(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量／比重計であって、
少なくとも１つの通流管と、支持手段と、励振手段と、測定手段と、第３の測定信号を導出する手段と、評価電子回路とを有し、
前記少なくとも１つの通流管は前記媒体を導き、該通流管は入口側端部と出口側端部とを有し、
前記支持手段は、前記通流管の入口側端部と出口側端部に固定されており、少なくとも１つの通流管を振動させることができ、
前記励振手段は、前記少なくとも１つの通流管を振動させ、入口側撓み振動と出口側撓み振動とを発生させ、
前記測定手段は、前記少なくとも１つの通流管の入口側撓み振動と出口側撓み振動とを検出し、通流管の入口側撓み振動を表わす第１の測定信号と、通流管の出口側撓み信号を表わす第２の測定信号とを導出し、
前記第３の測定信号を導出する手段は、動作中に流動媒体の瞬時のレイノルズ数を導出することのできる第３の測定信号を導出し、
前記評価電子回路は、前記第１，第２および第３の測定信号を受信し、当該第１，第２および第３の測定信号から導出される質量流量を表わす測定値を導出する、
ことを特徴とするコリオリ質量流量／比重計。
【請求項２】
前記評価電子回路は、前記第３の測定信号から補正値を導出する手段を有する、請求項１記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項３】
前記評価電子回路は前記補正値を第３の測定信号から、較正によって求められた層流に対する一定補正値と、較正によって求められた乱流に対する一定補正値と、層流に対する一定補正値と乱流に対する一定補正値との間の補間関数にしたがって検出された補間補正値とを用いて導出する、請求項２記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項４】
評価電子回路はテーブルメモリとデジタルメモリとを有しており、
前記テーブルメモリには、レイノルズ数に依存するデジタル補正値がファイルされており、
前記デジタルメモリは、第３の測定信号に基づいて形成されたアドレスにアクセスする、請求項２記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項５】
評価電子回路は第１および第２の測定信号から導出された中間値を送出し、該中間値は未補正の質量流量を表わす、請求項４記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項６】
評価電子回路は第１および第２の測定信号から、未補正の質量流量を表わす中間値を導出する、請求項１記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項７】
評価電子回路は第３の測定信号から補正値を導出し、第１の測定信号を前記中間値と補正値に応答して送出する、請求項６記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項８】
コリオリ質量流量／比重計は、媒体の粘度を検出し、該粘度を表わす第４の測定信号を送出する手段を有する、請求項１記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項９】
前記第３の測定信号を導出するための手段は、第３の測定信号を前記未補正の中間値と前記第４の測定信号に応答して送出する、請求項８記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１０】
前記粘度を検出するための手段は、媒体の運動学的粘度を測定し、該運動卓的粘度を表わす第４の測定信号を送出する、請求項８記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１１】
前記粘度を検出するための手段は、第４の測定信号を測定信号と第５の測定信号に応答して送出する、請求項１０記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１２】
前記媒体の粘度を検出するための手段は、第４の測定信号を第２の測定信号と第５の測定信号に応答して送出する、請求項１０記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１３】
前記励振手段はコイルを有し、
該コイルには励振エネルギーが供給され、
該励振エネルギーから前記粘度を検出するための手段は第４の測定信号および／または第５の測定信号を導出する、請求項１０記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１４】
前記粘度を検出するための手段は、第４の測定信号および／または第５の測定信号を管に沿って測定された圧力差から導出する、請求項１０記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１５】
前記励振手段はコイルを有し、
該コイルには励振エネルギーが供給され、
該励振エネルギーから前記媒体の粘度を検出するための手段は第４の測定信号を導出する、請求項８記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１６】
前記媒体の粘度を検出するための手段は、第４の測定信号を管に沿って測定された圧力差から導出する、請求項８記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１７】
評価電子回路はさらに、第３の測定信号を媒体の層流を表わす第１の制限値と比較するための比較手段を有する、請求項１記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１８】
評価電子回路は補正値を第３の測定信号から、較正によって検出された層流に対する一定補正値と、較正によって検出された乱流に対する一定補正値と、層流に対する一定補正値と乱流に対する一定補正値との間の補間関数にしたがって検出された補間補正値とを使用して導出する、請求項１７記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項１９】
評価電子回路はさらに、第３の測定信号を媒体の乱流を表わす第２の制限値と比較する比較手段を有する、請求項１８記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項２０】
少なくとも１つの通流管は直線管である、請求項１記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項２１】
少なくとも１つの通流管は曲線管である、請求項１記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項２２】
管を通流する媒体に対するコリオリ質量流量／比重計手段によって質量流量を表わす測定値を発生する方法であって、
該コリオリ質量流量／比重計は、少なくとも１つの通流管と、支持手段と、励振装置とを有し、
前記少なくとも１つの通流管は入口側端部と出口側端部とを有し、前記媒体は該少なくとも１つの通流管を動作中に通流し、
前記支持手段は前記通流管の入口側端部と出口側端部とに固定されており、該少なくとも１つの通流管を振動させ、
前記励振装置は、前記少なくとも１つの通流管を動作中に振動させ、
当該方法は、
少なくとも１つの通流管の振動をセンシングし、入口側撓み振動を表わす第１の測定信号と、出口側撓み振動を表わす第２の測定信号とを発生し、さらに未補正の質量流量を表わす中間値を発生し、
通流媒体のレイノルズ数を表わす第３の測定信号を、媒体の粘度を表わす第４の測定信号と前記中間値とを使用して発生し、
