(57)【要約】  コリオリ流量計に関する温度流量補償を提供するための方法および装置（１２１）。記載される補償は、流れ較正要因、および当技術において一般に「ゼロ」と呼ばれる公称時間遅延の両方を補償する。コリオリ流量計がプロセス内に設置された後、較正のためでも実際のプロセスの使用のためでも、その設置につづくその寿命にわたって一回ゼロにされる必要だけがある。これは、圧力、温度、または設置におけるわずかな変化の後、再びゼロにされる必要があり得る従来のコリオリ流量計に対する著しい改善である。
2008513774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの流れ管を有するコリオリ流量計に熱補償を提供する方法であって、
前記流れ管のコリオリ偏差を表す第１の信号を生成するステップと、
前記流量計の特徴を表す第２の信号を生成するステップとを含み、前記特徴は、前記コリオリ流量計の駆動周波数Ｆ、ならびに引き起こされた時間遅延Δｔを含み、
前記コリオリ流量計の出力信号の熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号を使用するための流量計電子装置を提供することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記熱補償を提供するステップは、
基本コリオリ流量計から較正された質量流量を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の前記熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱補償を提供するステップは、
前記コリオリ流量計の較正定数を導くために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用するステップと
前記コリオリ流量計の前記熱補償を提供するために、前記較正定数を使用するステップとを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２の信号の前記生成、および前記コリオリ流量計の前記熱補償の前記提供に応答して、前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定するステップをさらに含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記コリオリ流量計の較正定数を表す第３の信号を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定するために、前記第１、第２、および第３の信号、ならびに前記較正定数を使用するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の信号から駆動周波数Ｆを決定するステップと、
ゼロに関する線形周波数較正定数αＦを導くステップと、
前記熱補償された流量を導くために、前記駆動周波数Ｆおよびゼロに関する前記線形周波数較正定数αＦを使用するステップとをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
補償された質量流量は、
流れに関する係数
【数１】
2008513774.tif 000073
を導くステップと、
前記熱補償された流量を導くために、前記駆動周波数Ｆ、およびゼロに関する前記線形周波数較正定数αＦ、および流れに関する前記定数
【数２】
2008513774.tif 000074
を使用するステップとをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
流れに関する線形周波数（温度）定数
【数３】
2008513774.tif 000075
を導くステップと、
前記熱補償された質量流量を導くために、前記駆動周波数Ｆ、およびゼロに関する前記線形周波数較正定数αＦ、および流れに関する前記定数
【数４】
2008513774.tif 000076
、および流れに関する前記線形周波数（温度）定数
【数５】
2008513774.tif 000077
を使用するステップとをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記較正定数を導く前記ステップは、
基本コリオリ流量計から質量流量
【数６】
2008513774.tif 000078
を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の前記較正定数を導くために前記受信された質量流量
【数７】
2008513774.tif 000079
および前記第２の信号を使用するステップとを含む請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記較正定数を生成する前記ステップは、
流れに引き起こされた時間遅延Δｔおよび前記コリオリ流量計の前記駆動周波数Ｆを導くために前記第２の信号を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の前記較正定数を導くために、前記第１の信号、および前記流れに引き起こされた時間遅延Δｔ、および前記駆動周波数Ｆを使用するステップとをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記較正定数を生成する前記ステップは、
公称時間遅延Δｔ０に関する線形駆動周波数定数αＦを導くステップと、
前記較正定数を導くために、前記駆動周波数Ｆおよび前記公称時間遅延Δｔ０に関する前記線形駆動周波数定数αＦを使用するステップとをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記較正定数は、
【数８】
2008513774.tif 000080
である請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記較正定数を導く前記ステップは、
式
【数９】
2008513774.tif 000081
を解くステップを含み、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【数１０】
2008513774.tif 000082
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
Ｆ０は、駆動周波数、公称ゼロ流れであり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【数１１】
2008513774.tif 000083
は、ＦＣＦに関連する係数であり、
【数１２】
2008513774.tif 000084
は、線形周波数（温度）定数である請求項３から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱補償された質量流量を決定する前記ステップは、
式
【数１３】
2008513774.tif 000085
を解くステップを含み、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【数１４】
2008513774.tif 000086
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
Ｆ０は、ゼロ駆動周波数であり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【数１５】
2008513774.tif 000087
は、ＦＣＦに関連する定数であり、
【数１６】
2008513774.tif 000088
は、線形ＦＣＦ周波数（温度）定数である請求項４から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの流れ管を有するコリオリ流量計に熱補償を提供する装置であって、
前記流れ管のコリオリ偏差を表す第１の信号を生成する装置（１００２）と、
前記流量計の特徴を表す第２の信号を生成する装置（１００４）とを備え、前記特徴は、前記コリオリ流量計の駆動周波数Ｆ、ならびに引き起こされた時間遅延Δｔを含み、
前記コリオリ流量計の出力信号の熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号を使用する流量計電子装置（１２１）を提供することを特徴とする装置。
【請求項１６】
熱補償を提供する前記装置は、
基本コリオリ流量計から較正された質量流量を受信する装置（１００３）と、
