(57)【要約】【課題】多相流ないしは多相流における位相成分の変化が発生しても、連続的な質量流量測定動作を行うことができるコリオリ質量流量測定装置の作動方法を提供する。【解決手段】励振により得られた応答位相および該応答位相の変化速度を検出し、所定の関数を用いて応答位相の検出された変化速度から得られる周波数値だけ応答周波数を変化する。【選択図】図１
2008014949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリオリ質量流量測定装置の作動方法であって、
少なくとも１つの測定管を有し、該測定管は所定の励振周波数および所定の励振位相で励振される、コリオリ質量流量測定装置の作動方法において、
前記励振により得られた応答位相および該応答位相の変化速度を検出し、所定の関数を用いて前記応答位相の検出された変化速度から得られる周波数値だけ前記応答周波数を変化することを特徴とする、コリオリ質量流量測定装置の作動方法。
【請求項２】
前記励振位相と応答位相との位相差を所定の位相値に制御する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所定の位相値は０である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
コリオリ質量流量測定装置の作動方法であって、
少なくとも１つの測定管を有し、該測定管を励振信号により励振させ、該励振により得られる振動信号を検出し、Ａ／Ｄ変換を実施し、前記検出された振動信号を使用して前記測定管を通流する媒体の少なくとも１つのパラメータを検出し、且つ前記励振の少なくとも１つのパラメータを確定する、コリオリ質量流量測定装置の作動方法において、
前記測定管を通流する媒体のパラメータの検出に使用される振動信号のＡ／Ｄ変換は、前記励振のパラメータの確定に使用する振動信号のＡ／Ｄ変換には依存しないことを特徴とする、コリオリ質量流量測定装置の作動方法。
【請求項５】
前記測定管を通流する媒体のパラメータの検出に使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の時定数は、前記励振のパラメータの確定に使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の時定数とは異なる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記励振のパラメータの確定に使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の限界周波数は、前記測定管を通流する媒体のパラメータの検出に使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の限界周波数よりも大きい、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
２つの相互に異なるＡ／Ｄ変換器を使用するか、別個のフィルタ段を有するＡ／Ｄ変換器を使用するか、別個の信号に対する内部タップを有するＡ／Ｄ変換器を使用する、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
コリオリ質量流量測定装置の作動方法であって、
少なくとも１つの測定管を有し、該測定管を部分時間領域で周期的な少なくとも１つのアナログ励振信号を用いて励振させ、該励振から得られたアナログ応答信号を検出し、Ａ／Ｄ変換器を用いてＡ／Ｄ変換を実施し、ディジタル応答信号を供給し、該ディジタル応答信号をディジタル励振信号の検出に使用し、該ディジタル励振信号にＤ／Ａ変換を実施し、アナログ励振信号を得る、コリオリ質量流量測定装置の作動方法において、
前記Ａ／Ｄ変換器ないし前記Ｄ／Ａ変換器のそれぞれの装置固有の無駄時間に所定の付加的な無駄時間を付加することを特徴とする、コリオリ質量流量測定装置の作動方法。
【請求項９】
少なくとも１つの無駄時間は前記励振信号の半周期の整数倍に相当するよう無駄時間を調整する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
コリオリ質量流量測定装置の作動方法であって、
