JP2712684B2 - コリオリ質量流量計 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、保守洗浄が容易で、耐震性が良好なコリオ
リ質量流量計に関するものである。
リ質量流量計に関するものである。
＜従来の技術＞ 第９図は従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
説明図である。
図において、１は配管Ａに、両端が取付けられたＵ字
形の測定管である。
形の測定管である。
２は管路Ａへの測定管１の取付けフランジである。
３はＵ字形をなす測定管１の先端に設けられた振動子
である。
である。
4,5は測定管１の両側にそれぞれ設けられた変位検出
センサである。
センサである。
以上の構成において、測定管１に測定流体が流され、
振動子３が駆動される。振動子３の振動方向の角速度
『ω』、測定流体の流速『Ｖ』（以下『 』で囲まれた
記号はベクトル量を表す。）とすると、 Fc＝−2m『ω』×『Ｖ』 のコリオリ力が働く、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。
振動子３が駆動される。振動子３の振動方向の角速度
『ω』、測定流体の流速『Ｖ』（以下『 』で囲まれた
記号はベクトル量を表す。）とすると、 Fc＝−2m『ω』×『Ｖ』 のコリオリ力が働く、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。
しかし、一般には、コリオリ力に比例した振動の振幅
は、加振による振動の振幅より極めて小さく、コリオリ
力に比例した振動の振幅を直接検出することが出来な
い。
は、加振による振動の振幅より極めて小さく、コリオリ
力に比例した振動の振幅を直接検出することが出来な
い。
今、第９図のＺ視の方向から見ると、振動子３の加振
により、振動方向をα、βに別けて考えると、流速
『Ｖ』の向きによって、第10図（Ａ）、（Ｂ）に示す如
く、コリオリ力の方向が異なるので、逆相となり、測定
管１が捩れながら振動する。これを変位検出センサ4,
5、例えば磁気センサで変位を検出し、変位検出センサ
4,5の変位の位相差が、（コリオリ力に比例した振動の
振幅）／（加振による振動の振幅）に比例するので質量
流量を求める事ができる。
により、振動方向をα、βに別けて考えると、流速
『Ｖ』の向きによって、第10図（Ａ）、（Ｂ）に示す如
く、コリオリ力の方向が異なるので、逆相となり、測定
管１が捩れながら振動する。これを変位検出センサ4,
5、例えば磁気センサで変位を検出し、変位検出センサ
4,5の変位の位相差が、（コリオリ力に比例した振動の
振幅）／（加振による振動の振幅）に比例するので質量
流量を求める事ができる。
位相差は波形がゼロをクロスする時間の差Δｔとして
測定出来るので、結果としてコリオリ力が測定出来る。
測定出来るので、結果としてコリオリ力が測定出来る。
第11図は従来より一般に使用されている他の従来の構
成説明図である。
成説明図である。
本従来例では、更に、ノイズを低減し、信号を大きく
とるために、測定管１を、２管式にしたものである。
とるために、測定管１を、２管式にしたものである。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、この様な、第11図装置においても、外
部振動等に対する耐震性は向上するが、測定流路が２本
に分離されていて、測定管の洗浄が困難になる、分岐部
に付着物が溜り易い、等の欠点を有する。
部振動等に対する耐震性は向上するが、測定流路が２本
に分離されていて、測定管の洗浄が困難になる、分岐部
に付着物が溜り易い、等の欠点を有する。
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、保守洗浄が容易で、耐震性が良好な
コリオリ質量流量計を提供するにある。
コリオリ質量流量計を提供するにある。
＜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、コリオリ力を
利用して質量流量を測定するコリオリ質量流量計におい
て、 測定流体の流れる直管状の測定管と、該測定管の管軸
に平行に設けられた平板と、該平板と前記測定管の両端
が固定される防振枠と、前記管軸に直交して設けられ前
記測定管の中央部付近で該測定管と前記平板とを結合す
る結合板と、前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板
と前記防振枠との間に対向して設けられ前記測定管と前
記平板を振動させる振動駆動装置と前記平板の変位速度
