(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体が流れ、振動が励起されてその結果として振動する少なくとも１つの測定チューブ（１）を有し、第１のインジケータ量と、前記第１のインジケータ量とは別の第２のインジケータ量とが多相流の検出のために使用されるコリオリ型質量流量測定装置の制御方法において、
前記第１のインジケータ量は、
ａ） 多相流内の摩擦損に基づく量、
ｂ） 多相流の不均等性に基づく量、
ｃ） 前記コリオリ型質量流量測定装置の標準動作のモデリングに基づく量、又は
ｄ） 結果として生じる振動のために、測定チューブの長手方向に所定の間隔で配される２つの検出領域の間の多相流の移動時間効果に基づく量のいずれかに基づくものであり、且つ
前記第２のインジケータ量は、上記インジケータ量ａ）〜ｄ）で第１のインジケータ量として検出されなかったものの１つに基づくものであることを特徴とするコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項２】
多相流内の摩擦損に基づく量を決定するために、測定チューブ（１）の振動励起に必要な駆動力、駆動振幅、結果として生じる振動の振幅及び／若しくはこれらの量の１つ又は複数に由来する少なくとも１つの量を評価することを特徴とする請求項１記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項３】
多相流の不均等性に基づく量は、コリオリ型質量流量測定装置の内部信号のノイズから得られることを特徴とする請求項１又は２に記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項４】
前記コリオリ型質量流量測定装置の内部信号は、結果として生じる振動のために測定チューブ（１）の長手方向にお互いに所定の間隔で配された検出領域で検出された２つの信号の間の位相差、流れが実行される測定チューブの固有振動数、振動励起と結果として生じる振動の間の位相差、振動の振幅毎の駆動力の瞬間の振幅、且つ／又は、測定チューブ（１）を通る質量流量及び／若しくは流媒体の密度のような上記量の１つ又は複数に由来する少なくとも１つの量であることを特徴とする請求項３記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項５】
分散、標準偏差、又は時間間隔の最大値及び最小値の差は、前記量の１つ又は複数のために測定されることを特徴とする請求項４記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項６】
モデリングに基づいて求められる信号から検出された信号の偏差は、コリオリ型質量流量測定装置の通常動作のモデリングに基づいた量を決定するように設計されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項７】
検出された信号は、測定チューブ（１）の振動励起の信号、測定チューブ（１）に結果として生じる信号、及び／若しくはこれらの量の１つ又は複数に由来する少なくとも１つの量であることを特徴とする請求項６記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項８】
結果として生じる振動のために、前記測定チューブ（１）の長手方向に所定の間隔で配された２つの検出領域の間の多相流の移動時間効果に基づく量を測定するために、測定された質量流量に基づく演算された移動時間の偏差が、多相流のために測定された移動時間によって決定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項９】
少なくとも１つの第３のインジケータ量が、多相流の検出のために使用されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【請求項１０】
