(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリオリ流量計（４０４）と通信する回路（４０２）を動作させる方法であって、
前記コリオリ流量計を流れる流体に応じて、前記コリオリ流量計からピックオフ信号（４３２）を受け取る工程と、
前記ピックオフ信号を処理して、前記流体の測定された質量流量と前記流体の測定された体積流量とを決定する工程と、
前記測定された質量流量に基づいて前記流体の第一の計算された体積流量を計算する工程であって、前記測定された質量流量を前記流体の基準密度で除算して、第一の計算された体積流量を決定することを含む工程と、
を備える方法において、
前記コリオリ流量計（４０４）から温度信号を受け取る工程と、
前記温度信号を処理して前記流体の温度変動密度を決定する工程と、
前記流体の前記測定された体積流量と前記温度変動密度とを乗算して積を生じる工程と、
前記積を前記流体の基準密度で除算して、前記流体の第二の計算された体積流量を生じる工程と、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量とを比較して前記流体の純度を決定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算する工程と、
前記体積差に基づいて前記測定された体積流量を調整する工程と、
を含む方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算する工程と、
前記体積差に基づいて前記流体の量に対するコストを調整する工程と、
を含む方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、前記流体がプロパンを含む方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、前記温度信号（４３４）を処理して前記流体の温度変動密度を決定する前記工程が、更に、前記流体の温度に基づいて、前記流体の前記基準密度を調整する工程を含む方法。
【請求項６】
コリオリ流量計（４０４）と通信するよう構成された回路（４０２）であって、
前記コリオリ流量計を流れる流体に応じて前記コリオリ流量計からピックオフ信号（４３２）を受け取り、前記ピックオフ信号を転送するよう構成されたインターフェース手段（４１４）と、
前記ピックオフ信号を受け取り、前記ピックオフ信号を処理して、前記流体の測定された質量流量と前記流体の測定された体積流量とを決定し、前記測定された質量流量に基づいて前記流体の第一の計算された体積流量を計算し、前記測定された質量流量を前記流体の基準密度で除算して前記第一の計算された体積流量を決定するよう構成された処理手段（４１２）とを備え、
前記処理手段が、更に、
前記コリオリ流量計（４０４）から温度信号を受け取り、
前記温度信号を処理して前記流体の温度変動密度を決定し、
前記流体の前記測定された体積流量と前記温度変動密度とを乗算して積を生じ、
前記積を前記流体の基準密度で除算して、前記流体の第二の計算された体積流量を生じ、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量とを比較して前記流体の純度を決定する
よう構成されることを特徴とする回路。
【請求項７】
請求項６記載の回路（４０２）であって、前記処理手段（４１２）が、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記測定された体積流量を調整する、
ように構成される回路。
【請求項８】
請求項６記載の回路（４０２）であって、前記処理手段（４１２）が、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記流体の量に対するコストを調整する、
ように構成される回路。
【請求項９】
請求項６記載の回路（４０２）であって、前記流体がプロパンを含む回路。
【請求項１０】
請求項６記載の回路（４０２）であって、前記処理手段（４１２）が、更に、前記流体の温度に基づいて前記流体の前記基準密度を調整し、前記温度変動密度を決定するように構成される回路。
【請求項１１】
コリオリ流量計（４０４）とともに利用するためのソフトウェア製品であって、
プロセッサ（４１２）と、
前記プロセッサ（４１２）により実行されたときに、前記コリオリ流量計を流れる流体に応じて、前記コリオリ流量計からピックオフ信号（４３２）を受け取り、前記ピックオフ信号を処理し、前記流体の測定された質量流量と前記流体の測定された体積流量とを決定し、前記測定された質量流量に基づいて前記流体の第一の計算された体積流量を計算し、前記測定された質量流量を前記流体の基準密度で除算して前記第一の計算された体積流量を決定するよう構成された比率ソフトウェア（４２４）と、
前記プロセッサのための前記比率ソフトウェアを蓄積するよう構成された記憶媒体と、
を備え、
前記比率ソフトウェアが、前記プロセッサにより実行されたときに、前記コリオリ流量計（４０４）から温度信号を受け取り、前記温度信号を処理して前記流体の温度変動密度を決定し、前記流体の前記測定された体積流量と前記温度変動密度とを乗算して積を生じ、前記積を前記流体の基準密度で除算して、前記流体の第二の計算された体積流量を生じ、前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量とを比較して前記流体の純度を決定するように更に構成される
