JPH09512341A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

コリオリ質量流量計

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Abstract

(57)【要約】 コリオリの原理を使い流体の特質を計測する流量計装置を提供する。本発明装置は、(1)流体内に挿入可能であり、この流体により包囲可能である本体と、(2)前記流体内にコリオリ力を発生する前記本体の表面を振動させるように、前記本体内に配置されたアクチュエ−タと、(3)前記流体内に発生するコリオリ力の関数である前記表面の運動を計測するように、前記表面に結合された検出器と、(4)前記流体の特質を前記の表面の運動の関数として測定するように、前記検出器に結合された回路とを包含する。本発明の好適な実施例においては、導管は、本発明装置を囲み、検出器に結合される。本発明装置は、この装置を包囲する流体の質量流量、圧力、密度及び粘度の精密な検出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 コリオリ質量流量計 関連出願の引照 本願は、1992年5月8日付米国特許願07/843,519号明細書「改 良されたコリオリ質量流量計」のCIP(continuation−in−p art)と、1991年2月5日付米国特許願07/651,301号明細書「 単一径路半径方向モ−ドコリオリ質量流量計」のCIPとである。これ等の明細 書は共に本発明者に譲渡され本願明細書の説明に参照してある。 技術分野 本発明は、コリオリ質量流量計(Coriolis mas flow ra te meter)、ことに質量流量計を計測するように単一のまっすぐの流れ 導管に挿入できるコリオリ質量流量計に関する。 背景技術 コリオリ質量流量計の業界では、質量流れを搬送する振動する流れ導管がこの 流れ導管を質量流量に比例して関連し正常な振動径路から遠ざかる向きにたわま せるコリオリの力を生ずることがよく知られている。これ等のたわみ又はその作 用はこの場合質量流量の正確な指示として計測することができる。 この作用は先ず、米国コロラド州ブ−ルダ−(Boulder)のマイクロ・ モ−ション・インコ−ポレイテッド(Micro Motion Inc.)で 工業的に有効にされた。初期の構造では、基体から片持ばり状に取付けた単一の 振動するU字形流れ導管を使った。流れ導管の振動につりあわせるものがないと 、この構造は、取付条件を極めて感知しやすく、従ってスミス(Smith)を 発明者とする米国特許RE−31,450号及び同第4,422,3 38号明細書に記載してあるのと同様な流れ導管用のつりあいおもりとして他の 取付けの振動構造を使うように設計しなおされた。しかし処理流体の比重の変化 がつりあいおもりの変化に合致しないと不つりあい条件により誤差を生ずるよう になるから問題が生じた。つりあいおもり構造を初めのものと同様な別のU字形 流れ導管と交換しこの流れを両導管を経て同時に流れる互いに平行な径路に分割 することにより後で著しい改良が行われた。この平行径路コリオリ質量流量計( スミス等を発明者とする米国特許第4,491,025号明細書)は、このつり あいの問題を解決して現在の業界で質量流量計測の主要な方法になった。 種種の性能向上又は改造のできる多くの他の流れ導管構造が発明されている。 互いに異なる流れ導管形状の例には、リュ−(Lew)を発明者とする米国特許 第4,798,091号及び同第4,776,220号の各明細書二重S字形導 管とコ−ウォン(Corwon)等を発明者とする米国特許第4,852,41 0号明細書Ω字形導管と、マッタ−(Mattar)等を発明者とする米国特許 第4,891,991号明細書B字形導管と、レビ−ン(Levien)を発明 者とする米国特許第4,756,198号明細書つる巻状流れ導管 と、ケイン (kane)を発明者とする米国特許第4,716,771号明細書8字形流れ 導管と、シモンセン(Simonsen)等を発明者とする米国特許第4,68 0,974号明細書二重直線導管等とがある。これ等の形状ではすべて、つりあ った共振振動系を生成するように相互に反対の向きに振動する互いに平行な2本 の流れ導管についての基本的考え方を使う。 平行径路コリオリ質量流量計は工業的に著しい成功を収めているが、いくつか の問題がある。これ等の問題の多くは、つりあい共振系を保持するように流れス プリッタ及び2本の平行流れ導管を使うことの結果である。さらに、多くの構造 では、前記したように種種の形状に湾曲した質量流量に対する装置感度 を高めるようにする流れ導管を使う。これ等の一般的な2種類の構造上の特長は 、使用によって有利になる多くの用途のコリオリの技術の使用をできなくする若 干の問題を生ずる。 流れスプリッタ及び湾曲流れ導管により生ずる問題のうちには、(1)流体が 装置の流れスプリッタ及び曲がりを通過する際に乱流及び抗力により生ずる過度 の流体圧力降下と、(2)流れスプリッタ及び湾曲流れ導管を持つ構造の内面に 耐食材料を内張りし又はめっきすることの困難と、(3)詰まることがなく自動 的に排出する目視検査のできるみがき表面仕上げのように食品及び食品工業の衛 生上の要求に合致することができないことと、(4)高定格の圧力を封入できる 2重湾曲流れ導管を囲むケースを作ることの困難と、(5)直径6inの比較的 大きい配管用の流量計を作ることの困難と、(6)流れスプリッタ、二重流れ導 管及び湾曲流れ導管の製造の付加的費用により現用の構造の費用を低減すること の困難とがある。 従って単一の直線の流れ導管を使うコリオリ質量流量計が当業界で著しい利点 のあることが認められている。 1991年2月5日付米国特許願07/651,301号明細書「単一径路半 径方向モードコリオリ質量流量計」は、単一の直線流れ導管を使い半径方向モー ドで振動することにより導管内の流体の質量流量を計測する手段を提供する流量 計に係わる。1992年5月8日付米国特許願07/843,519号明細書「 改良されたコリオリ質量流量計」と米国特許願07/651,301号明細書の CIPとはとくに、導管内の流体の圧力及び粘度を計測することのできる質量流 量計と質量流量及びその他の流体特質を計測するように他の部分は剛性の導管に 振動表面を使う他の構造の質量流量計とに係わる。 当業界になお必要とするものは、導管内の流体の質量流量及びその他の特質を 計測できるように導管内に挿入できる魚雷形装置(top−type de vice)である。 発明の要約 本発明の目的によれば、コリオリの原理を利用する、流体の特質を計測する装 置を提供する。この装置は、(1)流体内に挿入可能であり、この流体により包 囲可能である本体と、(2)前記流体内にコリオリの力を発生する前記本体の表 面を半径方向モードの振動で振動させるように、前記本体内に配置された振動手 段(好適とする実施例ではアクチュエ−タ)と、(3)前記流体内に発生するコ リオリの力の関数である前記表面の運動を計測する(measure)ように、 前記表面に結合された計測手段(好適とする実施例では検出器)と、(4)前記 流体の特質を、前記表面の運動の関数として測定する(determine)よ うに、前記計測手段に結合された測定手段(好適とする実施例では回路)とを備 えている。 さらに本発明の目的は、振動手段が前記表面を2つの半径方向振動モ−ドで振 動させる装置を提供することにある。 さらに本発明の目的は、計測手段が、表面の運動の位相の変化を計測する装置 を提供することにある。 さらに本発明の目的は、計測手段が、表面の運動の振幅の変化を計測する装置 を提供することにある。 さらに本発明の目的は、本体を細長くし、流体がこの本体の横方向軸線に沿っ て流れる装置を提供することにある。 さらに本発明の目的は、導管内に配置され、装置本体及び導管の間に流体を配 置することができ、計測する手段を前記導管に結合した装置を提供することにあ る。 さらに本発明の目的は、導管を振動させる手段をさらに備えた装置を提供する ことにある。 さらに本発明の目的は、導管の運動の変化を感知する手段をさらに備えた装置 を提供することにある。 さらに本発明の目的は、特質が次の特質すなわち流体の質量流量、圧力、密度 及び粘度のうちの任意の1つ又は複数である装置を提供することにある。次の説 明を通じて質量流量を計測する流量計を参照する。当業者には明らかなように流 体の圧力、密度、粘度又はその他の特質は同じ構造及び機能により容易に確認で き、又これ等の他の特質の確認は本発明の範囲内である。 本装置は、単一の直線の流れ導管及び独特の振動法を使うことにより、つりあ い及び調和の現用の利点は保持しながら流れスプリッタ及び湾曲流れ導管により 生ずる問題を除く。 現在の技術により工業的に利用できるコリオリ質量流量計の基本的作用につい て述べる。通常2本の処理流体充満流れ導管を平行経路又は直列経路の構成に使 う。2本の流れ導管はつりあった共振系を形成し、これ等の導管は規定の曲げ振 動モ−ドで振動させる。処理流体が流れていると、流体運動及び導管振動の組み 合わせにより、導管振動の正常な(流れがない)径路から遠ざかる向きにたわま せる、質量流量に比例的に関連するコリオリ力を生ずる。これ等のたわみ又はそ の影響は次いで質量流量の正確な指示として計測する。 前記したようにこのようにして質量流量を計測するには1本の流れ導管だけし か必要がない。しかしつりあった共振系により与えられるすぐれた性能を得るに は、強制振動からの反作用をつりあわせることが必要であり、すなわち第2の流 れ導管が通常使われる。極めて小さい流量計構造では、取付条件の質量及びこわ さの性質は強制振動からの反作用力を妨げるのに十分に大きくて1本だけの流れ 導管を使用できる。従ってマイクロ・モ−ション・インコ−ポレイテッドでは現 在、単一の湾曲流れ導管構造のうちでD6型(1/16in管路寸法)及びD1 2型(1/8in管路寸法)の2つの最も小形の流量計だけし か提供していない。 