TW202111288A - 科氏流量計、流量測定方法及科氏流量計用程式 - Google Patents

Abstract

為了提供一種即使不進行偏移調整或相位調整亦可進行與先前相比感度更高的流量測定的科氏流量計，其包括：第一鎖定放大器6，輸出第一檢測機構4的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、或者所述第一檢測機構4的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 中的至少任一者；第二鎖定放大器7，輸出第二檢測機構5的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、或者所述第二檢測機構5的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 中的至少任一者；以及流量計算部8，基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量。

Description

科氏流量計、流量測定方法及科氏流量計用程式

本發明是有關於一種科氏流量計（Coriolis Flowmeter）。

在欲以非接觸的方式高精度地測定在管路中流動的流體的流量的情況下，可使用科氏流量計（參考專利文獻1）。

科氏流量計例如有基於被稱為振幅比測量方式的原理來計算在管路中流動的流體的流量的流量計。在該方式中，分別藉由檢測機構來檢測流體流動的管路由來自外部的加振力而引起的強制振動的振幅R_f 、以及由因強制振動在流體中產生的科氏力所引起的科氏振動的振幅R_c ，基於R_f 與R_c 之比來計算流量。

在此種科氏流量計中，為了提高對流量變化的感度，進行如圖8所示般的偏移調整。即，在利用檢測機構檢測出的振幅R_c 的變化量微小的情況下，根據偏移使變化量增加來進行檢測，並提高信號感度。

然而，若未根據測定狀況等適當地進行偏移調整或相位調整，則亦有可能丟失與流量有關的資訊。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特許4565150號公報

[發明所欲解決之課題]

本發明是鑑於所述問題而成者，其目的在於提供一種即使不進行偏移調整或相位調整亦可進行與先前相比感度更高的流量測定的科氏流量計。 [解決課題之手段]

即，本申請案發明者等人進行了努力研究，結果首次發現了：關於本發明的科氏流量計，與如先前的振幅比測量方式般基於強制振動的振幅R_f 與科氏振動的振幅R_c 之比計算流量相比，在基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差計算流量的情況下，即使不像先前那樣進行偏移調整或相位調整，亦可提高對流量變化的感度。

具體而言，本發明的科氏流量計的特徵在於包括：加振器，以基準振動頻率對流體流動的管路進行加振；第一檢測機構，檢測由利用所述加振器的加振力而引起的所述管路的強制振動；第二檢測機構，檢測由因強制振動在所述流體中產生的科氏力而引起的科氏振動；第一鎖定放大器，輸入有具有所述基準振動頻率的基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第一檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第一檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、或者所述第一檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 中的至少任一者；第二鎖定放大器，輸入有所述基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第二檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第二檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、或者所述第二檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 中的至少任一者；以及流量計算部，基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量。

另外，本發明的流量測定方法是使用科氏流量計的流量測定方法，所述科氏流量計包括：加振器，以基準振動頻率對流體流動的管路進行加振；第一檢測機構，檢測由利用所述加振器的加振力而引起的所述管路的強制振動；第二檢測機構，檢測由因強制振動在所述流體中產生的科氏力而引起的科氏振動；第一鎖定放大器，輸入有具有所述基準振動頻率的基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第一檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第一檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、或者所述第一檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 中的至少任一者；以及第二鎖定放大器，輸入有所述基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第二檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第二檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、或者所述第二檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 中的至少任一者，且所述流量測定方法的特徵在於，基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量。

若為如上所述者，則所述流量計算部基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量，藉此與先前相比可提高對流量變化的感度。即，並非使用如科氏振動的振幅R_c 的向量分量（vector component）般存在對流量變化的變化量微小而難以被檢測的情況的值，科氏振動相對於參考信號的正交分量、同相分量、相對於參考信號的相位偏差對流量變化的變化量大，可提高感度。

因此，即使不像先前那樣進行偏移調整或相位調整，亦可實現對流量變化而言感度充分高的科氏流量計。

此外，可利用各鎖定放大器以大幅度降低雜訊的形式，僅選擇性地提取各檢測機構的輸出信號中所含的具有所述基準振動頻率的強制振動或科氏振動。而且，亦可以降低雜訊的形式，輸出基於提取出的強制振動及科氏振動從各鎖定放大器輸出的振幅的正交分量、同相分量、相對於參考信號的相位偏差。

