(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体が流れる測定チューブを振動させ、サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位の位相を算出する位相演算部と、
所定の基準に従って前記振動変位の位相の有効無効を判定する位相有効判定部と、
を備え、
前記位相有効判定部は、前記振動変位の位相がπ／４の奇数倍を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定することを特徴とするコリオリ流量計。
【請求項２】
前記位相有効判定部が連続して無効と判定した回数をカウントするカウンタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項３】
有効とされた前記位相について、時間的に前後する位相の位相差と、前記カウンタのカウンタ値に基づいて求められる前記前後の位相のサンプリング時間差とに基づいて前記測定チューブの振動周波数を算出する周波数算出部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計。
【請求項４】
サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位をsinθとした場合、cosθを算出するフィルタ部をさらに備え、
前記位相演算部は、tan−１（sinθ／cosθ）により、前記位相を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコリオリ流量計。
【請求項５】
前記sinθおよび前記cosθの符号に基づいて、算出された前記位相の補正を行なう位相補正部をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のコリオリ流量計。
【請求項６】
前記位相有効判定部は、前記位相に代え、前記sinθ、前記cosθおよびtanθのいずれかが、θをπ／４の奇数倍としたときの値を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定することを特徴とする請求項４または５に記載のコリオリ流量計。
【請求項７】
有効とされた前記測定チューブの上流の振動変位の位相と、有効とされた下流の振動変位の位相との位相差を算出する位相差算出部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコリオリ流量計。
【請求項８】
前記位相差算出部は、同じタイミングでサンプリングされた上流の振動変位の位相と下流の振動変位の位相を対象に、前記位相差を算出することを特徴とする請求項７に記載のコリオリ流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定流体の質量流量を測定するコリオリ流量計に係り、特に、測定チューブの振動変位の位相に基づく振動周波数算出に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定流体が流れる測定チューブを、両端を支点として上下振動させたときに働くコリオリ力を利用して、測定チューブの上流の振動と下流の振動との位相差に基づいて被測定流体の質量流量を測定するコリオリ流量計が知られている。
【０００３】
コリオリ流量計では、測定チューブを固有周波数で振動させるため、測定チューブの振動周波数を測定することで、測定チューブ内を流れる被測定流体の密度も計測することができる。位相差を測定する際および振動周波数を測定する際には、サンプリングして取得した測定チューブの振動変位の位相の算出が行なわれる。
【０００４】
図８は、特許文献１に記載された従来のコリオリ流量計の構成を示すブロック図である。ここでは、特許文献１の記載事項を要約し、従来のコリオリ流量計の構成および動作について説明する。
【０００５】
図８において、センサ部ＳＮＳは、被測定流体を流す測定チューブ、測定チューブの両端を固定する支持部材、測定チューブを上下に機械振動させる加振器４、測定チューブの上流側の振動変位を検出する上流センサ５Ａ、測定チューブの下流側の振動変位を検出する下流センサ５Ｂ、支持部材の近傍に設けられた温度センサ６などにより構成されている。なお、ここでは、直管の測定チューブを想定しているが、Ｕ字管等の測定チューブを用いるようにしてもよい。
【０００６】