少なくとも１つの測定管を有し、該測定管を周期的な励振信号により励振させ、該励振から得られた振動信号を検出し、該振動信号の振幅を調整量としての前記励振信号の振幅を用いて所定の値に調節する、コリオリ質量流量測定装置の作動方法において、
前記励振信号の振幅を該励振信号のゼロ交差時に調整することを特徴とする、コリオリ質量流量測定装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの測定管を有する次の形式のコリオリ質量流量測定装置の作動方法に関する。すなわち、測定管を所定の励振周波数および所定の励振位相によって励振する形式の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ質量流量測定装置は一般的に、媒体が通流する測定管を１つだけ有するかまたは複数有し、この媒体の質量流量を求めるために構成されている。したがって例えば、真っ直ぐな測定管を１つだけ有するコリオリ質量流量測定装置と、湾曲して延在する２つの測定管を有するコリオリ質量流量測定装置が存在する。
【０００３】
このようなコリオリ質量流量測定装置では、媒体が通流する測定管が機械的な振動系を形成し、この振動系は流動媒体によって影響されるのが普通である。したがって、媒体の密度が振動系の共振周波数を変化させ、それと同時に、媒体の質量流量が振動形態も変化させる。このようにして、質量流量の他にとりわけ、流動媒体の密度も求めることができる。
【０００４】
コリオリ質量流量測定装置は高い測定精度を特徴とし、０．１％を下回る精度で質量流量の測定を行うことができる。さらに、コリオリ質量流量測定装置によって質量流量の他に、部分的には１次的な測定値から導出される別の値も求めることができる。このように導出された、測定管を流れる媒体のパラメータの例に、この媒体の容積流量、質量量、容積量および濃度がある。したがってコリオリ質量流量測定装置は、１次的な測定タスクにのみ使用されるだけでなく、付加的にプロセスに関する重要な２次的な診断情報および品質情報を提供することも多い多変数の測定装置である。
【０００５】
コリオリ質量流量測定装置において問題であるのは、例えば２相流等の多相流である。多相流の例として、すなわち具体的には２相流の例として、液体中の気泡がある。これは例えば、弁またはポンプの空洞形成によって引き起こされるか、または未封止部分での空気の吸気によって引き起こされる。２相流の例にはさらに、液体中の固体から成る系がある。これは例えば、媒体が流れる管路系における堆積物の結晶化または突然の剥離によって引き起こされる。２相流の例として最後に、不溶性の液体の混合物すなわちエマルジョンがある。これは例えば、管路系を流れる媒体の交代によって引き起こされる。
【０００６】
コリオリ質量流量測定装置の作動時に多相流が発生した場合、ないしは、多相流の位相の比が変化した場合、一般的には、媒体が流れる測定管の共振周波数も変化する。測定管は典型的には共振周波数で励振されるので、測定管の励振の追従制御を行わなければならない。従来の方法ではこのことはしばしば、動作点の消失に繋がり、すなわち励振の周波数および位相を新たに検出しなければならず、実際にはコリオリ質量流量測定装置の再始動が必要になる。しかし、再始動のフェーズ中に質量流量測定を行うことはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の課題は、前述の形式のコリオリ質量流量測定装置の次のような作動方法を提供することである。すなわち、多相流ないしは多相流における位相成分の変化が発生しても、連続的な質量流量測定動作を行うことができる作動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、励振により得られた応答位相および該応答位相の変化速度を検出し、所定の関数を用いて応答位相の検出された変化速度から得られる周波数値だけ応答周波数を変化することにより解決される。
【０００９】
さらにこの課題は、測定管を通流する媒体のパラメータの検出に使用される振動信号のＡ／Ｄ変換は、励振のパラメータの確定に使用する振動信号のＡ／Ｄ変換には依存しないことにより解決される。
【００１０】
さらにこの課題は、Ａ／Ｄ変換器ないしＤ／Ａ変換器のそれぞれの装置固有の無駄時間に所定の付加的な無駄時間を付加することにより解決される。
【００１１】
