信号、筐たに加速度信号に対して与えられた信号レベルにおい て測定され九位相角σの差？使用できる。

速度センナがデ用されるものとすると、計算用の電子装ｆｔＫエク次式からＦｍ ａ　ｓ　ｓ　が計算される。

ここに、Δθに２つの速度センナの出力の間の位相角の差でめ９、 ｗｏニコリオリの力に工９励振されるモード（コリオリモード）の実際の固有振 動数でろって、（３）式における理論櫃Ｗｔｈ　に対応し、 ｚｃ　ｎコリオリモードに対する実際のダンピング係数（（４）式における理論 厘２に対応）でるる。

位相角の差ムθに、駆動振動数ＷＤに、第２図における４６と４８、お工び第４ 図における７６と１８詩人〇Ｕ６１−５０２２８１　（ｇ） の工うな、左位置と方位置で動作する検出器にエフ発生され友波形の差全乗じ次 ものに等しい。７レデリツク・イー争ターマン著「エレクトロニックお工びラジ オ・エンジニャリング（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＲａｄｉｏ　ＦＪｎｇｉｎ ｅｅｒｉｎｇ　）　Ｊ　”グａ−・ヒル（ＭＣＧｒａｗ　−Ｈ１目）１９５５年 刊、全参照され窺い。

（１９）式は先行技術で提案されて、実用され７を諸式とは異なり、かつそれら の式１９も正確でろる。

差位相角と駆１ｉ２＋ｍ勤数を用いる際は、コリオリの力１ｃ応答する検出器に 工９発生される波形に高調波が台筐れていないから、装置？それの固有振動数で 駆動することが望ましい。位置センサ１次に加速度センサを用いて同様な式を容 易に得ることができる。

位相角の差金検出できる周知の従来の装置が、二ニーシャーシー（Ｎ６ｗ　Ｊｅ ｒｓｅｙ　）サウス争グレインフィールド（，５ｏｕｔｈ　Ｐｌａｉｎｆｉｅｄ 　）のドラネツツ・エンジニャリング・ラボラトリーズ社（Ｄｒａｎｅｔｚ　Ｅ ｎｇｉｎｅｅｒｉｒｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　、　Ｉｎｃ、）　による「 精密位相測定応用ハンドブック（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ 　ｏｆ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＰｈａｓｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　）　Ｊ　（ １、９７５）　、および「エレクトロニック・カウンタを用いる精密時間間隔測 定（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｉｎｔｅｒｖａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎ ｔ　Ｕｓｉｎｇ　ａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｕｎｔｅｒ　）　ｊ　と題 するヒユーレット脅ハツカード・アプリケーション骨ノート（Ｈｅｗｌｅｔｔ　 −ＰａｃｋａｒｄＡｐｐ］１ｃａｔｊｏｎ　Ｎｏｔｅ　）　２００−３　（］　 ９７４　）に示されている。

次に、第２図に４２で示されている種類の駆動装置の１つの可能な具体例が詳し く示されている第７図全参照する。１本の管１３０　に永久磁石１３２が離隔絶 縁器１３１　にエフ取付げられる。管部分１３４により示されている工うに、ル ープのすぐ上に二重コイル機構１３３　が取付けられる。この二重コイル機構に 上部巻線１３６　と下部巻線１３８　を含み、それらの巻線は部材１４０にエフ 互いに機械的に取付けられるが、電気的には互いに分離される。巻線１３６　に 電流が流された時に起動力が磁石に加えられて、磁石がループ部分１３０　をル ープ部分１３２に対して駆動する工うに、組立体１３３　に磁石１３２に対して 装置される。下部コイル１３８　の内部で磁石１３２　が勤〈と、組立体１亭３ 　の軸に沿ってそのコイルが動く速度に対する磁石の速度に比例する信号がその コイル中に誘起される。寛Ｒｉ　＋　として示されているその信号は管１３０　 と　１３４の間の速度差に比例する。ｌＩＫエク抵抗Ｒ１中に発生され几電圧が 差動増＠器Ａｌへ入力される。この増幅器は、やはり速度差に比例する電圧信号 Ｖ、奮発生する。