クロック信号発振器１７は測定チューブの振動とは関係なしに、所定のサンプリング周期を持つタイミング信号Ｔｃを生成する。一方、上流センサ５Ａの変位信号ＳＡは、トラックアンドホールド（Ｔ＆Ｈ）回路１８に出力され、タイミング信号Ｔｃにより変位信号ＳＡの各周期のＮ個の時点で順次サンプル／ホールドされる。
【０００７】
ホールドされた変位信号ＳＡはアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１９に出力され、ここで順次デジタル信号ＤＡ２に変換された後、デジタル形式で処理されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０に出力される。
【０００８】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０は、測定チューブの振動周波数付近よりも高い周波数成分を除去して、デジタルフィルタの一種であるＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ２１Ａにデジタル信号ＤＡ３として出力する。
【０００９】
ＦＩＲフィルタ２１Ａは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と同相の出力信号ＤＡ４に変換する同相デジタルフィルタである。
【００１０】
また、デジタル信号ＤＡ３は、ＦＩＲフィルタ２１Ｂにも出力される。このＦＩＲフィルタ２１Ｂは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と９０°異なる位相の出力信号ＤＡ５に変換する異相デジタルフィルタである。
【００１１】
したがって、ＦＩＲフィルタ２１Ａの出力デジタル信号ＤＡ４と、ＦＩＲフィルタ２１Ｂの出力デジタル信号ＤＡ５との位相差は９０°となり、デジタル信号ＤＡ４をAsinθと表わすと、デジタル信号ＤＡ５はAcosθで表わすことができる。ＦＩＲフィルタ２１ＡとＦＩＲフィルタ２１Ｂとでヒルベルト変換器２１を構成する。
【００１２】
位相演算部２３は、デジタル信号ＤＡ４とデジタル信号ＤＡ５との比率を演算し、そのtan−１を演算して位相信号θＡ２を算出する。
【００１３】
上流センサ５Ａの変位信号ＳＡと同様に、下流センサ５Ｂの変位信号ＳＢは、トラックアンドホールド（Ｔ＆Ｈ）回路２４に出力され、タイミング信号Ｔｃにより順次サンプル／ホールドされる。ホールドされた変位信号ＳＢはアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２５に出力され、ここで順次デジタル信号ＤＢ２に変換された後、デジタル形式で処理されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６に出力される。
【００１４】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６は、測定チューブの振動周波数付近よりも高い周波数成分を除去して、ＦＩＲフィルタ２７Ａにデジタル信号ＤＢ３として出力する。ＦＩＲフィルタ２７Ａは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と同相の出力信号ＤＢ４に変換する同相デジタルフィルタである。
【００１５】
また、デジタル信号ＤＢ３は、ＦＩＲフィルタ２７Ｂにも出力される。このＦＩＲフィルタ２７Ｂは、入力信号から測定チューブの振動周波数付近の周波数を抽出し、入力信号と９０°異なる位相の出力信号ＤＢ５に変換する異相デジタルフィルタである。
【００１６】
したがって、ＦＩＲフィルタ２７Ａの出力デジタル信号ＤＢ４と、ＦＩＲフィルタ２７Ｂの出力デジタル信号ＤＢ５との位相差は９０°となる。ＦＩＲフィルタ２７ＡとＦＩＲフィルタ２７Ｂとでヒルベルト変換器２７を構成する。
【００１７】
位相演算部２９は、デジタル信号ＤＢ４とデジタル信号ＤＢ５との比率を演算し、そのtan−１を演算して位相信号θＢ２を算出する。
【００１８】
位相差演算回路３０は位相演算部２３から順次出力される位相信号θＡ２と、位相演算部２９から順次出力される位相信号θＢ２との差を演算する。これを平均化回路３１が平均し、位相差信号θ２として出力する。この位相差信号θ２は被測定流体の質量流量に比例することとなる。
【００１９】
時間遅れ要素３２は位相演算部２３から出力される位相信号θＡ２をサンプル周期Ｔだけ遅らされて出力する。したがって、時刻ｔ０においては、１サンプル点手前の位相信号θＡ２´が周波数演算器３３に出力される。
【００２０】
周波数演算器３３はこれらの位相信号θＡ２とθＡ２´との差を２πＴで割算する演算を行ない、時点ｔ０における加振周波数ｆｃを求める。これを平均化回路３４で多数のサンプリング点で求めた加振周波数ｆｃの平均の加振周波数ｆｃ´として出力する。
