(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流れる流路が形成されたセンサチューブと、
前記センサチューブを加振する加振器と、
前記加振器に励振信号を出力する励振手段と、
前記加振器より上流側に設けられ、前記センサチューブの上流側の変位に応じた第１のセンサ信号を出力する第１のセンサと、
前記加振器より下流側に設けられ、前記センサチューブの下流側の変位に応じた第２のセンサ信号を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との時間差から前記センサチューブを流れる質量流量を演算する質量流量演算手段とを有する振動式測定装置であって、
前記励振手段が前記第２のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との第１の時間差を演算する第１の時間差演算手段と、
前記励振手段が前記第１のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第２のセンサ信号と前記第１のセンサ信号との第２の時間差を演算する第２の時間差演算手段と、
前記第１の時間差と前記第２の時間差との平均時間差を演算する平均時間差演算手段と、
前記平均時間差演算手段により演算された前記平均時間差と比較するための基準となる基準時間差範囲を予め記憶する記憶手段と、
前記平均時間差が前記基準時間差許容範囲を超える場合に異常有りと判定する異常判定処理を行う異常判定手段と、
を有することを特徴とする振動式測定装置。
【請求項２】
前記質量流量演算手段により演算された質量流量が所定時間一定であるか否かを判定する流量判定手段を有し、
前記異常判定手段は、前記流量判定手段により質量流量が所定時間一定であると判定された場合に前記異常判定処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の振動式測定装置。
【請求項３】
前記質量流量演算手段は、前記異常判定手段による前記異常判定処理が行なわれているとき、当該異常判定が行われる直前に演算された質量流量を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動式測定装置。
【請求項４】
内部に流体が流れる流路が形成されたセンサチューブと、
前記センサチューブを加振する加振器と、
前記加振器に励振信号を出力する励振手段と、
前記加振器より上流側に設けられ、前記センサチューブの上流側の変位に応じた第１のセンサ信号を出力する第１のセンサと、
前記加振器より下流側に設けられ、前記センサチューブの下流側の変位に応じた第２のセンサ信号を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との時間差から前記センサチューブを流れる質量流量を演算する質量流量演算手段とを有する振動式測定装置における前記時間差のゼロ点を演算するゼロ点演算方法であって、
前記励振手段が前記第２のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との第１の時間差を演算する第１の時間差演算工程と、
前記励振手段が前記第１のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第２のセンサ信号と前記第１のセンサ信号との第２の時間差を演算する第２の時間差演算工程と、
前記第１の時間差と前記第２の時間差との平均時間差を演算する平均時間差演算工程と、
前記平均時間差演算工程により演算された前記平均時間差と比較するための基準となる基準時間差許容範囲を予め記憶する記憶工程と、
前記平均時間差が前記基準時間差許容範囲を超える場合に異常有りと判定する異常判定工程と、
を有することを特徴とする振動式測定装置におけるゼロ点演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流れるセンサチューブの上流側変位と下流側変位との時間差に基づいて質量流量を演算する振動式測定装置及び振動式測定装置におけるゼロ点演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測流体が流れる流路を有するセンサチューブを振動させて被測流体の物理量（質量や密度など）を測定する測定装置として、コリオリ式質量流量計または振動式密度計と呼ばれる振動式測定装置がある。以下では、被測流体の質量流量を測定するコリオリ式質量流量計について説明する。
【０００３】
この振動式測定装置では、例えば、被測流体の質量流量を測定する場合、被測流体が流れるセンサチューブを当該センサチューブの固有振動数（共振周波数）で加振器により管径方向に振動させ、小さな駆動力でセンサチューブの振幅を大きくすることで、質量流量に比例したコリオリ力によるセンサチューブの変位をセンサ（「ピックアップ」とも呼ばれる）により検出するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
