(57)【要約】【課題】できるだけ高い測定精度を達成するコリオリ質量流量測定装置を提供する。【解決手段】振動発生器を駆動する駆動装置と振動センサにより検出された振動を評価する少なくとも１つの評価装置、ならびに、駆動装置と振動発生器の間には、励振信号を伝送する励振信号路装置を備えた励振信号路が、振動センサと評価装置の間には、測定信号を伝送する測定信号路装置を備えた測定信号路が設けられているコリオリ質量流量測定装置において、励振信号路を評価装置に直接接続する少なくとも１つの制御信号路装置を備えた制御信号路が設けられていることにより、少なくとも１つの励振信号路装置を通る励振信号が制御信号として評価装置へと導かれ、制御信号路装置が測定信号路装置に対応するように構成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの測定管（１）と、該測定管（１）を励振する少なくとも１つの振動発生器（２）と、前記測定管（１）の振動を検出する少なくとも１つの振動センサ（３）とを備えたコリオリ質量流量測定装置であって、前記振動発生器（２）を駆動するために駆動装置（４）が設けられており、前記振動センサ（３）により検出された振動を評価するために、少なくとも１つの評価装置（５）が設けられており、前記駆動装置（４）と前記振動発生器（２）の間に、励振信号を伝送するための励振信号路装置を備えた励振信号路が設けられており、前記振動センサ（３）と前記評価装置（５）の間に、測定信号を伝送するための測定信号路装置を備えた測定信号路が設けられている形式のコリオリ質量流量測定装置において、
少なくとも１つの制御信号路装置を備えた制御信号路が設けられており、ただし、該制御信号路は前記励振信号路を前記評価装置（５）に直接接続しており、それにより、前記少なくとも１つの励振信号路装置を通る励振信号が、制御信号として制御信号路を介して前記評価装置（５）へと導かれるよう構成されており、ただし、前記制御信号路に設けられた制御信号路装置は測定信号路装置に対応していることを特徴とするコリオリ質量流量測定装置。
【請求項２】
前記制御信号路は少なくとも１つの振動センサ（１０）、増幅器（１１）又は／及びアナログ／デジタル変換器（１２）を有している、請求項１記載のコリオリ質量流量測定装置。
【請求項３】
前記制御信号路は、前記励振信号路の振動発生器（２）の前で、有利には前記励振信号路の振動発生器（２）の直前で前記励振信号路に接続されている、請求項１又は２記載のコリオリ質量流量測定装置。
【請求項４】
前記制御信号路が振動発生器を有していない、請求項１から３のいずれか１項記載のコリオリ質量流量測定装置。
【請求項５】
２つの振動発生器（２）と１つのマルチプレクサ（１４）とが設けられており、前記２つの振動発生器の各々の振動発生器（２）はそれぞれ駆動装置（４）を接続する励振信号路を備えており、前記マルチプレクサ（１４）は前記励振信号路と制御信号路とに接続されており、前記制御信号路を一方又は他方の励振信号路に対して交互に活動化させる、請求項１から４のいずれか１項記載のコリオリ質量流量測定装置。
【請求項６】
２つの振動発生器（２）と２つの制御信号路とが設けられており、前記２つの振動発生器の各々の振動発生器（２）はそれぞれ駆動装置（４）を接続する励振信号路を備えており、前記２つの制御信号路はそれぞれ１つの励振信号路と固定的に接続されている、請求項１から４のいずれか１項記載のコリオリ質量流量測定装置。
【請求項７】
少なくとも１つの測定管（１）と、該測定管（１）を励振する少なくとも１つの振動発生器（２）と、前記測定管（１）の振動を検出する少なくとも１つの振動センサ（３）とを備えたコリオリ質量流量測定装置の動作方法であって、駆動装置（４）を用いて前記振動発生器（２）の駆動を行い、前記振動センサ（３）により検出された振動の評価を評価装置（５）により行い、励振信号路装置を備えた励振信号路を介して励振信号を前記駆動装置（４）から前記振動発生器（２）へ伝送し、測定信号路装置を備えた測定信号路を介して測定信号を前記振動センサ（３）から前記評価装置（５）へ伝送するようにした方法において、
少なくとも１つの制御信号路装置を備えた制御信号路が設けられており、ただし、該制御信号路は前記励振信号路を前記評価装置（５）に直接接続しており、それにより、前記少なくとも１つの励振信号路装置を通る励振信号が、制御信号として制御信号路を介して前記評価装置（５）へと導かれるようにし、ただし、前記制御信号路に設けられた制御信号路装置は測定信号路装置に対応していることを特徴とするコリオリ質量流量測定装置の動作方法。
【請求項８】
