JP2011515697A

JP2011515697A - 二重ピックオフ振動式流量計

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Publication number: JP2011515697A
Application number: JP2011501776A
Authority: JP
Inventors: アダムルウィンター，; アンソニーウィリアムパンクラッツ，; ロジャースコットラヴィング，; リアシュルツ，
Original assignee: マイクロモーションインコーポレイテッド
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: EP2271899A1; AR070997A1; CN101981416A; WO2009120223A1; US20110023622A1; US8695439B2; EP2271899B1; JP5222996B2

Abstract

本発明に係る二重ピックオフ振動式流量計（１００）が提供されている。二重ピックオフ振動式流量計（１００）は、第一のフローチューブ（１０２Ａ）と、第二のフローチューブ（１０２Ｂ）とを備えており、第一のフローチューブ（１０２Ａ）および第二のフローチューブ（１０２Ｂ）は、実質的に相互に反対方向に向けて振動するように構成されている。振動式流量計（１００）は、第一のフローチューブ（１０２Ａ）および第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定される第一のピックオフ部（１０８Ａ）および第二のピックオフ部（１０８Ｂ）を有している第一のピックオフセンサー（１０８）をさらに備えており、第一のピックオフセンサー（１０８）は、第一のフローチューブ（１０２Ａ）および第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第一の長手方向の位置Ｘに設けられている。振動式流量計（１００）は、第一のフローチューブ（１０２Ａ）および第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１０９Ａ）および第二のピックオフ部（１０９Ｂ）を有している第二のピックオフセンサー（１０９）をさらに備えており、第二のピックオフセンサー（１０９）は、実質的に第一の長手方向の位置Ｘに、第一のピックオフセンサー（１０８）から相当間隔をおいて配置されている。

Description

本発明は振動式流量計に関するものであり、とくに二重ピックオフ振動式流量計に関するものである。

コリオリ質量流量計および振動式デンシトメータの如き振動式導管センサーは、流動物質を含有している振動導管の運動を検出するように動作することが一般的である。質量流量、密度などの如き導管内の物質に関連する物性について、導管に接続された運動トランスデューサから受信する測定信号を処理することにより求めることができる。物質を充填した振動システムの振動モードは、物質を収容する導管およびその導管に収容されている物質の質量、剛性および減衰特性から影響を受けるのが一般的である。

典型的なコリオリ質量流量計は、パイプラインまたは他の輸送システムにインラインで接続されているとともにシステム内のたとえば流体、スラリーなどの材料を移送する１つ以上の導管を有している。各導管は、たとえば単純曲げモード、ねじれモード、ラジアルモードおよび結合モード含む一組の固有の振動モードを有していると考えることが可能である。コリオリ質量流量測定の典型的な用途では、物質が導管を流れている際に、導管が１つ以上の振動モードで励振されて当該導管の運動が導管の複数の部位で間隔おいて測定される。励振は、導管を周期的に摂動するボイスコイルタイプのドライバの如き電気機械デバイスのようなアクチュエータにより通常加えられる。複数のトランスデューサ位置における運動間の測定時間の遅れまたは位相差を測定することによって質量流量を求めることが可能である。このような２つのトランスデューサ（または、ピックオフセンサー）が、１つ以上のフロー導管の振動に対する応答を測定するために通常用いられており、また、アクチュエータの上流側または下流側の位置に通常設けられている。これら２つのピックオフセンサーは、独立した２対のワイヤーの如きケーブルにより電子装置に接続されている。この装置は、２つのピックオフセンサーから信号を受信し、質量流量測定値を導出するためにこれらの信号を処理するようになっている。

振動式流量計は、比較的低圧で流れる流体の質量流量を測定するために用いられることが多い。しかしながら、非常に高い圧力下において流体の質量流量を測定する必要もある。流体の圧力が非常に高い条件下では、フロー導管および他のフロー処理装置を重くかつ強靱に製造する必要がある。

しかしながら、このような構造的強度では、流量計組立体を振動させることが問題となる。というのは、高圧流量計組立体が相当の剛性を有するからである。また、高圧流量計組立体は、振動に対する応答の測定を定量化することを困難なものとしている。というのは、この剛性に起因して、振動に対する応答が比較的小さいからである。加えて、構造体質量に対する非構造体質量の比に起因して、すなわち流体の質量が導管の質量よりも非常に小さいために、フローチューブの振動周波数が流動物質の流体密度により大きな影響を受けないからである。周波数の変化が小さいので、生じる振幅、ひいては生じるピックオフ電圧が最小となり、計器感度が低くなる。比較的小さなピックオフ電圧の識別は、信号に対する雑音の比が小さいために非常に困難なものとなる。