前記コリオリ流量計の熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用する装置（１００６、１１０６）とを含む請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記熱補償を提供する前記装置は、
前記コリオリ流量計の較正定数を導くために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用する装置（１００６）と
前記コリオリ流量計の前記熱補償を提供するために、前記較正定数、および前記第１および第２の信号、および前記較正された質量流量を使用する装置（１１０６）とを含む請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１および第２の信号の前記生成、および前記コリオリ流量計の前記熱補償の前記提供に応答して、前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定する装置（１１０６）を含む請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記コリオリ流量計の較正定数を表す第３の信号を受信する装置（１１０６）と、
前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定するために、前記第１、第２、および第３の信号、ならびに前記較正定数を使用する装置とをさらに含む請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の信号から駆動周波数Ｆを決定する装置（１００４）と、
ゼロに関する線形周波数較正定数αＦを導く装置（１００６）と、
流れに関する係数
【数１７】
2008513774.tif 000089
を導く装置（１００６）と、
流れに関する線形周波数（温度）定数
【数１８】
2008513774.tif 000090
を導く装置（１００６）と、
前記熱補償された質量流量を導くために、前記駆動周波数Ｆ、およびゼロに関する前記線形駆動周波数定数αＦ、および流れに関する前記定数
【数１９】
2008513774.tif 000091
、および流れに関する前記線形周波数（温度）定数
【数２０】
2008513774.tif 000092
を使用する装置（１１０６）とをさらに含む請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記較正定数を導く前記装置（１００６）は、
基本コリオリ流量計から質量流量
【数２１】
2008513774.tif 000093
を受信する装置（１００６）と、
流れに引き起こされた時間遅延Δｔおよび前記コリオリ流量計の前記駆動周波数Ｆを導くために前記第２の信号を受信する装置（１００６）と、
公称時間遅延Δｔ０に関する線形駆動周波数定数αＦを導く装置（１００６）と、
前記較正定数を導くために、前記駆動周波数Ｆ、および前記公称時間遅延Δｔ０に関する前記線形駆動周波数定数αＦ、および前記質量流量
【数２２】
2008513774.tif 000094
を使用する装置（１００６）とを備える請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
前記較正定数は、
【数２３】
2008513774.tif 000095
である請求項１７、１９、および２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記較正定数を導く前記装置（１００６）は、
式
【数２４】
2008513774.tif 000096
を解く装置を含み、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【数２５】
2008513774.tif 000097
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
Ｆ０は、駆動周波数、公称ゼロ流れであり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【数２６】
2008513774.tif 000098
は、ＦＣＦに関連する係数であり、
【数２７】
2008513774.tif 000099
は、線形周波数（温度）定数である請求項１９または２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記熱補償された質量流量を導く前記装置（１１０６）は、
式
【数２８】
2008513774.tif 000100
を解き、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【数２９】
2008513774.tif 000101
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【数３０】
2008513774.tif 000102
は、ＦＣＦに関連する定数であり、
【数３１】
2008513774.tif 000103
は、線形ＦＣＦ周波数（温度）定数である請求項１８または２０に記載の装置。
の流量計電子装置１２１のさらなる詳細を示す図である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリオリ流量計のための補償方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９８５年１月１日にＪ．Ｅ．Ｓｍｉｔｈらへ発行された米国特許第４４９１０２５号、および１９８２年２月１１にＪ．Ｅ．Ｓｍｉｔｈへの米国再発行特許第３１４５０号に開示されるなど、配管を通って流れる材料の質量流量および他の情報を測定するためにコリオリ効果質量流量計を使用することが知られている。コリオリ流量計は、１つ以上の流れ管を有し、各流れ管は、単なる曲げ、ねじれ、またはよじれの種類であり得る一組の固有振動モードを有する。材料で満たされた各流れ管は、これらの固有モードの１つにおける共振で発振して駆動される。固有振動モードは、流れ管の質量と流れ管内の材料との組合せによって一部が規定される。材料は、入口側に接続された配管から流量計に流れ込む。材料は、次に、１つまたは複数の流れ管を通って向けられ、出口側に接続された配管へ送られる。
【０００３】
駆動装置は、流れ管を発振するために力を加える。コリオリ流量計を通る流れが無いとき、流れ管に沿った全ての点は、同一の位相で発振する。材料が流れ始めると、コリオリ加速は、流れ管に沿った各点が流れ管に沿った他の点に関して異なる位相を有するようにする。流れ管の入口側での位相は、駆動装置を遅らせ、出口側での位相は、駆動装置を進める。流れ管上のピックオフセンサは、流れ管の動きを表す正弦波信号を生成する。２つのセンサ信号間の位相差は、１つまたは複数の流れ管を通って流れる材料の質量流量に比例する。
【０００４】
異なる流れ管構成を有するコリオリ流量計を使用することが知られている。これらの構成の中には、単一の管、二重の管、直線管、曲がった管、および不規則な構成の流れ管がある。ほとんどのコリオリ流量計は、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、およびチタンなどの金属製である。ガラス流れ管も知られている。現在の当技術でほとんどの直線の直列経路コリオリ流量計は、金属、特にチタンから作られる。
【０００５】
動作要因が変化するとき、コリオリ流量計の特徴が影響を受けることがあることが知られている。これらの要因は、コリオリ流量計の送信器に結合される電子構成部品におけるドリフトなど内部効果である可能性があり、またはそれらは、ライン圧力における変動、密度、粘度、または周囲温度、およびコリオリ流量計の駆動周波数などにおける変化の外部効果であり得る。多くの従来技術は、回路方式を更新または修正することによって、または流れ較正要因に対する調整を行うことによってこれら変化を補償することに集中している。これらの方法の実施例は、Ｚｏｌｏｃｋによる米国特許第５２３１８８４号、およびＶａｎ  Ｃｌｅｖｅらによる米国特許出願公開第０９／３４３８３６号に示される。
【０００６】
コリオリ流量計は、圧力、密度、および粘度が、これらパラメータにおける変動を補償する複雑性を排除するために一定に維持される制御された条件下で動作されることができる。しかしながら、コリオリ流量計が動作されるプロセス材料または環境の温度における変動を防ぐことは、しばしば困難であるため、これは、常に実行可能とは限らない。圧力、密度、および粘度が、一定に保持されることができるとき、コリオリ流量計の温度補償は、コリオリ流量計の１つ以上の部分に取り付けられた熱センサ（一般にＲＴＤと呼ばれる）を使用して達成されることができる。ＲＴＤは、それが取り付けられる流量計部分の動作温度を測定する。ＲＴＤ情報および駆動周波数情報は、温度補償された質量流量出力を生成する流量計電子装置に加えられる。流れ管ピックオフ信号は、流量計電子装置に加えられる補償されていない質量流れ信号を生成し、流量計電子装置は、駆動周波数補償された質量流量出力信号を生成するために、補償されていない受信された質量流量信号を変更する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