ことを特徴とするソフトウェア製品。
【請求項１２】
請求項１１記載のソフトウェア製品であって、前記比率ソフトウェア（４２４）が、前記プロセッサ（４１２）により実行されたときに、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記測定された体積流量を調整するように更に構成されるソフトウェア製品。
【請求項１３】
請求項１１記載のソフトウェア製品であって、前記比率ソフトウェア（４２４）が、前記プロセッサ（４１２）により実行されたときに、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記流体の量のコストを調整する
ように更に構成されるソフトウェア製品。
【請求項１４】
請求項１１記載のソフトウェア製品であって、前記流体がプロパンを含むソフトウェア製品。
【請求項１５】
請求項１１記載のソフトウェア製品であって、前記比率ソフトウェア（４２４）が、前記プロセッサ（４１２）により実行されたときに、前記流体の温度に基づいて前記流体の前記基準密度を調整して、前記温度変動密度を決定するように構成されるソフトウェア製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、流量計に関するものであり、特に、コリオリ流量計を流れる流体について主成分の比率を決定する方法及びシステムに関するものである。
発明の課題
パイプラインを通して配送される流体が測定される際、配送される流体の量は体積流量として測定される。「流体」という用語は、液体又は固体の状態にある任意の流れる物質を表わす。体積流量は、配送された流体の量に対して顧客に請求するために利用される。タービン式流量計、容積式流量計又は何らかの他の測定システムは、流体が顧客に配送される際に、流体の体積を測定する。測定システムは、流体の温度をも測定する。測定システムは体積測定値を基準温度に対して調整する。顧客は、調整された体積測定値に基づいて請求を受ける。
多くの流体は、標準状態に基づいて販売される。つまり、測定システムは、販売される流体が純粋であると想定する。しかし、流体は２つ以上の成分から構成され得る。主成分は、例えば販売される流体のような、測定される純粋な流体を意味する。副次成分は、主成分に混入した不純物を意味する。
例えば、顧客に配送されるプロパンは、エタン、メタンなどの他の成分と混ぜられ得る。エタン及びメタンは、プロパンの純度に悪影響を与える不純物である。プロパン、エタン及びメタンの混合物は、別個のプロパン成分、別個のエタン成分及び別個のメタン成分を含む。残念なことに、タービン式及び容積式流量計は、顧客に配送される流体に対する主成分の比率を有効に決定することができない。そのため、顧客は、流体があたかも純粋なものであるかのようにして請求を受けている。
流体の質量流量を測定する一つの方法は、コリオリ効果質量流量計を用いることである。コリオリ流量計は、流量計の流管を流れる流体の質量流量及び他の情報を測定する。コリオリ流量計の例は、全てＪ．Ｅ．Ｓｍｉｔｈらに対する１９７８年８月２９日の米国特許第４，１０９，５２４号、１９８５年１月１日の米国特許第４，４９１，０２５号、及び１９８２年２月１１日の米国再発行特許第３１，４５０号に開示されている。流量計は、一つ又はそれ以上のまっすぐな又は曲がった構成の流管から成る。コリオリ流量計における個々の流管構成は一組の固有振動モードを有し、それらは単純な曲げ、ひねり、ねじれ又は結合された形式のものであり得る。個々の流管は、これらの固有振動モードの一つと共振して振動するように駆動される。流体は、流量計の入り口側に接続されたパイプラインから流量計に流れ込む。流体は流管に導かれ、流量計の出口側を通って流量計から流れ出る。流体で充填された振動システムの固有振動モードは、流管と流管内の流体とを組み合わせた質量により部分的に規定される。
流体が流れ始める際、コリオリ力が流管上の点に異なる位相を持たせる。流管の入り口側の位相は一般にドライバーより遅れ、出口側の位相はドライバーより進む。流管の動きを測定し、流管の動きを表わすピックオフ信号を生成するために、ピックオフが流管に取り付けられる。
流量計に接続された計器電子装置或いは任意の他の補助電子装置又は回路が、ピックオフ信号を受信する。計器電子装置はピックオフ信号を処理して、ピックオフ信号間の位相差を決定する。二つのピックオフ信号間の位相差は、流管を流れる流体の質量流量に比例する。そのため、計器電子装置は、ピックオフ信号に基づいて流量計を流れる流体の質量流量を決定することができる。
コリオリ流量計及び振動管密度計の重要な構成要素は、駆動又は励振システムである。駆動システムは、流管に対し、流管を振動させる周期的な物理力を加えるよう動作する。駆動システムは、流量計の流管に組み込まれた駆動メカニズムを含む。駆動システムは、また、駆動メカニズムを動作させる駆動信号を生成する駆動回路を含む。駆動メカニズムは、典型的に、例えば一つの流管に磁石を取り付け他の流管に磁石と対向するようにワイヤー・コイルを取り付けるような、多くの既知の構成の一つを含む。
