(57)【要約】      （修正有）【課題】細いセンサ管に光学ピックオフセンサーを用いた微小流量計測用コリオリ質量センサーを提供する。【解決手段】コリオリ質量センサー７００は、駆動装置により振動される流管７０２と、光源のＬＥＤ７０６と、前記ＬＥＤ７０６から受け取った光を光検出器の光ダイオード７０８に放射するための光パイプ７３４から構成される。前記光パイプ７３４は略方形の断面を画定しており、前記光パイプ７３４の光出口と前記光ダイオード７０８の間に所定の形状を有する感知孔が設けられている。感知孔は前記光パイプ７３４の光出口から前記光ダイオード７０８に放射される光の一部分を通し、前記光ダイオード７０８に入る光を所定の形状にする。【選択図】図７
2011095272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリオリ質量流量センサーにおいて、
流管と、
管位置センサーであって、光源と、前記光源から光を受け取るように配置されている光入口、及び前記光源から受け取った光を放射するための光出口を有する光パイプと、前記光パイプの前記光出口から光を受け取るための光検出器とを含んでいる、管位置センサーと、
前記流管が、前記光パイプの前記光出口と前記光検出器の間の光路を通って動くように、前記流管を振動させるための駆動装置と、
前記光パイプの前記光出口と前記光検出器の間に配置された所定の形状を有する感知孔とを備えており、
前記感知孔は、前記光パイプの前記光出口から前記光検出器に放射される光の一部分を通することにより、前記光検出器に入る光が所定の形状を有する、コリオリ質量流量センサー。
【請求項２】
コリオリ質量流量センサーにおいて、
流管と、
管位置センサーであって、光源と、前記光源から光を受け取るための光検出器と、前記光源と前記光検出器の間に設けられた感知孔を画定している感知部材であって、前記光検出器が受け取る光の一部分を遮って、前記光検出器に入る光が所定の形状を有するようにする感知部材とを含んでいる、管位置センサーと、
前記流管が前記光源と前記光検出器の間の光路を通って動くように、前記流管を振動させるための駆動装置とを備えている、コリオリ質量流量センサー。
【請求項３】
前記感知孔は、前記管位置センサーの線形性を最適化する形状をしている、請求項２に記載のコリオリ質量流量センサー。
【請求項４】
前記感知孔は三角形をしている、請求項２に記載のコリオリ質量流量センサー。
【請求項５】
前記光源から光を受け取るように配置されている光入口と、前記光源から受け取った光を放射するための光出口と、を有する光パイプを更に備えている、請求項２に記載のコリオリ質量流量センサー。
【請求項６】
前記光パイプは正多角形断面を画定している、請求項５に記載のコリオリ質量流量センサー。
【請求項７】
前記光パイプは略方形の断面を画定している、請求項５に記載のコリオリ質量流量センサー。
【請求項８】
コリオリ質量流量センサーにおいて、
流管と、光源と、前記光源から光を受け取って、その光をガウス出力分布から一様な出力分布に変換するための第１手段と、前記第１手段から光を受け取るための光検出器と、前記流管が前記第１手段の出力と前記光検出器の間の光路を通って動くように、前記流管を振動させるための駆動装置とを備えている、コリオリ質量流量センサー。
【請求項９】
前記光検出器に到達した光を所望の形状に成形するための第２手段を更に備えている、請求項８に記載のコリオリ質量流量センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、質量流量の測定及び制御に関しており、より具体的には、コリオリの力の効果に基づく質量流量の測定及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、それぞれ２００４年１月２日及び２００４年３月１５日出願の米国仮特許出願第６０／４８１，８５２号及び第６０／５２１，２２３号の非仮出願であり、前記両仮出願を参考文献としてここに援用する。