前記測定信号路を介して前記評価装置（５）から受け取った測定信号を、前記制御信号路を介して前記評価装置（５）から受け取った制御信号によって補正する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記測定信号をさらにモデルを用いて補正する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記モデルは、前記制御信号路を介して前記評価装置（５）から受信した励振信号が通らない少なくとも１つの励振信号路装置及び／又は対応する制御信号路装置の設けられていない少なくとも１つの測定信号路装置が、前記制御信号路を介して前記評価装置（５）から受信した制御信号に対して有している理論的作用を考慮する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記モデルは、制御信号に対する前記理論的作用を温度のような少なくとも１つの外部パラメータに依存して考慮する、請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
前記モデルを用いて、制御信号に対する振動発生器（２）及び／又は振動センサ（３）の理論的作用を考慮する、請求項９から１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
２つの振動発生器（２）と１つのマルチプレクサ（１４）とが設けられており、前記２つの振動発生器の各々の振動発生器（２）はそれぞれ駆動装置（４）を接続する励振信号路を備えており、前記マルチプレクサ（１４）は前記励振信号路と制御信号路とに接続されており、前記マルチプレクサ（１４）により制御信号路を一方又は他方の励振信号路に対して交互に活動化させる、請求項７から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
２つの振動発生器（２）と２つの制御信号路とが設けられており、前記２つの振動発生器の各々の振動発生器（２）はそれぞれ駆動装置（４）を接続する励振信号路を備えており、前記２つの制御信号路はそれぞれ１つの励振信号路と固定的に接続されている、請求項７から１２のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの測定管と、該測定管を励振する少なくとも１つの振動発生器と、前記測定管の振動を検出する少なくとも１つの振動センサとを備えており、前記振動発生器を駆動するために駆動装置が設けられており、前記振動センサにより検出された振動を評価するために、少なくとも１つの評価装置が設けられており、前記駆動装置と前記振動発生器の間に、励振信号を伝送するための励振信号路装置を備えた励振信号路が設けられており、前記振動センサと前記評価装置の間に、測定信号を伝送するための測定信号路装置を備えた測定信号路が設けられている形式のコリオリ質量流量測定装置に関する。
【０００２】
本発明はまた、少なくとも１つの測定管と、該測定管を励振する少なくとも１つの振動発生器と、前記測定管の振動を検出する少なくとも１つの振動センサとを備えたコリオリ質量流量測定装置の動作方法であって、駆動装置を用いて前記振動発生器の駆動を行い、前記振動センサにより検出された振動の評価を評価装置により行い、励振信号路装置を備えた励振信号路を介して励振信号を前記駆動装置から前記振動発生器へ伝送し、測定信号路装置を備えた測定信号路を介して測定信号を前記振動発生器から前記評価装置へ伝送するようにした方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭に記載したコリオリ質量流量測定装置及び冒頭に記載したコリオリ質量流量測定装置の動作方法は、測定管を励振するために、１つ又は２つの振動発生器が設けられており、一般的に２つの振動センサにより検出された測定管の振動の位相差に基づいて質量流量を互いに異なる位置で測定する形の従来式のコリオリ質量流量測定装置及びこのコリオリ質量流量測定装置の動作方法であると理解される。このために、デジタル／アナログ変換器のような励振信号路装置と増幅器のような信号調整装置とを有する励振信号路を介して、励振信号が駆動装置から１つ又は２つの振動発生器へ導かれる。測定管は振動させられ、一般的には２つの振動センサを用いて測定管の振動が検出される。その際、励振は測定管を流れる媒体により生じたコリオリ振動に重ね合わされているため、結果として質量流量測定の実行が可能になる。
【０００４】
