(57)【要約】【課題】温度が変化してもセンサの感度を自動的に維持するための感温素子の駆動方法、駆動装置、および渦流量計を提供する。【解決手段】温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動方法である。感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出ステップ４０と、求めた抵抗値から、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても感温素子の温度変化に対する出力変化が一定となる感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出ステップ４１と、求めた駆動電圧または駆動電流を感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御ステップ４２とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動方法であって、
前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出ステップと、
該求めた抵抗値から、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の温度変化に対する出力変化が一定となる前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出ステップと、
該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御ステップと
を含むことを特徴とする感温素子の駆動方法。
【請求項２】
前記温度補償算出ステップが、
前記求めた抵抗値に基づいて前記感温素子の温度を求める温度算出ステップと、
該求めた温度に基づいて前記感温素子の感度を求める感度算出ステップと、
周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の感度を温度変化の前後で一定に維持するための前記感温素子の感度と該感温素子の駆動電圧または駆動電流との関係に基づいて、前記感度算出ステップで求めた感度から前記感温素子の駆動電圧または駆動電流の補償係数を求める補償係数算出ステップと、
該求めた補償係数に基づいて前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める駆動電圧または駆動電流算出ステップと
を有することを特徴とする請求項１に記載の感温素子の駆動方法。
【請求項３】
前記感温素子が感温素子センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の感温素子の駆動方法。
【請求項４】
温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動装置であって、
前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出部と、
該求めた抵抗値から、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の温度変化に対する出力変化が一定となる前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出部と、
該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御部と
を有することを特徴とする感温素子の駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の感温素子の駆動方法を実施することを特徴とする渦流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温素子の駆動方法、駆動装置、および渦流量計に関し、より詳細には、温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動方法、駆動装置、および渦流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
渦流量計は、カルマン渦を発生させる渦発生体（ブラッフボディともいう）、カルマン渦を検出するセンサ（その一例として、感温素子）、および、センサで検出した信号を処理する変換器から構成される。渦発生体は、例えば三角柱状に形成され、測定管内で流体の流れに直角に置かれる。センサ（感温素子）では、渦発生体に生ずるカルマン渦によって発生した差圧を流速の変化と捕らえ、検出できる。
【０００３】
カルマン渦の発生する周波数（渦周波数ともいう）は流速に比例する。変換器では、検出した渦周波数から測定管内の流速を求め、この流速に測定管の断面積を乗じて流量を求めている。
