(57)【要約】【課題】振動管の状態を正確に診断することができるコリオリ流量計を提供する。【解決手段】増減率取得手段は、駆動手段により一定の駆動力を与え、そのときの振動管の振動の減衰または成長の増減率を取得する。算出手段は、増減率取得手段により取得された増減率と、振動管の運動方程式とに基づいて、振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出する。診断手段は、算出手段により算出されたパラメータに基づいて振動管の状態を診断する。【選択図】図１
2011237353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体物の流量を計測するコリオリ流量計において、
前記駆動手段により一定の駆動力を与え、そのときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得手段と、
前記増減率取得手段により取得された前記増減率と、前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記パラメータに基づいて前記振動管の状態を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とするコリオリ流量計。
【請求項２】
前記増減率取得手段は、流量を検出可能な範囲の振幅で前記振動管を振動させて前記増減率を取得する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】
前記増減率取得手段は前記駆動手段により一定の駆動力を与えたときの前記振動管の振動の減衰および前記駆動手段により一定の駆動力を与えたときの前記振動管の振動の成長における前記増減率を取得することを特徴とする請求項１または２に記載のコリオリ流量計。
【請求項４】
前記増減率取得手段は、前記コリオリ力を検出するためのセンサを用いて前記増減率を取得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】
前記診断手段は、前記算出手段により算出された前記ばね定数に基づいて前記振動管の腐食の状況を診断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコリオリ流量計。
【請求項６】
前記診断手段は、前記算出手段により算出された前記減衰係数に基づいて前記振動管への付着物の状況を診断することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコリオリ流量計。
【請求項７】
前記増減率取得手段は、複数の単位時間についてそれぞれ前記振動管の振動の増減率を取得し、それらの平均値として前記増減率を取得する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】
前記増減率取得手段は、前記振動管の変位を複数回サンプリングし、複数の前記変位を平均化して得られる前記振動管の振動幅の経時変化を前記増減率として取得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項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、駆動手段により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体の流量を計測するコリオリ流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントで使用される流量計の一方式として、コリオリ流量計が知られている。コリオリ流量計は、流体が流れるＵ字管をコイルの励磁により振動させ、Ｕ字管の内部を通過する流体により生ずるコリオリ力をＵ字管のねじれを介して計測するものである。流体の流量に応じてコリオリ力が増大するため、Ｕ字管のねじれの幅や位相を介して流量を計測することが可能となる。
【０００３】
コリオリ流量計では、Ｕ字管のねじれを利用して流量を計測するため、Ｕ字管の腐食等が進行すると、流量計測に誤差を生じさせる。また、Ｕ字管のメンテナンス上からも腐食等を把握することが望ましい。
【０００４】