駆動回路は連続して、周期的な駆動電圧を駆動メカニズムに印加する。駆動電圧は、典型的に、正弦波形又は方形である。典型的な磁気コイル駆動メカニズムにおいて、周期的な駆動電圧によりコイルが連続的な交流磁界を作る。コイルの交流磁界と磁石により作り出された一定の磁場とが流管を正弦波パターンで振動させる。当業者が理解するように、電気信号を機械的な力に変換することができる任意の装置が、駆動メカニズムとしての利用に適する（Carpenterに発行され、Micro Mortion, Inc.に譲渡された米国特許第４，７７７，８３３号参照）。同様に、駆動信号は正弦波信号に限定されず、任意の周期的信号であり得る（Kalotayらに発行され、Micro Mortion, Inc.に譲渡された米国特許第５，００９，１０９号参照）。
上記のように、計器電子装置は、流量計を流れる流体の質量流量を決定する。計器電子装置は、また、ピックオフ信号に基づいて流体の密度を推定する。既知の基準密度と異なる任意の密度変化は、温度によるものとみなされ、流体の純度によるものとはみなされない。流体の測定された質量流量及び推定された密度に基づいて、計器電子装置は、流量計を流れる流体の体積流量を決定する。残念なことに、現在のコリオリ流量計は、流体に対する主成分の比率を測定するよう有効に適応されていない。そのため、顧客は、純粋ではない流体に対して請求を受けることがあり得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題の解決を助けるものであり、コリオリ流量計を流れる流体に対する主成分の比率を決定するよう構成されたシステム、方法及びソフトウェアにより本技術分野における進歩がもたらされる。有利なことに、本発明は、配送される流体の量、純度及び品質の一層正確な測定を提供する。本発明は、また、顧客が、販売される流体について一層正確な請求を受けることを可能とする。
本発明の一つの例において、回路は、コリオリ質量流量計と通信して本発明を実現するよう構成される。回路は、コリオリ流量計を流れる流体に応じてコリオリ流量計からピックオフ信号及び温度信号を受信するよう構成されたインターフェース手段を含む。流体は主成分を含む。インターフェース手段は、また、ピックオフ信号及び温度信号を処理手段に転送するよう構成される。処理手段は、ピックオフ信号及び温度信号を処理して流体に対する主成分の比率を決定するよう構成される。
本発明の他の例において、回路は以下の処理を実行し、主成分の比率を決定する。まず、回路はピックオフ信号を処理して流体の質量流量を決定する。次に、回路は質量流量を主成分の基準密度で除算して、第一の体積流量を求める。基準密度は、基準温度における主成分の密度を表わす。回路は、次いで、ピックオフ信号を処理し、コリオリ流量計を通る流体の測定された体積流量を決定する。次に回路は、温度により変動する密度を決定する。回路は測定された体積流量に温度により変動する密度を乗算した積を求める。回路はその積を基準密度で割り、第二の体積流量を求める。第一の体積流量と第二の体積流量とが等しい場合、流体はほぼ純粋である。第一の体積流量が第二の体積流量と異なる場合、流体は主成分に加え、一つ又はそれ以上の副次成分を含む。
本発明の更に他の例において、回路は以下の処理を実行して主成分の比率を決定する。まず、回路はピックオフ信号を処理し、流体の測定された密度を決定する。次に、回路は温度信号を処理し、流体の温度を決定する。回路は、温度に基づいて、温度により変動する密度を決定する。測定された密度が温度により変動する密度と等しい場合、流体はほぼ純粋である。測定された密度が温度により変動する密度と等しくない場合、流体は主成分に加え、一つ又はそれ以上の副次成分を含む。
本発明の一つの態様は、
コリオリ流量計と通信する回路を動作させる方法であって、
前記コリオリ流量計を流れる流体に応じて、前記コリオリ流量計からピックオフ信号（４３２）を受け取る工程と、
前記ピックオフ信号を処理して、前記流体の測定された質量流量と前記流体の測定された体積流量とを決定する工程と、
前記測定された質量流量に基づいて前記流体の第一の計算された体積流量を計算する工程と、
を備える方法において、
前記測定された体積流量に基づいて第二の計算された体積流量を計算する工程と、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量とを比較して前記流体の純度を決定する工程と、
を含むことを特徴とする方法、
を含む。
好ましくは、前記方法は、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算する工程と、
前記体積差に基づいて前記測定された体積流量を調整する工程と、
を含む。
好ましくは、前記方法は、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算する工程と、
前記体積差に基づいて前記流体の量に対するコストを調整する工程と、
を含む。
好ましくは、前記流体はプロパンを含む。
好ましくは、第一の計算された体積流量を計算する前記工程は、更に、前記測定された質量流量を前記流体の基準密度で除算して前記第一の計算された体積流量を決定する工程を備える。