（発明の態様）
本発明の１つの態様では、二重ピックオフ振動式流量計は、実質的に相互に反対方向に向けて振動するように構成されている第一のフローチューブおよび第二のフローチューブと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに沿った第一の長手方向の位置Ｘに設けられている第一のピックオフセンサーと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、実質的に第一の長手方向の位置Ｘに設けられ、第一のピックオフセンサーから相当間隔をおいて配置されているピックオフセンサーとを備えている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ反対側に設けられている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ正反対に設けられている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーが、第一の長手方向の位置Ｘにおいて、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの頂部領域に取り付けられており、第二のピックオフセンサーが、底部領域に取り付けられている。

好ましくは、二重ピックオフ振動式流量計はさらに、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに沿った第二の長手方向の位置Ｚに設けられている第三のピックオフセンサーと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、実質的に第二の長手方向の位置Ｚに設けられ、第三のピックオフセンサーから相当間隔をおいて配置されている第四のピックオフセンサーとを備えている。

好ましくは、二重ピックオフ振動式流量計は、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられている少なくとも第一のドライバをさらに備えている。

好ましくは、二重ピックオフ振動式流量計は、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられている第一のドライバと、実質的に第三の長手方向の位置Ｙに設けられ、第一のドライバから間隔をおいて設置されている第二のドライバとを備えており、第一のドライバおよび第二のドライバは第一のフローチューブおよび第二のフローチューブを振動させる。

好ましくは、第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに対して実質的に質量バランスが取られている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに対して実質的に減衰バランスが取られている。

好ましくは、第一のピックオフ部が中空部を有しており、第一のピックオフ部および第二のピックオフ部が接近するとき、第二のピックオフ部が少なくとも部分的に中空部の中へと進入する。

本発明の１つの態様では、二重ピックオフ振動式流量計は、
実質的に相互に反対方向に向けて振動するように構成された第一のフローチューブおよび第二のフローチューブと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに沿った第一の長手方向の位置Ｘに設けられている第一のピックオフセンサーと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、実質的に第一の長手方向の位置Ｘに設けられ、第一のピックオフセンサーから相当間隔をおいて配置されている第二のピックオフセンサーと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに沿った第二の長手方向の位置Ｚに設けられている第三のピックオフセンサーと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部を有し、実質的に第二の長手方向の位置Ｚに設けられ、第三のピックオフセンサーから相当間隔をおいて配置されている第四のピックオフセンサーとを備えている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ反対側に設けられており、第三のピックオフセンサーおよび第四のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの第二の長手方向の位置Ｚにおいてほぼ反対側に設けられている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ正反対側に設けられており、第三のピックオフセンサーおよび第四のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの第二の長手方向の位置Ｚにおいてほぼ正反対側に設けられている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーが、第一の長手方向の位置Ｘにおいて、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの頂部領域に取り付けられており、第二のピックオフセンサーが底部領域に取り付けられおり、第三のピックオフセンサーが、第二の長手方向の位置Ｚにおいて、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの頂部領域に取り付けられており、第四のピックオフセンサーが、第二の長手方向の位置Ｚで、底部領域に取り付けられている。

好ましくは、二重ピックオフ振動式流量計は、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられている第一のドライバと、実質的に第三の長手方向の位置Ｙに設けられ、第一のドライバから間隔をおいて配置されている第二のドライバとをさらに備えており、第一のドライバおよび第二のドライバが第一のフローチューブおよび第二のフローチューブを振動させるように構成されている。

好ましくは、第一のピックオフセンサー、第二のピックオフセンサー、第三のピックオフセンサーおよび第四のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに対して実質的に質量バランスを取るように構成されている。

好ましくは、第一のピックオフセンサー、第二のピックオフセンサー、第三のピックオフセンサーおよび第四のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブに対して実質的に減衰バランスを取るように構成されている。

本発明の１つの態様では、二重ピックオフ振動式流量計を動作させる方法は、実質的に相互に反対方向に向けて振動するように構成されている二重ピックオフ振動式流量計の第一のフローチューブおよび第二のフローチューブを振動させることと、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの実質的に第一の長手方向の位置Ｘで固定されている第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーから複合信号を生成することとを含んでおり、複合信号が、第一の直線状のフローチューブおよび第二の直線状のフローチューブの実質的に相互に反対方向に向かう振動と関連している。

好ましくは、第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーが、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ正反対側に設けられている。