【００２１】
また、励振回路３５には上流センサ５Ａの変位信号ＳＡが入力され、この変位信号ＳＡに対応する加振電圧を加振器４に出力し、加振器４を、例えば、正弦波状に駆動する。一方、温度センサ６からは、温度信号ＳＴ１がトラックアンドホールド（Ｔ＆Ｈ）回路３７に出力される。タイミング信号Ｔｃによりホールドされた多数の温度信号は、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３８でデジタル信号に変換された後、平均化回路３９に出力され、ここで平均されて温度信号ＳＴ２として出力される。
【００２２】
密度演算器４０は、加振周波数ｆｃ´と温度信号ＳＴ２とを入力して被測定流体の密度の演算を演算する。なお、密度信号Ｄは、基準温度において被測定流体が測定チューブに充満している状態の共振周波数をｆＶ、測定チューブが空の状態の共振周波数をｆ０とし、Ｋ１、Ｋ２を定数とすると、
ｆＶ＝ｆｃ´＋Ｋ１・ＳＴ２
Ｄ＝Ｋ２（ｆ０２−ｆＶ２）／ｆＶ２
により求めることができる。
【００２３】
質量流量演算器４１は、密度信号Ｄ、加振周波数ｆｃ´、位相差信号θ２、温度信号ＳＴ２を入力して質量流量を演算する。なお、質量流量ＱＭは、ｆ（ＳＴ２）を温度の補正項、ｆ（Ｄ）を密度の補正項とすると、
ＱＭ＝ｆ（ＳＴ２）・ｆ（Ｄ）・tanθ２／ｆｃ´
により求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平７−１８１０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
上述のように、測定チューブの振動周波数を測定する際に、位相信号θＡ２の算出が行なわれ、位相信号θＡ２の算出においては、θＡ２＝tan−１（sinθＡ２／cosθＡ２）の演算が行なわれる。ここで、AsinθＡ２＝ＤＡ４、AcosθＡ２＝ＤＡ５であり、ＤＡ４・ＤＡ５ともノイズや測定誤差を含む測定値である。
【００２６】
この演算において、図９に示すように、sinθＡ２あるいはcosθＡ２がゼロに近い小さい値になるときは、ノイズ成分や測定誤差が相対的に大きくなる。このため、sinθＡ２あるいはcosθＡ２がゼロに近い小さい値のときに得られた位相信号θＡ２の演算結果を用いて振動周波数を算出すると、精度の悪い測定データとなって、値にばらつきを含むことになる。
【００２７】
そこで、本発明は、コリオリ流量計において、測定チューブの振動周波数算出の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するため、本発明のコリオリ流量計は、被測定流体が流れる測定チューブを振動させ、サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位の位相を算出する位相演算部と、所定の基準に従って前記振動変位の位相の有効無効を判定する位相有効判定部と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
有効とされた前記位相について、時間的に前後する位相の位相差と、前記前後の位相のサンプリング時間差とに基づいて前記測定チューブの振動周波数を算出する周波数算出部をさらに備えるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、前記位相有効判定部は、前記振動変位の位相がπ／４の奇数倍を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定することができる。
【００３１】
また、サンプリングして得られた前記測定チューブの振動変位をsinθとした場合、cosθを算出するフィルタ部をさらに備え、前記位相演算部は、tan−１（sinθ／cosθ）により、前記位相を算出するようにしてもよい。
【００３２】
このとき、前記sinθおよび前記cosθの符号に基づいて、算出された前記位相の補正を行なう位相補正部をさらに備えることができる。
【００３３】
また、前記位相有効判定部は、前記sinθ、前記cosθおよびtanθのいずれかが、θをπ／４の奇数倍としたときの値を中心とした所定範囲内である場合に、位相が有効であると判定するようにしてもよい。
【００３４】
また、有効とされた前記測定チューブの上流の振動変位の位相と、有効とされた下流の振動変位の位相との位相差を算出する位相差算出部をさらに備えることができる。
【００３５】