また、変換器では、渦周波数を検出する際に、センサから出力された信号を帯域通過フィルタに通過させてノイズを除去する。例えば、特許文献１には、通過させる帯域通過フィルタを選択する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５３６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、周囲温度あるいは被測定流体の温度が低い場合には、センサの感度（詳しくは、温度変化に対する出力変化の大きさ）が低下する。センサの感度が低下した場合、フィルタ後の信号波形の振幅が小さくなり、適切な帯域通過フィルタを選択できない。このため、この信号波形をパルス化すると、ノイズを信号としてパルス化したり、逆に信号をノイズとしてパルス化しないため、トリガ波形は間隔や振幅が不揃いになり、出力パルスにはノイズが混ざってしまう。
【０００６】
まれに、周囲温度あるいは被測定流体の温度が低くなり、出力パルスにノイズが混ざりそうな場合、センサの感度を上げるために、作業者は、渦流量計の設置現場にてセンサの駆動電圧を手動で調整する必要がある。
しかしながら、工業計器である渦流量計は危険場所（防爆機器を要す。）に設置されることが多く、センサの駆動電圧を調整し難く、また、この調整中はセンサによる計測を中断しなければならないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、温度が変化してもセンサの感度を自動的に維持するための感温素子の駆動方法、駆動装置、および渦流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動方法であって、前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出ステップと、該求めた抵抗値から、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の温度変化に対する出力変化が一定となる前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出ステップと、該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御ステップとを含むことを特徴としたものである。
【０００９】
第２の技術手段は、前記温度補償算出ステップが、前記求めた抵抗値に基づいて前記感温素子の温度を求める温度算出ステップと、該求めた温度に基づいて前記感温素子の感度を求める感度算出ステップと、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の感度を温度変化の前後で一定に維持するための前記感温素子の感度と該感温素子の駆動電圧または駆動電流との関係に基づいて、前記感度算出ステップで求めた感度から前記感温素子の駆動電圧または駆動電流の補償係数を求める補償係数算出ステップと、該求めた補償係数に基づいて前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める駆動電圧または駆動電流算出ステップとを有することを特徴としたものである。
【００１０】
第３の技術手段は、前記感温素子が感温素子センサであることを特徴としたものである。
【００１１】
第４の技術手段は、温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動装置であって、前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出部と、該求めた抵抗値から、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の温度変化に対する出力変化が一定となる前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出部と、該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御部とを有することを特徴としたものである。
【００１２】
第５の技術手段は、上述の感温素子の駆動方法を実施することを特徴とする渦流量計である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度変化に対する出力変化を一定にする駆動電圧（駆動電流）を、感温素子の抵抗値から求めて感温素子に出力するので、温度が変化しても感温素子の感度を自動的に維持できる。この結果、感温素子の感度を調整するために、作業者が渦流量計の設置現場に出向かなくて済み、また、感温素子による計測を中断する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る渦流量計の検出器を示す図である。
【図２】図１の検出器によるカルマン渦の検出原理を説明する図である。
【図３】図１の渦流量計の構成図である。
