(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路内を導かれる流体の粘度を測定するための振動式測定装置において、
該振動式測定装置は測定値検出器（１０）と測定装置電子回路（５０）とを有し、
前記測定値検出器（１０）は管路に挿入された少なくとも１つの測定管（１３）と、該測定管（１３）に振動を形成するための励振装置（１６）と、該測定管（１３）の空間的偏向を検出するセンサ装置（６０）とを有し、
前記測定装置電子回路（５０）は励振回路（５０Ａ）と評価回路（５０Ｂ）とを有し、
前記測定管（１３）は流体を案内する測定管内腔（１３Ａ）を有し、かつ入口側端部と出口側端部とに振動可能に張架されており、動作時に静止状態に対して振動して測定管内腔（１３Ａ）の空間位置を周期的に変化させるラテラル方向偏向を起こし、
前記センサ装置（６０）は測定管（１３）の入口側ラテラル方向偏向を表す第１のセンサ信号（ｘｓ１）および測定管（１３）の出口側ラテラル方向偏向を表す第２のセンサ信号（ｘｓ２）を形成し、
前記励振回路（５０Ａ）は前記励振装置（１６）に供給される励振電流（ｉｅｘｃ）を形成し、
前記評価回路（５０Ｂ）は流体密度を表す密度測定値（Ｘρ）を送出し、少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）と密度測定値（Ｘρ）とにより励振電流（ｉｅｘｃ）に基づいて流体の粘度を表す粘度測定値（Ｘη）を形成する
ことを特徴とする振動式測定装置。
【請求項２】
評価回路（５０Ｂ）から流体の瞬時質量流量を表す質量流量測定値（Ｘｍ）が送出される、請求項１記載の振動式測定装置。
【請求項３】
評価回路（５０Ｂ）は質量流量測定値（Ｘｍ）を用いて粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項２記載の振動式測定装置。
【請求項４】
評価回路（５０Ｂ）は測定管（１３）を振動させる励振周波数（ｆｅｘｃ）を表す励振周波数測定値（Ｘｆ）を送出し、さらに該励振周波数測定値（Ｘｆ）および密度測定値（Ｘρ）に基づいて求められた補正値（Ｘρ，ｆ）を用いて粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項５】
評価回路（５０Ｂ）は少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）を用いて流体の粘性摩擦に作用する運動の速度に対する推定値（Ｘθ）を形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項６】
評価回路（５０Ｂ）は少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）から導出された信号振幅に基づいて粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項１から５までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項７】
評価回路（５０Ｂ）は少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）および励振電流（ｉｅｘｃ）を用いて粘性摩擦に作用する測定管（１３）の振動の減衰量を求め、さらに求められた減衰量に基づいて流体の粘性を表す粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項１から６までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項８】
評価回路（５０Ｂ）は励振電流（ｉｅｘｃ）を用いて流体の粘性摩擦を表す摩擦測定値（ＸΔｉ）を形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項９】
評価回路（５０Ｂ）は励振電流（ｉｅｘｃ）を用いて流体の粘性摩擦を表す摩擦測定値（ＸΔｉ）を形成し、さらに摩擦測定値（ＸΔｉ）と推定値（Ｘθ）とを用いて商値（ＸΔｉ／Ｘθ）を形成し、該商値は粘性摩擦により生じる振動測定管（１３）の減衰量を表す、請求項８記載の振動式測定装置。
【請求項１０】
静止状態に対してラテラルに振動する測定管（１３）内には測定管内腔（１３Ａ）のエラスティックな変形が形成される、請求項１から９までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１１】
振動する測定管（１３）内にねじれが測定管長手軸（１３Ｂ）を中心にして形成される、請求項１から１０までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１２】
測定管（１３）の流体に粘性摩擦を形成するために動作時に測定管軸線（１３Ｂ）を中心として部分的にねじれ振動モードが形成される、請求項１から１１までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１３】
センサ装置（６０）は測定管（１３）の入口側のラテラルの偏向に応答する第１のセンサ（１７）を有しており、該センサが少なくとも１つの信号を送出する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１４】
センサ装置（６０）は測定管（１３）の出口側のラテラルの偏向に応答する第２のセンサ（１８）を有しており、該センサが少なくとも１つの信号を送出する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１５】
測定管（１３）は直線状に構成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１６】
測定管（１３）は屈曲されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１７】
評価回路（５０Ｂ）は流体の瞬時質量流量を表す質量流量測定値（Ｘｍ）を送出する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【請求項１８】
管路に挿入された少なくとも１つの測定管（１３）と、該測定管（１３）に振動を形成するための励振装置（１６）と、該測定管（１３）の空間的偏向を検出するセンサ装置（６０）とを有する測定値検出器（１０）と、
励振回路（５０Ａ）と評価回路（５０Ｂ）とを有する測定装置電子回路（５０）と
を備えており、
前記測定管（１３）は流体を案内する測定管内腔（１３Ａ）を有し、かつ、入口側端部と出口側端部とに振動可能に張架されている
振動式測定装置を用いて、
管路内を導かれる流体の粘度を測定する方法において、
前記励振装置（１６）により、測定管を静止状態に対して振動させて測定管内腔（１３Ａ）の空間位置を周期的に変化させるラテラル方向偏向を起こし、
前記センサ装置（６０）により、前記測定管（１３）の入口側ラテラル方向偏向を表す第１のセンサ信号（ｘｓ１）および前記測定管（１３）の出口側ラテラル方向偏向を表す第２のセンサ信号（ｘｓ２）を形成し、