その電圧■１は増幅器Ａ３を通って送られる。その増幅器の出力■がアナログ計 ３！！器１４２に＝９、発振器１４４　に工って発生された入力電圧■。から差 し引かれる。その発振器は正弦波のような波形の適当な周期電圧信号Ｖｏ　ｋ発 生する。その差■。−■＝■２が増幅器Ａｚへ与えられる。この増＠器は駆動電 流ｉ！全発生する。その電流は、駆動コイル１３６　を流れると磁界全発生する 。その磁界は磁化力を発生し、その磁化力は永久磁石１３２に作用してその永久 磁石を巻線１３６の中で上下に撮動させることにエフ、ループ１３０　とループ １３４を一緒にし九り、引き離し皮りする工うに粗製させる。

巻＠１３８　と増幅器Ａ＋　全含む速度帰還ループの目的は、発振器が管の固有 振動数またくそれの近くで動作させられ几場合にも、管の条部の振＠全希望の大 きさに制御することでるる。この速度帰還がないか、減衰（ダンピング）力を管 に加える何らかの他の手段がないと、発根周波数が管の固有振１数に設定された 時に、管がそれの弾性限界１で駆動されて、おそらく管は破壊される。

第７図に示す閉じ几帰還ループの単側は下記の伝達関数に工９近似的に記述でき る。

ここに、Ｋ＝速度帰還ループの利得（Ｖ／Ｖ＋　）Ｘ＝第９図の点１６１　と　 １６５における管の間隔、 Ｋ＋Ｈ利得係数（Ｖ＋／Ｉ＋）、 に２は利得係数（１２／Ｖｘ　）、 Ｋ３げ単位１ｍ　ＲＸ　２当９の、第７図の駆動コイル１３６　と磁石１３２の 間の力、Ｋ４は駆動コイル１３６と永久磁石１３２の間の単位速度差当りのｔ流 量、の大きさ、８はラプラス演算子の記号、 ｍｒｉ管１３０．１３４　と、ループの円形部分のみを含むそれらの管の内部に 含１れている流体との質量、 ａｈ駆動運動の九めの構造体の減衰（ダンピング）定数、 ｂは駆動運動のｔめの構造体のばね定数でるる。

表現ａ　＋ＫＫ）Ｋ２　Ｋｇ　Ｋ４は、速度帰還ルーズがない時に通常は小さい 減衰定数「ａｊが犬きくされ友ことを示すものでろる。適切な利得係数を選択す ることにより、駆動蚤幅と速度信号ｖＩを、望ましいやり方で、発振信号■ｏに 追従させるｔめに、減衰全選択できる。

どの流管も低減衰での固有の震動モード全示す。

もちろん、第７図に示すように駆動の人工的な減衰お工び制御を行うことができ る。しかし、速度と振幅の制御１行うＯとなしに減衰全行うために、第８図に示 すエリな、類似の装置全使用できる。そのような装置はどの工うな種類のコリオ リ流量センサに７８人ｎ５６１−５０２２８１　（１０）対しても高くつく付加 物でめるが、前記スミス（Ｓｍｉｔｈ）％許に示されている装置工９大きく改良 され友ものとなる。

この実施例においては、第７図における１３３　で先に述べ比重うな、作動組立 体１５４　にＬ９駆動される二重直列ループ装置の中心ループ部分１５２　に永 久磁石１５０が柩付けられる。磁石１５０は、装置のペース１５８に固層されて いる減衰コイル１５６の中で垂直方向に動くために配置される。コイル１５６　 の端子間に可変負荷抵抗Ｒが接続される。コイル１５６の内部での磁石１５０の 動きに工９コイル中に誘起される電流に工９、抵抗Ｒを流れる電流が発生される 。その電流にコイル１５６　に対する磁石の動く速度に比例する。コイル１５６ 　の中の磁石の動きに工９発生され定電力は、抵抗Ｒ中で消費される電力に１９ 吸収される。し７ｔがって、コイルの寸法、巻回数、永久磁石の強さ、抵抗凡の 値を選択することに工９、その装置により行われる減衰の程度全特定の用途に合 う工うに選択できる。