【０００３】
コリオリの力の効果に基づく質量流量測定は、以下の方式で実現される。コリオリの力は、設定された方向に動いている質量に影響を及ぼして、設定された流れの方向に垂直なベクトル成分によって方向を変える。これは、以下の式で表せる。
【式１】
【０００４】
2011095272.tif 000003
【０００５】
つまり、
【０００６】
【数１】
2011095272.tif 000004
【０００７】
（コリオリの力のベクトル）は、
【０００８】
【数２】
2011095272.tif 000005
【０００９】
（流れている質量の運動量ベクトル）と
【００１０】
【数３】
2011095272.tif 000006
【００１１】
（回転座標系の角速度ベクトル）のクロス乗積の結果である。
回転系では、角速度ベクトルは、回転軸に沿って整列している。「右手の法則」を使えば、親指以外の指が回転方向を定義し、伸張した親指は角速度ベクトルの方向を定義する。典型的なコリオリの力の流量センサーの場合、流体を流す管を振動させる。管は、１つ又は複数のループ形状をしている場合が多い。ループ形状は、質量流量ベクトルが、ループの異なる部分で反対方向に向くようになっている。管のループは、例えば、「Ｕ字」形状、長方形、三角形又は「デルタ」形状であってもよいし、コイル状であってもよい。直線管である特殊な場合は、質量流量ベクトルが１方向であるのに対し、管の両アンカーポイントと一致する２つの同時角速度ベクトルがある。
【００１２】
振動系では回転の方向が変わるので、角速度ベクトルは方向を変える。その結果、何時でも、コリオリの力は反対方向に作用し、質量流量ベクトル又は角速度ベクトルは反対方向に向いている。角速度ベクトルは、振動系のために絶えず変化しているので、コリオリの力も絶えず変化する。その結果、管の発振運動の頂部に動的ねじれ運動が発生する。ねじれの強度は、所与の角速度に対する質量流量に比例している。
【００１３】
質量流量の測定は、センサー管を通って移動する流体によって生成されるコリオリの力のためにセンサー管に生じるねじれを測定することによって行われる。典型的な既知の装置は、コリオリの力が引き起こす変位が最大になると期待される流管の上に配置された磁石とコイルの対を備えたピックオフセンサーを使用している。コイルと磁石は、相対する構造体に取り付けられており、例えば、磁石は管に取り付けられ、コイルは静止したパッケージ壁に取り付けられている。コイルが磁界を通過すると、コイル内に電流が誘起される。この電流は、コイルに対する磁石の速度に比例する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，５５５，１９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、流量の少ない適用例では、管は比較的小さい。管が小さいと、管自体に感知ハードウェアを取り付けるのが難しいか、又は不可能である。管の振動を感知するための先行技術の解決法は、相当に不十分である。本発明は、先行技術に付帯する欠点に取り組んでいる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本開示の態様によれば、コリオリ質量流量センサーは、流管、光源、及び、光源からの光を受け取る光入口と光源から受け取った光を放射するための光出口とを有する光パイプを含んでいる。光検出器は、光パイプの光出口からの光を受け取り、駆動装置は、流管が光パイプの出口と光検出器の間の光の経路を遮るように、流管を振動させる。或る実施形態では、光パイプは、光源から受け取った光をかき混ぜ、又は「混ぜ合わせて」、空間的により均一な光度分布を管で実現するため、略方形、又は他の多角形の断面を画定している。
【００１７】
所定の形状を有する感知孔は、光パイプの光出口と光検出器の間に設けられている。感知孔は、光の光出口から光検出器に放射される光の一部分を通すので、光検出器に入る光は、所定の形状を有する。感知孔と、従って光検出器に達する光の形状は、或る代表的な実施形態では三角形である。