本来の質量流量測定のためには、一般的に２つの振動センサにより検出された測定信号が、アナログ／デジタル変換器のような測定信号路装置と増幅器のような信号調整装置とを有する測定信号路を介して評価装置に導かれる。なお、評価装置は駆動装置と一体であってよい。結果として、以下の信号経過が生じる。励振信号は励振信号路を介して測定管へ伝わる。励振信号路には他に振動発生器も属している。測定管との相互作用によって、つまり、測定管の振動ととりわけ発生したコリオリ振動に影響されて生じた振動の検出とによって、励振信号は測定信号となる。振動センサにより検出された測定信号は測定信号路を介して評価装置に導かれる。なお、測定信号路には他に振動発生器も属している。
【０００５】
振動発生器を１つだけ備えたコリオリ質量流量測定装置の場合、少なくともできるだけ位相の正確な信号測定が必要である。位相測定の精度を下げる誤差源は、測定信号路装置の測定信号に対する作用が、例えば、測定信号路装置の測定信号に対する作用の温度依存性により一定していないことにある。すなわち、所定の温度でキャリブレーションしたコリオリ質量流量測定装置は、キャリブレーション温度とは異なる動作温度では、２つの振動センサの位相差を測定する際に誤差を示す。
【０００６】
異なる振動モードで測定管を励振する振動発生器を２つ備えたコリオリ質量流量測定装置の場合、事態はより複雑である。励振信号も測定信号もできるだけ正確な振幅及び位相で伝送されなければならない。それゆえ、振幅精度又は位相精度に対してネガティブに作用する可能性のある誤差源は、励振信号路装置にも測定信号路装置にも存在している。
【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、できるだけ高い測定精度を達成するコリオリ質量流量測定装置及びこのようなコリオリ質量流量測定装置の動作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】
上記課題は、少なくとも１つの測定管と、該測定管を励振する少なくとも１つの振動発生器と、前記測定管の振動を検出する少なくとも１つの振動センサとを備えたコリオリ質量流量測定装置であって、前記振動発生器を駆動するために駆動装置が設けられており、前記振動センサにより検出された振動を評価するために、少なくとも１つの評価装置が設けられており、前記駆動装置と前記振動発生器の間に、励振信号を伝送するための励振信号路装置を備えた励振信号路が設けられており、前記振動センサと前記評価装置の間に、測定信号を伝送するための測定信号路装置を備えた測定信号路が設けられている形式のコリオリ質量流量測定装置において、前記励振信号路を前記評価装置に直接接続する少なくとも１つの制御信号路装置を備えた制御信号路が設けられており、それにより、前記少なくとも１つの励振信号路装置を通る励振信号が、制御信号として制御信号路を介して前記評価装置へと導かれるようにし、ただし、前記制御信号路に設けられた制御信号路装置は測定信号路装置に対応するように構成することにより解決される。
【０００９】
上記課題はまた、少なくとも１つの測定管と、該測定管を励振する少なくとも１つの振動発生器と、前記測定管の振動を検出する少なくとも１つの振動センサとを備えたコリオリ質量流量測定装置の動作方法であって、駆動装置を用いて前記振動発生器の駆動を行い、前記振動センサにより検出された振動の評価を評価装置により行い、励振信号路装置を備えた励振信号路を介して励振信号を前記駆動装置から前記振動発生器へ伝送し、測定信号路装置を備えた測定信号路を介して測定信号を前記振動センサから前記評価装置へ伝送するようにした方法において、少なくとも１つの制御信号路装置を備えた制御信号路が設けられており、該制御信号路により前記励振信号路を前記評価装置に直接接続し、それにより、前記少なくとも１つの励振信号路装置を通る励振信号が、制御信号として制御信号路を介して前記評価装置へと導かれるようにし、ただし、前記制御信号路に設けられた制御信号路装置は測定信号路装置に対応するように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】
【００１０】
本発明にとって重要なのは、制御信号路が励振信号路を評価装置に直接接続しており、励振信号路装置を通る少なくとも１つの励振信号が制御信号として制御信号路を介して評価装置に導かれることである。制御信号路が励振信号路を評価装置に直接接続しているということは、とりわけ、制御信号路を介して評価装置に戻る信号は測定管との相互作用を有しておらず、したがって、制御信号路に設けられた制御信号路装置が測定信号路装置に対応しているという事実に基づいて、測定信号を制御信号により補正し、温度のような外部パラメータに依存する励振信号装置と測定信号装置の一定でない特性を補償することができるということを意味する。これにより、結果として、特に振幅精度と位相精度に関して測定精度の改善が達成される。