センサチューブにおける被測流体の流速がゼロ（流量＝ゼロ）のときは、上流側直管部分、下流側直管部分の相対変位が同じであるので、検出信号の時間差がゼロとなる。また、コリオリ力は、センサチューブの振動方向に働き、且つ上流側と下流側とで逆方向に作用するため、センサチューブの中間部分では捩れが生じる。すなわち、センサチューブにおける被測流体の流速がゼロ以上のときは、上流側直管部分における変位量に応じた検出信号は位相が進み、下流側直管部分における変位量に応じた検出信号は位相が遅れる。そのため、センサチューブの捩れ角に応じて得られた両検出信号の時間差がセンサチューブ内を流れる流体の質量流量に比例する。
【０００５】
ところで、センサチューブは、コリオリ力の作用方向と同じ方向に加振されるため、例えば、他の振動成分がセンサチューブに作用した場合、あるいは加振器、センサの取付位置精度やセンサチューブの加工精度のばらつきがあると、センサから出力される検出信号に雑音（ノイズ）が重畳される。そのため、コリオリ力による捩れ角に応じた両検出信号の時間差は、誤差を含んでいるおそれがある。
【０００６】
また、センサチューブは、ステンレス材などの金属パイプからなり、例えば、コリオリ力の検出感度を上げるために、肉薄パイプを使用した場合、温度の影響を受けやすくなる。さらに、センサチューブを流れる被測流体の温度が大幅に上昇したり、低下した場合には、センサチューブの弾性係数（ヤング率）が変化するため、センサチューブの固有振動数も変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許２５８３０１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の振動式測定装置では、センサチューブの流入側変位を測定する第１のセンサから出力された第１のセンサ信号と、センサチューブの流出側変位を測定する第２のセンサから出力された第２のセンサ信号との時間差に基づいて質量流量を計測するため、各センサ信号を生成する各回路（例えば、バリヤ回路、積分回路など）の温度特性の差違による伝達遅延時間に差が生じると、この伝達遅延時間差が計測誤差の原因となるという問題があった。
【０００９】
また、振動式測定装置では、周囲の温度変化や被測流体の温度変化により伝達遅延時間が変動するおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は上記各回路の伝達遅延時間差による計測誤差の変化に応じて、上記課題を解決した振動式測定装置及び振動式測定装置におけるゼロ点演算方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、内部に流体が流れる流路が形成されたセンサチューブと、
前記センサチューブを加振する加振器と、
前記加振器に励振信号を出力する励振手段と、
前記加振器より上流側に設けられ、前記センサチューブの上流側の変位に応じた第１のセンサ信号を出力する第１のセンサと、
前記加振器より下流側に設けられ、前記センサチューブの下流側の変位に応じた第２のセンサ信号を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との時間差から前記センサチューブを流れる質量流量を演算する質量流量演算手段とを有する振動式測定装置であって、
前記励振手段が前記第２のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との第１の時間差を演算する第１の時間差演算手段と、
前記励振手段が前記第１のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第２のセンサ信号と前記第１のセンサ信号との第２の時間差を演算する第２の時間差演算手段と、
前記第１の時間差と前記第２の時間差との平均時間差を演算する平均時間差演算手段と、
前記平均時間差演算手段により演算された前記平均時間差と比較するための基準となる基準時間差許容範囲を予め記憶する記憶手段と、
前記平均時間差が前記基準時間差許容範囲を超える場合に異常有りと判定する異常判定処理を行う異常判定手段と、
を有することを特徴とする。
（２）本発明は、前記質量流量演算手段により演算された質量流量が所定時間一定であるか否かを判定する流量判定手段を有し、
前記異常判定手段は、前記流量判定手段により質量流量が所定時間一定であると判定された場合に前記異常判定処理を行うことを特徴とする。
（３）本発明の前記質量流量演算手段は、前記異常判定手段による前記異常判定処理が行なわれているとき、当該異常判定が行われる直前に演算された質量流量を出力することを特徴とする。