前記中間値を、第３の測定信号から導出された補正値を使用して補正する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
第４の測定信号を、励振装置に供給される励振エネルギーの電流および／または電圧から導出する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
通流管の振動を検出するための手段によって検出された振動は片持ち振動である、請求項２３記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項２５】
第４の測定信号は、管に沿って測定された圧力差から導出される、請求項２２記載のコリオリ質量流量／比重計。
【請求項２６】
管を通流する媒体に対するコリオリ質量流量計であって、該コリオリ質量流量計は、少なくとも１つの通流管と、支持部と、励振装置と、信号導出手段と、評価電子回路とを有し、
前記少なくとも１つの通流管は入口側端部と出口側端部を有し、前記媒体は該少なくとも１つの通流管を通流し、
前記支持部は前記入口側端部と出口側端部に固定されており、少なくとも１つの通流管を振動させることができ、
前記励振装置は入口側撓み振動および出口側撓み振動を発生し、
前記信号導出手段は、通流媒体の瞬時のレイノルズ数を表わす信号を導出し、
前記評価電子回路は前記信号を受信し、該信号から導出される質量流量を表わす値を送出する、
ことを特徴とするコリオリ質量流量計。
【請求項２７】
コリオリ質量流量計の少なくとも１つの通流管を通流する媒体の質量流量を測定する方法において、
媒体を導く前記少なくとも１つの通流管を振動させ、
通流管の振動をセンシングし、入口側撓み振動を表わす測定信号と、出口側撓み振動を表わす測定信号とを形成し、
媒体の粘度を検出し、該粘度を表わす測定信号を発生し、
前記入口側撓み振動を表わす測定信号と、前記出口側撓み振動を表わす測定信号と、前記粘度を表わす測定信号とから、質量流量を表わす測定振動を導出する、
ことを特徴とする測定方法。
【請求項２８】
媒体の粘度を検出するステップは、振動のために通流管に供給される振動エネルギーを表わす測定信号を発生し、該振動エネルギーを表わす測定信号から粘度を表わす測定信号を導出するステップを有する、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記測定信号を導出するステップは、前記入口側撓み振動を表わす測定信号と、前記出口側撓み振動を表わす測定信号と、前記粘度を表わす測定信号とから、通流媒体のレイノルズ数を表わす測定信号を導出するステップを有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
前記測定信号を導出するステップはさらに、
前記入口側撓み振動を表わす信号と、前記出口側撓み振動を表わす信号とから未補正の質量流量を表わす中間値を導出し、
レイノルズ数を表わす測定信号から前記中間値に対する補正値を形成し、
中間値を補正によって補正するステップを有する、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
媒体の粘度を検出するステップは、通流媒体の圧力差を表わす測定信号を発生するステップを有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
管路内を流れる媒体を測定するためのコリオリ質量流量計、とりわけコリオリ質量流量／比重計において、
少なくとも１つの測定管（１１）と、支持手段（１２）と、励振装置（１３）と、第１の測定信号形成手段（１４１）と、第２の測定信号形成手段（１４２）と、評価電子回路（２）とを有し、
前記測定管（１１）には動作中に媒体が通流し、
前記支持手段（１２）は、測定管（１１）の入口側端部と出口側端部に固定されており、測定管を振動できるように張架されており、
前記励振装置（１３）は、測定管（１１）を動作中に機械的に振動させ、とりわけ撓み振動させ、
前記第１の測定信号形成手段（１４１）は、測定管（１１）の入口側振動を表わす第１の測定信号（ｘｓ１）を形成し、
前記第２の測定信号形成手段（１４２）は、測定管（２２）の出口側振動を表わす第２の測定信号（ｘｓ２）を形成し、
前記評価電子回路（２）は、第１の測定信号（ｘｓ１）および第２の測定信号（ｘｓ２）から未補正の質量流量を表わす中間値（Ｘ＊ｍ）を形成し、かつ該中間値（Ｘ＊ｍ）に対する補正値を第１および第２の測定信号（ｘｓ１、ｘｓ２）から導出し、質量流量を表わす第１の測定値（Ｘｍ）を、前記中間値（Ｘ＊ｍ）と補正値（ＸＫ）とを使用して検出する、
ことを特徴とするコリオリ質量流量計。
【請求項３３】
評価電子回路（２）は、第１および／または第２の測定信号（ｘｓ１、ｘｓ２）から導出された、媒体の比重を表わす第２の測定値（Ｘρ）を送出し、
評価電子回路（２）は補正値（ＸＫ）を第２の測定値（Ｘρ）を用いて検出する、請求項３２記載のコリオリ質量流量計。
【請求項３４】
管路内を流れる媒体を測定するためのコリオリ質量流量計、とりわけコリオリ質量流量／比重計において、
少なくとも１つの測定管（１１）と、支持手段（１２）と、励振装置（１３）と、第１の測定信号形成手段（１４１）と、第２の測定信号形成手段（１４２）と、評価電子回路（２）とを有し、
前記測定管（１１）には動作中に媒体が通流し、
前記支持手段（１２）は、測定管（１１）の入口側端部と出口側端部に固定されており、測定管を振動できるように張架されており、
前記励振装置（１３）は、測定管（１１）を動作中に機械的に振動させ、とりわけ撓み振動させ、
前記第１の測定信号形成手段（１４１）は、測定管（１１）の入口側振動を表わす第１の測定信号（ｘｓ１）を形成し、
前記第２の測定信号形成手段（１４２）は、測定管（２２）の出口側振動を表わす第２の測定信号（ｘｓ２）を形成し、
前記評価電子回路（２）は、質量流量を表わす第１の測定値（Ｘｍ）と媒体の比重を表わす第２の測定値（Ｘρ）を送出し、
評価電子回路（２）は、第１の測定値（Ｘｍ）を、第１および第２の測定信号から（ｘｓ１、ｘｓ２）から導出され、未補正の質量流量を表わす中間値（Ｘ＊ｍ）並びに該中間値（Ｘ＊ｍ）に対する補正値（ＸＫ）を用いて形成し、かつ
評価電子回路（２）は前記補正値（ＸＫ）を、第２の測定値（Ｘρ）を用いて検出する、
ことを特徴とするコリオリ質量流量計。
【請求項３５】
コリオリ質量流量計は、媒体の粘度を表わす第３の測定信号（ｘε、ｘξ）を形成するための手段を有し、
評価電子回路（２）は補正値（ＸＫ）を第３の測定信号（ｘε、ｘξ）からも導出する、請求項３２から３４までのいずれか１項記載のコリオリ質量流量計。
【請求項３６】
評価電子回路（２）は第１の測定値（Ｘｍ）を関数式
Ｘｍ＝（１＋ＸＫ）・Ｘｍ
に基づいて検出する、請求項３２から３５までのいずれか１項記載のコリオリ質量流量計。
【請求項３７】
管路内を流れる媒体の質量流量を表わす第１の測定値（Ｘｍ）を、コリオリ質量流量計、とりわけコリオリ質量流量／比重計によって形成する方法において、
媒体が通流するコリオリ質量流量計の測定管（１１）を振動させ、とりわけ撓み振動させ、コリオリ力を形成し、
測定管（１１）の振動を検出し、入口側振動を表わす第１の測定信号（ｘｓ１）と出口側振動を表わす第２の測定信号（ｘｓ２）とを形成し、
未補正の質量流量を表わす中間値（Ｘ＊ｍ）を形成し、
該中間値（Ｘ＊ｍ）に対する補正値（ＸＫ）を形成し、
前記中間値（Ｘ＊ｍ）を前記補正値（ＸＫ）を用いて補正する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３８】