【００１１】
本発明の１つの有利な発展形態によれば、制御信号路は、測定信号路内に対応する振動センサ、増幅器又は／及びアナログ／デジタル変換器が設けられている場合には、少なくとも１つの振動センサ、増幅器又は／及びアナログ／デジタル変換器を有するということが特に考慮される。本発明の１つの有利な発展形態によれば、その他に、測定信号路内にある複数の測定信号路装置に対して、それぞれ１つの対応する制御信号路装置が設けられている。制御信号路装置が測定信号路装置に対応しているということは、本発明の意味では、両装置は実質的に等しいこと、有利には、同じように配線及び接続された同じモデル及びタイプであることを意味する。最後に、本発明の１つの有利な発展形態によれば、測定路内に設けられたすべての測定信号路装置は、制御信号路内の制御信号路装置として相応して再び現れるようになっている。
【００１２】
最後に挙げた本発明の有利な発展形態の代わりに、本発明の別の有利な発展形態によれば、制御信号路は有利には励振信号路の振動発生器の直前で励振信号路に接続されており、さらに制御信号路は有利には振動センサを有していない。制御信号路の構造はこれにより簡素化される。振動発生器ないし振動センサの励振信号に対する作用は、一定の特性を仮定することにより、有利には、温度のような外部パラメータに依存するモデルを用いて考慮することができる。
【００１３】
原則的に、本発明によるコリオリ質量流量測定装置はただ１つの振動発生器を有する。しかし、本発明の１つの有利な発展形態によれば、コリオリ質量流量測定装置は、２つの振動発生器と１つのマルチプレクサを有しており、２つの振動発生器の各々の振動発生器はそれぞれ駆動装置を接続する励振信号路を備えており、マルチプレクサは励振信号路と制御信号路とに接続されており、制御信号路を一方又は他方の励振信号路に対して交互に活動化させる。さらにまた、励振信号路は２チャネルに設計されている。干渉の時定数が大きいため、励振信号路の一方又は他方のチャネルに対する制御信号路の活動化だけで干渉の不連続な検出に十分である場合には、つねにこの種の方式が選好される。本発明のこの有利な発展形態に関連した利点は、振動発生器が２つあるにもかかわらず、制御信号路を１チャネルに設計することができ、これにより装置コストが減ることである。
【００１４】
本発明の有利な択一的発展形態によれば、コリオリ質量流量測定装置は２つの振動発生器と２つの制御信号路を有しており、２つの振動発生器の各々の振動発生器はそれぞれ駆動装置を接続する励振信号路を備えており、２つの制御信号路はそれぞれ１つの励振信号路と固定的に接続されている。２つの制御信号路がそれぞれ１つの励振信号路と固定的に接続されているため、各励振信号路に対してつねに活動化された制御信号路が使用でき、それにより制御信号の時間的に連続な検出が可能となる。このようにして、急速に変化する干渉も十分良く考慮することができる。
【００１５】
本発明の１つの有利な発展形態によれば、測定信号路を介して前記評価装置から受け取った測定信号は、制御信号路を介して評価装置から受け取った制御信号によって補正される。制御信号路装置が対応する測定信号路装置とほとんど変わらなければ、それだけ補正は良好になるので、最適な補正は制御信号路装置と測定信号路装置が完全に同じである場合に達成される。さらに、この場合にも、制御信号路は測定管との相互作用なしに直接的に励振信号路に結合されている。
【００１６】
測定信号路を介して受け取った測定信号を、制御信号路を介して評価装置から受け取った測定管の励振に影響されない制御信号によって補正することにより、励振信号路装置及び測定信号路装置の一定でない特性を考慮することができる。その結果、振幅精度及び位相精度の改善により全体としてより高い測定精度が達成される。
【００１７】
原則的には、測定信号路を介して評価装置から受け取った測定信号を、制御信号路を介して評価装置から受け取った測定管の励振に影響されない制御信号によって補正することで十分である。とりわけ、測定信号路にあるすべての測定信号装置が制御信号路内の制御信号路装置として相応して再び現れる場合、又は、このような測定信号路装置についてだけ、温度のような外部パラメータの変化があっても実質的に一定の特性が期待できる対応する制御信号路装置が設けられていない場合には、上記補正で十分である。しかし、本発明の１つの有利な発展形態によれば、測定信号は、制御信号路を介して評価装置から受け取った制御信号による以外に、モデルによっても補正される。さらに、本発明の１つの有利な発展形態によれば、とりわけ、モデルは制御信号路を介して評価装置から受信した励振信号が通らない少なくとも１つの励振信号路装置及び／又は対応する制御信号路装置が設けられていない少なくとも１つの測定信号路装置が制御信号路を介して評価装置から受信された制御信号に対して有する理論的効果を考慮する。