（４）本発明は、内部に流体が流れる流路が形成されたセンサチューブと、
前記センサチューブを加振する加振器と、
前記加振器に励振信号を出力する励振手段と、
前記加振器より上流側に設けられ、前記センサチューブの上流側の変位に応じた第１のセンサ信号を出力する第１のセンサと、
前記加振器より下流側に設けられ、前記センサチューブの下流側の変位に応じた第２のセンサ信号を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との時間差から前記センサチューブを流れる質量流量を演算する質量流量演算手段とを有する振動式測定装置における前記時間差のゼロ点を演算するゼロ点演算方法であって、
前記励振手段が前記第２のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第１のセンサ信号と前記第２のセンサ信号との第１の時間差を演算する第１の時間差演算工程と、
前記励振手段が前記第１のセンサ信号に基づいて前記加振器を駆動している際における前記第２のセンサ信号と前記第１のセンサ信号との第２の時間差を演算する第２の時間差演算工程と、
前記第１の時間差と前記第２の時間差との平均時間差を演算する平均時間差演算工程と、
前記平均時間差演算工程により演算された前記平均時間差と比較するための基準となる基準時間差許容範囲を予め記憶する記憶工程と、
前記平均時間差が前記基準時間差許容範囲を超える場合に異常有りと判定する異常判定工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加振器を駆動している際における第１のセンサ信号と第２のセンサ信号との第１の時間差と、加振器を駆動している際における第２のセンサ信号と第１のセンサ信号との第２の時間差との平均時間差を演算し、平均時間差が基準時間差の許容範囲を超える場合に異常有りと判定するため、例えば、各センサ信号を生成する各回路の温度特性の差違による伝達遅延時間に差が生じた場合、この伝達遅延による計測誤差の有無を正確に判定することができ、計測結果の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による振動式測定装置の一実施例を示す正面図である。
【図２】振動式測定装置の側面図である。
【図３】流量計測制御回路を示すブロック図である。
【図４】流量計測時の第１、第２のセンサ信号の時間差の変化を示す図である。
【図５】流量演算制御回路が実行するゼロ点演算処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】変形例１の流量演算制御回路が実行する流量計測処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】変形例２の中点記録処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】変形例３の異常判定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１５】
〔振動式測定装置の構成〕
図１は本発明による振動式測定装置の一実施例の正面図である。図２は振動式測定装置の側面図である。なお、振動式測定装置は、被測流体の密度、及び密度を利用して質量流量を求めることができるため、振動式密度計及びコリオリ式質量流量計として用いられる。振動式密度計とコリオリ式質量流量計とは、同様な構成であるので、本実施例では質量流量計として用いた場合について詳細に説明する。
【００１６】
図１及び図２に示されるように、振動式測定装置１０は、マニホルド１１と、マニホルド１１の上面に接続され、平行に形成された逆Ｕ字状のセンサチューブ１２，１３と、センサチューブ１２，１３の円弧状の中間部分１２ｃ，１３ｃ間に取り付けられた加振器１４と、センサチューブ１２と１３との流入側の相対変位を検出する流入側振動ピックアップ（第１のセンサ）１５と、センサチューブ１２と１３との流出側の相対変位を検出する流出側振動ピックアップ（第２のセンサ）１６とを有する。
【００１７】
マニホルド１１は、例えば、直方体形状の金属ブロックからなり、一方の端部に流入口１１ａが設けられ、他方の端部に流出口１１ｂが設けられている。そして、センサチューブ１２，１３の流入側端部１２ａ，１３ａが流入口１１ａに連通され、センサチューブ１２，１３の流出側端部１２ｂ，１３ｂが流出口１１ｂに連通されている。したがって、流入口１１ａに流入された流体は、センサチューブ１２，１３を通過して流出口１１ｂより外部に流出される。
【００１８】