媒体の比重を表わす第２の測定値（Ｘρ）を測定信号（ｘｓ１、ｘｓ２）に基づいて形成し、
補正値（ＸＫ）を、第２の測定値（Ｘρ）を使用して形成する、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
管路内を流れる媒体の質量流量を表わす第１の測定値（Ｘｍ）をコリオリ質量流量計、とりわけコリオリ質量流量／比重計を用いて形成する方法において、
媒体が通流するコリオリ質量流量計の測定管（１１）を振動させ、とりわけ撓み振動させ、コリオリ力を形成し、
測定管（１１）の振動を検出し、入口側振動を表わす第１の測定信号（ｘｓ１）と出口側振動を表わす第２の測定信号（ｘｓ２）とを形成し、
未補正の質量流量を表わす中間値（Ｘ＊ｍ）を形成し、
媒体の比重を表わす第２の測定値（Ｘρ）を形成し、
前記中間値（Ｘ＊ｍ）を、第２の測定値（Ｘρ）を用いて補正する、
ことを特徴とする方法。
【請求項４０】
補正値（ＸＫ）を、媒体の粘度を表わす第３の測定信号（ｘε、ｘξ）を用いて検出する、請求項３７から３９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量／比重計、並びに質量流量を表す測定値の形成方法に関する。
【０００２】
管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量／比重計では、質量流量の測定が公知のように、管路に継ぎ合わされ、動作中に振動する測定管を媒体が通流し、これにより媒体がコリオリの力を受けることに基づく。これにより、管路の入口側領域と出口側領域が相互に位相がずらされて振動するようになる。この位相ずれの大きさが質量流量に対する尺度である。したがって測定管の振動は、測定管に沿って相互に間隔をおかれた２つの振動センサによって検出され、測定信号に変換され、この測定信号から質量流量の相互の位相ずれが導出される。
【０００３】
ＵＳ−Ａ４１８７７２１には、管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量計が記載されており、この質量流量計は、Ｕ字形に湾曲されたただ１つの測定管と、支持手段と、励振装置と、振動を測定するための第１の測定手段と、振動を測定するための第２の測定手段と、評価電子回路とを有する。測定管には動作中に媒体が通流する。支持手段は、測定管の入口側端部と出口側端部に固定されており、測定管が振動するようにこれを挟み込む。励起装置は測定管を動作時に振動させる。第１の測定手段は、測定管の入口側に配置されており、第１の測定信号を送出する。第２の測定手段は、測定管の出口側に配置されており、第２の測定信号を送出する。評価電子回路は、第１の測定信号と第２の測定信号から導出された、質量流量を表す測定値を送出する。
【０００４】
さらにＥＰ−Ａ８４９５６８には、管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量計が記載されており、この質量流量計は、ただ１つの直線状の測定管と、支持手段と、励振装置と、振動を測定するための第１の測定手段と、振動を測定するための第２の測定手段と、評価電子回路とを有する。測定管には動作中に媒体が通流する。支持手段は、測定管の入口側端部と出口側端部に固定されており、測定管が振動するようにこれを挟み込む。励起装置は測定管を動作時に振動させる。第１の測定手段は、測定管の入口側に配置されており、第１の測定信号を送出する。第２の測定手段は、測定管の出口側に配置されており、第２の測定信号を送出する。評価電子回路は、第１の測定信号と第２の測定信号から導出された、質量流量を表す測定値を送出する。
【０００５】
さらにＵＳ−Ａ４６６０４１とＵＳ−Ａ４７３３５６９にはそれぞれ、管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量計が記載されており、この質量流量計は、ねじ形状に湾曲された測定管と、支持手段と、励振装置と、振動を測定するための第１の測定手段と、振動を測定するための第２の測定手段と、評価電子回路とを有する。測定管には動作中に媒体が通流する。支持手段は、測定管の入口側端部と出口側端部に固定されており、測定管が振動するようにこれを挟み込む。励起装置は測定管を動作時に振動させる。第１の測定手段は、測定管の入口側に配置されており、第１の測定信号を送出する。第２の測定手段は、測定管の出口側に配置されており、第２の測定信号を送出する。評価電子回路は、第１の測定信号と第２の測定信号から導出された、質量流量を表す測定値を送出する。
【０００６】
さらにＵＳ−Ａ４４９１０２５，ＵＳ−Ａ４６６０４２１，並びにＵＳ−Ａ５２１８８７３にはそれぞれ、連通する２つの測定管を有する、管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量計が記載されており、２つの測定管に媒体が動作時に通流する。これらの測定管は、入口側に第１の端部を有する入口側の第１の分割部材、出口側に第２の端部を有する出口側の第２の分割部材とによって相互に結合され、支持部材に振動可能に挟み込まれている。
【０００７】
既に冒頭に述べたＵＳ−Ａ４１８７７２１，並びにＥＰ−Ａ８４９５６８は、コリオリ質量流量計によって常に、通流する媒体の瞬時の比重も測定可能である。したがって本発明に対しても、上にコリオリ質量流量計とのみ称される機器が瞬時の比重も測定することが前提である。このことはもちろん、個々の刊行物にも記載されていない。
【０００８】
コリオリ質量流量計ないしコリオリ質量流量／比重計では、測定管の内径Ｄとその長さＬとの比Ｄ／Ｌが測定精度に対して重要である。ここで内径Ｄはただ１つの測定管を使用する場合には実際上、接続された測定管の公称内径に等しい。
【０００９】
比Ｄ／Ｌが約０．０５より大きければ、媒体の瞬時速度野が測定管において測定結果の精度を損なう。すなわちそこなら生じる高められた測定誤差が場合により無視できないほど大きくなる。比が０．０５より大きい場合には、速度野のこの影響が数プロミールから１パーセントまでの付加的測定誤差を引き起こすことがある。
【００１０】
しかし比Ｄ／Ｌを小さくすることには構造的な限界がある。すなわち、一方では具体的な適用例では管路の公称内径が固定されており、他方では機器はできるだけ短く小型であれという要求がある。
【００１１】
本発明の課題は、構造ができるだけ小型でありながら、瞬時の速度野に依存せずに高精度の測定結果を送出するコリオリ質量流量／比重計を提供することである。さらなる課題は、測定結果を形成するための相応の方法を提供することである。
【００１２】
この課題は本発明により、コリオリ質量流量／比重計を次のように構成して解決される。
【００１３】
すなわち、管路を通流する媒体に対するコリオリ質量流量／比重計であって、
少なくとも１つの測定管と、支持手段と、励振装置と、振動を測定するための第１の測定手段と、振動を測定するための第２の測定手段と、第３の測定手段と、評価電子回路とを有し、
前記測定管には動作中に媒体が通流し、
前記支持手段は、測定管の入口側端部と出口側端部に固定されており、該測定管が振動するように挟み込み、
前記励振装置は測定管を動作中に振動させ、
前記第１の測定手段は測定管の入口側に配置されており、第１の測定信号を送出し、
前記第２の測定手段は測定管の出口側に配置されており、第２の測定信号を送出し、
前記第３の測定手段は、通流する媒体の瞬時のレイノルズ数を表す第３の測定信号を送出し、
前記評価電子回路は、前記第１、第２および第３の測定信号から導出され、質量流量を表す第１の測定値と、第１および第２の測定信号から導出され、媒体の瞬時比重を表す第２の測定信号とを送出するように構成する。
【００１４】
