(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の流体が内部を流れる管体に取り付ける検出部及び変換部を備えるコリオリ流量計の前記変換部に接続可能であり、校正時に模擬位相信号を出力する模擬信号出力部と、正弦波デジタルデータを生成する正弦波デジタルデータ生成部と、前記正弦波デジタルデータを入力し、設定した位相角に基づいて位相をシフトした位相シフト正弦波デジタルデータを出力する位相シフト部とを備えたコリオリ流量計用シミュレータであって、
前記変換部は、前記検出部の駆動コイルにより振動する前記管体の上下流に配置した一対の振動検出コイルを接続するコイル振動受信回路部を有し、
前記模擬信号出力部は、入力した前記正弦波デジタルデータ及び前記位相シフト正弦波デジタルデータをアナログ信号に変換し、前記模擬位相信号として同期して出力する一対の入出力端子を有し、
前記模擬信号出力部の一方の入力端子には、前記正弦波デジタルデータ生成部から出力した前記正弦波デジタルデータを直接入力し、他方の入力端子には、前記正弦波デジタルデータ生成部から出力した正弦波デジタルデータを前記位相シフト部を介して、位相をシフトした前記位相シフト正弦波デジタルデータを入力し、
前記コイル振動受信回路部に前記一対の振動検出コイルの接続に代えて、前記模擬信号出力部の一対の出力端子を接続することを特徴とするコリオリ流量計用シミュレータ。
【請求項２】
前記正弦波デジタルデータ生成部は、入力したアナログ信号である正弦波信号を正弦波デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部を備えることを特徴とする請求項１に記載のコリオリ流量計用シミュレータ。
【請求項３】
前記正弦波デジタルデータ生成部は、流体を模擬した周波数に対応する前記正弦波信号を生成し、前記Ａ／Ｄ変換部に出力する正弦波発信部を備えることを特徴とする請求項２に記載のコリオリ流量計用シミュレータ。
【請求項４】
前記Ａ／Ｄ変換部は、前記検出部の前記一対の振動検出コイルの何れか一方に接続されており、該振動検出コイルからアナログ信号である正弦波信号を入力することを特徴とする請求項２に記載のコリオリ流量計用シミュレータ。
【請求項５】
測定対象の流体が内部を流れる管体に取り付ける検出部及び変換部を備えるコリオリ流量計の前記変換部に接続可能であり、校正時に模擬位相信号を出力する模擬信号出力部と、擬似温度センサとを備えたコリオリ流量計用シミュレータであって、
前記変換部は、前記検出部の駆動コイルにより振動する前記管体の上下流に配置した一対の振動検出コイルを接続するコイル振動受信回路部と、前記検出部の温度センサを接続する温度センサ入力端部とを有し、
前記コイル振動受信回路部に前記振動検出コイルの接続に代えて、前記模擬信号出力部を接続し、
前記温度センサ入力端部に前記温度センサの接続に代えて、前記擬似温度センサを接続することを特徴とするコリオリ流量計用シミュレータ。
【請求項６】
測定対象の流体が内部を流れる管体に取り付ける検出部と、該検出部の駆動コイルにより振動する前記管体の上下流に配置した一対の振動検出コイルを接続するコイル入力端部を有する変換部とを備え、前記管体に流れる流体の流量、密度を算出するシミュレータを内蔵したコリオリ流量計において、
前記一対の振動検出コイルと、前記入力端部との間にコリオリ流量計用シミュレータを配置し、
前記コリオリ流量計用シミュレータは、前記一対の振動検出コイルの何れか一方の振動検出コイルからの正弦波信号を正弦波ジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記正弦波デジタルデータを入力し、設定した所定の位相角に基づいて位相をシフトした位相シフト正弦波デジタルデータを出力する位相シフト部と、前記正弦波ジタルデータ及び前記位相シフト正弦波デジタルデータを入力し、２つの前記正弦波信号に変換し、模擬位相信号として出力する模擬信号出力部と、前記模擬位相信号の入力又は前記振動検出コイルの入力を切換え可能であり、何れかの一方の前記入力を前記入力端部に出力する切換部とを備えていることを特徴とするシミュレータを内蔵したコリオリ流量計。
【請求項７】
前記正弦波デジタルデータは、前記Ａ／Ｄ変換部から直接接続されて前記模擬信号出力部に入力され、前記位相シフト正弦波デジタルデータは、前記Ａ／Ｄ変換部から前記位相シフト部を介して前記模擬信号出力部に入力されることを特徴とする請求項６に記載のシミュレータを内蔵したコリオリ流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリオリ流量計の検出部から変換部に入力される位相信号を模擬するコリオリ流量計用シミュレータ及び該シミュレータを内蔵したコリオリ流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ流量計とは、流れる流体に振動を与えた際に発生するコリオリ力が、流体の質量と速度の積に比例することから、コリオリ力を測定して流体の質量流量を求めるものである。
【０００３】
コリオリ流量計は、コリオリ力を検出する検出部と、検出したコリオリ力を質量流量に変換する変換部とを備えている。検出部では、被測定流体が流れる例えばＵ字状等の管体を振動させて、管体の上下流における異なる２点で変位を測定すると共に、管体近傍の温度を温度センサによって測定する。そして、検出部と接続している変換部では、測定された２点の変位の位相差及び周波数、温度に基づいて、被測定流体の流量と密度が算出される。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、コリオリ流量計には工場などのテスト条件下での実流による測定で得られた校正値が記憶されており、これらの校正値を用いて上述の流量、密度を正確に測定することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公表２００７−５２１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コリオリ流量計の出荷前の実流による校正処理は、テスト機器により所定密度の流体を設定された所定流量値で管体内に流動させて行う。このとき検出部では上下流における異なる２点の変位が測定され、変換部ではそれら２つの変位の位相差を抽出して流量を算出する。そして、変換部の算出した流量の測定値が、テスト機器により設定された所定流量値と一致するように校正している。
