(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体の差圧を測定するための差圧センサを前記プロセス流体に結合し、前記プロセス流体の印加圧力の関数として変化する磁気特性を有する細管と、
該細管をプロセス流体に結合するように構成された圧力結合部と、
前記細管の磁気特性を測定し、該磁気特性の関数としての圧力を表す出力を提供するように構成された回路とを具備する圧力センサ。
【請求項２】
前記回路が、前記磁気特性の関数として共振するように構成されている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記回路が、所望の周波数で駆動され前記細管に磁束を誘起するように構成された駆動コイルと、感知コイルを含む請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記細管が、磁歪効果により機械的に共振し、印加されたプロセス圧力に関連する周波数で共振するように構成されている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記細管に、振動を反射するように構成されたノードストップを設けた請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
バイアス磁場を印加するように構成された、前記細管に隣接するバイアス磁石を含む請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記回路が、さらに磁気特性の関数として前記細管の温度を測定するように構成されている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記磁気特性が、透磁率からなる請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記細管の透磁率の変化が、印加されたプロセス圧力に基づく、前記細管の歪みまたは変形の関数である請求項８に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記回路が、印加されたＡＣ磁場により引き起こされるＢ場を感知するように構成されている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記回路が、さらに透磁率特性に基づいてある周波数で発振するように構成されている請求項１０に記載の圧力センサ。
【請求項１２】
印加された圧力の関数として変化する磁気特性を有する第２の細管を含み、前記回路が、前記細管と該第２の細管の磁気特性の変化に基づいて差圧を測定するように構成されている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記細管が、充填管からなる請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記細管中の流体を前記プロセス流体から隔離するように構成された隔離ダイヤフラムを含む請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１５】
前記細管に結合され、かつ差圧を測定するように構成された差圧センサを含む請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１６】
プロセス流体の圧力を測定する方法であって、
印加された圧力の関数として変化する磁気特性を有する細管中に前記プロセス流体の圧力を受け取ることと、
前記細管の磁気特性の変化を感知することと、
前記感知された磁気特性の変化に基づいて前記圧力を示す出力を提供することとからなり、
前記細管が前記プロセス流体の差圧を測定するための差圧センサを圧力結合部を介して前記プロセス流体に結合するように構成された測定方法。
【請求項１７】
前記磁気特性の関数である共振回路を含む請求項１６に記載の測定方法。
【請求項１８】
所望の周波数で駆動され、充填管の本体中に磁束を誘起するように構成された駆動コイルを含む請求項１７に記載の測定方法。
【請求項１９】
前記細管が、磁歪効果により、印加されたプロセス圧力の関数として機械的に共振するように構成されている請求項１６に記載の測定方法。
【請求項２０】
前記細管の振動を反射するように構成されたノードストップを含む請求項１９に記載の測定方法。