このとき、前記位相差算出部は、同じタイミングでサンプリングされた上流の振動変位の位相と下流の振動変位の位相を対象に位相差を算出することが望ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、コリオリ流量計において、測定チューブの振動周波数算出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係るコリオリ流量計において、振動変位の位相を算出し、測定チューブの振動周波数を算出する機能と、振動変位の位相差を算出する機能に関する構成を抽出したブロック図である。
【図２】位相補正について説明する図である。
【図３】有効な位相について説明する図である。
【図４】周波数算出の際の処理の流れについて説明するフローチャートである。
【図５】周波数算出の際の処理の具体例を示すタイミング図である。
【図６】本実施形態の第１の別例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態の第２の別例を示すブロック図である。
【図８】従来のコリオリ流量計の構成を示すブロック図である。
【図９】sinθあるいはcosθがゼロに近い小さい値になるときを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るコリオリ流量計において、測定チューブの上流側の振動変位の位相を算出し、測定チューブの振動周波数を算出する機能と、測定チューブの上流側と下流側の振動変位の位相差を算出する機能に関する構成を抽出したブロック図である。なお、従来と同じ機能ブロックについては同じ符号を付している。
【００３９】
本図に示すように、本実施形態のコリオリ流量計は、従来の構成に加えて、符号チェック部１００、位相補正部１０１、位相有効判定部１０２、有効位相サンプル差カウンタ１０３、バッファ１０４、符号チェック部２００、位相補正部２０１、位相有効判定部２０２を備えている。また、周波数算出部１０５、位相差算出部２０３については、基本的な機能は従来の周波数演算器３３、位相差演算回路３０と同様であるが、一部の機能が従来と異なっている。図示していないコリオリ流量計のその他の機能部は、従来の構成と同様である。
【００４０】
本実施形態では、ヒルベルト変換器２１を構成するＦＩＲフィルタ２１Ａ、ＦＩＲフィルタ２１Ｂから出力されたデジタル信号ＤＡ４、デジタル信号ＤＡ５は、従来通り位相演算部２３に入力されて、θ´Ａ２＝tan−１（ＤＡ４／ＤＡ５）が算出されるのに加え、符号チェック部１００に入力されて、それぞれの符号の正負が判断される。そして、符号の正負に基づいて、位相補正部１０１において、位相演算部２３で算出された位相θ´Ａ２の位相が補正される。
【００４１】
同様に、ヒルベルト変換器２７を構成するＦＩＲフィルタ２７ＡとＦＩＲフィルタ２７Ｂから出力されたデジタル信号ＤＢ４とデジタル信号ＤＢ５は、従来通り位相演算部２９に入力されて、θ´Ｂ２＝tan−１（ＤＢ４／ＤＢ５）が算出されるのに加え、符号チェック部２００に入力されて、それぞれの符号の正負が判断される。そして、符号の正負に基づいて、位相補正部１０１において、位相演算部２３で算出された位相θ´Ｂ２の位相が補正される。
【００４２】
ここで、符号チェック部１００と位相補正部１０１、および、符号チェック部２００と位相補正部２０１による位相補正について説明する。両者は同様の処理を行なうため、以下では、符号チェック部１００と位相補正部１０１による位相補正について図２を参照して説明する。
【００４３】
デジタル信号ＤＡ４（＝AsinθＡ２）とデジタル信号ＤＡ５（＝AcosθＡ２）は、位相演算部２３に入力されて、θ´Ａ２＝tan−１（ＤＡ４／ＤＡ５）が算出されるが、本図に示すように、真の位相範囲が０≦θＡ２＜２πであるのに対して、位相演算部２３において算出される位相範囲は−π／２≦θ´Ａ２＜π／２となる。
【００４４】
そこで、位相演算部２３で算出されたθ´Ａ２を、デジタル信号ＤＡ４（＝AsinθＡ２）とデジタル信号ＤＡ５（＝AcosθＡ２）の符号に基づいて、真の位相にθＡ２に補正するようにしている。なお、θＡ２の周期に対してサンプリング間隔を十分密に設定している場合等は、位相演算部２３において算出されたθ´Ａ２をそのまま用いても、その後の演算に影響がないため、位相補正は行なわなくてもよい。
【００４５】
具体的には、以下のように補正を行なう。すなわち、符号チェック部１００の符号チェックの結果、sinθＡ２の値、cosθＡ２の値とも正であれば、θ´Ａ２とθＡ２とは、いずれも０〜π／２の範囲で一致するため、補正は不要である。
【００４６】