【０００７】
しかしながら、上述の校正処理では管体に実際に流体を流す必要があり、流す流体の温度や流量の均一性及び時間的な安定性にも高精度が求められるため、テスト機器は高性能で大規模なものとなり、校正作業は煩雑で時間を要するという問題がある。
【０００８】
また、コリオリ流量計の検出部で出力される位相差は、０．１〜数ｍｒａｄと微小であるため、温度等の校正処理を行う環境も厳密に制御されて安定している必要があるため、校正処理を行える場所が限られ、効率的に実施できないという問題もある。
【０００９】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、所定流量に設定した流体の模擬位相信号を生成してコリオリ流量計の変換部に出力し、コリオリ流量計毎のばらつきが少ない再現性のある校正処理を行うことを可能とするコリオリ流量計用シミュレータ及び該シミュレータを内蔵した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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るコリオリ流量計用シミュレータは、測定対象の流体が内部を流れる管体に取り付ける検出部及び変換部を備えるコリオリ流量計の前記変換部に接続可能であり、校正時に模擬位相信号を出力する模擬信号出力部と、正弦波デジタルデータを生成する正弦波デジタルデータ生成部と、前記正弦波デジタルデータを入力し、設定した位相角に基づいて位相をシフトした位相シフト正弦波デジタルデータを出力する位相シフト部とを備えたコリオリ流量計用シミュレータであって、前記変換部は、前記検出部の駆動コイルにより振動する前記管体の上下流に配置した一対の振動検出コイルを接続するコイル振動受信回路部を有し、前記模擬信号出力部は、入力した前記正弦波デジタルデータ及び前記位相シフト正弦波デジタルデータをアナログ信号に変換し、前記模擬位相信号として同期して出力する一対の入出力端子を有し、前記模擬信号出力部の一方の入力端子には、前記正弦波デジタルデータ生成部から出力した前記正弦波デジタルデータを直接入力し、他方の入力端子には、前記正弦波デジタルデータ生成部から出力した正弦波デジタルデータを前記位相シフト部を介して、位相をシフトした前記位相シフト正弦波デジタルデータを入力し、前記コイル振動受信回路部に前記一対の振動検出コイルの接続に代えて、前記模擬信号出力部の一対の出力端子を接続することを特徴とする。
また、本発明に係るコリオリ流量計用シミュレータは、測定対象の流体が内部を流れる管体に取り付ける検出部及び変換部を備えるコリオリ流量計の前記変換部に接続可能であり、校正時に模擬位相信号を出力する模擬信号出力部と、擬似温度センサとを備えたコリオリ流量計用シミュレータであって、前記変換部は、前記検出部の駆動コイルにより振動する前記管体の上下流に配置した一対の振動検出コイルを接続するコイル振動受信回路部と、前記検出部の温度センサを接続する温度センサ入力端部とを有し、前記コイル振動受信回路部に前記振動検出コイルの接続に代えて、前記模擬信号出力部を接続し、前記温度センサ入力端部に前記温度センサの接続に代えて、前記擬似温度センサを接続することを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明に係るシミュレータを内蔵したコリオリ流量計は、測定対象の流体が内部を流れる管体に取り付ける検出部と、該検出部の駆動コイルにより振動する前記管体の上下流に配置した一対の振動検出コイルを接続するコイル入力端部を有する変換部とを備え、前記管体に流れる流体の流量、密度を算出するコリオリ流量計用シミュレータを内蔵したコリオリ流量計において、前記一対の振動検出コイルと、前記入力端部との間にコリオリ流量計用シミュレータを配置し、前記コリオリ流量計用シミュレータは、前記一対の振動検出コイルの何れか一方の振動検出コイルからの正弦波信号を正弦波ジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記正弦波デジタルデータを入力し、設定した所定の位相角に基づいて位相をシフトした位相シフト正弦波デジタルデータを出力する位相シフト部と、前記正弦波ジタルデータ及び前記位相シフト正弦波デジタルデータを入力し、２つの前記正弦波信号に変換し、模擬位相信号として出力する模擬信号出力部と、前記模擬位相信号の入力又は前記振動検出コイルの入力を切換え可能であり、何れかの一方の前記入力を前記入力端部に出力する切換部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るコリオリ流量計用シミュレータ及び該シミュレータを内蔵したコリオリ流量計によれば、所定流量に設定した流体の模擬位相信号を、コリオリ流量計の検出部に実際に流体を流すことなく、コリオリ流量計の変換部に高い再現性で安定して出力できる。
【００１３】
また、変換部の校正処理に模擬位相信号を用いることにより、コリオリ流量計毎の校正ばらつきを補正することができる。更に、コリオリ流量計の検出部に実際に流体を流すことなく、変換部の動作チェック、精度の確認や校正処理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コリオリ流量計のブロック構成図である。
【図２】コリオリ流量計の変換部と接続した実施例１のコリオリ流量計用シミュレータのブロック構成図である。
【図３】測温抵抗体を模擬する温度信号出力回路の回路図である。
【図４】位相シフト正弦波デジタルデータを生成する過程を詳細に説明したブロック図である。