それぞれのインジケータ量が大きい値をしめせば示すほど、多相流がよりはっきりと表明されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のコリオリ型質量流量測定装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、媒体が流れ且つ測定チューブを振動させる振動励起が付与される少なくとも１つの測定チューブを有し、第１のインジケータ量が多相流の検出のために使用されるコリオリ型質量流量測定装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コリオリ型質量流量測定装置は、測定されるべき質量流量を有する媒体が流れる単一の測定チューブ又は複数の測定チューブを有する。これについて、測定チューブのいろいろな配置及び幾何学的構造が知られている。このように、例えば単一の直線状の測定チューブを有するコリオリ型質量流量測定装置及び２つの曲線的な測定チューブを有するコリオリ型質量流量測定装置がある。
【０００３】
媒体が流れる測定チューブが、流れる媒体によって影響される機械的振動系を形成することは、これらコリオリ型質量流量測定装置については常識である。このように、媒体の密度は、振動系の共振振動数を変化させると共に、媒体の質量流量は、振動の形を変化させる。これによって、質量流量に加えて、特に流れる媒体の密度が測定可能である。
【０００４】
コリオリ型質量流量測定装置は、高い測定精度によって特徴付けられる。このように、質量流量は、０．１％以下の精度で測定可能である。さらに、コリオリ型質量流量測定装置について、質量流量に加えて、他の値は、第１の測定値に部分的に由来して測定される。例えば、これらの由来値は、体積流量、質量及び体積、流媒体の濃度である。このように、コリオリ型質量流量測定装置は、主な測定作業だけでなく、重要な二次診断及び加工についての品質上方を提供する多変数測定装置を構成する。
【０００５】
二相流のような多相流についての情報、特に多相流の発生の検出及び多相流の形についての推断は、従来使用されたコリオリ型質量流量測定装置において確実に役立つものではなかった。多相流、特に二相流の例は、例えば弁又はポンプにおける空洞化又は漏れによる空気流入によって生じる液外における気泡である。さらに、二相流の一例は、例えば結晶化によって、又は媒体が流れる配管システムにおける沈殿物の突然の離脱によって生じる液体中の固体系である。最後に、例えばパイプ配管を流れる媒体の変化によって生じる不溶性液体の混合物、その結果としてのエマルジョンにおける二相流の一例がある。
【０００６】
コリオリ型質量流量測定装置の多相流の検出に関する従来の方法は、例えば特許文献１に記載されているように、コリオリ型質量流量測定装置における機械的振動を得るために要求される駆動電力の測定に基づくものである。実際には、所定の振動の振幅に到達するのに必要な駆動電力に対する無次元量として対応する「装着因子」量が導入される。この量は、主に配管系へのコリオリ型質量流量測定装置の装着の良否の評価のために設計される。しかしながら、液体媒体中の気泡は、電力需要を上昇させて装着因子の上昇を導くので、装着因子を多相流の検出に使用することができる。
【０００７】
しかし、この値だけでは、コリオリ型質量流量測定装置の設置品質に加えて、例えば、媒体の粘度が、コリオリ型質量流量測定装置の電力需要に影響することから、機能の信頼性のある検出を行うことは不十分であるという事実が不利益点である。この方法において、多相流を検出するための駆動電力の使用は、粘性が変化する場合、装着状況が変化する場合には、多相流の不完全な検出の危険を助長する。
【０００８】
多相流の検出又は測定の従来の第２の方法は、例えば特許文献２に記載されているように、基準密度の使用に基づく。ここで、多相流の密度は、それぞれの層の知られた密度と比較される。しかし。流媒体のそれぞれの構成要素の前の密度を知ることの必要性が不利益点である。このように、この診断法は、一般的でない特別な方法で実行される。
【特許文献１】ＤＥ ４４ ２３ １６８ Ａ１
【特許文献２】ＵＳ １，６８９，９８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、この発明の目的は、多相流、特に二相流の検出が、流媒体のそれぞれの相の特性に関して仮定する必要なしに、確実に可能であるコリオリ型質量流量測定装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
最初に記載された方法から進歩して、前記目的は、多相流の検出に関して、第１のインジケータ量とは別の付加的な第２のインジケータ量を使用することによって達成される。
【００１１】