前記励振回路（５０Ａ）により、前記励振装置（１６）に供給される励振電流（ｉｅｘｃ）を形成し、
前記評価回路（５０Ｂ）により、流体密度を表す密度測定値（Ｘρ）を送出し、少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）と前記密度測定値（Ｘρ）とにより励振電流（ｉｅｘｃ）に基づいて流体の粘度を表す粘度測定値（Ｘη）を形成する
ことを特徴とする管路内を導かれる流体の粘度を測定する方法。
【請求項１９】
測定管をラテラル方向に偏向させて測定管内腔（１３Ａ）をエラスティックに変形させる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
粘度測定値（Ｘη）を形成するために、少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）から粘性摩擦に作用する流体の運動速度を表す推定値（Ｘθ）を導出する、請求項１８または１９記載の方法。
【請求項２１】
粘度測定値（Ｘη）を形成するために、励振電流（ｉｅｘｃ）から粘性摩擦を表す摩擦測定値（ＸΔｉ）を導出する、請求項１８から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
粘度測定値（Ｘη）を形成するために、摩擦測定値（ＸΔｉ）を推定値（Ｘθ）で除算して商値（ＸΔｉ／Ｘθ）を形成する、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
粘度測定値（Ｘη）を形成するために、測定管（１３）を励振周波数（ｆｅｘｃ）で振動させ、励振周波数を表す励振周波数測定値（Ｘｆ）を形成する、請求項１８から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
粘度測定値（Ｘη）を形成するために、密度測定値（Ｘρ）および励振周波数測定値（Ｘｆ）により流体の密度と励振周波数とに依存する補正値（Ｘρ，ｆ）を形成する、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
商値（ＸΔｉ／ｘθ）および補正値（Ｘρ，ｆ）から粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
商値（ＸΔｉ／Ｘθ）を補正値（Ｘρ，ｆ）で除算して粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）および励振電流（ｉｅｘｃ）を用いて粘性摩擦に作用する測定管（１３）の振動の減衰量を求め、さらに求められた減衰量に基づいて流体の粘性を表す粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項１８から２６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）の信号振幅に基づいて粘度測定値（Ｘη）を形成する、請求項１８から２７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
励振回路（５０Ａ）は振幅制御回路を有しており、該振幅制御回路は、瞬時の振幅によって少なくとも１つのセンサ信号（ｘｓ１，ｘｓ２）を形成し、振幅基準値（Ｗ１）によって励振電流（ｉｅｘｃ）の設定に用いられる励振電流設定信号を形成する、請求項１から１７までのいずれか１項記載の振動式測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動式測定装置および管路内を導かれる流体の粘度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ質量流量／密度測定装置は有利には質量流量および／または管路内を導かれる流体の密度を高精度に測定するために使用される。
【０００３】
たわみ振動型のコリオリ質量流量／密度測定装置は公知のように振動式測定装置であり、この測定装置は管路に液密、とりわけ圧力密に挿入された少なくとも１つの測定管を流体の導入のために有する。この測定管は測定動作において少なくとも１つの周波数によりマルチモードで、とりわけバイモードで静止状態を中心にして振動する。測定管はこのために電子機械的励振装置によって通常は第１のたわみ振動モードで次のように励振される。すなわちコリオリの力が流動流体に形成されるように励振される。測定管が直線状の場合、第１のたわみ振動モードとして例えば両側を固定して張架されたたわみバーの基本振動モードを使用することができる。このたわみバーは公知のようにただ１つの振動腹を有する。とりわけＵ字状またはΩ字状に湾曲された測定管では、第１のたわみ振動モードとして通常は、片側で張架されたバーの基本振動モードが励振される。
【０００４】
この種の振動式測定装置では、第１のたわみ振動モードによって流動流体に作用するコリオリの力に基づき、同時に第２の振動モードも励振される。この第２の振動モードの振幅も質量流量に依存する。
【０００５】
質量流量を検出するために、入口側端部での測定管の振動と出口側端部での測定管の振動とが相応のセンサ装置によって検出され、入口側振動を表す第１のセンサ信号と出口側振動を表す第２のセンサ信号に変換される。
【０００６】
検出された両方の振動は、第１のたわみ振動モードに重畳された第２の振動モードを有する。この第２の振動モードはここでは同様のたわみ振動モードであるが、相互に位相がずれている。この位相ずれは相応に２つのセンサ信号間で測定することができ、この位相ずれがコリオリ質量流量／密度測定装置では質量流量を表す測定量として用いられる。
【０００７】
コリオリ質量流量／密度測定装置では、共振周波数および／または第１のたわみ振動モードの振幅が通常は測定可能に流体の密度に依存する。従って測定管を常に第１のたわみ振動モードの共振周波数で励振すれば、これが流体の瞬時密度に対する尺度となる。
【０００８】
前記形式の振動式測定装置、とりわけコリオリ質量流量／密度測定装置はすでに従来技術に属するものであり、ＵＳ−Ａ４１８７７２１，ＵＳ−Ａ４８０１８９７，ＵＳ−Ａ４８７６８７９，ＵＳ−Ａ５６４８６１６，ＵＳ−Ａ５６８７１００，ＵＳ−Ａ５７９６０１１，ＵＳ−Ａ６００６６０９，およびＥＰ−Ａ８６６３１９にそれぞれ管路内を導かれる流体の質量流量および密度を測定するための振動式測定装置として記載されている。この振動式測定装置は、測定値検出器と測定装置電子回路とを有し、前記測定値検出器は、管路に挿入された少なくとも１つの測定管と、電子機械的励振装置と、測定管のラテラル方向偏向に応答するセンサ装置とを有し、前記測定装置電子回路は、励振回路と、評価回路とを有し、前記測定管は入口端部と出口端部に振動可能に張架されており、かつ前記測定管は動作時に、調整可能な励振周波数によって静止状態に対して相対的に振動され、前記電子機械的励振装置は、測定管を空間的に偏向させ、かつ同時に測定管をエラスティックに変形させ、前記センサ装置は、測定管の入口側偏向を表す第１のセンサ信号と、測定管の出口側偏向を表す第２のセンサ信号とを形成し、前記励振回路は、前記励振装置に供給される励振電流を形成し、前記評価回路は、第１のセンサ信号と第２のセンサ信号とを用いて流体の質量流量を表す質量流量値と、流体の密度を表す密度値とを送出する。