【００１８】
様々な構成要素が１つ又は複数の光学モジュール本体に設けられており、この本体に、構成要素を収容する開口部が画定されている。所望のパッケージサイズとするため、開口部は様々な方向に向けられ、必要に応じて光を方向決めするためにミラーとレンズが使用されている。
【００１９】
上記課題を解決するための本願発明の一の実施例に係るコリオリ質量流量センサーは、流管と、管位置センサーであって、光源と、前記光源から光を受け取るように配置されている光入口、及び前記光源から受け取った光を放射するための光出口を有する光パイプと、前記光パイプの前記光出口から光を受け取るための光検出器とを含んでいる、管位置センサーと、前記流管が、前記光パイプの前記光出口と前記光検出器の間の光路を通って動くように、前記流管を振動させるための駆動装置とを備えている。
【００２０】
好ましくは、前記光パイプは、多角形の断面を画定している。
また好ましくは、前記光パイプは、略方形の断面を画定している。
また好ましくは、前記光パイプの前記光出口と前記光検出器の間に設けられた所定の形状を有する感知孔を更に備えており、前記感知孔は、前記光パイプの前記光出口から前記光検出器に放射される光の一部分を通し、前記光検出器に入る光が所定の形状を有するようにしている。
【００２１】
また好ましくは、前記所定の形状は、前記管位置センサーの線形性を改良するように最適化されている。
また好ましくは、前記所定の形状は三角形である。
【００２２】
また好ましくは、前記光出口は、前記光出口から放射された光を所望の方向に向けるために角度がついている。
また好ましくは、光学モジュール本体を更に備えており、前記光パイプは、前記光学モジュール本体に画定された第１開口部に収容されている。
【００２３】
また好ましくは、前記光学モジュール本体は、前記第１開口部の軸に対し略横方向に向いた軸を有する第２開口部を画定し、前記第２開口部は、中に前記光パイプの光出口から光を受け取るレンズを有している。
【００２４】
また好ましくは、前記光学モジュール本体は、前記第１開口部の軸に略平行に向いた軸を有する第３開口部を画定し、前記第３開口部は、中に前記光検出器と前記感知孔が設けられている。
【００２５】
また好ましくは、光を、前記第２開口部から前記第３開口部に向けるために、前記第２及び第３開口部に隣接するミラーを更に備えている。
また好ましくは、前記第３開口部に設けられた遮光孔を更に備えており、前記遮光孔は、前記光パイプの前記光出口から放射された光の一部分を遮る。
【００２６】
また好ましくは、前記第３開口部内に設けられたレンズを更に備えている。
また好ましくは、光を、前記光パイプの前記光出口から前記第２開口部に向けるために、前記第１及び第２開口部に隣接するミラーを更に備えている。
【００２７】
また好ましくは、前記光パイプの前記光出口と前記ミラーは、前記流管の互いに略反対側にある。
また好ましくは、第２光源と、前記第２光源から光を受け取るように配置されている光入口と、前記第２光源から受け取った光を放射するための光出口と、を有する第２光パイプと、前記第２光パイプの前記光出口から光を受け取るための第２光検出器と、を更に備えている。
【００２８】
上記課題を解決するための本願発明の他の実施例に係るコリオリ質量流量センサーは、流管と、管位置センサーであって、光源と、前記光源から光を受け取るための光検出器と、前記光源と前記光検出器の間に設けられた感知孔を画定している感知部材であって、前記光検出器が受け取る光の一部分を遮って、前記光検出器に入る光が所定の形状を有するようにする感知部材とを含んでいる、管位置センサーと、前記流管が前記光源と前記光検出器の間の光路を通って動くように、前記流管を振動させるための駆動装置とを備えている。
【００２９】
好ましくは、前記感知孔は、前記管位置センサーの線形性を最適化する形状をしている。