【００１８】
例えば、制御信号路が励振信号路の振動発生器の直前で前記励振信号路に接続されており、さらに振動発生器を有していないようにしてもよい。ここで、振動発生器及び振動センサの作用は、−例えば、温度に依存して−振動発生器ないし振動センサの温度依存性を記述する式によって考慮される。
【００１９】
原則的に、本発明によるコリオリ質量流量測定装置の動作方法は、ただ１つの振動発生器を有しているようなコリオリ質量流量測定装置に対して適用可能である。しかし、本発明の１つの有利な発展形態では、２つの振動発生器と１つのマルチプレクサとが設けられており、２つの振動発生器の各々の振動発生器はそれぞれ駆動装置を接続する励振信号路を備えており、マルチプレクサは前記励振信号路と制御信号路とに接続されており、マルチプレクサにより制御信号路を一方又は他方の励振信号路に対して交互に活動化させる。
【００２０】
これに代わって、本発明の別の有利な発展形態によれば、２つの振動発生器と２つの制御信号路とが設けられており、２つの振動発生器の各々の振動発生器はそれぞれ駆動装置を接続する励振信号路を備えており、２つの制御信号路はそれぞれ１つの励振信号路と固定的に接続されている。これにより、制御信号路をリアルタイムで連続的に考慮することが可能になる。
【００２１】
個別的には、本発明によるコリオリ質量流量測定装置ないしコリオリ質量流量測定装置の動作方法を実施し発展させる多数の方策が存在する。これに関しては、独立請求項に続く請求項及び本発明の有利な実施例の以下の詳細な説明において、図面を参照しつつ示していく。
【実施例】
【００２２】
図１からは、本発明の第１の有利な実施例によるコリオリ質量流量測定装置の概略図が見て取れる。本発明の第１の有利な実施例によるコリオリ質量流量測定装置は、２つの振動発生器２において終端する２チャネルの励振信号路を介して励振される測定管１を有している。媒体が通る測定管１に生じた信号は２つの振動センサ３により検出される。
【００２３】
励振信号路を介して振動発生器を駆動するためには駆動装置４が使用され、振動センサ３により検出された測定管１の振動の評価のためには、評価装置５が設けられている。ただしここでは、駆動装置４と評価装置５はユニットとして、すなわち駆動評価装置１３として一体形成されている。２チャネルに設計された励振信号路は複数の励振信号路装置、すなわち、デジタル／アナログ変換器６、電流源７、及び既に述べた測定管１を励振するための振動発生器２を有している。同じく２チャネルに設計された測定信号路は複数の測定信号路装置、すなわち、アナログ／デジタル変換器８、増幅器９、及び既に述べた振動センサ３を有している。
【００２４】
本発明の第１の有利な実施例による図示されたコリオリ質量流量測定装置の動作は、原則的にすでにある励振信号路と測定信号路とにより可能となる。測定管１は励振信号路を介して励振することができ、測定管１の振動を含むコリオリ信号は測定信号路を介して検出することができ、最終的に評価装置５において評価することができる。
【００２５】
いま説明している本発明の有利な実施例では、励振信号路と測定信号路に加えて、励振信号路に直接接続された制御信号路が設けられており、この制御信号路も同じく２チャネルに設計されている。これは図１では破線で示されている。制御信号路は御信号路装置として測定信号路の測定信号路装置に対応する装置、すなわち、測定信号路の振動センサ３に対応するセンサ、測定信号路の増幅器９に対応する増幅器１１，及び測定信号路のアナログ／デジタル変換器８に対応するアナログ／デジタル変換器１２を有している。
【００２６】
前記構成によれば、以下に説明するような補正方法が可能となる。
【００２７】
測定管１は関数γ（ｔ）により記述しうる伝達特性を有している。関数γ（ｔ）は商
【００２８】
【数１】
2005031088.tif 000002
から、つまり、測定管１の測定された振動特性Ｖ（ｔ）と励振Ｆ（ｔ）との比から得られる。これに関して、励振Ｆ（ｔ）が一定である偏位法を使用しても、測定管１の測定された振動特性Ｖ（ｔ）が一定である補償法を使用しても、又はこれらの混合形を使用しても同じことである。
【００２９】