第９図に示す別の実施例として、減衰コイル１６０．１８２を、二重ループ直列 １几に並列装置構成で、速度検出コイル１６４，１６６へ物理的に接続できる。

この特定の実施ｆ′１ＩＶｃおいては、速度検出コイル１６４と１６６が逆向き に巻かれ、両方の間隙が同じ速さで閉じる時に、誘起される全ｇＭＦが０となる 工うに、それらのコイルは互いに直列に接続される。この実施例におけるコイル １６４，１６６により発生されｔ出力′￥ＩＬ流は抵抗ＲＩＣ流されて電圧を発 生する。その電圧は差動増幅器１６８へ与えられて、管部分１６１　と１６５． １６３　と　１６７　の相対運動の速度差に比９Ｊする出力信号Ｓ＋に生ずる。

増幅器１７０　と１１２お工びポテンショメータＰ、とＰ２は、（２）弐〜（８ ）式で数学的に表現されている工つな、コリオリと流管の関連する運動との間の 位相推移全補償する几めの移相機能を行う。この補償は、（９）弐〜（１８９式 にエリ記述されている工つなデジタル信号解析法にとってとくに１用でろる代ジ の設計特徴でるる。信号Ｓｌは可変ポテンショメータＰＩｋ通じて送られて比例 電圧を発生する。この比例電圧は差動増幅器１７０　の一方の１１１１１へ与え られる。それと同時に％Ｓｌは積分器１７０　全通じても送られて対応する位置 信号Ｓｏｔ発生する。この信号は第２のポテンショメータＰ２に通じて送られて 比例電圧全発生する。この比例電圧は増幅器１７０の他の側に与えられる。

その結果として発生される出力信号！ｚｉ’：［８）式で記述される。（８）式 において、係数に、とに２にそれぞれポテンショメータＰＩ＋Ｐ２の設定に対応 する。

この実施例においては、速度を積分することにより位置情報を得ることができ１ ｔ７ｔは、加速度センサを使用するならば、加速度の２目積分にエリ）、第９図 に示すように、位置の差を速度差の積分（ま文は加速度の差の２目積分）に工９ 計算できる。測定の之めには速度データは位置情報と等価でるる。

質量流量の各測定点に対してループの周期的励損の多くのサイクル中に振幅の解 析が行われるから、積分に伴う初期条件の影響は急速に消滅する。

図示の実施例においてに、先に述べｔ工うに、管部分１６５〜１６７の平行運動 に１９抵抗Ｒの中を逆向きに流れる電流が発生され、その結果として抵抗Ｒの正 味の電圧降下はＯでるる。管の中の流れの影響の下に、部分１６５　と　１６７ 　内に発生され次コリオリの力がそれらの管部分を相対的に逆に勤かし、検出コ イル１６４，１６６中の誘起電圧の和から発生され九正味の電流が抵抗Ｒを通じ て流される。上記のように、抵抗Ｒの端子間に発生され＾電圧が差動増幅器１６ ８へ与えられ、それの出力が１７２により積分されて、管１６１　と　１６５の 間、管１６３と１６７の間の相対運動の速度差を表子信号Ｓ、を分離差偏号Ｓｏ に変換する。

第１０図には、正弦波状速度全Ｍする定常状態信゛号の関係が示されている。更 に詳しくいえば、第１０図の部分（ａ）において、管部分１３０　の駆動位置が 実線１７４　で示され、それに対応する速度カーブが破線１７５　により示され ている。速度に駆動運動の微分でめるから、それとに位相が９０度異なることが わかるでろろう。図示の管に流れが存在しないとすると、管部分１６５　と　１ ６７の位置は管部分１３Ｇの位置と同相であることがわかるでろろうつそれらの 位置は、第１０図の部分（ｃ）では駆動成分カーブ１γ６で、部分（ｂ）では駆 動成分カーブ１７７　で、示されている。同様に、コリオリに１９ひき起され友 偏９は駆動運動の速度成分とほぼ同相でるり、かつ管部分１６７に対して正でろ ９、管部分１６５に対して負でめることもわかるでろろう。し九がって、コリオ リ成分と駆ｗ：Ｊ成分金那え合わゼることに工９、管部分１７６　と　１６５　 のコリオリにＬ９誘起される位置変位を得ることができる。それらの変位は部分 （ｂ）。