それ故に、本願発明において開示されるように、多相流の検出のために、お互いに独立した２つのインジケータ量が使用されることが提供される。これは、これらのインジケータ量は、それぞれの方法において外部影響に依存することを意味する。この方法において、外部変数の変化のみが、多相流と同じ方向におけるインジケータ量を変化させるように実行されるので、多相流を誤って検出することの危険が減じられる。
【００１２】
言い換えると、複数のインジケータ量を設けることは、多相流の存在に対応する方向のインジケータ量の変化だけが、多相流の存在を確認するためにまだ不十分であることを確実にする。むしろ、少なくとも第２のインジケータ量に関して、対応する影響が生じ、積極的に多相流を検出する。多相流の存在の間違った表示は、この方法において顕著に減少される。
【００１３】
基本的に、第１のインジケータ量は、コリオリ型質量流量測定装置の特徴の複数の群から由来し、その群は、お互いに異なる。しかしながら、本願発明によれば、第１のインジケータ量は、
（ａ） 多相流内の摩擦損に基づく量、
（ｂ） 多相流の不均等性に基づく量、
（ｃ） コリオリ型質量流量測定装置の標準動作のモデリングに基づく量、
（ｄ） 長手方向にお互いに所定の間隔で離れている２つの検出領域の間の多相流の遷移時間影響に基づく量のいずれかであり、
第２のインジケータ量は、これら量（ａ）〜（ｄ）で第１のインジケータ量として検出されなかったものの１つに基づくものである。
【００１４】
本願発明では、前記第１のインジケータ量は、お互いに異なる４つの群から選択されると共に、前記第２のインジケータ量は、前記４つの群のうち第１のインジケータ量として検出されなかったものの１つに基づいて選択される。言い換えると、これは、本願発明の意味における異なる特性の上述した４つの群が、お互いに独立したインジケータ量を生じることを意味する。
【００１５】
基本的に、多相流の検出についてお互いに別々の２つのインジケータ量を使用することが十分である。しかしながら、本願発明の好ましい例によれば、多相流の検出のために、少なくとも第３のインジケータ量が使用される。これについて、第３のインジケータ量が使用され且つ他のインジケータ量が使用されるとき、それらが、第１のインジケータ量の群とは異なる群及び第２のインジケータ量の群とは異なる群に由来することが基本的に可能である。
【００１６】
本願発明に係る第１のインジケータ量及び第２のインジケータ量は、お互いに独立した別のものであると同時に、お互いに異なる群から由来しなければならない。これは、第３及びその他のインジケータ量に絶対的に必要なものではなく、第３及び第４のインジケータ量が、第１及び第２のインジケータ量が由来するそれらの群に由来することも可能である。
【００１７】
基本的に、前記インジケータ量は、所定の方法において、一定の規則が、インジケータ量に割り当てられる間は、測定されるべきコリオリ型質量流量測定装置の特性から形成され、その規則はインジケータ量が変化しなければならない方向においてそれを指摘し、多相流の存在を指摘する。しかしながら、本願発明の好ましい例によれば、前記インジケータ量は、大きな値を示し、よりはっきりとした多相流を示す。
【００１８】
さらに、本願発明の好ましい例によれば、多相流内の摩擦損に基づく量を測定するために、測定チューブの振動励起のために必要な駆動電力、駆動力の振幅、結果として生じる振動の振幅、及び／若しくは１つ又は複数のこれらの量に由来する少なくとも１つの量のいずれかを評価する。特に、これについて、本願発明の好ましい例によれば、これらの量の平均が使用される。
【００１９】
さらにまた、本願発明の好ましい例によれば、多相流の不均等性に基づく量は、コリオリ型質量流量測定装置の内部信号のノイズから得られることが提供される。本願発明のこの好ましい例は、多相流が確率的にコリオリ型質量流量測定装置の信号を中断させる確率ノイズ過程として見なされるという事実に基づいている。
【００２０】
本願発明の好ましい例によれば、コリオリ型質量流量測定装置の内部信号は、結果として生じる振動、流れが実行される測定チューブの固有振動数、振動励起と結果として生じる振動との間の位相差、振動の振幅毎の駆動電力の瞬間の振幅、及び／若しくはこれらの量の１つ又は複数に由来する少なくとも１つの量を検出するための特に測定チューブの長手方向に所定の間隔で設けられる検出領域において検出された２つの信号の位相差である。最後に、本願発明の好ましい例によれば、分散量、標準偏差又は１つ又は複数の量についての時間間隔の最大値及び最小値の差が測定されることが提供される。