また好ましくは、前記感知孔は三角形をしている。
【００３０】
また好ましくは、前記光源から光を受け取るように配置されている光入口と、前記光源から受け取った光を放射するための光出口と、を有する光パイプを更に備えている。
また好ましくは、前記光パイプは正多角形断面を画定している。
【００３１】
また好ましくは、前記光パイプは略方形の断面を画定している。
上記課題を解決するための本願発明の他の実施例に係るコリオリ質量流量センサーは、流管と、光源と、前記光源から光を受け取って、その光をガウス出力分布から一様な出力分布に変換するための第１手段と、前記第１手段から光を受け取るための光検出器と、前記流管が前記第１手段の出力と前記光検出器の間の光路を通って動くように、前記流管を振動させるための駆動装置とを備えている。
【００３２】
好ましくは、前記光検出器に到達した光を所望の形状に成形するための第２手段を更に備えている。
本発明のこの他の目的及び利点は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照すれば明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本開示の態様によるコリオリ質量流量コントローラー及びセンサーを概念的に示すブロック図である。
【図２】本開示の態様によるコリオリ質量流量コントローラー及びセンサーを概念的に示すブロック図である。
【図３】本開示による光学ピックオフセンサーを使用しているコリオリ質量流量装置の一部を概念的に示すブロック図である。
【図４Ａ】光学ピックオフセンサーを使用しているコリオリ質量流量コントローラーの流量感知部分の前面断面図である。
【図４Ｂ】光学ピックオフセンサーを使用しているコリオリ質量流量コントローラーの流量感知部分の側面断面図である。
【図５】本開示の別の態様によるコリオリ質量流量センサーの斜視図である。
【図６】本開示の追加の態様によるコリオリ質量流量センサー用の光学モジュール本体の斜視図である。
【図７】図５に示すコリオリ質量流量センサーの、１つの光学モジュール本体を取り外した状態を示す斜視図である。
【図８】図５に示す光学モジュールの１つの分解図である。
【図９】図５に示す光学モジュールの１つの断面図である。
【図１０】図５に示すコリオリ質量流量センサーの感知孔を概念的に示している。
【図１１】代表的な流管の線形応答領域を示す応答曲線を描いているグラフである。
【図１２】図１１に示す曲線の勾配を示すグラフである。
【実施例】
【００３４】
本発明には、様々な修正及び代替形態の余地があるが、その特定の実施形態を、例として図面に示しており、ここに詳細に説明する。しかしながら、理解頂けるように、特定の実施形態についてここに述べる説明は、本発明を、開示している形態そのものに限定するものではなく、反対に、本発明は、特許請求の範囲に定義する本発明の精神及び範囲に含まれる全ての修正、等価、代替物を包含するものとする。
【００３５】
本発明の例証的実施形態について以下に説明する。明確さを期して、実際の実施形態の全ての特徴について、この明細書で説明することはしない。勿論、理解頂けるように、そのような実際の実施形態の開発では、実施形態毎に変化するシステム関連及び事業関連の制約の遵守のような開発者の具体的な目標を実現するために、数多くの実施形態に固有の決定を行わなければならない。更に、理解頂けるように、そのような開発努力は複雑で時間も掛かるが、本開示の恩恵に与る当業者には日常的業務である。
【００３６】
図１は、本発明の実施形態によるコリオリベースの質量流量センサー及びコントローラーを示している。これは、基本的に２つの別々の作動システム、即ち、コリオリセンサーピックオフ及び駆動システムＡと、アプリケーション及び制御システムＢとで構成されている。コリオリセンサーピックオフ及び駆動システムは、コリオリセンサー１とインタフェースしている。アプリケーション及び制御システムＢは、ユーザー５とのインタフェースを提供し、弁６のような流量制御装置に制御信号を提供する。