単一の直線流れ導管は、流れスプリッタ及び湾曲導管により生ずる前記した問 題を解決するが、従ってコリオリ質量流量計構造とくに大形流れ導管に対しては 工業的に有効でない。この欠点は、振動の任意の固有曲げ振動モ−ドにおける単 一直線流れ導管の本来の不つりあいに基づく。両端部を固定して取り付けた直線 流れ導管は、この導管の中心線がこの導管の長手に沿う若干の半正弦波で停止位 置から遠ざかる向きにたわみ又は回動する若干の固有の曲げ振動モ−ドを持つ。 一層高い振動数の曲げモ−ドは、整数倍の増大する数のこれ等の半正弦波を含む 。これ等の各曲げモ−ドは導管取付台に加わる反作用力を生じ、前記した単一の 湾曲流れ導管モデルに類似のつりあい及び精度の問題を生ずる。この性質を持つ 単一の直線管構造はダ−リン(Dahlin)を発明者とする米国特許第4,8 23,614号明細書に記載してある。この明細書では、流れ管横断面がその図 面の第2A図ないし第2D図に示すように複数の場所で恒久的に変形しその曲り を第3B図のような「一層高いモ−ド」で増す。ダ−リンの特許明細書の第3A 図ないし第3E図に示したような一層高いモ−ドの振動はすべて各導管端部で直 線から遠ざかる向きの流れ導管の曲りを示す。この曲りは取付台で反作用トルク 及び反作用力を生ずる。これ等の反作用は、つりあわなくて前記したように反作 用力を生ずる。ダ−リンは、この実施例が1/2ないし3/4inの内径として 規定される「平均の」寸法の管に使えることを述べている。この寸法上の制限に 対する理由は説明されてないが、その理由はおそらくはつりあい装置を備えない で曲げモ−ドの振動を使うことによる不つりあいの結果である。 本発明の独特の利点は、当業界に現在使われているように曲げモ−ドの代わり に半径方向モ−ドの振動で単一の直線流れ導管の使用によって得られる。分かり やすいように「曲げモ−ド」という用語は、流れ導管の中心線又は軸線が 振動状態で停止位置から遠ざかる向きに並進し及び/又は回動するが流れ導管の 横断面形状が実質的に変わらないままになる振動モ−ドとして定義する。これに 反して「半径方向モ−ド」という用語は、流れ導管の中心線又は軸線が流れ導管 の壁の全部又は一部が振動状態でその停止位置から遠ざかる向きに並進し及び/ 又は回動する間に実質的に変わらないままである振動モ−ドとして定義する。半 径方向モ−ドの振動の一般例はわん形グラス又はワイングラスの固有振動である 。これ等の2例では基本半径方向振動モ−ドにより、わん形グラス又はワイング ラスの自由端部の通常丸い横断面形状を振動するだ円形状にたわませる。この半 径方向モ−ドの中心線又は軸線は実質的に変化しないままになっているから、柄 部分(ワイングラスの例において)は、振動に対し感知しない又は干渉しないま まに保持され台に反作用力の存在しないことを例示することができる。この考え 方をコリオリ質量流量計の流れ導管に適用すると、単一の直線の流れ導管を使い 、両端部を固定して取付け半径方向振動モ−ドで振動させる。この場合流れ導管 の壁は振動状態でその停止位置から遠ざかる向きに並進し及び/又は回動し、又 この流れ導管の中心線は実質的に変化しないままになっている。流体運動及び半 径方向振動モ−ドの組み合わせにより流れ導管の運動壁に沿い、この導管の横断 面形状を質量流量に従って変えるコリオリ力分布を生ずる。この変えられた形状 又はその影響は、次いで質量流量の正確なし指示として計測する。この半径方向 振動モ−ドは導管を取り付けた場合に実質的に正味の反作用力を生じないから、 平衡共振系質量流量計はこのようにして、流れスプリッタ、湾曲流れ導管又はつ りあい装置なしで作られる。 さらに、流れ導管内の流体の圧力及び密度を2つの振動モ−ドでこの流れ導管 を同時に振動させることにより測定するのに独特の非侵入的方法を使う。これ等 の2つの振動モ−ドの振動数の値は、流体密度と流れ導管の内外の間の圧力差と の両方に機能的に関連する。 本発明の独特の作用と、この作用により質量流量、流体密度、温度及び圧力を 直接計測できることとによって、実際上任意の定められた静的又は動的の流体パ ラメ−タ、たとえば流体状態、粘度、品質、圧縮性、エネルギ−流量、正味流量 等を計算することができる。 前記したような流れ導管の壁全体を含めて半径方向振動モ−ドを使う代わりに 、流れ導管周辺の一部をコリオリ力を生ずるのに比津量に応じて振動させること ができる。この方法は、導管全体の振動が実際的でない極めて大きい寸法の非円 形の形状の流れ導管に使うのに十分に適している。この方法は又、ばら材料に形 成され全周辺の半径方向振動モ−ドが可能でない複数の剛性の側辺を持つ流れ導 管、たとえばマイクロ流量計を形成するようにけい素又は石英エッチング処理し た流れ導管に十分に適している。 本発明は、流れスプリッタ、湾曲流れ導及び不つりあいにより生ずる前記した 問題を解決し、衛生上の用途と、測候所、航空機低圧空気ダクトシステム用のガ ス流量計及び空気流量計と、マイクロ流量計と、住宅用、工業用、海洋学用及び 船舶用の液体流量計と、その他多くの用途とのような分野にコリオリ質量流量計 技術に使用することができる。 本発明の好適とする実施例は、(1)(1a)流体内に挿入可能であり、この 流体により包囲可能である細長い本体と、(1b)この本体内に配置され、前記 流体内でコリオリの力を発生する前記本体の表面を半径方向モ−ドの振動で振動 させる振動手段と、(1c)前記表面に結合され、前記流体内に発生するコリオ リ力の関数である前記表面の運動を計測する計測手段と、(1d)この計測手段 に結合され前記流体の特質を前記表面の前記運動の関数として測定する測定手段 とを備え、流れ導管内の流体内の特質を計測する計測装置と、(2)この計測装 置を包囲する導管と、前記計測装置と前記導管との間に配置できる流体と、前記 導管に結合し計測手段と、(3)前記導管を振動させること によって前記処理システムにより、(3a)質量流量(3b)圧力(3c)密度 及び(3d)粘度から成る群から選定した前記特質を計測できる振動手段とを包 含する、流体を処理する処理システムである。 以下に述べる本発明の詳細な説明が分かりやすくなるように本発明の特徴及び 技術的利点を概略的に述べた。本発明の主題となる付加的な特長及び利点を以下 に述べる。当事者には明らかなように前記した概念及び特定の実施例は、本発明 の同じ目的を実現する他の構造を構成する基本として容易に利用できる。なお本 発明はその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことができる。 図面の簡単な説明 以下本発明を添付図面について詳細に説明する。 第1図は本発明の好適な実施例をその外部ケ−スの一部を切欠いて示す斜視図 である。 第2図は上下方向でピ−クたわみに達した流れ導管の半径方向モ−ド振動形状 を示す第1図の実施例の縦断面図である。 第3図はたわみを生じてない中央位置における流れ導管の半径方向モ−ド振動 形状を示し又流れ導管静止位置を示す第1図の実施例の縦断面図である。 第4図は水平方向でピ−クたわみに達した流れ導管の半径方向モ−ド振動形状 を示す第1図の実施例の縦断面図である。 第5図は上下方向のピ−クたわみ状態の流れ導管のだ円形横断面形状を示す、 第2図のA−A線に沿う断面図である。 第6図はたわみを生じてない中央位置における流れ導管の円形横断面形状を示 す、第3図のA−A線に沿う断面図である。 第7図は水平方向におけるピ−クたわみ状態の流れ導管のだ円形横断面形状を 示す、第4図のA−A線に沿う断面図である。 第8図は、流れ導管が第3図の場合のようなたわみを生じてない中央位置を 通過する際に質量流量から流れ導管の上面及び下面に沿って生成するコリオリの 力の分布線図である。 第9図は第8図に示したコリオリ力分布から得られる流れ導管のたわみを拡大 して示す第3図と同様な縦断面図である。 第9A図は、流れ導管がその中央の(通常たわみなしの)位置を通過する際に コリオリ力による流れ導管の横面形状の変形(誇張してある)を示す、第9図の B−B線に沿う断面図である。 第9B図は、流れ導管がその中央位置を通過する際にコリオリ力により流れ導 管の横断面形状に実質的に変形のないことを示す横断面図である。 第9C図は、流れ導管がその中央の(通常変形してない)位置を通過する際に コリオリ力による流れ導管の横断面形状の変形(誇張してある)を示す、第9図 のC−C線に沿う断面図である。 第10図は、相互に重ねた3つの逐次のたわんだ形状(上下方向ピ−ク、たわ みなし、水平方向ピ−ク)で示した第1図の実施例の流れ導管の2ロ−ブ半径方 向モ−ド振動を示す横断面図である。 第11図は、相互に重ねた3つの逐次のたわみ形状を持ち第10図に示したの とは別の半径方向モ−ド振動を示す横断面図である。 第12図は、相互に重ねた2つの逐次のたわみ形状を持ち第10図に示したの とは別の半径方向モ−ド振動を示す横断面図である。 第13図は、相互に重ねた2つの逐次のたわみ形状を持ち第10図に示したの とは別の半径方向モ−ド振動を示す横断面図である。 第14図は、流れ導管を経て流れる流体がない場合に第1図の運動検出器から の信号の時間関係を示す線図である。 第15図は、流れ導管を経て流体が流れる場合に第1図の運動検出器からの信 号の時間関係を示す線図である。 第16図は本発明により質量流量を計測するのに使う回路部品の1例のブロッ ク図である。 第17図は、導管内の質量流量を計測するのに長方形の流れ導管周辺の一部と して振動するたわみ性表面を使う第1図とは別の実施例の斜視図である。 第18図は、流体流れのない場合に振動するたわみ性表面の3つの逐次のたわ み形状を示す、第17図の構造の縦断面図である。 第19図は、流れ導管を経て流体が流れる場合にコリオリの力による振動する たわみ性表面のたわみ形状を示す第17図の構造の縦断面図である。 第20図は式1の絶対値をおらわす振動数応答曲線の線図である。 第21図は、第9図に示したのと同様なモ−ド形状で流れ導管を駆動すること によって生ずる、流れ導管の上下面に沿うコリオリ力分布の線図である。 