【請求項２１】
前記細管に隣接し、かつバイアス磁場を印加するように構成されたバイアス磁石を含む請求項１６に記載の測定方法。
【請求項２２】
前記磁気特性の関数として、前記細管の温度を測定することを含む請求項１６に記載の測定方法。
【請求項２３】
前記磁気特性が、透磁率からなる請求項１６に記載の測定方法。
【請求項２４】
前記細管の透磁率の変化が、印加されたプロセス圧力により前記細管の歪みまたは変形の関数である請求項２３に記載の測定方法。
【請求項２５】
印加されたＡＣ磁場に起因して発生されるＢ場を感知することを含む請求項１６に記載の測定方法。
【請求項２６】
前記回路が、さらに透磁率に基づく周波数で発振するように構成されている請求項１７に記載の測定方法。
【請求項２７】
印加された圧力の関数として変化する磁気特性を有する第２の細管を提供し、前記細管と該第２の細管の磁気特性の変化に基づいて差圧を測定する請求項１６に記載の測定方法。
【請求項２８】
前記細管が充填管からなる請求項１６に記載の測定方法。
【請求項２９】
前記プロセス流体から前記細管の流体を隔離するように構成された隔離ダイヤフラムを提供することを含む請求項１６に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業プロセスにおける圧力の測定に関する。特に、本発明はセンサ本体を有する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業プロセスは、多くの種類の材料を製造したり移送したりするのに使用されている。そのようなシステムでは、該プロセス内で、異なる種類の圧力を測定することをよく要求される。頻繁に測定される１つの圧力の種類は、プロセス内の一点と該プロセス内の他の点との間の圧力差である差圧である。例えば、プロセス流体を流す管中に置かれたオリフィス板を横切る差圧は流体の流速に関連している。差圧は、例えば、タンクや他の容器中のプロセス流体の高さを測定するのに用いられることができる。
【０００３】
そのような産業プロセスでは、プロセスセンサは、典型的には、制御室のような中央の集中位置に圧力情報を送信する、遠隔地に配置された圧力送信機中に含まれるか、又は該圧力送信機に接続される。この送信は、通常は、プロセス制御ループを介して行われる。例えば、２線制御ループがよく使われ、該２線は送信機に電力と情報の両方を搬送するのに使用される。無線通信技術もまた使用されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くのプロセス装置では、また、プロセスの絶対圧またはゲージ圧−ここでは、"ライン圧力"と呼ばれる−を測定することが望まれる。この情報は、例えば、流れ計算中にプロセス流体の密度の変化を含めることによってより正確な流体測定を提供するために使用される。一般に、追加の圧力測定には、プロセス流体に接続される追加の圧力センサが必要とされる。例えば、ライン圧力センサを含み２線プロセス制御ループに接続される追加の送信機が拡張的に配備されることが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
圧力センサは、プロセス圧に結合するように配置されているセンサ本体を含む。センサ本体の磁気特性は、印加された圧力に従って変化する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、センサ本体中の流体の圧力は、該センサ本体の磁気特性の変化の関数として測定されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に従って構成されたプロセス送信機を有するプロセス測定システムを示す。
【図２】図１の送信機の概略図である。
【図３】図１のプロセス送信機の一部の断面図を示す。
【図４】一例としてのライン圧力測定装置を示す簡単化された図である。
【図５】図４中の構成の一部の拡大図である。
【図６】ニッケルのパーセントに対する磁気歪みを示すグラフである。
【図７】図４の構成を示す簡単化された回路図である。
【図８】図４の構成を示す簡単化された回路図である。
【図９】圧力に対する周波数のグラフである。
【図１０】応力（stress）に対する磁気インダクタンスの変化を示すグラフである。
【図１１】印加されたバイアスフィールドに対する、応力を有するインダクタンスの変化のグラフである。