【図５】コリオリ流量計の変換部及び検出部と接続した実施例２のコリオリ流量計用シミュレータのブロック構成図である。
【図６】コリオリ流量計の変換部及び検出部と接続した実施例３のコリオリ流量計用シミュレータのブロック構成図である。
【図７】実施例のシミュレータを内蔵したコリオリ流量計のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を図１に示す参考例と図２〜図７に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るコリオリ流量計用シミュレータに接続可能なコリオリ流量計のブロック構成図である。コリオリ流量計は、流れている流体にコリオリ力を発生させて変位を測定する検出部Ｋと、検出部Ｋが検出した変位を演算処理して、流体の相当する質量流量を算出する変換部Ｈとから構成されている。
【００１６】
検出部Ｋは測定対象の流体が内部を流れる、例えば左右対称なＵ字状の管体Ｐに取り付けられており、管体Ｐの左右対称の中心位置に配置した駆動コイルＬ１と、管体Ｐの中心位置よりも上流側に配置した上流側振動検出コイルＬ２と、管体Ｐの中心位置よりも下流側に配置した下流側振動検出コイルＬ３と、管体Ｐの近傍に配置した温度センサＴＤとから構成されている。
【００１７】
変換部Ｈは、検出部Ｋの駆動コイルＬ１に接続されているドライブ回路Ｈ１と、検出部Ｋの一対の振動検出コイルである上流、下流側振動検出コイルＬ２、Ｌ３に接続されているコイル振動受信回路部Ｈ２と、検出部Ｋの温度センサＴＤに接続されている温度信号受信部Ｈ３と、コイル振動受信回路部Ｈ２及び温度信号受信部Ｈ３に接続されている位相差／周波数演算部Ｈ４と、位相差／周波数演算部Ｈ４に接続されている流量／密度演算部Ｈ５と、流量／密度演算部Ｈ５に接続されている出力部Ｈ６とから構成されている。
【００１８】
ドライブ回路Ｈ１は、駆動コイルＬ１を管体Ｐの固有振動数である所定周波数の交流電力で駆動する。コイル振動受信回路部Ｈ２には、上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａと、下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂとが並列に設けられており、上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａの入力側は、検出部Ｋの上流側振動検出コイルＬ２に、下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂの入力側は、検出部Ｋの下流側振動検出コイルＬ３にそれぞれ接続されている。
【００１９】
また、上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａ及び下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂの出力側は、それぞれ並列に位相差／周波数演算部Ｈ４に接続されている。上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａ及び下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂは、それぞれ上流側振動検出コイルＬ２及び下流側振動検出コイルＬ３が検出した管体Ｐの振動によるコイル信号を増幅して、位相差／周波数演算部Ｈ４に出力する。
【００２０】
温度信号受信部Ｈ３は温度センサＴＤで測定される温度信号を受信し、温度値を算出して位相差／周波数演算部Ｈ４に出力する。位相差／周波数演算部Ｈ４は、入力される上流側コイル信号及び下流側コイル信号から両信号の位相差とコイル信号の周波数を算出し、温度信号受信部Ｈ３から入力される温度値による補正を加えた後に、位相差と周波数の情報を流量／密度演算部Ｈ５に出力する。
【００２１】
流量／密度演算部Ｈ５は、位相差／周波数演算部Ｈ４より入力された位相差と周波数の情報から、流体の流量と密度の情報を算出して、出力部Ｈ６に出力する。出力部Ｈ６は入力された流体の流量と密度の情報を、接続する装置、例えばタッチパネル、ディスプレイ、プリンタ、プロセス制御機器、外部のパソコンやサーバ等に出力する。
【００２２】
コリオリ流量計の変換部Ｈは、検出部Ｋとの接続を切り離して分離可能に構成されており、駆動コイルＬ１とドライブ回路Ｈ１、上流側振動検出コイルＬ２と上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａ、下流側振動検出コイルＬ３と下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂ、温度センサＴＤと温度信号受信部Ｈ３を、それぞれ個別かつ任意に切り離すことが可能とされている。
【実施例１】
【００２３】
図２は変換部Ｈに接続された実施例１のコリオリ流量計用シミュレータ１のブロック構成図である。変換部Ｈのコイル振動受信回路部Ｈ２の上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａ及び下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂの入力端部には、検出部Ｋの上流側振動検出コイルＬ２及び下流側振動検出コイルＬ３に代えて、実施例１のコリオリ流量計用シミュレータ１の校正用模擬信号を出力する模擬信号出力部が接続されている。
【００２４】
コリオリ流量計用シミュレータ１は、正弦波発信部２と、正弦波信号発信部２に接続されているＡ／Ｄ変換部３と、Ａ／Ｄ変換部３に接続されている位相シフト部４と、Ａ／Ｄ変換部３及び位相シフト部４に接続されている模擬信号出力部５とから構成されている。
【００２５】
正弦波発信部２は周波数設定部２ａと正弦波生成部２ｂとから成り、検出部Ｋの上流側振動検出コイルＬ２及び下流側振動検出コイルＬ３によって検出されるべき正弦波信号を模擬した正弦波信号を出力する。周波数設定部２ａは、図示しないが例えばタッチパネルやキースイッチ、或いは通信手段を備えた入力端末等の入力部と、設定した周波数に対応する波形周期・振幅データを算出する演算処理部とを備えている。