符号チェックの結果、sinθＡ２の値が正で、cosθＡ２の値が負であれば、補正前の位相範囲が−π／２≦θ´Ａ２＜０であるのに対して、真の位相範囲はπ／２≦θＡ２＜πとなるため、補正値としてπをθ´Ａ２に加えてθＡ２とする。
【００４７】
符号チェックの結果、sinθＡ２の値、cosθＡ２の値とも負であれば、補正前の位相範囲が０≦θ´Ａ２＜π／２であるのに対して、真の位相範囲はπ≦θＡ２＜３π／２となるため、補正値としてπをθ´Ａ２に加えてθＡ２とする。
【００４８】
符号チェックの結果、sinθＡ２の値が負で、cosθＡ２の値が正であれば、補正前の位相範囲が−π／２≦θ´Ａ２＜０であるのに対して、真の位相範囲は３π／２≦θＡ２＜２πとなるため、補正値として２πをθ´Ａ２に加えてθＡ２とする。
【００４９】
図１の説明に戻って、位相補正部１０１によって位相補正されたθＡ２は、位相有効判定部１０２において、有効無効が判定される。また、位相補正部２０１によって位相補正されたθＢ２は、位相有効判定部２０２において、有効無効が判定される。
【００５０】
ここで、位相有効判定部１０２および位相有効判定部２０２における位相有効無効判定について説明する。両者は同様の処理を行なうため、以下では、位相有効判定部１０２における位相有効無効判定について説明する。
【００５１】
図９を参照して説明したように、sinθＡ２あるいはcosθＡ２がゼロに近い小さい値になるときは、ノイズ成分や測定誤差が相対的に大きくなる。このため、sinθＡ２あるいはcosθＡ２がゼロに近い小さい値のときに得られた位相信号θＡ２の演算結果を用いて振動周波数を算出すると、精度の悪い測定データとなって、値にばらつきを含むことになる。
【００５２】
例えば、位相信号θＡ２は、θＡ２＝tan−１（sinθＡ２／cosθＡ２）によって算出されるが、仮に、データにノイズ成分Ｎが加わっているとすると、θＡ２＝tan−１（（sinθＡ２＋Ｎ）／（cosθＡ２＋Ｎ））が算出されることになる。
【００５３】
この場合、最もノイズの影響が少なくなって、測定データが安定するのは、sinθＡ２とcosθＡ２の値が一致するときである。すなわち、θＡ２＝π／４、３π／４、５π／４、７π／４のときに、得られる測定データの精度が最も高くなることになる。
【００５４】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、パラメータαを定めておき、θＡ２がπ／４±α、３π／４±α、５π／４±α、７π／４±αの範囲にある場合を有効として、有効となった位相θＡ２を振動周波数および位相差の算出に用いるものとする。その範囲以外のθＡ２については、無効として振動周波数および位相差の算出には用いないようにする。なお、αの値については、要求される測定精度等に応じて適宜調整することが可能である。
【００５５】
図１の説明に戻って、位相有効判定部１０２によって有効であると判定された上流側の位相信号θＡ２は、バッファ１０４と周波数算出部１０５と位相差算出部２０３とに入力される。
【００５６】
また、有効位相サンプル差カウンタ１０３は、位相有効判定部１０２が連続して無効と判定した回数をカウントする。このカウント値は、有効とされた位相について、時間的に前後する位相間のサンプリング回数を示すことになる。
【００５７】
具体的には、有効位相サンプル差カウンタ１０３は、位相が無効と判断されると、カウント値を１増分し、位相が有効と判断されると、その時点のカウント値を出力した後、カウント値を初期値１にリセットする。
【００５８】
バッファ１０４は、位相有効判定部１０２から有効と判定された位相信号θＡ２が入力されると、それまで格納していた１つ前の有効位相信号θＡ２を、位相信号θＡ２´として周波数算出部１０５に出力する。
【００５９】
周波数算出部１０５は、位相有効判定部１０２から入力したθＡ２と、バッファ１０４から入力したθＡ２´との差分を算出し、その間の時間差ΔＴ×２πで割ることにより、振動周波数ｆｃを算出する。θＡ２とθＡ２´との時間差ΔＴは、有効位相サンプル差カウンタ１０３のカウント値に基づいて算出することができる。
【００６０】
すなわち、有効位相サンプル差カウンタ１０３のカウント値Ｎは、θＡ２´がサンプリングされてからθＡ２がサンプリングされるまでのサンプリング回数を示すため、サンプリング間隔Δｔとカウント値Ｎとを乗じることにより、θＡ２とθＡ２´との時間差ΔＴを求めることができる。
【００６１】
位相差算出部２０３は、位相有効判定部１０２から入力した測定チューブの上流側の位相信号θＡ２と、位相有効判定部２０２から入力した下流側の位相信号θＢ２との位相差Δφを演算する。この値を平均化して得られる位相差信号θ２は、被測定流体の質量流量に比例することとなる。