特表２００９−５０９１６３号公報には、Ｕ字管の腐食の指標としてばね定数Ｋの変化を利用するものが開示されている。この例では、ばね定数Ｋを計測する際に、コリオリのＵ字管を駆動する励磁電流を切って振動を減衰させる。この減衰特性はζωで表される。ここで、ζは減衰定数、ωは角周波数を表す。Ｑ＝１／２ζで減衰曲線を計測することによりζωが決定される。ばね定数ＫはＫ＝ＱＤωで算出される。ここで、Ｄは機械的減衰係数で増幅器の増幅ゲインＧに比例する。また、ω＝２πＦであり、振動の周波数Ｆから求められる。この方式では、流速、流体の密度と無関係にＵ字管のばね定数Ｋを求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５０９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の方式でばね定数を算出する場合には、流体に気泡がわずかに混入してもζが不規則に変化し、大きな誤差を生み易い。Ｑは通常５０００程度あり、減衰率ζωはＵ字管の構造で決まってしまい変更できない。このため、短時間で減衰率を求めようとすると、減衰幅が小さくなり誤差が大きくなる場合がある。また逆に、減衰させる時間を長くしてばね定数Ｋの算出精度を上げようとすると、振幅がゼロに近い領域まで計算対象となり、ノイズの影響を受ける。
【０００７】
また、Ｕ字管のばね定数だけではＵ字管の内部への付着物の状況を判断できないという問題もある。
【０００８】
本発明の目的は、振動管の状態を正確に診断することができるコリオリ流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコリオリ流量計は、駆動手段により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体物の流量を計測するコリオリ流量計において、前記駆動手段により一定の駆動力を与え、そのときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得手段と、前記増減率取得手段により取得された前記増減率と、前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記パラメータに基づいて前記振動管の状態を診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。
このコリオリ流量計によれば、増減率取得手段により取得された増減率と、振動管の運動方程式とに基づいて、振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出するので、振動管の状態を正確に診断することができる。
【００１０】
前記増減率取得手段は、流量を検出可能な範囲の振幅で前記振動管を振動させて前記増減率を取得してもよい。
【００１１】
前記増減率取得手段は前記駆動手段により一定の駆動力を与えたときの前記振動管の振動の減衰および前記駆動手段により一定の駆動力を与えたときの前記振動管の振動の成長における前記増減率を取得してもよい。
【００１２】
前記増減率取得手段は、前記コリオリ力を検出するためのセンサを用いて前記増減率を取得してもよい。
【００１３】
前記診断手段は、前記算出手段により算出された前記ばね定数に基づいて前記振動管の腐食の状況を診断してもよい。
【００１４】
前記診断手段は、前記算出手段により算出された前記減衰係数に基づいて前記振動管への付着物の状況を診断してもよい。
【００１５】
前記増減率取得手段は、複数の単位時間についてそれぞれ前記振動管の振動の増減率を取得し、それらの平均値として前記増減率を取得してもよい。
【００１６】
前記増減率取得手段は、前記振動管の変位を複数回サンプリングし、複数の前記変位を平均化して得られる前記振動管の振動幅の経時変化を前記増減率として取得してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のコリオリ流量計によれば、増減率取得手段により取得された増減率と、振動管の運動方程式とに基づいて、振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出するので、振動管の状態を正確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態のコリオリ流量計の構成を示す図であり、（ａ）は発振回路を示す図、（ｂ）はコリオリセンサユニットの構成を示す図、（ｃ）は制御系を示すブロック図。
【図２】コリオリセンサユニットの出力信号を示す図であり、（ａ）は通常時の出力信号を示す図、（ｂ）はＵ字管の振動が減衰する場合の出力信号を示す図、（ｃ）はＵ字管の振動が成長する場合の出力信号を示す図。
【図３】診断動作時における演算制御部の動作を示すフローチャート。
【図４】診断動作を示す図であり、（ａ）は正弦波２乗値の積分値の増減率αの変化を示す図、（ｂ）は発振帰還電流ゲインＧの変化を示す図。
【図５】診断動作を示す図であり、（ａ）はステップＳ５の処理を示す図、（ｂ）はステップＳ８の処理を示す図。
【図６】正弦波を減衰させつつ減衰率を算出する方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明によるコリオリ流量計の一実施形態について説明する。
【００２０】