さらにこの課題は、励振信号の振幅を励振信号のゼロ交差時に調整することにより解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明によるこのような解決手段は、応答位相の変化速度が励振周波数と励振モードで実際に生じた共振周波数との差周波数の関数であるという認識を基礎としている。本発明ではこの認識は、励振周波数を非常に迅速に追従制御してコリオリ質量流量測定装置の動作点を消失しないようにするために利用される。
【００１３】
本発明の有利な発展形態ではさらに、励振位相と応答位相との間の位相シフトを所定の位相値に調整し、すなわち有利には、０に設定された位相値に調整する。
【００１４】
本発明はさらに、少なくとも１つの測定管を有するコリオリ質量流量測定装置の次のような作動方法にも関する。すなわち、測定管を励振信号によって励振し、それによって発生した振動信号を検出してＡ／Ｄ変換を実施し、検出された振動信号を使用して、測定管を流れる媒体の少なくとも１つのパラメータを求め、励振の少なくとも１つのパラメータを決定する作動方法にも関する。
【００１５】
上記の課題を解決するため、コリオリ質量流量測定装置のこの作動方法では、測定管を流れる媒体のパラメータを求めるために使用される振動信号のＡ／Ｄ変換は、励振のパラメータを決定するために使用される振動信号のＡ／Ｄ変換に依存しない。
【００１６】
これら２つのＡ／Ｄ変換が相互に「依存しない」ということは本発明では、これらのＡ／Ｄ変換のパラメータを相互に別個に選択できることを意味する。本発明の有利な発展形態ではとりわけ、測定管を流れる媒体のパラメータを求めるために使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の時定数は、励振のパラメータを決定するために使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の時定数と異なる。本発明の有利な発展形態ではさらに、励振のパラメータを決定するために使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の限界周波数は、測定管を流れる媒体のパラメータを求めるために使用される振動信号のＡ／Ｄ変換の限界周波数より大きい。
【００１７】
最後に、本発明の有利な発展形態ではとりわけ、相互に異なる２つのＡ／Ｄ変換器を使用するか、または別個のフィルタ段を有するＡ／Ｄ変換器を使用するか、または別個の信号に対する内部タップを有するＡ／Ｄ変換器を使用することによって、これら２つのＡ／Ｄ変換はここで言及されているように「依存しない」ようにすることができる。
【００１８】
本発明はさらに、少なくとも１つの測定管を有するコリオリ質量流量測定装置の次のような作動方法にも関する。すなわち、測定管を少なくとも部分時間領域で周期的なアナログの励振信号によって励振し、このようにして得られたアナログの応答信号を検出し、Ａ／Ｄ変換器によって該応答信号にＡ／Ｄ変換を施してディジタルの応答信号を形成し、該ディジタル応答信号を使用してディジタルの励振信号を求め、Ｄ／Ａ変換器によってディジタル励振信号にＤ／Ａ変換を実施し、アナログの励振信号を形成する作動方法にも関する。
【００１９】
上記の課題はコリオリ質量流量測定装置のこのような作動方法では、Ａ／Ｄ変換器ないしはＤ／Ａ変換器のその時点の装置固有の無駄時間に所定の付加的な無駄時間を加えることによって解決される。
【００２０】
したがって本発明では、可能な限り短い無駄時間を実現する試みを行うのではなく、安定的な制御区間が得られるような無駄時間に調整する試みを行う。本発明の有利な発展形態ではとりわけ、励振信号の半周期の整数倍に相応するように、無駄時間のうち少なくとも１つの無駄時間を調整する。
【００２１】
本発明はさらに、少なくとも１つの測定管を有するコリオリ質量流量測定装置の次のような作動方法にも関する。すなわち、測定管を周期的な励振信号によって励振し、それによって得られた振動信号を検出し、調整量として励振信号の振幅を使用して振動信号の振幅を所定の値に調整する作動方法にも関する。
【００２２】
上記課題はコリオリ質量流量測定装置のこのような作動方法では、励振信号の振幅を励振信号のゼロ交差で調整する。このようにして信号雑音差は拡大され、駆動性能の効率が改善される。
【００２３】