第22図は、複数の剛性の側部と上下方向のたわみ性表面とを持ち、流れ導管 を使う本発明の他の実施例の斜視図である。 第23A図は、流れ導管を通る流れのない状態で第1図の運動検出器からの信 号とこれ等の信号及び反転信号の1つの和とを示す線図である。 第23B図は、流れが流れ導管を通る場合に第1図の運動検出器からの信号と これ等の信号及び反転信号の1つの和とを示す線図である。 第24図は流れ導管から軸線方向王力をなくすのに使う応力減結合継手の1例 の縦断面図である。 第25図は、複数の運動検出器、振動絶縁手段及び軸線方向応力減少手段を使 う本発明の別の実施例の縦断面図である。 第26図は本発明により流体の質量流量及びその他のパラメ−タを計測するの に使う回路部品の構成例のブロック図である。 第27図は第26図の回路内の種種の点で得られる種種の波形の線図である。 第28図は第25図の実施例の運動駆動装置の横断面図である。 第29図は、2個の代りに3個の運動駆動装を使う第28図の運動駆動装置の 変型の横断面図である。 第30図は、2個の代りに4個の運動駆動装置を使う第28図の運動駆動装置 の変型の横断面図である。 第31図は、流れ導管を上下方向にだ円形に細長くした時に或る点で題25図 の実施例の運動駆動装置により誘起する第1判警報口振動運動を示す横断面図で ある。 第32図は、流れ導管を水平方向にだ円形に細長くしたときに或る点で第25 図の実施例の運動駆動装置により誘起する第1半径方向振動運動を示す横断面図 である。 第33図は、流れ導管がその中央位置の上方に上下方向にたわんだときに或る 点で第25図の実施例の運動駆動装置により誘起する第2曲げ振動運を示す横断 面図である。 第34図は、運動駆動装置がそれぞれ最大半径方向移動を行ったときに或る点 で第29図の3個の運動駆動装置により誘起する第1半径方向振動運動を示す横 断面図である。 第35図は、運動駆動装置がそれぞれ最小半径方向移動を行ったときに或る点 で第29図の3個の運動駆動装置により誘起する第1半径方向振動運動を示す横 断面図である。 第36図は、流れ導管をその中央位置の上方に上下方向にたわんだときに或る 点で第29図の3個の運動駆動装置により誘起する第2曲げ振動運動を示す横断 面図である。 第37図は、運動駆動装置がそれぞれ最大半径方向移動を行ったときに或る点 で第30図の4個の運動駆動装置により誘起する第1半径方向振動運動を示す横 断面図である。 第38図は、運動駆動装置がそれぞれ最小半径方向行程に達したときに或る点 で第30図の4個の運動駆動装置により誘起する第1半径方向振動運動を示す横 断面図である。 第39図は、流れ導管がその中央位置の上方に上下方向にたわんだときに或る 点で第30図の4個の運動駆動装置により誘起する第2曲げ振動運動を示す横断 面図である。 第40図は、たわみ継手の代りにすべり継手及び密封構造を使う第25図とは 別の実施例の縦断面図である。 第41図は、第2曲げモ−ド振動でたわんだ流れ導管を示す第25図の別の実 施例をコイルを除きたわみを誇張した縦断面図である。 第42図は平行径路コリオリ質流量計管配置のX−Y平面で見た平面図である 。 第43図は第42図に示した平行径路コリオリ質量流量計管配置のZ−Y面で 見た断面図である。 第44図は、各管本体を上下方向にだ円形に延ばしたときに或る点で取った、 両方の管に加えた半径方向振動運動を示す、第43図の運動駆動装置の拡大断面 図である。 第45図は、各管本体を水平方向にだ円形に延ばしたときに或る点で取った両 方の管に加えた半径方向振動運動を示す、第43図の運動駆動装置の拡大断面図 である。 第46図は、Y方向にだ円形に延ばした後に流れ導管の半径方向運動がその通 常円形の中央位置を通過するときに或る点で取った第25図の実施例のX−Y面 に展開できるコリオリ力分布の1例を示す側面図である。 第47図は、Y方向にだ円形に延ばした後に流れ導管の半径方向運動がその通 常円形の中央位置を通過する時に或る点で取った第25図の実施例のX−Z 面に展開できるコリオリ力分布の1例を示す側面図である。 第48図は、たわみの大きさを誇張して示し第46図のコリオリ力分布による 、X−Y平面における流れ導管たわみの形状を示す側面図である。 第49図は、たわみの大きさを誇張して示し第47図のコリオリ力分布による X−Z平面における流れ導管たわみの形状を示す側面図である。 第50図は、第25図の実施例の第1及び第2の振動動モ−ドに対し流れ導管 振動数及び処理流体圧力の間の関数関係の1例を示す線図である。 第51図は、第25図の実施例の第1及び第2の振動モ−ドに対し流れ導管振 動数及び処理流体密度の間の関数関係の1例を示す線図である。 第52図は、第25図の実施例の第1及び第2の振動モ−ドに対し流れ導管振 動数及び処理流体温度の間の関数関係の1例の線図である。 第53図は、ダクトまたは流れ導管に又は自由流れに使うように挿入形流量計 として使うことのできる本発明の1実施例の横断面図である。 第54図は協働するたわみ性表面の振動形状を示す第53図の実施例の横断面 図である。 第55図は、コリオリ力により協働するたわみ表面のたわみ形状を示す第53 図の実施例の横断面図である。 第56図は好適な実施例の1変型の縦断面図である。 第57図は、流れ管本体をY方向のピ−クたわみ状態で示す実施例63の流れ 管の横断面図である。 第58図は、通常たわんでいない位置を通過する状態で示す実施例63の流水 管の横断面図である。 第59図は、X方向でピ−クたわみ状態にある実施例63の流れ管の横断面図 である。 第60図は流れ管外側のきわりのコリオリ力分布を示す実施例63の流れ管 の横断面図である。 第61図は、第60図に示したコリオリ力の分布から生ずるたわみを示す実施 例63の流れ管の横断面図である。 第62図は、第60図に示したコリオリ力の分布から生ずるたわみを示す実施 例63の流れ管の横断面図である。 第63図は本装置の他の実施例の縦断面図である。 第64図は第63図の実施例の端面図である。 第65図は第63図の実施例の横断面図である。 第66図は曲げモ−ドの振動で作動する流れ管の速度輪郭及び回転速度分布の 線図である。 第67図は半径方向モ−ドの振動で作動する流れ管の速度輪郭及び回転速度分 布の線図である。 第68図は管内を流れる流体の2つの速度輪郭の線図である。 第69図は、互いに異なる2つの半径方向モ−ドの振動により生ずる、管内を 流れる流体の2つの角回転分布の線図である。 第70図は、第68図及び第69図に示した速度輪郭及び角回転の組み合わせ から生ずる4つの互いに異なるコリオリ力分布の線図である。 第71図は管内に取り付けた第58図の実施例の縦断面図である。 第72図は固定の流れ調整器を設けた第1図の実施例の縦断面図である。 第73図は動的流れ調整器を設けた第1図の実施例の縦断面図である。 第74図は圧力密のケ−ス及び作動外部管を設けた第71図の実施例の縦断面 図である。 第75図は第74図の実施例の端面図である。 実施例 第1図は、米国特許願07/651,301号明細書に記載してあるような 本発明の好適な1実施例の傾視図を示す。この実施例は、チタンのような強いた わみ性の非腐食性材料から作るのを好適とする単一の直線流れ導管1を備えてい る。たわみ性、耐食性、疲れ強さ、一定弾性係数、低膨脹率その他のような性能 特性を高める性質を持つ別の材料を使ってもよい。これ等の別の材料は、300 シリ−ズステンレス鋼と、インタナショナル・ニッケル・カムパニ (Inte rnational Nickel Company)製のインコネルTM(In conelTM)、ニスパン−CTM(Nispan−cTM)及びモネルTM(MonelTM )と、キャボット・コ−ポレイション(Cabot Corporation )製のハステロイTM(HasteloyTM)の合金と、アルミニウムと、ベリリウ ム−銅と、ラテックスゴムと、ガラス繊維と、アクリルと、石英と、その他とを 含む。されに流れ導管1の内面は引続いて、ニッケル、金、ジルコニウム、デュ ポン(Dupont)製のテフロンTMのようなフルオロポリマ−及びその他のよ うな非腐食性材料を内張りし又はめっきすることができる。流れ導管1は、その 両端部をなるべくは溶接法又はろう付け法によりマニホルド2、3に固定して取 り付ける。マニホルド2、3が標準管フランジ、ねじ込み管継手、衛生継手、急 速連結継手、拡張管、流体動力学的又は空気動力学的形状の穴及びその他のよう な種種の構成に作ることができるのは明らかである。さらにこれ等のマニホルド が通常は装置又はその部品の取り付けの便宜上使われるが、しかし各マニホルド がこの装置の作動に必要がないのは明らかである。従って既存の配管の一部を使 用して半径方向モ−ド振動で振動させマニホルドによらないで所要のコリオリ力 を生ずることができるが、しかし既存の配管はこの使用に対し不適当な幾何学的 形状及び材料の性質を持つからこれは好適な方法ではない。 流れ導管1に協働して温度センサ29を取り付けてある。温度センサ29は、 白金抵抗温度装置(RTD)が好適であるが、熱電対、半導体センサ、光学式 等のようなその他多くの形式の温度センサを使うことができる。温度に従って変 化する弾性係数を持つ流れ導管材料を使うと、質量流量に対するこの装置の感度 も又温度に関連して変化することができる。この影響は、流れ導管1の温度に関 数的に関連する最終流量出力信号(第16図の信号19)を補償することにより 打ち消すことができる。 流れ導管1のまわりには、なるべくは300シリ−ズステンレス鋼管のような 強い低腐食性材料で作るのを好適とするケ−ス4を同心に配置してある。ケ−ス 4の若干の可能な設計上の考慮では、導管及びその部品を周囲条件から保護し、 漏れの場合に処理流体を入れ、取り付け条件により生ずる導管1の応力の影響を 最小にし、圧力範囲を延長し又は質量流量に対す流れ導管1の感度を変えるよう に規定量の圧力を含み、部品内部にパ−ジガスを送入し、運動駆動装置及びセン サを取り付けるように流れ導管1のまわりに直空を設ける等を行う。