温度補償のためにＲＴＤ熱センサの使用に関連する複数の欠点がある。第１の欠点は、センサに加えられた重量が、流れ管の振動特徴を変更しかつ出力信号の精度を劣化させるので、熱センサは、流れ管の振動部分に取り付けられることができないことである。したがって熱センサは、コリオリ流量計に対する他の場所、またはコリオリ流量計の入力または出力ラインに取り付けられなければならない。このため、熱センサは、流れ管の振動部分内のプロセス材料の温度を直接測定するために使用されることができない。正確な温度補償は、流れ管の活性部分内の材料の温度が測定されることを必要とするので、流量計の入力または出力ライン上の搭載位置などの他の搭載位置の使用は、所望の温度とは異なる温度を結果として生じる。これは、流量計電子装置によって生成される温度補償された流量出力信号における不正確性を引き起こす。
【０００８】
熱センサの使用の第２の欠点は、それら熱センサが、振動する流れ管の活性部分上に搭載されないので、熱センサが熱変化を検出する時間と、流れ管材料の温度が変化する時間との間の固有の時間差が存在することである。この時間差は、流量計によって生成される補償された質量流量出力信号におけるさらなる不正確性を結果として生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記および他の問題を解決し、熱センサの使用を避ける、コリオリ流量計のための温度補償の方法および装置を提供することによって当技術における進歩を達成する。本発明の方法および装置は、温度補償を提供するために流れ管の駆動周波数を監視する。コリオリ流量計は、温度を除く、流れ管周波数に効果を有する全てのパラメータが一定に保持される環境で動作される。これらの要因は、その全てが駆動周波数に影響を及ぼすことができる剛性または較正要因感度などを含む。他のそのようなパラメータは、材料密度、粘度、および圧力を含む。これらの制御された状況の下で、振動周波数の変化は、ヤング率および振動する流れ管剛性を変化させる温度における変化のためであるはずである。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態により設計されたコリオリ流量計は、補償の分野に利点を有する。本発明は、流れ較正だけでなく、当技術において一般に「ゼロ」と呼ばれる公称時間遅延Δｔ０の調整も補償する。これは、コリオリ流量計がプロセス内に設置されると、較正のためでも実際のプロセスの使用のためでも、設置された後、一回ゼロにされる必要だけがあることを意味する。これは、圧力または温度におけるわずかな変化の後、再びゼロにされる必要があり得るコリオリ流量計に対する著しい改善である。
【００１１】
流量計較正のとき、流れ管への温度の効果は、材料流れおよび実際の温度が変化されるとき、周波数および温度変化を監視することによって特徴付けられる。流れを補償するために使用される較正定数は、次に、決定されかつ流量計電子装置に格納される。動作の間、材料流れおよび流れ管の振動周波数は監視される。結果として生じた温度変化および流量計からの周波数情報は、温度補償された質量流量
【００１２】
【数１】
2008513774.tif 000003
【００１３】
を計算するために格納された較正定数を使用する流量計電子装置に加えられる。
【００１４】
温度補償された質量流量を生成するための流れ管周波数の使用は、周波数における変化は、周波数の検出が変化したときすぐに補償された質量流量信号における変化を生成するために検出されるので、熱センサの使用に対して有利である。流れ管周波数における即時の変化は、流れ管温度における変化に対応して増大された精度の正しく補償された質量流量信号を生成する流量計電子装置に加えられる。
【００１５】
本発明の一態様は、少なくとも１つの流れ管を有するコリオリ流量計に熱補償を提供する方法を含み、前記方法は、
前記流れ管のコリオリ偏差を表す第１の信号を生成するステップと、
前記流量計の特徴を表す第２の信号を生成するステップとを含み、前記特徴は、前記コリオリ流量計の駆動周波数Ｆ、ならびに引き起こされた時間遅延Δｔを含み、
前記コリオリ流量計の出力信号の熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号を使用するための流量計電子装置を提供することを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、方法は、
基本コリオリ流量計から較正された質量流量を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用するステップとを含む、前記熱補償を提供するステップをさらに含む。
【００１７】
好ましくは、方法は、
前記コリオリ流量計の較正定数を導くために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用するステップと
前記コリオリ流量計の熱補償を提供するために、前記較正定数を使用するステップとを含む、前記熱補償を提供するステップをさらに含む。
【００１８】
好ましくは、方法は、前記第１および第２の信号の前記生成、および前記コリオリ流量計の前記熱補償の前記提供に応答して、前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定するステップをさらに含む。
【００１９】
好ましくは、方法は、
前記コリオリ流量計の較正定数を表す第３の信号を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定するために、前記第１、第２、および第３の信号、ならびに前記較正定数を使用するステップとをさらに含む。
【００２０】
好ましくは、方法は、
前記第２の信号から駆動周波数Ｆを決定するステップと、
ゼロに関する線形周波数較正定数αＦを導くステップと、
前記熱補償された流量を導くために、前記駆動周波数Ｆおよびゼロに関する前記線形周波数較正定数αＦを使用するステップとをさらに含む。
【００２１】
好ましくは、方法は、
流れに関する係数
【００２２】
【数２】
2008513774.tif 000004
【００２３】
を導くステップと、
熱補償された流量を導くために、前記駆動周波数Ｆ、およびゼロに関する前記線形駆動周波数定数αＦ、および流れに関する前記定数
【００２４】
【数３】
2008513774.tif 000005
【００２５】
を使用するステップとをさらに含む、補償された質量流量をさらに含む。
【００２６】
好ましくは、方法は、
流れに関する線形周波数（温度）定数
【００２７】
【数４】
2008513774.tif 000006
【００２８】
を導くさらなるステップと、
熱補償された質量流量を導くために、前記駆動周波数Ｆ、およびゼロに関する前記線形駆動周波数定数αＦ、および流れに関する前記定数
【００２９】
【数５】
2008513774.tif 000007
【００３０】
、および流れに関する前記線形周波数（温度）定数
【００３１】
【数６】
2008513774.tif 000008
【００３２】
を使用するさらなるステップとをさらに含む。
【００３３】
好ましくは、方法は、
基本コリオリ流量計から質量流量
【００３４】
【数７】
2008513774.tif 000009
【００３５】
を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の前記較正定数を導くために前記受信された質量流量
【００３６】
【数８】
2008513774.tif 000010
【００３７】
および前記第２の信号を使用するステップとを含む、前記較正定数を導く前記ステップをさらに含む。
【００３８】
好ましくは、方法は、
流れに引き起こされた時間遅延Δｔおよびコリオリ流量計の前記駆動周波数Ｆを導くために前記第２の信号を受信するステップと、
前記コリオリ流量計の前記較正定数を導くために、前記第１の信号、および前記流れに引き起こされた時間遅延Δｔ、および前記駆動周波数Ｆを使用するステップとをさらに含む、前記較正定数を生成する前記ステップをさらに含む。
【００３９】
好ましくは、方法は、
公称時間遅延Δｔ０に関する線形駆動周波数定数αＦを導くさらなるステップと、