本発明では最後に次のような方法も提供する。すなわち、コリオリ質量流量測定装置の作動周波数および駆動性能の分散を求めるか、ないしは測定管の減衰を求めることにより、制御回路パラメータを自動的に適合する方法も提供する。
【実施例】
【００２４】
以下に図を参照しながら本発明の有利な実施例を詳細に説明する。
【００２５】
従来のコリオリ質量流量測定装置は精度および信頼性に関して単相流での動作を特徴としている。こうした信頼性は一般に多相流では得られない。多相流とは相互に異なる物理特性を有する少なくとも２つの相から成る流れであると理解されたい。ここで各相は同一の物質から成ることも異なる物質から成ることもある。相とは流れのうち空間的に制限された均質の領域をいう。例として液体‐固体流、気体‐液体流、気体‐固体流、水‐蒸気流および水‐空気流などが挙げられる。多相流は特に充填、吐出、プロセス経路、バルブ開閉などの過程や流源において発生する。
【００２６】
多相流が用いられる場合、典型的には大きな測定誤差が発生する。その大きな原因は測定管が非対称に充填され、通流される測定管の共振周波数がきわめて急速に変動することである。また測定管内での２次流の発生および消失は減衰の急速な変動を引き起こす。つまり２次流が発生すると急速に減衰が発生し、２次流が消失すると急速に減衰が消失する。基本的にこうした２次流は多相流の密度が種々に異なることにより発生する。
【００２７】
不安定な流れおよびこれにともなう共振周波数の急速な変化に起因する測定管での減衰の急速な発生および消失により、流れの変化に比べて緩慢な従来の制御プロセスでは、頻繁に動作点の消失が生じていた。この場合、測定管の振動を維持するための最大可能出力がもはや充分には得られない。その結果コリオリ力はもはや誘導されず、測定流を測定することができなくなる。またそれ以外の場合には、多相流の存在により、測定管の振動ひいては測定流の測定可能性を維持するための測定管の振動にエネルギがポンピングされ、多相流の急激な始動における全エネルギが測定管を新たな共振周波数で励振させてしまい、測定管の変形ないしは損傷を回避するために予測的遮断が必要となる。このことから、コリオリ質量流量測定装置を駆動するこの種のプロセスでは、多相流の発生時の動作点の消失をなくすことが望まれている。
【００２８】
以下に、唯一の直線状の測定管を備えたコリオリ質量流量測定装置に基づいて、本発明の有利な実施例を説明する。この測定管の振動は次のような２次の物理数学モデルによる駆動モードに対する振動子によって簡単化されて記述される。
【００２９】
【数１】
2008014949.tif 000003
【００３０】
伝達関数は３つのパラメータ、すなわち、ばね定数ｃ１，振動質量ｍ１および減衰係数ｄ１を有している。これを求める式は次のようになる。
【００３１】
【数２】
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【００３２】
測定管のパラメータｍ１，ｄ１は多相流により急速に変化する。振動質量ｍ１および減衰係数ｄ１の変化にしたがって、時間に依存して強く変化する系が発生する。これは制御のダイナミクスが系の変化のダイナミクスに遅れぬよう措置を講ずる必要があり、そうしないとプロセスパラメータの測定の中断が不可避となることを意味する。
【００３３】
制御のダイナミクスは、コリオリ質量流量測定装置の機械的構造のほか、
ａ）速度および速度により考慮されるその時点の共振周波数の位置
ｂ）使用されるハードウェアコンポーネントに群速度または無駄時間があるときのコリオリ質量流量測定装置の安定性およびダイナミクス特性
ｃ）供給される調整量の利用効率
ｄ）使用される制御アルゴリズムと質量流量測定装置との適合の程度
によって定まる。
【００３４】
これらの点を考慮して以下では３つの制御法を定める。すなわち、強制励振、自律励振、および、強制励振と自律励振の組み合わせであるハイブリッド励振である。わかりやすくするために、測定装置の制御のためのモデルを簡単化し、駆動モードのふるまいが前掲の式（１）の伝達関数によって表されるものとする。つまり、コリオリモードなどの他の固有形態および固有形態どうしの結合は、ここでの制御の説明では考慮しない。このことは、有利には駆動モードが測定装置を共振によって駆動する振動形態となるので、有意義である。したがって動作点での制御に対してこの振動形態を定める。
【００３５】