為了使流量的增減方向與由所述流量計算部計算出的計算結果一致，所述流量計算部只要基於X_f 與Y_c 之比或Y_f 與X_c 之比的絕對值、或者使符號反轉後的值來計算流量即可。

為了可同時輸出強制振動或科氏振動的振幅的正交分量及同相分量，且簡化設備的構成，所述第一鎖定放大器及所述第二鎖定放大器只要為雙相鎖定放大器即可。

為了藉由對現有的科氏流量計更新程式而可享受與本發明的科氏流量計同樣的效果，只要使用如下科氏流量計用程式即可，所述科氏流量計用程式是用於科氏流量計的程式，所述科氏流量計包括：加振器，以基準振動頻率對流體流動的管路進行加振；第一檢測機構，檢測由利用所述加振器的加振力而引起的所述管路的強制振動；第二檢測機構，檢測由因強制振動在所述流體中產生的科氏力而引起的科氏振動；第一鎖定放大器，輸入有具有所述基準振動頻率的基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第一檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第一檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、或者所述第一檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 中的至少任一者；以及第二鎖定放大器，輸入有所述基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第二檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第二檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、或者所述第二檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 中的至少任一者，且所述科氏流量計用程式的特徵在於，使電腦發揮作為流量計算部的功能，所述流量計算部基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量。

再者，科氏流量計用程式可為電子分發者，亦可為記錄在光碟（Compact Disc，CD）、數位光碟（Digital Video Disk，DVD）、硬磁碟驅動機（Hard Disk Drive，HDD）、快閃記憶體等程式記錄介質中者。 [發明的效果]

如此本發明的科氏流量計構成為流量計算部基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算流量，因此即使不像先前那樣進行偏移調整或相位調整，亦可提高對流量變化的感度。

參考圖1至圖6說明本發明的第一實施方式的科氏流量計100。所述實施方式的科氏流量計100是使用螺線管檢測強制振動及科氏振動的速度方式的流量計。

如圖1及圖2所示，本實施方式的科氏流量計100包括：U字狀的管路1，流動有作為流體的液體；加振器2，對管路1進行加振；訊號產生器3，對加振器2輸入正弦波狀的電壓信號；第一檢測機構4，檢測由加振器2引起的管路1的強制振動；第二檢測機構5，檢測由於因強制振動在管路1中流動的流體中所產生的科氏力而引起的科氏振動；第一鎖定放大器6，輸入有第一檢測機構4的輸出信號；第二鎖定放大器7，輸入有第二檢測機構5的輸出信號；以及流量計算部8，基於第一鎖定放大器6及第二鎖定放大器7的輸出計算流量。

對各部分進行詳述。管路1是包含在垂直方向上豎立的兩根支柱部分11、以及以架設支柱部分11的方式延伸的水平部分12的毛細管。如圖3及圖4所示，管路1構成為藉由加振器2而相對於以水平部分12為中心軸的旋轉方向振動。

加振器2是在與管路1的水平部分12正交的方向上對管路1的支柱部分11的側面賦予力而進行加振者。本實施方式中，加振器2包含：設置於管路1的各支柱部分11的磁鐵M1、M2；以及以與各磁鐵M1、M2相向的方式設置的一對螺線管線圈C1、C2。各螺線管線圈C1、C2中連接有訊號產生器3，且分別被施加反相的正弦波的電壓信號。因此，如圖4所示，管路1的各支柱部分11分別向相反方向位移，重覆扭轉振動。另外，於在管路1中未流動液體而未產生科氏力的情況下，管路1的水平部分12的中心點成為振動節點，因此幾乎不發生位移。另一方面，於由科氏力引起科氏振動的情況下，在管路1的水平部分12的中心部分亦產生由科氏力引起的扭轉振動的位移。

訊號產生器3輸出具有與所述測定系統的固有振動頻率一致的基準振動頻率的正弦波的電壓信號。

如圖1及圖2所示，第一檢測機構4包含：分別設置於管路1的水平部分12的兩端部的一對螺線管線圈C3、C4；以及磁鐵M3、M4。由因強制振動而管路1的水平部分12位移且磁鐵M3、M4相對於螺線管線圈C3、C4的位置發生變化而引起的感應電流作為表示水平部分12的兩端部的位移的輸出信號被輸出。本實施方式中，水平部分12的兩端部如圖4所示分別交錯位移，因此為了獲得強制振動的振幅，各螺線管線圈C3、C4的輸出信號之差作為第一檢測機構4的輸出信號被輸入至第一鎖定放大器6。