（ｒ）に図示の波形１７８，１７９によりそれ、それ示されている。

部分（ｄ）には、カーブ１ｓ５，１ｓ７の位置の差が１８０として示されている が、駆動速度とコリオリの力の間には見えるほどの位相遅れにない。実際には、 駆動と、１コリオリモード」と、固有撮動数比と、減衰とに応じてほぼ−ＩＫの 小さい位相遅れがるることがわかるでろろう。カーブ１８１　はこれを誇張して 示し几ものでめる。１友、駆動成分ＩＴ１．１７６と比較してコリオリ部分１７ ８　ｔ７ｔは１７９　の大きさが非常に小さいこと、お工び第１０図に図示を容 易にする几めにコリオリ成分の誇張され文寸法金示すことに注意されたい。

特表昭６１−５０２２８１　（Ｈ） 駆動速度と、コリオリの力に対する応答とのデジタル標本化を用いる効果的な信 号解析全行う几めには、それらの信号を同期させることが望ましい。第９図の回 路のポテンショメータＰｌ＋Ｐ２の設定全適当に選択することにＬ！ｌＩ、信号 Ｓ２が駆動速度信号にほぼ同相にされる工うに、適切な補償金行うことができる 。

これまで説明してきた装置の感Ｋｋ高くするために、１つの可能な修正はループ のうちコリオリの力を受ける部分全件ばすことでるる。第１１図お工び第１２図 Ｋ、ループの側方１８２　と　１８３　’＋１−長くしたそのような伸長が示さ れている。しかし、そうすると２つの潜在的な問題、すなわち、［上下の揺れ（ Ｗｏｂｂｌｅ）　Ｊと［横揺れ（ｒｏｌｌ）　Ｊが起ることかめる。第１１図に 框、ループが駆動された時に、管の長くされｔ部分が破線１８４　にＬ９示され ている工うに垂直方向に曲がることにＬ９、上下方向の揺れが起る様子が示され ている。側面１８２を強化して上下の揺れの問題？無くす几めの１つの解決方法 に、側面がもはや自由に曲ることがない工うに、補強板１８５ヲ各側面１８２に と９つけることでるる。

そのような修正で起る第２の問題、すなわち、横揺れの問題、が第１２図に破線 １８６で示されている。この状況では、ループ１８２　の平面内でループは左方 １友に右方へ（ｘ−ｙ平面に平行に）曲げられる、すなわち、実際には「横揺れ 」させられる０この傾向？解消する几めに、１８γお工び　１８８　で示されて いるＬ５な横揺れ拘束アームを利用できる。

それらの拘束アームに、管のいずれかの端部に直接溶接される硬質１ｔに半硬質 のロンドすなわちバーで構成できる。しかし、加えられる拘束の性質は張力でろ るから、それらの部材は几わみケーブルで摘取するＯともできる。１ｆｃ、上下 方向と横方向の揺れによる変形を避ける次めに、第１１図お工び第１２図に示す ２つの解決法の組合せを利用できることもわかるでろろう。

第１３図には、隣接する管部分の間、またに管部分とベースの間、の相対的な動 き全検出する電磁検出手段？用いる代りに、元ファイバセンサ全利用できる別の 検出器が示されている。この場合には、光ファイバ束１９０が上側の管１９２に 取付けられ、反射板１９５が下側の管１９４（！友にベース）に取付けられる。

そうすると、光ファイバセンサ装置１９６が光ビームを光束１９０の一部の中を 通らせる。

その光ビームに表面１９５　に１９反射されて、束１９０の別の部分を通ってセ ンサ１９６へ戻され、位置検出を行う。相対位置情報、相対速度情報１７ｔ１１ 相対加速度情報を検出するために、本発明に従って他の適当な任意の装置も使用 できることがわかるでろろう。