【０００９】
流動流体を表すために重要な別の物理的パラメータは粘度である。ここでは公知のように運動的と動的を区別することができる。
【００１０】
流動流体に対する粘度および密度測定振動式測定装置も従来技術に属する。例えばＵＳ−Ａ４５２４６１０には、管路に導かされた流体の粘度を測定するための振動式測定装置が記載されており、この振動式測定装置は測定値検出器と測定装置電子回路とを有し、
前記測定値検出器は、管路に挿入された直線状測定管と、電子機械的励振装置と、該測定管のねじれに応答するセンサ装置とを有し、前記測定装置電子回路は、励振回路と評価回路とを有し、前記測定管は、流体を案内する測定管内腔を有し、かつ入口端部と出口端部とに振動可能に張架されており、前記電子機械的励振装置は、測定管にラテラル方向偏向および／またはねじれを形成し、前記センサ装置は、測定管の平均的ねじれを表すセンサ信号を形成し、前記励振回路は、励振装置に供給される励振電流を形成し、前記評価回路は、センサ信号と励振電流を用いて、流体の粘度を表す粘度測定値を形成する。
【００１１】
密度／粘度測定器として用いられるこの振動式測定装置では、測定管が交互に、上に述べた第１のたわみ振動モードで密度の検出のために振動され、ねじれ振動モードで粘度の検出のために振動されるか、または同時に両方の振動モードで、しかし異なる周波数で振動される。測定管により実行されたねじれ振動に基づき、流体に剪断力が引き起こされ、この剪断力はねじれ振動に減衰的に対抗作用する。
【００１２】
さらにＷＯ−Ａ９５１６８９７にはコリオリ質量流量／密度／粘度計として用いるラジアル振動型の振動式測定装置が記載されており、この測定装置は管路内を導かれる流体の粘度を測定する。この振動式測定装置は、測定値検出器と測定装置電子回路とを有し、
前記測定値検出器は、管路に挿入された直線状の測定管と、電子機械的励振装置と、測定管の軸対称変系に応答するセンサ装置とを有し、前記測定装置電子回路は、励振回路と評価回路とを有し、前記測定管は流体を案内する測定管内腔を有し、かつ入口端部と出口端部に振動可能に張架されており、前記電子機械的励振装置は、測定管に軸対称の変形および／またはラテラル方向偏向を形成し、前記センサ装置は、測定管の変形を表すセンサ信号を形成し、前記励振回路は、励振装置に供給される励振電流を形成し、前記評価回路は、センサ信号と励振電流を用いて流体の粘度を表す粘度測定値を形成する。
【００１３】
コリオリ質量流量／密度／粘度計では、測定管が粘度と質量流量を検出するためにまず軸対称ラジアル振動モードで信号される。この軸対称ラジアル振動モードでは、測定管壁がエラスティックに、測定管重心線が実質的に静的静止状態に留まるように変形される。さらに測定管は少なくとも時折、二次振動モードで振動が励振され、これは流体の密度と圧力を検出するのに用いられる。二次振動モードは例えば前記第１のたわみ振動モードであっても良い。
【００１４】
ＷＯ−Ａ９５１６８９７には、ラジアル振動型振動式測定装置を、流体の質量流量の測定と粘度の測定に使用できることが記載されている。しかし質量流量の測定に対してこの装置はこれまで専らガス状の気体に適用されている。すなわち粘度の減衰性の影響がとりわけ上記の質量流量に依存する第２の振動モードの振幅に大きく及ぼされ、すでに水よりも僅かに高い粘度においてこの第２の振動モードは実質的にセンサで検出することができなくなる。
【００１５】
ＵＳ−Ａ５３５９８８１にはさらに、流動流体の粘度を測定する方法が記載されている。この方法では、質量流量を検出するためにたわみ振動型のコリオリ質量流量／密度測定装置が使用され、粘度を検出するために付加的に流動流体中の流動方向に沿った圧力差が検出される。
【００１６】
さらにＵＳ−Ａ５２５３５３３およびＵＳ−Ａ６００６６０９にはたわみ振動型のコリオリ質量流量／密度検出器が記載されている。この検出器によって質量流量および／または密度に加えて流体の粘度を検出することができる。このコリオリ質量流量／密度検出器はそれぞれ直線状の測定管を有し、この測定管は測定動作時にそれぞれ第１のたわみ振動モードと同時に同様にねじれ振動モードで振動され、これにより少なくとも部分的にねじれ振動が測定管長手軸を中心に実行される。
【００１７】
このようなコリオリ質量流量測定の動作時にはこれまで実質的に、一次測定値の補償のためにだけ、すなわち質量流量測定値および密度測定値の補償のためにだけ、単に励振電流の測定によって検出された粘度が付加的な粘度測定値としての出力のために不正確に検出されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、管路内を導かれる流体の粘度を正確に測定するための振動式測定装置を提供することであり、この装置は同時に流体の質量流量および密度の測定にも適するように構成する。さらに本発明は、コリオリ質量流量／密度測定装置を用いた粘度測定の精度を向上させる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題は、振動式測定装置は測定値検出器と測定装置電子回路とを有し、前記測定値検出器は管路に挿入された少なくとも１つの測定管と、該測定管に振動を形成するための励振装置と、該測定管の空間的偏向を検出するセンサ装置とを有し、前記測定装置電子回路は励振回路と評価回路とを有し、前記測定管は流体を案内する測定管内腔を有し、かつ入口側端部と出口側端部とに振動可能に張架されており、動作時に静止状態に対して振動して測定管内腔の空間位置を周期的に変化させるラテラル方向偏向を起こし、前記センサ装置は測定管の入口側ラテラル方向偏向を表す第１のセンサ信号および測定管の出口側ラテラル方向偏向を表す第２のセンサ信号を形成し、前記励振回路は前記励振装置に供給される励振電流を形成し、前記評価回路は流体密度を表す密度測定値を送出し、少なくとも１つのセンサ信号と密度測定値とにより励振電流に基づいて流体の粘度を表す粘度測定値を形成する装置により解決される。
課題はまた、管路に挿入された少なくとも１つの測定管と、該測定管に振動を形成するための励振装置と、該測定管の空間的偏向を検出するセンサ装置とを有する測定値検出器と、励振回路と評価回路とを有する測定装置電子回路とを備えており、前記測定管は流体を案内する測定管内腔を有し、かつ、入口側端部と出口側端部とに振動可能に張架されている振動式測定装置を用いて、管路内を導かれる流体の粘度を測定する方法において、前記励振装置により、測定管を静止状態に対して振動させて測定管内腔の空間位置を周期的に変化させるラテラル方向偏向を起こし、前記センサ装置により、前記測定管の入口側ラテラル方向偏向を表す第１のセンサ信号および前記測定管の出口側ラテラル方向偏向を表す第２のセンサ信号を形成し、前記励振回路により、前記励振装置に供給される励振電流を形成し、前記評価回路により、流体密度を表す密度測定値を送出し、少なくとも１つのセンサ信号と前記密度測定値とにより励振電流に基づいて流体の粘度を表す粘度測定値を形成する方法により解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の振動式測定装置の第１の有利な構成によれば、評価回路は第１のセンサ信号および／または第２のセンサ信号を用いて流体の運動速度に対する推定値を形成する。ここでこの流体の運動は粘性摩擦を引き起こす。