如圖1及圖2所示，第二檢測機構5包含設置在管路1的水平部分12的中心點的螺線管線圈C5與磁鐵M5。第二檢測機構5中，由因科氏振動而引起的管路1的水平部分12的中心點位移且磁鐵M5相對於螺線管線圈C5的位置發生變化而引起的感應電流作為表示科氏振動的振幅的輸出信號被輸出。所述第二檢測機構5的輸出信號被輸入至第二鎖定放大器7。

如圖2所示，第一鎖定放大器6中，輸入有檢測強制振動的第一檢測機構4的輸出信號來作為測定信號，且輸入有從訊號產生器3輸出的電壓信號作為基準週期信號來作為參考信號。如圖5所示，第一鎖定放大器6是雙相數位鎖定放大器，且計算第一檢測機構4的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、第一檢測機構4的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 、第一檢測機構4的輸出信號的振幅R_f 。第一鎖定放大器6包括：移相電路；第一乘法器及第二乘法器；第一低通濾波器，輸入有第一乘法器的輸出；第二低通濾波器，輸入有第二乘法器的輸出；第一運算器，計算振幅R；以及第二運算器，計算相位偏差θ_f 。

移相電路中，輸入有參考信號，並將參考信號移相90度後的信號輸出至第一乘法器，將參考信號直接輸出至第二乘法器。

第一乘法器進行測定信號與移相90度後的參考信號的乘法運算。第一乘法器的運算結果被輸入至第一低通濾波器中。另外，第一低通濾波器輸出成為同相分量即X_f 。

第二乘法器進行測定信號與參考信號的乘法運算。第二乘法器的運算結果被輸入至第二低通濾波器中。另外，第二低通濾波器的輸出成為正交分量即Y_f 。

第一運算器計算所算出的X_f 、Y_f 的平方和的平方根，並計算振幅R。另外，第二運算器根據所算出的X_f 、Y_f 之比的反正切計算相位偏差θ_f 。

如圖2所示，第二鎖定放大器7中，輸入有檢測科氏振動的第二檢測機構5的輸出信號作為測定信號，且輸入有從訊號產生器3輸出的電壓信號作為基準週期信號來作為參考信號。如圖5所示，第二鎖定放大器7是雙相數位鎖定放大器，且輸出第二檢測機構5的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、第二檢測機構5的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 、第二檢測機構5的輸出信號的振幅R_c 。第二鎖定放大器7具有與第一鎖定放大器6相同的構成，僅被輸入的測定信號不同。因此，省略第二鎖定放大器7的詳細說明。

流量計算部8是包括中央處理單元（central processing unit，CPU）、記憶體、A/D轉換器、D/A轉換器、各種輸入輸出設備等的所謂的電腦，且藉由執行記憶體中所存儲的科氏流量計用程式並使各設備進行協作來實現其功能。更具體而言，流量計算部8中，輸入有來自第一鎖定放大器6的強制振動的振幅的同相分量X_f 、正交分量Y_f ，且輸入有來自第二鎖定放大器7的科氏振動的振幅的同相分量X_c 、正交分量Y_c 。本實施方式中，流量計算部8在以下的振幅比測量方式的流量計算式中，代替相當於強制振動的振幅R_f 與科氏振動的振幅R_c 之比的部分，而使用X_f 與Y_c 之比或Y_f 與X_c 之比中的任一者來計算在管路1中流動的液體的流量。

再者，現有的振幅比測量方式的流量計算式如以下般導出。在以下的說明中，設為Q_m ：質量流量、I_θ ：科氏振動方向的慣性矩、d：管路1的寬度、α：固有振動頻率比、ω_ϕ ：強制振動方向的固有振動頻率、ω_θ ：科氏振動方向的固有振動頻率、V_θ0 ：科氏振動方向的角速度振幅、Θ₀ ：扭轉振動方向θ的振幅、Φ₀ ：強制振動方向ϕ的振幅。注意，表示扭轉振動方向中的管路1的傾斜角的記號根據慣例記載為θ，是與檢測信號及基準信號的相位差θ_c 、θ_f 為不同種類的物理量。