強制励振では、測定管の駆動力は、前述した有利な本発明の実施例にしたがって、被制御のジェネレータから図１に示されているように供給される。ここでジェネレータの制御は、測定管の力に比例する励振と速度に比例する応答との間の位相がゼロとなるように行われる。また、速度信号の振幅が設定され、一定に維持される。
【００３６】
従来の適用方式では、位相制御に際して、駆動モードの出力信号の周波数と励振信号の周波数とが等しいことが基礎となっていた。しかし本発明ではこの仮定を用いない。なぜならこの仮定は、測定管が一般に多相流のもとでは発生しない準定常状態にあることを前提にしないと成立しないからである。状態遷移がある場合、出力信号は少なくとも減衰した共振周波数信号と強制励振信号との重畳から成る。したがって次式が成り立つ。
【００３７】
【数３】
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【００３８】
ここでωは強制励振の周波数であり、パラメータＡ，Ｂは一般的な質量流量測定装置およびこれを通流する流体の特性の関数である。この式（３）の出力信号はその時点の共振周波数の位置に関する情報を含む。自律的に駆動され、強制励振が行われず、励振信号が自律的振動から導出される従来の質量流量測定装置では、この情報が利用されていた。したがって自律励振では出力信号に項Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ）が存在しない。
【００３９】
この強制励振の場合には、位相制御を加速するために様々な方法が使用される。これらの方法に共通しているのは、制御の際にその時点の共振周波数の周波数位置が考慮されないということである。これを行うには様々な方法があるが、以下にそのうちの２つの方法を説明する。
【００４０】
第１の有利な方法によれば、従来の強制励振の場合と同様に、出力信号は変調される。この変調のために、出力信号には既知の生成された励振信号が乗じられる：
【数４】
2008014949.tif 000006
これらの式に現れる２倍周波数成分はローパスフィルタを用いてフィルタアウトされる。しかし、強制駆動周波数とその時点の共振周波数との差周波数をもつ信号成分はさらに処理される。実際に算出される位相、すなわち、位相検出器の出力は、フィルタリングされた信号から計算される。これは次式の通りである：
【数５】
2008014949.tif 000007
【００４１】
この結果は次のようにまとめられる：準定常状態においては、計算された位相は測定管による実際の位相シフトと一致しうる。ある準定常状態から別の準定常状態へ移行する際、位相は励振周波数と共振周波数との間の周波数差の関数である速度で推移する。励振周波数とその時点の共振周波数との間の距離に関するこの重要な情報は、位相制御の速度を上げるために利用される。これが新たな励振周波数の立ち上がりを加速し、位相シフト補正量がゼロになる。その結果、測定管振動の相殺が防止される。
【００４２】
第２の有利な方法によれば、位相の変化速度に応じて、強制駆動周波数とその時点の共振周波数との差周波数の関数の信号が生成され、制御の際にその時点の共振周波数に関する情報として供給される。
【００４３】
パラメトリック励振の使用は、多相流を条件とすれば、パラメトリック励振の応答が減衰する前に、その時点の共振位置を精確かつ迅速に立ち上げることが可能になる。これにより最適な動作点の消失が防止されるため、再始動も時間のかかる動作点の探索も改めて行う必要がない。このため、様々な準定常状態の間を遷移するときでも、質量流量を測定することができる。
【００４４】
測定管をその共振周波数で励振させる場合、励振は駆動モードの初速度に比例する。このことは、励振−準定常と見なされる−が速度に比例した損失の補償に役立つことを意味している。この損失は流体の物質特性と組成とに依存する。速度信号の所望の振幅を妨害に左右されず一定に保つためには、以下に説明されるように、振幅制御が行われる。
【００４５】
振幅は、非常に迅速に、すなわち、半周期よりも短い期間内に測定される。なお、ここに記載された本発明の有利な実施例によれば、この測定は絶対最大値探索または勾配法に従って行われる。第１の方法では、半周期内で最も絶対値の大きなサンプリング値が有利には再帰的に求められる。第２の方法では、速度信号の勾配の絶対値が最小のときの最大値が求められる。同様に、これら２つの方法によって求められた値の加重結合を用いてもよい。