好ましくは、第一のピックオフセンサーが、第一の長手方向の位置Ｘにおいて、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの頂部領域に取り付けられており、第二のピックオフセンサーが、第一の長手方向の位置Ｘにおいて、底部領域に取り付けられている。

好ましくは、かかる方法は、第一のフローチューブおよび第二のフローチューブの実質的に第二の長手方向の位置Ｚにおいて取り付けられている第三のピックオフセンサーおよび第四のピックオフセンサーからの第二の複合信号を生成することをさらに含んでおり、当該第二の複合信号が第一の直線状のフローチューブおよび第二の直線状のフローチューブの実質的に相互に反対方向に向かう振動に関連している。

同一の参照番号はすべての図面上において同一の部品を表わしている。図面は必ずしも同一の縮尺ではないことはいうまでもない。
本発明の実施形態に係る二重ドライバ振動式流量計を示す図である。本発明の実施形態に係る二重ピックオフ振動式流量計を示す断面図である。同一の位置に設けられた一対のピックオフセンサーの応答を示すグラフである。第一のフローチューブのみを示す断面図である。

図１〜図４および下記記載には、本発明の最良のモードを作成および利用する方法を当業者に教示するための具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、下記の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することができる。したがって、本発明は、下記記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によりのみ限定される。

図１には、本発明の実施形態に係る二重ピックオフ振動式流量計１００が示されている。たとえば、二重ピックオフ振動式流量計１００がコリオリ流量計から構成されていてもよい。これに代えて、二重ピックオフ振動式流量計１００がデンシトメータから構成されていてもよい。二重ピックオフ振動式流量計１００は、第一のフローチューブ１０２Ａと、第二のフローチューブ１０２Ｂとを備えており、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂは、長手方向の長さＬを有し、端部材１０５を共有している。ブレースバー１０３は、フローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂに固定され、二重ピックオフ振動式流量計１００の振動特性を求めることができる。端部材１０５は、二重ピックオフ振動式流量計１００をパイプラインまたは導管へ結合する取り付け機能を提供することができる。加えて、端部材１０５は、流体の流れを第一のフローチューブ１０２Ａと第二のフローチューブ１０２Ｂとに実質的に分流するため、フロー分流機能を提供することができる。二重ピックオフ振動式流量計１００は、ピックオフセンサー１０８〜１１１と１つ以上のドライバ１２１，１２２とをさらに有している。

図示されているように、振動式流量計１００は直線状の振動式流量計から構成されていてもよい。これに代えて、振動式流量計１００には、湾曲したまたは非直線状のフローチューブが採用されてもよい。

二重ピックオフ振動式流量計１００を、高圧用途用に設計し、非常に厚い導管壁を用いて製造するようにしてもよい。その結果、フローチューブの剛性が非常に高くなり、ピックオフでのフローチューブの振幅が小さくなる。したがって、ピックオフの位置でのフローチューブのふれは比較的小さくなる。加えて、フローチューブの固有の振動周波数（すなわち、共振周波数）は、構造体質量に対する非構造体質量の比に起因し、フローチューブを流れる流体の流体密度により大きく影響を受けることはない。したがって、ピックオフセンサーでの質量流量の変化に対する振動周波数の変化が比較的小さいため、感度が低いものとなる。対応メータ機器（図示せず）は、振動周波数を正確に測定するためには、たとえば、通常５０ｍＶの入力を必要とする。振幅が小さいため、ピックオフセンサーにより非常に小さな振幅の電圧が出力されることになる。

先行技術での一つのアプローチはピックオフセンサーからの信号を単に増幅することである。しかしながら、ノイズの多い環境下では、増幅には実用上の上限が存在する。増幅されたノイズは、ピックオフ信号の区別を困難なものまたは不可能なものとする恐れがある。

二重ピックオフ振動式流量計１００は、第一のピックオフセンサー１０８と、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂに沿った第一の長手方向の位置Ｘに設けられている第二のピックオフセンサー１０９とを備えている。第一のピックオフセンサー１０８は第一のピックオフ部１０８Ａと第二のピックオフ部１０８Ｂとを有しており、第二のピックオフセンサー１０９は第一のピックオフ部１０９Ａと第二のピックオフ部１０９Ｂとを有している。第一のピックオフセンサー１０８および第二のピックオフセンサー１０９は第一の長手方向の位置Ｘに設けられ、第二のピックオフセンサー１０９は第一のピックオフセンサー１０８から相当間隔をおいて設けられている。一部の実施形態では、第一のピックオフセンサー１０８および第二のピックオフセンサー１０９は、第一の長手方向の位置Ｘにおいて２つのフローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂ上のほぼ反対側に設けられている。一部の実施形態では、第一のピックオフセンサー１０８および第二のピックオフセンサー１０９は、第一の長手方向の位置Ｘにおいて、２つのフローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂのほぼ正反対側に設けられている。一部の実施形態では、第一のピックオフセンサー１０８および第二のピックオフセンサー１０９は、図示されているように、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂのほぼ頂部領域または底部領域に取り付けられているかまたは固定されている。したがって、第一のピックオフセンサー１０８および第二のピックオフセンサー１０９は、ほぼ正反対側に設けられている。