不発明の一部として密度測定が含１れていることが第１４図に示されている。簡 単にする几めに、こノ図ニはコリオリ測定装置は示していない。この密度測定装 置は、管２００のループ状部分２０２の中金流れる流体の各要素に作用する遠心 力が、その要素の曲率中心から、その要素が入っている管部分に対して垂直でめ るという事実を理由している。ループは比較的平らでろるから、要素に対する遠 心力は図が描かれている紙面から大きく離れない。し友がって、その遠心力はそ の要素の曲軍牛径に反比例し、要素中の質量に比例し、かつ流体速度の自乗に比 例する。更に、ループの出口側半分２０４　に作用する遠心力は点２０５におい て左への引きを生じ、入口側半分２０６　に加えられる力は点２０５　において 石への引き金主じる。したがって、２０５における逆向きの力は、試験部分全体 に加えられる遠心力の集りに関連する歪みを材料中にひき起す。コリオリの力は 点２０５　Ｋ何の歪も生じさせないから、その点２０４　における歪の測定は簡 単な歪み計２０８ヲ用いて行うことができる。ループに沿う任意の場所で行われ る歪み計による測定に１９、較正の関係が一層複雑になるけれども、コリオリ質 量流量測定とともに密度測定全行えるエリにする情報が得られることになる。

図示の構成でに、点２０５　において水平方向に作用する半円２０４　に対する 全遠心力と、同じ半円に作用丁″る全コリオリカとの比に、流体中の物質の速度 に正比例し、流体の他の全ての特徴からは独立している。

導管中の物質の密度に、測定した質を流量の自乗１１千分のループに作用する遠 心力で除したものに正比例する。その工うな情報を得ることができる工うにする 回路が第１５図に示されている。この回路に、駆動信号■ｌ　（第７図から）と 信号Ｓ２　（第９図から）お；び歪み針信号Ｃ（第１４図から）全標杢化する手 段２１０　と、標本化され九傷号■１と８１から質−を流量Ｆ。８３３を計算す る手段２１２と、遠心力Ｐ。ｅｎｔｒ　ｋ歪み針信号Ｃから計算する手段２１４ と、質を流量と遠心力から密度を計算する手段２１６とを含む。

以上、図に示されているいくつかの実施例について本発明を説明し友が、それら の実施例に例示のためにのみ呈示したもので、本発明を限定する穴、めのもので はないＯと？理解すべきでるる。添附し７を請求の範囲に、本発明の真の要旨範 囲に含１れる全ての実施例、変更、修正全カバーするものと解されること全意図 し友ものでめる。