また本発明の方法では、管路を通流する媒体の質量流量を表す第１の測定値を、コリオリ質量流量／比重計を用いて形成する方法であって、
該コリオリ質量流量／比重計は、動作中に媒体が通流する少なくとも１つの測定管と、測定管の入口側端部と出口側端部に固定され、これが振動するように挟み込む支持手段と、測定管を動作中に振動させる励振装置とを有する形式の方法において、
測定管の振動を検出し、入口側の振動を表す第１の測定信号と、出口側の振動を表す第２の測定信号とを、未補正の質量流量を表す中間値を展開するために形成し、
通流する媒体の瞬時のレイノルズ数を表す第３の測定値を、中間値と、媒体のダイナミック粘度を表す第４の測定値とを用いて形成し、
前記中間値を、第３の測定値から導出した補正値を用いて補正する。
【００１５】
本発明の第２の構成によれば、評価電子回路は補正値を、層流に対して較正により検出された一定の補正値と、乱流に対して較正により検出された一定の補正値と、前記２つの一定の補正値の間にある補間関数にしたがって検出され補間された補正値とによって送出する。
【００１６】
本発明の第３の構成によれば、評価電子回路はテーブルメモリを有し、このテーブルメモリにレイノルズ数に依存するデジタル補正値がファイルされており、このテーブルメモリは第３の測定信号に基づいて形成されたデジタルメモリアクセスアドレスによって補正値を送出する。
【００１７】
本発明の第４の構成によれば、評価電子回路は、第１および第２の測定信号から導出され、補正されない質量流量を表す中間値を送出する。
【００１８】
本発明の第５の構成によれば、評価電子回路は、中間値と補正値に基づき第１の測定値を送出する。
【００１９】
本発明の第６の構成によれば、コリオリ質量流量／比重計は第４の測定手段を有し、この第４の測定手段は媒体のダイナミックな粘度を検出し、この粘度を表す第４の測定信号を送出する。
【００２０】
本発明の第７の構成によれば、第３の測定手段は第３の測定信号を、補正されない中間値と第４の測定信号に基づいて送出する。
【００２１】
本発明の第８の構成によれば、第４の測定手段は媒体の運動学的粘度を検出し、この粘度を表す第５の測定信号を送出する。
【００２２】
本発明の第９の構成によれば、第４の測定手段は第４の測定信号を、第２の測定値と第５の測定信号に基づいて送出する。
【００２３】
本発明の第１０の構成によれば、励振装置はコイルを有し、このコイルには励振エネルギーが供給され、当該エネルギーの電流および／または電圧から第４の測定手段は第４ないし第５の測定信号を導出する。
【００２４】
本発明の第１１の構成によれば、第４の測定手段は第４ないし第５の測定信号を、管路に沿って測定された圧力差から導出する。
【００２５】
本発明の方法の第１の構成によれば、第４の測定信号を、励振装置に供給される励振エネルギーの電流および／または電圧から導出する。
【００２６】
本発明の方法の第２の構成によれば、第４の測定信号を、管路に沿って測定された圧力差から導出する。
【００２７】
本発明の利点は、コリオリ質量流量／比重計が、比Ｄ／Ｌが０．０５より大きくても質量流量値を送出し、この質量流量値において瞬時の速度野の影響が測定精度に補償されることである。
【００２８】
本発明を以下、図面に示された実施例に基づき詳細に説明する。同じ部材には全図面を通じて同じ参照符号が付してある。ただし、わかりやすくするために既に説明した参照符号は後の図面で省略されることがある。
【００２９】
図１は、コリオリ質量流量／比重計の質量流量検出器を一部縦断面図に概略的に示す。
【００３０】
図２は、コリオリ質量流量／比重計の評価電子回路の部分回路をブロック回路図に示す。この評価電子回路は検出された質量流量の測定精度を向上させるために用いる。
【００３１】
図３は、質量流量に対して検出された、補正されない測定値から補正値を用いて質量流量に対する補正された測定値を形成するために使用される部分回路のブロック回路図である。
【００３２】
図４は、媒体の測定されたレイノルズ数から質量流量に対する補正値を形成する部分回路のブロック回路図である。
【００３３】
図５は、質量流量に対する補正値を補間関数にしたがって形成する部分回路のブロック回路図である。
【００３４】
図６ａは、媒体の測定されたダイナミックな粘度からレイノルズ数を検出する部分回路のブロック回路図である。
【００３５】
図６ｂは、媒体の測定された運動学的粘度からレイノルズ数を検出する部分回路のブロック回路図である。
【００３６】
図７は、励振装置の測定された励振エネルギーから媒体の運動学的粘度を検出する部分回路のブロック回路図である。
【００３７】
図８ａは、通流方向で測定された圧力差から運動学的粘度を層流の場合に形成する部分回路のブロック回路図である。
【００３８】
図８ｂは、通流方向で測定された圧力差から運動学的粘度を乱流の場合に形成する部分回路のブロック回路図である。
【００３９】
図９は、媒体の瞬時の運動学的粘度を検出する部分回路のブロック回路図である。
【００４０】
図１には、コリオリ質量流量／比重計の質量流量検出器１の一部縦断面図が示されている。この検出器はただ１つの直線状測定管１１を有し、測定管は入口側に第１の測定管端部を、出口側に第２の測定管端部を有する。
【００４１】
第１の測定管端部には第１のフランジ１１１が、第２の測定管端部には第２のフランジ１１２が設けられており、これらのフランジによって質量流量検出器１は、動作時に媒体が通流する、図示しない管路にとりわけ気密に継ぎ合わされる。
【００４２】
質量流量検出器１はさらに支持手段１２を有する。この支持手段は、第１の測定管端部に固定された第１の終端プレート１２１，第２の測定管端部に固定された第２の終端プレート１２２，および第１と第１の終端プレート１２１、１２２間に挿入された支持管１２３を有する。両方の終端プレート１２１，１２２は測定管１１並びに支持管１２３と剛性かつ気密に、とりわけ真空密に接合されている。したがって測定管１１は、支持管１２３の内腔に終端プレート１２１，１２２の間で自由支持されて延在し、これにより振動させることができる。
【００４３】
測定管１１と終端プレート１２１，１２２およびフランジ１１１，１１２との結合、ないし終端プレート１２１，１２２と支持管１２３との接合は例えば溶接接合またはろう付け接合とすることができる。しかし終端プレート１２１，１２２は支持管１２３にねじ接合によって固定することもできる。ここでは、ねじ接合部１２４が代表として示されている。さらに、両方の終端プレート１２１，１２２を支持管１２３と一体的に構成することもできる。
【００４４】
図１に示された質量流量検出器１ではなく、２つの直線状測定管を有する質量流量検出器も通常のものである。
【００４５】
しかし直線状の測定管の代わりに、他のコリオリ質量流量／比重計で記載された全ての形状の測定管を使用することもできる。これはとりわけ、Ｕ字状またはΩ字状に張り出した測定管、またはねじ形状に湾曲された測定管である。さらに複数の、とりわけ２つの測定管を、媒体の通流方向を基準にして平行または直列に接続して使用することもできる。測定管が平行に接続された場合には、端部は付加的にさらに相応の分割部材を有し、この分割部材は通流媒体の分流ないし合流のために用いる。
【００４６】
媒体は通流性のいずれの物質でも良く、とりわけ液体、ガス、または蒸気である。
【００４７】
測定管は有利にはチタン、ジルコニウム、または特殊鋼から作製される。
【００４８】
図１にはさらに、励振装置１３が示されており、この励振装置は支持手段１２の中で測定管１１と支持管１２３との間に、有利には第１の終端プレート１２１と第２の終端プレート１２２との中央に設けられている。この励振装置１３は、測定管１１を動作時に機械的共振周波数で振動させる。この機械的共振周波数も媒体の瞬時の比重に対する尺度である。