広範囲の種 類の可能なケ−スの材料及び構造はこのようにして、所望の性能特性によるのは 明らかである。ケ−ス4に対する若干の別の材料は、合金、又は炭素鋼、アルミ ニウム、黄銅、石英、カラス、プラスチック材及びその他を含む。ケ−ス4はそ の各端部をなるべくは溶接法又はろう付け法によりマニホルド2、3に固定して 取り付けて、流れ導管を囲む単一の保護容器を形成する。ケ−ス4が通常使われ るのは明らかであるが、本装置の作動には必要がない。 流れ導管1及びケ−ス4の間の温度差により、導管1に軸線方向応力を生成で きる、熱により誘起される膨脹差を生ずることができる。この軸線方向応力は質 量流量に対する流れ導管1の感度を変えることができる。 この影響と共に取り付けにより誘起する軸線方向応力の影響は、流れ導管1の 少なくとも一端部を第24図に示すような軸線方向応力に耐えることのできない すべり継手又はたわみ継手に流れ導管1の少なくとも一端部を取り付ける ことにより無効にすることができる。第24図では流れ導管1はマニホルド2内 の0リングシ−ル26を貫いて滑動し、従って配管応力はマニホルド2及びケ− ス4を経て流れ導管1のまわりに伝わる。この構造では補強材27は流れ導管1 の半径方向振動を導管1の選定した部分に沿いすべり継手区域から遠ざかる向き に隔離するのに使うのがよい。補強材27は又、すべり継手又はたわみ継手に協 働しないでこの振動隔離用に使われ半径方向振動を流れ導管の選定した部分に沿 い有効に隔離する。 第25図は、軸線方向応力の影響を減らすたわみ継手105、106と所望の 半径方向振動を流れ導管101の選定した部分に隔離する補強環107、108 とを使う本発明の他の実施例を示す。 第40図は、流れ導管101がシ−ル162、163を貫通し軸線方向応力を 除くすべり継手構造を使う本発明の他の実施例を示す。 熱により誘起するこの軸線方向応力の影響は又、ケ−ス4及び流れ導管1の両 方に石英又はカ−ペンタ−・テクノロジ−・コ−ポレイション(Carpent er Technology Corporation)製のアンバ−(Inv ar)32−5TMのように低い熱膨脹係数を持つ材料を使うことにより最小にす ることができる。ケ−ス4及び流れ導管1の両方に低膨脹の材料を使うことは必 ずしも実際的でないから、第1図の好適な実施例に使う方法はケ−ス4及び流れ 導管1の間の温度差を測定し、次いでこの温度差に関数的に関連する第16図の 最終出力信号19を補償する。従ってケ−ス4に協働して、なるべくは白金抵抗 温度計装置(RTD)である温度センサ41を取り付けてある。しかし他の多く の形式の温度センサを使ってもよい。温度センサ41は、ケ−ス4及び導管1の 間の温度差を測定するのに温度センサ29と協働して使う。 流れ導管1の内側及び外側の間の圧力差によりこわさ従って質量流量に対す る流れ導管の感度を変える応力を生ずる。低圧の用途に対してはこの影響は通常 無効にできる。比較的高い圧力の用途に対してはこの影響は、アルゴン、窒素、 空気、ヘリウム又は処理流体自体のような流体を使いケ−ス4及び流れ導管1の 間の区域に規定の圧力を加えて導管1に規定量の応力をなくし又は保持すること によって無効にすることができる。第1図の好適な実施例では、流れ導管1の振 動を使ってこの圧力の影響を非侵入的に計測し補償するのにこの独特の方法を使 う。流れ導管1の内側及び外側の間の圧力差を増すことによる認められる影響の 1例は、固有モ−ドの振動の大部分のものの振動数を増すことである。振動数の 増加量は、各モ−ドの振動に対し変り、一般に高い方の振動数モ−ドに対し少な くなる。 流体密度の増加は振動構造に質量を加え振動の固有振動数を減らすようになる 。圧縮性流体は流体密度の増加に伴って圧力の増くを示すから、正味の結果とし て振動の増加又は減少を招くことになる。 圧力及び密度の変化による振動数の変化によって、通常振動の互いに異なるモ −ドに対し変る。従って2つの規定モ−ドの振動の値を見つけることにより密度 及び圧力の差をこのようにして定めることができる。従って流れ導管1は2つの 半径方向モ−ドの振動で振動させなお後述するように質量流量を計測し圧力差及 び密度を定める。 マニホルド2、3の間のほぼなかばの位置に、直径に沿い互いに対向して配置 した駆動磁石5、6を位置させ流れ導管1に固定して取り付けてある。磁石5、 6は、サマリウム−コバルトの合金又はアルニコから作るのがよく留め金と共に 又は留め金なしに使うことができる。磁石5、6にはそれぞれ駆動コイル7、8 を協働させてある。各コイル7、8は、ケ−ス4に固定して取り付けられ磁石5 、6と協働して使い流れ導管1を2つの規定の半径方向モ−ドの振動に駆動する 。これ等のモ−ドの一方は質量流量を計測する半径方向モ−ドで あり、第2は密度及び圧力を測定する基準モ−ドである。この第2の基準モ−ド は半径方向モ−ドである必要はない。しかしこの基準モ−ドは第1の半径方向モ −ドとは異なる割合で圧力又は密度の変化により振動数を変えなければならない 。振動数対圧力及び密度の変化のこの要求に適合する図式表示は第50図及び第 51図示してある。 磁石コイル駆動源は1個を必要とするだけであるが、このようにして2つの磁 石コイル対を使うと対称性及びつりあいを向上する。所要の半径方向モ−ド振動 を生じさせるのに、ケ−ス4の内面の同様な電極、又は圧電曲げ部材、機械的ア クチュエ−タ及びその他のような他の駆動手段を使ってもよい。さらに流れ導管 1に強磁性材料を使うと、所要の振動を生じさせるのに流れ導管に固定の装置を 加えないで電磁駆動装置を使えばよい。 駆動装置磁石5及び各マニホルド2、3の間の中間にそれぞれピックオフ磁石 9、10を位置させてある。各ピックオフ磁石9、10は、サマリウム−コバル トの合金又はアルニコから作るのがよく流れ導管1に固定して取り付けてある。 ピックオフ磁石9、10に協働して、ケース4に固定して取り付けたピックオフ コイル11、12をそれぞれ配置してある。磁石9及びピックオフコイル11は 、流れ導管1の運動をその場所で検知する運動検出器14を集合的に形成する。 好適な実施例では運動検出器として磁石及びコイルを使うが、しかしひずみ計、 加速時計、光学変換器、容量性変換器、圧電センサ、誘導センサ等のようなその 他多くの形式の運動検出器が有効に試験され又は予見される。運動検出器用のそ の他の場所も又、2つの運動検出器を使う場合にこれ等の検出器を導管1の長手 に沿い若干の距離だけ相互に隔離する要求により有効に利用できる。或いは対称 の対のピックオフ磁石を使い駆動磁石5、6いついて前記したように対称及びつ りあいを改良することができる。対称の対のピックオフ磁石を使う別の実施例は 第25図及び第40図に示してある。 次ぎに好適な実施例の作用を述べる。駆動装置コイル7、8は電気的に励起し 2つの同時の半径方向モ−ド振動を生ずる。第1のモ−ドは第2図ないし第7図 と第10図とに示すような2ロ−ブモ−ドである。これ等の図は、上下方向にだ 円形に細長い形状(第2図及び第5図)から丸いたわんでいない形状(第3図及 び第6図)を経て水平方向にだ円形に細長くした形状(第4図及び第7図)にな る1連の導管運動を示す。第10図は相互に重ねた流れ導管1の同じ順序の3つ の横断面形状を示す。だ円形変形の振幅は流れ導管1の固定端部の零変形から駆 動磁石5、6の中央の付近の最大変形まで進む。流れ導管1の長手に沿う半径方 向振動の振幅のこの変化は、質量流量計測用に所要のコリオリカを生ずるのに必 要である。第2振動モ−ドは第13図に示すような4ロ−ブモ−ドが好適である 。しかし他の半径方向モ−ド及び曲げモ−ドは有効に試験され又は予見される。 第1モ−ドは所要のコリオリ力を生ずるのに使われ、このモ−ド自体は材料、疲 れ及び応力の要因により限定される十分に高い振幅に保持される。第2のモ−ド は、密度の流れ導管1の壁の前後の圧力差とを定める基準振動数として使われ、 従って運動検出器信号15、16に干渉しないように又はこれ等の信号15、1 6にあまり影響しないように検出可能な最低レベルに保持される。これ等の振動 は、フィ−ドバックル−プ内の運動検出器14から第16図に示すような回路部 品17への信号16を使うことによって保持される。回路部品17は、適当な振 動数及び位相のエネルギ−で駆動コイル7、8に基準信号を加え規定の振動を保 持する。第2の振動モ−ドを圧力差測定のために連続的に保持する変型として、 この変型は試料採取法の必要に応じ付勢し又消勢することができる。 所望の運動を生ずると、運動検出器13、14は第14図に示すように流れ導 管1内に流体が流れていないときに第1振動の振動数で位相が実質的に等しい実 質的に正弦波の信号15、16を生ずる。処理流体が流れ導管1を経て流 れるときはその半径方向モ−ドの振動中に流体速度の方向が変り、流れ導管の形 状を追跡する。第2図に示すように左側から入る流体28の方向は、この流体が マニホルド2を通過する際に流れ導管1の軸線に実質的に平行である。マニホル ド2及び磁石5の間で流体28(流れ導管1の上面及び下面に沿う)は導管中心 線から離れる向きに広がり、流れ導管1の形状を追跡する。流体28が駆動磁石 5の下側を通る際に、その方向は流れ導管1の軸線にふたたび平行になる。駆動 磁石5及びマニホルド3の間では、流体28は導管中心線に向かい集中する。マ ニホルド3に達すると、流体28は流れ導管1の軸線にふたたび平行に移動する 。流れ導管1のだ円形の変形が第3図の場合のように円形の(たわんでいない) 形状を通過する際に流体28はすべて流れ導管1の中心線に平行になる。第4図 は流れ導管1をその水平方向におけるピ−クたわみの状態で示す。第4図では左 方から入り上面及び下面に沿う流体28は先ず流れ導管1の中心線に向かい集中 し、次いで駆動磁石5の下側を通る際に流れ導管1の軸線に平行になり、次いで 流れ導管1の右側に向かい中心線から離れる向きに開き、最後に平行な方向に出 る。第2図及び第4図は流れ導管1の上面及び下面に沿う流体28の方向の変化 を明示する。しかしこれ等の図は導管のピ−クのたわみを示すから、導管の運動 はこれ等の位置で実質的に止まりコリオリの力を生じない。