【００３７】
センサーピックオフ及び駆動システムＡの目的は、相対質量流量をコリオリの力の関数として求め、相対密度を共振周波数の関数として求めるために、コリオリセンサー１の動作を制御及び感知することである。
【００３８】
代表的なセンサーピックオフ及び駆動システムＡは、アプリケーション及び制御システムＢに以下の３つのデータ値を提供する。
１．デルタＴ−センサー管の一方の側の他方の側に対する位相遅れに関係し、相対質量流量を示す時間差
２．周波数−測定する材料の相対密度に関係するセンサー管の共振周波数
３．温度−センサー管の温度を判定するためにＲＴＤが測定される。
【００３９】
アプリケーション及び制御システムＢは、デルタＴを較正定数と組み合わせて使用し、所望の質量流量単位をユーザー５に呈示する。更に、周波数を補正定数と組み合わせて使用し、所望の密度及び／又は体積流量単位をユーザー５に呈示する。温度は、質量流量と密度両方の計算の補正に用いられる。アプリケーション及び制御システムＢは、質量又は体積流量単位の出力を用いてユーザー設定値の入力と比較し、弁６を制御して流量を所望の設定値に調整する。
【００４０】
図２は、ここに開示しているコリオリ質量流量センサーの部分を概念的に示すブロック図である。コリオリ質量流量センサー１は流量センサー管２を含んでおり、これに対して駆動装置３が、管２を振動させるために配置されている。ピックオフセンサー４は、管２に対して、コリオリの力による管２のねじれを測定するために配置されている。
【００４１】
質量流量測定は、センサー管を通って移動する流体によって生成されるコリオリの力によるセンサー管のねじれを測定することによって行われる。例えば、既知のコリオリ質量流量センサーでは、磁石とコイルの対を備えたピックオフセンサーは、通常、流管上の、コリオリの力で誘起される変位が最大になると期待される場所に配置されている。コイルと磁石は、相対する構造体に取り付けられており、例えば、磁石は管に取り付けられており、コイルは静止したパッケージ壁に取り付けられている。コイルは、磁界に出入りして、コイルに電流を誘起する。この電流は、コイルに対する磁石の速度に比例する。このように速度の測定なので、速度、従って信号は、流管が、その静止点を横切る（ゼロ交差）ときに最大となる。コリオリの力が誘起したねじれは、２つの速度センサーの間のゼロ交差時間の差を測定することによって検出される速度信号の移相を引き起こす。実際には、これは、時間測定回路にとって大きな精度的負担になる。これは、この技法による質量流量測定の根本的な感度を制限する。
【００４２】
本出願の譲受者に譲受されている米国特許第５，５５５，１９０号は、ここに開示しているコリオリ質量流量感知装置と組み合わせて開示されている管のような振動式センサーの周波数と位相の関係を求めるための、デジタル信号処理法及び装置を開示している。米国特許第５，５５５，１９０号の明細書全体を、参考文献としてここに援用する。
【００４３】
図３は、ここに開示している概念を利用した代表的なコリオリ質量流量感知装置を示している。図示のコリオリ質量流量感知装置５００は、特筆すべきものとして、流管５０２と、管５０２を振動させるため磁石５１４近くに配置されたコイル５１３を含んでいる。光源５１０は、流管５０２の変位が最大になると期待される頂部近く又は頂部の両側に配置されている。光ダイオード又は他の光検出器５１２は、管５０２の反対側に、光源５１０に相対して配置されている。光検出器５１２は、光検出器５１２から受け取った信号を処理するセンサー電子機器に接続されている。センサー電子機器は、米国特許第５，５５５，１９０号に開示されている信号処理法のようなデジタル信号処理装置を使用していてもよいし、参考文献として援用する米国特許出願第０９／６４１，６９８号に開示されている増幅器装置のロックを使用してもよい。モーダル感知又は正弦曲線当てはめを使用する他の実施形態も考えることができ、その場合、受信した信号は、例えば最小二乗法による位相判定を使って基準と比較される。