【００４９】
励振装置１３は例えば吸着コイル装置とすることができる。この吸着コイル装置は、測定管１１に固定された軟磁性のコイルアンカーと、支持管１２３に固定されたコイルとを有する。コイルアンカーには永久磁石が嵌め込まれている。またコイルには動作時に時間的に変化する励磁電流が流れる。ここで永久磁石はコイルに潜入する。時間的に変化する励磁電流の作用によって永久磁石が移動し、これにより測定管１１が振動される。ここで入口側領域と出口側領域とは、媒体が通流する際に相互に位相をずらして振動する。
【００５０】
励振装置１３を駆動するために用いる励振電子回路に対する例として、ＵＳ−Ａ４８０１８９７を参照されたい。
【００５１】
測定管が直線状の場合、振動は通常、撓み振動である。この振動は弦の振動と同等のものである。この撓み振動にはさらにねじれ振動を重畳することができる。ＥＰ−Ａ８４９５６８参照。しかし前記の撓み／ねじれ振動の他にフープモード振動も一般的であり、ここでは測定管が蠕動性に運動する。ＵＳ−Ａ４９４９５８３参照。
【００５２】
測定管がＵ字状またはΩ字状の場合、振動はアウトリガー振動である。この振動は音叉の振動と同等のものである。ＵＳ−Ａ４１８７７２１参照。
【００５３】
支持手段１２の中で、測定管１１と支持管１２３との間に測定管１１に沿って相互に間隔をおき、第１の測定手段１４１と第２の測定手段１４２が振動の測定のために配置されている。測定手段１４１，１４２は有利には測定管１１の中央から同じ距離だけ離れて設けられ、振動を表す第１ないし第２の測定信号ｘｓ１、ｘｓ２を送出する。
【００５４】
測定手段１４１，１４２はこのために振動検出器を有しており、これはＵＳ−Ａ５７３６６５３では有利にはエレクトロダイナミックな振動検出器として構成される。しかし振動検出器は光学的振動検出器として構成することもできる。ＵＳ−Ａ４８０１８９７参照。
【００５５】
質量流量検出器１は環境の影響に対して検出器ケーシング１５によって保護されている。この検出器ケーシングは、支持手段１２と、質量流量検出器１に接続された全ての電気接続線路とがその中に収容されるように構成されている。後者はわかりやすくするため図示されていない。
【００５６】
検出器ケーシング１５には首状の移行部材１６が設けられており、この移行部材に電子回路ケーシング１７が固定される。
【００５７】
電子回路ケーシング１７には、既に述べた励振電子回路、評価電子回路２、並びにコリオリ質量流量／比重計の駆動に用いる別の回路装置が設けられている。この種の回路装置は例えば外部のエネルギー源から給電される給電電子回路である。給電電子回路はコリオリ質量流量／比重計に内部給電し、および／または例えば測定データおよび／または機器データをコリオリ質量流量／比重計と外部の信号処理ユニットとの間で伝送するための通信電子回路に給電する。
【００５８】
場合により質量流量検出器１の振動特性が電子回路ケーシング１７によって不利な影響を受ける場合には、これを質量流量検出器１とは別個に配置することができる。この場合は電子回路ケーシング１７と質量流量検出器１との間の電気線路だけが存在し、したがって両者は実質的に相互に振動分離される。
【００５９】
図２には部分ブロック回路図の形態で、コリオリ質量流量／比重計の評価電子回路２の部分回路が示されている。この評価電子回路は、質量流量を表す第１の測定値Ｘｍの形成に用いる。
【００６０】
図２によれば、測定回路２１の測定信号ｘｓ１、ｘｓ２が評価電子回路２に供給される。測定回路２１として例えばＵＳ−Ａ５６４８６１６に記載されたコリオリ質量流量／比重計の評価電子回路を用いることができる。この評価電子回路は、例えばＵＳ−Ａ４８０１９８７に相応する励振回路を用いて質量流量値を検出する。もちろん他の当業者に公知の、コリオリ質量流量／比重計に対する評価電子回路を使用することもできる。
【００６１】
しかし測定回路２１により検出された質量流量値は比Ｄ／Ｌが大きい場合には十分に正確ではなく、相応に補正しなければならない。したがってこの質量流量値を以下、中間値Ｘ＊ｍと称する。この中間値からさらに質量流量を十分に正確に表す測定値Ｘｍが導出される。
【００６２】
中間値Ｘ＊ｍの補正は以下の本発明の知識に基づくものである。
【００６３】
測定管１１の質量流量は次の式によって得られる。
【００６４】
ｄＱ／ｄｔ＝π／４・Ｄ２・ρ・ｖｍ                          （１）
ここで、
ｄＱ／ｄｔは質量流量、
Ｄは測定管１１の内径、
ρは媒体の瞬時の比重、
ｖｍは測定管１１を通流する媒体の平均速度である。
【００６５】
平均速度ｖｍは、測定管１１の横断面を流れる媒体の全ての速度ベクトルの算術平均である。
【００６６】
コリオリ質量流量／比重計の中間値Ｘ＊ｍに対しては次式が当てはまる。
【００６７】
Ｘ＊ｍ＝Ｋ１・Ｘφ／Ｘｆ                              （２）
ここで、
Ｘｆは測定管１１の振動の瞬時周波巣を表す測定値、
Ｘφは第１のと第２の測定値ｘｓ１、ｘｓ２間の瞬時位相差を表す測定値、そして
Ｋ１はコリオリ質量流量／比重計の第１のパラメータである。
【００６８】
パラメータＫ１は第１に媒体の瞬時温度に依存する。このパラメータはさらに媒体の瞬時比重に依存することもできる。
【００６９】
式（２）に対しては、パラメータＫ１を定める媒体の特性、すなわち瞬時温度および瞬時比重が既知であることが前提である。なぜならこれらは同じようにコリオリ質量流量／比重計の動作時に測定されるからである。瞬時温度の測定に対してはＵＳ−Ａ４７６８３８４を、瞬時比重の測定に対してはＵＳ−Ａ４１８７７２１を参照されたい。
【００７０】
式（２）に対してはさらに、測定管１１の入口側で検出された振動と出口側で検出された振動との間の、コリオリ力に起因する位相差が瞬時の質量流量に比例することが仮定される。この仮定は、測定管１１に発生する全ての速度野が瞬時の質量流量が同じ場合に同じコリオリ力に作用することが前提である。このことは比Ｄ／Ｌが小さければ小さいほど正確に当てはまる。なぜならこの場合、全ての速度野が相互に等しい、または少なくとも非常に近似しているからである。比Ｄ／Ｌが大きい場合、とりわけ０．０５より大きい場合、この前提は次第に崩れ、ついにはますます測定精度の劣化した中間値Ｘ＊ｍとなる。
【００７１】
研究により相応の測定精度の値は、媒体の通流が層流であるか、または乱流にであるかに依存することが判明した。
【００７２】
したがって測定値Ｘｍを検出するためには、中間値Ｘ＊ｍの補正を次のようにして行うことができる。すなわち、測定管１１に層流が存在するか、または乱流が存在するかを検出し、そのことを中間値Ｘ＊ｍに対する補正値ＸＫにおいて考慮するのである。式（２）の相応の変形によって測定値Ｘｍに対して次式が当てはまる。
【００７３】
Ｘｍ＝（１＋ＸＫ）・Ｋ１・（Ｘφ／Ｘｆ）＝（１＋ＸＫ）・Ｘ＊ｍ        （３）
式（３）は評価電子回路２の第２の部分回路２２によって実現される。この部分回路は図３にブロック回路図の形態で示されている。
【００７４】
部分回路２２は第１の加算器２２１を有し、この加算器により１＋Ｘｋに対する第１の和値が、第１の入力側の補正値ＸＫと、第２の入力側の１に対する値とから形成され、出力側に出力される。
【００７５】
さらに第２の部分回路２２は第１の乗算器２２２を有し、この乗算器は第１の和値に対する第１の入力側と、中間値Ｘ＊ｍに対する第２の入力側とを備えている。乗算器は出力側に、（１＋ＸＫ）・Ｘ＊ｍに対する第１の積値を送出する。この積値が測定値Ｘｍに相応する。
【００７６】