【００２１】
本願発明の好ましい例によれば、モデリングに基づいて予期される信号から検出された信号の偏差が、コリオリ型質量流量測定装置の標準動作のモデリングに基づく量を測定するために設けられる。ここで、本願発明の好ましい例によれば、検出された信号は、測定チューブの振動励起の信号、測定チューブに結果として生じる振動の信号、及び／若しくは１つ又は複数のこれらの量に由来する少なくとも１つの量である。
【００２２】
最後に、本願発明の好ましい例によれば、結果として生じる振動について前記測定チューブの長手方向にお互いが所定の間隔で配された２つの検出領域の間の多相流の遷移時間影響に基づく量を測定するために、測定された質量流量に基づく演算された遷移時間の偏差が、多相流のために測定される遷移時間によって測定される。このように、本願発明の好ましい例によれば、インジケータ量の第４の群は、お互いに相関し、多相流の遷移時間が測定され、さらに後者が順に演算された質量流量に基づいて結果として生じる遷移時間と比較される流入側又は流出側の信号のノイズに基づいて規定されるものである。これについて測定された差が大きければ大きいほど、多相流の特徴的な形は大きくなるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例】
【００２４】
本願発明に係る方法は、２つ又は複数のインジケータ量のリンクに基づいて多相流を検出することにある。いくつかのインジケータ量をリンクすることによって、多相流の確実な検出が確保される。これは、１つのインジケータ量を使用することで実施されない。これを行うために、下記するものが設けられる。
【００２５】
図１は、本願発明の実施例に係る方法で使用されるコリオリ型質量流量測定装置の概略構成図を示す。コリオリ型質量流量測定装置１は、測定されるべき質量流量を有する媒体が流れる配管システム２に装着される。このコリオリ型質量流量測定装置１は、電気的接続４を介して評価電子回路５に接続される測定用トランスデューサ３を有する。この評価電子回路５によって測定されたデータは、表示手段７のような外部装置に出力端子６を介して出力される。
【００２６】
前記コリオリ型質量流量測定装置１の測定用トランスデューサ３は、図２に示されるものである。前記測定用トランスデューサ３は、ハウジング８と、前記配管システム２に装着するためのフランジ９とを具備する。測定されるべき質量流量を有する媒体は、一本の真っ直ぐな測定チューブ１０を流れる。測定チューブ１０に振動を励起するために、キャリヤチューブ１１内には、振動発生器１２が設けられる。結果として測定チューブ１０に生じる振動は、２つの振動トランスデューサ１３によって検出される。
【００２７】
図３は、評価電子回路５を示す。上述されたように、評価電子回路は、電気的接続４を介して前記測定用トランスデューサ３に接続され、出力端子６を介して外部装置に接続される。前記評価電子回路５は、前記振動発生器１２のトリガリングを司る演算ユニット１４を有する。このトリガリングは、デジタル的に作製され、特に示されない電力増幅及び電力整合、混合除去、フィルタリング及び過電圧の保護を行う素子を含むＡ／Ｄ変換器１５を介して駆動回路１６に伝送される。すでに述べたように、そこから、伝送が、電気的接続４を介して実行される。
【００２８】
振動トランスデューサ１３によって検出された信号は、電気的接続４を介してアナログ予備処理回路１７に供給される。そこから、前記信号は、Ａ／Ｄ変換器１８に送られてデジタル化され演算ユニット１４に送られる。これらの信号から、前記演算ユニット１４は、測定チューブ１０を流れる媒体の質量流量及び密度のようなコリオリ型質量流量測定装置１の主な測定値が測定される。これらの値は、既に述べたように、出力端子６を介して外部装置と連通する出力ユニット１９に送られる。演算ユニット１４は、個々に記載される実施例による多相流の検出、特に２相流の検出を行う。
【００２９】