前記較正定数を導くために、前記駆動周波数Ｆおよび前記公称時間遅延Δｔ０に関する前記線形駆動周波数定数αＦを使用するさらなるステップとを含む、前記較正定数を生成する前記ステップをさらに含む。
【００４０】
好ましくは、方法は、前記較正定数は、
【００４１】
【数９】
2008513774.tif 000011
【００４２】
であることをさらに含む。
【００４３】
好ましくは、方法は、
前記較正定数を導く前記ステップは、
式
【００４４】
【数１０】
2008513774.tif 000012
【００４５】
を解くステップを含むことをさらに含み、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【００４６】
【数１１】
2008513774.tif 000013
【００４７】
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
Ｆ０は、駆動周波数、公称ゼロ流れであり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【００４８】
【数１２】
2008513774.tif 000014
【００４９】
は、ＦＣＦに関連する係数であり、
【００５０】
【数１３】
2008513774.tif 000015
【００５１】
は、線形周波数（温度）定数である。
【００５２】
好ましくは、方法は、前記熱補償された質量流量を決定する前記ステップは、
式
【００５３】
【数１４】
2008513774.tif 000016
【００５４】
を解くステップを含むことをさらに含み、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【００５５】
【数１５】
2008513774.tif 000017
【００５６】
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
Ｆ０は、ゼロ駆動周波数であり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【００５７】
【数１６】
2008513774.tif 000018
【００５８】
は、ＦＣＦに関連する定数であり、
【００５９】
【数１７】
2008513774.tif 000019
【００６０】
は、線形ＦＣＦ周波数（温度）定数である。
【００６１】
本発明の他の態様は、少なくとも１つの流れ管を有するコリオリ流量計に熱補償を提供する装置を含み、前記装置は、
前記流れ管のコリオリ偏差を表す第１の信号を生成する装置と、
前記流量計の特徴を表す第２の信号を生成する装置とを備え、前記特徴は、前記コリオリ流量計の駆動周波数Ｆ、ならびに引き起こされた時間遅延Δｔを含み、
前記コリオリ流量計の出力信号の熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号を使用する流量計電子装置を提供することを特徴とする。
【００６２】
好ましくは、熱補償を提供する前記装置は、
基本コリオリ流量計から較正された質量流量を受信する装置と、
前記コリオリ流量計の熱補償を提供するために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用する装置とを含む。
【００６３】
好ましくは、前記熱補償を提供する前記装置は、さらに、
前記コリオリ流量計の較正定数を導くために、前記第１および第２の信号ならびに前記較正された質量流量を使用する装置と
前記コリオリ流量計の熱補償を提供するために、前記較正定数、および前記第１および第２の信号、および前記較正された質量流量を使用する装置とを含む。
【００６４】
好ましくは、前記第１および第２の信号の前記生成、および前記コリオリ流量計の前記熱補償の前記提供に応答して、前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定する装置。
【００６５】
好ましくは、前記コリオリ流量計の較正定数を表す第３の信号を受信する装置、および
前記コリオリ流量計の熱補償された流量を決定するために、前記第１、第２、および第３の信号、ならびに前記較正定数を使用する装置。
【００６６】
好ましくは、前記第２の信号から駆動周波数Ｆを決定する装置、
ゼロに関する線形周波数較正定数αＦを導く装置、
流れに関する係数
【００６７】
【数１８】
2008513774.tif 000020
【００６８】
を導く装置、
流れに関する線形周波数（温度）定数
【００６９】
【数１９】
2008513774.tif 000021
【００７０】
を導く装置、および
熱補償された質量流量を導くために、前記駆動周波数Ｆ、およびゼロに関する前記線形駆動周波数定数αＦ、および流れに関する前記定数
【００７１】
【数２０】
2008513774.tif 000022
【００７２】
、および流れに関する前記線形周波数（温度）定数
【００７３】
【数２１】
2008513774.tif 000023
【００７４】
を使用する装置。
【００７５】
好ましくは、前記較正定数を導く前記装置は、
基本コリオリ流量計から質量流量
【００７６】
【数２２】
2008513774.tif 000024
【００７７】
を受信する装置と、
流れに引き起こされた時間遅延Δｔおよびコリオリ流量計の前記駆動周波数Ｆを導くために前記第２の信号を受信する装置と、
公称時間遅延Δｔ０に関する線形駆動周波数定数αＦを導く装置と、
前記較正定数を導くために、前記駆動周波数Ｆ、および前記公称時間遅延Δｔ０に関する前記線形駆動周波数定数αＦ、および前記質量流量
【００７８】
【数２３】
2008513774.tif 000025
【００７９】
を使用する装置とを備える。
【００８０】
好ましくは、前記較正定数は、
【００８１】
【数２４】
2008513774.tif 000026
【００８２】
である。
【００８３】
好ましくは、前記較正定数を導く前記装置は、
式
【００８４】
【数２５】
2008513774.tif 000027
【００８５】
を解く装置を含み、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【００８６】
【数２６】
2008513774.tif 000028
【００８７】
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
Ｆ０は、駆動周波数、公称ゼロ流れであり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【００８８】
【数２７】
2008513774.tif 000029
【００８９】
は、ＦＣＦに関連する係数であり、
【００９０】
【数２８】
2008513774.tif 000030
【００９１】
は、線形周波数（温度）定数である。
【００９２】
好ましくは、前記熱補償された質量流量を決定する前記装置は、
式
【００９３】
【数２９】
2008513774.tif 000031
【００９４】
を解き、ここで、
Δｔは、流れに引き起こされた時間遅延であり、
Δｔ０は、公称時間遅延であり、
【００９５】
【数３０】
2008513774.tif 000032
【００９６】
は、質量流量であり、
Ｆは、駆動周波数であり、
αＦは、ゼロに関する線形周波数定数であり、
【００９７】
【数３１】
2008513774.tif 000033
【００９８】
は、ＦＣＦに関連する定数であり、
【００９９】
【数３２】
2008513774.tif 000034
【０１００】
は、線形ＦＣＦ周波数（温度）定数である。
【０１０１】
本発明のこれらおよび他の利点および特徴は、図面に関連して以下のその詳細な記載を読むことでより良く理解されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０２】
用語
ＦＣＦ          従来技術の流れ較正要因
α              従来技術のＦＣＦ温度係数
Δｔ            流れに引き起こされる時間遅延
Δｔ０           ゼロ流れに関する公称時間遅延
【０１０３】
【数３３】
2008513774.tif 000035
【０１０４】
質量流量
Ｆ              動作駆動周波数
Ｆ０              製造者によって選択される（通常温度条件下の）公称駆動周波数
ＺＥＲＯ（Ｆ）  周波数効果を記載する項は、公称時間遅延で、Δｔ０＋（Ｆ−Ｆ０）αＦに等しいΔｔ０を有する
αＦ              ゼロに関する線形周波数係数
【０１０５】
【数３４】
2008513774.tif 000036
【０１０６】
質量流量に対するΔｔに関連する比例係数