加振器１４は、センサチューブ１２の先端に取り付けられた励振コイル１４ａとセンサチューブ１３の先端に取り付けられたマグネット１４ｂからなる。また、図２に示す流出側振動ピックアップ１６は、センサチューブ１２に取り付けられたセンサコイル１６ａと、センサチューブ１３に取り付けられたマグネット１６ｂとからなる。なお、流入側振動ピックアップ１５は、図２において、流出側振動ピックアップ１６と重なって見えないが、流出側振動ピックアップ１６と同様に、振動するセンサチューブ１２に取り付けられたセンサコイル１５ａと、センサチューブ１３に取り付けられたマグネット１５ｂとからなる。
【００１９】
また、本実施例では、図１に示すように、センサチューブ１２，１３の流入側又はマニホルド１１の流入口１１ａ付近の温度を測定する温度センサ１７が設けられている。
【００２０】
加振器１４、流入側振動ピックアップ１５、流出側振動ピックアップ１６は、図１に示すように正面からみてセンサチューブ１２，１３の中間位置を横切る縦線に対して対称に、且つ加振器１４を中心に流入側振動ピックアップ１５と流出側振動ピックアップ１６とが左右対称に設けられている。そして、加振器１４は流量計測制御回路２０により駆動制御され、流入側振動ピックアップ１５、流出側振動ピックアップ１６よりそれぞれ出力された第１のセンサ信号ＳＡ、第２のセンサ信号ＳＢは、流量計測制御回路２０に入力される。
【００２１】
加振器１４は、励振コイル１４ａに正負のある交番電圧（交流信号）が印加されて生じる磁界に対してマグネット１４ｂが吸引又は反発することで、センサチューブ１２の中間部分を水平方向（Ｙ方向、図２参照）に振動させる。当然センサチューブ１３へはその反力として同じ力が働き、反対方向に振動する。
【００２２】
流入側振動ピックアップ１５は、センサコイル１５ａとマグネット１５ｂから構成されているので、センサコイル１５ａとマグネット１５ｂが流入側のセンサチューブ１２とセンサチューブ１３と共に近接・離間する。そのため、センサコイル１５ａからは、流入側におけるセンサコイル１５ａとマグネット１５ｂの変位量（変位速度）に応じた第１のセンサ信号ＳＡ（第１の変位検出信号）が出力される。
【００２３】
また、流出側振動ピックアップ１６は、上記センサコイル１６ａとマグネット１６ｂとから構成されているので、センサコイル１６ａ、マグネット１６ｂが流出側のセンサチューブ１２，１３と共に、近接・離間する。そのため、センサコイル１６ａからは、流出側におけるセンサコイル１６ａとマグネット１６ｂの変位量（変位速度）に応じた第２のセンサ信号ＳＢ（第２の変位検出信号）が出力される。
〔流量計測制御回路２０の構成〕
図３は、流量計測制御回路を示すブロック図である。図３に示されるように、流量計測制御回路２０は、本質安全防爆バリア回路３０（以下、「バリア回路３０」と略称する。）と、信号処理回路４０と、演算回路５０とを有する。
【００２４】
バリア回路３０は、本実施形態におけるセンサユニットの各センサコイル１５ａ，１６ａや加振器１４の励振コイル１４ａ、温度センサ１７に対する各信号を本質安全防爆化する。なお、バリア回路３０は、例えば電圧電流制限素子（例えば、ツェナーダイオード，抵抗）等からなる。
【００２５】
信号処理回路４０は、マイクロコンピュータからなり、振幅検出・励振検出部４１と、励振部（励振手段）４２と、温度測定部４３とを有する。
【００２６】
また、演算回路５０は、マイクロコンピュータからなり、ヤング率演算部５１と、流量演算制御回路５２と、アナログ出力部５４と、パルス出力部５５とを有する。流量演算制御回路５２は、時間差演算手段５２Ａと、質量流量演算手段５２Ｂと、平均時間差演算手段５２Ｃと、記憶手段５２Ｄと、異常判定手段５２Ｅとを有する。
【００２７】
ヤング率演算部５１は、温度測定手段４３から得られるヤング率に基づいて、時間差の補正を行う。また、ヤング率演算部５１は、得られた補正情報及び時間差情報を流量演算制御回路５２に出力する。
【００２８】
時間差演算手段５２Ａは、流量計測中に第１のセンサ信号ＳＡと第２のセンサ信号ＳＢとの第１の時間差ΔＴ１、及び第２のセンサ信号ＳＢと第１のセンサ信号ＳＡとの第２の時間差ΔＴ２を演算する。質量流量演算手段５２Ｂは、第１の時間差ΔＴ１、又は第２の時間差ΔＴ２に基づいて被測流体の質量流量を演算する。
【００２９】
平均時間差演算手段５２Ｃは、第１の時間差ΔＴ１と第２の時間差ΔＴ２との平均時間差を演算する。記憶手段５２Ｄは、平均時間差演算手段５２Ｃにより演算された平均時間差と比較するための基準時間差許容範囲を予め記憶する。
【００３０】
異常判定手段５２Ｅは、平均時間差と基準時間差許容範囲とを比較して当該平均時間差が基準時間差許容範囲内であれば異常無しと判定し、当該平均時間差が基準時間差許容範囲外であれば異常有りと判定する。異常判定手段５２Ｅにより異常なしと判定された場合は、質量流量演算手段５２Ｂによる流量計測値の計測精度が確認される。また、異常判定手段５２Ｅにより異常有りと判定された場合は、流量計測値に誤差が生じていることを報知するか、あるいは流量計測を中止する等の処置が行われる。