図４は、２相流を有する測定チューブ１０の一部の長手方向断面を概略的に示す。一般的に、この２相流は、第２相としての第２の媒体２１としての不規則な含有物を有する第１相としてのキャリヤ媒体２０を有する。この２相流の一例は、含有物としていろいろな大きさの気泡を有するキャリヤ媒体２０としての水である。キャリヤ媒体２０及び第２の媒体としての空気含有物とからなるこの２相流は、コリオリ型質量流量測定装置１の測定チューブ１０を通過するＸ座標の方向に進む。
【００３０】
ここで記載される本願発明の実施例によれば、２相流は、下記するような複数のインジケータ量をリンクすることによって検出される。ここで、インジケータ量及びインジケータ量のリンクが、２相流を直線的に想像する必要がないことが重要である。むしろ、それが超えた時に２相流の存在を指摘する閾値を規定することで十分である。さらに、２相流の形状についての質的な結論は、インジケータ量の結合を介して、例えば水中の気泡の割合について提供される。一方で、それぞれのインジケータ量の任意の非線形動作は、前記インジケータ量のリンクの適切な選択によって線形化される。
【００３１】
２相流について可能なインジケータ量の第１の群は、２相流の摩擦損に基づいている。図４に概略的に示されるように、流状態は、要求される駆動電力の上昇を導く。これは、図４の測定チューブ１０がＹ座標方向で振動が励起されるという事実に基づいている。これらの振動によって、キャリヤ媒体２０と第２の媒体２１としての含有物には、Ｙ座標方向に振動が励起される。２つの相のそれぞれの密度に基づいて、２つの相の結果として生じる動きは、お互いに異なっている。さらに、キャリヤ媒体２０と第２の媒体２１との間に、相対的な動作が生じる。この相対的動作によって生じる摩擦損は、付加的に駆動力によって適用されなければならず、これは、単相流と比較して要求される平均駆動電力の上昇を導く。
【００３２】
これら摩擦損は、例えば振動発生器１２を動作させる電気的出力の測定によって別々に測定される。また、それぞれの測定は、駆動力の振幅のような駆動電力の振幅に使用することができる。
【００３３】
測定チューブ１０の振動の振幅が一定の場合、前記駆動電力だけが、２相流によって生じる前記損についての信頼できる測定である。このように、摩擦損の変化は、例えば駆動回路１６によって駆動電力が規定される時、測定チューブ１０の振動の振幅の変化を導く。そのため、摩擦損を測定するために、測定チューブ１０の瞬間振動に対する駆動電力PAを考慮することに利点がある。
【００３４】
この振動は、例えば振動トランスデューサ１３の信号の振幅若しくは有効値によって、又はいくつかの振動センサ１３の結合した信号の振幅若しくは有効値によって測定される。駆動電力PA及び駆動の振幅に関する可能な量と、結果として生じる振動の振幅を結合することは、インジケータ量の第１の群を形成する。例えば、下記する値がインジケータ量として使用される。
【００３５】
【数１】
0004669495.tif 000002
【００３６】
関数MW（x）は、変数xの平均値の近似計算値のための演算式である。
【００３７】
上述した第１の群のインジケータ量だけでは、２相流の信頼性のある検出には不十分である。これは、測定チューブ１０の振動の摩擦損によって、２相流だけによって影響されたものではない。前記コリオリ型質量流量測定装置１における温度変化は、例えば測定チューブ１０とキャリヤチューブ１１との間の接続領域で内部摩擦損の変化を生じさせる。流媒体の変化、主にその粘度の変化もまた、摩擦損の変化を生じさせる。
【００３８】
そのため、インジケータ量の別の群が設けられる。インジケータ量の第２の群は、２相流の不均等性に基づいている。図４に示すように、キャリヤ媒体２０内の第２の媒体２１としての含有物の分散及び形状は、不均一であり、言い換えると測定チューブ１０内の第２の媒体２１としての含有物の大きさ及び数は、たとえ大きさ及び量の時間平均が一定であるとしても、異なっているものである。このように、２相流は、前記コリオリ型質量流量測定装置１の信号を確率論的に中断させる確率ノイズ過程として見なすことが可能である。これについて、インジケータ量としての使用のための評価される可能な信号は、下記するような測定されるべき媒体に直接的又は間接的に結合される全ての信号である。
【００３９】
１．質量流量mと、振動トランスデューサ１３によって検出された信号間の位相差Δφ：
【００４０】
【数２】
0004669495.tif 000003
【００４１】