図１（ａ）は本実施形態のコリオリ流量計の発振回路を示す図、図１（ｂ）はコリオリセンサユニットの構成を示す図、図１（ｃ）は本実施形態のコリオリ流量計の制御系を示すブロック図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のコリオリ流量計は、Ｕ字管の振動を検出するコリオリセンサユニット１と、Ｕ字管の振動を維持するための駆動電流をコリオリセンサユニット１に与える電流増幅器２と、コリオリセンサユニット１の出力信号を増幅する増幅器３と、増幅器３の出力信号の振幅を抽出する平滑回路４と、平滑回路４の出力信号と目標電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する制御増幅器５と、固定ゲイン設定電圧Ｅを出力する電圧設定部６と、制御増幅器５の出力信号ΔＶまたは電圧設定部６の出力値である固定ゲイン設定電圧Ｅのいずれかを選択するスイッチ７と、増幅器３の出力信号およびスイッチ７で選択された信号（以下、発振帰還ゲインＧと呼ぶ）を乗算する乗算器８と、を備える。電流増幅器２は乗算器８の出力信号を増幅し、コリオリセンサユニット１に向けて上記駆動電流を出力する。なお、増幅器３の出力信号は、コリオリ力（Ｕ字管のねじれの振幅ないし位相）を検出するための信号としても使用される。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、コリオリセンサユニット１は、Ｕ字管と、Ｕ字管を振動させるための加振器１０と、Ｕ字管の振動を取得するセンサＡ１１ａ、Ｂ１２ｂと、によって構成される。加振器１０は、電流増幅器２からの駆動電流よってＵ字管を振動させる。センサＡ１１ａ、Ｂ１２ｂは、Ｕ字管の振動より得る電圧を増幅器３に出力する。本実施例のコリオリ流量計では、１つだけのセンサの使用で、振動管（Ｕ字管）の状態を診断することができる。以下、センサユニット１による出力は、センサＡ１１ａを使用するものとする。なお、センサＢ１１ｂを用いてもセンサＡ１１ａを用いた場合と同様の診断効果を得ることができる。
【００２３】
図１（ｃ）に示すように、電圧設定部６およびスイッチ７は演算制御部９に接続され、演算制御部９により制御される。また、演算制御部９はＵ字管の診断に必要な演算および処理を実行する。Ｕ字管の診断に必要な演算および処理については後述する。
【００２４】
次に、本実施形態のコリオリ流量計の動作について説明する。
【００２５】
通常動作時には、スイッチ７により制御増幅器５の出力信号ΔＶが選択される。この場合、制御増幅器５の出力信号ΔＶは平滑回路４の出力信号（振幅）に応じて変化し、回路ループは平滑回路４の出力信号を目標電圧Ｖｒｅｆに一致させるように作用する。このときの発振帰還ゲインＧのことを発振帰還ゲインＧ０と呼ぶ。この回路ループは定常状態では一定振幅で発振し、Ｕ字管は一定振幅で振動する状態となる。この状態でＵ字管のねじれを検出して流量を測定する。
【００２６】
図２（ａ）は、通常動作時におけるコリオリセンサユニット１の出力信号（増幅器３の出力信号）を示している。図２（ａ）に示すように、Ｕ字管の振幅に応じてコリオリセンサユニット１の出力信号は概略一定の振幅を示す。
【００２７】
一方、診断動作時には、スイッチ７により固定ゲイン設定電圧Ｅが選択される。また、Ｕ字管の振動が減衰または成長するように、固定ゲイン設定電圧Ｅが所定の固定値に設定される。図２（ｂ）はＵ字管の振動が減衰する場合のコリオリセンサユニット１の出力信号を示す図、図２（ｃ）はＵ字管の振動が成長する場合のコリオリセンサユニット１の出力信号を示す図である。
【００２８】
本実施形態のコリオリ流量計では、発振帰還電流ゲインＧをＧ１，Ｇ２に順次切り替えることにより、Ｕ字管の振動を成長、減衰させて振幅の成長率と減衰率とを求め、最終的にばね定数Ｋおよびダンピング（減衰）係数Ｄを算出する。以下、ばね定数Ｋ、ダンピング係数Ｄ等を算出する原理について説明する。
【００２９】
まず、Ｕ字管の振動方程式は、（１）式で示される。
Ｍｄ2Ｘ／ｄｔ2＋ＤｄＸ／ｄｔ＋ＫＸ＝ＧｄＸ／ｄｔ  ・・・（１）式
ここで、Ｘ：Ｕ字管の振動の変位、Ｍ：Ｕ字管全体の質量、Ｄ：ダンピング係数、Ｋ：Ｕ字管のばね定数、Ｇ：発振帰還電流ゲイン、ω：角周波数である。
【００３０】
（１）式の右辺の「ＧｄＸ／ｄｔ」は電流増幅器２からコリオリセンサユニット１に与えられる駆動電流に基づく作用力に相当し、「Ｇ」は制御増幅器５の出力信号ΔＶおよび固定ゲイン設定電圧Ｅにより規定される。
【００３１】
（１）式の両辺をＭで割ると、（２）式、Ｄ／Ｍ＝２ζω、ω＝ｓｑｒｔ（Ｋ／Ｍ）より（３）式、（４）式のように順次変形できて、（５）式を得る。
ｄ2Ｘ／ｄｔ2＋ＤｄＸ／Ｍｄｔ＋Ｋ／Ｍ・Ｘ＝Ｇ／Ｍ・ｄＸ／ｄｔ  ・・・（２）式
ｄ2Ｘ／ｄｔ2＋２ζωｄＸ／ｄｔ＋ω2Ｘ＝Ｇ／Ｍ・ｄＸ／ｄｔ    ・・・（３）式
ｄ2Ｘ／ｄｔ2＋（２ζω−Ｇ／Ｍ）ｄＸ／ｄｔ＋ω2Ｘ＝０      ・・・（４）式