【００２１】
本発明の振動式測定装置の第２の有利な構成によれば、評価回路は励振電流を用いて、流体中の粘性摩擦を表す摩擦測定値を形成する。
【００２２】
本発明の振動式測定装置の第３の有利な構成によれば、評価回路は摩擦値と推定値を用いて商値を形成し、この商値は粘性摩擦により作用される振動測定管の減衰を表す。
【００２３】
本発明の振動式測定装置の第４の構成によれば、測定管内にその空間的偏向に基づいて、測定管内腔のエラスティックな変形が発生される。
【００２４】
本発明の振動式測定装置の第５の構成によれば、測定管内にその空間的偏向に基づいて、ねじれが測定管長手軸を中心に発生される。
【００２５】
本発明の第６の構成によれば、振動式測定装置は流体の瞬時の質量流量を表す質量流量測定値を送出する。
【００２６】
本発明の第７の構成によれば、振動式測定装置は流体の瞬時の密度を表す密度測定値を送出する。
【００２７】
本発明の方法の有利な第１の構成によれば、粘度測定値を形成するために商値が補正値により除算される。
【００２８】
本発明の方法の有利な第２の構成によれば、粘度測定値を形成するために商値が２乗される。
【００２９】
本発明の基本的技術思想は、測定された励振電流と、記載された形式の振動式測定装置、とりわけたわみ振動型コリオリ質量流量／密度測定装置の動作時に常時検出される、測定管のラテラル方向偏向、とりわけ質量流量測定のために入口側および／または出口側で検出された振動とから、粘度を導出することである。
【００３０】
本発明の利点は、その実現のために従来のたわみ振動型のコリオリ質量流量／密度検出器を使用することができ、しかもその際にこれ自体をその機械的構造の点で変更する必要のないことである。従って本発明の方法をすでに使用されているコリオリ質量流量／密度測定装置において実現することができる。
【実施例】
【００３１】
図１には概略的に、図示されていない管路内を導かれる流体の粘度ηの検出に用いられる振動式測定装置が示されており、流体の粘度ηを表す粘度測定値Ｘηが形成される。
【００３２】
さらに振動式測定装置は有利には、粘度ηのほかに流体密度ρおよび質量流量ｍを例えば同時に求め、相応にこれらを、密度ρを表す密度測定値Ｘρおよび質量流量ｍを表す質量流量値Ｘｍへ変換する。
【００３３】
このために振動式測定装置は有利にはコリオリ質量流量／密度測定装置として構成されている。この種の質量流量ｍおよび／または密度ρを測定するコリオリ質量流量／密度測定装置の構造は、冒頭に言及した米国特許出願第４１８７７２１号明細書、同４８７６８７９号明細書、同５６４８６１６号明細書、同５６８７１００号明細書、同５７９６０１１号明細書、および欧州特許出願公開第８６６３１９号明細書に記載されている。
【００３４】
流体を記述する前述のパラメータ、すなわち粘度η、密度ρ、および場合により質量流量ｍを検出するために、振動式測定装置は管路内へ流体密に（特に圧力密に）挿入される流体導通式の測定値ピックアップ１０を有している。
【００３５】
さらに振動式測定装置は測定値ピックアップ１０の駆動と前述の測定値の形成とに利用される測定装置電子回路５０を有している。振動式測定装置が特にシリアルのフィールドバスへ結合できるように構成されている場合、測定装置電子回路５０は相応のデータ通信用の通信インタフェースを有しており、これにより例えば測定データが上位のメモリプログラム制御部または上位のプロセスガイドシステムへ送信される。もちろん測定装置電子回路５０は当業技術者には周知の手法で有利には相応の図示されていない電子回路ケーシングに収容することができる。
【００３６】
図２、図３には測定値ピックアップ１０として用いられる振動タイプの物理‐電気変換装置の実施例が示されている。この種の変換装置の構造は例えば米国特許出願第６００６６０９号明細書に詳細に説明されている。さらに前述の変換装置として、例えば本出願人の製造しているコリオリ測定流量／密度測定装置"PROMASS I"シリーズを使用することもできる。
【００３７】
測定値ピックアップ１０は直線状の入力側端部１１および出力側端部１２を有する測定管１３を有しており、この測定管は弾性的に変形可能な所定の測定管内径１３Ａと所定の定格幅とを有している。測定管１３はケーシング１００によってカバーされた剛性の支持フレーム１４内に振動可能に張架されている。測定管内径１３Ａの弾性変形とは、ここでは、流体を記述する応力、すなわちコリオリ力、質量慣性力、および／または剪断力を形成するために、測定値ピックアップ１０の駆動中、流体を導通している測定管内径１３Ａの空間形状および／または空間位置を測定管１３の弾性領域内で所定のようにサイクリックに（特に周期的に）変更することを意味する。これについては例えば米国特許出願第４８０１８９７号明細書、同第５６４８６１６号明細書、同第５７９６０１１号明細書、および／または同第６００６６０９号明細書を参照されたい。測定管１３の材料としては例えばチタン合金がとりわけ適している。チタン合金に代えて、他の（湾曲可能な）測定管に通常使用される材料、例えばステンレススチールまたはジルコニウムなどを使用することもできる。
【００３８】
支持フレーム１４は入力側端部１１では測定管１３をカバーしている入力側プレート２１３に固定されており、出力側端部１２では同様に測定管をカバーしている出力側プレート２２３に固定されている。さらに支持フレーム１４は第１の支持プレート２４および第２の支持プレート３４を有しており、これら２つの支持プレート２４、３４は入力側プレート２１３および出力側プレート２２３に固定されている。これらのプレートは測定管１３に対してほぼ平行であり、測定管に対して間隔を置き、かつ相互に間隔を置いて配置されている。これについては図２を参照されたい。したがって２つの支持プレート２４、３４の相互に向かい合う側面は同様に相互に平行である。
【００３９】
有利には長手方向スタブ２５が支持プレート２４、３４に測定管１３から間隔をおいて固定されており、これは測定管１３の振動を消去する補償質量として用いられる。長手方向スタブ２５は図３に示されているように、実際には振動可能な測定管１３の全長に対して平行である。ただしこれは必ずしもそうでなくともよく、長手方向スタブ２５はもちろん必要であればもっと短く構成することもできる。
【００４０】
したがって２つの支持プレート２４、３４、入力側プレート２１３、出力側プレート２２３、および場合により長手方向スタブ２５を備えた支持フレーム１４は長手方向重心線を有している。この重心線は入力側端部１１および出力側端部１２を仮想的に接続した測定管長手軸線１３Ｂに対して平行に延在している。
【００４１】
図２、図３では図示のねじヘッドにより、前述の支持プレート２４、３４を入力側プレート２１３および出力側プレート２２３にねじ固定することが示されている。ただしこれには当業技術者の間で実施されている他の適切な固定法を適用してもよい。
【００４２】