【図４】図３の温度補償算出部の構成図である。
【図５】センサ温度と波高値の変化比率との関係、およびセンサ温度とセンサ駆動電圧との関係を説明する図である。
【図６】本実施例の波形データを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の感温素子の駆動方法、駆動装置、および渦流量計の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る渦流量計の検出器を示す図であり、例えばフランジ形の検出器１を示している。図２は、図１の検出器によるカルマン渦の検出原理を説明する図である。
【００１６】
検出器１は例えば三角柱状に形成された渦発生体３を有し、渦発生体３の側面が被測定流体の流れ（図２の矢印方向）に直角になるように、円筒状の測定管２内に設置されている。測定管２の上面にはセンサハウジング４が設けられ、例えばボルトなどの締結部材で測定管２に固定される。センサハウジング４の上方には、取付筒５を介して端子箱６が設置されている。
【００１７】
また、検出器１にはバイパス流路が設けられている。このバイパス流路は、図２に示すように、渦発生体３の上流側に開口（バイアス流入口１１）し、センサハウジング４を経由して渦発生体３の下流側に開口（バイアス流出口１４）している。センサハウジング４には、例えばニードルバルブ１２ａ，１２ｂ、フィルタ１３、一対の感温素子センサ７が収納されている。なお、図２では検出原理の説明を容易にするために、ニードルバルブ１２ａ，１２ｂやフィルタ１３をセンサハウジング４の外部に配置した図を示している。
【００１８】
一対の感温素子センサ７は、図３で後述するように、ブリッジ回路の２辺を構成し、定電流回路からの微弱な電流により加熱されている。なお、感温素子センサとは、例えば、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体、半導体温度センサ等をいう。
【００１９】
流体が測定管２内を流れると、渦発生体３の下流には流速に比例したカルマン渦が発生し、渦発生体３の両側には、カルマン渦による交互の圧力変動が生じる。バイパス流路にはカルマン渦に同期した交番的な流速変化が発生し、感温素子センサ７の表面には微弱な温度変化が生じる。これにより、感温素子センサ７では、渦発生体３に生ずる変動圧力に応じた信号（渦信号ともいう）が検出され、端子箱６を経由して図３で後述する変換器１０に出力される。より具体的には、一対の感温素子センサ７の抵抗値が交互に変化するので、変換器１０では、カルマン渦に同期した交番電流を検出できる。なお、変換器を検出器から分離した変換器分離形の例で説明するが、変換器一体形であってもよい。
【００２０】
図３は渦流量計の構成図である。
変換器１０は、流量指示計１６、制御部１５、通信Ｉ／Ｆ１７、アンプ部１８、フィルタ部１９等を有し、これらはバスで接続される。流量指示計１６には、変換器１０で求めた被測定流体の流量などが表示される。
制御部１５は、通信Ｉ／Ｆ１７を介して検出器１や外部機器と通信可能である。また、制御部１５は、例えば１個あるいは複数個のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等からなり、例えばＲＯＭに格納されている各種のプログラムやデータをＲＡＭにロードし、このロードしたＲＡＭ内のプログラムを実行する。これにより、渦流量計の動作を制御できる。
【００２１】
アンプ部１８は、例えば定電流回路２０、増幅器２１、出力回路２２、センサ電圧制御回路２３等を有する。定電流回路２０は検出器１の感温素子センサ７に電流を供給している。増幅器２１は、感温素子センサ７から出力された渦信号を増幅する。この増幅された渦信号はフィルタ部１９に出力される。
フィルタ部１９は、可変ＢＰＦ２６、コンパレータ２７を有している。可変ＢＰＦ２６は、増幅器２１で増幅された渦信号を通し、この渦信号に含まれる不要な周波数帯域の信号を除去する。コンパレータ２７は可変ＢＰＦ２６を通過したフィルタ後波形をパルス化する。パルス化されたトリガ波形は、アンプ部１８の出力回路２２に出力される。
【００２２】
流量に比例したパルス出力が得られると、カルマン渦の発生する周波数（渦周波数ともいう）を検出できる。渦周波数は流速に比例し、その関係式は以下のようになる。
ｆ＝Ｓｔ・Ｖ／ｄ
ｆは渦周波数、Ｖは流体の平均流速、ｄは渦発生体の幅、Ｓｔはストローハル数（定数）である。このストローハル数は、レイノルズ数（流れの状態を決める数値）により変化するが、広範囲のレイノズル数においてほぼ一定となる。
【００２３】
したがって、ストローハル数が一定の範囲では、渦周波数ｆは平均流速Ｖに比例することが分かる。また、渦発生体の幅ｄは既知であるため、渦周波数ｆを検出すれば測定管内の平均流速Ｖを求めることができる。そこで、出力回路２２では、この平均流速Ｖに測定管の断面積を乗じて流量を求めており、流量指示計１６等に出力する。