【００６２】
なお、位相差算出部２０３における位相差の演算は、同一のサンプリングタイミングで得られた位相信号θＡ２と位相信号θＢ２とを用いる必要がある。このため、位相差算出部２０３は、入力された位相信号θＡ２と位相信号θＢ２とが同一のサンプリングタイミングで得られた信号であるかどうかを判定する有効判定部２０４を備えている。
【００６３】
位相差算出部２０３は、有効判定部２０４が、入力された位相信号θＡ２と位相信号θＢ２とが同一のサンプリングタイミングで得られた信号であると判定した場合に、位相信号θＡ２と、位相信号θＢ２との差を演算する。
【００６４】
次に、本実施形態における周波数算出の際の処理の流れについて図４のフローチャートを参照して説明する。ここでは、位相補正部１０１によって位相補正されたθＡ２が、位相有効判定部１０２に入力された以降の処理について説明する。
【００６５】
まず、位相有効判定部１０２は、位相補正部１０１から入力されたθＡ２が有効範囲内であるかどうかを判定する（Ｓ１０１）。有効範囲内であるかどうかの判定は、θＡ２がπ／４±α、３π／４±α、５π／４±α、７π／４±αの範囲内にあるかどうかを判断することで行なうことができる。
【００６６】
その結果、θＡ２が有効範囲内でない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）は、有効位相サンプル差カウンタ１０３を１増分する（Ｓ１０２）。この場合、θＡ２は、周波数算出には用いない。
【００６７】
一方、θＡ２が有効範囲内の場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）は、θＡ２をバッファ１０４と周波数算出部１０５と位相差算出部２０３とに出力する（Ｓ１０３）。また、バッファ１０４は、新たなθＡ２が入力されたので、それまで格納していた１つ前の有効位相信号θＡ２を、θＡ２´として周波数算出部１０５に出力する（Ｓ１０４）。
【００６８】
さらに、有効位相サンプル差カウンタ１０３が、その時点のカウンタ値Ｎを周波数算出部１０５に出力する（Ｓ１０５）。ただし、このカウンタ値出力処理は、θＡ２出力処理（Ｓ１０３）やθＡ２´出力処理（Ｓ１０３）と同時あるいはこれらの処理に先んじて行なうようにしてもよい。
【００６９】
そして、周波数算出部１０５が、位相有効判定部１０２から入力したθＡ２と、バッファ１０４から入力したθＡ２´との差分を算出し、この差分を、（有効位相サンプル差カウンタ１０３のカウンタ値Ｎ×サンプリング間隔Δｔ×２π）で割ることにより、振動周波数ｆｃを算出する（Ｓ１０５）。
【００７０】
有効位相サンプル差カウンタ１０３は、カウンタ値を周波数算出部１０５に出力すると、カウンタ値を初期値の１にリセットする（Ｓ１０７）。
【００７１】
図５は、周波数算出の際の処理の具体例を示すタイミング図である。本図は、横軸が時間を示し、縦軸がθＡ２の値を示している。ここでは、分かりやすくするためθＡ２の範囲を−π／２〜π／２としている。したがって、θの有効範囲は、π／４±αと−π／４±αである。
【００７２】
本図の例では、Δｔの間隔でサンプリングが行なわれており、θ１〜θ１４が計測されているものとする。本図に示すように、θ１〜θ１４のうち、θ２、θ６、θ９、θ１３がθ有効範囲内であるため、これらの計測値が有効とされ、他の計測値は無効とされる。
【００７３】
この状態で、θ６とθ２との間のサンプリング間隔ΔＴ１、θ９とθ６との間のサンプリング間隔ΔＴ２、θ１３とθ９との間のサンプリング間隔ΔＴ３は、それぞれΔｔ×４と算出される。
【００７４】
したがって、周波数算出部１０５における周波数の算出では、ｆ１＝（θ６−θ２）／（２π×Δｔ×４）、ｆ２＝（θ９−θ６）／（２π×Δｔ×４）、ｆ３＝（θ１３−θ９）／（２π×Δｔ×４）…が得られることになる。これらの値を平均化することにより、被測定流体が流れる測定チューブの固有振動周波数を求めることができる。
【００７５】
次に、本実施形態の別例について説明する。図６は、本実施形態の第１の別例を示すブロック図である。
【００７６】
上述の実施形態では、位相演算部２３においてθＡ２＝tan−１（sinθＡ２／cosθＡ２）によって算出されたθＡ２に基づいて、位相有効判定部１０２が位相の有効無効を判定していた。第１の別例では、ＦＩＲフィルタ２１Ａが出力する信号ＤＡ４＝AsinθＡ２に基づいて、位相有効判定部１０６が位相の有効無効を判定するようにする。また、同様に、ＦＩＲフィルタ２７Ａが出力する信号ＤＢ４＝AsinθＢ２に基づいて、位相有効判定部２０６が位相の有効無効を判定するようにする。