【００３１】
センサコイル１５ａ、１６ａと振幅検出・励振検出部４１とを接続する信号経路には、駆動信号切り替えスイッチ８０が設けられている。駆動信号切り替えスイッチ８０は、センサコイル１５ａから出力された第１のセンサ信号ＳＡ、またはセンサコイル１６ａから出力された第２のセンサ信号ＳＢの何れかを振幅検出・励振検出部４１における励振駆動信号を生成する際のトリガ信号として入力する。
【００３２】
また、センサコイル１５ａ、１６ａと演算回路５０とを接続する信号経路には、受信信号切り替えスイッチ８２が設けられている。受信信号切り替えスイッチ８２は、センサコイル１５ａから出力された第１のセンサ信号ＳＡ、及びセンサコイル１６ａから出力された第２のセンサ信号ＳＢの入力先となる演算回路５０の＋（ＣＨ１），−入力ポート（ＣＨ２）への入力を逆転させるように構成されている。
【００３３】
すなわち、時間差演算手段５２Ａは、受信信号切り替えスイッチ８２により＋，−入力ポートに入力されるセンサコイル１５ａ、１６ａからの各変位検出信号（各センサ信号）が切り替えられる。従って、時間差演算手段５２Ａは、受信信号切り替えスイッチ８２による切り替え前は第１のセンサ信号ＳＡと第２のセンサ信号ＳＢとの第１の時間差ΔＴ１を演算する第１の時間差演算手段となり、受信信号切り替えスイッチ８２による切り替え後は第２のセンサ信号ＳＢと第１のセンサ信号ＳＡとの第２の時間差ΔＴ２を演算する第２の時間差演算手段となる。
【００３４】
駆動信号切り替えスイッチ８０及び受信信号切り替えスイッチ８２は、夫々切り替え手段８４の駆動信号切り替え部８４Ａ、受信信号切り替え部８４Ｂからの切り替え信号により切り替わる。また、駆動信号切り替え部８４Ａ、受信信号切り替え部８４Ｂは、夫々流量演算制御回路５２から出力される切り替え制御信号に基づいて駆動信号切り替えスイッチ８０及び受信信号切り替えスイッチ８２に切り替え信号を出力する。
【００３５】
尚、駆動信号切り替えスイッチ８０及び受信信号切り替えスイッチ８２は、例えば、スイッチング素子からなり、図３に示すように模式的に示すと、切り替え信号のオン・オフにより各可動切片８０ａ、８２ａが切り替え動作するように構成されている。
【００３６】
また、流量計測制御回路２０には、外部電源６０から回路全体に電源を供給する電源回路７０が設けられている。
【００３７】
信号処理回路４０の振幅検出・励振検出部４１は、センサコイル１５ａ，１６ａから得られる各センサ信号ＳＡ，ＳＢからセンサチューブ１２，１３の振幅を検出し、センサチューブ１２、１３が共振状態の振幅まで増幅されたか否かを検出したり、振幅検出結果等に応じて共振状態の振幅に制御するための励振信号を検出する。
【００３８】
また、振幅検出・励振検出部４１は、検出した励振信号を励振部４２に出力する。更に、振幅検出・励振検出部４１は、検出した結果からバリア回路３０における電圧電流制限や電源回路７０からの電力供給を制御する制御信号を生成してそれぞれに対応する情報を出力する。具体的には、振幅検出・励振検出部４１は、センサチューブ１２，１３の振動を監視し、共振状態の振幅まで増幅されたか否かを判断し、その結果、充分な振幅が得られている場合には、ハイ（Ｈｉｇｈ）を、充分な振幅が得られていない場合には、ロー（Ｌｏｗ）を電源回路７０に出力する。
【００３９】
励振部４２は、上述した加振器１４の励振コイル１４ａに正負のある交番電圧を印加するための加振信号を生成し、バリア回路３０を介して励振コイル１４ａに出力する。また、温度測定部４３は、温度センサ１７により検出された温度信号から温度を測定し、測定された温度データを演算回路５０のヤング率演算部５１に出力する。
【００４０】
そして、センサチューブ１２，１３は、振動している（即ち、往復運動を繰り返している）ことから、縦軸を誘導起電力とし横軸を時間軸としたグラフに変位検出信号を記載すると正弦波状の信号となる。この正弦波状の信号の一周期において、所定の誘導起電力（例えば０ｍＶ）の値をゼロ点とした場合のプラス側の誘導起電力が生じている時間と、マイナス側の誘導起電力が生じている時間との比を「デューティ比」と呼んでいる。
【００４１】
従って、ゼロ点とする誘導起電力の値を、例えば、プラス側にシフトしたとすれば、その分プラス側の誘導起電力を生じている時間が短くなる分、マイナス側の誘導起電力を生じている時間が長くなることになり、その分、デューティ比もシフトすることになる。即ち、ゼロ点とする誘導起電力の値を変更することにより変位検出信号のデューティ比を変更することができる。また、本実施例では、ゼロ点をシフトしたときの誘導起電力の値を「ＤＣオフセット」と称している。
【００４２】