従来技術におけるＦＣＦに類似する
【０１０７】
【数３５】
2008513774.tif 000037
【０１０８】
従来技術におけるαに類似する
【０１０９】
【数３６】
2008513774.tif 000038
【０１１０】
に関する線形周波数（温度）係数
ＦＭＵＴ        試験下の流量計
図１の説明
図１は、本発明を具体化するコリオリ流量計の第１の可能な例示的な実施形態の斜視図である。図１は、基部１０１の脚部１１７、１１８を通って挿入された流れ管１０２を有する流量計１００を開示する。ピックオフＬＰ０およびＲＰ０ならびに駆動装置Ｄは、流れ管１０２に結合される。流量計１００は、供給管１０４からプロセス材料流を受け、かつ流れ管１０２へプロセス接続部１０８を通して流れを及ぼす。流れ管１０２は、その共振周波数で駆動装置Ｄによって材料流れとともに振動される。結果として生じるコリオリ偏差は、ピックオフＬＰ０およびＲＰ０によって検出され、ピックオフＬＰ０およびＲＰ０は、信号を、導体１１２および１１４を介してコリオリ流量計電子装置１２１へ加える。コリオリ流量計電子装置１２１は、ピックオフ信号を受信し、間の位相差を決定し、発振周波数を決定し、かつ出力経路１２２にわたる材料流れに関する出力情報を図示しない利用回路に加える。流量計電子装置１２１は、図１５にさらに詳細に示される。
【０１１１】
材料流れは、流れ管１０２から、プロセス接続部１０７を通して戻り管１０３を通る材料流れを出口管１０５へ再度向ける管１０６を通過し、出口管１０５は、材料流れを使用者の応用機器へ送る。
【０１１２】
プロセス接続部１０７、１０８、１０９、および１１０は、管１０４、１０５、および１０６を流れ管１０２および戻り管の端部へ接続する。プロセス接続部は、ねじ山１２４を含む固定部分１１１を有する。締結穴１３０は、図４に示されるように要素１１１を基部１０１に固定可能に接続するために止めねじ４１１を受ける。プロセス接続部１０７から１１０の可動部分は、それらのそれぞれ管を、六角形ナット部分１１１がその一部であるプロセス接続部の固定本体に接続するために、雄ねじ１２４上にねじ止めされる。これらのプロセス接続部は、管１０４、１０５、および１０６を流れ管１０２および戻り管１０３の端部に接続するために、良く知られている銅配管の広がるプロセス接続部に類似する方法で機能する。プロセス接続部に関する詳細は、図４にさらに示される。
【０１１３】
図２の説明
図２は、図１の流量計１００の上面図である。ピックオフＬＰ０およびＲＰ０ならびに駆動装置Ｄは、それぞれコイルＣを含む。これらの各要素は、図３に示されるような流れ管１０２の底部部分に取り付けられる磁石をさらに含む。これらの各要素は、駆動装置Ｄのための１４３などの基部、ならびに駆動装置Ｄのための１３３などの材料の薄い条片をさらに含む。材料の薄い条片は、コイルＣおよびその巻き線端子が取り付けられる印刷された配線板を備えることができる。ピックオフＬＰ０およびＲＰ０は、また、対応する基部要素および基部要素の頂部に固定された薄い条片を有する。この構成は、駆動装置またはピックオフの搭載が、流れ管の下側に磁石Ｍを接着するステップと、（駆動装置Ｄのための）印刷された配線板１３３にコイルＣを接着するステップと、磁石Ｍの周囲にコイルＣ内の開口を位置決めするステップと、磁石ＭがコイルＣ内の開口に完全に入るようにコイルＣを上方に移動するステップと、次に、印刷された配線板１３３のすぐ下に基部要素１４３を位置決めするステップと、基部１４３の底部が、大きく重い基部１１６の表面への接着によって取り付けられるようにこれら要素をともに接着するステップとによって達成されることを容易にする。
【０１１４】
プロセス接続部１０７〜１１０の雄ねじ１２４は、図２に示される。各これら要素の内側の詳細は、図４に示される。開口１３２は、導体１１２、１１３、および１１４を受ける。図１のコリオリ流量計電子装置１２１は、図面の複雑性を最小化するために図２には示されていない。しかしながら、導体１１２、１１３、および１１４は、開口１３２を通して延び、かつ図１のコリオリ流量計電子装置への図１の経路１２３上にさらに延びることが理解されるべきである。
【０１１５】
図３および図４の説明
図３は、流れ管１０２の底部部分に取り付けられた磁石Ｍ、および要素ＬＰ０、ＲＰ０、ならびに駆動装置Ｄそれぞれの基部に取り付けられたコイルＣを備えるものとして、ピックオフＬＰ０、ＲＰ０および駆動装置Ｄを示す。
【０１１６】
図４は、図２の線４−４に沿って取った断面図である。図４は、図３の全ての要素、およびプロセス接続部１０８および１０９、ならびにＯリング４３０のさらなる詳細を開示する。Ｏリング４３０は、流れ管１０２を基部４０１に結合する。図４は、基部１０１内の開口４０２、４０３、および４０４をさらに開示する。各これら開口の頂部は、ピックオフＬＰ０、ＲＰ０ならびに駆動装置Ｄの基部の下部表面に延びる。各これら要素に結合されるコイルＣおよび磁石Ｍは、また図４に示される。図１のコリオリ流量計電子装置１２１は、図面の複雑性を最小化するために図３および図４には示されていない。プロセス接続部１０８における要素４０５は、流れ管１０２の入口であり、プロセス接続部１０９における要素４０６は、流れ管１０２の出口である。
【０１１７】
プロセス接続部１０８の固定部分１１１は、雄ねじ４０９を含み、雄ねじ４０９は、固定部分１１１を基部１０１の区分４０１に取り付けるために、基部４０１内に配置された受け穴４２０のかみ合いねじにねじ込まれる。右側のプロセス接続部１０９の固定部分は、ねじ４０９によって基部１０１の要素４０１内に配置される受け穴４２０内に同様に装備されかつ取り付けられる。
【０１１８】
プロセス接続部１０８の固定要素１１１は、ねじ山を含む部分１２４をさらに含み、部分１２４のねじ山は、プロセス接続部１０８の可動部分４１５を受ける。プロセス接続部１０９が同様に装備される。プロセス接続部１０８の固定要素１１１は、その左側に円錐状のスタブ４１３をさらに含み、円錐状のスタブ４１３は、可動部分４１５とともに、固定部分１１１の円錐状のスタブ４１３上に入力管１０４の右側端部に力を及ぼすようにフレア取り付け具として作用する。これは、供給管１０４の広がった開口を、プロセス接続部の固定部分１１１の円錐状のスタブ部分４１３上に密閉可能に取り付ける対応する取り付け具を作る。流れ管１０２の入口は、プロセス接続固定部分１１１内に位置決められ、スタブ４１３の面４２５と同一面にある。この手段によって、供給管１０４によって送られるプロセス材料は、流れ管１０２の入口４０５によって受けられる。プロセス材料は、流れ管１０２の出口４０６がスタブ４１３の面４２５と同一面にある、プロセス接続部１０９の固定部分１１１へ流れ管１０２を通って右側に流れる。これは、流れ管１０２の出口をコネクタ１０９に密閉可能に取り付ける。図１の他のプロセス接続部１０７および１１０は、図４のプロセス接続部１０８および１０９の詳細に関して記載されるプロセス接続部と同一である。
【０１１９】
図５から図１２の全体的な説明
本発明は、流れ管の温度変化の表示として駆動周波数を使用することによって、コリオリ流量計の質量流量出力の温度補償を達成する。コリオリ流量計は、コリオリ流量計の振動する流れ管の活性部分の入口端部と出口端部との間の時間遅延（Δｔ）を計算することによって、直接質量流れを測定する。ゼロ流れでのオフセット時間遅延（Δｔ）が、測定され、従来技術において較正要因（ＦＣＦ）と呼ばれる比例定数
【０１２０】
【数３７】
2008513774.tif 000039
【０１２１】
を介して質量流れに正比例する値を生成するために、流れの間に計算された時間遅延から減算される。
【０１２２】
流体密度も、流れ管の駆動周波数に影響を及ぼす。温度および密度に対する周波数の感度を理解するために、密度効果は、温度効果を特徴付けかつ比較されなければならない。本発明のコリオリ流量計は、スラリとともに使用されることができ、スラリの比重は極めて制限される。周波数が温度補償のために使用されるとき、流体密度を変更する影響は、また、質量流れを決定するために評価されかつ決定されなければならない。
【０１２３】
流れ管材料は、温度変化に応答する。これらの変化は、質量流量を正確に計算するために考慮されなければならない。従来、ＲＴＤ熱センサは、温度を直接測定するために使用される。それらは、コリオリ管の不活性表面上に配置されている。これは、一般にブレースバーの外側で行われる。開示されるコリオリ流量計は、単一の直線流れ管を有する。そこで、流れ管を代表する温度測定が、出力精度に影響を及ぼすことなく、流れ管上に位置決めされる熱センサによって行われることができる流れ管の不活性区分は無い。
【０１２４】