駆動装置４と評価装置５とから共同して形成された駆動評価装置１３においては、内部信号ｕｏｕｔ（ｔ）及びｕｉｎ（ｔ）のみ、すなわち、元々の励振信号と測定信号路を介して評価装置５に供給された測定信号のみが既知である。これらの信号を用いると、
Ｆ（ｔ）＝Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３・ｕｏｕｔ（ｔ）
及び
ｕｉｎ（ｔ）＝Ｃ７・Ｃ８・Ｃ９・Ｖ（ｔ）
と書ける。ここで、係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ７，Ｃ８及びＣ９は、図１から分かるように、励振信号路装置と測定信号路装置の励振信号ないし測定信号への作用を表すものである。しかし、以下において伝達係数Ｃｉと呼ばれるこの係数は、コリオリ質量流量測定装置の動作中は一般的に一定ではなく、干渉をもたらし兼ねない経時的変化に服している。
【００３０】
実際の２つの伝達経路、すなわち、
Ｃｏｕｔ（ｔ）＝ＣｏｕｔＮ・ｆ（ｔ）＝Ｃ１（ｔ）・Ｃ２（ｔ）・Ｃ３（ｔ）
Ｃｉｎ（ｔ）＝ＣｉｎＮ・ｈ（ｔ）＝Ｃ７（ｔ）・Ｃ８（ｔ）・Ｃ９（ｔ）
である励振信号路と測定信号路を
Ｆ（ｔ）＝ＣｏｕｔＮ・ｆ（ｔ）・ｕｏｕｔ（ｔ）
ｕｉｎ（ｔ）＝ＣｉｎＮ・ｈ（ｔ）・Ｖ（ｔ）
とまとめれば、伝達経路は名目上一定の伝達係数ＣｏｕｔＮ及びＣｉｎＮならびにｆ（ｔ）及びｈ（ｔ）に分割される。これらの名目的な伝達係数はコリオリ質量流量測定装置のキャリブレーションから得られる。干渉関数ｆ（ｔ）及びｈ（ｔ）は制御信号路により決定及び消去ないしは非常に小さく保つことができる。
【００３１】
言い換えれば、励振信号路と測定信号路とにより形成された基準となる信号路全体の監視は、制御信号路により詳細には以下のように行われる。
【００３２】
制御信号路は振動発生器２の下流で励振信号路に接続されているので、測定管１の励振の測定は制御信号路の振動センサ１０によって測定される。これにより、制御信号路に関して、入力信号ｕｉｎＫ（ｔ）
【００３３】
【数２】
2005031088.tif 000003
が得られる。ここで、Ｃｉは制御信号路の振動センサ１０，増幅器１１ないしアナログ／デジタル変換器１２の実際の伝達係数であり、ＣｉｎＫは名目上の伝達係数であり、ｇ（ｔ）は干渉関数である。入力信号ｕｉｎＫ（ｔ）は干渉関数ｆ（ｔ）及びｈ（ｔ）の補正に使用することができる。励振から生じる付加的な入力信号は
【００３４】
【数３】
2005031088.tif 000004
または名目上の場合、つまり、キャリブレーションの境界条件によれば、
【００３５】
【数４】
2005031088.tif 000005
である。補正された制御信号
【００３６】
【数５】
2005031088.tif 000006
の導入により、駆動路の干渉ｆ（ｔ）とは無関係に測定管１の励振
【００３７】
【数６】
2005031088.tif 000007
が得られる。励振の中の干渉関数ｇ（ｔ）は干渉関数ｈ（ｔ）の影響の最小化に役立つ。本来の関心は測定管１の伝達関数に関して
【００３８】
【数７】
2005031088.tif 000008
が成り立つことである。
【００３９】
制御信号路が広範囲にわたって測定信号路と同一である場合、つまり、制御信号路装置の各々が測定信号路装置に対応している場合、干渉関数ｇ（ｔ）とｈ（ｔ）は実質的に同一であり、伝達特性の決定は事実上誤差なしに行われる。
【００４０】
【数８】
2005031088.tif 000009
信号路の一部、つまり、励振信号路装置及び／又は測定信号路装置の少なくとも１つがモデルを介して十分に記述可能であれば、これらは監視から取り除いてもよい。すなわち、対応する制御信号路装置を設けなくてもよい。このようにして監視のコストを明らかに下げることができる。さらに、これとは関係なく、励振信号路と測定信号路が２チャネルであるのにもかかわらず、１チャネルの制御信号路を設けてもよい。この制御信号路はマルチプレクス動作においてそのつど一方のチャネルに対して活動化される。以下で添付図面の図２を参照して詳細に説明するように、第２の有利な実施例によるコリオリ質量流量測定装置においても同様のことが実施される。
【００４１】
今説明している本発明の有利な実施例によれば、振動発生器２及び振動センサ３はただ１つのモデルにより記述されるので、制御信号路はすでに振動発生器２の前で励振信号路に接続されており、制御信号路には振動センサが設けられていない。ここでは制御信号路は１チャネルだけで設計されているので、測定信号路の増幅器９に対応するただ１つの増幅器１１と、測定信号路のアナログ／デジタル変換器８に対応するただ１つのアナログ／デジタル変換器１２だけが設けられている。１チャネル制御信号路は、マルチプレクサ１４により、時間的に交互にそのつど励振信号路の一方のチャネルに対して活動化される。