時間差演算手段５２Ａでは各変位検出信号がゼロ点と交差（ゼロクロス）したときの時間差を求めることとなる。そのため、時間差演算手段５２Ａにおいては、ＤＣオフセットの影響を受けずに流入側と流出側との時間差を正確に計測することができる。
【００４３】
質量流量演算手段５２Ｂは、時間差演算手段５２Ａから入力される時間差情報から流量に換算する。また、質量流量演算手段５２Ｂは、得られた流量情報をアナログ出力部５４に出力する。
【００４４】
アナログ出力部５４は、質量流量演算手段５２Ｂから入力される瞬時流量に相当するアナログ信号７１を生成する。また、アナログ出力部５４は、瞬時流量をパルス出力部５５に出力すると共に、得られたアナログ信号を、バリア回路３０を介してアナログ信号７１として出力する。
【００４５】
パルス出力部５５は、アナログ出力部５４から入力される瞬時流量から積算流量に相当する流量パルスを生成する。また、パルス出力部５５は、得られた流量パルスを、バリア回路３０を介して流量パルス信号７２として出力する。
【００４６】
電源回路７０は、外部電源６０から得られる電圧を制御し、信号処理回路４０や演算回路５０に電源電圧（Ｖｃｃ）を供給する。また、電源回路７０は、演算回路５０に対し所定のタイミングでリセット信号やリセット解除信号を出力することにより、適切なタイミングで演算回路５０による流量演算処理等を行わせる。
【００４７】
上記構成になる振動式測定装置１０において、流量計測時は流量計測制御回路２０によって加振器１４が駆動され、センサチューブ１２，１３の振動特性（固有振動数）に応じた周期、振幅でセンサチューブ１２，１３の中間部分１２ｃ，１３ｃを振動させる。そして、センサチューブ１２，１３は、マニホルド１１に固定された両端を支点として円弧状の中間部分１２ｃ，１３ｃが近接、離間方向（Ｙ方向、図２参照）に振動する。
【００４８】
このとき、振動するセンサチューブ１２と１３に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオリ力が発生する。そのため、センサチューブ１２の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これにより流入側振動ピックアップ１５の変位検出信号と流出側振動ピックアップ１６の変位検出信号との間に時間差が生じる。ここで、この流入側変位検出信号と流出側変位検出信号との時間差は、流量に比例するため、流量計測制御回路２０の流量演算制御回路５２においては、上述した構成により当該時間差に基づいて流量を演算する。
【００４９】
したがって、センサチューブ１２，１３の変位が流入側振動ピックアップ１５及び流出側振動ピックアップ１６により検出されると、上記センサチューブ１２，１３の振動に伴う時間差が求まり、流量演算制御回路５２の質量流量演算手段５２Ｂにより当該時間差が質量流量に変換される。
〔各変位検出信号の時間差の変化について〕
ここで、センサコイル１５ａ、１６ａからの出力される各変位検出信号（各センサ信号）ＳＡ、ＳＢの時間差の変化について図４を参照して説明する。
【００５０】
図４は流量計測時の第１、第２のセンサ信号の時間差の変化を示す図である。図４中、第１のセンサ信号ＳＡと第２のセンサ信号ＳＢとの第１の時間差ΔＴ１（＝ＳＡ−ＳＢ）と、第２のセンサ信号ＳＢと第１のセンサ信号ＳＡとの第２の時間差ΔＴ２（＝ＳＢ−ＳＡ）との変化が分かる。
【００５１】
第１の時間差ＴＡを演算する第１の時間差演算工程では、駆動フィードバックに第２のセンサ信号ＳＢを用いると共に、第１のセンサ信号ＳＡと第２のセンサ信号ＳＢとの第１の時間差ΔＴ１（＝ＳＡ−ＳＢ）を求める。図４に示す例では、流量がゼロのときのＴＡ＝４０μｓの時間差（従来計測された「ゼロ点」に相当する）が計測され、その後、流量の増加と共にＴＡ＝７０μｓに増加する。
【００５２】
第２の時間差ＴＢを演算する第２の時間差演算工程では、駆動フィードバックに第１のセンサ信号ＳＡを用いると共に、第２のセンサ信号ＳＢと第１のセンサ信号ＳＡとの第２の時間差ΔＴ２（＝ＳＢ−ＳＡ）を求める。図４に示す流量計測例では、流量がゼロのときのΔＴ２＝−２０μｓの時間差（従来計測された「ゼロ点」に相当する）が計測され、その後、流量の増加と共にＴＢ＝−５０μｓに減少する。
【００５３】
この場合の平均時間差は、第１の時間差演算工程で得られた第１の時間差と第２の時間差演算工程で得られた第２の時間差との平均値（ゼロ点の中点）であり、この場合、上記ＴＡ＝７０μｓとＴＢ＝−５０μｓとの中点ａ＝１０μｓとなる。
【００５４】
このように流量計測中において、第１の時間差演算工程で得られた第１の時間差ＴＡと第２の時間差演算工程で得られた第２の時間差ＴＢとの平均値（中点）を求めることにより、流量計測中のゼロ点を正確に求めることができる。さらに、流量計測中のゼロ点と予め設定された基準時間差許容範囲との比較により、ゼロ点変動量が許容範囲内か否かをチェックすることで、流量計測中の異常の有無（例えば、温度変化に伴う計測誤差の有無）を判定することが可能になる。