流れ導管1の形状が 最も早く変化して最高のコリオリ力を生ずることができるのは、流れ導管1がそ の第3図の中央位置を通過するときである。すなわちコリオリ力は、移動流体の 質量、その速度及びその方向の変化割合に比例的に関連して生ずる。流れ導管1 の上面に沿う流体方向の変化割合は下面に沿う変化割合に対向するから、導管1 の上面及び下面に沿うコリオリ力分布はこのようにして第8図に示したのと同様 に生ずる前記した流体運動及びコリオリ力分布は導管1の上面及び下面に関連し た。しかし強制の半径方向の振動中に流れ導管1の各側部は上面及び下面に対し 互いに反対の向きに移動 する。従って流れ導管1の各側部(上面及び下面から90)に沿い互いに力の方 向(図示してない)で又別の同様なコリオリ力分布が生ずる。これ等のコリオリ 力分布はすべて最高値に達して流れ導管1の形状をこの形状がその通常の円形の 位置(第3図)を通過する際に著しく変える。これ等の力の或る程度の影響とし て、流れ導管1を第9図ないし第9C図に示したのと同様な形状に変形させる。 これ等の図では図示の変形量は分かりやすいように著しく誇張して示してある。 この変形はこのようにして、この場合種種の方式で質量流量の正確な指示値とし て信号15、16の間に計測できる差を生ずる。この変形の測定できる影響は、 導管1の流体入口端付近で半径方向モ−ド振動の位相又は時間の関係を遅らせ又 導管1の流体出口端の付近で半径方向モ−ド振動の位相又は時間の関係を進める ことである。好適な実施例では従って、この位相又は時間の関係は質量流量を計 測するのに使う。この影響により、第15図に示すように質量流量の関数である 量だけ信号16を信号15に時間的に先行させる。次いで信号15、16は、信 号15、16間の位相又は時間の差を比較し規定の関数に従って質量流量に比例 する出力信号19を生成する。 運動検出器信号15、16を利用して質量流量を計測する他の方式では、第2 3A図に示すように信号の一方を反転させ(180移相)次いでこれ等を互いに 加え合わせることである。流れ導管1を通る流体の流れがなく信号15、16の 振幅が互いに同じである場合に得られる和31は零又はDC値である。流れ導管 1内に流体の流れがあると、信号15、16間の位相関係は第23B図に示すよ うに変り和31が合成の正弦波になるようにする。この正弦波の振幅は質量流量 に関連し、その位相は導管1を通る流体流れ方向に関連する。質量流量を測定す る他の方法では、ドリブン振幅(driven amplitude)を一定の 値に保ち、運動検出器の信号15、又は信号16の振幅を計測する。質量流量の 関数として、導管1の流体入口端で検知した運動(信号 15)の振幅はわずかに減少するが、流れ導管1の流体出口端の振幅(信号・・ 16)はわずかに一層大きい。この方法を使うと、操作には単一の運動検出器が 必要なだけである。しかし両信号15、16を使うと、利用できる計測値が倍加 しすなわちこのようにするのがよい。質量流量を測定するのに運動検出器信号の 一方又は両方の変化を利用する多くの他の方法は、有効に試験し予見された。 第16図の回路部品30は、運動検出器信号16から入力を受け、流れ導管1 の第1振動数の第2振動数に対する比率を定める。このことは、個別の振動数を 隔離するフィルタ回路を使い、次いで周期を測定するタイミング回路、高速フ− リエ変換(FFT)を含むディジタル法、個別の振動を隔離する特定構造のピッ クオフ及びその他を使って行うことができる。部品30は次いで、この振動数比 に比例する信号を回路部品18に送る。部品18は又、温度センサ29、41か ら入力を受け必要に応じ最終出力信号19を補償し温度、熱誘起軸線方向応力及 び圧力差の影響を補正する。最終出力信号19は次いで、流量を監視し、弁を制 御し、比例混合を行い、回分操作する等のような目的に対し他の装置により質量 流量の正確な指示値として使うことができる。 第14図の信号15、16の初期の非流れ位相関係(この例では零位相差)は 、流れ導管1の周辺のまわりの運動検出器13、14の角度位置の結果である。 たとえば運動検出器14が、流れ導管1(図示してない)の周辺のまわりに90 だけ回動した場合に、信号15、16間の非流れ位相関係は相互に180(逆位 相)になる。このことは信号15、16間に所望の初期位相関係を設定するのに 使うことができる。 第1図の好適な実施例では、固有モ−ドの振動を保持するのに必要な動力は固 有モ−ドではない強制振動を保持するのに必要な動力より通常低いから、第1及 び第2の両振動数に対し「固有の」半径方向モ−ド振動を選定した。しか し固有モ−ドの振動を必ずしも使うわけではなく、若干の場合には流れ導管に非 固有振動数で所望の半径方向振動を強制的に生じさせるのが有利である。たとえ ば、強化ゴム又はネオプレンのような導管材料を使うと、このような材料の高い 減衰係数により固有モ−ドの振動の保持がむずかしくなり、従ってこのような流 れ導管は選定した振動数で半径方向に強制的に振動させればよい。 第1又は第2のモ−ドに対し別のモ−ドの振動を使い種種の振動特性を高める ことができる。これ等の別のモ−ドには、導管中心線のまわりにだ円形横断面形 状にすりこぎ運動をさせ円形形状には戻らない第11図の回転だ円形モ−ドを含 む。さらに第12図に示すような3ロ−ブ半径方向モ−ド又は第13図に示すよ うな4ロ−ブモ−ドも、又3ロ−ブ及び4ロ−ブのモ−ド等のすりこぎ運動の別 形(図示してない)と共に使うことができる。 前記したように流れ導管の周辺のまわりに増大する数のロ−ブを持つ半径方向 モ−ドの振動のほかに、流れ導管の長手に沿う横断面形状の逐次の反転を含む半 径方向モ−ドも又使うことができる。第9図ないし第9C図は、前記したように 質量流量により流れ導管1の変形した形状を示す。この変形した形状(応答モ− ド)も又流れ導管1の別の固有モ−ドの振動を示す。この場合流体入口端におけ る上下方向に細長いだ円形変形(第9A図)が流体出口端における水平方向に細 長いだ円形(第9C図)に反転する。この形状は固有モ−ドの振動を表すから、 このことは、この構造の振動数応答を高め質量流量に対し一層高い感度を得るの に使うことができる。このようにして得られる感度利得の量は、次の式によりド リブン振動数(driven frequency)の応答モ−ド振動数の比率 による。この式の絶対値を第20図にプロットしてある。 この式で D=ドリブン振動数 R=応答モ−ド振動数 式1によれば利得は、ドリブン振動数が応答モ−ド振動数に近づくに件い無限 大に近づく。第20図のピ−ク値のいずれの側の作用も許容できる。このピ−ク 値の右側の作用は、ドリブン振動数が次ぎのようにして生ずる応答モ−ド振動数 より大きいことを意味する。第1図の流れ導管を第1のドリブンモ−ドとして第 9図に示した形状で強制的に振動させると、この流れ導管の上面及びした面に沿 う誘起コリオリ力分布は導管の長手に沿いその方向を複数回逆転するが、この流 れ導管の各端部が固定して取り付けられ、比較的たわみにくくなっているから、 コリオリ力分布の中央部分は、導管1が質量流量に比例的に関連して第2図ない し第7図に示すような初めに述べた第1のドリブンモ−ドと同様な形状に変形す る全影響を持つ極立った要因になる。好適な実施例では第9図に示したモ−ドの 振動数(その長手に沿いたわみ方向に1回の反転を持つ)は第2図ないし第7図 に示したモ−ド(反転を持たない)より高いから、被駆動数の応答振動数に対す る比率は1より大きくて、第20図のピ−クの右側の作用を構成する。第20図 のピ−クの右側の作動の他の結果として、信号15、16の移相が逆になり信号 15が質量流量(図示してない)に従って信号16に先行するようになる。 従って固有の又は強制の任意に半径方向モ−ドの振動が質量流量に比例的に関 連して流れ導管1の形状を変形させコリオリ力を生成する第1駆動モ−ドとして 使えることが予期される。同様に、第1のドリブン振動数とは異なる量だけ第2 基準振動数が流体圧力及び密度に従って変えなければならないという要求によっ て、流れ導管の壁の前後の密度及び圧力の差を測定するのに任意のモ−ドの振動 を第2の基準振動として使うことができる。 第1図の好適な実施例の全形状及び作用の独特の結果として、マニホルド2、 3は空気動力学的又は流体動力学的形状の継手として作られ、この装置を移動流 体流れ内に、たとえば航空機の翼又は船舶の船こくに端部を用いて取付けること ができる。この構造ではこの流量計を通る流体流れはまわりの流体に対しその速 度に関連させることにより速度計を生成することができる。 流れ導管の全周を含めて半径方向モードの振動の使用に対する変型として、若 干の用途、とくに低圧で大きい薄肉の又は非円形流れ導管、又は半導体や石英の ようなばら材料にエッチング処理し又は機会加工したマイクロ流量計は、流れ導 管周辺の一部分だけを振動させることにより適応することができる。第17図の 長方形の流れ導管はダクト系内の空気流のような低圧用途に十分適している。し かしそれぞれ壁厚に比べて大きい流れ導管と偏平な側辺を持つ導管とは全周辺を 含めて半径方向モ−ドで振動することが非実際的である。同様にけい素又は石英 のようなばら材料に形成される流れ導管は、実質的に剛性で3従って全導管周辺 を含めて半径方向モード振動で振動することができない流れ導管側辺を持つ。こ れ等の用途に対する本発明によるコリオリ質量流量計の構造は従って、流れ導管 周辺の一部分だけを半径方向に振動させ流量を測定するのに必要な所要のコリオ リ力分布を生成することにより適応することができる。第17図の実施例では、 流れ導管20は、なるべくは炭素鉱薄板のような強いたわみ性材料から作るのを 好適とするたわみ性表面21を取付けた普通の薄板金製長方形空気ダクトの1例 である。或は表面21は、第24図の補強材27に関して類似の補強材(図示し てない)により振動運動が隔離された流れ導管20の一部出よい。