首先，速度方式的科氏流量計中使用的流量計算式如下所述。 Q_m =K_θ {（1-ω_ϕ ² /ω_θ ² ）/2d² }·{dΘ₀ /（Lω_ϕ Φ₀ ）}

另外，在科氏振動引起的管路1的θ方向的扭轉振動為θ=Θ₀ cos（ω_ϕ t）時，速度V為V=ω_ϕ Θ₀ ·sin（ω_ϕ t）。因此，由檢測機構1檢測的科氏振動的角速度振幅V_θ0 是V_θ0 =ω_ϕ Θ₀ 。

進而，在所述Q_m 的式中，藉由將分母分子乘以ω_ϕ ，可進行如下變形。 Q_m =K_θ {（1-ω_ϕ ² /ω_θ ² ）/2d² }·{dω_ϕ Θ₀ /（Lω_ϕ Φ₀ ω_ϕ ）} =K_θ {（1-ω_ϕ ² /ω_θ ² ）/2d² }·{dV_θ0 /（LV_ϕ0 ω_ϕ ）}

此處，若設為ω_ϕ =α（Kθ/Iθ）^（1/2），則Q_m 可進行如下整理。 Q_m ={I_θ /2d² }·{（1-α² ）/α² K_θ }{dV_θ0 /（LV_ϕ0 ω_ϕ ）}

進而，dV_θ0 相當於科氏振動的振幅R_c ，LV_ϕ0 ω_ϕ 相當於強制振動的振幅R_f ，因此如下所示。 Q_m =（I_θ /2d² ）·{（1-α² ）/α² }·（R_c /R_f ）

另一方面，本實施方式中，流量計算部8使用的計算式如下所示。 Q_m =（I_θ /2d² ）·{（1-α² ）/α² }·B·absA

此處，將X_c /Y_f 、Y_c /X_f 中的任一者代入A。另外，將對應於代入A的值的常數代入B。

參考圖6對使用以所述方式構成的本實施方式的科氏流量計100且使流量進行10個階躍變化時的測定結果進行說明。圖6中示出了與先前同樣地使用R_c /R_f 的情況下以及分別使用X_c /Y_f 、Y_c /X_f 的情況下的測定結果。另外，基於初始值對測定出的值進行正規化。根據圖6可知，於如先前般使用R_c /R_f 時，由於對流量變化的感度小，因此雜訊發生得比流量變化的步長大，無法實現所期望的感度。相對於此，即使於X_c /Y_f 、Y_c /X_f 的任一者的情況下，與先前相比可提高對流量變化的感度，可使階躍變化比雜訊大。因此，即使不像使用R_c /R_f 的情況那樣進行偏移調整或相位調整，本實施方式的科氏流量計100亦可提高對流量變化的感度。

如此在使用X_c /Y_f 、Y_c /X_f 時可提高感度的原因在於，保留包含相對於R_c /R_f 參考信號的相位差的三角函數並取其比來進行比較。

考慮到例如如圖8所示的例子般使科氏振動從110°變化為120°且強制振動的相位被固定為-60°的情況。該情況下，R_c /R_f 中變化量微小，因此若不進行偏移調整或相位調整，則無法提高感度。

相對於此，由於為X_c /Y_f =R_c ·cosθ_c /R_f ·sinθ_f 且為Y_c /X_f =R_c ·sinθ_c /R_f ·cosθ_f ，因此受到包含相位差的三角函數的影響。關於X_c /Y_f ，分子的cosθ_c 從-0.34變化為-0.50，與此相對分母的sinθ_f 固定為-0.86。因此，與R_c /R_f 相比，X_c /Y_f 在發生流量變化的情況下可輸出沿正方向放大後的值。

同樣地，關於Y_c /X_f ，分子的sinθ_c 從-0.93變化為-0.86，且分母的cosθ_f 固定為+0.50。因此，與R_c /R_f 相比，Y_c /X_f 在發生流量變化的情況下可輸出沿負方向放大後的值。