【図１２Ａ】本発明に従う、ライン圧力センサの簡単化された図である。
【図１２Ｂ】本発明に従う、ライン圧力センサの簡単化された図である。
【図１３】図１２Ａと１２Ｂについての回路図である。
【図１４Ａ】他の実施形態を示す簡単化された図である。
【図１４Ｂ】他の実施形態を示す簡単化された図である。
【図１５】図１４Ａと１４Ｂについての回路図である。
【図１６】二つのコイルで設計された装置における、印加されたライン圧力に基づく電圧の変化を示すグラフである。
【図１７】一つのコイルで設計された装置における、印加されたライン圧力に基づく電圧の変化を示すグラフである。
【図１８】差圧を測定するための圧力測定システムの側面断面図である。
【図１９】差圧を測定するための圧力測定システムの側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一実施形態では、本発明は、差圧測定装置におけるライン圧力を測定するための装置と方法を提供する。特に、本発明は、差圧センサをプロセス流体に結合するのに使用される細管の変形をモニタする点に一つの特徴がある。これらの変形は、プロセス流体のライン圧力に関係している。他の実施形態では、本発明は、容器の変形に基づいて圧力を測定するための技術を提供する。他の実施形態では、本発明はライン圧力を測定するためのセンサを提供する。
【０００９】
図１は、プロセス測定システム３２の環境を一般的に示す。図１は圧力を掛けられた流体を搬送し、プロセス圧力を測定するためのプロセス測定システム３２に結合されたプロセス管３０を示す。該プロセス測定システム３２は、管３０に接続されたインパルス管３４を含む。該インパルス管３４はプロセス圧力送信機３６に接続されている。オリフィス板、ベンチュリ管、流体ノズル等の主要素３３は、プロセス管３０中の、インパルス管３４の管間のある位置でプロセス流体に接触している。該主要素３３は、流体が該主要素３３を通り過ぎる時、流体の圧力に変化を生ずる。
【００１０】
送信機３６は、インパルス管３４を通って伝えられたプロセス圧力を受け取るプロセス測定装置である。送信機３６は、プロセス圧力の差圧を感知し、それをプロセス圧力の関数である規格化された送信信号に変換する。
【００１１】
プロセスループ３８は、制御室４０から送信機３６へ電力信号を提供すると共に双方向通信を提供する。また、該プロセスループ３８は、幾つかのプロトコルで運用されることができる。図示の例では、プロセスループ３８は２線ループである。該２線ループは、４−２０ｍA信号の通常動作の間、全電力を送信機３６へ、また全ての通信を送信機３６からまた送信機３６へ送信するのに使用される。コンピュータ４２又は他の情報処理システムはモデム４４又は他のネットワークインタフェースを通って、送信機３６と通信するのに使用される。遠隔電力源４６は、送信機３６に電力を供給する。他の例の装置では、ループ３８は無線接続であり、データは送信機３６と制御室４０との間に電線（ワイヤ）を引くことなく送受信することができる。他の例の装置では、データは、無線通信プロトコルを用いて無線で送信又は受信される。
【００１２】
図２は、圧力送信機３６の簡単化されたブロック図である。圧力送信機３６は、データバス６６を通って互いに接続されたセンサモジュール５２と電子基板７２を含む。センサモジュール電子機器６０は、印加された差圧５４を受け取る圧力センサ５６に結合している。データ接続５８は、センサ５６をアナログデジタル変換器６２に結合する。オプションの温度センサ６３は、またセンサモジュールメモリ６４と共に図示されている。電子基板７２は、マイクロコンピュータシステム７４，電子メモリモジュール７６，デジタルアナログ変換器７８およびデジタル通信ブロック８０を含んでいる。
【００１３】
図２には、また、差圧センサ５６をプロセス流体５４に結合するのに使用される細管または"充填"管９３と９４が図示されている。隔離ダイヤフラム９０は、細管９３と９４中に入れられている充填流体に応答的に印加される圧力をプロセス流体５４から受け取る。この充填流体を通して、産業プロセスの圧力は差圧センサ５６に印加される。
【００１４】