【００４４】
或る特定の実施形態では、光源５１０と光検出器５１２は、光学感知印刷回路盤（ＰＣＢ）上に実装された光感知回路の一部である。光源５１０と光検出器５１２は、センサー管５０２の動作を感知する赤外線ＬＥＤと光ダイオードを備えている。図３に示しているように、二組のＬＥＤ５１０と光ダイオード５１２があり、各組がセンサー管５０２の各側を感知する。他の実施形態では、実質的には何れかの波長の光を使っている他の型式の光源と検出器を使用している。
【００４５】
図４Ａ及び図４Ｂは、光学ピックオフセンサーを採用しているコリオリ質量流量センサー６００を示している。流量感知部分６００は流量センサー管６０２を含んでおり、そこに磁石６０４が取り付けられている。赤外線ＬＥＤ６０６と光ダイオード６０８は、光感知ＰＣＢ６１０に連結され、流量センサー管６０２のどちらかの側に配置されている。流量センサー管６０２、磁石６０４、ＬＥＤ６０６、光ダイオード６０８及びＰＣＢ６１０は、全てハウジング６１２内に配置されており、そこにカバー６１４が取り付けられている。１ｍＨ誘導器は、管を駆動するコイル６１６として機能する。コイル６１６は、ハウジング６１２の外側に配置されている。
【００４６】
代わりに、センサー管６０２、駆動装置６０４、６１６、及びピックオフセンサー６０６、６０８は、全てハウジング６１２内に入っていてもよいし、コイル６１６に加えて、又はその代わりに、選択された構成要素をハウジング６１２の外側に配置してもよい。例えば、或る実施形態は、中に窓が画定されているハウジング６１２を採用している。こうすれば、光源６０６及び／又は光検出器６０８をハウジング６１２の外側に配置することができる。更に別の実施形態では、センサーの電子機器は、例えば光ファイバーケーブルを使ってハウジング６１２から離れた位置に設けられている。これは、例えば、コリオリ質量流量感知装置が危険な環境で用いられる場合には望ましい。
【００４７】
先に開示したように、光源６０６と検出器６０８は、赤外線光ダイオードに適合している赤外線ＬＥＤを備えている。光ダイオードの活性表面の寸法は、センサー管６０２の直径に近いが、これより僅かに大きい。管６０２は、振動すると、ＬＥＤと光ダイオードの間の経路を通って動き、ＬＥＤからの光を遮る。管６０２は、管が停止しているとき、ＬＥＤと検出器の間の光路が部分的に破られるように位置決めされている。管がこの停止位置付近で振動して動くと、検出器に達する光は、交互に最小と最大になり、検出器からの正弦出力を提供する。管の各側からの相対出力は、コリオリ誘起流量効果による位相差で測定することができる。
【００４８】
ＬＥＤは、特定の光度分布を有する光を生成する。分布は、ガウス分布であることが知られており、光度は、光源の中心からの半径方向距離が増すほど下がる。つまり、光源は、中心が最も明るく、光源の周辺に向かって薄暗くなってゆく。従って、光ダイオードに達する光の強度は、光路を通って動く振動管に応答して変動するだけでなく、光路に対する管の位置に基づいても変動する。図３と図４に示す簡単なＬＥＤ／光ダイオード装置では、流量センサー管のねじれを正確に測定するためには、ピークツーピーク電圧が２つのセンサーの間で一致しなければならないので、管の整列が重要である。
【００４９】
そのようなピークツーピーク電圧の合致は、応答が線形ではないので、実現するのが難しい。管の２つの脚部が合致するピークツーピーク電圧を生成するのは、光路内の特定の点だけである。この管を正確に整列させねばならないという要件は、製造収量を下げ、製造時間とコストを増すことに繋がりかねない。しかし、もし応答が線形であれば、管の２つの脚部は、線形領域のどこに配置してもよく、ピークツーピーク電圧も合致する。
【００５０】