を測定する速度測定装置と、前記測定管の端部と結合板
の取付け部との中間部付近に設けられ該測定管と前記平
板との相対変位を検出する相対変位検出装置とを具備し
たことを特徴とするコリオリ質量流量計を構成したもの
である。
利用して質量流量を測定するコリオリ質量流量計におい
て、 測定流体の流れる直管状の測定管と、該測定管の管軸
に平行に設けられた平板と、該平板と前記測定管の両端
が固定される防振枠と、前記管軸に直交して設けられ前
記測定管の中央部付近で該測定管と前記平板とを結合す
る結合板と、前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板
と前記防振枠との間に対向して設けられ前記測定管と前
記平板を振動させる振動駆動装置と前記平板の変位速度
を測定する速度測定装置と、前記測定管の端部と結合板
の取付け部との中間部付近に設けられ該測定管と前記平
板との相対変位を検出する相対変位検出装置とを具備し
たことを特徴とするコリオリ質量流量計を構成したもの
である。
＜作 用＞ 以上の構成において、測定管の測定流体が流され、振
動子が駆動される。振動子により測定管と平板は同一方
向に振動する。
動子が駆動される。振動子により測定管と平板は同一方
向に振動する。
振動方向の角速度『ω』、測定管の内部を流れる測定
流体の流速『Ｖ』とすると、 Fc＝−2m『ω』×『Ｖ』 のコリオリ力が働く、流速『Ｖ』の向きによって、測定
管にはコリオリ力による変形が加わり、測定管は変形す
る。
流体の流速『Ｖ』とすると、 Fc＝−2m『ω』×『Ｖ』 のコリオリ力が働く、流速『Ｖ』の向きによって、測定
管にはコリオリ力による変形が加わり、測定管は変形す
る。
しかし、平板はコリオリ力の影響は受けない。従っ
て、コリオリ力による相対変位が相対変位測定装置によ
り測定される。
て、コリオリ力による相対変位が相対変位測定装置によ
り測定される。
而して、測定された相対変位信号を速度測定装置で割
算する事により質量信号が得られる。
算する事により質量信号が得られる。
一方、測定値にノイズとして働く、主配管の振動に対
して、測定管と平板は両端近くを、防振枠で固定されて
いるので、外部の振動を受け難い。
して、測定管と平板は両端近くを、防振枠で固定されて
いるので、外部の振動を受け難い。
以下、実施例に基づき詳細に説明する。
＜実施例＞ 第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面
図である。
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面
図である。
11は配管路と接続するフランジである。
12はロの字形の防振枠てある。
13は、測定流体の流れる直管状の測定管で、両端は防
振枠に固定されている。この場合は、配管路よりも管直
径は小さい直径から構成され、配管路と縮小部，拡大部
で結合されている。
振枠に固定されている。この場合は、配管路よりも管直
径は小さい直径から構成され、配管路と縮小部，拡大部
で結合されている。
14は測定管13の管軸に平行に設けられた平板で、両端
は防振枠に固定されている。平板14は、測定管13と最小
共振周波数が、同一になるように板厚が選ばれている。
は防振枠に固定されている。平板14は、測定管13と最小
共振周波数が、同一になるように板厚が選ばれている。
15は、測定管13の管軸に直交して設けられ、測定管13
の中央部付近で測定管13と平板14とを結合する結合板で
ある。
の中央部付近で測定管13と平板14とを結合する結合板で
ある。
16,17は、測定管13と管軸と平板14とに直交し結合板1
5と防振枠12との間に対向して設けられ、測定管13と平
板14を振動させる振動駆動装置と、平板14の変位速度を
測定する速度測定装置である。
5と防振枠12との間に対向して設けられ、測定管13と平
板14を振動させる振動駆動装置と、平板14の変位速度を
測定する速度測定装置である。
18は、測定管13の端部と結合板15の取付け部との中間
部付近に設けられ測定管13と平板14との相対変位を検出
する相対変位検出装置である。
部付近に設けられ測定管13と平板14との相対変位を検出
する相対変位検出装置である。
相対変位検出装置18は、この場合は、スリット181、
発光装置182と受光装置183よりなる。
発光装置182と受光装置183よりなる。
第４図に、電気回路ブロック図を示す。
21は、平板14と測定管13の相対変位を電圧に変換する
相対変位変換回路である。
相対変位変換回路である。
相対変位変換回路21はスリット181、発光装置182、受