【００７７】
この場合、上流センサ５Ａにより振幅Ａを計測することにより、sinθＡ２を算出することができ、θＡ２＝sin−１θＡ２によりθＡ２を求めることができる。このθＡ２が、π／４±α、３π／４±α、５π／４±α、７π／４±αの範囲内にあるかどうかを判断することで位相の有効無効を判定するようにする。
【００７８】
以降は、位相有効判定部２０６によって位相が有効と判定された場合にのみ、符号チェック部１００、符号チェック部２００による符号チェック、位相演算部２３、位相演算部２９による位相演算等を行なえばよい。
【００７９】
図７は、本実施形態の第２の別例を示すブロック図である。上述の実施形態では、位相演算部２３においてθＡ２＝tan−１（sinθＡ２／cosθＡ２）によって算出されたθＡ２に基づいて位相有効判定部１０２が位相の有効無効を判定していた。第２の別例では、tanθＡ２（＝sinθＡ２／cosθＡ２）の値そのものを算出して、ｔａｎθ有効判定部１０８が位相の有効無効を判定するようにする。また、同様に、tanθＢ２（＝sinθＢ２／cosθＢ２）の値そのものを算出して、ｔａｎθ有効判定部２０８が位相の有効無効を判定するようにする。
【００８０】
この場合、tanθＡ２、tanθＡ２の値が、tan（π／４±α）、tan（３π／４±α）、tan（５π／４±α）、tan（７π／４±α）に対応する値、すなわち、１±β、−１±βの範囲内にあるかどうかを判断することで位相の有効無効を判定するようにする。ただし、βはαに対応したパラメータである。
【００８１】
以降は、位相が有効と判定された場合にのみ、位相演算部１０９、位相演算部２０９による位相演算等を行なえばよい。
【００８２】
さらには、図７の構成において、「ｔａｎθ有効判定部１０８」を「sinθ、cosθ有効判定部１０８'」に、「ｔａｎθ有効判定部２０８」を「sinθ、cosθ有効判定部２０８'」に置き換え、sinθＡ２あるいはcosθＡ２の値に基づいて、sinθ、cosθ有効判定部１０８'が位相の有効無効を判定し、sinθＢ２あるいはcosθＢ２の値に基づいて、sinθ、cosθ有効判定部２０８'が位相の有効無効を判定するようにするようにしてもよい。
【００８３】
その場合において、例えば、sinθＡ２の値に基づいて有効無効を判定する場合は、sinθＡ２の値が、sin（π／４±α）、sin（３π／４±α）、sin（５π／４±α）、sin（７π／４±α）に対応する値、すなわち、１／√２±γ、−１／√２±γの範囲内にあるかどうかを判断することで位相の有効無効を判定するようにする。ただし、γはαに対応したパラメータである。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態およびその別例によれば、測定チューブの振動周波数算出の精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
４…加振器、５Ａ…上流センサ、５Ｂ…下流センサ、６…温度センサ、１７…クロック信号発振器、１８…Ｔ＆Ｈ回路、１９…Ａ／Ｄ、２０…ＬＰＦ、２１…ヒルベルト変換器、２１Ａ…ＦＩＲフィルタ、２１Ｂ…ＦＩＲフィルタ、２３…位相演算部、２４…Ｔ＆Ｈ回路、２５…Ａ／Ｄ、２６…ＬＰＦ、２７…ヒルベルト変換器、２７Ａ…ＦＩＲフィルタ、２７Ｂ…ＦＩＲフィルタ、２９…位相演算部、３０…位相差演算回路、３１…平均化回路、３２…１サンプル時間遅れ要素、３３…周波数演算器、３４…平均化回路、３５…励振回路、３７…Ｔ＆Ｈ回路、３８…Ａ／Ｄ、３９…平均化回路、４０…密度演算器、４１…質量流量演算器、１００…符号チェック部、１０１…位相補正部、１０２…位相有効判定部、１０３…有効位相サンプル差カウンタ、１０４…バッファ、１０５…周波数算出部、１０６…位相有効判定部、１０８…ｔａｎθ有効判定部、１０９…位相演算部、２００…符号チェック部、２０１…位相補正部、２０２…位相有効判定部、２０３…位相差算出部、２０４…有効判定部、２０６…位相有効判定部、２０８…ｔａｎθ有効判定部、２０９…位相演算部、２０９…位相有効判定部
【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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【図９】
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