また、上記の制御部１５は、抵抗値算出部４０、温度補償算出部４１、駆動電圧・電流制御部４２を有している。
【００２４】
抵抗値算出部４０は、感温素子センサ７の抵抗値を求めている。詳しくは、定電流回路２０には、感温素子センサ７に生じた電流や電圧を検出する電流検出器や電圧検出器、Ａ／Ｄコンバータが設けられており、抵抗値算出部４０は、Ａ／Ｄコンバータでデジタル変換された電流値および電圧値から感温素子センサ７の抵抗値を求めている。抵抗値算出部４０の演算結果は温度補償算出部４１に出力され、温度補償算出部４１では、感温素子センサ７の温度特性による出力変化を補償している。なお、電流値および電圧値から感温素子センサ７の抵抗値を求める例で説明したが、他の手法で感温素子センサ７の抵抗値を求めてもよい。
【００２５】
図４は、図３の温度補償算出部の構成図である。温度補償算出部４１は、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても感温素子センサの温度変化に対する出力変化の大きさを一定にするために、図３の抵抗値算出部４０で求めたセンサ抵抗値から感温素子センサ７の駆動電圧を求めている。
まず、温度補償算出部４１は、抵抗値算出部４０で求めたセンサ抵抗値と図４（Ａ）に示す抵抗−温度特性４１ａとから感温素子センサの温度Ｔを求めている。
【００２６】
感温素子センサは、半導体の温度係数を用いて温度を検出できる素子であり、温度によって抵抗値が変化する。感温素子センサの抵抗−温度特性は、数１で表されることが知られている。
【数１】
2019032282.tif 000003
Ｔはセンサの温度（Ｋ）、Ｒはセンサ抵抗値（Ω）、Ｂは感温素子定数（センサ固有の値である）、Ｔ0は基準温度、Ｒ0は基準温度のときのセンサ抵抗値であり、数１に示すように、抵抗値は、温度が高くなるに連れて指数関数的に小さくなる。
【００２７】
また、数１は数２のように変形でき、この数２をＴについて整理すると、数３で表される。この数２が抵抗−温度特性４１ａに相当し、図３の抵抗値算出部４０でセンサ抵抗値Ｒを求めれば、数３からセンサの温度Ｔを求めることができる。
【数２】
2019032282.tif 000004
【数３】
2019032282.tif 000005
【００２８】
次に、温度補償算出部４１は、求めたセンサの温度Ｔと図４（Ａ）に示す温度−感度特性４１ｂとから感温素子センサの感度を求めている。
感温素子センサに電流を流すと、ジュールの法則にしたがって発熱（自己発熱ともいう）するが、センサの抵抗値は温度に応じて変化するので、センサの感度を求める場合には自己発熱を考慮する必要がある。十分な時間が経過した平衡状態における周囲温度との温度差ｔは、後述の自己発熱による温度に相当し、センサに流す電流Ｉ、所定の比例定数（放熱係数、熱抵抗ともいう）Θによって数４で表される。
【数４】
2019032282.tif 000006
【００２９】
ここで、カルマン渦の発生によって感温素子センサに生じた温度変化ΔＴは、自己発熱したセンサと流体との温度差による強制対流で生じたものと考えることができる。このときのセンサの抵抗変化ΔＲは数５で表される。
【数５】
2019032282.tif 000007
ｄＲ／ｄＴはセンサの温度係数であり、センサの温度により決定される。このセンサの温度係数ｄＲ／ｄＴは、数１をＴで微分して数６で表される。
【数６】
2019032282.tif 000008
よって、温度係数ｄＲ／ｄＴは負の特性を持ち、その絶対値は温度が低いほど大きくなる。
【００３０】
一方、流体に触れることによるセンサの温度変化を考えると、熱伝達率ｈは数７で表される。
【数７】
2019032282.tif 000009
Ｑは熱移動量（Ｗ）、Ａは伝搬面積（ｍ2）、Ｔｗはセンサの温度（Ｋ）、Ｔａは被測定流体の温度（Ｋ）である。
感温素子センサの周囲温度と流体の温度が等しい場合、Ｔｗ−Ｔａは自己発熱による温度ｔになり、数７はＱ＝Ａ・ｔ・ｈとなる。また、センサの熱容量Ｃとすると、Ｑ＝ＣΔＴであるので、センサの温度変化ΔＴは数８で表される。
【数８】
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【００３１】
また、上記の熱伝達率ｈは、ヌセルト数Ｎｕを用いると、流体の熱伝導率ｋ、代表長さＬとして数９で表される。
【数９】
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感温素子センサが平板であり、センサ付近の流れがセンサに対して平行な層流であると仮定すると、ヌセルト数Ｎｕ＝０．６６４Ｒｅ1/2Ｐｒ1/3である。Ｒｅはレイノルズ数であり（Ｒｅ＝ρｖＬ／μ、ρは流体の密度、ｖは流体の速度、μは流体の粘性係数）、Ｒｅ≦３．２×１０5である。また、Ｐｒはプラントル数であり、流体に固有の物性値である。
【００３２】
数８のｈに数９を代入し、数９のＮｕに上記ヌセルト数Ｎｕを代入すると、数１０で表される。
【数１０】