如此，根據本實施方式的科氏流量計100，與先前相比，即使不進行偏移調整或相位調整，亦可增大對流量變化的感度。

此外，可利用各鎖定放大器以大幅度降低雜訊的形式，僅選擇性地提取各檢測機構的輸出信號中所含的具有基準振動頻率的強制振動或科氏振動。而且，亦可以降低雜訊的形式，輸出基於提取出的強制振動及科氏振動從各鎖定放大器輸出的振幅的正交分量、同相分量、相對於參考信號的相位偏差。

其次，對第一實施方式的變形例進行說明。所述變形例中，流量計算部8構成為根據θ_f 與θ_c 之差而非根據X_c /Y_f 、Y_c /X_f 來計算流量。此處，如圖8的曲線圖所示般，θ_f 是強制振動相對於參考信號的相位差，θ_c 是科氏振動相對於同一參考信號的相位差。因此，θ_f -θ_c 亦稱為科氏振動相對於強制振動的相位差。如圖7的曲線圖所示，科氏振動相對於強制振動的相位差θ_f -θ_c 與流量之間至少具有相關性，與使用R_c /R_f 計算流量的情況相比，可提高對流量變化的感度。

再者，所述變形例中，亦可構成為，於雖未進行控制以使強制振動相對於參考信號的相位差固定而設想相位差變動的情況，但控制為強制振動的相位差保持固定的情況下，流量計算部8僅基於科氏振動相對於參考信號的相位差θ_c 來計算流量。

對其他實施方式進行說明。

加振器、第一檢測機構、第二檢測機構並不限於所述實施方式中所記載者。亦可使用已知的科氏流量計中使用的加振器及檢測機構。另外，第二檢測機構亦可為包含構成所述實施方式的第一檢測機構的一對螺線管線圈者。該情況下，只要構成為將各螺線管線圈的輸出信號之和設為表示科氏振動的振幅的輸出信號即可。若為如上所述者，則可減少螺線管線圈與磁鐵的設置數量。

第一鎖定放大器、第二鎖定放大器並不限於如所述實施方式般可同時輸出多個分量的放大器。第一鎖定放大器亦可為僅計算同相分量X_f 、正交分量Y_f 、相位偏差θ_f 中的任一者且輸入至流量計算部的放大器。同樣地，第二鎖定放大器亦可為僅計算同相分量X_c 、正交分量Y_f 、相位偏差θ_c 中的任一者且輸入至流量計算部的放大器。例如，於基於X_c /Y_f 計算流量的情況下，只要構成為第一鎖定放大器僅運算Y_f ，第二鎖定放大器僅運算X_c 即可。若為此種構成，則各鎖定放大器亦可並非為雙相鎖定放大器。

進而，第一鎖定放大器、第二鎖定放大器並不限於物理設備，亦可為電子電路，所述電子電路構成為例如基於第一檢測機構及第二檢測機構的輸出信號進行同樣的信號處理。具體而言，亦可構成為藉由場式可程式閘陣列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）實現各實施方式中說明的第一鎖定放大器及第二鎖定放大器的信號處理功能。換言之，申請專利範圍中的第一鎖定放大器、第二鎖定放大器是包含作為物理設備的方式、物理信號處理電路、或作為程式的方式在內的概念。

輸入至各鎖定放大器的參考信號並不限於輸入至加振器的電壓信號。例如亦可為具有管路被加振的基準振動頻率的矩形波等週期信號。流量計算部中使用的X_c /Y_f 、Y_c /X_f 、θ_c -θ_f 並不限於使用絕對值者，亦可構成為以與流動方向一致的方式使符號反轉。

本發明的科氏流量計並不限於速度方式的流量計，亦可構成為代替螺線管而使用位移感測器的位移方式。另外，本發明的科氏流量計亦可構成為藉由加速度感測器檢測各振動的加速度方式。

流量計算部並不限於基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的任一者來計算流量者。例如流量計算部亦可設為根據X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差分別計算流量，將其平均值作為最終的流量而輸出。即，亦可設為流量計算部將X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、θ_f 與θ_c 之差全部使用或者以規定的組合使用來計算流量。

除此以外，只要不違反本發明的主旨，則亦可進行各種實施方式的變形或各實施方式的一部分彼此的組合。 [產業上之可利用性]