補正値ＸＫは本発明では、媒体の瞬時のレイノルズ数から導出される。この瞬時のレイノルズ数は通流する媒体の速度野を一義的に表す量である。したがって質量流量検出器１は、媒体の瞬時のレイノルズ数を測定するための第３の測定手段１４３を有する。図２参照。測定手段１４３は、レイノルズ数を表す第３の測定信号ｘＲＥを送出し、これが評価電子回路２に供給される。
【００７７】
測定信号ｘＲＥの値は、層流の場合に乱流の場合よりも小さい。測定管１１の内径Ｄおよび既に述べた管路の所属の公称内径に対し、層流に対してはレイノルズ数の上側限界値が存在し、乱流に対してはレイノルズ数の下側限界値が存在する。これら２つの限界値は同じものではない。これら２つの限界値は較正中に検出する。
【００７８】
較正時に検出された、層流に対するレイノルズ数の上側限界値は第２のパラメータＫ２によって表される。この第２のパラメータは評価電子回路２に記憶される。較正時に検出された、乱流に対するレイノルズ数の下側限界値は第３のパラメータＫ３によって表される。この第３のパラメータも評価電子回路２に記憶される。
【００７９】
測定信号ｘＲＥをこの２つのパラメータＫ２、Ｋ３と比較することにより、測定管１１に層流が存在するか、または乱流が存在するかが得られ、相応の補正値ＸＫが送出される。この比較には以下の不等式が基礎となる。
【００８０】
【数１】
0003545344.tif 000002
【００８１】
ここで、
ＸＫ２は較正により検出された、層流に対する一定の補正値、
ＸＫ３は較正によって検出された、乱流に対する一定の補正値、そして
ｆ（ｘＲＥ）はＸＫ２からＸＫ３へ単調に増加する補間関数であり、その経過は調整することができる。
【００８２】
式（４）に従い測定信号ｘＲＥを両方のパラメータＫ２、Ｋ３と比較することにより、層流に対する補正値ＸＫ＝ＸＫ２、乱流に対する補正値ＸＫ＝ＸＫ３、または補間関数ｆ（ｘＲＥ）に相応する補間された補正値ＸＫ＝ｆ（ｘＲＥ）が得られる。
【００８３】
式（４）は第３の部分回路２３によって実現される。その個々の機能は図４にブロック回路図の形態で示されている。
【００８４】
部分回路２３は第１の比較器２３１を有し、この比較器はパラメータＫ２に対する基準入力側と、測定信号ｘＲＥに対する信号入力側とを備えている。比較器２３１は、測定信号ｘＲＥの瞬時値がパラメータＫ２より小さい場合、ｘＲＥ＜Ｋ２に対する第１の２進比較値を出力する。この値は１に等しい。それ以外の場合、第１の比較値はゼロである。第１の比較値は第２の乗算器２３２に第１の入力側に供給される。この乗算器２３２に第２の入力側には層流に対する一定の補正値ＸＫ２が印加される。
【００８５】
さらに部分回路２３は第２の比較器２３３を有し、この比較器はパラメータＫ３に対する基準入力側と、測定信号ｘＲＥに対する信号入力側とを備えている。この比較器は、測定信号ｘＲＥの瞬時値がパラメータＫ３より大きい場合、ｘＲＥ＞Ｋ３に対する第２の２進比較値を出力側に出力する。この値は１に等しい。それ以外の場合、第２の比較値はゼロである。
【００８６】
第２の比較値は第３の乗算器２３４の第１の入力側に供給される。この乗算器２３４の第２の入力側には乱流に対する一定の補正値ＸＫ３が印加される。
【００８７】
さらに部分回路２３はＮＯＲゲート２３５を有し、このＮＯＲゲートは第１の比較値に対する第１の入力側と、第２の比較値に対する第２の入力側とを備えている。ＮＯＲゲート２３５は、第１と第２の比較値がゼロでない場合、Ｋ２≦ｘＲＥ≦Ｋ３に相応する第３の比較値を送出する。この第３の比較値は１に等しい。それ以外の場合、第３の比較値はゼロである。
【００８８】
ＮＯＲゲート２３５に後置接続されたインバータ２３６によって、第３の比較値からこれを反転した第４の比較値が形成される。この比較値は乗算器２３２に第３の入力側と、乗算器２３４の第３の入力側に供給される。
【００８９】
したがって乗算器２３２は、第１と第４の比較値が１に等しい場合に、層流に対する一定の補正値ＸＫ２に等しい第２の積値を送出する。それ以外の場合には、第２の積値はゼロである。同じように乗算器２３４は、第２の比較値と第４の比較値が１に等しい場合に、乱流に対する一定の補正値ＸＫ３に等しい第３の積値を送出する。それ以外の場合には、第３の積値はゼロである。
【００９０】
補間関数ｆ（ｘＲＥ）に相応する補間された補正値（その形成については後で説明する）は、第４の乗算器２３７の第１の入力側に供給される。第３の比較値は乗算器２３７の第２の入力側に印加される。その結果この乗算器は、第３の比較値が１である場合、補正値ＸＫに等しい第４の積値を出力する。第３の比較値がゼロである場合、第４の比較値も同様にゼロである。
【００９１】
第２，第３ないし第４の積値は、第２の加算器２３８の第１，第２ないし第３の入力側に供給され、この第２の加算器は第２の和値を送出する。同時には常に、第２または第３または第４の積値だけがゼロに等しくないから、第２の和値は求める補正値ＸＫに相応する。
【００９２】
しかし補正値ＸＫは、部分回路２３に設けられたファジーロジックにより発生することができる。このために比較器２３１が層流に対する第１のメンバシップ関数により、比較器２３３が乱流に対する第２のメンバシップ関数により、そしてＮＯＲゲート２３５が層流と乱流が同時に存在する場合に対する第３のメンバシップ関数により置換される。このメンバシップ関数は較正測定によって検出し、第１，第２ないし第３の２進比較値を置換する第１，第２ないし第３の帰属値を送出する。この帰属値の値範囲はゼロから１までである。この場合インバータ２３６は例えば減算器により置換され、減算器は値１から第３の帰属値を減算する。
【００９３】
層流成分と乱流成分を有する通流特性に対しては式（４）に従い補正値ＸＫが補間関数ｆ（ｘＲＥ）によって補間される。補間関数ｆ（ｘＲＥ）は通常のようにパーセント率として、例えばパラメータＫ２により展開桁として展開される。したがってｆ（ｘＲＥ）に対して次式が当てはまる。
【００９４】
【数２】
0003545344.tif 000003
【００９５】
これにより補間関数ｆ（ｘＲＥ）が次数ｎの近似多項式によって任意の精度で実現可能である。補間関数の係数ａｎは較正によって検出される。
【００９６】
例えば近似多項式が１次であるべきなら、すなわちｎ＝１が当てはまるなら、相応する補間関数ｆ１（ｘＲＥ）に対して線形関係が得られる。
【００９７】
ｆ１（ｘＲＥ）＝ａ０＋ａ１（ｘＲＥ−Ｋ２）            （６）
式（４）を考慮して式（６）に対して次式が得られる。
【００９８】
【数３】
0003545344.tif 000004
【００９９】
図５には第４の部分回路２４がブロック回路図の形態で示されている。この部分回路は式（７）による補間関数ｆ１（ｘＲＥ）により実現される。
【０１００】
部分回路２４は第１の減算器２４１を有し、この減算器は層流のための補正値ＸＫ２に対する減数入力側と、乱流のための補正値ＸＫ３に対する被減数入力側とを備えている。この減算器は、ＸＫ３−ＸＫ２に対する第１の差値を形成する。パラメータＫ２に対する減数入力側と、パラメータＫ３に対する被減数入力側とを備えた第２の減算器２４２は、Ｋ３−Ｋ２に対する第２の差値を形成する。さらにパラメータＫ２に対する減数入力側と、測定信号ｘＲＥに対する被減数入力側とを備える第３の減算器２４３が、ｘＲＥ−Ｋ２に対する第３の差値を送出する。
【０１０１】
さらに部分回路２４には第１の除算器２４４が属する。第１の除算器は、第１の差値に対する被除数入力側と、第２の差値に対する除数入力側とを備えている。除算器２４４は第１の商値を出力し、この商値は項（ＸＫ３−ＸＫ２）／（Ｋ３−Ｋ２）に相応する。
【０１０２】