【００２６】
入力部で固有振動数に相当する周波数を設定し、この設定した周波数に基づいて、演算処理部では管体Ｐの設定周波数に対応する波形周期・振幅データを算出することができる。また、入力部の通信手段によって、検出部Ｋ又は変換部Ｈから管体Ｐの固有振動数を取得して、演算処理部における波形周期・振幅データの算出に利用することも可能である。
【００２７】
周波数設定部２ａで算出された設定周波数の波形周期・振幅データは、正弦波生成部２ｂに送信されて、管体Ｐの固有振動数に相当する周波数のアナログ信号である正弦波信号が生成され、Ａ／Ｄ変換部３に出力される。この正弦波信号は、管体Ｐ内に流体が満たされている場合に、駆動コイルＬ１によって管体Ｐを固有振動数で加振した場合に、上流側振動検出コイルＬ２及び下流側振動検出コイルＬ３によって検出されるべき正弦波信号の周波数を模擬した信号である。Ａ／Ｄ変換部３はこの正弦波信号をサンプリングして正弦波デジタルデータに変換して、位相シフト部４及び模擬信号出力部５に並列に出力する。
【００２８】
位相シフト部４は位相差に相当する位相角を設定する位相角設定部４ａと、Ａ／Ｄ変換部３に接続されている位相シフト信号生成部４ｂとから構成されている。そして、位相シフト部４は検出部Ｋの上流側振動検出コイルＬ２及び下流側振動検出コイルＬ３によって検出されるべき２つの正弦波信号の位相差を模擬した位相差をＡ／Ｄ変換部３から入力される正弦波デジタルデータに対して付加して、位相をシフトさせる機能を有している。
【００２９】
位相角設定部４ａは例えばタッチパネルやキースイッチ、或いは通信手段を備えた入力端末等の入力部と、設定する位相角を算出する演算処理部とを備えている。なお、位相角設定部４ａの入力部、演算処理部として、正弦波発信部２の周波数設定部２ａの入力部、演算処理部を共用してもよく、コリオリ流量計用シミュレータ１を小型化することができる。
【００３０】
このように構成された位相角設定部４ａでは、入力部から入力された指示情報に基づいて、演算処理部は正弦波デジタルデータに付加する適切な位相角を設定する。この位相角は管体Ｐ内を流体が所定流量及び所定温度で流れている場合に、駆動コイルＬ１によって管体Ｐを固有振動数で加振すると、上流側振動検出コイルＬ２及び下流側振動検出コイルＬ３によって検出されるべき２つの正弦波信号の位相差を模擬した位相差に相当するものである。
【００３１】
位相角設定部４ａは算出された位相角値を位相シフト信号生成部４ｂに送信する。位相シフト信号生成部４ｂは、Ａ／Ｄ変換部３から入力される正弦波デジタルデータに、位相角設定部４ａから送信された位相角に相当する位相差を付加して、位相シフト正弦波デジタルデータとして模擬信号出力部５に出力する。
【００３２】
模擬信号出力部５は、２チャンネルの入出力端子を有するＤ／Ａ変換部であり、チャンネルＣＨ１の入力端子には位相シフト部４の位相シフト信号生成部４ｂの出力が接続されている。Ａ／Ｄ変換部３から出力された正弦波デジタルデータは位相シフト信号生成部４ｂを介して、位相シフト正弦波デジタルデータとしてチャンネルＣＨ１の入力端子ＩＮに入力されることになる。
【００３３】
また、チャンネルＣＨ２の入力端子にはＡ／Ｄ変換部３の出力が直接接続されており、Ａ／Ｄ変換部３から出力された正弦波デジタルデータが直接チャンネルＣＨ２の入力端子ＩＮに入力される。
【００３４】
模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ１の出力端子ＯＵＴ及びチャンネルＣＨ２の出力端子ＯＵＴには、それぞれ変換部Ｈのコイル振動受信回路部Ｈ２の上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａ及び下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂが接続されている。模擬信号出力部５は、デジタル信号である位相シフト信号生成部４ｂから入力された位相シフト正弦波デジタルデータとＡ／Ｄ変換部３から入力された正弦波デジタルデータを、それぞれアナログ信号である位相シフト正弦波信号と正弦波信号に変換し、上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａと下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂに同期して出力する。
【００３５】
これら位相シフト正弦波信号と正弦波信号は、管体Ｐ内を流体が所定流量及び所定温度で流れている場合に、駆動コイルＬ１によって管体Ｐを固有振動数で加振した場合に、上流側振動検出コイルＬ２及び下流側振動検出コイルＬ３によって検出されるべき２つの位相差を有する正弦波信号を模擬した２つの模擬位相信号である。
【００３６】
なお、上述の実施例では正弦波発信部２とＡ／Ｄ変換部３とから正弦波デジタルデータ生成部が構成されているが、正弦波デジタルデータ生成部の構成は必ずしもこれに限定されるものではない。正弦波デジタルデータ生成部にはＡ／Ｄ変換部３を設けずに、正弦波発信部２の正弦波生成部２ｂに代えて、波形周期・振幅データから正弦波デジタルデータを生成する正弦波デジタルデータ生成部２ｂ’を設けることもできる。この場合には、正弦波発信部２の周波数設定部２ａで設定された波形周期・振幅データは、アナログ信号を介さずに直接に正弦波デジタルデータに変換される。
【００３７】
また、変換部Ｈの温度信号受信部Ｈ３の温度センサ入力端部には、温度信号出力手段ＴＨＭの温度信号出力端子が接続されている。温度信号出力手段ＴＨＭとしては、検出部Ｋと同様な温度センサＴＤ、温度信号出力端子を有する温度計、測温抵抗体ＲＴＤ、熱電対等の適宜の温度信号出力手段に加えて、擬似的に温度信号を生成する温度信号出力回路を用いることもできる。また、温度信号出力手段ＴＨＭをコリオリ流量計用シミュレータ１の内部に備える構成にしてもよい。なお、図２に示す変換部Ｈの他の構成については、図１に示す構成と同一であるので、図２では図示を省略している。