図２によれば測定値ピックアップ１０はさらに電気機械的励振装置１６を有している。この電気機械的励振装置は測定管１３を駆動時に静止位置から空間的に偏向させ、所定のように弾性変形させるために使用される。
【００４３】
励振装置１６は、図４に示されているように、ここではＴ字形の剛性のレバー装置１５を有しており、このレバー装置はたわみ耐性を有して測定管に固定されたブラケット１５４とヨーク１６３とを備えている。ヨーク１６３は測定管１３から間隔を置いて設けられたブラケット１５４の端部に同様にたわみ耐性を有して固定されており、前述の測定管長手軸線１３Ｂに対して横断方向に配向されている。ブラケット１５４として例えば測定管を孔に収容する金属のディスクが用いられる。別の適切な実施例では、代替手段としてのレバー装置１５が前述の米国特許出願第６００６６０９号明細書に示されている。
【００４４】
レバー装置１５は有利には図２から容易にわかる通り、入力側端部１１および出力側端部１２のほぼ中央で測定管１３に作用するように配置されており、したがって測定管１３は作動中平均して最大のラテラル方向の偏向状態を有する。
【００４５】
レバー装置１５を駆動するには、図４の励振装置１６は第１の励磁コイル２６およびこれに対応する第１の永久磁石２７と、第２の励磁コイル３６およびこれに対応する第２の永久磁石３７とを有しており、２つの励磁コイル２６、３６は測定管１３の両側でヨーク１６３の下方の支持フレーム１４に取り外し可能に固定されている。２つの励磁コイル２６、３６は電気的に有利には直列接続されている。ただしこれらのコイルは必要な場合にはもちろん相互に並列接続することができる。
【００４６】
２つの永久磁石２７、３７は、図２、図４に示されているように、相互に間隔を置いてヨーク１６３に固定されており、測定値ピックアップ１０の駆動時には永久磁石２７は主として励磁コイル２６の磁界によって貫通され、永久磁石３７は主として励磁コイル３６の磁界によって貫通され、相応の電磁的な力の作用に基づいて運動する。このために励振装置１６は、測定装置電子回路５０の相応の励振回路５０Ａから送出されたユニポーラまたはバイポーラの励振電流ｉｅｘｃにより給電され、励磁コイル２６、３６は駆動時にこの電流を導通し、相応に磁界を形成して永久磁石２７、３７が運動する。この励振電流は同様に発振性であり、調整可能な振幅と調整可能な励振周波数ｆｅｘｃとを有する。励振電流ｉｅｘｃは例えば高調波振動、三角振動、または矩形振動として現れる。特に励振電流ｉｅｘｃの唯一の励振周波数ｆｅｘｃは、従来の形式の振動式測定装置と同様に、流体を導通する測定管１３の瞬時の機械的共振周波数に相応する。
【００４７】
励磁コイル２６、３６の磁界によって形成される永久磁石２７、３７の運動はヨーク１６３およびブラケット１５４を介して測定管１３に伝達される。この永久磁石２７、３７の運動は、ヨーク１６３が唯一の励振周波数ｆｅｘｃによって交番的に支持プレート２４または支持プレート３４の方向へ静止位置から偏向されるように行われる。前述の相応の測定管長手軸線１３Ｂに対して平行なレバー装置１５の回転軸線は例えばブラケット１５４を通って延在している。
【００４８】
有利には支持フレーム１４はさらに支持プレート２４、３４に取り外し可能に接続された電磁励振装置１６用の支承部材２９を有しており、これは特に励磁コイル２６、３６、および場合により以下に述べる磁石支持装置２１７の個々のコンポーネントを支承するために用いられる。
【００４９】
前述したように、励振装置１６は測定値ピックアップ１０の駆動時にこれを励振し、静止位置を中心として測定管１３を機械的に振動させるために用いられる。これにより測定管は少なくともラテラル方向での偏向（ラテラル方向の発振性の偏向）を発生する。
【００５０】
この実施例の測定値ピックアップ１０では、このラテラル方向での偏向は同時に、入力側端部１１および出力側端部１２で上述のように固定に張架された測定管１３の測定管内径１３Ａの弾性変形を発生させる。測定管内径１３Ａの変形はこの場合実際には測定管１３の長さ全体にわたって作用する。
【００５１】
さらに測定管１３は、測定管の張架状態とレバー装置１５を介して測定管１３に作用するモーメントとに基づいて、ラテラル方向の偏向と同時に、少なくとも部分的にねじれ回転を強いられる。この測定管１３の回転は、測定管１３から間隔を置かれたブラケット端部のラテラル方向の偏向が測定管１３のラテラル方向での偏向と同方向であるかまたは反対方向であるように行われる。換言すれば、測定管１３のねじれ振動は前者のケースに相応する第１のねじれモードで発生するか、または後者のケースに相応する第２のねじれモードで発生する。その際、この実施例の測定値ピックアップ１０では第２のねじれモードの固有周波数（例えば９００Ｈｚ）は第１のモードのほぼ２倍の高さとなる。
【００５２】
測定管１３の駆動に応じてねじれ振動が第２のねじれモードのみで行われる場合には、有利には、渦流原理に基づいた磁石支持装置２１７が励振装置１６内に組み込まれる。この装置は特に流体の瞬時密度に依存する回転軸線の位置の調整および／または安定化のために使用される。このため磁石支持装置２１７により測定管１３がつねに第２のねじれモードで振動することが保証され、ひいてはどんな場合でも測定管１３に対する外部の障害影響が他方のねじれモード（第１のモード）への自発交番を引き起こさなくなる。この種の磁石支持装置の詳細は例えば米国特許出願第６００６６０９号明細書に詳細に説明されている。さらにこの種の磁石支持装置の使用法は、前述した測定値ピックアップの"PROMASS I"シリーズから知られる。
【００５３】
有利には測定値ピックアップ１０に対して、この実施例によれば、励振周波数ｆｅｘｃが調整され、専ら第２のねじれモードで励振が行われ、相応に第１のモードはほぼ抑圧される。ただし必要な場合には第１のねじれモードで励振を行うこともできる。
【００５４】
図１によれば測定値ピックアップ１０は別のセンサ装置６０を有しており、このセンサ装置は測定管１３の瞬時の空間的偏向を検出し、相応のアナログ信号を形成する。センサ装置６０はこのために、入力側で第１のラテラル発振を生じさせる測定管１３の偏向に応答する第１のセンサ１７と、出力側で第２のラテラル発振を生じさせる測定管１３の偏向に応答する第２のセンサ１８とを有する。２つのセンサ１７、１８は、図２に示されているように、測定管１３に沿って相互に間隔を置いて支持フレーム１４に固定に配置されている。これらのセンサは特に測定管１３の中央に対して同じ距離を置き、支持フレーム１４特に支持プレート２４または３４に固定に配置されている。
【００５５】
センサ１７、１８として有利には速度測定式のエレクトロダイナミックセンサが使用される。ただし同様に距離測定式、加速度測定式のエレクトロダイナミックセンサ、またはオプティカルセンサを使用することもできる。もちろん当業技術者に知られている他の偏向反応性のセンサをセンサ１７、１８として利用してもよい。
【００５６】
センサ１７、１８を介して、センサ装置６０は駆動時に入力側のラテラル方向の偏向を表す第１のセンサ信号ｘｓ１と、出力側のラテラル方向の偏向を表す第２のセンサ信号ｘｓ２とを形成する。
【００５７】