2019032282.tif 000012
この数１０のうち、Ａ、Ｃ、Ｌ、μ、Ｐｒ、ｋは定数とみなすことができるので、係数αにまとめると、数１１で表される。
【数１１】
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そして、数５のｄＲ／ｄＴに数６を、数５のΔＴに数１１を、数１１のｔに数４をそれぞれ代入すると、数１２で表される。
【数１２】
2019032282.tif 000014
【００３３】
理想気体の状態方程式ＰＶ＝ｎＲτ（Ｐは圧力、Ｖは体積、ｎは物質量（モル数）、Ｒは気体定数、τは気体の温度）において、物質量ｎはｗ／Ｍ（ｗは質量、Ｍは気体の平均分子量）であり、密度ρ＝ｗ／Ｖ＝ＰＭ／Ｒτとなる。
気体の温度τを一定とみなせば、密度ρは圧力Ｐに比例する。よって、この比例定数（つまり、Ｍ／Ｒτ）と上記α、Θ、Ｂを係数βにまとめると、感温素子センサの抵抗変化ΔＲは数１３で表される。
【数１３】
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【００３４】
このセンサの抵抗変化ΔＲは、センサに流す電流Ｉから電圧に変換されて図３で説明した増幅器で増幅される。増幅器のゲインＧとすると、出力される渦信号の波高値（振幅値ともいう）ΔＶは、ΔＶ＝Ｇ・Ｉ・ΔＲであるから、このΔＲに数１３を代入すると、数１４で表される。
【数１４】
2019032282.tif 000016
【００３５】
そして流速が一定の条件下で、温度や圧力などが変化した場合、つまり渦信号の波高値がΔＶ0からΔＶに変化した場合（センサ抵抗値、センサ電流、センサの温度、圧力がそれぞれＲ0、Ｉ0、Ｔ0、Ｐ0からＲ、Ｉ、Ｔ、Ｐに変化した場合）、渦信号の波高値の変化比率（振幅比ともいい、センサの感度に相当する）ｍは、ｍ＝ΔＶ0／ΔＶであるので数１５で表される。このように、渦信号の波高値の変化比率は、感温素子センサの渦検出原理から理論的に導出できることが分かる。
【数１５】
2019032282.tif 000017
【００３６】
より詳しくは、圧力も一定の条件下で、センサ電圧がそれぞれＶ0からＶに変化した場合、Ｉ＝Ｖ／Ｒであるので、数１５は数１６で表される。
【数１６】
2019032282.tif 000018
よって、数１６のＲ／Ｒ0に数２を代入すると、数１７で表されるので、渦信号の波高値の変化比率ｍは、温度によって変化し（つまり、後述の温度による波高値の変化比率の項を有し）、センサ駆動電圧の制御によって調整できることが分かる。
【数１７】
2019032282.tif 000019
【００３７】
この温度による波高値の変化比率を求める。Ｔ0を約２０℃として電圧を一定にした場合、渦信号の波高値を縦軸、温度を横軸にして数１７をグラフにすると、−４０℃〜８０℃の範囲ではほぼ直線であった。そこで計算を簡略化するために、温度による波高値の変化比率を一次式で近似する。電圧一定として数１７をＴで微分すると、数１８で表される。
【数１８】
2019032282.tif 000020
【００３８】
Ｔ＝Ｔ0としてＴ0付近の傾きを求めると、数１９で表される。
【数１９】
2019032282.tif 000021
したがってＴ0付近における波高値の変化比率ｍの一次式近似（直線）は、温度（Ｔ−Ｔ0）が最低になってもｍ＝１を維持すると想定すれば数２０で表され、これを温度による波高値の変化比率とみなす。上記数１９が温度−感度特性４１ｂに相当し、センサの温度を求めれば、数１７から感温素子センサの感度を求めることができる。
【数２０】
2019032282.tif 000022
【００３９】
続いて、温度補償算出部４１は、センサの温度が変化しても感度を温度変化の前後で一定（ｍ＝１）に維持するための、図４（Ａ）に示す感度−センサ電圧特性４１ｃに基づいて、求めたセンサの感度からセンサ駆動電圧の補償係数を求めている。なお、図４（Ａ）に示した温度−感度特性４１ｂおよび感度−センサ電圧特性４１ｃに替えて、図４（Ｂ）に示すように、温度−センサ電圧特性４１ｄを用いてもよい。
【００４０】
計算を簡略化するため、数１７のうち温度による波高値の変化比率の項を数２０で置き換えると数２１で表される。これが感度−センサ電圧特性４１ｃであり、センサの感度を求めれば、数２１からセンサ駆動電圧を求めることができる。
【数２１】
2019032282.tif 000023
そして渦信号の波高値の変化比率が一定となる条件を求めるために、ｍ＝１として、温度補償によるセンサ電圧の変化比率Ｖ／Ｖ0について数２１を変形すると、数２２で表される。
【数２２】
2019032282.tif 000024
【００４１】
温度補償算出部４１は、この温度補償によるセンサ電圧の変化比率Ｖ／Ｖ0を電圧補償係数Ｖａｄｊとして駆動電圧・電流制御部４２に出力する。駆動電圧・電流制御部４２は、センサ駆動電圧ＶをＶ0×Ｖａｄｊに設定できる。