好ましくは、第二の計算された体積流量を計算する前記工程は、更に、
前記コリオリ流量計から前記流体の温度を表す温度信号を受け取る工程と、
前記温度信号を処理して、前記流体の温度変動密度を決定する工程と、
前記流体の前記測定された体積流量を前記温度変動密度で乗算した積を求める工程と、
前記積を前記流体の基準密度で除算して前記第二の体積流量を求める工程と、
を含む。
好ましくは、前記温度信号を処理して前記流体の温度変動密度を決定する前記工程は、更に、前記流体の温度に基づいて、前記流体の前記基準密度を調整する工程を含む。
本発明の他の態様は、
コリオリ流量計と通信するよう構成された回路であって、
前記コリオリ流量計を流れる流体に応じて前記コリオリ流量計からピックオフ信号を受け取り、前記ピックオフ信号を転送するよう構成されたインターフェース手段を備える回路において、
前記ピックオフ信号を受け取り、前記ピックオフ信号を処理して、前記流体の測定された質量流量と前記流体の測定された体積流量とを決定し、前記測定された質量流量に基づいて前記流体の第一の計算された体積流量を計算するよう構成された処理手段を備え、
前記処理手段が、更に、
前記測定された体積流量に基づいて前記流体の第二の計算された体積流量を計算し、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量とを比較して前記流体の純度を決定する
よう構成されることを特徴とする回路、
を含む。
好ましくは、前記処理手段は、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記測定された体積流量を調整する、
ように構成される。
好ましくは、前記処理手段は、更に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記流体の量に対するコストを調整する、
ように構成される。
好ましくは、前記流体はプロパンを含む。
好ましくは、前記処理手段は、更に、前記測定された質量流量を前記流体の基準密度で除算して前記第一の計算された体積流量を決定するように構成される。
好ましくは、前記処理手段は、更に、
前記流体の温度を表す前記コリオリ流量計からの温度信号を受け取り、
前記温度信号を処理して、温度変動密度を決定し、
前記流体の前記測定された体積流量に前記温度変動密度を乗算した積を求め、
前記積を前記流体の前記基準密度で除算して前記第二の計算された体積流量を求める
ように構成される。
好ましくは、前記処理手段は、更に、前記流体の温度に基づいて前記流体の前記基準密度を調整し、前記温度変動密度を決定するように構成される。
本発明の別の態様は、
コリオリ流量計とともに利用するためのソフトウェア製品であって、
プロセッサと、
前記プロセッサにより実行された場合に、前記コリオリ流量計を流れる流体に応じて、前記コリオリ流量計からピックオフ信号を受け取り、前記ピックオフ信号を処理し、前記流体の測定された質量流量と前記流体の測定された体積流量とを決定し、前記測定された質量流量に基づいて前記流体の第一の計算された体積流量を計算するよう構成された比率ソフトウェアと、
前記プロセッサのための前記比率ソフトウェアを蓄積するよう構成された記憶媒体と、
を備え、
前記比率ソフトウェアが、前記プロセッサにより実行された場合に、前記測定された体積流量に基づいて前記流体の第二の計算された体積流量を計算し、前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量とを比較して前記流体の純度を決定するように更に構成される
ことを特徴とするソフトウェア製品、
を含む。
好ましくは、前記比率ソフトウェアは、前記プロセッサにより実行された場合に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記測定された体積流量を調整する
ように更に構成される。
好ましくは、前記比率ソフトウェアは、前記プロセッサにより実行された場合に、
前記第一の計算された体積流量と前記第二の計算された体積流量との間の体積差を計算し、
前記体積差に基づいて前記流体の量のコストを調整する
ように更に構成される。
好ましくは、前記流体はプロパンを含む。
好ましくは、前記比率ソフトウェアは、前記プロセッサにより実行された場合に、前記測定された質量流量を前記流体の基準密度で除算して、前記第一の計算された体積流量を決定するように構成される。
好ましくは、前記比率ソフトウェアは、前記プロセッサにより実行された場合に、
前記コリオリ流量計から前記流体の温度を表す温度信号を受け取り、
前記前記温度信号を処理して、前記流体の温度変動密度を決定し、
前記流体の前記測定された体積流量に前記温度変動密度を乗算して積を求め、
前記積を前記流体の前記基準密度で除算して前記第二の計算された体積流量を求める
ように構成される。
好ましくは、前記比率ソフトウェアは、前記プロセッサにより実行された場合に、前記流体の温度に基づいて前記流体の前記基準密度を調整して、前記温度変動密度を決定するように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
詳細な説明