【００４２】
振動発生器２の伝達特性は、高価な電磁励振器を使用した場合、コリオリ質量流量測定装置に使用される動作範囲においては、例えば、式
Ｃ３（ｔ）＝Ｃ３Ｎ・［１＋α・（Ｔ（ｔ）−ＴＮ）］
によって記述することができる。この式は永久磁石の磁性の温度特性を表しており、磁石の温度Ｔ（ｔ）はコリオリ質量流量測定装置において行われる測定物質温度の測定から得られ、パラメータα及びＴＮはキャリブレーションにより求められる。これと同様に、２つの振動センサ３の伝達特性は式
Ｃ９（ｔ）＝Ｃ９Ｎ・［１＋β・（Ｔ（ｔ）−ＴＮ）］
により記述される。
【００４３】
制御信号路は、デジタル／アナログないしアナログ／デジタル変換器６，８、ならびに、電流源７ないし増幅器９により形成された信号調整装置のみを監視する。これに相応して、測定管の伝達関数に関して、
【００４４】
【数９】
2005031088.tif 000010
が得られる。ここで、干渉関数ｇ（ｔ）は伝達係数Ｃ４及びＣ５の変化のみを内容としており、干渉関数ｈ（ｔ）は伝達係数Ｃ７及びＣ８の変化のみを内容としている。前に説明した本発明の有利な実施例の場合のように、ここでも再び関連する測定信号路装置ないし制御信号路装置を同じように実施することにより、つまり、監視される測定信号路装置に対応した制御信号路装置を設けることにより、測定信号路及び制御信号における時間依存性が同一となる。したがって、
ｇ（ｔ）＝ｈ（ｔ）
が成り立つ。測定管１の伝達特性の決定は事実上誤差なしに
【００４５】
【数１０】
2005031088.tif 000011
を介して行われる。
【００４６】
最後に、２つの振動発生器２を備えたコリオリ質量流量測定装置をどのようにして最適に制御するかを示したい。
【００４７】
２つの振動発生器２の振動特性を制御するために、２つの調整量の実数成分と虚数成分に対して１つずつのＩ要素で状態拡張した最適状態制御器（ＬＱＲ）が使用される。これにより、外部パラメータの変化、とりわけ、質量流量と動作周波数の変化に対する脆弱性を低くすることができる。制御量ｙを目標量ｗへ正確な位相で従属制御することに加えて、付加的なカスケード構成においては、測定管１の第１モードの入力量ｕ１測定管１の第１モードの出力量ｙ１との間で相互の位相関係が０になるように、簡単なＰＩ制御器による動作周波数ωＢの調整が可能である。これにより、コリオリ質量流量測定装置が第１の固有モードω０１の共振周波数において動作することが保証される。図３からは、この制御構想のブロック回路図が見て取れる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の有利な実施例による、励振信号路、測定信号路及び制御信号路を備えたコリオリ質量流量測定装置を図式的に示す。
【００４９】
【図２】本発明の第２の有利な実施例による、励振信号路、測定信号路及び制御信号路を備えたコリオリ質量流量測定装置を図式的に示す。
【００５０】
【図３】２つの振動発生器を備えたコリオリ質量流量測定装置に使用可能な制御方法を図式的に示す。
【符号の説明】
【００５１】
１  測定管
２  振動発生器
３  振動センサ
４  駆動装置
５  評価装置
６  デジタル／アナログ変換器
７  電流源
８  アナログ／デジタル変換器
９  増幅器
１０  振動センサ
１１  増幅器
１２  アナログ／デジタル変換器
１３  駆動評価装置
【図１】
2005031088.tif 000012
【図２】
2005031088.tif 000013
【図３】
2005031088.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月6日(2004.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの測定管（１）と、該測定管（１）を励振する少なくとも１つの振動発生器（２）と、前記測定管（１）の振動を検出する少なくとも１つの振動センサ（３）とを備えたコリオリ質量流量測定装置であって、前記振動発生器（２）を駆動するために駆動装置（４）が設けられており、前記振動センサ（３）により検出された振動を評価するために、少なくとも１つの評価装置（５）が設けられており、前記駆動装置（４）と前記振動発生器（２）の間に、励振信号を伝送するための励振信号路装置を備えた励振信号路が設けられており、前記振動センサ（３）と前記評価装置（５）の間に、測定信号を伝送するための測定信号路装置を備えた測定信号路が設けられている形式のコリオリ質量流量測定装置において、