第５の乗算器２４５は、第１の商値に対する第１の入力側と、第３の差値に対する第２の入力側とを備えており、（ｘＲＥ−Ｋ２）（ＸＫ３−ＸＫ２）／（Ｋ３−Ｋ２）に対する第５の積値を発生する。この積値は再び第３の加算器２４６の第１の入力側に供給される。加算器２４６の第２の入力側には層流に対する補正値ＸＫ２が印加される。したがって加算器２４６は、ＸＫ２＋（ｘＲＥ−Ｋ２）（ＸＫ３−ＸＫ２）／（Ｋ３−Ｋ２）に対する第３の和値を出力する。この第３の和値は、Ｋ２≦ｘＲＥ≦Ｋ３の場合に相応する。すなわち層流成分と乱流成分とを備えた通流特性の場合に、求める補正値ＸＫに相応する。
【０１０３】
式（７）の他に部分回路２４はもちろん、式（４）および式（５）に基づく近似多項式を基礎とすることもできる。
【０１０４】
図４と図５に示された部分回路２３ないし２４の代わりに、評価電子回路２はテーブルメモリを有することもできる。このテーブルメモリには補正値ＸＫに対する離散値がファイルされている。この離散値に、測定信号ｘＲＥから導出されたデジタルメモリアドレスを介してアクセスする。このデジタルメモリアドレスの形成は、Ａ／Ｄ変換器と、これに後置接続されたコーダを用いて行われる。テーブルメモリとしてはプログラミング可能固定値メモリ、すなわちＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ等を用いることができる。
【０１０５】
式（４）で必要なレイノルズ数の測定のために以下の関係を用いる。
【０１０６】
Ｒｅ＝ρ／η・Ｄ・ｖｍ＝１／ζ・Ｄ・ｖｍ              （８）
ここで、
ηは媒体にダイナミックな粘度、そして
ζは媒体の運動学的粘度である。
【０１０７】
式（１）の平均速度ｖｍが式（８）に代入され、レイノルズ数に対して次式が得られる。
【０１０８】
Ｒｅ＝１／η・４／（π・Ｄ）・ｄＱ／ｄｔ＝１／（ζ・ρ）・４／（π・Ｄ）・ｄＱ／ｄｔ                                                （９）
本発明によれば、式（９）により媒体のダイナミックな粘度または運動学的粘度が測定信号ｘＲＥの発生のために、そして補正値ＸＫの検出のために使用される。なぜなら２つの粘度は媒体の瞬時比重ρを考慮すれば簡単に相互に換算できるからである。
【０１０９】
相応の測定信号を式（９）に代入することにより、ダイナミックな粘度を使用して、測定信号ｘＲＥに対して次の関係が得られる。
【０１１０】
ｘＲＥ＝Ｋ４／ｘη・Ｘ＊ｍ                          （１０）
ここで、
ｘηは媒体のダイナミックな粘度を表す第４の測定信号、そして
Ｋ４は商４／πＤから導出された第４のパラメータである。
【０１１１】
式（１０）は測定手段１４３において第５の部分回路２５により実現される。これはブロック回路の形態で図６ａに示されている。
【０１１２】
部分回路２５は第２の除算器２５１を有しており、この第２の除算器はパラメータＫ４に対する被除数入力側と測定信号ｘηに対する除数入力側とを備えている。除算器２５１はＫ４／ｘηに対する第２の商値を送出し、この商値は第６の乗算器２５２の第１の入力側に供給される。乗算器２５２の第２の入力側には中間値Ｘ＊ｍが印加される。乗算器２５２はしたがって、式（６）で測定信号ｘＲＥに相応する第６の積値を送出する。
【０１１３】
測定信号ｘＲＥの検出のために式（１０）で必要な測定信号ｘηは別の第４の測定手段１４４により形成される。図２参照。
【０１１４】
媒体のダイナミックな粘度を検出するために、式（８）に従い媒体の運動学的粘度と瞬時比重を使用することができる。式（９）を考慮すれば、測定信号ｘηは次のようにして得られる。
【０１１５】
ｘη＝ｘζ・Ｘρ                                        （１１）
ここで、
ｘζは媒体の運動学的粘度を表す第５の測定信号、そして
Ｘρは媒体の瞬時比重を表す第２の測定値である。
【０１１６】
式（１１）による本発明の別の構成では、測定手段１４４は、媒体の運動学的粘度を表す測定信号ｘζを測定信号ｘηの発生のために使用する。したがって図６ｂにブロック回路図の形態に示された部分回路２５は第７の乗算器２５３を有し、この乗算器は測定信号ｘζに対する第１の入力側と、測定信号Ｘρに対する第２の入力側とを備えている。乗算器２５３は積値として測定信号ｘηを送出し、この測定信号は除算器２５１の除数入力側に供給される。測定値Ｘρは例えば測定管１１の瞬時振動周波数から導出される。冒頭に引用したＵＳ−Ａ４１８７７２１参照。
【０１１７】
測定信号ｘζの発生のために必要な手段については後で述べる。粘度は、通流する媒体の内側摩擦を表す量であるから、媒体の運動学的粘度の検出は本発明の知識により次のようにして可能である。すなわち、励振装置１３に供給される励振エネルギーを測定するのである。すなわち媒体の内側摩擦に基づいて、通流される測定管１１の振動は、媒体の粘度、とりわけ運動学的粘度に依存して測定管１１が空である場合と比較して付加的に減衰される。測定管１１の振動を維持するためには、摩擦によって付加的に生じたエネルギー損失を、エネルギー供給を相応に高めることによって補償しなければならない。
【０１１８】
したがって本発明の有利な構成では、測定信号ｘζを検出するために測定により求められた以下の関係が使用される。
【０１１９】
ｘζ＝Ｋ５（ｘｅｘｃ−Ｋ６）２                            （１２）
ここで、
ｘｅｘｃは励振装置１３に供給される励振エネルギーを表す測定信号、そして
Ｋ５、Ｋ６は第５ないし第６のパラメータである。
【０１２０】
測定信号ｘζは式（１１）および式（１２）に従いコリオリ質量流量／比重計の動作時に発生する検出量にだけ依存する。すなわち測定値Ｘρと、励振エネルギーを表す測定信号ｘｅｘｃにだけ依存する。
【０１２１】
式（１２）の本発明の構成によれば測定手段１４４は第６の部分回路２６を有する。この部分回路は図７にブロック回路図の形態で示されている。
【０１２２】
部分回路２６は第４の減算器２６１を有し、この減算器は励振エネルギーを表す測定信号ｘｅｘｃに対する被減数入力側と、パラメータＫ６に対する減数入力側とを備えている。減算器２６１により形成された、ｘｅｘｃ−Ｋ６に対する第４の差値は第１の累乗器２６２の信号入力側に印加される。指数入力側には値２が印加され、したがって累乗器２６２は第４の差値を、（ｘｅｘｃ−Ｋ６）２に対する第１の累乗値に変換する。この累乗値はさらに第８の乗算器２６３の第１の入力側に供給され、この乗算器はこの累乗値と、第２の入力側に印加されるパラメータＫ５とからＫ５（ｘｅｘｃ−Ｋ６）２に対する第８の積値を形成する。この積値が測定信号ｘζに相応する。
【０１２３】
励振エネルギーを表す測定信号ｘｅｘｃは、励振装置での電流および／または電圧測定によって、ないしはインピーダンス測定によって形成される。前記の吸着コイル装置の形態の励振装置１３では本発明により、電圧／電流変換器がコイルに印加された励磁電圧をこれに比例する電流に変換し、この電流からさらに後置接続された効率値形成器によって効率値が導出される。この効率値は励振エネルギーを表す測定信号ｘｅｘｃである。
【０１２４】
励振エネルギーを測定する代わりに媒体の運動学的粘度を検出するための別の手段では、管路または測定管１１に沿った適切な測定区間にわたる圧力差を測定し、これを相応に評価する。
【０１２５】
運動学的粘度に対しては、測定区間が十分に層流である場合、次式が当てはまる。
【０１２６】
ζ＝２π・Ｄ４／Ｌ・（ｄＱ・ｄｔ）−１・Δｐ            （１３）
そして十分に乱流である場合に対しては、
υ＝０．３−４・Ｄ１９／Ｌ４・ρ３・（ｄＱ／ｄｔ）−７・（Δｐ）４    （１４）
ここで、
Ｌは測定区間の長さ、そして
Δｐは管路測定区間にわたる圧力差である。