【００３８】
図３は温度信号出力手段ＴＨＭとして用いる測温抵抗体を模擬する温度信号出力回路の回路図である。所定温度Ｔ１〜ＴＮにおける測温抵抗体の抵抗値に相当する抵抗Ｒ１〜ＲＮが、それぞれ抵抗切換スイッチＳＷＲ１〜ＳＷＲＮに接続されているＮ個の回路が並列に結線されている。抵抗切換スイッチＳＷＲ１〜ＳＷＲＮの何れか１つをＯＮ状態とすることによって、所定温度Ｔ１〜ＴＮの何れか１つの温度に相当する温度信号を生成することができる。
【００３９】
温度信号出力手段ＴＨＭとして温度信号出力回路を用いることにより、コリオリ流量計用シミュレータ１や変換部Ｈを含めたコリオリ流量計の校正システム全体の温度を所定温度に変更することなく、所定温度における校正を模擬できるようになり、校正に及ぼす温度変化の影響を容易に把握することが可能となる。
【００４０】
このようにして、変換部Ｈに接続された実施例１のコリオリ流量計用シミュレータ１によって、変換部Ｈの校正処理を行う場合には、先ず正弦波発信部２の周波数設定部２ａによって、発信させるべき正弦波の波形を設定する。
【００４１】
管体Ｐに例えば流体が満たされていることを想定して、周波数設定部２ａの入力部に管体Ｐの固有振動数に相当する所定周波数値を直接入力することにより、正弦波の周波数が設定される。周波数設定部２ａの演算処理部では、設定した周波数に対応する波形周期・振幅データが算出されて、周波数設定部２ａから正弦波生成部２ｂに送信される。正弦波生成部２ｂではこの波形周期・振幅データに基づいて、所定周波数のアナログ信号である正弦波信号が生成されて、Ａ／Ｄ変換部３に出力される。
【００４２】
所定周波数の正弦波信号はＡ／Ｄ変換部３に入力されると波形のサンプリングが行われ、所定周波数の正弦波信号は例えば１６ビット等のデータ群から成るデジタル信号である正弦波デジタルデータに変換される。なお、正弦波信号をデジタル信号に変換する手法には、既存の適宜の変換手法を採用することが可能である。この正弦波デジタルデータは、Ａ／Ｄ変換部３から位相シフト部４の位相シフト信号生成部４ｂに出力されると共に、模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ２入力端子に出力される。
【００４３】
位相シフト部４の位相角設定部４ａでは、予め正弦波デジタルデータに付加するべき位相角を必要とされる分解能で設定しておく。まず位相角設定部４ａの入力部では位相角を設定するために、校正を行うことを想定した場合に検出部Ｋの管体Ｐに流されるべき流体の所定流量及び所定温度を指示情報として入力する。続いて、演算処理部では指示情報に基づいて、流体を所定流量及び所定温度で流すことを想定し、そのときに上流側振動検出コイルＬ２と下流側振動検出コイルＬ３のそれぞれで測定されるべき２つの正弦波信号の位相差に相当する位相角が算出される。そして、算出された位相角値を、予め位相角設定部４ａから位相シフト信号生成部４ｂに送信した状態にしておく。
【００４４】
このような状態で、位相シフト信号生成部４ｂに正弦波デジタルデータが入力されると、予め設定しておいた位相角値分だけ必要な分解能で正弦波デジタルデータの位相をシフトさせて、位相シフト正弦波デジタルデータが生成される。
【００４５】
図４はこの位相シフト正弦波デジタルデータを生成する過程を詳細に説明したブロック図である。予め正弦波発信部２の周波数設定部２ａでは、所定周波数に対して波形周期・振幅データが設定されている。この波形周期・振幅データは所定周波数の１周期の時間に対する位相と振幅を表す例えば１６ビットデータ群等を用いることができる。
【００４６】
この波形周期・振幅データに基づいて正弦波発信部２の正弦波生成部２ｂから発信された所定周波数のアナログ信号である正弦波信号は、Ａ／Ｄ変換部３によって所定サンプリングタイム毎に振幅値をサンプリングされて、振幅値の例えば１６ビットのデジタルデータ群である正弦波波形データに変換される。
【００４７】
また、正弦波信号の位相データは例えば１６ビットデータであり、Ａ／Ｄ変換部３に備えられているコンパレータ等の回路によって正弦波信号から抽出される。これらの正弦波波形データと位相データとを組み合わせて、アナログ信号である正弦波信号をデジタル化した正弦波デジタルデータが生成される。なお、正弦波デジタルデータ生成部にＡ／Ｄ変換部３を設けずに、正弦波発信部２の正弦波生成部２ｂに代えて、正弦波デジタルデータ生成部２ｂ’を設けた構成の場合には、波形周期・振幅データから正弦波信号を介さずに、正弦波波形データと位相データとから成る正弦波デジタルデータが生成される。
【００４８】
このようにして生成された正弦波デジタルデータは、一方は位相シフト部４を介さずに模擬信号出力部５に直接出力され、他方は位相シフト部４を介して模擬信号出力部５に出力される。正弦波デジタルデータが位相シフト部４の位相シフト信号生成部４ｂに入力されると、予め位相角設定部４ａで算出されて送信されている位相角値を表す例えば１６ビットのデジタルデータであるシフト位相角を、１６ビットデータである正弦波デジタルデータの位相データに対してビット演算で加算する。
【００４９】
このように、正弦波デジタルデータの正弦波波形データに演算処理を加えることなく、位相データに対してシフト位相角をビット演算で加算するのみで、設定された位相角値だけ正確に位相シフトさせた位相シフト正弦波デジタルデータを生成することができる。
【００５０】
そして、図２に示す模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ１の入力端子ＩＮには、上述の他方の位相シフト正弦波デジタルデータが、チャンネルＣＨ２の入力端子ＩＮには、上述の一方の正弦波デジタルデータがそれぞれ入力される。模擬信号出力部５では位相シフト正弦波デジタルデータ、正弦波デジタルデータが、それぞれ再びアナログ信号である位相シフト正弦波信号、正弦波信号に変換される。
【００５１】