〔流量演算制御回路５２の制御処理について〕
流量演算制御回路５２では、流量計測処理と、ゼロ点演算処理とを並列処理している。通常、流量演算制御回路５２は、ゼロ点演算処理（後述する図５のＳ１１〜Ｓ２１の処理）を行っている間も第１の時間差ΔＴ１に基づいて質量流量を演算しており、アナログ出力部５４は、流量演算値に応じて質量流量演算手段５２Ｂから入力される瞬時流量に相当するアナログ信号７１（図３参照）を出力する。また、パルス出力部５５は、アナログ出力部５４から入力される瞬時流量から積算流量に相当する流量パルス信号７２（図３参照）を出力する。
【００５５】
ここで、流量演算制御回路５２が実行するゼロ点演算処理について説明する。
【００５６】
図５は流量演算制御回路５２が実行する制御処理の処理手順を示すフローチャートである。図５に示されるように、流量演算制御回路５２は、Ｓ１１で振幅検出・励振検出部４１に入力されるフィードバック信号が第２のセンサ信号ＳＢになるように駆動信号切り替え部８４Ａに指令信号を出力して駆動信号切り替えスイッチ８０を切り替える。これにより、センサコイル１６ａから出力された第２のセンサ信号ＳＢが駆動フィードバック信号として振幅検出・励振検出部４１に入力される。
【００５７】
次のＳ１２では、加振器１４によるセンサチューブ１２、１３の励振が安定したか否かをチェックしており、センサチューブ１２、１３の振幅が一定値で安定するまで、待機する。また、Ｓ１２において、センサチューブ１２、１３の振幅が一定値で安定したとき（ＹＥＳの場合）、Ｓ１３に進み、センサコイル１５ａから出力された第１のセンサ信号ＳＡが演算回路５０の＋入力ポート（ＣＨ１）に入力され、センサコイル１６ａから出力された第２のセンサ信号ＳＢが演算回路５０の−入力ポート（ＣＨ２）に入力されるように受信信号切り替え部８４Ｂからの指令信号を受信信号切り替えスイッチ８２に出力させる。
【００５８】
続いて、Ｓ１４では、第１のセンサ信号ＳＡから第２のセンサ信号ＳＢを差し引いた差（ＳＡ−ＳＢ）より第１の時間差ΔＴ１（図４参照）を求める（第１の時間差演算手段、第１の時間差演算工程）。
【００５９】
次のＳ１５では、振幅検出・励振検出部４１に入力されるフィードバック信号が第１のセンサ信号ＳＡになるように駆動信号切り替え部８４Ａに指令信号を出力して駆動信号切り替えスイッチ８０を切り替える。これにより、センサコイル１５ａから出力された第１のセンサ信号ＳＡが駆動フィードバック信号として振幅検出・励振検出部４１に入力される。
【００６０】
次のＳ１６では、加振器１４によるセンサチューブ１２、１３の励振が安定したか否かをチェックしており、センサチューブ１２、１３の振幅が一定値で安定するまで、待機する。また、Ｓ１６において、センサチューブ１２、１３の振幅が一定値で安定したとき（ＹＥＳの場合）、Ｓ１７に進み、センサコイル１５ａから出力された第１のセンサ信号ＳＡが演算回路５０の−入力ポート（ＣＨ２）に入力され、センサコイル１６ａから出力された第２のセンサ信号ＳＢが演算回路５０の＋入力ポート（ＣＨ１）に入力されるように受信信号切り替え部８４Ｂからの指令信号を受信信号切り替えスイッチ８２に出力させる。
【００６１】
続いて、Ｓ１８では、第２のセンサ信号ＳＢから第１のセンサ信号ＳＡを差し引いた差（ＳＢ−ＳＡ）より第２の時間差ΔＴ２（図４参照）を求める（第２の時間差演算手段、第２の時間差演算工程）。
【００６２】
次のＳ１９では、第１の時間差ΔＴ１と第２の時間差Δｔ２との平均値（中点ａ）をゼロ点として求める（平均時間差演算手段、平均時間差演算工程）。尚、時間差の平均値（中点ａ）は、ａ＝（ΔＴ１＋ΔＴ２）／２で求まる。
【００６３】
続いて、Ｓ２０では、上記平均値（中点ａ）の演算結果と予め記憶された平均値許容範囲とを比較する（異常判定手段、異常判定工程）。そして、Ｓ２０において、上記平均値（中点ａ）が平均値許容範囲外の場合（ＮＯの場合）、異常有りと判定してＳ２１に進み、異常信号を出力する。この異常信号が出力された場合、流量計測値に誤差が発生したことを記憶したり、あるいは流量計測を停止させることもある。
【００６４】
このように平均値（中点ａ）が平均値許容範囲外の場合は、異常有りと判定するため、例えば、各センサ信号を生成する各回路の温度特性の差違による伝達遅延時間に差が生じた場合、この伝達遅延による計測誤差の有無を正確に判定することができ、計測結果の信頼性を高めることが可能になる。
【００６５】
また、Ｓ２０において、上記ゼロ点となる平均値（中点ａ）が平均値許容範囲内の場合（ＹＥＳの場合）、異常無し（正常）と判定して上記Ｓ１１の処理に戻る。
〔変形例１について〕