センサ信号ｘｓ１，ｘｓ２は、図１に示されているように、測定装置電子回路５０のプログラミング可能な評価回路５０Ｂへ供給される。この評価回路は特に、粘度測定値Ｘηおよび密度測定値Ｘρの形成に用いられる。本発明の有利な実施例によれば、評価回路５０Ｂはさらに質量流量測定値Ｘｍを形成する。
【００５８】
２つの測定信号ｘｓ１，ｘｓ２は励振周波数ｆｅｘｃに相応する各１つの信号周波数を有する。
【００５９】
有利にはセンサ装置６０はさらに増幅器回路を有しており、この回路は２つのセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２を同じ振幅へ調整するために用いられる。これに適した振幅制御回路は例えば米国特許出願第５６４８６１６号明細書または欧州特許出願公開第８６６３１９号明細書に示されている。
【００６０】
励振周波数ｆｅｘｃの調整は、この種の励振装置で一般に行われているように、有利には励振回路５０Ａの位相制御ループによって行われる。この種の位相制御ループの構造と機械的な共振周波数を調整する際の使用法とは米国特許出願第４８０１８９７号明細書に詳細に説明されている。
【００６１】
もちろん他の当業技術者に知られている、前述の形式の振動式測定装置の機械的共振周波数の調整用の周波数制御回路を使用してもよい。これについては米国特許出願第４５２４６１０号明細書および同４８０１８９７号明細書を参照されたい。さらに前述の形式の振動式測定装置に対するこの種の周波数制御回路の使用法は前述の"PROMASS I"シリーズに示されている。
【００６２】
励振電流ｉｅｘｃの調整には、この種の振動式測定装置で通常行われているように、相応の増幅器回路が用いられる。この増幅器回路は調整すべき励振周波数ｆｅｘｃを表す周波数設定信号と、調整すべき励振電流ｉｅｘｃの振幅を表す励振電流設定信号とによって制御される。周波数設定信号は例えば上述の周波数制御回路から送出される直流電圧であり、この直流電圧は周波数を表す振幅を有している。
【００６３】
励振電流ｉｅｘｃを形成するために、励振回路５０Ａは相応の振幅制御回路を有しており、この回路は瞬時の振幅を介して２つのセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２のうち少なくとも一方を形成し、相応に一定または可変の振幅基準値Ｗ１を介して励振電流設定信号を形成する。場合によっては励振電流ｉｅｘｃの瞬時の振幅も励振電流設定信号の形成に利用することができる。この種の振幅制御回路は当業技術者には同様に周知である。この種の振幅制御回路の例としては、再びコリオリ質量流量測定装置の"PROMASS I"シリーズを挙げておく。この測定装置の振幅制御回路は有利には、各測定管の振動が前述の第１のたわみ振動モードで一定の振幅、すなわち密度に依存しない振幅へ制御されるように構成されている。
【００６４】
本発明の流体の粘度ηを求めるプロセスを以下に前述の測定値ピックアップ１０の例で詳細に説明する。概念としての粘度とは流体のダイナミックな粘度も運動学的な粘度も意味していると理解されたい。なぜならこれらの粘度は振動式測定装置の駆動時に同様に測定される密度によって簡単に相互に換算できるからである。さらに粘度ηに代えてその逆数、すなわち流体の流動度を求めることもできる。
【００６５】
前述のように発振する少なくとも１つの測定管を備えた振動式測定装置では、各測定管の空間的偏向が剪断力を発生させる流体の運動を引き起こす。この流体中の剪断力は流体の粘度ηによってともに求められ、摩擦損失として発振性の測定管に減衰的に作用する。
【００６６】
励振電流ｉｅｘｃと実際には直接測定できない剪断力を発生させる流体運動の速度θとの比ｉｅｘｃ／θによって偏向に反対に作用する減衰を代替評価できることがわかっている。こうした偏向の減衰はここでは流体内の粘度の摩擦に帰せられる減衰成分によりともに求められ、これを用いて粘度が求められる。相応に粘度ηを求めるために、励振電流ｉｅｘｃのほか前述の流体運動の速度θも検出される。
【００６７】
前述の米国特許出願第４５２４６１０号明細書に記載されたプロセスでは、速度θは駆動レバーによって行われる駆動運動によって評価される。この駆動運動は相応に測定管のねじれ回転に作用する。この駆動レバーはほぼレバー装置１５に相応する。
【００６８】
粘度測定の目的で前述の形式の測定値ピックアップを介して速度θを検出するには、レバー装置１５は限定された範囲でしか適していない。その理由は、１つには、前述したようにレバー装置１５の回転軸線の位置が可変であり、相応してつねにアクチュアルな状態を検出しなければならないからである。もう１つにはこの種のレバー装置は前述の形式の測定値ピックアップ、特にコリオリ質量流量／密度ピックアップの個所に設けられていないことが多いからである。
【００６９】
本発明の基本的な着想によれば、したがって速度θを測定値ピックアップ１０のレバー装置１５で直接には検出せず、センサ装置６０から送出されるセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２によって得る。
【００７０】
センサ信号ｘｓ１，ｘｓ２を粘度ηの測定に使用することは、粘性摩擦を生じさせる流体運動の速度θと、少なくとも前述の形式の測定値ピックアップ１０の動作領域で再現可能な測定管１３の瞬時のラテラル方向の偏向とが線形に関連しているという認識に基づいている。良好な近似による仮定では
Ｘθ＝Ｋ１・ＸＶ                                                  （１）
が成り立つ。ここでＸＶはセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２から導出された速度測定値であって測定管１３のラテラル方向の偏向の速度を瞬間的に表しており、Ｘθは流体運動の速度θの評価値であって流体中の粘性摩擦に作用し、Ｋ１は求めるべき比例係数に対するキャリブレーション測定量である。
【００７１】
速度測定値ＸＶは唯一のセンサ信号ｘｓ１またはｘｓ２であってもよいし、２つのセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２、特に信号の和ｘｓ１＋ｘｓ２から導出された信号値（例えば瞬時の信号振幅）であってもよい。センサ１７、１８が測定管１３の中央に対して対称に配置され、センサ信号ｘｓ１，ｘｓ２が前述のように等しい信号振幅または等しく制御された信号振幅を有する場合、測定値ピックアップ１０での信号の和ｘｓ１＋ｘｓ２はこの実施例によれば測定管１３の中央でのラテラル方向の偏向に比例する。
【００７２】
速度θに対する評価値Ｘθを形成するために、評価回路５０Ｂは図５、図６に概略的に示されているように入力段５１を有しており、この段はセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２をディジタル処理する第１の測定回路５１１を備え、ここで速度測定値ＸＶが形成される。信号振幅を測定するこの種の測定回路は例えば米国特許出願第５６４８６１６号明細書または欧州特許出願公開第８６６３１９号明細書に示されている。
【００７３】