【０１２７】
式（１３）は周知のハーゲン−ポアズの法則に基づくものであり、式（１４）は経験的に求められたものである。２つの式は圧力差に関して単調に増加する関数であり、ただ１つの共通の交点を有している。
【０１２８】
したがって本発明の別の構成では測定信号ｘζを検出するために、相応の測定信号を式（１３）と式（１４）に代入することにより得られた以下の関係を使用する。
【０１２９】
【数４】
0003545344.tif 000005
【０１３０】
ここで、
Ｘζ１は層流における媒体の運動学的粘度を表す測定値、
Ｘζ２は乱流のおける媒体の運動学的粘度を表す測定値、
ｘΔｐは圧力差を表す第７の測定信号、
Ｋ７は式（１３）による商２πＤ４／Ｌから導出された第７のパラメータ、そしてＫ８は式（１４）による商０．３−４・Ｄ１９／Ｌ４から導出された第８のパラメータである。
【０１３１】
測定信号ｘηに対する実際に有効な値は、式（１５）に従い常に、層流ないし乱流に対して検出された２つの測定値Ｘζ１ないしＸζ２のうち小さい方である。
【０１３２】
測定信号ｘζは式（１５）に従い、コリオリ質量流量／比重計の動作時に発生する検出量、すなわち中間値Ｘ＊ｍと測定値Ｘρに依存する。さらに測定値Ｘζは別の検出量、すなわち動作中に検出された圧力差を表す測定信号ｘΔｐに依存する。
【０１３３】
本発明では図８ａと図８ｂに相応して測定手段１４４は第７の部分回路２７を、図９に相応して第８の部分回路２８を式（１５）の実現のために有する。
【０１３４】
部分回路２７は、媒体の粘度を表す２つの測定値Ｘζ１、Ｘζ２を発生するために使用する。したがってこの部分回路は第３の除算器２７１を有し、この除算器は測定信号ｘΔｐに対する被除数入力側と、中間値Ｘ＊ｍに対する除数入力側とを備えている。除算器２７１は、ｘΔｐ／Ｘ＊ｍに対する第３の商値を形成し、第９の乗算器２７２の第１の入力側に供給する。乗算器２７２の第２の入力側にはパラメータＫ７が印加される。これにより乗算器２７２はＫ７・ｘΔｐ／Ｘ＊ｍに対する第９の積値を送出する。この積値は層流時の媒体の運動学的粘度を表す測定値Ｘζ１に相応する。
【０１３５】
さらに部分回路２７は第２の累乗器２７３を有しており、この累乗器は測定信号ｘΔｐに対する信号入力側と、値４に対する指数入力側とを備えている。累乗器２７３は（ｘΔｐ）４に対する第２の累乗値を送出し、これを第４の除算器２７６の被除数入力側に供給する。
【０１３６】
さらに部分回路２７は第３の累乗器２７４を有し、この累乗器は中間値Ｘ＊ｍに対する信号入力側と、値７に対する指数入力側とを備えている。累乗器２７４は（Ｘ＊ｍ）７に対する第３の累乗値を送出する。第４の累乗器２７５は中間値Ｘρに対する信号入力側と、値３に対する指数入力側とを備えており、（Ｘρ）３に対する第４の累乗値を送出する。
【０１３７】
第３の累乗値は第４の除算器２７６の除数入力側に供給され、第４の累乗値は第１０の乗算器２７７の第１の入力側に印加される。さらに乗算器２７７はパラメータＫ８に対する第２の入力側と、除算器２７６により形成された第４の商値（ｘΔｐ）４／（Ｘ＊ｍ）７に対する第３の入力側を有している。したがって乗算器２７７はＫ８・（Ｘρ）３・（ｘΔｐ）４／（Ｘ＊ｍ）７に対する第１０の積値を送出する。この第１０の積値は、乱流時における媒体の運動学的粘度を表す測定値Ｘζ２に相応する。
【０１３８】
図９に相応する第８の部分回路２８は２つの不等式（１５）を実現するために用いる。部分回路２８は第３の比較器２８１を有しており、この比較器は第９の積値に対する第１の入力側と、第１０の積値に対する第２の入力側を備えている。比較器２８１は、第９の積値が第１０の積値よりも小さい場合、Ｋ７・ｘΔｐ／Ｘ＊ｍ＜Ｋ８・Ｘρ（ｘΔｐ）４／（Ｘ＊ｍ）７に対して、１に等しい第５の比較値を形成し、それ以外の場合第５の比較値はゼロである。
【０１３９】
第５の比較値は第２のインバータ２８２に供給され、さらに第１１の乗算器２８３の第１の入力側に印加される。乗算器２８３の第２の入力側には第９の積値が印加され、これにより乗算器２８３は第１１の積値を送出する。この第１１の積値は、第５の比較値が１である場合、第９の積値に等しい。また第５の比較値がゼロである場合にはこれもゼロである。
【０１４０】
インバータ２８２は、第５の比較値を反転した第６の比較値を送出し、これを第１２の乗算器２８４の第１の入力側に供給する。乗算器２８４の第２の入力側には第１０の積値が印加される。これにより乗算器２８４は第１２の積値を送出する。この第１２の積値は、第６の比較値が１である場合、第１０の積値に等しい。また第６の比較値がゼロである場合にはこれもゼロである。
【０１４１】
第１１の積値は第４の加算器２８５の第１の入力側に供給され、第１２の積値は加算器２８５の第２の入力側に供給される。同時には常に、２つの積値のうち１つだけがゼロではないから、加算器２８５から送出された第４の和値は測定信号ｘζに等しい。
【０１４２】
式（１５）により検出された運動学的粘度と、測定管１１に実際に存在する運動学的粘度との差は、媒体の温度差の影響によるものであるから、相応の温度測定によって簡単に補償することができる。
【０１４３】
部分回路２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８はアナログ計算回路であることが前提である。しかし少なくとも部分的にデジタル計算回路として、離散素子またはマイクロプロセッサにより実現することもできる。
【０１４４】
実質的に並列に動作する部分回路２２〜２８の動作が時間的にクリティカルでない場合には、加算、減算、乗算、除算ないし累乗のような同種の機能をマルチプレクサないしデマルチプレクサによってまとめることができる。この場合、これらの機能をそれぞれ１度だけ部分回路で実現し、個々の計算値の発生を相応の入力値を備えた入力側のシーケンシャル回路によって行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、コリオリ質量流量／比重計の質量流量検出器を一部縦断面図に概略的に示す。
【図２】図２は、コリオリ質量流量／比重計の評価電子回路の部分回路をブロック回路図に示す。この評価電子回路は検出された質量流量の測定精度を向上させるために用いる。
【図３】図３は、質量流量に対して検出された、補正されない測定値から補正値を用いて質量流量に対する補正された測定値を形成するために使用される部分回路のブロック回路図である。
【図４】図４は、媒体の測定されたレイノルズ数から質量流量に対する補正値を形成する部分回路のブロック回路図である。
【図５】図５は、質量流量に対する補正値を補間関数にしたがって形成する部分回路のブロック回路図である。
【図６】図６ａは、媒体の測定されたダイナミックな粘度からレイノルズ数を検出する部分回路のブロック回路図であり、図６ｂは、媒体の測定された運動学的粘度からレイノルズ数を検出する部分回路のブロック回路図である。
【図７】図７は、励振装置の測定された励振エネルギーから媒体の運動学的粘度を検出する部分回路のブロック回路図である。
【図８】図８ａは、通流方向で測定された圧力差から運動学的粘度を層流の場合に形成する部分回路のブロック回路図であり、図８ｂは、通流方向で測定された圧力差から運動学的粘度を乱流の場合に形成する部分回路のブロック回路図である。
【図９】図９は、媒体の瞬時の運動学的粘度を検出する部分回路のブロック回路図である。
【図１】
0003545344.tif 000006
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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