光装置183、演算回路22とよりなる。
光装置183、演算回路22とよりなる。
23は、速度測定装置17の出力から、変位に比例した電
圧信号を出力する、速度信号回路である。
圧信号を出力する、速度信号回路である。
24は相対変位変換回路21の出力を平滑する平滑回路で
ある。
ある。
25は速度信号回路23の出力を平滑する平滑回路であ
る。
る。
26は平滑回路24と平滑回路25とを出力を割算する割算
回路である。
回路である。
27は、コイルと鉄心からなる振動駆動装置16の駆動回
路で、速度信号回路23の周波数信号と平滑回路25の平滑
信号を利用して、周波数、大きさをコントロールする。
路で、速度信号回路23の周波数信号と平滑回路25の平滑
信号を利用して、周波数、大きさをコントロールする。
以上の構成において、測定管13に測定流体が流され、
振動駆動装置16が駆動される。振動駆動装置16により測
定管13と平板14は同一方向に振動する。
振動駆動装置16が駆動される。振動駆動装置16により測
定管13と平板14は同一方向に振動する。
振動方向の角速度『ω』、測定管13の内部を流れる測
定流体の流速『Ｖ』とすると、 Fc＝−2m『ω』×『Ｖ』 のコリオリ力が働く、流速『Ｖ』の向きによって、測定
管13にはコリオリ力による変形が加わり、測定管13は変
形する。
定流体の流速『Ｖ』とすると、 Fc＝−2m『ω』×『Ｖ』 のコリオリ力が働く、流速『Ｖ』の向きによって、測定
管13にはコリオリ力による変形が加わり、測定管13は変
形する。
しかし、平板14はコリオリ力の影響は受けない。従っ
て、コリオリ力による相対変位が相対変位測定装置によ
り測定される。
て、コリオリ力による相対変位が相対変位測定装置によ
り測定される。
而して、測定された相対変位信号を、速度測定装置17
で割算する事により、質量信号が得られる。
で割算する事により、質量信号が得られる。
一方、測定値にノイズとして働く、主配管の振動に対
して、測定管13と平板14は両端近くを、防振枠12で固定
されているので、外部の振動を受け難い。
して、測定管13と平板14は両端近くを、防振枠12で固定
されているので、外部の振動を受け難い。
即ち、 第５図に、測定管13と平板14との動きを示す。
振動駆動装置16が駆動されると、結合板15に周期的な
力が加わり、一体の状態で撓み振動する。第７図（Ａ）
は測定流体の流れが無い場合、第７図（Ｂ）は測定流体
の流れが有る場合である。
力が加わり、一体の状態で撓み振動する。第７図（Ａ）
は測定流体の流れが無い場合、第７図（Ｂ）は測定流体
の流れが有る場合である。
測定流体の流れが無い場合は、第５図（Ａ）に示す如
く、平板14の変位δ１と測定管13の変位δ２は一致して
いる。従って、平板14を基準として見た測定管13の変位
δ２−δ１は第６図（Ａ）に示す如く、ゼロである。
く、平板14の変位δ１と測定管13の変位δ２は一致して
いる。従って、平板14を基準として見た測定管13の変位
δ２−δ１は第６図（Ａ）に示す如く、ゼロである。
測定流体の流れがある場合は、第５図（Ｂ）に示す如
く、測定管13には質量流量に比例したコリオリ力が加わ
り、測定管13は上下流で逆方向に歪む。従って、平板14
を基準として見た測定管13の変位δ２−δ１は第６図
（Ｂ）に示す如く、正弦波状に変化するが、これは、コ
リオリ力（即ち、質量流量）に比例する。
く、測定管13には質量流量に比例したコリオリ力が加わ
り、測定管13は上下流で逆方向に歪む。従って、平板14
を基準として見た測定管13の変位δ２−δ１は第６図
（Ｂ）に示す如く、正弦波状に変化するが、これは、コ
リオリ力（即ち、質量流量）に比例する。
δ２−δ１＝ｋωＭ（υ） ω：測定管13の角速度 Ｍ（υ）：質量流量 次に、第８図に相対変位検出装置18の部分の動きを示
す。
す。
第８図（Ａ）は相対変位が無い場合である。
発光装置182から出た光は、スリット181で遮られ、一
部が受光装置183に到達する。受光装置183は一対の構成
で、相対変位が無い場合には、同一の光量の光を受光す
る。
部が受光装置183に到達する。受光装置183は一対の構成
で、相対変位が無い場合には、同一の光量の光を受光す
る。
第８図（Ｂ）は相対変位が有る場合である。
スリット181が移動するために、一対の受光装置183に
到達する光はアンバランスとなる。
到達する光はアンバランスとなる。
夫々の光量をA1,A2とすれば、A2−A1は相対変位に比
例する。
例する。
而して、受光装置183の出力電圧Ｅ（A1）,E（A2）の
差を演算回路22で演算し、平滑回路24で平滑することに
より、下式のようにコリオリ力に比例した信号を得るこ
とが出来る。