加えて、二重ピックオフ振動式流量計１００は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂに沿った第二の長手方向の位置Ｚに設けられている第三のピックオフセンサー１１０および第四のピックオフセンサー１１１を備えている。第三のピックオフセンサー１１０は、第一のピックオフ部１１０Ａおよび第二のピックオフ部１１０Ｂを有しており、第四のピックオフセンサー１１１は、第一のピックオフ部１１１Ａおよび第二のピックオフ部１１１Ｂを有している。第四のピックオフセンサー１１１は、実質的に第二の長手方向の位置Ｚに設けられ、ピックオフセンサー１１０から間隔をおいて設けられている。一部の実施形態では、第三のピックオフセンサー１１０および第四のピックオフセンサー１１１は、２つのフローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂのほぼ反対側に設けられている。

第二の長手方向の位置Ｚは、第一の長手方向の位置Ｘから間隔をおいて配置されている。したがって、第三のピックオフセンサー１１０および第四のピックオフセンサー１１１は、第一のピックオフセンサー１０８および第二のピックオフセンサー１０９から長手方向に沿って間隔おいて配置されている。

二重ピックオフ振動式流量計１００は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂに沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられている１つ以上のドライバ１２１，１２２をさらに備えている。１つ以上のドライバ１２１，１２２は、フローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂをほぼ相互に反対方向に向けて振動させ、フローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂを交互に接近方向および離隔方向に向けて振動させる。

１つの実施形態では、単一（すなわち、第一の）ドライバ１２１だけが必要である。このような実施形態（図示せず）では、単一のドライバは、ほぼ第一のフローチューブ１０２Ａと第二のフローチューブ１０２Ｂとの間に、たとえばその間のギャップ内の位置に配置されてもよい。

これに代えて、フローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂが非常に高い剛性を有している場合には、１を超える数のドライバが必要となることもある。たとえば、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂにおいて所望の振幅を達成するために２つのドライバ１２１，１２２を用いることができる。２つのドライバ１２１，１２２を同一の長手方向の位置Ｙに設け、フローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂを実質的にユニゾンで（ｉｎｕｎｉｓｏｎ）振動させることができる。したがって、２つのドライバ１２１，１２２はフローチューブを接近方向および離隔方向に振動させることができる。

第三の長手方向の位置Ｙは、第一の長手方向の位置Ｘおよび第二の長手方向の位置Ｚから間隔をおいて配置されている。一部の実施形態では、第三の長手方向の位置Ｙを第一の長手方向の位置Ｘと第二の長手方向の位置Ｚとの間のほぼ中心に配置することができる。

各ピックオフセンサー１０８〜１１１は、対応するフローチューブに結合されている２つのピックオフ部を有している。ピックオフセンサー１０８は、第一のフローチューブ１０２Ａに結合される第一のピックオフ部１０８Ａと、第二のフローチューブ１０２Ｂに結合される第二のピックオフ部１０８Ｂとを有している。ピックオフセンサー１０９は、第一のフローチューブ１０２Ａに結合される第一のピックオフ部０９Ａと、第二のフローチューブ１０２Ｂに結合される第二のピックオフ部１０９Ｂとを有している。ピックオフセンサー１１０は、第一のフローチューブ１０２Ａに結合される第一のピックオフ部１１０Ａと、第二のフローチューブ１０２Ｂに結合される第二のピックオフ部１１０Ｂとを有している。ピックオフセンサー１１１は、第一のフローチューブ１０２Ａに結合される第一のピックオフ部１１１Ａと、第二のフローチューブ１０２Ｂに結合される第二のピックオフ部１１１Ｂとを有している。

フローチューブの相互に反対方向に向けた移動は、２つの対応するピックオフ部が接近方向にまたは離隔方向に向けて移動するため、２つのピックオフ部は、フローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂの振動するとき、相対的に移動し、離隔および接近する。このことにより、ピックオフ電圧信号が生成されることになる。