表面21はそ の流体入口端及び出口端を導管20に柔軟に取付けられ、表面21の側部をたわ み性部材8(図示してない)により漏れないように密封できることを除いてこれ 等の側辺に沿い半径方向振動に実質的に自由に適応するようにしてある。或は表 面21の各側部は導管20に柔軟に取 付けるが、しかしこれ等の側部により柔軟性と従って質量流量に対する感度とを 高める。表面21は、第17図に示すように取付棒25に固定して取付けた電磁 運動駆動装置24により半径方向に振動させる表面21の半径方向振動は、その 振動の上部位置21A、中間位置21B及び下部位置21Cで第18図に示して ある。 表面21の半径方向振動を流体流れ28との組合わせにより表面21の内面に 沿い、第8図に示した上面コリオリ力分布と同様なコリオリ力分布を生ずる。こ のようにして表面21がその通常偏平な中央位置を下方に通過する際に表面21 を第19図に示すように正弦波状の形状21Dにわずかに変形させ、次いで表面 21がその通常偏平な中央位置を上向きに通過する際に第19図に示すように逆 の正弦波状形状21Eに変形することにより、運動検出器22、23により生ず る各信号に差を生ずる。この変形の計測できる影響として、表面21の運動が導 管20を通る質量流量に従って流れ導管20の流体入口端で時間的に遅れ、流れ 導管20の流体出口端で時間的に進むようになる。各運動検出器22、23は、 表面21の長手に沿い若干の距離だけ相互に隔てた位置で取付棒25に固定して 取付けてある。各運動検出器22、23(図示してない)からの信号は従って、 第15図の信号15、16に類似し、流れ導管20内の処理流体の質量流量に関 連した量だけ相互に時間的にずれる。表面21のたわみ性と従って質量流量に対 する装置感度とは、たわみ性表面21の適性な形状及び材料の選択により又はダ イヤフラム、ベロー、ヒンジ、布等のようなたわみ性支持体に表面21を取付け ることにより高めることができる。表面21に使うことのできる若干の可能な材 料は、薄板金、繊維ガラス、プラスチック材、ゴム、ラテックス、ガラス及びそ の他である。 流れ導管20の周辺に沿い単一の振動面を使うことの変形として、多重表面を 使い相互に協働して振動させ流れ導管の周辺を一層十分に含むようにするこ とができる。 本発明の独特の結果は、本装置を一層大きいダクト内に又は自由の流れ内に挿 入し任意の寸法の流体流れの流量を試料採取するのに使うことができる。この種 の構造は、挿入形流量計を特長とし、本発明により得られるすぐれた性能によっ て任意の寸法の導管又は開放した流れに挿入装置として使うことができる。 本発明を前記したように挿入装置として使うと、流れ導管を不必要にすること ができる。従って第17図の流れ導管20の各側部及び底部を除き、残りの部分 をダクト内に又は自由の流れに位置させたわみ表面21を過ぎる流体を計測する ことができる。このようにしてダクト内に挿入形流量計として使うときは得られ る送出し流れ信号は、ダクトにより搬送する全質量流量に比例するように校正す ることができる。このようにして、横断面積の限定されたダクト又は流れ導管で なくて開放流れ内に使うと、得られる出力流れ信号を流体速度に比例するように 校正することができる。 第53図は、比較的大きいダクト又は流れ導管内、又は自由流れ内に挿入形流 量計として使うことのできる発明の実施例を示す。第53図の実施例の作用を以 下に述べる。 ケース173は、その内部空洞180内に運動検出器177、178を閉じ込 める剛性のハウジングである。ケース173は、ステンレス鋼のような強い非腐 食性材料から作り、流れ流体179に過度の抗力を生じないように又はこの流体 179に干渉しないように空気力学的又は流体力学的に構成刷るのがよい。ケー ス173は、ダクト内又は自由流れ内にブラケット175を使い特定の場所に位 置させることができる。ケース173と協働してたわみ性表面174を取付けて ある。表面174は、ステンレス鋼、チタン、石英又は類似物のようなたわみ性 の非腐食性材料から作るのがよい。 たわみ性表面174は、ブラケット175を介し空洞180に搬出する脈動圧 力176により振動させる。或はたわみ性表面174は、他の実施例に対し前記 したように電磁駆動装置、電極化表面、アクチュエータス及び類似物を使い振動 させることができる。 すなわち脈動圧力176により第54図に示したダイヤフラムと同様にたわみ 性表面174をたわませる。第54図ではたわみ性表面174の振動の横断面形 状がその最高の外向きたわみ181からその最高の内向きたわみ182まで揺動 する。 たわみ性表面174に相互作用する流体流れ179は、この表面がその最高の 外向きたわみ181からその通常たわんでいない中央位置を通過する際に、たわ み性表面174のたわみを第55図に示したのと同様な形状183にするコリオ リ力分布を生ずる。表面174がその最高の内向きたわみ182から通常たわん でいない中央位置をふたたび通過する際に、たわみ性表面174は第55図に示 したのと同様な形状184にたわむ。 これ等のコリオリ誘起たわみは次いで、流量179の関数で運動検出器177 、178から得られる信号に変化を生ずる。これ等の信号変化は、第1図及び第 17図の実施例について述べたのと同様であり従って同様にして処理することが できる。 前記した挿入形構造の1変形として、この実施例を他の構造に協働させること が考えられる。たとえばケース173は、航空機の翼、車の本体又は船こくでよ く、この場合その表面の一部をしてたわみ性表面174を協働させて、周囲の流 体に対して車両の速度を計測する計器を生成する。 第22図は米国特許願07/843,519号明細書に記載してある本発明の 他の実施例を示す。この実施例では、流れ導管32は半導体材料33にエッチン グ処理し又は機械加工してたわみ性表面34で覆う。表面34には、流れ 管32の上側に溶着電極35、36、37を位置させる。各電極38、39、4 0は、それぞれ各電極35、36、37の上方の剛性面(図示してない)に位置 させ各電極35、36、37に対し相互作用するようにする。電極36、39の 対を次いで電気的に励振させたわみ性表面34を第18図に示したのと同様に振 動させる。次いで電極35、38及び電極37、40の各対を容量性運動検出器 として使い表面34の振動を感知する。この構造では表面34の流体入口端で感 知した運動は、表面34の流体出口端で感知した運動に対し時間関係として、導 管32を通る質量流量に関数的に関連する量だけ遅れる。表面34のたわみ性は この表面に協働する一層薄い又は弱い区域をエッチング処理又は機械加工を行う ことにより高めてたわみ運動が容易になるようにする。 本発明についてここに述べる方法は、円形、卵形、だ円形、回旋状、不規則形 、長方形、多角形その他を含む多くの横断面形状を持つ流れ導管に使うことがで きる。さらに流れ導管の横断面形状はその長手に沿い恒久的に変形させそのたわ み特性従ってその質量流量に対する感度を高めることができる。 第25図は、前記各実施例に対し運動センサの独特の構造及び信号処理法を使 う実施例を示す。この変形の利点及び作用を次に述べる。 第25図の実施例は、ステンレス鋼のような強いたわみ性の非腐食性材料から 作るのを好適とするがガラス、チタン又はその他の材料を使ってもよい流れ導管 101から成っている。 流れ導管101の各端部は、たわみ継手105、106に形成され軸線方向の 影響を減らし又はなくすようにしてある。或はたわみ継手105、106は、そ の代りに工業的に利用できるベロー、多重フレア付き区間、変更直径、又は第2 4図に示したのと同様なすべり継手のような1個又は複数の個別の継手を使い、 又はこれ等の継手が本発明の作用を必要としないで或る程度の性能向上が得られ るから第40図に示すように単に省いてもよい。 流れ導管101の直線の中央区分の端部の付近になるべくはろう付けにより流 れ導管101に固定して取付けた補強環107、108を設けて、補強環107 、108の間の流れ導管101の区域に対し規定の半径方向振動を隔離するよう にしてある。補強環107、108は、ステンレス鋼又は炭素鋼のような金属材 料から作るのがよい。 一般に補強環107、108の目的は、流れ導管101のこわさにその長手に 沿い特定の場所で変化を生ずることにより第1の半径方向振動を隔離することで ある。従って補強環107、108の代りに、流れ導管101に特定の場所で、 流れ導管101の直径又は厚さの変化、流れ導管101の材料の変化、形成した すえ込み、その他のようなこわさ変化を生ずる任意の手段を使うことができる。 従ってたわみ継手105、106は、流れ導管101の長手に沿い特定の場所で こわさ変化を生ずることにより、補強環107、108を必要としないで振動隔 離手段をして作用する。しかし補強環107、108は、或る程度の性能増加が でき従ってこの実施例に含まれる。 流れ導管101に協働して、白金抵抗温度装置(RTD)を好適をする温度セ ンサ109を取付ける。温度センサ109は、規定モードの振動に干渉しないで 流れ導管101の温度を正確に計測するようにする。従って温度センサ109は 、流れ導管101に補強環107により半径方向振動から隔離されたたわみ継手 105の区域に取付ける。第26図の回路部品146はセンサ109からの信号 を使い、流れ導管101の温度を表わしさらに処理するために回路部品140に 搬送する信号165を生ずる。 流れ導管101の各端部は、気密剛性の連結部を形成するように溶接又はろう 付けの処理によりマニホルド102、103に固定して取付けてある。第25図 に示した剛性の連結部の変形として、第40図は、シール162、163を使い 気密の密封状態を保持するすべり継手構造を流れ導管101に形成する 方法を示す。この構造は、流れ導管101から軸線方向応力の影響を消滅させる ことによりたわみ継手105、106の必要をなくす。 流れ導管101に補強環107、108の間のほぼ中間位置に駆動磁石117 、120を固定して取付けてある。第28図は駆動磁石117、120を通る横 断面図を示す。