Ｘ＝Ａｅｘｐ｛−ζω＋Ｇ／（２Ｍ）｝ｔ×ｓｉｎ（ωｔ）    ・・・（５）式
【００３２】
このように、Ｕ字管の振動の変位Ｘは減衰／成長する正弦波の波形をとる。また、Ｕ字管の振動の変位Ｘに比例するコリオリセンサユニット１の出力信号は、同様に減衰／成長する正弦波の波形となる。
【００３３】
発振帰還電流ゲインＧをＧ１（Ｇ１＞Ｇ０）としたときのコリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率をα１（＞１）、発振帰還電流ゲインＧをＧ２（Ｇ０＞Ｇ２）としたときのコリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率をα２（＜１）としたとき、
α１＝｛−２ζω＋Ｇ１／Ｍ｝×ΔＴ    ・・・（６）式
α２＝｛−２ζω＋Ｇ２／Ｍ｝×ΔＴ    ・・・（７）式
と置くと、（６）式および（７）式より、
Ｍ＝（Ｇ１−Ｇ２）／（α１−α２）    ・・・（８）式
となる。なお、増減率＞１は振幅の成長を、増減率＜１は振幅の減衰をそれぞれ示す。
【００３４】
このような手順で、ばね定数Ｋおよびダンピング係数Ｄを算出することができる。
Ｋ＝Ｍ×ω2      ・・・（９）式
Ｄ＝Ｇ１−（α１×Ｍ）／ΔＴ    ・・・（１０）式
【００３５】
図３は、診断動作時における演算制御部９の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
図３のステップＳ１では、通常動作時における角周波数ωを測定する。各周波数ωは増幅器３の出力信号（Ａｓｉｎ（ωｔ））などに基づいて測定することができる（図１）。
【００３７】
次に、ステップＳ２では、制御増幅器５の出力信号ΔＶを測定する。これにより、通常動作時における発振帰還電流ゲインＧを求めることができる。
【００３８】
次に、ステップＳ３では、診断開始時刻ｔ０に到達したか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ４へ進み、判断が否定されればステップＳ１へ戻る。
【００３９】
ステップＳ４では、スイッチ７を制御増幅器５の出力信号ΔＶを選択する側から、電圧設定部６の出力値である固定ゲイン設定電圧Ｅを選択する側に切り替える。また、電圧設定部６の固定ゲイン設定電圧Ｅの値を、発振帰還電流ゲインＧがＧ１となる値に設定する。これにより、コリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率αがα１（＞１）に設定される。
【００４０】
図４（ａ）はコリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率αの変化を示す図、図４（ｂ）はコリオリセンサユニット出力の変化を示す図である。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、増減率αは時刻ｔ０で１からα１（＞１）に切り替わる。また、それまでほぼ一定値を保っていた増幅器３の出力信号（Ａｓｉｎ（ωｔ））の振幅が、時刻ｔ０から増大し始める。
【００４１】
次に、ステップＳ５では、時刻ｔ１になるまで、すなわちＬ秒間、期間ｉ＝１〜Ｎのそれぞれについて正弦波の振幅の増減率（成長率）を計算する。次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で算出された増減率の平均値を算出する。
【００４２】
図５（ａ）は、ステップＳ５の処理を示す図である。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、ステップＳ５では、Δｔずつの期間（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれについて
正弦波：Ａ×ｅｘｐ（−ζωｔ＋Ｇ１／２Ｍ）ｔ×ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
の２乗和Ｓjの計算を行う。
【００４４】
【数１】
2011237353.tif 000003
【００４５】
仮にコリオリセンサユニット出力のサンプリングレートが０．００１秒でΔｔの期間、すなわちサンプリング数Ｎが１０００であれば、Ｓjの積分時間は１秒となる。これをＬ回繰り返して実行すれば、全部でＬ秒となる。
隣接する振幅の増減率Ｒは、
Ｒ＝Ｓj／Ｓj-1＝ｅｘｐ｛（−２ζω＋Ｇ１／Ｍ）・ΔＴ｝  ・・・（１２）式
として算出される。これをｊが１からＬまで繰り返す。
【００４６】
ステップＳ６では、Ｌ回算出された増減率Ｒの平均値ＲAVEを算出する。すなわち、
【００４７】
【数２】
2011237353.tif 000004
【００４８】
これから、増減率α１（＞１）は時間当たりの平均値ＲAVE、
α１＝ｌｎ（ＲAVE）／ΔＴ＝−２ζω＋Ｇ１／Ｍ    ・・・（１４）式