質量流量は、２つの振動トランスデューサ１３によって検出された信号間の位相差から測定されるので、これら２つの量は、媒体に由来するノイズの検出に関して均等である。測定チューブ１０の質量は、相の確率学的分散に依存して変化し、測定チューブ１０を通過する質量流量は、２相流に依存して変化する。
【００４２】
２．密度ρ又は駆動信号の周波数ωＡ
【００４３】
【数３】
0004669495.tif 000004
【００４４】
前記密度は、駆動信号の周波数から測定されるので、これら２つの量は、媒体に由来するノイズの検出に関して均等である。測定チューブ１０の質量は、相の確率的分散に依存して変化し、同様に測定チューブ１０の密度も変化する。
【００４５】
３．励起信号とその結果として生じる振動センサ信号との間の位相差φAS。
【００４６】
【数４】
0004669495.tif 000005
【００４７】
ここに記載される本願発明の実施例によれば、前記測定チューブ１０は、機械的共鳴において作動される。これは、励起信号の間の位相差φASと検出される振動信号の合計の制御を介して達成される。共鳴時には、位相差φASはゼロに等しい。測定チューブ１０の密度が、２相流の結果として変化するならば、機械的共鳴周波数は変化する。前記制御が、励起周波数を新しい共振周波数にセットするまで、位相差φASの確率的変化は発生する。
【００４８】
４．振動の振幅毎の駆動電力PAの瞬間量
【００４９】
【数５】
0004669495.tif 000006
【００５０】
上述したように、２相流は、到達した平均した振動の振幅毎の駆動電力について平均需要を上昇させる。これは、上述した群のインジケータ量を導く。これらの量の確率的変化又は瞬間駆動電力及び瞬間の振動の振幅の指数の確率的変化のみが加えられる。第１の群からのインジケータ量のために使用される平均値に対して、瞬間値の変化は、例えば単相媒体の平均粘度に依存しない。
【００５１】
これについて、関数R(x)は、信号ｘのノイズに関する基準を決定するための適切な演算規則を構築する。これは、例えば
１．分散量
２．標準偏差
３．それぞれの信号ｘの時間間隔における最大値及び最小値の差
を測定することによって演算ユニット１４において決定される。
【００５２】
ここで、それぞれの信号のノイズは、前記信号ｘがタップされる場所に依存する
１．測定チューブ１０とキャリヤチューブ１１からなる機械的振動システム、
２．使用される振動発生器１２と振動トランスデューサ１３の伝送特性、
３．Ｄ／Ａ変換器１５，駆動回路１６、アナログ処理回路１７及びＡ／Ｄ変換器１８からなる信号回路、及び
４．演算ユニット１４における処理
によるフィルタリングに基づく２相流による付加的ノイズと相違することに注意しなければならない。
【００５３】
インジケータ量の第３の群は、コリオリ型質量流量測定装置１の通常動作のモデュレーションに基づいている。ここで記載されるコリオリ型質量流量測定装置１は、単相流媒体の場合に、振動トランスデューサ１３によって検出された信号が、単周波正弦波信号であるように、高い品質の機械的共鳴において動作される。その対応は、振動励起の信号が、振動トランスデューサ１３の信号から直接的に得られる場合に、それらに適用される。
【００５４】
信号の基準形状の情報について、信号モデルが用意される。信号モデルの演算された信号と、測定された信号の比較は、２相流についてのインジケータ量の演算を可能にする。このように、例えば測定された信号xとモデルに基づいて予想された信号xnomの平均的差は、２相流によって生じる一定量の干渉である。
【００５５】
【数６】
0004669495.tif 000007
【００５６】
これについて、信号は、振動トランスデューサ１３からの信号の１つであり、振動励起の信号又はこれらの信号の結合である。
【００５７】
また、コリオリ型質量流量測定装置１の基準振動動作は、モデルによって描写することができる。このモデルは、パラメータ推定のための通常の処理を介して同一化される。これについて、コリオリ型質量流量測定装置１の実際の測定信号ｘ及び振動励起信号ｕは、例えば少なくとも座標平面処理によるモデルのパラメータを測定するために使用される。このパラメータ推定において決定された残余分(Residues)は、測定された値からのモデルの一定量の偏差である。もし前記モデルが２相流なしのコリオリ型質量流量測定装置の標準動作を描写するならば、２相流が存在する場合の残余分は、インジケータ量である。