本発明は、駆動周波数を監視することによって流れ管温度における変化を検出する。温度変化を決定しかつ流れ出力を補償するために、本発明による駆動周波数を使用することは、以下の問題を生じる。従来技術は、流れ管の第２または不活性部分上に搭載されたＲＴＤ熱センサを使用して温度を測定し、かつコリオリ流れ管温度を推定する。
【０１２５】
本発明の方法および装置は、温度決定の精度を改善し、かつ温度変化の検出における流量計応答時間も改善する。
【０１２６】
温度変化を検出しかつ補償する手段として周波数を使用するとき、Δｔのテーラ級数展開は、Δｔへの周波数と質量流れとの効果を分離する。展開は、流れ式のように構成され、最小二乗擬似反転問題が提示される。ピックオフ遅延Δｔが、質量流れおよび駆動周波数の関数であると仮定する。
【０１２７】
【数３８】
2008513774.tif 000040
【０１２８】
これは、テーラ級数で動作点の周囲で展開される。
【０１２９】
【数３９】
2008513774.tif 000041
【０１３０】
式１．２は、完全な展開であり、無限数のより高次の項を取り除かれることができる。最適適合は、ゼロ流れおよびＦＣＦを温度と線形に影響する項と、ゼロおよびＦＣＦを温度と二次に影響する項とをとることによって達成されることができる。しかしながら、本発明のセンサの動作温度（１８℃〜２８℃）にわたって、挙動は、ＦＣＦおよびΔｔ０と線形に影響する周波数項だけを使用するのに十分に線形である。これを行いかつ偏導関数を再標識付けすることで、以下を得る。
【０１３１】
【数４０】
2008513774.tif 000042
【０１３２】
今や、ゼロ流れに関連する項および流れに関連する項をまとめることによって、項を再構成する。
【０１３３】
【数４１】
2008513774.tif 000043
【０１３４】
公称
【０１３５】
【数４２】
2008513774.tif 000044
【０１３６】
を好都合に選択するために、式１．４は、次に流れ式のように構成されることができる。
【０１３７】
【数４３】
2008513774.tif 000045
【０１３８】
従来技術の流れ式は、
【０１３９】
【数４４】
2008513774.tif 000046
【０１４０】
である。式１．５と式１．６との間の類似性をとらえ、周波数の関数として「ゼロ」に対する式１．５の部分は、
ＺＥＲＯ（Ｆ）＝［Δｔ０＋（Ｆ−Ｆ０）αＦ］      １．７
であり、周波数の関数として「流れ較正要因」に関連する式１．５の部分は、
【０１４１】
【数４５】
2008513774.tif 000047
【０１４２】
であることが理解されることができる。
【０１４３】
ベクトル式の形態で式１．４を書き直すことは、最小二乗擬似反転問題が提示される。
【０１４４】
【数４６】
2008513774.tif 000048
【０１４５】
コリオリ流量計からΔｔおよび駆動周波数を記録でき、一方、直列接続された基本コリオリ流量計から質量流れを記録し、行ベクトルの擬似反転によって両側を乗算することによって式１．４における列ベクトルを解くことができると仮定する。
【０１４６】
【数４７】
2008513774.tif 000049
【０１４７】
式１．１０は、センサの温度従属性を最適に特徴付けるために、本発明によって使用される必要がある式である。
【０１４８】
前述されたように、駆動周波数は、温度に対する線形従属性を有する。このため、駆動周波数を使用して温度効果に関する流れ補償は有利である。
【０１４９】
図５の説明
図５は、線５０１および５０２上の２つの流れ管センサに関する駆動周波数と温度との間の関係を示す。流れ管センサは、その温度が、１５℃と３５℃との間で循環される炉内に配置される。線形傾斜線は、線５０１および５０２の各データの組に適合され、センサの特定の動作範囲は、点線５０１および５０４間に示される。各傾斜線５０１および５０２の傾きを使用して、全範囲の温度振れ当たり１４Ｈｚとして駆動周波数の感度を推定することができる。
【０１５０】
図６の説明
図６は、傾斜線６０１および６０２上の同一の２つのセンサに関する流体比重に対する駆動周波数のグラフである。センサは、傾斜線６０３および６０４に関して示されるように、その流体密度が１．０ＳＧから１．３ＳＧのスラリの流量を測定するために詳述される。３つの流体が、センサの密度動作範囲にわたって使用される。３つのデータ点は各センサに関して取られ、傾斜線はデータに適合される。各傾斜線の傾きを使用することは、ＦＳ密度の振れ当たり４Ｈｚとして駆動周波数の感度を推定することができる。これは、有意であると思われるが、各コリオリ流量計が、この範囲内の特定の流体を使用して特定のプロセスに設置されていることに留意すべきである。さらに、一旦設置されると、使用者は、通常、デバイス内の新たなプロセス流体による誤差を排除して、実際の流れ出力に対してプロセスを較正する。
【０１５１】
図７〜図１２の説明
図７〜図１２は、流れ式１．５の較正定数
【０１５２】
【数４８】
2008513774.tif 000050
【０１５３】
が、本発明の較正手順を使用して導かれる方法を説明する。これらの較正定数は、式１．１０を使用して導かれる。一旦導かれると、これらは、測定された流量
【０１５４】
【数４９】
2008513774.tif 000051
【０１５５】
を決定するために、駆動周波数ＦおよびΔｔ（流れに引き起こされた時間遅延）の測定された値とともに流れ式１．５で使用される。これは、以下の段落で詳細に説明される。較正定数
【０１５６】
【数５０】
2008513774.tif 000052
【０１５７】
は、次に説明されるように４レベルの手順を使用して導かれる。
【０１５８】
基本コリオリ流量計および較正されるべきコリオリ流量計は直列に接続され、試験流れが加えられる。以下の表１のラン１〜４に対応する流れデータが、較正のために使用される。基本試験流量計の質量流れおよびΔｔに対する温度／周波数寄与を同定するための試験マトリクスが、表１に示される。基本コリオリ流量計および直列に接続された試験されるコリオリ流量計からの測定される質量流れは、図７に示される。
【０１５９】
【表１】
2008513774.tif 000053
【０１６０】
表１の４つの試験ランを使用して、基本コリオリ流量計および直列に接続された試験コリオリ流量計からの測定される質量流れは、図７に示される。４つの試験ランは、使用される基本コリオリ流量計に関する、対応する温度値、駆動周波数、および
【０１６１】
【数５１】
2008513774.tif 000054
【０１６２】
とともに、図７に示される。線７０３は、基本コリオリ流量計の流量を表す。
【０１６３】
図８は、図７の４つの試験ランに関して得られたデータを示す。これは、式１．１０に関して以降に説明されるように、較正定数
【０１６４】
【数５２】
2008513774.tif 000055
【０１６５】
の値を導くため使用されるデータプロファイルである。線８０３は、基本コリオリ流量計の流量を表す。
【０１６６】
図９は、一定流れ状態に関する周波数および温度（ＲＴＤ）補償の両方を使用する結果を示す。両方法は、一定流れ条件の間にコリオリ流量計の補償に関して良好なデータ適合を与える。図９は、線９０１上の駆動周波数、線９０２上の温度、線９０３上の各ランに関する流量
【０１６７】
【数５３】
2008513774.tif 000056
【０１６８】
、および線９０５上の誤差割合を示す。補償の両方法の結果は、それらは、両方とも一定流れに関して一致するので、線９０５によって表される。この精度は、全ての４つの試験ランの線９０５を横切る両方法に関するゼロ誤差によって示される。
【０１６９】
図１および図１５に示される流量計電子装置１２１は、図７〜図９に示される動作を実施するために必要なデータ処理機能を実行する。
【０１７０】
図１０および図１１の説明
図１０は、本発明の方法および装置が、どのように較正定数を導くかを説明するブロック図１０００である。図１０は、それぞれコリオリ流量計電子装置１２１のメモリ１５０２に格納された１つ以上のプログラム命令を表す、複数の処理またはプログラムステップを開示する。命令は、コリオリ流量計電子装置１２１のプロセッサ１５０２によって実行され、結果は、流量計電子装置のメモリ１５０１に格納されるか、または経路１２２を介して使用者へ出力される。図１０のプロセスは、較正定数
【０１７１】
【数５４】
2008513774.tif 000057
【０１７２】
を導く。導かれた較正定数は、図１３に入力され、図１３で、それらは、温度補償された質量流量
【０１７３】
【数５５】
2008513774.tif 000058
【０１７４】
を導くために使用される。
【０１７５】