このＶ0を、周囲温度が常温（例えば２０℃）時のセンサ電圧とすれば、センサ温度Ｔが常温よりも低くなった場合、駆動電圧・電流制御部４２はセンサ駆動電圧ＶをＶ0×Ｖａｄｊに設定し、センサ電圧制御回路２３に出力している。
【００４２】
センサ電圧制御回路２３は、駆動電圧・電流制御部４２で設定されたセンサ駆動電圧ＶをＤ／Ａコンバータでアナログ変換して感温素子センサ７に出力する。これにより、センサの感度は一定に維持される。
なお、上記では、求めたセンサの抵抗値、センサ温度、センサの感度を各式に代入してセンサ温度、センサの感度、センサ電圧をそれぞれ求める例を挙げて説明したが、抵抗−温度特性のテーブル、温度−感度特性のテーブル、感度−センサ電圧のテーブル、あるいは、温度−センサ電圧のテーブルを用いることも可能である。
【００４３】
図５は、センサ温度と波高値の変化比率との関係、およびセンサ温度とセンサ駆動電圧との関係を説明する図であり、図６は、本実施例の波形データ（信号電圧の時間経過）を説明する図である。
センサ温度が約２０℃を下回ったにもかかわらず、センサ駆動電圧を変更しなかった場合（比較例と称する）には、渦信号の波高値の変化比率は、図５に破線で示すように０．８を大きく下回るのでセンサの感度も大きく低下する。
【００４４】
これに対し、本実施例では、センサ温度が約２０℃を下回った場合、図５に１点鎖線で示すように、センサ駆動電圧を例えばＶ0×Ｖａｄｊに上げているので、渦信号の波高値の変化比率は、図５に実線で示すように約２０℃の時点と同等以上になり、センサの感度は良好になる。この場合、図６（Ａ）に示すように安定した信号電圧が得られ、フィルタ後波形のピーク間隔や振幅値が揃うため、この波形をパルス化すると、トリガ波形は、図６（Ｂ）に示すように安定したパルスが得られて間隔や振幅が揃い、出力パルスにはノイズが混ざらなくなる。
【００４５】
また、図５の□印は、本実施例による波高値の変化比率の実測値であり、センサ温度が−２０℃から８５℃の範囲では、図５に実線で示した理論値にほぼ一致する。また、図５の○印は、本実施例によるセンサ駆動電圧の実測値であり、図５に１点鎖線で示した理論値にほぼ一致する。
【００４６】
このように、感度を温度変化の前後で一定に維持するためのセンサ駆動電圧を、センサ抵抗値から求めて感温素子センサに出力するので、温度が変化してもセンサの感度を自動的に維持できる。この結果、センサの感度を調整するために、作業者が渦流量計の設置現場に出向かなくて済み、また、センサによる計測を中断する必要もない。
さらに、感温素子センサの電圧と電流を計測しており、センサの異常（例えば断線や短絡）も検出可能になる。
なお、上記実施例では感温素子の駆動電圧を求める例で説明したが、感温素子の駆動電流を求めることも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…検出器、２…測定管、３…渦発生体、４…センサハウジング、５…取付筒、６…端子箱、７…感温素子センサ、１０…変換器、１１…バイアス流入口、１２ａ，１２ｂ…ニードルバルブ、１３…フィルタ、１４…バイアス流出口、１５…制御部、１６…流量指示計、１７…通信Ｉ／Ｆ、１８…アンプ部、１９…フィルタ部、２０…定電流回路、２１…増幅器、２２…出力回路、２３…センサ電圧制御回路、２６…可変ＢＰＦ、２７…コンパレータ、４０…抵抗値算出部、４１…温度補償算出部、４１ａ…抵抗−温度特性、４１ｂ…温度−感度特性、４１ｃ…感度−センサ電圧特性、４１ｄ…温度−センサ電圧特性、４２…駆動電圧・電流制御部。
【図１】
2019032282.tif 000025
【図２】
2019032282.tif 000026
【図３】
2019032282.tif 000027
【図４】
2019032282.tif 000028
【図５】
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【図６】
2019032282.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月13日(2018.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動方法であって、
前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出ステップと、
前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出ステップと、
該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御ステップと
を含み、
前記温度補償算出ステップが、
前記求めた抵抗値に基づいて前記感温素子の温度を求める温度算出ステップと、
該求めた温度に基づいて前記感温素子の感度を求める感度算出ステップと、