本発明によれば、変形センサ９８は細管９３に結合し、細管９３の変形を監視するために設けられている。これらの変形は、産業プロセスのライン圧力に関連するものであり、センサ９８はアナログデジタル変換器６２又はライン圧力測定回路９９へ出力信号を提供する。一つの特徴によると、管の変形に応動するいかなるタイプのセンサも用いられることができる。回路９９は、単体の回路であっても、または差圧を測定するのに用いられる他の回路に包含されていてもよい。例えば、種々のセンサを監視するのに用いられる幾つかのあるいは全ての部品が共有の部品であってもよい。
【００１５】
図３は、変形センサ９８を示す本発明の一実施形態の簡単化された断面図である。上記したように、圧力センサ５６はプロセス流体を空洞９２から隔離する隔離ダイヤフラム９０を通ってプロセス流体に結合する。空洞９２は、細管９３と９４を通って圧力センサモジュール５６に結合する。実質的に圧縮できない充填流体は空洞９２と細管９３と９４を満たしている。プロセス流体からの圧力がダイヤフラム９０に印加されると、該圧力は圧力センサ５６の空洞１３２と１３４中の部品に伝達される。
【００１６】
圧力センサ５６は２つの圧力センサの半体１１４と１１６で構成され、好ましくは弾力性がなく、実質的に非圧縮性の材料で満たされている。ダイヤフラム１０６はセンサ５６内に形成された空洞１３２，１３４内に取り付けられている。空洞１３２，１３４の外壁には、電極１４６，１４４，１４８および１５０が保持されている。これらは、一般的に、主電極１４４と１４８、および二次又は副電極１４６と１５０と呼ばれることができる。これらの電極は、可動ダイヤフラム１０６に関してコンデンサを形成する。該コンデンサは、また、主および副コンデンサと呼ばれることができる。
【００１７】
図３に示されているように、センサ５６内の種々の電極が電気接続１０３，１０４，１０８および１１０を介してアナログデジタル変換器６２に接続されている。さらに、撓むことができるダイヤフラム１０６は、接続１０９を通ってセンサモジュール電子機器６０にアナログ的に接続されている。差圧を測定する技術は、ローズマウント（株）に対して２００１年１０月２日に発行され、「改良された誤差補償機能を備えたプロセス圧測定装置」と発明の名称が付けられた米国特許第６，２９５，８７５号に記述されている。
【００１８】
変形センサ９８は、種々の構成を取ることができる。変形を測定する幾つかの技術は、以下で説明される。しかしながら、本発明は、これらの特定の技術に限定されず、また変形を測定するのに使用されるいかなる技術も本明細書に説明されていなくても用いられることができる。
【００１９】
プロセス流体からのライン圧力は、細管９３の形状を変化させる。例えば、ライン圧力が増加すると、細管９３は膨張する。同様に、ライン圧力が増加すると、細管９３中の曲がりが真っ直ぐになる。細管のこれらの又は他の変形は監視または測定されることができ、プロセス流体のライン圧力と相関されることができる。
【００２０】
図４は本発明の一実施形態の簡単化された断面図１５０である。図４の構成では、細管又は充填管の磁気歪み（磁歪）特性は、センサ本体の一例である管の変形を測定するのに使用される。例えば、充填管がニッケル−鉄合金で作られている場合には、管は磁歪特性を示し、磁場の存在下で寸法の変化を起こすであろう。これは、また、相互の応答を提供し、該金属が歪み（strain）を受けると、磁気誘導の変化が印加された歪みに正比例して発生される。該磁歪特性は、ニッケル−鉄合金を制御された方法で振動させることのできる共振器（すなわち、発振器）を作るのに用いられることができる。この振動は、充填管の寸法とその特性の関数である。結局のところ、その周波数は管の環境に対する変化に基づいて変化するであろう。共振器の周波数を監視することにより、金属の物理的な状態が測定されることができる。圧力の測定に加えて、磁歪特性はまた温度に関連するので、温度測定にも使用されることができる。
【００２１】
図４の構成では、差圧センサ１４８は細管１５６及び１５８を介して、それぞれ隔離ダイヤフラム１５２および１５４に結合される。つまり、プロセス流体に結合される。細管１５６，１５８の直線部分１６０，１６２は、それぞれ、細管を充填流体で満たすための充填管として提供および使用されることができる。これらの部分は個別の管であっても、細管１５６，１５８と一体に形成されてもよい。これらの部分は個別の管として図示されているが、これらは管１５６，１５８の単一管で形成されることもできる。直線部分１６２は、充填管の変形を測定するために構成された変形センサ１７０を含んでいる。
【００２２】