図６に概略的に示されているようにこの入力段５１はさらに式（１）の実現に用いられる乗算器５１２を有している。この乗算器は、測定回路５１１から送出されて第１の入力側に印加される速度測定値ＸＶと第２の入力側に印加される比例係数Ｋ１とを乗算し、出力として評価値Ｘθを送出する。
【００７４】
式（１）によって形成される関係は測定値ピックアップ１０の実際の実現形態ごとに相応のキャリブレーション測定によって求められ、測定値電子回路５０内へ組み込まれる。比例係数Ｋ１を求めるために、キャリブレーション測定において例えば測定管１３の中央での回転の実際速度が求められ、同時に形成されるセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２に対する関係が設定される。さらに比例係数Ｋ１は一連の測定値ピックアップに対して例えば当業技術者に周知の有限要素法によって数値的に計算される。
【００７５】
特に測定すべき流体が非ニュートン流体である場合には、瞬時の質量流量が速度θに対して有する影響を、評価値Ｘθを求める際に相応に考慮しなければならない。すなわち非ニュートン流体では剪断力は質量流量ｍが増大するにつれて低下する。
【００７６】
測定値ピックアップ１０のキャリブレーションの際には通常、パラメータ、例えば密度ρ、質量流量ｍ、粘度η、および／または温度が既知となっている２つ以上の異なる流体が順次に測定値ピックアップ１０を通して流され、相応の測定値ピックアップ１０の応答、例えば瞬時の励振電流ｉｅｘｃおよび／または瞬時の励振周波数ｆｅｘｃが測定される。調整されたパラメータおよびそのつど測定された測定値ピックアップ１０の応答は相応に相互に関係づけられ、例えば比例係数Ｋ１が形成される。求められたキャリブレーション定数は例えばディジタルデータのかたちで評価回路５０Ｂのテーブルメモリに格納される。これらのデータは相応の計算回路のアナログ調整値として利用される。ここで測定値ピックアップのキャリブレーションが当業技術者にはそれ自体周知であることを指摘し、詳細な説明を省略する。
【００７７】
測定管１３の振動の減衰は、粘性摩擦に帰せられる減衰成分のほか、実際には流体に依存しない減衰成分によっても求められる。この減衰成分は摩擦力に起因して生じ、例えば励振装置１６および測定管１３内の材料に作用する。換言すれば、測定された励振電流ｉｅｘｃが摩擦力および／または測定値ピックアップ１０の摩擦力全体を表している。流体の粘度ηを求める際には、流体に依存しない減衰成分が相応に比Δｉｅｘｃ／θから消去される。したがって粘性摩擦による励振電流ｉｅｘｃの減衰成分に相応する励振電流成分Δｉｅｘｃと速度θとの比を求めなければならない。
【００７８】
励振電流成分Δｉｅｘｃ、ひいては粘性摩擦を表す摩擦測定値ＸΔｉを形成するために、振動式測定装置の駆動中、入力段５１によって励振電流ｉｅｘｃまたは瞬時の励振電流を表す励振電流測定値から相応の無負荷電流測定値Ｋｉ０が減算される。この無負荷電流測定値は励振装置１６の前述の摩擦力を表す。このために入力段５１は、図６に概略的に示されているように、特にはディジタル処理を行う第２の測定回路５１３を有しており、この測定回路は被減数入力側に印加される励振電流ｉｅｘｃまたは励振電流測定値から減数入力側に印加された無負荷電流測定値Ｋｉ０を減算して、出力側に摩擦測定値ＸΔｉを送出する。
【００７９】
無負荷電流測定値Ｋｉ０は同様に振動式測定装置のキャリブレーション中、例えば測定管１３の内容物排出後または空気しか導通していない期間に求め、相応に測定装置電子回路５０に記憶するか、調整しなければならない。当業技術者にとっては、必要な場合に無負荷電流測定値Ｋｉ０に影響する他の物理パラメータ、例えば測定管および／または流体の瞬時の温度を無負荷電流測定値Ｋｉ０のキャリブレーションの際に考慮しなければならないことも明らかである。
【００８０】
流体中の粘性摩擦に帰せられる減衰成分Δｉｅｘｃ／θに相応する商の値ＸΔｉ／Ｘθを形成するために、評価回路５０Ｂは図５に示されているようにさらに第１の機能ブロック５２を有しており、このブロックは被除数入力側に印加される摩擦測定値ＸΔｉを除数入力側に印加される評価値Ｘθによって除算するために用いられる。
【００８１】
粘度ηを前述の形式の測定値ピックアップによって求める場合、励振電流ｉｅｘｃおよび速度θのほか、さらに測定管１３の振動周波数および流体密度ρを考慮しなければならない。これについては米国特許出願第４５２４６１０号明細書を参照されたい。
【００８２】
このために評価回路５０Ｂはさらに第２の機能ブロック５３を有しており、このブロックは密度測定値Ｘρと励振周波数測定値Ｘｆとにより流体密度ρおよび励振周波数ｆｅｘｃに依存する相応の補正値Ｘρ，ｆを形成するために用いられる。
【００８３】
密度測定値Ｘρおよび励振周波数Ｘｆは、前述の形式の振動式測定装置、特にコリオリ質量流量／密度測定装置の駆動時に通常求められる測定値である。これについては例えば米国特許出願第４１８７７２１号明細書、同第４５２４６１０号明細書、同第４８７６８７９号明細書、同第５６４８６１６号明細書、同第５６８７１００号明細書、または欧州特許出願公開第８６６１３９号明細書を参照されたい。したがって本発明の粘度ηの検出に測定値Ｘｆ、Ｘρを使用できることは容易に理解される。
【００８４】
補正値Ｘρ，ｆについて、特に前述のようにねじれ振動する測定管１３では、良好な近似として機能ブロック５３により次式が実現される。すなわち
Ｘρ，ｆ＝Ｘρ・Ｘｆ                                              （２）
が成り立つ。
【００８５】
センサ１７、１８として距離測定センサが用いられる場合、補正値Ｘρ，ｆを求めるために簡単な励振周波数測定値Ｘｆに代えてその２乗値Ｘｆ２が使用される。つまり機能ブロック５３には式（２）に対する乗算器のほか、更なる乗算器または２乗器が設けられる。
【００８６】
商の値ＸΔｉ／Ｘθおよび補正値Ｘρ，ｆは、図５によれば、評価回路５０Ｂの第３の機能ブロック５４に供給され、再び商の値ＸΔｉ／Ｘθと補正値Ｘρ，ｆとによって粘度測定値Ｘηが形成される。
【００８７】
本発明の有利な実施例によれば、粘度ηは次式に基づいて求められる。
Ｘη＝（Ｋ２／Ｘρ，ｆ）・（ＸΔｉ／Ｘθ）２                    （３）
ここでＫ２はキャリブレーションによって求められる定数、特に測定管１３の定格幅の２乗に依存する定数である。
【００８８】
式（３）によって求められる粘度測定値Ｘηは、粘度ηが小さいほどおよび／または流体密度ρが高いほど、より精確に実際の粘度ηに一致することがわかっている。さらに粘度ηは、本発明の実施例では、測定管１３の定格幅が大きくなるにつれて精確に求めることができるようになる。
【００８９】
本発明の方法の別の有利な実施例によれば、精確な粘度測定値Ｘηの検出のために、特に５Ｐａｓ（＝パスカル秒）よりも粘度ηが大きい場合、および／または測定管１３の定格幅が８ｍｍよりも小さい場合には、次式に基づいて検出を行う。
【００９０】
【数１】
0004773468.tif 000002
【００９１】