本発明の上記及び他の特徴は、詳細な説明及び添付の図面を参照することにより理解され得る。
図１〜３は、本発明を実現するために利用され得るシステムの例を示す。本発明の範囲は、図１〜３に示され説明された特定の構成要素に限定されず、本発明の範囲は特許請求の範囲により規定される。
二重管形コリオリ流量計−図１
図１は、先行技術におけるコリオリ流量計５を示す。コリオリ流量計５は、コリオリ・センサー１０及び計器電子装置２０を備える。計器電子装置２０は、導線１００を介してコリオリ・センサー１０に接続される。計器電子装置２０は、密度、質量流量、体積流量、全質量流量及び他の情報を、経路２６に提供するよう構成される。コリオリ流量計５が記載されているが、本発明は、流体の属性を測定するための振動流管を有する任意の装置と共に実行され得ることが、当業者には明らかである。そのような装置の第二の例としては、コリオリ質量流量計により提供される追加の測定能力を有さない振動管密度計がある。
コリオリ・センサー１０は、一組の処理接続部１０１及び１０１’、マニフォールド１０２及び流管１０３Ａ及び１０３Ｂを含む。ドライバー１０４、ピックオフ１０５及びピックオフ１０５’は、流管１０３Ａ及び１０３Ｂに接続される。ブレース・バー１０６及び１０６’は、個々の流管がそれに関して振動する軸Ｗ及びＷ’を規定するように動作する。当業者が理解するように、本発明を実現するために追加のピックオフが必要とされ得る。本発明は図１の構成に限定されるものではなく、図１は本発明を実現するシステムの一例を示すに過ぎない。
コリオリ・センサー１０が、測定される流体を運ぶパイプライン・システム（図示せず）に挿入されると、流体は処理接続部１０１を通ってコリオリ・センサー１０に入る。流体はマニフォールド１０２を通過する。マニフォールド１０２は、流体を流管１０３Ａ及び１０３Ｂに入るよう導く。流体は流管１０３Ａ及び１０３Ｂを流れ、マニフォールド１０２に戻る。流体は処理接続部１０１’を通って、コリオリ・センサー１０を出る。
流管１０３Ａ及び１０３Ｂは、曲げ軸Ｗ−Ｗ及びＷ’−Ｗ’のそれぞれについて実質的に同じ質量配分、慣性モーメント及び弾性率を持つように選択され、マニフォールド１０２に適切に取り付けられる。流管は本質的に平行な方法で、マニホールド１０２から外側へ伸びる。
流管１０３Ａ〜１０３Ｂは、ドライバー１０４により、流量計５のいわゆる第一逆相曲げモードで、それぞれの曲げ軸Ｗ及びＷ’に関して逆相で駆動される。ドライバー１０４は、例えば、流管１０３Ａ〜１０３Ｂの両方を振動させる交流電流が通るよう流管１０３Ａに磁石を取り付け流管１０３Ｂに対向コイルを取り付けるような、多数の既知の構成のうちの任意の一つを含み得る。計器電子装置は、導線１１０を介してドライバー１０４に駆動信号を印加する。
ドライバー１０４は、駆動信号に応答して流管１０３Ａ及び１０３Ｂを振動させる。ピックオフ１０５及び１０５’は、流管１０３Ａ及び１０３Ｂの固有振動モードに応答して、ピックオフ信号を生成する。ピックオフ１０５及び１０５’は、それぞれ導線１１１及び１１１’で計器電子装置２０にピックオフ信号を送信する。ピックオフ１０５からのピックオフ信号は左速度信号と呼ばれ、ピックオフ１０５’からのピックオフ信号は右速度信号と呼ばれ得る。計器電子装置２０は、左右の速度信号を処理して、コリオリ・センサー１０を通る流体の質量流量、体積流量、全質量流量及び密度を計算する。計器電子装置２０は、質量流量、体積流量、全質量流量及び密度情報を経路２６に加える。
温度センサー１４０は、振動流管１０３Ａ及び１０３Ｂの片方又は両方に接続される。温度センサー１４０は、流管１０３Ａ及び１０３Ｂを流れる流体の温度を検知する。温度センサー１４０は温度信号を生成する。温度センサー１４０は、導線１１２を介して、温度信号を計器電子装置２０に送信する。
当業者が理解するように、コリオリ流量計５は、振動管密度計と非常に似た構造である。振動管密度計も、流体が流れる振動管を利用する。サンプル型の密度計では、内部に流体が保持される振動管が利用される。振動管密度計は、また、流管が振動するよう励振するための駆動システムを採用する。振動管密度計は、典型的に、単一のフィードバック信号を用いる。なぜなら、密度測定には周波数の測定のみが求められ、位相の測定は必要ないからである。本明細書における本発明の説明は、振動管密度計にも等しく適用される。
単一直管形コリオリ流量計−図２
図２は、先行技術におけるコリオリ流量計２５を示す。コリオリ流量計２５は、コリオリ・センサー２００及び計器電子装置２０を含む。計器電子装置２０は、導線２３０を介してコリオリ・センサー２００に接続される。計器電子装置２０は、密度、質量流量、体積流量、全質量流量及び他の情報を経路２６に提供するよう構成される。
流管２０１は、２０１Ｌと符号付けられた左端部と、２０１Ｒと符号付けられた右端部とを含む。流管２０１とその端部２０１Ｌ及び２０１Ｒとは、流管２０１の入力端から流管２０１の出力端までの流量計２５の全長に伸びる。コリオリ・センサー２００は、その端でブレース・バー２２１により流管２０１に接続されたバランス・バー２２０を含む。
左端部２０１Ｌは、入口処理接続部２０２に設置される。右端部２０１Ｒは、出口処理接続部２０２’に設置される。入口処理接続部２０２及び出口処理接続部２０２’は、コリオリ・センサー２００をパイプライン（図示せず）に接続するよう構成される。