特表昭６１−５０２２８１　（１２） ＦＩＧ−２ ＦＩＧ−１０ 国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．入口部と、この入口部をそれに対して離隔された関係で前記入口部と交差さ せられる出口部と、作動部と、この作動部へ前記入口部を結合する第１の検出部 と、前記作動部を前記出口部へ結合する第２の検出部とを有する少くとも１つの ループを形成するように配置され、流れる物質の流れを受けて、その流れを導き 、それからその流れを出すようにされた管状導管手段と、 休止位置の両側の位置の間で前記作動部を振動させる作動手段と、 この作動手段が前記作動部を振動させた時に、前記第１の検出部と前記第２の検 出部に生じさせられたコリオリの力により、前記入口部と前記出口部の間に生じ させられた運動の差を検出する検出手段と、この検出手段に応答して、前記管状 選管手段の中を流れる物質の質量流量を指示するように動作する計算および指示 器手段と を備える流れる物質の流れにおける質量流量を測定する流量計。
2. ２．請求の範囲第１項記載の流量計であつて、前記検出手段は、基準に対する前 記第１の検出部の動的な位置を検出して、第１の位置信号を発生する第１のセン サ手段と、前記基準に対する前記第２の検出部の動的な位置を検出して、第２の 位置信号を発生する第２のセンサ手段とを含み、前記計算および指示器手段は前 記第１と第２の位置信号を利用して、前記管状導管の中を流れる物質の質量流量 を指示する流量計。
3. ３．請求の範囲第２項記載の流量計であつて、前記第１のセンサ手段は、前記基 準に取付けられた第１の磁気素子と、前記第１の検出部に取付けられた第２の磁 気素子とを有する電磁信号発生器を含み、前記第２の素子は前記第１の素子に対 して磁気結合され、かつそれに対して動くために配置される流量計。
4. ４．請求の範囲第１項、第２項、または第３項記載の流量計であつて、前記管状 導管手段に結合され、それの減衰係数を選択的に調整できるようにする減衰手段 を更に備える流量計。
5. ５．請求の範囲第４項記載の流量計であつて、前記管状導管手段は、請求の範囲 第１項に記載されているような種類の全く同じループを、２個直列に連結したも のを含み、一方のループの出口部は他方のループの入口部に連結され、前記減衰 手段は、前記第１と第２のループおよび前記基準の連結部の間に結合される流量 計。
6. ６．請求の範囲第５項記載の流量計であつて、前記減衰手段は電磁信号発生器を 含み、この電磁信号発生器の第１の磁気部品が前記基準に取付けられ、第２の磁 気部品が前記連結部に取付けられ、前記第２の部品は前記第１の部品に磁気結合 されるとともに、それに対して動くように配置され、前記減衰手段は抵抗負荷手 段も含み、その抵抗負荷手段は前記第１の磁気部品に結合され、前記第２部品に 対する動きにより第１の部品中に誘起された電力を消費するように動作する流量 計。
7. ７．請求の範囲第１項記載の流量計であつて、前記管状導管手段は請求の範囲第 １項に記載されているような種類のループを２つ含み、それらのループは連結さ れて平行な流路を形成し、かつそれらのループの対応する部品は離隔された関係 で配置され、前記作動手段は各ループの作動部の間に結合されて、等しくて逆向 きに作用する力を各ループへ同時に与えるように動作する流量計。
8. ８．請求の範囲第７項記載の流量計であつて、前記検出手段は、前記第１のルー プの第１の検出部と前記第２のループの第１の検出部の間に結合される第１のセ ンサ手段と、前記第１のループの第２の検出部と前記第２のループの第２の検出 部の間に結合される第２のセンサ手段とを含み、それら第１と第２のセンサは、 前記第１と第２のループの対応す部分の間の運動関係を示す出力信号を発生する ように動作する流量計。
9. ９．請求の範囲第８項記載の流量計であつて、前記第１と第２の各センサ手段は 同軸状に配置される一対の電磁巻線と、それらの巻線の両方に磁気結合される永 久磁石とを含み、前記巻線は前記ループの一方に固定され、前記磁気要素は他方 の前記ループに固定され、前記第１と第２のセンサ手段は、前記巻線に対する前 記磁石の動きにより前記巻線対中に誘起された電力を消費するために前記各巻線 対の一方の巻線に接続される抵抗性インピーダンス手段と、前記各巻線対の他方 の巻線を前記計算および指示器手段へ接続する手段を含む流量計。
10. １０．請求の範囲第１項記載の流量計であつて、前記管状導管手段は請求の範囲 第１項に記載されているような種類の第１と第２のループを少くとも含み、一方 のループの出口部が他方のループの入口部に連結されて、前記流れる物質のため の流路を形成する流量計。