光感知を使った別の実施形態は、線形光学応答を実現するため、システムを最適化している。特に、ＬＥＤから放射される光が、平坦な出力分布となるように調整されている。ＬＥＤからの光の一部を遮断する流管の画像（陰）は、一連のレンズと孔を通過する。図５は、そのような光学ピックオフセンサーを備えた代表的なコリオリ質量流量センサー７００を示している。質量流量センサー７００は、流管７０２が取り付けられている基部部材７２０を含んでいる。図４Ａ及び４Ｂに示しているようなコイルと磁石の装置のような駆動装置（図５に示さず）は、管７０２を振動させるのに用いられる。光学ピックオフセンサーは、第１及び第２光学モジュール本体７３０に配置されている。図６は、２つの光学本体７３０が１つの光学本体７３１に組み合わされている代替実施形態を示している。図７は、流管７０２のような幾つかの構成要素がよく分かるように、光学モジュール７３０の１つを取り外した状態の、流れセンサー７００を示している。
【００５１】
図８は光学モジュール７３０の１つの分解図であり、図９は、モジュール７３０の内側の構成要素を示す、モジュール７３０の断面図である。ＬＥＤ７０６のような光源は、モジュール７３０の第１開口部７３２に配置されている。光パイプ７３４は、開口部７３２内に配置され、ＬＥＤ７０６から光を受け取る。開口部７３２にほぼ垂直に向けられている第２開口部７４０には、中にレンズ７３８が設けられている。ミラー７４２は、第２開口部７４０と、第１開口部７３２と略平行な第３開口部７４４との間に配置されている。第３開口部７４４は、円形の遮光孔７４６を画定し、レンズ７４８、管７５０、及び感知孔７５４が中に設けられたディスク７５２を有している。光ダイオード７０８のような光検出器も、第３開口部７４４の中に収まっている。
【００５２】
光パイプ７３４即ち集積バーは、ＬＥＤ７０６からの光を受け入れる光入口７３４ａと、光を放射する光出口７３４ｂを有している。光パイプ７３４は、光パイプ７３４の内側表面から光を反射させることによって光をかき混ぜ、又は「混ぜ合わせる」ように機能する略四角形の断面を画定している。これによって、ＬＥＤ７０６による光の出力の明るさが平均化され、ガウス分布の光出力が一様な出力分布に変換される。ＬＥＤ７０６の出力は、中央に明るい点を有し、外縁に向かって暗くなってゆくのに対して、方形の光パイプ７３４の出力は、均等な明るさの方形になる。別の実施形態で、光パイプ７３４は、断面が方形以外でもよい。大部分の多角形（三角形、方形、五角形など）は、何れも、円形の光パイプよりも遙かに均一な分布を作り出す。均一な光分布を作り出すために、拡散器のような他の方法を使用することもできる。
【００５３】
図示の実施形態では、感知孔７５４は三角形である。従って、光ダイオード７０８に入る光は三角形になる。ミラーとレンズは、管の画像を形成するように構成され、三角形の感知孔７５４は、管の縁部の画像に配置されている。遮光孔７４６は、感知孔７５４と検出器７０８に当たる光線のテレセントリック分布を提供するため円形になっている。
【００５４】
管７０２は、振動すると、光パイプ７３４から放射される光によって確立された光路を通って動くように配置されており、管７０２は三角形の画像の中に陰７７０を作るので、検出器７０８での光のパターンは、図１０に概略示すように光源の遮光画像となる。感知孔７５４が三角形なので、光ダイオード７０８に入る出力を簡単に計算できる。スループット（Ｔ）は、管７０６で遮ぎられていない出力の光ダイオード７０８に入る総出力に対する比率であり、管で遮られていない感知孔の面積（Ａｎｂ）の三角形の総面積（Ａｔｏｔ）に対する以下の比率だけ低下させる。
【式２】
【００５５】
2011095272.tif 000007
【００５６】
管７０２が或る方向に動くとスループットは増大し、反対方向に動くとスループットは減少する。この運動は、管の各脚部に合ったピークツーピーク電圧を有する正弦波を生成する。ピークツーピーク電圧は、図１１でｙの関数としてＴの勾配に直接関係する。これは、定義によって線形なので、勾配は一定である。従って、管の両方の脚部が、ｙの値が管の直径から三角形の高さまでの範囲となるように配置されている限り、ピークツーピーク電圧は整合する。