差を演算回路22で演算し、平滑回路24で平滑することに
より、下式のようにコリオリ力に比例した信号を得るこ
とが出来る。
ED＝Ｅ（A2）−Ｅ（A1） ＝k2（A2−A1） ＝k2k3（δ２−δ１） ＝k1k2k3ωＭ（υ） 更に、結合板15の、速度測定装置17からの速度に比例
した出力Ｅυ＝k4ωで上記平滑信号を割る事により質量
信号に比例した信号が得られる。
した出力Ｅυ＝k4ωで上記平滑信号を割る事により質量
信号に比例した信号が得られる。
Eout＝ED/Eυ ＝（k1k2k3ωＭ（υ））／（k4ω） この結果、 （１）一本の配管から構成されていて、液だまり、分岐
部が無いので、保守、洗浄が容易である。
部が無いので、保守、洗浄が容易である。
（２）振動の検出には、測定管13と平板14の振動の差を
利用しているので、外部の振動を受け難い。
利用しているので、外部の振動を受け難い。
なお、速度測定装置17の速度を一定になるように駆動
する場合、割算回路26を省略してもよい。
する場合、割算回路26を省略してもよい。
相対変位検出装置18は、光学式でなく、静電容量式電
磁誘導式、ストレインゲージ式、PZTを用いてもよい。
磁誘導式、ストレインゲージ式、PZTを用いてもよい。
速度測定装置17は電磁誘導式でなく、変位センサの出
力を微分する方法、加速度センサの出力を積分する方法
でもよい。
力を微分する方法、加速度センサの出力を積分する方法
でもよい。
相対変位検出装置18の数は、結合板15の対称位置に一
対取付けたが、一対の変位信号をピックアップ後演算処
理する事によりS/N比を向上する事ができる。
対取付けたが、一対の変位信号をピックアップ後演算処
理する事によりS/N比を向上する事ができる。
センサの信号をA/D変換して演算すれば、演算精度を
向上する事ができる。
向上する事ができる。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明は、コリオリ力を利用し
て質量流量を測定するコリオリ質量流量計において、 測定流体の流れる直管状の測定管と、該測定管の管軸
に平行に設けられた平板と、該平板と前記測定管の両端
が固定される防振枠と、前記管軸に直交して設けられ前
記測定管の中央部付近で該測定管と前記平板とを結合す
る結合板と、前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板
と前記防振枠とを間に対向して設けられ前記測定管と前
記平板を振動させる振動駆動装置と前記平板の変位速度
を測定する速度測定装置と、前記測定管の端部と結合板
の取付け部との中間部付近に設けられ該測定管と前記平
板との相対変位を検出する相対変位検出装置とを具備し
たことを特徴とするコリオリ質量流量計を構成した。
て質量流量を測定するコリオリ質量流量計において、 測定流体の流れる直管状の測定管と、該測定管の管軸
に平行に設けられた平板と、該平板と前記測定管の両端
が固定される防振枠と、前記管軸に直交して設けられ前
記測定管の中央部付近で該測定管と前記平板とを結合す
る結合板と、前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板
と前記防振枠とを間に対向して設けられ前記測定管と前
記平板を振動させる振動駆動装置と前記平板の変位速度
を測定する速度測定装置と、前記測定管の端部と結合板
の取付け部との中間部付近に設けられ該測定管と前記平
板との相対変位を検出する相対変位検出装置とを具備し
たことを特徴とするコリオリ質量流量計を構成した。
この結果、 （１）一本の配管から構成されていて、液だまり、分岐
部が無いので、保守、洗浄が容易である。
部が無いので、保守、洗浄が容易である。
（２）振動の検出には、測定管と平板の振動の差を利用
しているので、外部の振動を受け難い。
しているので、外部の振動を受け難い。
従って、本発明によれば、保守洗浄が容易で、耐震性
が良好なコリオリ質量流量計を実現することが出来る。
が良好なコリオリ質量流量計を実現することが出来る。
第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面
図、第４図は第１図の電気回路ブロック図、第５図から
第８図は第１図の動作説明図、第９図は従来より一般に
使用されている従来例の構成説明図、第10図は第９図の
動作説明図、第11図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ある。 11……フランジ、12……防振枠、13……測定管、14……
平板、15……結合板、16……振動駆動装置、17……速度