として算出される。
【００４９】
次に、図３のステップＳ７では、時刻ｔ１において、電圧設定部６の固定ゲイン設定電圧Ｅの値を、発振帰還電流ゲインＧがＧ２となる値に設定する。これにより、コリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率αがα２（＜１）に設定される。これにより、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、増減率αは時刻ｔ１でα１（＞１）からα２（＜１）に切り替わる。また、それまで増大していた増幅器３の出力信号（Ａｓｉｎ（ωｔ））の振幅が、時刻ｔ１から減少し始める。
【００５０】
次に、ステップＳ８では、時刻ｔ２になるまで、すなわちＬ秒間、期間ｉ＝１〜Ｎのそれぞれについて正弦波の振幅の増減率（減衰率）を計算する。次に、ステップＳ９では、ステップＳ８で算出された増減率の平均値を算出する。
【００５１】
ステップＳ８およびステップＳ９では、それぞれステップＳ６およびステップＳ７と同様の処理が実行される。すなわち、図５（ｂ）に示すように、ステップＳ８では、Δｔずつの期間（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれについて
正弦波：Ａ×ｅｘｐ（−ζωｔ＋Ｇ２／２Ｍ）ｔ×ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
の２乗和Ｓjの計算を行う。以下、ステップＳ５およびステップＳ６と同様の演算を実行することにより、増減率α２（＜１）は、
α２＝ｌｎ（ＲAVE）／ΔＴ＝−２ζω＋Ｇ２／Ｍ    ・・・（１５）式
として算出される。
【００５２】
次に、ステップＳ１０では、時刻ｔ２（図４）において、スイッチ７を電圧設定部６の出力値である固定ゲイン設定電圧Ｅを選択する側から制御増幅器５の出力信号ΔＶを選択する側に切り替える。これにより通常動作に戻るため、増減率αがほぼ１となり、正弦波の振幅がほぼ一定値に維持されるようになる（図４）。
【００５３】
次に、ステップＳ１１では、Ｕ字管の全体質量Ｍ、ばね定数Ｋおよびダンピング係数Ｄを算出する。
【００５４】
（１４）式および（１５）式よりζωを消去すると、以下のようにＵ字管の全体質量Ｍが計算される。
Ｍ＝（Ｇ１−Ｇ２）／（α１−α２）    ・・・（１６）式
【００５５】
全体質量Ｍは、Ｕ字管の腐食によって変化するが管内の流体密度にも依存する。このため全体質量Ｍは診断変数として使用できないが、式（９）、式（１０）に従って、流体密度や流体の速度に依存しないばね定数Ｋおよびダンピング係数Ｄを計算することができる。
【００５６】
次に、ステップＳ１２では、（９）式で算出されたばね定数Ｋが所定値Ａよりも小さいか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ１３へ進み、判断が否定されればステップＳ１４へ進む。
【００５７】
ステップＳ１３では、Ｕ字管の腐食が進行している旨を示すアラームを発報し、ステップＳ１へ戻る。
【００５８】
ステップＳ１４では、（１０）式で算出されたダンピング係数Ｄが所定値Ｂよりも大きいか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ１５へ進み、判断が否定されればステップＳ１へ戻る。
【００５９】
ステップＳ１５では、Ｕ字管の内壁への付着物の付着が進行している旨を示すアラームを発報し、ステップＳ１へ戻る。
【００６０】
以上の処理のうち、ステップＳ１〜ステップＳ９の処理が増減率取得手段の機能に、ステップＳ１１の処理が算出手段の機能に、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理が診断手段の機能に、それぞれ相当する。
【００６１】
このように、本実施形態のコリオリ流量計では、Ｕ字管の振動方程式（（１）式）を用いて、ばね定数Ｋおよびダンピング係数Ｄを互いに独立したパラメータとして算出しているので、Ｕ字管の腐食や付着物の状況を独立して診断することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態のコリオリ流量計では、励磁電流を切らずに、適当な発振帰還電流ゲインを与えながら正弦波の振幅の増減率を取得するため、増減率を適切な値となるように制御することができる。このため、診断に必要なパラメータを精度良く求めることが可能となる。
【００６３】
さらに、コリオリセンサユニット出力の２乗積分値の変化率を計算することにより、任意の時間帯の成分値の増加率または減少率の平均値を容易に算出することができる。また、２つのゲインＧ１，Ｇ２を設定することにより、Ｑ値を求める必要がない。なお、ゲインをゼロとすることでＱ値を測定することも可能である。