若為本發明，則可提供即使不進行偏移調整或相位調整亦可進行與先前相比感度更高的流量測定的科氏流量計。

1:管路 2:加振器 3:訊號產生器 4:第一檢測機構 5:第二檢測機構 6:第一鎖定放大器 7:第二鎖定放大器 8:流量計算部 11:支柱部分 12:水平部分 100:科氏流量計 C1～C5:螺線管線圈 M1～M5:磁鐵 R_c :科氏振動的振幅 R_f :強制振動的振幅 X_c 、X_f :同相分量 Y_c 、Y_f :正交分量 θ_c 、θ_f :相位偏差

圖1是表示本發明的第一實施方式的科氏流量計的外觀的示意立體圖。 圖2是表示第一實施方式的科氏流量計的整體構成的示意圖。 圖3是表示第一實施方式的科氏流量計的管路的振動狀態的示意圖。 圖4是表示第一實施方式的科氏流量計的因有無科氏振動而產生的差異的示意圖。 圖5是表示第一實施方式的科氏流量計的鎖定放大器的構成的示意圖。 圖6是表示基於第一實施方式的流量計算部的流量的計算結果的曲線圖。 圖7是表示第一實施方式的變形例中的基於流量計算部的流量的計算結果的曲線圖。 圖8是說明先前的科氏流量計中的偏移調整的示意圖。

1:管路

2:加振器

4:第一檢測機構

5:第二檢測機構

11:支柱部分

12:水平部分

100:科氏流量計

C1~C5:螺線管線圈

M1~M5:磁鐵

Claims (5)

1. 一種科氏流量計，其特徵在於包括： 加振器，以基準振動頻率對流體流動的管路進行加振； 第一檢測機構，檢測由利用所述加振器的加振力而引起的所述管路的強制振動； 第二檢測機構，檢測由科氏力而引起的科氏振動，所述科氏力因強制振動而在所述流體中產生； 第一鎖定放大器，輸入有具有所述基準振動頻率的基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第一檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第一檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、或者所述第一檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 中的至少任一者； 第二鎖定放大器，輸入有所述基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第二檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第二檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、或者所述第二檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 中的至少任一者；以及 流量計算部，基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量。
2. 如請求項1所述的科氏流量計，其中 所述流量計算部基於X_f 與Y_c 之比或Y_f 與X_c 之比的絕對值、或者使符號反轉後的值來計算流量。
3. 如請求項1或請求項2所述的科氏流量計，其中 所述第一鎖定放大器及所述第二鎖定放大器是雙相鎖定放大器。
4. 一種流量測定方法，是使用科氏流量計的流量測定方法，所述科氏流量計包括：加振器，以基準振動頻率對流體流動的管路進行加振；第一檢測機構，檢測由利用所述加振器的加振力而引起的所述管路的強制振動；第二檢測機構，檢測由科氏力而引起的科氏振動，所述科氏力因強制振動而在所述流體中產生；第一鎖定放大器，輸入有具有所述基準振動頻率的基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第一檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第一檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、或者所述第一檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 中的至少任一者；以及第二鎖定放大器，輸入有所述基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第二檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第二檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、或者所述第二檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 中的至少任一者，且所述流量測定方法的特徵在於， 基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量。
5. 一種科氏流量計用程式，是用於科氏流量計的程式，所述科氏流量計包括：加振器，以基準振動頻率對流體流動的管路進行加振；第一檢測機構，檢測由利用所述加振器的加振力而引起的所述管路的強制振動；第二檢測機構，檢測由科氏力而引起的科氏振動，所述科氏力因強制振動而在所述流體中產生；第一鎖定放大器，輸入有具有所述基準振動頻率的基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第一檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第一檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_f 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_f 、或者所述第一檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_f 中的至少任一者；以及第二鎖定放大器，輸入有所述基準週期信號作為參考信號，輸入有所述第二檢測機構的輸出信號作為測定信號，輸出所述第二檢測機構的輸出信號的振幅相對於參考信號的同相分量X_c 、所述振幅相對於參考信號的正交分量Y_c 、或者所述第二檢測機構的輸出信號相對於參考信號的相位偏差θ_c 中的至少任一者，且所述科氏流量計用程式的特徵在於， 使電腦發揮作為流量計算部的功能，所述流量計算部基於X_f 與Y_c 之比、Y_f 與X_c 之比、或者θ_f 與θ_c 之差中的至少任一者來計算在所述管路中流動的流體的流量。

Images