図５は、図４に示されている変形センサ１７０の詳細図である。図５に示されているように、駆動コイル１９０は部分１６２に結合され、例えば図２の回路９９から制御信号入力を受け取る。駆動コイル１９０は、所望の周波数で駆動され、部分１６２の磁歪材料の中に磁束を誘起する。これにより、振動運動１９８が部分１６２に発生する。典型的には、管にバイアスを掛けて好ましい磁気的な動作環境にするために、永久磁石（不図示）が充填管およびコイルの近くに置かれる。感知コイル１９２は、部分１６２に隣接して配置され、管の磁気誘導の変化を感知するように構成される。この感知コイル１９２は、出力を提供する。例えば、この出力は図２に示されている回路９９に提供されることができる。ノードストップ１９４は、また部分１６２に結合され、振動が開始したときに、管部分１６２内で起きる振動１９８による縦波を反射する堅い取り付け具(mount)で構成されている。
【００２３】
適当な磁歪材料が、特定の応用のための設計制約に従って用いられることができる。図６は、異なるフラクショナルフィールド（fractional field）飽和レベルにおける、鉄中のニッケルパーセントに対する長さのフラクショナル変動（fractional  change）のグラフであり、磁歪が鉄中のニッケルパーセントに基づいてどのように変化するかを示している。Ｎｉ−スパンは、約４２％のニッケルパーセントをもち、磁場の存在下で長さを増加する。
【００２４】
図７は、変形センサ１７０の動作をより詳細に示す簡単化された回路図である。図７に示されているように、駆動コイル１９０はインダクタンスＬ１と抵抗ＲＬ１としてモデル化されている。電流Ｉ１は駆動コイル１９０中を流れ、電圧Ｖ１が駆動コイル１９０の両端間に発生する。感知コイル１９２は同様にインダクタンスＬ２および抵抗ＲＬ２として図示され、それぞれに電流Ｉ２が流れまた電圧Ｖ２が発生する。同調コンデンサＣ２は感知コイル１９２の両端に適用される。管部分１６２の長さは、式１では、λとして示されている。動作中に、管部分１６２は次の式によって表される基本周波数で縦方向に振動する。
【００２５】
【数１】
0005460731.tif 000002
【００２６】
ここに、ｇ、Ｅ、λ、およびρは、それぞれ、重力加速度定数、管のヤング率、管１６２の長さ、および管１６２の密度である。センサコイル１９２と共に、磁場を発生する駆動コイル１９０を配置することにより、正帰還の発振器を構成することが可能である。駆動コイルとセンサコイルとは、図７に概念的に示されている。圧力が他方の端部（ノードストップ１９４の近く）に印加できるように、共振管が一方の端部で閉じられている場合には、管は圧力センサとして動作する。この圧力センサでは、センサ出力の発振周波数ｆ１は、印加される圧力の関数として変化する。圧力が変化すると、発振周波数はＥ、λ、およびρの実効値の変化に従って変化するであろう。駆動および感知コイルは、ＤＣ抵抗ＲＬ１およびＲＬ２をもつインダクタＬ１およびＬ２として図示されている。感知コイル１９２と並列に接続されているコンデンサＣ２は、ＬＣ発振回路を形成し、共振回路の基本周波数に近い共振周波数を持つように選択されることができる。該ＬＣ回路は運転開始時に固有周波数が確実に発生するようにするのが望ましい。一度金属が共振し始めると、これは、共振周波数が自己発振ＬＣ回路よりはむしろ管発振を表すように、回路を支配するであろう。
【００２７】
図８は、大きな開ループゲインオペアンプ２００を用いた発振回路の一例の簡単化された回路図である。コイル１９０、１９２は、１８０度の位相シフトが管の共振周波数の近くで起き、それによって持続振動が維持されるように構成されている。一例では、図７に示されているものと同様のテスト装置が構成された。周波数発生器は駆動コイル１９０に接続され、オッシロスコープは感知コイル１９２に接続された。駆動周波数を掃引することにより、管の共振周波数は見つけられることができる。それから、管は、圧力を受け、新しい共振周波数が測定された。このようにして、印加された圧力の変化と周波数の変化とがマップ(map)された。図９は、圧力対周波数のグラフであり、アロイ５２（Alloy 52)から構成された圧力センサで検知された実データを示す。アロイ５２は、ニッケル５２％と鉄４８％である。管は圧力を掛けられるように溶接され、他端は閉じるように溶接された。管は、硬化されず、該溶接の実施により幾分焼きなましされた。もし管の壁が薄いと、圧力に対するセンサの感度は大きくなるであろうが、この例では、管の壁は過圧に耐えるのに必要とされる厚さより厚くされた。