少なくとも１つの制御信号路装置を備えた制御信号路が設けられており、ただし、該制御信号路は前記励振信号路を前記評価装置（５）に直接接続しており、それにより、前記少なくとも１つの励振信号路装置を通る励振信号が、制御信号として制御信号路を介して前記評価装置（５）へと導かれるよう構成されており、ただし、前記制御信号路に設けられた制御信号路装置は測定信号路装置に対応していることを特徴とするコリオリ質量流量測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
冒頭に記載したコリオリ質量流量測定装置は、測定管を励振するために、１つ又は２つの振動発生器が設けられており、一般的に２つの振動センサにより検出された測定管の振動の位相差に基づいて質量流量を互いに異なる位置で測定する形の従来式のコリオリ質量流量測定装置であると理解される。このために、デジタル／アナログ変換器のような励振信号路装置と増幅器のような信号調整装置とを有する励振信号路を介して、励振信号が駆動装置から１つ又は２つの振動発生器へ導かれる。測定管は振動させられ、一般的には２つの振動センサを用いて測定管の振動が検出される。その際、励振は測定管を流れる媒体により生じたコリオリ振動に重ね合わされているため、結果として質量流量測定の実行が可能になる。
【手続補正４】
【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】
したがって、本発明の課題は、できるだけ高い測定精度を達成するコリオリ質量流量測定装置を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
測定信号路を介して前記評価装置から受け取った測定信号は、制御信号路を介して評価装置から受け取った制御信号によって補正される。制御信号路装置が対応する測定信号路装置とほとんど変わらなければ、それだけ補正は良好になるので、最適な補正は制御信号路装置と測定信号路装置が完全に同じである場合に達成される。さらに、この場合にも、制御信号路は測定管との相互作用なしに直接的に励振信号路に結合されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
原則的には、測定信号路を介して評価装置から受け取った測定信号を、制御信号路を介して評価装置から受け取った測定管の励振に影響されない制御信号によって補正することで十分である。とりわけ、測定信号路にあるすべての測定信号装置が制御信号路内の制御信号路装置として相応して再び現れる場合、又は、このような測定信号路装置についてだけ、温度のような外部パラメータの変化があっても実質的に一定の特性が期待できる対応する制御信号路装置が設けられていない場合には、上記補正で十分である。しかし、測定信号は、制御信号路を介して評価装置から受け取った制御信号による以外に、モデルによっても補正される。さらに、とりわけ、モデルは制御信号路を介して評価装置から受信した励振信号が通らない少なくとも１つの励振信号路装置及び／又は対応する制御信号路装置が設けられていない少なくとも１つの測定信号路装置が制御信号路を介して評価装置から受信された制御信号に対して有する理論的効果を考慮する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
しかし、２つの振動発生器と１つのマルチプレクサとが設けられており、２つの振動発生器の各々の振動発生器はそれぞれ駆動装置を接続する励振信号路を備えており、マルチプレクサは前記励振信号路と制御信号路とに接続されており、マルチプレクサにより制御信号路を一方又は他方の励振信号路に対して交互に活動化させるようにしてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
これに代わって、２つの振動発生器と２つの制御信号路とが設けられており、２つの振動発生器の各々の振動発生器はそれぞれ駆動装置を接続する励振信号路を備えており、２つの制御信号路はそれぞれ１つの励振信号路と固定的に接続されているようにしてもよい。これにより、制御信号路をリアルタイムで連続的に考慮することが可能になる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
個別的には、本発明によるコリオリ質量流量測定装置を実施し発展させる多数の方策が存在する。これに関しては、本発明の有利な実施例の以下の詳細な説明において、図面を参照しつつ示していく。