【００５７】
図１１は、２つの応答曲線を示しており、曲線８０１は、外径が０．３ｍｍで毎時１００グラムの管の曲線で、曲線８０２は、外径が０．８ｍｍで毎時３，０００グラムの管の曲線であり、三角形の孔７５４は、高さが１．５ｍｍである。図１２は、応答曲線８０１、８０２の勾配を示している。図１１と図１２に示すように、曲線８０１、８０２の勾配は、曲線の線形応答領域８１１、８１２では一定である。従って、管の２つの脚部を、ピークツーピーク電圧が整合するｙの値に正確に配置する必要はない。管の２つの脚部は、上に述べた線形応答領域内に配置しさえすればよい。管の一方の脚部が許容範囲内に配置されている毎時１００グラムの管（曲線８０１）では、反対側の脚部は、管の直径（０．３ｍｍ）から三角形の高さ（１．５ｍｍ）までの光路内の何処にでも配置することができる。許容製造範囲は、従って、１．５−０．３＝１．２ｍｍである。
【００５８】
他の感知装置も考えられる。例えば、方形の感知孔も使用できる。２つの光検出器を横に並べて使用し、各検出器に到達する光が管の運動によって変化するようにしてもよい。
ミラーとレンズを使えば、構成要素を所望のパッケージ寸法に嵌め込むことができるようになる。図９は、モジュール本体７３０を通る光路を概略的に示している。ＬＥＤ７０６からの光は、光パイプ７３４の光入口７３４ａに入る。先に述べたように、光パイプ７３４の各側面は、方形の均一な光度のパターンを実現するために、光を混ぜ合わせる。図示の実施形態では、光出口７３４ｂは、光の方向を変えるミラーとして機能するように、角度が付けられ、研磨されている。例えば図７に示すように、変向ミラー７７２は、光を第２開口部７４０に向けるために、第１と第２の開口部７３２、７４０の間に設けられている。管７０２は、光パイプ７３４から放射された光によって確立された光路を通って動くように、光出口７３４ｂと変向ミラー７７２の間に配置されている。図６に示す実施形態では、変向ミラー７７２は、モジュール本体７３１に組み込まれている。
【００５９】
変向ミラー７７２は、光を、第２開口部７４０に設けられたレンズ７３８に向ける。ミラー７４２は、第２開口部からの光を第３開口部７４４に向ける。遮光孔７４６は、方形の均一な密度を維持するために漂遊光線を遮る。光は、レンズ７４８と感知孔７５４を通り、光ダイオード７０８に入る。レンズ７３８、７４８と遮光孔７４６は、１：１の倍率を維持するよう機能する。
【００６０】
ＬＥＤ７０６と光ダイオード７０８は、モジュール本体７３０の外側の電子機器に接続することができるので、電子機器を光学部品から離して配置することができる。これによって、電子機器に有害な環境で使用し易くなる。別の実施形態では、ＬＥＤ７０６と光ダイオード７０８も、モジュール本体７３０から遠くに配置されており、光ファイバーリンクが、これらの要素を、モジュール本体７３０に配置されている受動光学部品構成要素に接続している。これによって、例えば高温で使用できるようになる。
【００６１】
本発明は、本明細書の教示の恩典を享受する当業者には明白な、異なるが等価な方法で修正及び実施することができるので、上に開示した具体的な実施形態は、単なる例証に過ぎない。また、特許請求の範囲に記載している他に、ここに示した構造又は設計の細部に限定する意図もない。従って、上に開示した具体的な実施形態は、変更又は修正することができ、そのような変更も全て本発明の範囲と精神の中にあるとみなされることは自明である。従って、ここ求めている保護は、特許請求の範囲に記載している通りである。
【符号の説明】
【００６２】
７００    コリオリ質量流量センサー
７０６    ＬＥＤ
７０８    検出器
７３４    光パイプ
７４６    遮光孔
７５４    感知孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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