図６は変形例１の流量演算制御回路５２が実行する流量計測処理の処理手順を示すフローチャートである。図６に示されるように、Ｓ３１では、予め定期的に設定されたゼロ点定期点検時に達したか否かをチェックしており、ゼロ点定期点検時でない場合（ＮＯの場合）は、Ｓ３２に進み、時間差ΔＴ１に基づいて流量演算を行う。変形例１では、ゼロ点定期点検時以外は流量演算処理を行う。
【００６６】
また、Ｓ３１において、予め定期的に設定されたゼロ点定期点検時に達した場合（ＹＥＳの場合）は、Ｓ３３に進み、時間差ΔＴ１に基づいて計測された流量計測値が予め設定された一定時間が経過するまで安定しているか否かをチェックする（流量判定手段、流量判定工程）。Ｓ３３において、流量計測値が一定時間経過する間安定しない場合（ＮＯの場合）は、Ｓ３２に進み、時間差ΔＴ１に基づいて流量を演算する。
【００６７】
また、Ｓ３３において、流量計測値が一定時間経過する間安定している場合（ＹＥＳの場合）は、Ｓ３４に進み、Ｓ３４〜Ｓ４４の処理を実行する。尚、Ｓ３４〜Ｓ４４の処理は、前述した図５のＳ１１〜Ｓ２１の処理と同じなので、ここではその説明を省略する。
【００６８】
変形例１では、流量が安定している状態（図４参照）のとき、Ｓ３４〜Ｓ４２の処理を実行して第１の時間差ΔＴ１と第２の時間差Δｔ２との平均値（中点ａ）をゼロ点として求める。そして、Ｓ４３、Ｓ４４により上記平均値（中点ａ）の演算結果と予め記憶された平均値許容範囲とを比較し、上記平均値（中点ａ）が平均値許容範囲外の場合（ＮＯの場合）、異常有りと判定して異常信号を出力する。尚、Ｓ４３、Ｓ４４の処理は、前述した図５のＳ２０、Ｓ２１の処理と同じなので、ここではその説明を省略する。
〔変形例２について〕
図７は変形例２の中点記録処理の処理手順を示すフローチャートである。図７に示されるように、Ｓ５１では、温度センサ１７により測定された温度検出信号を読み込む。温度センサ１７は、マニホルド１１に設けられており、マニホルド１１に接続されたセンサチューブ１２，１３を流れる被測流体の温度によってほぼセンサチューブ１２，１３と同じ温度を計測することができる。本実施例では、温度センサ１７により測定された温度データをセンサチューブ温度として記憶する。
【００６９】
次のＳ５２では、今回のゼロ点演算処理によって得られた中点ａとセンサチューブ温度との各データを読み込む。続いて、Ｓ５３に進み、各データをメモリに記憶する。メモリに記憶された各データは、中点ａのデータとセンサチューブ温度のデータとが関連して記憶されるため、温度変化に伴う中点ａの変動（変動量又は変動率）を確認することが可能になる。
〔変形例３について〕
図８は変形例３の異常判定処理の処理手順を示すフローチャートである。図８に示されるように、Ｓ６１では、中点ａのデータを温度範囲別（例えば、第１分類の温度範囲を１０°Ｃ〜２０°Ｃ、第２分類の温度範囲を２１°Ｃ〜３０°Ｃ、第３分類の温度範囲を３１°Ｃ〜４０°Ｃとする）に分類する。続いて、Ｓ６２に進み、分類された各温度範囲別に標準偏差を求める。
【００７０】
Ｓ６３では、当該標準偏差と予め設定された判定値とを比較し、標準偏差が判定値以上の場合（ＹＥＳの場合）は、異常有りと判定してＳ６４に進み、異常報知（アラーム）を行う。また、Ｓ６３において、標準偏差が判定値未満の場合（ＮＯの場合）は、異常無しと判定して今回の処理を終了する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
上記実施例では、センサチューブが逆Ｕ字状に形成された振動式測定装置を例に挙げて説明したが、センサチューブの形状としてはこれ以外のものにも適用できるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７２】
１０  振動式測定装置
１１  マニホルド
１２，１３  センサチューブ
１４  加振器
１４ａ  励振コイル
１４ｂ  マグネット
１５  流入側振動ピックアップ（第１のセンサ）
１５ａ、１６ａ  センサコイル
１５ｂ、１６ｂ  マグネット
１６  流出側振動ピックアップ（第２のセンサ）
１７  温度センサ
２０  流量計測制御回路
３０  本質安全防爆バリア回路
４０  信号処理回路
４１  振幅検出・励振検出部
４２  励振部
４３  温度測定部
５０  演算回路
５１  ヤング率演算部
５２  流量演算制御回路
５４  アナログ出力部
５５  パルス出力部
５２Ａ  時間差演算手段
５２Ｂ  質量流量演算手段
５２Ｃ  平均時間差演算手段
５２Ｄ  記憶手段
５２Ｅ  異常判定手段
７０  電源回路
８０  駆動信号切り替えスイッチ
８２  受信信号切り替えスイッチ
８４  切り替え手段
８４Ａ  駆動信号切り替え部
８４Ｂ  受信信号切り替え部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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