【００５８】
【数７】
0004669495.tif 000008
【００５９】
残余物(residues)に関しては、学位論文「処理センサのモデルサポート自己診断」コウロシュ コウラヒ、クリスチャンーアルブレヒツ大学、キールにおいて、２００１年を参照のこと。
【００６０】
コリオリ型質量流量測定装置１の調整は、２相流がモデルに含まれるように拡大される。これは、コリオリ型質量流量測定装置１での２相流の相互作用の正確な関数関係が知られていない時でも可能である。２相流は、有力変数の監視者によって測定されるコリオリ型質量流量測定装置１のモデルにおける有力変数と見なされる。有力変数のこの監視者に関して、「制御工学のハンドブック」ルッツＨ．ヴェンドトＷ出版、ハリ、ドイツ、２００３を参照のこと。この方法において、２相流は、インジケータ量として使用されるモデルＭのパラメータｐによって表現される。
【００６１】
【数８】
0004669495.tif 000009
【００６２】
別の可能性が、振動トランスデューサ１３によって検出された信号のスペクトラムの分析にある。コリオリ型質量流量測定装置１の設計において、測定チューブ１０の自然な形式の共振周波数及び／若しくは質が設定される。質量流量、密度及び温度、且つ使用される振動トランスデューサ１３及びアナログ処理回路１７及びＡ／Ｄ変換回路１８からなる信号回路のＳＮ比の効果が知られている。このように、測定される処理状態のためのコリオリ型質量流量測定装置１の作動において、検出された信号の基準スペクトラムが設定される。このスペクトラムからの偏差又はスペクトラムの適当な部分の周波数範囲における偏差は、２相流によるノイズについてのインジケータ量である。
【００６３】
【数９】
0004669495.tif 000010
【００６４】
これについて、例えば離散フーリエ変換(DFT)が、スペクトラムの測定に使用される。DFT(x,ωi)は、信号ｘに関する周波数oiでの値であり、DFT(P, xnom,ωi)は、基準信号xnomに関する周波数oi及び流れ処理状態PでのDFTとして演算された基準スペクトラムの値である。ここで、信号ｘは、振動トランスデューサ１３の１つからの信号、振動励起の信号又はこれらの信号の結合である。
【００６５】
インジケータ量の第４の群は、最終的に結果として生じる振動に関して測定チューブ１０の長手方向にお互いに所定の間隔を空けて配され、ここでは２つの振動トランスデューサ１３によって与えられる２つの検出領域の間の多相流の移動時間効果に基づいている。このように、測定チューブ１０の流入側半分における振動の少なくとも１つの信号xin及び測定チューブ１０の流出側半分における信号の信号xoutが、利用可能である。それぞれの信号又は結合した信号のノイズは、インジケータ量の第２の群に使用された。さらに、流入側信号のノイズは、流出側信号のノイズと相関させることができ２つの振動トランスデューサ１３の間の２層流の移動時間は、そこから測定される。検出された質量流量から演算される測定チューブ１０内の媒体の流速度ｖから、振動トランスデューサ１３の間の媒体の移動時間が同様に測定される。これらの移動時間を比較することによって、別のインジケータ量が得られ、これは２つの振動トランスデューサで同時に作用するノイズから独立している。
【００６６】
【数１０】
0004669495.tif 000011
【００６７】
これについて、関数f(x)は、２つの移動時間の差が小さいときに大きな値を生じ、２つの移動時間のさが大きいときに小さな値を生じる演算規則である。これは、例えば移動時間の差の量の反転によって達成される。
【００６８】
インジケータ量I11〜I41は、すべてより大きな時間で１つの値を示し、コリオリ型質量流量測定装置１におけるより明白な２相流を示す。しかしながら、それぞれのインジケータ量は、コリオリ型質量流量測定装置１の他の干渉に対する横感度を有する。このように、例えば第１の群のインジケータ量は、流媒体の粘度によって影響される。第２の群及び第３の群のインジケータ量は、振動又はポンプ脈流によって影響される。第４の群のインジケータ量は、キャリヤ媒体２０及び第２の媒体２１としての含有物の移動時間における大きな差によって影響される。２相流の信頼できる検出を確実にするために、少なくとも２つのインジケータ量が、共通の値に結合される。
【００６９】