この横断面図には、なるべくはろう付けにより流れ導管101に 固定した下部極片147と下部極片147に固定した永久磁石148と、永久磁 石148に固定した上部極片149とから構成するようにした磁石117を示す 。極片147、149は鉄、ハイ・パーミアビリティ(High Permea bility)“49”又はカーペンター・テクノロジィ・コーポレイション( Carpenter Technology Corporation)製のH yMuTM“80”のような透磁性材料から作るのがよい。永久磁石148はサマ リウム−コバルト又はアルニコ磁性合金から作るのがよい。永久磁石148用及 び各極片147,149用の別の材料は有効に試験され又は考えられる。磁石1 17,120は或いは、極片なしの単一の永久磁石、電磁石又は類似物でよい。 第28図は又、各極片の組合わせと駆動磁石117に同様な永久磁石とから成る 駆動磁石120を示す。従って運動駆動又は運動検知を行う磁気構造は永久磁石 材料及び透磁性材料の組合わせから構成することができる。 駆動磁石117,120は2つの規定モード振動の駆動を容易にするように直 径に沿い互いに対向して位置させてある。これ等の振動モードのうちで第1のモ ードは流れ導管101の長手に沿い横断面形状の配向の反転部を持たない2ロー ブ付きのだ円形半径方向振動モードである。第2の規定モードはさらに後述する ように簡単な曲げモードである。 振動の別の規定モードでは、1個又は複数個の駆動磁石を流れ導管の長手に沿 い又はその周辺のまわりに複数の場所に位置させることができる。たとえば 第29図は、流れ導管153の周辺のまわりに互いに間隔を隔てて取付けた3個 の運動駆動装置150,151,152の配置を示す。この配置は、第12図に 示したような3ローブ半径方向振動と共に第2の半径方向の又は曲げの振動モー ドで流れ導管153の駆動を容易にする。或いは第30図は流れ導管158の周 辺のまわりに互いに間隔を置いて取付けた4個の運動駆動装置154,155, 156,157を示す。この装置により第10図、第11図又は第13図に示す ような2ローブ又は4ローブの半径方向振動パターンと共に第2の半径方向モー ド又は曲げモードの振動にも流れ導管158の駆動を容易にする。 各駆動磁石117,120と補強環107との間にはピックオフ磁石111, 114を位置させてある。各ピックオフ磁石111,114は、流れ導管101 に固定して取付けられ第28図に示した駆動磁石構造と同様に直径に沿い互いに 対向するパターンに配置してある。 各駆動磁石117,120と補強環108との間にはピックオフ磁石123, 126を位置させてある。各ピックオフ磁石123,126は、流れ導管101 に固定して取付けられ、第28図に示した駆動磁石配置と同様に直径に沿い互い に対向するパターンに配置してある。 前記したようなピックオフ磁石の直径に沿い互いに対向する配置の変型として 、1個又は複数個のピックオフ磁石を、第29図及び第30図の駆動磁石に対し て示したパターン及びその他のように流れ導管101の長手に沿い又その周辺の まわりに互いに異なる間隔で配置することができる。 流れ導管101と協働して、なるべくはステンレス鋼のような非磁性材料から 作った支持ブラケット110を配置してある。支持ブラケット110は本発明の 作用を必要としてないが、設計及び製造を容易にし従って実際的理由で設けてあ る。 支持ブラケット110には駆動コイル118、121を固定して取付けてあ る。各駆動コイル118、121はそれぞれ駆動磁石117、120に協働して 配置されそれぞれ集合的に運動検出器119、122を形成する。 支持ブラケット110にそれぞれピックオフコイル112、115を固定して 取付けピックオフ磁石111、114に協働して配置しそれぞれ集合的に運動検 出器113、116を形成する。 支持ブラケット110にはそれぞれピックオフコイル124、127を固定し て取付けピックオフコイル磁石123、126に協働して配置しそれぞれ集合的 に運動検出器125、128を形成する。 支持ブラケット110は、熱膨脹、配管又は機械的条件によって存在する任意 の軸線方向の応力又は力の全部又は一部を支えるようにすることができる。さら に支持ブラケット110は、任意の電気部品の配線及び相互接続を容易にし又ケ ースの付加に先だってアセンブリの試験を容易にするのに使うことができる。支 持ブラケット110の互いに異なる多くの実施例は従って、金属管、四角形管、 生成プラスチック材、溶接ブラケットその他を含むことが考えられる。 第25図の実施例はマニホルド102、103に固定したケース104により 囲んである。ケース104は本発明の作用には必要ないが、しかしケース104 は、(1)各部品の周囲条件からの保護と、(2)漏れの場合の流体129の保 持(containment)と、(3)規定量の圧力又は真空の保持と、(4 )特定の部品への又この部品からのパージガスの搬送と、(5)熱膨脹、配管又 は機械的条件その他により存在する軸線方向の応力又は力の伝達とのような若干 の有用な特長を生ずるこができる。ケース104は、ステンレス鋼管又は薄板の ような強い耐食性材料から作り、圧力密封部を形成するように溶接法又はろう付 け法によりマニホルド102、103に固定して取付けるのがよい。 或いはケース104は第40図に示すようにケース104及びマニホルド10 2、103の間に、Oリングシール171、172のようなすべり継手を使い取 付けることができる。この変型構造は軸線方向の応力又は力をケース104を経 て伝わらないようになくすのに使い検査又はその他の目的でケース104を容易 にはずせるようにしてある。 ケース104に協働して、信号搬送体161を介しケース104の壁を貫いて 信号を搬送できるフィードスルー160を取付けてある。フィードスルー160 は、密封した管寄せが好適であるが、或いはセラミック材、普通のエポキシ材又 はその他の種類のフィードスルーでもよい。フィードスルーは本装置の作用には 必要としないが、若干の設計パラメータを向上し従って実用上の理由で設ける。 第25図の実施例による作用を次に述べる。 第25図、第26図及び第27図において第25図に示すように流体129は マニホルド102を介し本装置に入る。次に流体129は、流れ導管101に入 りたわみ継手105、流れ導管101の中央区間及びたわみ継手106を通過し 最後に本装置からマニホルド103を介して出る。本装置がいずれかの方向の流 れに対し同様に良好に作用するのはもちろんであり、従って流体129は或いは 図示の流れの反対方向に流れてもよい。 駆動コイル118、121は、回路部品144から規定の周波数及び位相の信 号137、138により第26図に示すように電気的に直列に励起されそれぞれ 駆動磁石117、120に互いに反対の向きの力を生じて第31図及び第32図 に示したのと同様な第1の2ロ−ブだ円形モ−ドの振動を生ずる。これと同時に 駆動コイル118、121は、回路部分145からの信号139により規定の周 波数及び位相でそれぞれ中央結線から並列に電気的に励起され、それぞれ第33 図に示すように駆動磁石117、120に同様な向きの力を生じて、第41図に 示したのと同様な曲げモ−ドの振動を生ずる。 前記したような2ロ−ブだ円形半径方向モ−ドの信号を使う場合の1変型とし て、第29図の運動駆動装置150、151、152を接続し励起する同様な方 法を使うことにより第1又は第2に駆動モ−ドに対し3ロ−ブ半径方向モ−ドを 使い、第34図及び第35図に示すような3ロ−ブ半径方向モ−ド及び/又は第 36図に示すような曲げモ−ドを適当な振動数及び位相で生ずる。 前記したような2ロ−ブだ円形半径方向モ−ドの使用に対する他の変型として 、4ロ−ブ半径方向モ−ドは、第30図の運動駆動装置154、155、156 、157を接続し励起する同様な方法を使うことにより第1又は第2の駆動モ− ドに使われ、適当な振動数及び位相で第37図及び第38図に示すような4ロ− ブ半径方向モ−ド及び/又は第39図に示した曲げモ−ドを生ずることができる 。従って半径方向モ−ド及び/又は曲げモ−ドの振動の多くの可能な組合せが流 れ導管の適当な器具及び振動に使うことができるのはもちろんである。 前記したように流れ導管101の長手に沿う横断面形状の配向の反転のない半 径方向モ−ドの振動を使うほかに、第1又は第2のモ−ドの振動に半径方向モ− ドの振動を利用して、第1図の実施例について前記したように横断面形状の配向 が流れ導管101の長手に沿い1回又は複数回変るようにすることができる。 流れ導管101に所要のモ−ドの振動を生じされると、ピックオフコイル11 2、115、124、127はそれぞれ信号131、130、132、133を 生ずる。これ等の各信号は、それぞれのコイルの特定の場所における流れ導管1 01の振動運動を表わし、すなわち第27図に示すように第1及び第2の周波数 の組合せになる。 回路部分141は信号130、131を組合せ、各信号130、131の和を 表わす信号134を生ずる。各コイル112、115を、第31図及び第3 2図の互いに反対の向きの運動がコイル112、115に同位相の信号を生じ、 第33図及び第41図の同様な向きの運動がコイル112、115に位相はずれ 信号を生ずるように配置することにより、和信号134はコイル112、115 の場所で運動の第1の半径方向モ−ド成分だけしか実質的に表わさない。 ピックオフコイル112、115は実際には通常同じ振幅の信号131、13 0を生じないから、この独特の方法は、次の例により認められるように信号13 4の第2の周波数成分の量を多量に減らす。 第1の運動がコイル112から1Vの振幅の信号131を生じ前記したように 第2の振幅が単に圧力及び密度を定めるのに必要なだけの最低値たとえば第1信 号の10%に保持されると、この場合信号131は数学的に次のように表わすこ とができる。 信号131=1×sin(L1×t+D1) +0.1×sin(L2×t+D2) (2) この式で(L1)及び(L2)はそれぞれラジアン/secで第1及び第2の周 波数を表わし、(t)は時間を表わし、(D1)及び(D2)は質量流量による第 1及び第2の信号の位相又は時間のシフトを表わす。 