図１０で、要素１００２は、図１のＬＰＯおよびＲＰＯから入力ピックオフ信号を受信し、それらを要素１００４に与え、要素１００４は、試験下の流量計の検出されたΔｔおよび駆動周波数Ｆを導くために受信した情報を使用する。要素１００６は、直列に接続された基準流量計の測定された流量
【０１７６】
【数５６】
2008513774.tif 000059
【０１７７】
を表す信号を要素１００３から受信する。要素１００６は、要素１００４および１００３から上記で示された情報を受信し、式１．１０を解くことによって、較正定数
【０１７８】
【数５７】
2008513774.tif 000060
【０１７９】
を導くためにそれらを使用する。
【０１８０】
導かれた較正定数は、要素１００６から図１１の要素１１０６に及ぼされる。要素１１０２は、試験下の流量計に関する図１のピックオフＬＰＯおよびＲＰＯから入力ピックオフ信号を受信する。この情報は、要素１１０４に及ぼされ、要素１１０４は、試験下の流量計のΔｔおよび駆動周波数Ｆを導き、それらを要素１１０６に及ぼす。要素１１０６は、要素１１０６に示される式１．５を使用することによって、試験下の流量計の温度補償された質量流量を導くために、要素１１０４および１１０６の出力を受信する。項ΔｔおよびΔｔ０は、要素１００６によって導かれる。式１．５の分子および分母における式Ｆ−Ｆ０は、要素１１０４から要素１１０６によって得られる。項αＦは、要素１１０４によって得られる。項
【０１８１】
【数５８】
2008513774.tif 000061
【０１８２】
および
【０１８３】
【数５９】
2008513774.tif 000062
【０１８４】
が、要素１１０４から得られる。
【０１８５】
要素１１０６は、流量計電子装置１２１から図１の出力１２２上で使用者への温度補償された質量流量出力を提供するために、式１．５の右側の全ての項を用いる。
【０１８６】
図１２の説明
図１２は、本発明が、式１．１０を使用して、較正定数
【０１８７】
【数６０】
2008513774.tif 000063
【０１８８】
を導くために用いる方法を示す。試験下の流量計（ＦＭＵＴ）の較正定数
【０１８９】
【数６１】
2008513774.tif 000064
【０１９０】
の導関数は、以下を必要とする。すなわち、
試験下のコリオリ流量計と直列に接続された、直列に接続された基準流量計からの実際の流れ測定値と、
ＦＭＵＴからの温度測定値と、
ＦＭＵＴからの駆動周波数測定値とである。
【０１９１】
これらの測定値は、ＦＭＵＴが、以下に示されるように表１に示されるプロセス条件を受ける間に行われる。
【０１９２】
【表２】
2008513774.tif 000065
【０１９３】
実際の基準質量流れおよび流体温度は、ＦＭＵＴが較正される流れ抵抗の制御性における制限のために、理想的な基準質量流れおよび流体温度とは異なることがある。
【０１９４】
表１の各ランに関して、複数の実際の質量流れの測定値、ＦＭＵＴ温度、およびＦＭＵＴ駆動周波数が行われる。以下のようであるとする。
【０１９５】
Ｍ＝ラン１の間の３つの前述の量の測定値の＃
Ｎ＝ラン２の間の３つの前述の量の測定値の＃
Ｏ＝ラン３の間の３つの前述の量の測定値の＃
Ｐ＝ラン４の間の３つの前述の量の測定値の＃
図８の較正ランの間に、基準質量流れ
【０１９６】
【数６２】
2008513774.tif 000066
【０１９７】
、ＦＭＵＴ温度、およびＦＭＵＴ駆動周波数は、それぞれ測定されたＭ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｐ倍である。Ｍ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｐは、式１．１０を使用して解かれるパラメータの数に少なくとも等しいことが必要である。しかしながら、Ｍ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｐの合計は、解かれるパラメータの数よりかなり大きいことが推奨される。これは、何を解こうとするかの最小二乗問題の定義である。
【０１９８】
混乱を排除するために、基準質量流れの測定値、ＦＭＵＴ温度、およびＦＭＵＴ周波数の総数が、Ｍの４倍であるように、Ｍ＝Ｎ＝Ｏ＝Ｐであると仮定する。次元的に、表１に示されかつ図８に示される式１．１０に示される較正の問題は、図１２にも示されている。
【０１９９】
図８のデータが取られ、かつ式１．１０が解かれると、４つの値、すなわち
【０２００】
【数６３】
2008513774.tif 000067
【０２０１】
が得られる。これらは、所望の較正定数である。項Δｔ０は、ＦＭＵＴのゼロオフセットである。この値は、従来の意味で（すなわちゼロボタンを押して）流量計をゼロにすることから得られる。項αＦは、ＦＭＵＴのゼロオフセットに対する線形周波数（したがって温度）効果である。項
【０２０２】
【数６４】
2008513774.tif 000068
【０２０３】
は、ＦＭＵＴの流れ較正要因（ＦＣＦ）である。
【０２０４】
項
【０２０５】
【数６５】
2008513774.tif 000069
【０２０６】
は、ＦＭＵＴのＦＣＦに対する線形周波数（したがって温度）効果である。これらの較正定数は今や、周波数（したがって温度）効果を補償されたＦＭＵＴ質量流れを計算するために、式１．５で使用されることができる。
【０２０７】
図１および図１５に示される流量計電子装置１２１は、図１２に示される動作を実施するために必要なデータ処理を実行する。
【０２０８】
図１３の説明
図１３は、流れ管周波数を監視しかつ熱補償を提供するために、ＲＴＤ熱センサの使用との比較として、熱補償を達成するために周波数決定を使用する結果を示す。図１３は、ＲＴＤの使用との比較として、温度補償に基づく周波数の利点を明らかに示す。線１３０３は、基本コリオリ流量計によって提供される質量流れを表す。実線１３０８は、ＲＴＤセンサを使用して得られた結果を描写する。点線１３０９は、本発明により提供される周波数監視の使用を示す。
【０２０９】
線１３０３は、駆動周波数を描写する。線１３０２は、温度を描写する。線１３０１は、結果としての質量流量を描写する。線１３０３の直線部分において、基本流量計、ＲＴＤ、および周波数の使用の結果は、質量流量における急激な変化を表す部分１３０５、１３０６、および１３０７によって表される部分においてだけ逸脱する結果を互いに重ねる。要素１３０５は、線１３０３、１３０８、および１３０９を含む。線１３０３は、基本流量計の質量流量を表す。線１３０８は、ＲＴＤの応答を表す。線１３０９は、周波数監視を使用する応答を表す。線１３０３および１３０９応答は、要素１３０５によって表される遷移期間において本質的に同一であることが理解されることができる。ＲＴＤの応答が、基本流量計の応答と比較される応答から著しく逸脱することを、要素１３０５の応答１３０８が示すことも理解されることができる。同一の観察は、要素１３０６および１３０７に対して行われることができ、要素１３０６および１３０７において、線１３０９によって描写される周波数補償を使用して得られる結果は、線１３０３によって描写されるように基本流量計の応答により近くしたがい、次に、ＲＴＤ熱補償を使用して得られる結果を表す線１３０８によって描写される結果を行う。
【０２１０】
図１３の質量流量
【０２１１】
【数６６】
2008513774.tif 000070
【０２１２】
は、図７、図８、および図９上で対応して指定された要素に対応する。
【０２１３】
図１３の解析から到達される結論は、熱補償を提供するための周波数監視の使用は、精度が、質量流量の遷移状態の間に望まれるとき、ＲＴＤの使用の精度に対してはるかに優れることである。
【０２１４】
図１および図１５に示される流量計電子装置１２１は、図１３に示される動作を実施するために必要なデータ処理を実行する。
【０２１５】
図１４の説明
図１４は、ＲＴＤの使用との比較と、周波数監視を使用する応答の比較される精度を開示する。線１４０１は、駆動周波数を描写し、線１４０２は、温度を描写し、線１４０３は、質量流量を描写する。線１４１４は、ＲＴＤの使用と比較として、周波数監視の使用によって作られる補償誤差を描写する。周波数監視に対するＲＴＤの使用は、質量流量が本質的に一定であるとき、比較できる結果を作ることが理解されることができる。しかしながら、要素１４０５、１４０６、および１４０７は、質量流量が遷移を受ける状況を示す。要素１４０５に関して示されるように、周波数監視１４１５を使用する応答は、ＲＴＤの応答１４０５で行うより近い基本流量計の質量流量１４１４に対応する。
【０２１６】
図１および図１５に示される流量計電子装置１２１は、図１４に示される動作を実施するために必要なデータ処理を実行する。
【０２１７】
図１５の説明