【００６４】
また、増加率および減少率の差α１−α２を計算するので、気泡などの外乱の影響が抑制できる。また、増減率を任意に設定できるので、診断動作に要する時間も短縮化できる。例えば、Ｇ１，Ｇ２の変化幅を大きく設定すれば、短時間での診断が可能となる。
【００６５】
また、本実施形態のコリオリ流量計では、図４（ｂ）に示すように、発振帰還電流ゲインＧ１、Ｇ２を適切な値とすることにより、正弦波の振幅の増減率を取得する間、コリオリ流量計としての機能を発揮できる範囲にＵ字管の振幅範囲を抑制することができる。このため、診断動作時においても流量を並行して正確に測定することができ、オンライン診断が可能となる。また、通常動作に戻るのにほとんど時間を要しない。なお、上記実施形態では、振幅を増加から減少に転じるようにしているが、図４（ｃ）に示すように、例えば、発振帰還電流ゲインをＧ２からＧ１に順次切り替えることで、振幅を減少から増加に転じるようにしてもよい。この場合にも、コリオリ流量計としての機能を発揮できる範囲にＵ字管の振幅範囲を抑制することで、診断動作時においても流量を正確に測定することが可能となる。
【００６６】
さらに、本実施形態のコリオリ流量計では、Ｌ回算出された増減率Ｒの平均値に基づいて増減率α１、α２を算出している。このため、外乱の影響等を受けることなく、正確に増減率を計算できるとともに、正確なばね定数Ｋおよびダンピング係数Ｄを算出することが可能となる。例えば、Ｕ字管で気泡が発生した場合には、正弦波の実際の波形には気泡の発生状況に応じて相応の乱れが生ずる。しかし、増減率Ｒを多数回計算しこれらを平均化することで、気泡の混入に起因する正弦波の乱れの影響を効果的に排除することができる。
【００６７】
なお、上記実施形態では、α１＞１、α２＜１としているが、α１＝１あるいはα２＝１となるようなＧ１あるいはＧ２を選択してもよい。
【００６８】
図６は、適当な発振帰還電流ゲインを与えながら正弦波を減衰させつつ、増減率（減衰率）を算出することでばね定数を求める方法を示す図である。
【００６９】
発振帰還電流ゲインＧ３および発振帰還電流ゲインＧ４を与えたときの正弦波の２乗は、それぞれ、
Ｙ３＝Ａ2ｅｘｐ（α３×ｔ）×ｓｉｎ2（ωｔ＋φ）
Ｙ４＝Ａ2ｅｘｐ（α４×ｔ）×ｓｉｎ2（ωｔ＋φ）
で与えられる。ただし、α３は発振帰還電流ゲインＧ３における増減率、α４は発振帰還電流ゲインＧ４における増減率であり、α３＜１、α４＜１である。
【００７０】
この場合には、通常動作から発振帰還電流ゲインＧ３およびＧ４に切り替えた直後からＹ３、Ｙ４の値をそれぞれ時間について積分する。正弦波が充分に減衰する時点では、Ｙ３およびＹ４の積分値は、
−（Ａ2／２）／α３、および
−（Ａ2／２）／α４
に収束するので、積分値の逆数から減衰率α３およびα４を求めることができる。
【００７１】
（５）式に示したように、
Ｘ＝Ａｅｘｐ｛−ζω＋Ｇ／（２Ｍ）｝ｔ×ｓｉｎ（ωｔ）
であるから、発振帰還電流ゲインＧ３の場合には、
−２ζω＋Ｇ３／Ｍ＝α３
発振帰還電流ゲインＧ４の場合には、
−２ζω＋Ｇ４／Ｍ＝α４
である。これから、
Ｍ＝（Ｇ３−Ｇ４）／（α３−α４）
Ｋ＝Ｍω2
Ｄ＝Ｇ３−α３×Ｍ
が算出できる（（９）式、（１０）式参照）。振幅Ａは通常動作時のＡｓｉｎ（ωｔ）の実効値（図１における平滑回路４の出力）から求めることができる。
【００７２】
このように、図６に示す方法では、減衰率をより簡易な計算で求めることができる。一方、減衰率を算出するに当たり、正弦波が充分に減衰する領域まで使用するため、図３に示す手順と比較すると、外乱の影響等を受け易いという欠点がある。
【００７３】
以上説明したように、本発明のコリオリ流量計によれば、増減率取得手段により取得された増減率と、振動管の運動方程式とに基づいて、振動管のばね定数および減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出するので、振動管の状態を正確に診断することができる。
【００７４】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、駆動手段により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる内容物の流量を計測するコリオリ流量計に対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１      コリオリセンサユニット（駆動手段、増減率取得手段）
３      増幅器（増減率取得手段）
９      演算制御部（増減率取得手段、算出手段、診断手段）
【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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