【００４６】
続いて、流動する質量粒子のインパルスが飛躍的に変化しないように、振幅制御の調整量が変化させられる。これにより、測定目的での流体への妨害が少なくなり、駆動出力ないし制動力の効率が向上する。なぜならば、高調波成分の少ないできるだけ純粋な正弦波状の励振信号が使用されるからである。これを達成するために、励振信号の振幅が、有利には駆動信号のゼロ交差において、あるいはゼロ交差の近くで変化させられる。
【００４７】
自律励振の場合には、出力信号において、一般に広帯域の加法的なパラメトリック励振に基づく、または、動作中であれば乗法的なパラメトリック励振に基づく自律振動が確立されていることが前提される。出力信号は、帯域通過特性をもった機構のフィルタ作用に基づき、有利には共振位置の周波数の信号を含んでおり、次の式により記述することができる：
【数６】
2008014949.tif 000008
パラメータＡ，Dは一般にコリオリ質量流量測定装置と通流する流体との特性の関数である。
【００４８】
式７による出力信号はその時点の共振周波数ω01の位置に関する情報を含んでいる。この信号は従来の自律動作型の質量流量測定装置では測定管の励振に使用される。これは、強制振動が生じずに、励振信号が、例えば図２に見られるように、有利には自律振動から導出されることを意味している。別の有利な実施形態では、自律振動から重畳してくる妨害はさらに帯域通過特性のような特別の特性をもったフィルタにより抑制される。
【００４９】
このため、自律振動の場合には位相制御回路は不要である。これは強制励振に対する共振周波数の周波数位置を迅速に制御部に渡すことができるという点で有利である。しかし、密度と流量の測定のためには、共振周波数を正確に決定しなければならないという点では不利である。結局、主な欠点は、共振周波数の周波数位置が例えば多相流などの妨害によって失われてしまうことにある。これは、急速に減衰が進み、振動に蓄積されている全エネルギが急速に散逸して、悪くすれば、出力信号がほぼ非周期的に低減する場合に起こりうる。この場合には共振周波数を同定するための強制励振が存在していないため、系は共振周波数に関する諸々の情報を欠いており、コリオリ質量流量測定装置は動作点を設定することができないので、流量の測定も行うことができない。この場合、従来のコリオリ質量流量測定装置では、始動フェーズ中に強制励振による再始動が必要とされるが、これには相当の時間がかかる。この方式は、非定常相をもつ流体の場合のように、流量比が急速に変化する場合には、高い信頼性をもって使用することはできない。この問題を解決するために、ここでは２つの方法が使用される：
第１の方法は前述のように迅速な振幅制御を用いる。振幅制御器としては、ＰＩ，ＰＩＤ−ＶＺＩなどの様々なタイプの制御器を使用することができる。ここでは、有利には、駆動モードの減衰損を補償するディジタル補償制御器が使用される。有利には、次の制御規則が使用される；
【数７】
2008014949.tif 000009
ここで、ｕは制御器の出力であり、ｐは増幅係数であり、ｗは振幅の目標値であり、ｙは振幅の実際値である。
【００５０】
第２の択一的に使用可能な方法はハイブリッド制御であり、このハイブリッド制御は強制励振ないし自律励振を用いる制御の組み合わせである。この制御により、２つの方法の利点を共に利用することができる。有利な実現形態においては、強制される共振周波数とその時点の共振周波数との周波数差に依存して、位相制御の関連において前述したように、出力信号の一部が直接的にフィードバックされる。
【００５１】
コリオリ質量流量測定装置の時間特性は、殊に２つのパラメータによって影響を受ける。すなわち、サンプルレートと、ハードウェアコンポーネントにおける群速度、すなわち無駄時間である。位相制御器と振幅制御器の特性の検査により、制御特性はサンプリングレートに依存することが分かった。この場合、位相制御回路は振幅制御回路よりも感度がよい。サンプリング周波数が高くなればなるほど補正時間は短くなる。８ｋHz以上のサンプリングレートでは改善のレベルが低下し、約１００ｋHzにおいては著しい改善をもはや確認することはできない。
【００５２】