アナログ信号に変換された位相シフト正弦波信号は、チャンネルＣＨ１の出力端子ＯＵＴから変換部Ｈのコイル振動受信回路部Ｈ２の上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａに出力される。また、これに同期して正弦波信号はチャンネルＣＨ２の出力端子ＯＵＴから、変換部Ｈのコイル振動受信回路部Ｈ２の下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂに出力される。
【００５２】
このようにして、流体を検出部Ｋの管体Ｐに所定流量及び所定温度で流している状態において、駆動コイルＬ１により管体Ｐを固有振動数で加振したときに、検出部Ｋの上流側振動検出コイルＬ２で検出されるべき信号を模擬した位相シフト正弦波信号と、下流側振動検出コイルＬ３で検出されるべき信号を模擬した正弦波信号とを、同期させて所定位相差を有する模擬位相信号としてコリオリ流量計用シミュレータ１から変換部Ｈに出力することができる。
【００５３】
模擬位相信号はコリオリ流量計用シミュレータ１内で生成されているので、検出部Ｋの管体Ｐを流れる流体の流量の不安定性や検出部Ｋの温度等の環境の不安定性に影響されることなく、常に安定した再現性の高い信号を、変換部Ｈに校正処理のために供給することができる。また、位相シフト正弦波信号と正弦波信号の位相差は、正弦波信号を例えば１６ビット波形データ群にデジタル変換した正弦波デジタルデータに対して、ビット演算によって付加しているので、周囲環境のノイズの影響を受け難く、正確かつ再現性が高くなっている。
【００５４】
変換部Ｈのコイル振動受信回路部Ｈ２の上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａ及び下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂにそれぞれ入力された位相シフト正弦波信号及び正弦波信号は、演算処理可能なように増幅されて位相差／周波数演算部Ｈ４に出力される。一方、変換部Ｈの温度信号受信部Ｈ３には温度信号出力手段ＴＨＭから温度信号が入力され、温度信号から温度値が算出されて、位相差／周波数演算部Ｈ４に出力される。
【００５５】
位相差／周波数演算部Ｈ４では、入力された位相シフト正弦波信号、正弦波信号、温度値データに基づいて、位相シフト正弦波信号及び正弦波信号の位相差と、位相シフト正弦波信号又は正弦波信号の周波数とが算出される。算出された位相差及び周波数は、流量／密度演算部Ｈ５に入力されて、位相差からはコリオリ流量計用シミュレータ１からの模擬位相信号の位相差に対応した流体の流量、周波数からはコリオリ流量計用シミュレータ１からの模擬位相信号の周波数に対応した流体の密度が算出される。
【００５６】
算出された流体の流量及び密度は出力部Ｈ６に出力され、例えばタッチパネルやディスプレイ等に表示されると共に、管体Ｐに接続されている装置等のプロセス変数として外部に出力される。
【００５７】
校正処理を行う作業者は、模擬的な測定結果として表示された流体の流量及び密度が、コリオリ流量計用シミュレータ１において位相シフト正弦波信号及び正弦波信号を生成する際に想定した流体の所定流量及び所定密度に一致するように、変換部Ｈの校正を行う。
【００５８】
具体的な流量の校正では、模擬的な測定結果として表示された流体の流量が、コリオリ流量計用シミュレータ１の位相シフト部４の位相角設定部４ａで予め想定した流体の所定流量に一致するように、変換部Ｈのドライブ回路Ｈ１、コイル振動受信回路部Ｈ２、位相差／周波数演算部Ｈ４等の校正を行う。また、具体的な密度の校正では、模擬的な測定結果として表示された流体の密度が、コリオリ流量計用シミュレータ１の正弦波発信部２の周波数設定部２ａで予め想定した流体の所定密度に一致するように、変換部Ｈの各部の校正を同様に行う。
【００５９】
なお、コリオリ流量計用シミュレータ１及び変換部Ｈにパソコン等の動作制御装置を接続して、コリオリ流量計用シミュレータ１による流体の所定密度や所定流量等の設定や、変換部Ｈによる密度や流量の模擬的な測定値のモニタリング等の校正作業を、自動で行うようにすることもできる。
【００６０】
上述したように、コリオリ流量計用シミュレータ１から変換部Ｈに供給される校正用の模擬的な位相シフト正弦波信号及び正弦波信号は、検出部Ｋの管体Ｐに実際に流体を流して得られる信号よりも再現性と安定性に優れているので、変換部Ｈの校正を再現性高く安定して行うことができる。特にデジタルで生成される模擬位相信号出力を有するコリオリ流量計用シミュレータ１によって複数台のコリオリ流量計の変換部Ｈの校正処理を行う場合には、変換部Ｈ毎の校正ばらつきを補正する補正係数を定めることが可能となり、変換部Ｈの互換性を保証することができるようになる。また、校正処理の際に管体Ｐに実際に流体を流す必要がないので、校正に必要な設備が安価なものとなり、校正作業自体も簡便となる。
【実施例２】
【００６１】
図５はコリオリ流量計の変換部Ｈ及び検出部Ｋに接続された実施例２のコリオリ流量計用シミュレータ１’のブロック構成図である。変換部Ｈのドライブ回路Ｈ１には、検出部Ｋの駆動コイルＬ１が接続されている。コリオリ流量計用シミュレータ１’には正弦波発信部２は設けられておらず、Ａ／Ｄ変換部３の入力側には検出部Ｋの下流側振動検出コイルＬ３が接続されている。その他の構成については、実施例１と同様であるので説明を省略する。なお、図５ではＡ／Ｄ変換部３の入力側に、検出部Ｋの下流側振動検出コイルＬ３が接続されているが、Ａ／Ｄ変換部３の入力側に上流側振動検出コイルＬ２が接続されている構成にすることもできる。
【００６２】