これらの欠点にも拘わらず、圧力による周波数の変化は、たやすく検知された。センサの極限圧力解像度は、管組立て体からのＱファクタ（Ｑ値）の関数である。大きなＱ値を維持するためには、管は適当に硬化されなければならない。図９の例は、約０．０６５Ｈｚ／ＰＳＩの周波数変化、つまり１ＰＳＩ当り約０．０６５Ｈｚの周波数変化を示している。Ｑ値１０００と中心共振周波数５１，０００ヘルツを持つセンサは、約０．０２５ヘルツ（０．４ＰＳＩ）のポテンシャル解像度をもつであろう。Ｑ値２５００は、０．００４ヘルツの周波数解像度ポテンシャルを持つであろう。この後者のＱ値により、０．０６ＰＳＩのオーダーのライン圧力解像度が得られるであろう。
【００２８】
ここに説明されているように、本発明は変形を測定するためのこれらの特定の技術に限定されない。本発明の他の実施形態は、例えばニッケル−鉄合金の磁気透磁率が応力（圧力）に依存することを利用する。ニッケル−鉄合金は、材料が歪みまたは引っ張り力を受けるとその磁気透磁率に変化が生ずることが示される。この現象は、ビラリ効果(Villari  effect）と呼ばれている。この合金が固定の磁場（Ｈ）で磁気的にバイアスされると、次の式で定義される磁気誘導（Ｂ）が得られる。
【００２９】
【数２】
0005460731.tif 000003
【００３０】
ここに、μ０は自由空間の透磁率、μＲは合金の相対透磁率である。式２によると、μＲに変化が起きると、磁気インダクタンスＢに変化が生ずるであろう。図１０は、固定磁場Ｈの下での印加された応力に対する磁気誘導の変化を表すグラフである。印加された応力の変化に対する磁気インダクタンスＢ（以下、Ｂ場という）の感度は、印加された磁場Ｈの関数であることに注意されたい。さらに、この材料のヒステリシス特性は磁場の強さに依存し、最も小さいヒステリシスはより高い磁場の強さにおいて生ずる。図１１は、印加されたバイアスの磁場Ｈに対する、応力（σは印加された応力）についてのインダクタンスの変化を示すグラフである。図１１に示されているように、ヒステリシスが最小になり、かつ印加された応力に対する感度が最も大きくなる磁気バイアス点が存在する。
【００３１】
上記の磁気特性は、印加された圧力を検出するのに用いられる。例えば、Ｂ場中での変化は、μＲに比例するインダクタンスを用いて測定されることができる。図１２Ａおよび１２Ｂはこの現象を用いて圧力を検出するように作られたセンサ１７０の一構成例を示す。図４および５に示されているものと同じ図１２Ａおよび１２Ｂの要素には、同じ番号が付されている。この装置によれば、管１６２は、例えば、ニッケルスパン合金５２又はニッケルから作られている。ピックアップコイル２００と駆動コイル２０２は管１６２を取り囲み、クリップ２０４で所定の位置に保持されている。バイアス磁石２０６はクリップ２０４を用いて装着されている。コイルストップ２１０は管１６２に関する所定位置にコイルを保持する。動作中においては、バイアス磁石２０６は固定バイアス磁場Ｈを提供し、このうちのある磁場は駆動コイル２０２を用いて変調される。その結果により生ずるＢ場はピックアップコイル２００を用いて測定され、印加された圧力と相互に関連付けられることができる。
【００３２】
図１３は電気的な測定のために構成された図１２Ｂのセンサ１７０の回路図である。動作中に、ＡＣ信号発生器２２０は、駆動コイル２０２に交流信号を印加する。その結果により生ずるＢ場は感知コイル２００を用いて感知される。信号の大きさはメータ２２２を用いて測定され、管１６２の透磁率に関係付けられる。そのため、該信号の大きさは、印加された圧力Ｐに従って変化する。上述したように、ＡＣ信号発生器２２０の制御と感知コイル内に起きる信号を感知することとは、図３に示されているような回路により行われることができる。
【００３３】
図１４Ａと１４Ｂは、センサ１７０の他の構成を示す簡単化された図であり、要素の番号は他の図と同じものが使用され、一貫性が保たれている。図１４Ａおよび１４Ｂにおいて、センサ１７０は１個のコイル２３０として装備されている。図１５は、一つの駆動コイル２３０を用いてＢ場を感知するための回路を示す簡単化された回路図である。図１５の構成では、ＡＣ信号発生器２２０はコンデンサＣを介してコイル２３０に結合されている。印加された磁場によるＢ場の変化は、コイル２３０の両端に結合されている電圧センサ２２２を用いて電圧の大きさを測定することにより感知されることができる。