駆動モードの伝達関数を単純に考察すると、すなわち２次の線形の系とは異なるモードの結合を考慮せず、無駄時間Ｔdを有する例えばＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器を考慮すると伝達関数は以下のようになる。
【数８】
2008014949.tif 000010
【００５３】
無駄時間が無ければ、全ての比例的なフィードバックに関して制御区間は安定している。しかしながら無駄時間を認める場合には、無駄時間は振幅マージン（Reserve）および位相マージン、したがって制御回路の動的なふるまいに影響を及ぼし、その結果、伝達関数のパラメータに依存して、不安定な制御区間が生じる可能性がある。接続されている制御区間の安定性はパラメータおよびその変更速度に依存する。２相流においては常に生じる迅速なパラメータ変化を検査すると、調節された位相マージンおよび振幅マージンを非常に迅速に低減し、その結果振動傾斜が生じる。
【００５４】
コリオリ質量流量測定装置においては、非常に強く相互に結合されている２つの非線形の制御回路が設けられており、その動的な時間特性は分析的に問題になる。したがって一方では実験により２つの制御回路における無駄時間の影響が検査される。このために可変の無駄時間を有する無駄時間素子がＤ／Ａ変換器の上流側、またはＡ／Ｄ変換器の下流側に取付けられている。検査においては無駄時間が変化させられ、種々の飛躍的な変化を有する応答が記録された。結果として、所定の無駄時間において、例えばＤ／Ａ変換器ないしＡ／Ｄ変換器に起因する無駄時間においては、この無駄時間を有利にはソフトウェアにおいて延長させ適合できることが確認された。したがって本発明によれば、制御回路の安定性および動的なふるまいを改善することができる。
【００５５】
前述のように、系の安定性に関する制御回路における群速度ないし無駄時間の綿密な考察が必要である。殊に、例えば２相流において生じるようなパラメータ変化が生じる場合には、無駄時間が変更された系パラメータと共に常に安定した制御回路を生じさせることが保証されなければならない。さらには可能な限り短い無駄時間を使用することが重要であり、これにより迅速な制御、殊に妨害の迅速な補正を実現することができる。
【００５６】
ロバストな安定性、すなわち大きな位相マージンおよび振幅マージンに関しては、無駄時間を適切に選定し、制御することが重要である。このことは例えば以下の措置により行うことができる。
−可能な限り短い群速度を有するＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器を選択する。
−種々の時定数を有し、一方では制御のため、他方では妨害特性の測定のために別個のＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器を使用するか、一方では制御のため、他方では妨害特性の測定のために別個のフィルタ段を有するＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器を使用するか、別個の信号に対する内部タップを有するフィルタを使用する。
−Ａ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器のディジタルＦＩＲフィルタの所定の群速度において可能な限り短い無駄時間を維持するために可能な限り高いサンプリングレートを使用する。
−安定した、さらに高速な系特性が得られる所定の無駄時間を所期のように調節するために、ソフトウェアにおけるバッファ、ディジタルフィルタおよびソフトウェアにおける計算上の位相シフトを使用する。
【００５７】
ハードウェアによって一定に設定されている無駄時間およびソフトウェア的に付加的に導入される無駄時間から得られる結果としての無駄時間を動作点に固定的に結合することができる。このことは付加的な無駄時間が振動周期に動的に適合されることを意味する。つまり結果として生じる無駄時間を例えば半分の周期持続時間の倍数に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】被制御のジェネレータを介した測定管の励振の様子を示す概略図である。
【図２】直接のフィードバック結合による測定管の励振の様子を示す概略図である。
【図１】
2008014949.tif 000011
【図２】
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