周知の従来の方法では、ドライバー２０４、左ピックオフ２０５及び右ピックオフ２０５’は、流管２０１及びバランス・バー２２０に結合される。計器電子装置２０は、導線２１０を介してドライバー２０４に駆動信号を送る。駆動信号に応答して、ドライバー２０４は、流体を充填した流管２０１の共振周波数において、流管２０１及びバランス・バー２２０を逆相で振動させる。振動流管２０１の振動は、流管２０１の周知のコリオリ偏向を含む。ピックオフ２０５及び２０５’はコリオリ偏向を検出し、コリオリ偏向を表わすピックオフ信号を導線２１１及び２１１’に送信する。
温度センサー２４０は、流管２０１に接続される。温度センサー２４０は、流管２０１を流れる流体の温度を検出する。温度センサー２４０は温度信号を生成する。温度センサー２４０は、導線２１２を介して温度信号を計器電子装置２０に送信する。
計器電子装置−図３
図３は、本発明の一つの例における計器電子装置２０を示す。この例において、計器電子装置２０は、図１のコリオリ・センサー１０とともに動作するよう示される。計器電子装置２０は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０３及び３０３’と、処理ユニット３０１と、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）３２０と、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）３３０と、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器３０２と、増幅器３０５とを備える。計器電子装置２０は、密度、質量流量、体積流量、全質量流量、及び他の情報を経路２６に提供するよう構成される。経路２６は、信号を入出力手段（図示せず）に運び、計器電子装置２０がコンピュータのような補助電子装置と通信することを可能にする。
動作において、Ａ／Ｄ変換器３０３及び３０３’は、ピックオフ１０５から左速度信号を、ピックオフ１０５’から右速度信号をそれぞれ受け取る。Ａ／Ｄ変換器３０３及び３０３’は、左右の速度信号を、処理ユニット３０１が利用可能なデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３０３及び３０３’は、デジタル信号を、経路３１０及び３１０’を介して処理ユニット３０１に送信する。Ａ／Ｄ変換器３０３及び３０３’は別個の構成要素として示されているが、例えばクリスタル・セミ社（Crystal Semi Inc.)により製造されたＣＳ４２１８ステレオ１６ビット・コーデック・チップのような単一の変換器であってもよい。当業者が理解するように、任意の数のピックオフ及び他のセンサーが処理ユニット３０１に接続され得る。処理ユニット３０１は、また、図１の温度センサー１４０から導線１１２を介して温度信号を受信する。
処理ユニット３０１は、記憶媒体から読み込んだ命令を実行して流量計５の様々な機能を遂行するマイクロ・プロセッサ、プロセッサ又はプロセッサのグループである。好ましい実施の形態において、処理ユニット３０１は、アナログ・デバイシーズ社（Analog Devices）により製造されたＡＤＳＰ−２１８５Ｌマイクロプロセッサである。遂行される機能には、流体の質量流量の計算、流体の体積流量の計算及び流体の密度の計算が含まれるが、それらに限定されるものではない。処理ユニット３０１は、機能をＲＯＭ３２０に記憶し、ＲＯＭ３２０から経路３２１を介して当該機能を読み出す。処理ユニット３０１は、様々な機能を遂行するためのデータ及び命令をＲＡＭ３３０に記憶する。プロセッサ３０１は、経路３３１を介してＲＡＭ３３０の読み取り及び書き込み操作を行う。
処理ユニット３０１はデジタル駆動信号を生成し、経路３１２に送信する。Ｄ／Ａ変換器３０２はデジタル駆動信号を受け取ると共に、及びピックオフ１０５及び１０５’のうちの一つから経路３４０を介して電圧を受け取る。デジタル駆動信号は、経路３４０から受け取った電圧を修正してアナログ駆動信号を生成する命令を含む。Ｄ／Ａ変換器３０２は、例えばアナログ・デバイシーズ社により製造されたＡＤ７９４３チップのような一般的なＤ／Ａ変換器である。Ｄ／Ａ変換器３０２は、アナログ駆動信号を経路３９１を介して増幅器３０５に送信する。増幅器３０５は、アナログ駆動信号の振幅を増幅する。増幅器３０５は、アナログ駆動信号を経路１１０を介してドライバー１０４に送信する。増幅器３０５は、電流増幅器でも電圧増幅器でもよい。
主成分比率決定−図４
図４は、本発明に従ってコリオリ流量計と通信する回路の特定の例を示す。当業者が理解するように、この例の多数の変形は本発明の範囲から外れることは無く、また、下記の様々な特徴は他の実施の形態と組み合わされて本発明の多数の変形を形成し得る。当業者が理解するように、図４のいくつかの従来の特徴は、わかりやすくするために単純化又は省略されている。
図４は、本発明の一つの例においてコリオリ流量計４０４と通信する回路４０２を描く。回路４０２は、インターフェース手段４１４及び処理手段４１２を備える。流量計４０４は、流体の流れを受けるように構成される。流量計４０４は、図１の流量計５又は図２の流量計２５であり得るが、それらに限定されるものではない。