図１５に示されるように、流量計電子装置１２１は、プロセッサ１５０１およびメモリ１５０２を含む。
【０２１８】
プロセッサ１５０１は、従来のＣＰＵを備えることができる。代わりに、プロセッサ１５０１は、特定または汎用プロセッサまたはＤＳＰを備えることができる。メモリ１５０２は、長期間および短期間の両方で情報を格納するために、フラッシュメモリまたは従来のＲＯＭおよびＲＡＭなどの任意の種類のメモリシステムを備えることができる。
【０２１９】
流量計電子装置１２１は、経路１２３を介して入力情報を受信し、その出力情報を、経路１２２を介して使用者に与える。流量計電子装置１２１は、ピックオフＬＰＯおよびＲＰＯから経路１２３を介して入力信号を受信する。これらのピックオフ信号は、要素１００２内で図１０に示されている。ピックオフ信号は、示された機能を実行しかつその情報を要素１００６に出力する要素１００４へ、要素１００２から与えられる。要素１００２および１００４は、図１１で要素１１０２および１１０４として複製される。図１０の要素１００６は、要素１００４および１００３の出力を受信し、かつ示された較正定数を導く。図１５のメモリ１５０２およびプロセッサ１５０１は、この機能のために使用される。
【０２２０】
図１１の要素１１０６は、要素１１０６および１１０４の出力を受信し、かつ式１．５を解くことによって示される質量流量を導く。これらの機能は、図１５のメモリ１５０２およびプロセッサ１５０１によって実行される。
【０２２１】
流量計電子装置１２１のメモリ１５０２およびプロセッサ１５０１は、図５、図６、図７、図８、図９、図１２、図１３、および図１４に示される様々な計算および機能を実行するためにも使用される。
【０２２２】
請求される発明は、好ましい実施形態の記載に制限されないが、発明概念の範囲および精神内の他の修正および変更を包含することは、明白に理解されるべきである。特定の関係および式が、本発明に関連して記載されたが、本発明は、開示された式および関係の修正を含み、かつ開示された式および関係の修正を使用して実施されることができることは理解されるべきである。また、方法および装置は、コリオリ流量計に関連して示されたが、本発明の方法および装置は、金属、可塑剤、またはガラス流れ管を有するコリオリ流量計を含む、任意の種類のコリオリ流量計とともに使用されることができることは、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０２２３】
【図１】本発明を具体化する第１の例示的なコリオリ流量計の斜視図を示す。
【図２】図１の実施形態の上面図を示す。
【図３】図１の実施形態の前面図を示す。
【図４】図２の線４−４に沿って取った断面図を示す。
【図５】駆動周波数と流れ管温度との間の関係を示すグラフを示す。
【図６】駆動周波数と材料密度との間の関係を示すグラフを示す。
【図７】較正の間のデータの収集を示すグラフを示す。
【図８】較正の間のデータの収集を示すグラフを示す。
【図９】較正の間のデータの収集を示すグラフを示す。
【図１０】コリオリ流量計を較正しかつ質量流量
【数６７】
2008513774.tif 000071
を決定するために使用される方法の流れ図を示す。
【図１１】コリオリ流量計を較正しかつ質量流量
【数６８】
2008513774.tif 000072
を決定するために使用される方法の流れ図を示す。
【図１２】較正定数の導出を示す図を示す。
【図１３】熱補償を提供するためにＲＴＤに対する周波数変化の使用の精度比較を示す。
【図１４】熱補償を提供するためにＲＴＤに対する周波数変化の使用の精度比較を示す。
【図１５】図１の流量計電子装置１２１のさらなる詳細を示す図である。
【図１】
2008513774.tif 000104
【図２】
2008513774.tif 000105
【図３】
2008513774.tif 000106
【図４】
2008513774.tif 000107
【図５】
2008513774.tif 000108
【図６】
2008513774.tif 000109
【図７】
2008513774.tif 000110
【図８】
2008513774.tif 000111
【図９】
2008513774.tif 000112
【図１０】
2008513774.tif 000113
【図１１】
2008513774.tif 000114
【図１２】
2008513774.tif 000115
【図１３】
2008513774.tif 000116
【図１４】
2008513774.tif 000117
【図１５】
2008513774.tif 000118
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月2日(2007.1.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
温度補償のためにＲＴＤ熱センサの使用に関連する複数の欠点がある。第１の欠点は、センサに加えられた重量が、流れ管の振動特徴を変更しかつ出力信号の精度を劣化させるので、熱センサは、流れ管の振動部分に取り付けられることができないことである。したがって熱センサは、コリオリ流量計に対する他の場所、またはコリオリ流量計の入力または出力ラインに取り付けられなければならない。このため、熱センサは、流れ管の振動部分内のプロセス材料の温度を直接測定するために使用されることができない。正確な温度補償は、流れ管の活性部分内の材料の温度が測定されることを必要とするので、流量計の入力または出力ライン上の搭載位置などの他の搭載位置の使用は、所望の温度とは異なる温度を結果として生じる。これは、流量計電子装置によって生成される温度補償された流量出力信号における不正確性を引き起こす。
熱センサの使用の第２の欠点は、それら熱センサが、振動する流れ管の活性部分上に搭載されないので、熱センサが熱変化を検出する時間と、流れ管材料の温度が変化する時間との間の固有の時間差が存在することである。この時間差は、流量計によって生成される補償された質量流量出力信号におけるさらなる不正確性を結果として生じる。
従来技術は、「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｆｌｕｉｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ  ｍｅｔｅｒ（コリオリ質量流量計における圧縮可能な流体補償のためのシステムおよび方法）」との名称の米国特許第６５０２４６６号を含み、この特許は、流れ管、および変化する振動周波数で流れ管を励起することができる流れ管に結合された励起回路を有するコリオリ質量流量計、および流体圧縮性の効果を補償するために該コリオリ質量流量計を動作する方法を開示する。一実施形態において、コリオリ質量流量計は、（１）第１の振動周波数で流れ管を通って流れる流体の第１の質量流量、および第２の振動周波数での流体の第２の質量流量を測定する、流れ管に結合された流量測定回路と、（２）流体の周波数応答、および周波数応答から流体圧縮性補償調整を決定するために、第１および第２の質量流量を用いる流量測定回路に結合された流体圧縮性補償回路とを含む。
従来技術は、「Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  ｔｕｂｅ  ｍｅｔｅｒ（振動管計器）」との名称の国際特許出願第００／７１９７９号パンフレットを含み、この特許出願は、コリオリ流量計などの振動管計器において、密度などの流体パラメータの正確な測定が、振動特徴、特に２つの異なる振動モードの共振周波数を測定することによって、実質的に応力に無関係に得られることができる。応力または他の変数は、測定値から決定されることができる。応力の測定値または応力の補償は、振動特徴に直接基づくので、応力を測定するために従来の歪みゲージを使用することによって得られるより、より良好な精度が、得られることができる。開示されるこの技術は、流量計設計に特定の制約を必要とすることなく正確な結果を与えることができる。
従来技術は、「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ（振動測定機器）」との名称の欧州特許出願公開第０７０１１０７号を含み、この特許出願公開は、位相差計算ユニットによって得られる位相差の精度が、周波数比計算ユニットの出力を介する訂正によって改善され、温度計算ユニットが、流体の質量流量または密度を示す振動センサの各出力信号の位相または時間差が、測定パイプ上の温度および軸方向力の関数であること、または軸方向力が、２つの共振周波数間の比の関数であることを考慮することを開示する。
【国際調査報告】
2008513774.tif 000119
2008513774.tif 000120