式（４）は実際には、１つまたは複数の測定管を励振して測定管長手軸線を中心としたねじれ振動を生じさせる測定値ピックアップの汎用手段を表している。この実施例での測定値ピックアップ１０に対しては、定数Ｋ３の値は例えば０．２４〜０．２５の範囲で存在する。式（４）は特に、前述の形式の測定値ピックアップの動作領域内で前述のようにねじれ振動を発生させる測定管では、流体中で作用する粘性依存の摩擦力が励振電流成分Δｉｅｘｃに対して半径方向で測定管長手軸線へ向かって次第にその影響を低下させるという事実を考慮している。定数Ｋ３は実際には前述の逓減の２乗成分を表す係数である。励振電流成分Δｉｅｘｃひいては摩擦測定値ＸΔｉがきわめて小さな値へ向かう場合、式（４）は式（３）へ移行される。
【００９２】
式（３）または式（４）を実現するために、機能ブロック５４は、図７、図８に示された本発明の有利な実施例によれば除算器５４１を有している。この除算器は商の値ＸΔｉ／Ｘθに対する被除数入力側と補正値Ｘρ，ｆに対する除数入力側とを備えており、これにより第１の中間値が形成される。さらに機能ブロック５４は計算段５４２および乗算器５４３を有しており、計算段は第１の中間値に対する第１の入力側を備え、粘度ηに比例する第２の中間値が形成される。乗算器は第１の入力側に印加される第２の中間値を定数Ｋ２との乗算により粘度測定値Ｘηへ変換する。
【００９３】
式（３）を実現するために、計算段５４２は本発明の別の実施例によれば乗算器として構成されており、このことは図７に概略的に示されている。この乗算器は除算器５４１の出力としての第１の中間値を計算回路５４２の第２の入力側に印加される商の値ＸΔｉ／Ｘθによって変換し、第２の中間値を得るために用いられる。
【００９４】
式（４）を実現するために、計算段５４２は本発明の別の実施例によれば、式（４）の根のなかの差に対する相応の開平器と、根を減算している項に対する相応の２乗器とを有している。さらに計算段５４２は２乗器を用いて形成される２乗値と定数Ｋ３，Ｋ４および補正値Ｘρ，ｆとを乗算するために用いられ、これにより第２の中間値が形成される。
【００９５】
さらに上述の速度θの評価は式（１）によれば僅かではあるが流体密度ρに依存することがわかっている。これにより実際には
Ｋ１＝Ｋ１（ρ）                                                  （５）
が成り立つ。
【００９６】
研究により、この実施例の測定値ピックアップ１０に対して、比例係数Ｋ１は密度依存性を考慮して次式により求められる。すなわち
Ｋ１＝Ｋ１，０／［１＋Ｋ５・（Ｘρ−ρ０）］                      （６）
が成り立つ。ここでρ０は測定値ピックアップ１０のキャリブレーションに用いられるキャリブレーション用流体の調整密度または測定密度であり、Ｋ１，０はキャリブレーション用流体を導通する測定管の比例係数であり、Ｋ５は測定管１３の定格幅に依存するキャリブレーション定数である。
【００９７】
式（１）に類似して比例係数Ｋ１，０について
Ｋ１，０＝Ｘρ，０／ＸＶ，０                                      （７）
が成り立つ。ここでＸρ，０はキャリブレーション用流体を導通する測定管１３の速度θを表す第１のキャリブレーション測定値であり、ＸＶ，０はセンサ信号ｘｓ１から導出された第２のキャリブレーション測定値であって、キャリブレーション用流体を導通する測定管１３のラテラル方向の偏向速度を表している。
【００９８】
式（６）は、図９に概略的に示されているように、入力段５１の機能ブロック５１４により実現される。
【００９９】
粘度測定値Ｘηの形成に利用される前述の機能ブロック５２、５３、５４、５１４および場合により乗算器５１２は、当業者に周知の手法で、例えば評価回路５０Ｂに設けられているマイクロコンピュータと相応にその内部に組み込まれて実行されるプログラムコードとにより実現される。前述の式（１）、（２）、（３）、（４）、（６）を相応の機能ブロックに変換し、式（１）、（２）、（３）、（４）、（６）の実現に用いられるマイクロコンピュータ用のプログラムコードを形成することは、当業技術者にとってはそれ自体は周知として実施されているので、ここでは詳細には説明しない。もちろんこれらの式は容易に全体またはその一部を相応に離散的に構成されたアナログおよび／またはディジタル計算回路によって評価回路５０Ｂ内で表すこともできる。相応に入力段５１も前述のマイクロコンピュータを介して実現可能であり、ここではセンサ信号ｘｓ１，ｘｓ２と検出された励振電流ｉｅｘｃをアナログディジタル変換器によって相応のディジタル信号に変換可能であることも明らかである。これについては特に欧州特許出願公開第８６６３１９号明細書を参照されたい。
【０１００】
この実施例による測定値ピックアップ１０では特にねじれ回転が生じ、励振電流成分Δｉｅｘｃと励振電流ｉｅｘｃとの比Δｉｅｘｃ／ｖは約４Ｐａｓの比較粘度に正規化される。これは９０％に達する値である。すなわち測定値ピックアップ１０は粘度ηに対して極めて高い感度を有する。
【０１０１】
また当業技術者に周知の振動タイプの他の測定値ピックアップ、例えばヘリカル形状に湾曲された測定管を有するピックアップを粘度ηの測定に使用することもできる。さらに前述したように、褶曲された測定管または湾曲された測定管を備えた振動タイプの測定値ピックアップを使用して、適切に粘度ηを測定することができる。これは例えば米国特許出願第５６４８６１６号明細書または同第５７９６０１１号明細書に記載されている。この種の測定値ピックアップは例えば比Δｉｅｘｃ／ｉｅｘｃを前述の比較粘度に関連して約７０％〜８０％有する。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】流体用の振動式測定装置の概略図である。
【図２】図１の振動式測定装置の測定値ピックアップ１０の１つの実施例の第１の側面を示した図である。
【図３】図２の測定値ピックアップの第２の側面を示した図である。
【図４】図２の測定値ピックアップの拡大部分図である。
【図５】図１の振動式測定装置の評価回路の素子のブロック回路の形式を示す概略図である。
【図６】図５の評価回路の実施例の概略的なブロック回路図である。
【図７】図５の評価回路の実施例の概略的なブロック回路図である。
【図８】図５の評価回路の実施例の概略的なブロック回路図である。
【図９】図５の評価回路の実施例の概略的なブロック回路図である。
【符号の説明】
【０１０３】
５０  測定装置電子回路、  １０  測定値ピックアップ、  １３  測定管、  １４  支持フレーム、  １６  励振装置、  １７，１８  センサ、  １００  ケーシング
【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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【図８】
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【図９】
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