動作において、インターフェース手段４１４は、流量計４０４を流れる流体に応じて、流量計４０４からピックオフ信号４３２及び温度信号４３４を受け取る。流体は主成分を含む。インターフェース手段４１４は、ピックオフ信号４３２及び温度信号４３４を処理手段４１２に転送する。処理手段４１２は、ピックオフ信号４３２及び温度信号４３４を受け取る。処理手段４１２は、ピックオフ信号４３２及び温度信号４３４を処理して流体に対する主成分の比率を決定する。
一つの例において、回路４０２の動作は、比率ソフトウェア４２４を実行する処理手段４１２により遂行される。処理手段４１２は、記憶媒体４２２から比率ソフトウェア４２４を取り出して実行し、上記の動作を遂行する。比率ソフトウェア４２４は、処理手段４１２をして、１）コリオリ流量計を流れ且つ主成分を含む流体に応じて、コリオリ流量計からピックオフ信号及び温度信号を受け取り、２）ピックオフ信号及び温度信号を処理して流体に対する主成分の比率を決定させるよう構成される。
比率ソフトウェア４２４は、プログラム・コード及びファームウェアを含む。記憶媒体４２２の例には、メモリ装置、テープ、ディスク、集積回路及びサーバが含まれる。比率ソフトウェア４２４は、処理手段４１２によって実行された場合に動作して、当該処理手段を本発明に従って動作させる。処理手段４１２は、単一の処理装置又は相互に動作する処理装置のグループを示す。処理手段４１２の例としては、コンピュータ、集積回路及び論理回路がある。命令、プロセッサ及び記憶媒体は、当業者にとって周知である。
体積流量決定−図５〜図８
図５〜図８は、本発明に従ってコリオリ流量計と通信する回路により用いられる論理の特定の例を示す。当業者が理解するように、この例の多数の変形は本発明の範囲を逸脱するものではなく、また、下記の様々な特徴は他の実施の形態と組み合わされて本発明の多数の変形を形成し得る。当業者が理解するように、図５〜図８のいくつかの従来の特徴は、わかりやすくするために単純化又は省略されている。
図５は、本発明の一つの例において回路４０２により実行される処理５００を表わす論理図を示す。この例において、流体は流量計４０４を流れると想定する。流体の主成分比率を決定するために、回路４０２は第一の体積流量及び第二の体積流量を決定し、当該流量を比較する。第一の体積流量を決定するため、回路４０２はステップ５０１においてピックオフ信号４３２を処理して、流体の質量流量を決定する。回路４０２は、次いで、ステップ５０３において、質量流量を主成分の基準密度で除算して第一の体積流量を求める。第一の体積流量は、下記の数式［１］により表わされる。
【数１】
0004448329.tif 000002
ただし、ｍは質量流量を表わし、ρｒｅｆは基準密度を表わす。
流体の密度は、温度及び圧力に基づいて変化する。流体は本来、比較的圧縮ができない物質である。言い換えれば、圧力による密度の変化は、温度による密度の変化と比べると非常に小さい。従って、この例においては標準的な圧力を想定する。多くの流体について、密度対温度の曲線が生成され得る。基準温度及び対応する基準密度が、特定の主成分に対して選択される。
第二の体積流量を決定するため、回路４０２はステップ５０５において、ピックオフ信号４３２を処理して、流量計４０４を流れる流体の測定された体積流量を決定する。回路４０２は、次いで、ステップ５０７において、温度により変動する密度を決定する。以下の数式［２］は、温度により変動する密度をもたらす。
【数２】
0004448329.tif 000003
ただし、Ｔは温度信号４３４から決定された温度を表わす。
回路４０２は、ステップ５０９において、測定された体積流量に温度により変動する密度を乗算して積を求める。回路４０２は、次いで、ステップ５１１において、当該積を基準密度で除算して第二の体積流量を求める。第二の体積流量は、以下の数式［３］により表わされる。
【数３】
0004448329.tif 000004
ただし、Ｖｍｅａｓｕｒｅｄは、測定された体積流量、ρｔｅｍｐは温度により変動する密度、ρｒｅｆは基準密度を表わす。
第一の体積流量（Ｖ１）が第二の体積流量（Ｖ２）と等しい場合、流体はほぼ純粋である。言い換えれば、流体は完全に主成分により構成されている。第一の体積流量（Ｖ１）が第二の体積流量（Ｖ２）と等しくない場合、流体は主成分に加えて副次成分を含む。
図６は、本発明の一つの例において、流体が副次成分を含む場合に回路４０２により実行される処理６００を表わすフロー図を示す。回路４０２は、ステップ６０１において、第一の体積流量（Ｖ１）を第二の体積流量（Ｖ２）で除算して体積差を求める。体積差は、流体全体に対する主成分の比率を表わす。回路４０２は、次いで、流体全体の測定された体積流量を、主成分の比率に基づいて調整する。測定された体積流量を調整するため、回路４０２は、ステップ６０３において、体積差を主成分の基準密度で乗算して流体の実際の密度を求める。回路４０２は、次いで、ステップ６０５において、実際の密度に基づいて主成分の調整された体積流量を決定する。これにより顧客は、調整された体積流量に基づいて主成分に対する請求を受ける。