ここに記載される発明の好ましい例によれば、インジケータ量の結合は、それぞれのインジケータ量が、大きな値を送るために重み付けされ、使用されるインジケータ量の集団の大きさをより大きくするように、実行される。例えば上述した横感度によって生じるそれぞれのインジケータ量の大きさのみが主な偏差を生じさせるべきではない。これは２相流に関する値を発生させる。
【００７０】
【数１１】
0004669495.tif 000012
【００７１】
これについて、関数ｇ（）は、ZPS値が大きくなり、２相流がより明確になるように、お互いにインジケータ量を結合する適切な演算規則を構築する。例えば、適切な結合は、重み付けされたインジケータ量の冪乗の和である。
【００７２】
【数１２】
0004669495.tif 000013
【００７３】
又は、インジケータ量の冪乗された値の積として、
【００７４】
【数１３】
0004669495.tif 000014
【００７５】
又はその混合形式として、
【００７６】
【数１４】
0004669495.tif 000015
【００７７】
さらに、関数ｇ（）は、ＺＰＳ値が、２相流の状態変数で線形に増加するように、線形化及び／若しくはスケーリングが提供される。２相流を描写するこれらの状態変数の例は、２つの相の質量及び容積比である。
【００７８】
しかしながら、結合は、例えばニューラルネットワーク又はファジー論理アルゴリズムによって与えられる複雑な演算規則である。閾値は、インジケータ量がお互いに結合される前に、それぞれのインジケータ量によって超えられなければならないと想定されるものである。閾値に到達しないとき、ＺＰＳ値は、例えばＺＰＳ＝０に固定される。
【００７９】
インジケータ量の結合において、手順は、共通の群からのいくつかのインジケータ量が、同時に使用されるように進められる。このように、例えば共振周波数及びそれによる制御された位相差fASは、振動の振幅よりより素早く変化する。演算ユニット１５において、これは、それぞれの信号処理及び位相振幅が異なる時間定数で作動する制御回路によって達成される。この方法において、例えば流速度に依存する又は第２の媒体２１としての含有物の分散及び数に依存する２相流は、インジケータ量I23及びI24でそれぞれ作用する。２つのインジケータ量の同時の使用で、信頼できる検出が、２相流の広い範囲を介して実行される。
【００８０】
一般的に、検出の信頼性は、他の独立したインジケータ量による結合を広げることによって上昇する。しかしながら、第２の媒体２１としての空気含有物を有するキャリヤ媒体２０としての水について、ＺＰＳ値は、単純な結合を介して測定される。
【００８１】
【数１５】
0004669495.tif 000016
【００８２】
調査は、この結合が、２相流の信頼できる検出のために、一本の真っ直ぐな測定チューブ１０と共に測定用トランスデューサ３に適していることが示した。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本願発明の好ましい一例に係る方法で使用されるコリオリ型質量流量測定装置の概略構成図である。
【図２】コリオリ型質量流量測定装置の測定トランスデューサを示した概略構成図である。
【図３】コリオリ型質量流量測定装置の評価電子回路の概略構成図である。
【図４】コリオリ型質量流量測定装置の測定チューブ内の２相流の概略説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  コリオリ型質量流量測定装置
２  配管システム
３  測定用トランスデューサ
４  電気的接続
５  評価電子回路
６  出力端子
７  外部装置
８  ハウジング
９  フランジ
１０  測定チューブ
１１  キャリヤチューブ
１２  振動発生器
１３  振動トランスデューサ
１４  演算ユニット
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  駆動回路
１７  アナログ予備処理回路
１８  Ａ／Ｄ変換器
１９  出力ユニット
２０  キャリヤ媒体
２１  第２の媒体
【図１】
0004669495.tif 000017
【図２】
0004669495.tif 000018
【図３】
0004669495.tif 000019
【図４】
0004669495.tif 000020