このように構成されたコリオリ流量計用シミュレータ１’では、先ず変換部Ｈのドライブ回路Ｈ１によって検出部Ｋの駆動コイルＬ１が、管体Ｐの固有振動数に一致する所定周波数の交流電力で駆動される。その際には、検出部Ｋの管体Ｐに液体或いは気体の流体が満たされていることが必要であるが、流体を流す必要はない。管体Ｐは駆動コイルＬ１によって加振され、流体の質量を含む固有振動数による正弦波で微小振動する。この管体Ｐの正弦波振動は下流側振動検出コイルＬ３によって検出され、正弦波信号としてコリオリ流量計用シミュレータ１’のＡ／Ｄ変換部３に入力される。即ち、実施例１のコリオリ流量計用シミュレータ１では正弦波発信部２で生成される正弦波信号と同等の正弦波信号を、コリオリ流量計用シミュレータ１’では検出部Ｋの管体Ｐを固有振動数で実際に振動させることによって生成させている。正弦波信号がＡ／Ｄ変換部３に入力される以降の動作については、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
このように構成したコリオリ流量計用シミュレータ１’は、正弦波発信部が不要となるため、より小型で安価となる。また、コリオリ流量計用シミュレータ１’内で管体Ｐの固有振動数を算出する必要もなくなる。更に、実際に管体Ｐを加振して正弦波信号を得るための交流電力は、変換部Ｈのドライブ回路Ｈ１によって与えているので、正弦波信号をＡ／Ｄ変換部３に入力させることによって、ドライブ回路Ｈ１の動作チェックを行うことができるというチェッカとしての利点もある。
【実施例３】
【００６４】
図６はコリオリ流量計の変換部Ｈ及び検出部Ｋに接続された実施例３のコリオリ流量計用シミュレータ１”のブロック構成図である。実施例２のコリオリ流量計用シミュレータ１’では、外部に温度信号出力手段ＴＨＭが設けられているのに対して、コリオリ流量計用シミュレータ１”では内部に温度信号出力手段ＴＨＭが設けられており、この温度信号出力手段ＴＨＭとしては検出部Ｋの温度センサＴＤと同一の温度センサＴＤが用いられている。その他の構成については、実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
このように構成された実施例３のコリオリ流量計用シミュレータ１”では、変換部Ｈのドライブ回路Ｈ１による検出部Ｋの管体Ｐの加振から、正弦波信号がＡ／Ｄ変換部３に入力されるまでの動作は実施例２と同様であり、正弦波信号がＡ／Ｄ変換部３に入力される以降の動作は実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６６】
このように構成したコリオリ流量計用シミュレータ１”では、温度信号出力手段ＴＨＭとして検出部Ｋの温度センサＴＤと同一の温度センサＴＤを用いている。この温度信号出力手段ＴＨＭから変換部３の温度信号受信部Ｈ３に所定温度の校正用温度信号を出力することによって、温度信号受信部Ｈ３の動作チェックと校正を行うことができる。温度信号受信部Ｈ３は入力された校正用温度信号から実際の温度値を算出して、位相差／周波数演算部Ｈ４に出力する。この温度値を流量／密度演算部Ｈ５を介して出力部Ｈ６に、算出された流体の流量や密度と共に出力する。校正処理の作業者は、出力部Ｈ６に示された温度値が、温度信号出力手段ＴＨＭから出力された校正用温度信号の所定温度と一致するように、温度信号受信部Ｈ３を校正することができる。
【００６７】
また、温度信号出力手段ＴＨＭとして温度センサＴＤに代えて、擬似温度センサとして擬似的に温度信号を生成する図３に示すような擬似温度信号出力回路を用いれば、コリオリ流量計用シミュレータ１”の置かれている環境の温度を実際に変化させることなく、任意の校正用温度信号を生成することができる。所定温度を順次に変更して、校正用温度信号を温度信号出力手段ＴＨＭから変換部Ｈの温度信号受信部Ｈ３に出力する。温度信号受信部Ｈ３では順次に変更される校正用温度信号から、順次に変更される温度値を算出して位相差／周波数演算部Ｈ４に出力する。
【００６８】
位相差／周波数演算部Ｈ４では入力された位相シフト正弦波信号、正弦波信号から、順次に変更される温度値に対応して補正された位相差及び周波数が算出される。順次に変更される温度値と対応して、算出された位相差及び周波数は流量／密度演算部Ｈ５に入力されて、位相差から流体の流量、周波数から流体の密度が算出される。順次に変更される温度値と対応して算出された流体の流量及び密度が組み合わされて出力部Ｈ６に出力される。校正処理の作業者は、温度に対応して変動する流量及び密度の出力を参照して、変換部Ｈの温度変動特性をチェックすることができる。
【実施例４】
【００６９】
図７は実施例のコリオリ流量計用シミュレータを内蔵したコリオリ流量計のブロック回路構成図であり、コリオリ流量計の変換部Ｈ’の内部にコリオリ流量計用シミュレータ１”’が設けられている。なお、図７では図面を見易くするために、アナログ信号の配線については、グランド側の配線の図示を省略し、グランド電位に接続していることのみを示している。
【００７０】
コリオリ流量計用シミュレータ１”’には、模擬信号出力部５の出力側に接続されている入力信号切換部６が設けられている。模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ１出力端子には入力信号切換部６の切換スイッチ６ａの入力端子６ａ１が接続され、模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ２出力端子には入力信号切換部６の切換スイッチ６ｂの入力端子６ｂ１が接続されている。切換スイッチ６ａの入力端子６ａ２には、検出部Ｋの上流側振動検出コイルＬ２が接続され、切換スイッチ６ａの出力端子６ａｏには、変換部Ｈのコイル振動受信回路部Ｈ２の上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａの入力端子部が接続されている。そして、上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａの接続先が、切換スイッチ６ａにより模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ１出力端子又は上流側振動検出コイルＬ２に切換え可能とされている。
【００７１】