図７は、本発明の一つの例において、流体が副次成分を含む場合に回路４０２により実行される処理７００を表わすフロー図を示す。回路４０２は、ステップ７０１において、第一の体積流量（Ｖ１）を第二の体積流量（Ｖ２）で除算して体積差を求める。或る量の流体が顧客に配送される場合、回路４０２は、ステップ７０３において、体積差に基づいてその量の流体の費用を調整する。
図８は、本発明の一つの例において回路４０２により実行される処理８００を表わす論理図を示す。この例において、流体が流量計４０４を流れると想定する。流体の主成分の比率を決定するために、回路４０２は測定された密度と温度により変動する密度とを決定し、それらの密度を比較する。まず、回路４０２はステップ８０１において、ピックオフ信号４３２を処理して流体の測定された密度を決定する。回路４０２は、次いで、ステップ８０３において、数式［２］を用いて温度信号４３４を処理し、温度により変動する密度を決定する。測定された密度が温度により変動する密度と等しい場合、流体はほぼ純粋である。測定された密度が温度により変動する密度と等しくない場合、流体は主成分に加えて副次成分を含む。
流体が副次成分を含む場合、回路４０２はステップ８０５において、測定された密度を温度により変動する密度で除算して密度差を求める。回路４０２は、体積差の代わりに密度差を用いて、図６に描かれたのと同様に、密度差に基づいて主成分の体積流量を調整することができる。回路４０２は、また、体積差の代わりに密度差を用いて、図７に描かれたのと同様に、密度差に基づいて或る量の流体の費用を調整することができる。
プロパンを用いた主成分の比率決定の例
以下は、流量計４０４を流れる流体全体に対するプロパンの比率を決定する２つの例である。第一の例において、
【数４】
0004448329.tif 000005
とおく。ただし、ｍは流量計４０４により測定される流体の質量流量を表わし、Ｔは流量計４０４を流れる流体の温度を表わし、Ｖｍｅａｓｕｒｅｄは流量計４０４により測定される流体の体積流量を表わす。また、プロパンの基準密度を５０９ｋｇ／ｍ３と想定する。数式［１］を用いて、回路４０２は第一の体積流量を決定する。すなわち、
【数５】
0004448329.tif 000006
数式［２］を用いて、回路４０２は温度により変動する密度を決定する。すなわち、
【数６】
0004448329.tif 000007
数式［３］を用いて、回路４０２は第二の体積流量を決定する。すなわち、
【数７】
0004448329.tif 000008
数式［１］及び数式［３］は同じ結果をもたらすため、流体はほとんど完全にプロパンで構成されている。言い換えれば、流体は純粋なプロパンである。
第二の例において、
【数８】
0004448329.tif 000009
とおく。ただし、ｍは流量計４０４により測定される流体の質量流量を表わし、Ｔは流量計４０４を流れる流体の温度を表わし、Ｖｍｅａｓｕｒｅｄは流量計４０４により測定される流体の体積流量を表わす。また、プロパンの基準密度は５０９ｋｇ／ｍ３と想定する。数式［１］を用いて、回路４０２は第一の体積流量を決定する。すなわち、
【数９】
0004448329.tif 000010
数式［２］を用いて、回路４０２は温度により変動する密度を決定する。すなわち、
【数１０】
0004448329.tif 000011
数式［３］を用いて、回路４０２は第二の体積流量を決定する。すなわち、
【数１１】
0004448329.tif 000012
数式［１］及び数式［３］は異なる結果をもたらす。そのため、回路４０２は、その差がプロパンに加えられた流体中の不純物によるものであり得ると決定する。言い換えれば、流体は純粋なプロパンではない。回路４０２は、図６の処理６００を用いて、流体中の不純物を考慮に入れた実際の体積流量を計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、先行技術における二重管形コリオリ流量計を示す。
【図２】  図２は、先行技術における単一直管形コリオリ流量計を示す。
【図３】  図３は、本発明の一つの例においてコリオリ流量計と通信するように構成された計器電子装置を示すブロック図である。
【図４】  図４は、本発明の一つの例においてコリオリ流量計と通信するように構成された回路を示すブロック図である。
【図５】  図５は、本発明の一つの例において、流体の主成分の比率を決定する処理を示す論理図である。
【図６】  図６は、本発明の一つの例において、流体が副次成分を含む場合に回路により実行される処理を示すフロー図である。
【図７】  図７は、本発明の一つの例において、流体が副次成分を含む場合に回路により実行される処理を示すフロー図である。
【図８】  図８は、本発明の一つの例において、流体の主成分の比率を決定するもう一つ処理を示す論理図である。
【図１】
0004448329.tif 000013
【図２】
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【図３】
0004448329.tif 000015
【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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