【００３４】
図１６は、図１２Ａ、１２Ｂおよび１３に示されているような二つのコイルセンサからのライン圧力に対する、電圧センサ２２２の出力中の（スパンの関数としての）相対電圧の変化を示すグラフである。図１７は、図１４Ａ、１４Ｂおよび１５に示されているような一つのコイル構成に対する同様のグラフである。図１６および１７に示されているように、感知された電圧はライン圧力に関係づけられる。測定回路は、管のインダクタンス値に基づく周波数で発振するように設計されることができ、それゆえ、圧力で変化するインダクタンスとしての圧力測定手段を提供する。この方法は以前に記述した方法とは対照的であり、管は磁歪駆動機構を介して、縦方向の共振周波数で機械的に振動するように作成された。
【００３５】
他の設計的構成では、第２の変形センサは第２の充填管に適用されることができる。そのような構成を用いると、二重チェックを行うことができ、そこでは二つの変形センサからの出力が比較される。同様に、差圧は、変形センサの一方に関連する圧力を他方の変形センサに関連する圧力から引くことにより得ることができる。ここで説明された変形センサは細管の充填管部分と結合させるように図示されているが、センサは細管の適当な領域に設置されても良く、この構成には限定されない。他の実施形態の構成では、駆動コイルは一方の細管と結合され、一方センサコイルは他方の細管と結合される。そのような構成では、ライン圧力は差圧と同様に、振動周波数に加えてデューティサイクルを監視することにより得られることができる。例えば、ニッケル−スパン、合金５２、ニッケル−鉄合金などを含む、磁歪効果を示す特定の材料を用いることができる。好ましくは、発振器は、正帰還発振器として構成されている。
【００３６】
図１８は、差圧とライン圧力の両方を測定するように構成された圧力測定システム５００の側面断面図である。図１８の構成を用いると、差圧センサ５０２は、充填管５０８と５１０を通ってプロセス流体に結合される。付加された圧力センサ５０４と５０６とは、個々のライン圧力ＬＰ１とＬＰ２を測定するように構成されている。これらの付加されたセンサは、また二つのセンサ出力間の差に基づいて差圧を測定するのに使用される。センサ５０４と５０６により測定される差圧は、差圧センサ５０２の動作を検証するために用いられることができる。他の実施形態では、センサ５０４と５０６は、圧力値が圧力センサ５０２の測定範囲外となるときの差圧を測定するのに使用される。上述したような絶対圧力センサはいかなるタイプでも、センサ５０４と５０６を実施するのに用いられることができる。
【００３７】
図１９は、他の実施形態に従う圧力測定システムの断面図である。図１９では、要素５２０と５２２とは、上記したような個々のライン圧力センサから構成することができる。他の実施形態では、圧力管５０８と５１０とは、磁歪特性を示す金属から構成され、要素５２０は駆動コイルから構成することができ、一方要素５２２はセンサコイルから構成することができる。そのような構成では、全体の差圧センサ５０２により、上記した技術を用いて振動させることができ、センサコイル５２２により感知される共振周波数は差圧の関数になるであろう。これは、二重の差圧測定を提供するのに用いられることができる。
【００３８】
本発明は、好ましい実施形態に従って説明されたが、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなしに変形されることができることを認識するであろう。ここに用いられているように、ライン圧力は、絶対及びゲージ圧の両方を意味している。
【符号の説明】
【００３９】
１４８・・・差圧センサ、１５２，１５４・・・隔離ダイヤフラム、１５６，１５８・・・細管、１６０，１６２・・・直線部分、１７０・・・変形センサ、１９０，２０２・・・駆動コイル、１９２・・・感知コイル、１９４・・・ノードストップ、２００・・・ピックアップコイル。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１】
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【図２】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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