一部の実施形態では、第一のピックオフ部１０８Ａ〜１１１Ａは、少なくとも部分的に中空となっており、第一のピックオフ部１０８Ａ〜１１１Ａおよび第二のピックオフ部１０８Ｂ〜１１１Ｂが接近するとき、第二のピックオフ部１０８Ｂ〜１１１Ｂは少なくとも部分的に中空領域１５０の中へと進入する。これに代えて、ピックオフは他の協働形状を有していてもよい。

図に記載の実施形態では、二重ピックオフ振動式流量計１００は、第一のドライバ１２１と第二のドライバ１２２とを備えている。第一のドライバ１２１および第二のドライバ１２２はフローチューブを相互に反対方向に向けて振動させるよう協働する。２つのドライバを組み合わせると、駆動動力が増大する。第一のドライバ１２１は、第一のフローチューブ１０２Ａに結合される第一のドライバ部１２１Ａと、第二のフローチューブ１０２Ｂに結合される第二のドライバ部１２１Ｂとを有している。第二のドライバ１２２は、第一のフローチューブ１０２Ａに結合される第一のドライバ部１２２Ａと、第二のフローチューブ１０２Ｂに結合される第二のドライバ部１２２Ｂとを有している。

一部の実施形態では、第一のドライバ部１２１Ａ／１２２Ａは、少なくとも部分的に中空となっており、第二のドライバ部１２１Ｂ／１２２Ｂは、第一のドライバ部１２１Ａ／１２２Ａおよび第二のドライバ部１２１Ｂ／１２２Ｂが接近する（すなわち、相互に接近方向に移動する）とき、少なくとも部分的に中空領域の中へと進入する。これに代えて、これらのドライバは他の協働形状を有していてもよい。

バランスの取れた二重ドライバ構成は従来技術と対照的である。一つの従来技術のアプローチでは、２つのドライバ構成部品が１または２つのフローチューブの中心に作用するように設けられる単一ドライバが用いられている。これに代えて、他の従来技術に係るドライバ設計では、従来技術に係るドライバは、フローチューブの中央線からオフセットされているため、２つの従来技術に係るドライバ構成部品の質量バランスを取るため、フローチューブの両側の質量バランスを取るようにすることができる。

第一のドライバ１２１および第二のドライバ１２２は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂに対して実質的に質量バランスが取られている。第一のドライバ１２１および第二のドライバ１２２が一緒に動作すると、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂのほぼ中心において実質的に動作することとなる。したがって、第一のドライバ１２１および第二のドライバ１２２は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂにねじれ力またはトルクを加えない。一部の実施形態では、第一のドライバ１２１および第二のドライバ１２２は、第三の長手方向の位置Ｙにおいて第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂのほぼ正反対側に配置されている。

図示されている実施形態では、第一のドライバ１２１は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂのほぼ頂部領域へ取り付けられ、そこから延びている。それに対応して、第二のドライバ１２２は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂのほぼ底部領域へ取り付けられ、そこから延びている。その結果、第一のドライバ１２１および第二のドライバ１２２は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂを相互に反対方向に向かう振動運動により接近方向および離隔方向に振動させるべく、実質的にユニゾンで伸長および収縮する。さらに、ドライバ１２１，１２２の実質的にバランスの取れた構成により、減衰も同様にバランスが取れることが担保される。

図２は、本発明の実施形態に係る二重ピックオフ振動式流量計１００を示す断面図ＢＢである。断面図ＢＢは図中の長手方向の位置Ｘから得られたものである。この断面図には、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂが示されており、また、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂから延出している付随の取付要素１３１Ａ，１３１Ｂおよび取付要素１３２Ａ，１３２Ｂが示されている。これらの取付要素は、そのそれぞれに対応するピックオフ部１０８Ａ／１０８Ｂおよび１０９Ａ／１０９Ｂの一部分を受ける取付孔１３０を有しているため、第一のピックオフセンサー１０８および第二のピックオフセンサー１０９を取り付けることが可能となる。また、これらの取付要素は、取付孔１３０内の第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂへピックオフセンサー１０８，１０９を調節可能に固定してピックオフ部の相対的位置を調節することを可能とする位置決めネジまたは他の締結部材を受ける締結部材用の孔１３３をさらに有することができる。

上述のように、ピックオフセンサー１０８は第一のピックオフ部１０８Ａと第二のピックオフ部１０８Ｂとを有している。同様に、上述のように、ピックオフセンサー１０９は第一のピックオフ部１０９Ａと第二のピックオフ部１０９Ｂとを有している。