周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の感度を温度変化の前後で一定に維持するための前記感温素子の感度と該感温素子の駆動電圧または駆動電流との関係に基づいて、前記感度算出ステップで求めた感度から前記感温素子の駆動電圧または駆動電流の補償係数を求める補償係数算出ステップと、
該求めた補償係数に基づいて前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める駆動電圧または駆動電流算出ステップと
を有することを特徴とする感温素子の駆動方法。
【請求項２】
前記感温素子が感温素子センサであることを特徴とする請求項１に記載の感温素子の駆動方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の感温素子の駆動方法を実施することを特徴とする渦流量計。
【請求項４】
温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動装置であって、
前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出部と、
前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出部と、
該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御部と
を有し、
前記温度補償算出部が、
前記求めた抵抗値に基づいて前記感温素子の温度を求め、
該求めた温度に基づいて前記感温素子の感度を求め、
周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の感度を温度変化の前後で一定に維持するための前記感温素子の感度と該感温素子の駆動電圧または駆動電流との関係に基づいて、前記求めた感度から前記感温素子の駆動電圧または駆動電流の補償係数を求め、
該求めた補償係数に基づいて前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める
ことを特徴とする感温素子の駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動方法であって、前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出ステップと、前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出ステップと、該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御ステップとを含み、前記温度補償算出ステップが、前記求めた抵抗値に基づいて前記感温素子の温度を求める温度算出ステップと、該求めた温度に基づいて前記感温素子の感度を求める感度算出ステップと、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の感度を温度変化の前後で一定に維持するための前記感温素子の感度と該感温素子の駆動電圧または駆動電流との関係に基づいて、前記感度算出ステップで求めた感度から前記感温素子の駆動電圧または駆動電流の補償係数を求める補償係数算出ステップと、該求めた補償係数に基づいて前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める駆動電圧または駆動電流算出ステップとを有することを特徴としたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第２の技術手段は、前記感温素子が感温素子センサであることを特徴としたものである。
第３の技術手段は、上述の感温素子の駆動方法を実施することを特徴とする渦流量計である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第４の技術手段は、温度の変化により抵抗値が変化する感温素子の温度特性による出力変化を補償する感温素子の駆動装置であって、前記感温素子の抵抗値を求める抵抗値算出部と、前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求める温度補償算出部と、該求めた駆動電圧または駆動電流を前記感温素子に出力する駆動電圧または駆動電流制御部とを有し、前記温度補償算出部が、前記求めた抵抗値に基づいて前記感温素子の温度を求め、該求めた温度に基づいて前記感温素子の感度を求め、周囲温度あるいは被測定流体の温度が変化しても前記感温素子の感度を温度変化の前後で一定に維持するための前記感温素子の感度と該感温素子の駆動電圧または駆動電流との関係に基づいて、前記求めた感度から前記感温素子の駆動電圧または駆動電流の補償係数を求め、該求めた補償係数に基づいて前記感温素子の駆動電圧または駆動電流を求めることを特徴としたものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】