測定装置、18……相対変位検出装置、181……スリッ
ト、182……発光装置、183……受光装置、21……相対変
位回路、22……演算回路、23……速度信号回路、24,25
……平滑回路、26……割算回路。
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面
図、第４図は第１図の電気回路ブロック図、第５図から
第８図は第１図の動作説明図、第９図は従来より一般に
使用されている従来例の構成説明図、第10図は第９図の
動作説明図、第11図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ある。 11……フランジ、12……防振枠、13……測定管、14……
平板、15……結合板、16……振動駆動装置、17……速度
測定装置、18……相対変位検出装置、181……スリッ
ト、182……発光装置、183……受光装置、21……相対変
位回路、22……演算回路、23……速度信号回路、24,25
……平滑回路、26……割算回路。
Claims (1)
- 【請求項１】コリオリ力を利用して質量流量を測定する
コリオリ質量流量計において、 測定流体の流れる直管状の測定管と、 該測定管の管軸に平行に設けられた平板と、 該平板と前記測定管の両端が固定される防振枠と、 前記管軸に直交して設けられ前記測定管の中央部付近で
該測定管と前記平板とを結合する結合板と、 前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板と前記防振枠
との間に対向して設けられ前記測定管と前記平板を振動
させる振動駆動装置と前記平板の変位速度を測定する速
度測定装置と、 前記測定管の端部と結合板の取付部との中間部付近に設
けられ該測定管と前記平板との相対変位を検出する相対
変位検出装置と を具備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34377689A JP2712684B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | コリオリ質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34377689A JP2712684B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | コリオリ質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199922A JPH03199922A (ja) | 1991-08-30 |
| JP2712684B2 true JP2712684B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=18364153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34377689A Expired - Lifetime JP2712684B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | コリオリ質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712684B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2558091B2 (ja) * | 1993-07-21 | 1996-11-27 | エンドレス ウント ハウザー フローテック アクチエンゲゼルシャフト | コリオリ式質量流量計 |
| DE102008002215A1 (de) | 2008-06-04 | 2009-12-10 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Strömungsparameters |
| CN104792379B (zh) * | 2015-04-08 | 2018-01-12 | 浙江大学 | 一种基于流体状态检测的科氏流量计振幅自适应控制方法 |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP34377689A patent/JP2712684B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03199922A (ja) | 1991-08-30 |
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