第一のピックオフ部１０８Ａは、永久磁石部１４５へ結合されている取付用延長部１４２Ａを有している。第二のピックオフ部１０８Ｂは、コイル部１４６へ結合されている取付用延長部１４２Ｂを有している。同様に、第一のピックオフ部１０９Ａは、永久磁石部１４８へ結合されている取付用延長部１４３Ａを有しており、第二のピックオフ部１０９Ｂは、コイル部１４９へ結合されている取付用延長部１４３Ｂを有している。有線式または無線式の信号通信手段（図示せず）は、コイル部１４６，１４９からの電気信号を、たとえば遠隔デバイスを含むメータ電子機器または他の処理デバイスへと転送することができる。振動時、コイル部１４６，１４９は、永久磁石部１４５，１４８の接近運動および離隔運動に応じて電流を発生する。したがって、第一のチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂが振動すると、ピックオフセンサー１０８，１０９内に（また同様に、ピックオフセンサー１１０，１１１内に）電気信号が生成させることになる。生じた電気信号の周波数および振幅は、フローチューブ１０２Ａ，１０２Ｂの振動の周波数および振幅を反映したものである。

図示されている実施形態では、取付要素１３１Ａ，１３１Ｂは、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂの頂部領域１６０に設けられており、取付要素１３２Ａ，１３２Ｂは、底部領域１６１に設けられている。したがって、取付要素１３２Ａ，１３２Ｂは、フローチューブの取付要素１３１Ａ，１３１Ｂとはほぼ正反対側に位置している。したがって、第一のピックオフセンサー１０８は、第二のピックオフセンサー１０９のほぼ正反対側に位置している。したがって、第一のピックオフセンサー１０８は頂部領域１６０に作用し、第二のピックオフセンサー１０９は底部領域１６１に作用する。しかしながら、他の位置も考えられており、本明細書および請求項の技術範囲内に含まれる。頂部領域１５０および底部領域１５１は例示を意図して符号が付されたものであり、ピックオフセンサー１０８〜１１１（または、振動式流量計１００）をいかなる向きに限定することを意図したものではない。

有利には、第一のピックオフセンサー１０８が第二のピックオフセンサー１０９とは反対側の位置にあることにより、いかなる質量バランスを取る必要がなくなりうる。バランスの取れていない単一のピックオフの場合、質量モーメントおよび減衰力に起因するモーメントが生じる。バランスが取れていない場合、これらのモーメントはフローチューブにねじれ力またはトルク力を発生させることになる。このねじれは、測定誤差の原因であり、不必要なモードの振動を生じてしまう。

本発明に係る二重ピックオフシステムの利点のうちの１つは、長手方向に沿った位置に設けられている一方のピックオフの円周上の位置とは反対側の位置に同等の他方のピックオフを設けることにより、ドライバまたはピックオフシステムの質量および減衰特性の影響のバランスを取る簡単な方法が提供されていることにある。単一のピックオフまたはドライバの質量を対向質量または釣り合いおもりを用いてバランスを取ることができるものの、ピックオフ電気信号または駆動力を生成するためになされた仕事に付随する減衰のバランスを取ることは容易なことではない。これらの力は、同一の磁気電気素子を同一のフローチューブの反対側に取り付けることによってバランスを取ることができる。

ねじれが生じる場合、二重ピックオフの位置によりねじれ運動の読み取り値が取り消され、横方向の振動運動のみが、振動信号処理デバイスで検出され、定量化される。さらに、このように位置決めすることにより、２つのピックオフセンサーが加法的な信号を生成することができるようになり、振動式流量計１００の振動の測定が向上される。

図３は、同一の位置に配置された一対のピックオフセンサー（たとえば、ピックオフセンサー１０８およびピックオフセンサー１０９）の応答を示すグラフである。グラフから明らかなように、ピックオフセンサー１０８により生成された第一の振動応答は、ピックオフセンサー１０９により生成された第二の振動応答とほぼ同一の振幅を有している。第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂの長手方向に沿ったほぼ同一の位置に設けることにより、第一の振動応答および第二の振動応答はほぼ同一の応答周波数および位相を呈することになる。したがって、グラフ内の「総合」ラインにより示されているように、第一の振動応答および第二の振動応答は加法的である。加法的な振動応答は、第一のフローチューブ１０２Ａおよび第二のフローチューブ１０２Ｂの中の流動物質の１つ以上流れ特性の量を定量するために後に用いられうる信号振幅の増幅を含むより良好な測定信号を生じる。

いうまでもなく、上記事項は、ピックオフセンサー１１０，１１１にも同様に当てはまる。その結果、４つのピックオフセンサー１０８〜１１１は、フロー特性を定量化するために用いられうる２つのより大きな、より強い複合信号を生成する。