11. １１．請求の範囲第８項記載の流量計であつて、前記第１と第２のセンサ手段は 速度センサであり、前記コンピユータおよび指示器手段は、△θを前記第１と第 ２の速度センサ手段により発生される出力信号の位相角差、 ▲数式、化学、表等があります▼、 Ｋを定数、 ▲数式、化学、表等があります▼ ＷＤを駆動モードにおける管の実際の固有振動数、ＷＣをコリオリモードにおけ る管の実際の固有振動数、 ＺＣをコリオリモードに対する実際の減衰係数として、式 ▲数式、化学、表等があります▼ に従つて質量流量を計算する流量計。
12. １２．請求の範囲第８項記載の流量計であつて、前記第１と第２のセンサ手段に より発生された出力は前記計算および指示器手段中の差動増幅器へ入力され、そ の差動増幅器は速度差信号を発生して、第２の差動増幅器の第１の入力端子と種 分器へその速度信号を入力し、その積分器は分離差信号を発生して、その信号を 前記第２の差動増幅器の第２の入力端子へ入力し、それに応答して、前記第２の 差動増幅器は、前記検出手段により検出された正味のコリオリ力に対応する出力 信号を発生する流量計。
13. １３．請求の範囲第７項または第１０項記載の流量計であつて、前記作動手段は 、前記ループの一方に接続されて同軸状に記憶された一対の電磁巻線と、それら の巻線の両方へ磁気結合され、かつ前記ループの他方に物理的に結合される永久 磁石要素とを含み、前記巻線の一方は騒動電流を受けて、前記磁石要素と前記他 方のループを前記一方のループに対して電磁的に駆動するように作用し、他方の 前記巻線に対する前記磁石要素の動きにより、前記一方のループに対する前記他 方のループの速度に比例する速度帰還電流を前記他方の巻線中に誘起させる流量 計。
14. １４．請求の範囲第１３項記載の流量計であつて、前記作動手段は、周期電圧源 と、前記帰還電流に応答して、帰還電圧を発生するように動作する手段と、前記 周期電圧と前記帰還電圧に応答して、駆動電圧を発生するように動作する手段と 、前記駆動電圧に応答して前記駆動電流を発生するように動作する手段とを更に 含む流量計。
15. １５．請求の範囲第１項記載の流量計であつて、前記管状の導管手段は、互いに 全体として平行に延長し、かつ前記第１の検出部と前記第２の検出部をそれぞれ 形成するために配置される一対の細長い脚部を有し、かつ、それらの各脚部が、 それらの細長い脚部を全体として含んでいる平面に垂直な方向に曲ることを阻止 するために、前記脚部に取付けられる補強手段を更に含む流量計。
16. １６．請求の範囲第１項記載の流量計であつて、前記管状導管手段は、前記第１ の検出部と前記第２の検出部をそれぞれ形成する一対の細長い脚部を含み、かつ 前記入口部を前記細長い脚部の一方に結合する第１の横揺れ制約部材と、前記出 口部を他方の前記細長い脚部に結合する第２の横揺れ制約部材とを更に含み、そ れにより、前記ループは、前記細長い脚部により全体として定められる平面内で 偏らされることを阻止される流量計。
17. １７．請求の範囲第１項記載の流量計であつて、歪み計手段を更に備え、この歪 み計手段は前記管状導管手段に取付けられて、前記流れる物質により前記ループ 中に生じた遠心力に比例する歪み信号を発生し、前記指示器手段は前記歪み信号 に更に応答して、指示された質量流量に組合せて前記歪信号を使用し、前記管状 導管手段の中を流れる質量の密度を更に指示する流量計。
18. １８．請求の範囲第１項記載の流量計であつて、前記検出手段は、交差点におけ る前記入口部と前記出口部の間隔の変化の特徴を検出する流量計。
19. １９．請求の範囲第１８項記載の流量計であつて、前記連動の差は、１つまたは それ以上の所定の基準値における前記入口部と前記出口部の動きに対応する速度 信号の到達時刻の差である流量計。
20. ２０．離隔された関係で出口部と交差する入口部と、作動部と、この作動部と前 記入口部を結合する第１の検出部と、前記作動部と前記出口部を結合する第２の 検出部とをそれぞれ有し、ループを通る平行な流路を形成するために配置され、 流れる物質を受け、それを導き、かつ出させるようにされている一対の管状導管 手段と、 前記作動部を相対的に前後に振動させる作動手段と、 この作動手段が前記作動部を振動させた時に前記第１と第２の検出部にひき起さ れたコリオリの力により、前記入口部と前記出口部の間にひき起される相対的な 動きの差を検出する検出手段と、前記検出手段に応答して、前記管状導管手段を 流れる物費の質量流量を指示する計算および指示器手段とを備える流れる物質中 の質量流量を測定する流量計。
21. ２１．請求の範囲第２０項記載の流量計であつて、前記第１と第２のセンサ手段 は速度センサであり、前記コンピユータおよび指示器手段は、 △θを前記第１と第２の速度センサ手段により発生された出力信号の位相角の差 、 ▲数式、化学、表等があります▼ Ｋを定数、 ▲数式、化学、表等があります▼ ＷＤを駆動モードにかける管の固有振動数、ＷＣをコリオリモードにおける管の 固有振動数、ＺＷをコリオリモードにおける実際の減衰係数として、式 ▲数式、化学、表等があります▼ に従つて質量流量を計算する流量計。