一方、切換スイッチ６ｂの入力端子６ｂ２には、検出部Ｋの下流側振動検出コイルＬ３が接続され、切換スイッチ６ｂの出力端子６ｂｏには、変換部Ｈのコイル振動受信回路部Ｈ２の下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂの入力端子部が接続されている。そして、下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂの接続先が、切換スイッチ６ｂにより模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ２の出力端子又は下流側振動検出コイルＬ３に切換え可能とされている。
【００７２】
更に、これらの切換スイッチ６ａ及び切換スイッチ６ｂは、連動して切換動作が行われるように連結されており、それぞれ端子６ａ１及び６ｂ１から端子６ａ２及び６ｂ２へと、同時に切換えられるように構成されている。
【００７３】
また、変換部Ｈの温度信号受信部Ｈ３の温度センサ入力端部には検出部Ｋの温度センサＴＤが接続されている。なお、図７ではＡ／Ｄ変換部３の入力側は検出部Ｋの下流側振動検出コイルＬ３に接続されているが、上流側振動検出コイルＬ２に接続されている構成にすることもできる。コリオリ流量計用シミュレータ１”’のその他の構成と、変換部Ｈ及び検出部Ｋとの接続状態は、実施例２のコリオリ流量計用シミュレータ１”と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
このように構成されたコリオリ流量計用シミュレータを内蔵したコリオリ流量計では、通常の流量計測を行う場合には、入力信号切換部６の切換スイッチ６ａを入力端子６ａ２側に切換えて、変換部Ｈの上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａが検出部Ｋの上流側振動検出コイルＬ２に、連動して切換スイッチ６ｂを入力端子６ｂ２側に切換えて、変換部Ｈの下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂが検出部Ｋの下流側振動検出コイルＬ３に、それぞれ接続されている状態にしておく。そして、校正処理又は変換部Ｈ’の動作チェックを行う際に、入力信号切換部６の切換スイッチ６ａを入力端子６ａ１側に切換えて、変換部Ｈの上流側コイル信号受信回路Ｈ２ａが模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ１の出力端子に、連動して切換スイッチ６ｂを入力端子６ｂ１側に切換えて、変換部Ｈの下流側コイル信号受信回路Ｈ２ｂが模擬信号出力部５のチャンネルＣＨ２の出力端子に、それぞれ接続されている状態に変更する。
【００７５】
なお、校正処理を行う場合の実際の動作については、変換部Ｈのドライブ回路Ｈ１による検出部Ｋの管体Ｐの加振から、正弦波信号がＡ／Ｄ変換部３に入力されるまでは実施例２と同様であり、正弦波信号がＡ／Ｄ変換部３に入力される以降は実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７６】
このように、コリオリ流量計用シミュレータ１”’を変換部Ｈの内部に設けることによって、実施例１のようにコリオリ流量計の変換部Ｈと検出部Ｋを切り離してから、コリオリ流量計用シミュレータ１を変換部Ｈに接続する作業が不要となる。入力信号切換部６の切換スイッチ６ａ、６ｂを切換えるのみで、容易に通常の流量計測から校正処理又は変換部Ｈ’の動作チェックに移行することができる。
【００７７】
コリオリ流量計の変換部は、一般的に外来ノイズによって特性が変化し易く、特に落雷等によるサージ電流の発生によって特性が著しく損なわれるため、コリオリ流量計用シミュレータ1”’が内蔵されていると、適宜に再現性の高い校正処理行うことができ非常に有用である。
【００７８】
本発明に係るコリオリ流量計用シミュレータ１、１’、１”、１”’及びシミュレータを内蔵したコリオリ流量計を用いることで、所定流量に設定した流体の模擬位相信号を、コリオリ流量計の検出部に実際に流体を流すことなく、コリオリ流量計の変換部Ｈに高い再現性で安定して出力できる。
【００７９】
また、変換部Ｈの校正処理に模擬位相信号を用いることにより、コリオリ流量計毎の校正に基づくばらつきを補正することが可能である。更に、コリオリ流量計の検出部に実際に流体を流すことなく、校正処理を安価で短時間に行うことができる。
【符号の説明】
【００８０】
１、１’、１”、１”’  コリオリ流量計用シミュレータ
２  正弦波発信部
２ａ  周波数設定部
２ｂ  正弦波生成部
３  Ａ／Ｄ変換部
４  位相シフト部
４ａ  位相角設定部
４ｂ  位相シフト信号生成部
５  模擬信号出力部
６  入力信号切換部
Ｈ  変換部
Ｈ１  ドライブ回路
Ｈ２  コイル振動受信回路部
Ｈ２ａ  上流側コイル信号受信回路
Ｈ２ｂ  下流側コイル信号受信回路
Ｈ３  温度信号受信部
Ｋ  検出部
Ｌ１  駆動コイル
Ｌ２  上流側振動検出コイル
Ｌ３  下流側振動検出コイル
Ｐ  管体
ＴＤ  温度センサ
ＴＨＭ  温度信号出力手段
【要約】
【課題】再現性の高い模擬位相信号を生成して変換部へ出力し、検出部に実際に流体を流すことなく校正処理を行うコリオリ流量計用シミュレータを提供する。
【解決手段】流体を模擬した周波数の正弦波信号を生成する正弦波発信部２と、正弦波信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部３と、デジタルデータに流体の所定流量を模擬した所定位相差を付加する位相シフト部４と、デジタルデータと所定位相差を付加したデジタルデータをアナログ信号である２つの模擬位相信号に変換して出力する模擬信号出力部５とから成る。再現性の高い所定位相差を有する２つの模擬位相信号をコリオリ流量計の変換部に出力して校正処理を行うことにより、コリオリ流量計毎の校正ばらつきが低減する。
【選択図】図２【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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【図７】
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