図４は、第一のフローチューブ１０２Ａのみを示す断面図である。一部の実施形態では、永久磁石部１４５，１４８は少なくとも部分的に中空な領域１５０を有している。しかしながら、少なくとも部分的に中空領域が必要というわけではない。これらの永久磁石部１４５，１４８は、コイル部１４６，１４９が当該永久磁石部１４５，１４８に対して移動すると、コイル部１４６，１４９と相互に作用し、これらのコイル部１４６，１４９の中に電流を生じさせる磁性材料から形成することができる。

Claims

二重ピックオフ振動式流量計（１００）であって、
実質的に相互に反対方向に向けて振動するように構成されている第一のフローチューブ（１０２Ａ）および第二のフローチューブ（１０２Ｂ）と、
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１０８Ａ）および第二のピックオフ部（１０８Ｂ）を有し、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第一の長手方向の位置Ｘに設けられている第一のピックオフセンサー（１０８）と、
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１０９Ａ）および第二のピックオフ部（１０９Ｂ）を有し、実質的に前記第一の長手方向の位置Ｘに設けられ、前記第一のピックオフセンサー（１０８）から相当間隔をおいて配置されている第二のピックオフセンサー（１０９）と
を備えてなる、二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）および前記第二のピックオフセンサー（１０９）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の前記第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ反対側に設けられてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００））。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）および前記第二のピックオフセンサー（１０９）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の前記第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ正反対側に設けられてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）が、前記第一の長手方向の位置Ｘにおいて、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の頂部領域（１６０）に取り付けられ、前記第二のピックオフセンサー（１０８）が底部領域（１６１）で取り付けられてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部および第二のピックオフ部（１１０Ａ，１１０Ｂ）を有し、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第二の長手方向の位置Ｚに設けられている第三のピックオフセンサー（１１０）と、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１１１Ａ）および第二のピックオフ部（１１１Ｂ））を有し、実質的に前記第二の長手方向の位置Ｚに設けられ、前記第三のピックオフセンサー（１１０）から相当間隔をおいて配置されている第四のピックオフセンサー（１１１）とをさらに備えてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられている少なくとも第一のドライバ（１２１）をさらに備えてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のフローチューブ（１０２のＡ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられている第一のドライバ（１２１）と、実質的に前記第三の長手方向の位置Ｙに設けられ、前記第一のドライバ（１２１）から間隔をおいて配置されている第二のドライバ（１２２）とをさらに備えており、前記第一のドライバ（１２１）および前記第二のドライバ（１２２）が前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）を振動させるように構成されてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）および前記第二のピックオフセンサー（１０９）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に対して実質的に質量バランスが取られるように構成されてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）および前記第二のピックオフセンサー（１０９）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に対して実質的に減衰バランスが取られるように構成されてなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフ部（１０８Ａ，１０９Ａ）が中空部（１５０）を有しており、前記第一のピックオフ部（１０８Ａ，１０９Ａ）および前記第二のピックオフ部（１０８Ｂ，１０９Ｂ）が接近するとき、前記第二のピックオフ部（１０８Ｂ，１０９Ｂ）が少なくとも部分的に前記中空部（１５０）の中へと進入してなる、請求項１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
二重ピックオフ振動式流量計（１００）であって、
実質的に相互に反対方向に向けて振動するように構成された第一のフローチューブ（１０２Ａ）および第二のフローチューブ（１０２Ｂ）と、
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１０８Ａ）および第二のピックオフ部（１０８Ｂ）を有し、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第一の長手方向の位置Ｘに設けられている第一のピックオフセンサー（１０８）と、
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１０９Ａ）および第二のピックオフ部（１０９Ｂ）を有し、実質的に前記第一の長手方向の位置Ｘに設けられ、前記第一のピックオフセンサー（１０８）から相当間隔をおいて配置されている第二のピックオフセンサー（１０９）と、
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１１０Ａ）および第二のピックオフ部（１１０Ｂ）を有し、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第二の長手方向の位置Ｚに設けられている第三のピックオフセンサー（１１０）と、
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に固定されている第一のピックオフ部（１１１Ａ）および第二のピックオフ部（１１１Ｂ）を有し、実質的に前記第二の長手方向の位置Ｚに設けられ、前記第三のピックオフセンサー（１１０）から相当間隔をおいて配置されている第四のピックオフセンサー（１１１）と
を備えてなる、二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）および前記第二のピックオフセンサー（１０９）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ反対側に設けられており、前記第三のピックオフセンサー（１１０）および前記第四のピックオフセンサー（１１１）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の第二の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ反対側に設けられてなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）および前記第二のピックオフセンサー（１０９）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ正反対側に設けられており、前記第三のピックオフセンサー（１１０）および前記第四のピックオフセンサー（１１１）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の第二の長手方向の位置Ｚにおいてほぼ正反対側に設けられてなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）が、前記第一の長手方向の位置Ｘにおいて、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の頂部領域（１６０）に取り付けられており、前記第二のピックオフセンサー（１０８）が底部領域（１６１）で取り付けられおり、前記第三のピックオフセンサー（１１０）が、前記第二の長手方向の位置Ｚにおいて、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）の頂部領域（１６０）に取り付けられており、前記第四のピックオフセンサー（１１１）が、前記第二の長手方向の位置Ｚで、前記底部領域（１６１）に取り付けられてなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられる少なくとも第一のドライバ（１２１）をさらに備えてなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に沿った第三の長手方向の位置Ｙに設けられている第一のドライバ（１２１）と、実質的に前記第三の長手方向の位置Ｙに設けられ、前記第一のドライバ（１２１）から間隔をおいて配置されている第二のドライバ（１２２）とをさらに備えており、前記第一のドライバ（１２１）および前記第二のドライバ（１２２）が前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）を振動するように構成されてなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）、前記第二のピックオフセンサー（１０９）、前記第三のピックオフセンサー（１１０）および前記第四のピックオフセンサー（１１１）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に対して実質的に質量バランスを取るように構成されてなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフセンサー（１０８）、前記第二のピックオフセンサー（１０９）、前記第三のピックオフセンサー（１１０）および前記第四のピックオフセンサー（１１１）が、前記第一のフローチューブ（１０２Ａ）および前記第二のフローチューブ（１０２Ｂ）に対して実質的に減衰バランスを取るように構成されてなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
前記第一のピックオフ部（１０８Ａ，１０９Ａ）が中空部（１５０）を有しており、前記第一のピックオフ部（１０８Ａ，１０９Ａ）および前記第二のピックオフ部（１０８Ｂ，１０９Ｂ）が接近するとき、前記第二のピックオフ部（１０８Ｂ，１０９Ｂ）が少なくとも部分的に前記中空部（１５０）の中へ進入してなる、請求項１１に記載の二重ピックオフ振動式流量計（１００）。
二重ピックオフ振動式流量計を動作させる方法であって、
実質的に相互に反対方向に向けて振動するように構成されている前記二重ピックオフ振動式流量計の第一のフローチューブおよび第二のフローチューブを振動させることと、
実質的に前記第一のフローチューブおよび前記第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいて固定されている第一のピックオフセンサーおよび第二のピックオフセンサーから複合信号を生成することとを含んでおり、
前記複合信号が、前記第一の直線状のフローチューブおよび前記第二の直線状のフローチューブの実質的に相互に反対方向に向かう振動と関連する、方法。
前記第一のピックオフセンサーおよび前記第二のピックオフセンサーが、前記第一のフローチューブおよび前記第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ反対側に設けられている、請求項２０に記載の方法。
前記第一のピックオフセンサーおよび前記第二のピックオフセンサーが、前記第一のフローチューブおよび前記第二のフローチューブの第一の長手方向の位置Ｘにおいてほぼ正反対に設けられている、請求項２０に記載の方法。
前記第一のピックオフセンサーが、前記第一の長手方向の位置Ｘにおいて、前記第一のフローチューブおよび前記第二のフローチューブの頂部領域に取り付けられており、前記第二のピックオフセンサーが、前記第一の長手方向の位置Ｘにおいて、底部領域に取り付けられている、請求項２０に記載の方法。
前記第一のピックオフセンサーおよび前記第二のピックオフセンサーが、前記第一のフローチューブおよび前記第二のフローチューブに対して実質的に質量バランスが取られている、請求項２０に記載の方法。
前記第一のピックオフセンサーおよび前記第二のピックオフセンサーが、前記第一のフローチューブおよび前記第二のフローチューブに対して実質的に減衰バランスが取られている、請求項２０に記載の方法。
実質的に前記第一のフローチューブおよび前記第二のフローチューブの第二の長手方向の位置Ｚにおいて取り付けられている第三のピックオフセンサーおよび第四のピックオフセンサーからの第二の複合信号を生成することをさらに含んでおり、該第二の複合信号が前記第一の直線状のフローチューブおよび前記第二の直線状のフローチューブの実質的に相互に反対方向に向かう振動に関連する、請求項２０に記載の方法。