コイル115から与えられた運動に対し対応する信号131よりたとえば10 %大きい振幅である信号130を生ずると、この場合信号130は数学的に次の ように表わすことができる。 信号130=1.1×sin(L1×t+D1) −0.11×sin(L2×t+D2) (3) この10%の誤差は、磁石111、114により生ずる磁界強さの不一致によ り、又コイル112、115のワイヤの巻輪の数の不一致、回路部品141に先 行する各部品の不一致又はその他の理由によって生ずる。 和の信号134はこの場合数学的に次のように表わすことができる。 信号134=2.1×sin(L1×t+D1) −0.01×sin(L2×t+D2) (4) すなわち210/Iの秒信号134における第1振幅の第2振幅に対する振幅 比はもとの10%の誤差の21倍の減小を生ずる。 次いで信号134はさらに処理するために回路部品140に搬送される。 式(4)の第2項は、質量流量に比例する移相項D2を含み従って質量流量を 計測するのに使うことができる。しかしこのようにすると、つり合わせ手段なし で単一の管を曲げモードで作動することになり従って本発明により得られる著し い性能向上は示さない。 回路部品142を使ってそれぞれピックオフコイル124、127からの信号 132、133を組合せるのに同様な方法を使い、各信号132、133の和を 表わす信号135を生成する。信号134と同様に、信号135は反対向きの運 動従ってピックオフコイル124、127の場所における流れ導管101の第1 の半径方向運動を表わす。 信号135は次いで、さらに処理するために回路部品140に搬送され、さら に回路部品144に搬送され第1の半径方向モ−ド振動に対する駆動サ−ボル− プを完結する。 回路部品144は、信号135からの振幅及び位相の情報を使い適当な振幅及 び位相の信号137、138を生じ第1半径方向モ−ド振動を所定のレベルに保 持する。 さらに信号132、133は回路部品143により組合せて信号132、13 3の間の差を表わす信号136を生ずる。 前記したようにピックオフ信号132、133の和信号135は反対向きの運 動従って第1半径方向モ−ドの振動を表わすから、第33図及び第41図に示す ように差信号136は同様な向きの運動従って第2曲げモ−ドの振動を表 わす。 各ピックオフ信号振幅の間の10%の差の前記した例の値を使うと、各信号1 32、133、135、136は数学的に次のように記載することができる。 信号132=1×sin(L1×t−D1) −0.1×sin(L2×t−D2) (5) 信号133=1.1×sin(L1×t−D1) −0.11×sin(L2×t−D2) (6) 信号135=2.1×sin(L1×t−D1) −0.01×sin(L2×t−D2) (7) 信号136=−0.1×sin(L1×t−D1) −0.01×sin(L2×t−D2) (8) 式(7)及び式(4)の両方の場合に同じ典型的な10%の誤差値が使われた から、式(7)は振幅について式(4)の初期の例で得られる振幅と同じ結果を 示し、従って信号132、133を加算することによりはぼ純粋な正弦波信号1 35が得られる。 しかし式(8)により表わされる差動信号136は、0.21Vの所望の第2 の振動モ−ド信号のほかに0.6Vの第1振動数成分を示す。 差動信号136を使い処理をさらに容易にするようにこの信号の第1周波数成 分を若干の方法により減らし又はなくすことができる。 この実施例では差動信号136の第1周波数成分を減らすのに使う方法は、フ ィ−ドバックル−プに可変抵抗器164を備えた差動演算増幅器として回路部品 143を配置することである。可変抵抗器164を適当な値に調整することによ り、実際上第1周波数成分を含まない差動信号136を生ずることがで きる。 差動信号136の第1周波数成分を減らし又はなくす他の方法は、緊密に一致 した信号振幅を生ずるようにピックオフ部品を整合させ、信号132又は信号1 33の一方に可変利得増幅器を使いその対応する信号を一致させ、高速フ−リエ 変換(FFT)を使い、又その他を行うことから成る。 次いで差動信号136は、さらに処理するために回路部品140に又さらに回 路部品145に搬送され第2駆動サーボループを完結する。 回路部品145は、信号136からの振幅及び位相の情報を使い適当な振幅及 び位相の信号139を生じ第2振動モードを規定のレベルに保つ。 回路部品140は、信号134、135、136、165、166を使い、後 述のように流体129の質量流量、圧力、密度、温度、粘度及びその他使用者の 定めるパラメータを定める。 流れ導管101の第1の半径方向振動と相互作用する流動流体129は、流れ 導管101の壁に沿い第46図及び第47図に示したのと同様なコリオリ力分布 167を生ずる。 第46図は、流れ導管101がその通常の円形の中央位置を通過するときに、 移動流体129及び半径方向168の組合せにより流れ導管101のX−Y平面 に生ずることのできる代表的コリオリ力分布167を示す。第47図は、流れ導 管101がその通常円形の中央位置を通過するときに移動流体129及び半径方 向運動168の組合せにより第46図に示したのと同時にただし流れ導管101 のX−Z平面内で生ずる代表的コリオリ力分布を示す。 次いで流れ導管101は第48図及び第49図に示すようにコリオリ力分布1 67の一般形状にたわむ。この場合第48図はX−Y平面におけるたわみの一般 形状を表わし、第49図はX−Z平面におけるたわみの一般形状を表わす。これ 等のたわみは分かりやすいように誇張してある。 流れ導管101のコリオリ力誘起たわみの計測できる影響は、第27図に示す ように質量流量に関数的に関連する両信号134、135の時間又は位相の関係 のシフトDである。質量流量により、信号135は時間的に前進していることが 認められるが信号134は時間的に遅延している。しかし別の構成ではこれ等の 位相関係を前記したのと逆にすることができる。 各信号134、135はそれぞれ質量流量に従って駆動信号137又は駆動信 号138のような非シフト基準に対する時間関係をシフトする。従ってこれ等の 各信号は、信号134又は信号135を非シフト基準に比較することにより質量 流量を計測するのに個別に使うことができる。しかし信号134、135の間の 差Dを使うと、利用できる計測値が倍になり従ってこのようにするのがよい。 与えられたコリオリ力分布からの流れ導管101のたわみ量は、流れ導管10 1のこわさに関連し従って質量流量に対するこの装置の感度を制御する。 本装置のこわさ従って感度は、処理流体の温度及び圧力又若干の構造に対して はこの処理流体の密度の変動によって変化する。これ等のパラメ−タは、とくに 流れ導管101の弾性係数、応力及び動的応答に影響を及ぼすことにより感度を 変える。これ等の又その他の処理流体パラメ−タは従って計測され、感度変化に 対し質量流量信号を補償し後述のように使用者に処理流体についての貴重な付加 的情報を提供する。 第50図、第51図及び第52図は、それぞれ圧力、密度及び温度に従って流 れ導管101の第1振動数169及び第2振動数170の可能な代表的変動の線 図を示す。 第50図は、圧力の上昇により第1及び第2のモ−ドの振動の振動数に互いに ことなる量だけの増加を生ずることを示す。 第51図は、密度の増加が第1及び第2のモ−ドの振動の振動数の同様に互 いに異なる量だけの減少を生ずることができることを示す。 第52図は、温度の上昇が第1及び第2のモ−ドの振動の振動数の典型的には 同様な量だけの減少を生ずることを示す。このことは、温度の上昇に伴う弾性係 数の減少を示す材料たとえばステンレス鋼又はチタンに対して典型的である。 前記したように流れ導管101を流通する質量流量は、(a)信号134、1 35間の時間関係と、(b)流れ導管101の内側及び外側の間の圧力差に関数 的に関連する流れ導管101の応力と、(c)温度に関数的に関連する流れ導管 101の弾性係数と、(d)処理流体の密度とに関数的に関連する。従ってこの 関数関係は次のように定義できる。 M′=f(D)xf(P)xf(D)xf(T)xf(L) (9) この式でM′は質量流量を表わし、f(D)は質量流量を信号134、135 間の時間差との間の関数関係であり、f(P)は圧力によるこの装置の感度の変 化を表わす因数であり、f(T)は温度によるこの装置の感度の変化を表わす因 数であり、f(L)は直線性補正を表わす因数である。 第26図の回路部品140は信号134、134、136、165を生じ式( 9)の各係数の値を定めこれを質量流量及びその他のパラメータに対し次のよう に解く。 第26図の回路部品140は、零交差のような基準電圧を過ぎる各信号間の間 隔を計測し、積分回路からの電圧傾斜のような既知の基準値を使い、クロック源 からのパルスの数を計数することにより、又は高速フ−リエ変換等のような他の 方法により、信号134、135間の時間差(D)を定める。この時間差(D) の値はこの場合補償してない質量流量信号を表わす。 次いで回路部品140は、処理流体の圧力、密度及び温度を定め質量流量信号 を補償し次のようにこの貴重な付加的情報を使用者に供給する。 第50図、第51図及び第52図に示すように第1及び第2の振動の振動数は 圧力、密度及び温度の関数として変化する。これに対する1つの例外は、カーペ ンター・テクノロジー・コーポレイション製のロウ・エクスパンション(Low Expansion)43−PHのように弾性率の零温度係数を持つ材料を流 れ導管101に使い振動数が温度に無関係になるようにするときである。これ等 の線図は、特定の設計に対する校正により計算し又は定めることができる。 従って第50図、第51図及び第52図の各線図を数学的に定める関数関係を 生成することができる。これ等の関数関係は、信号134,135のいずれかか らの第1の振動数情報と信号136からの第2の振動数情報と信号165からの 温度情報と共に、次いで回路部品140に使われ処理流体の圧力及び密度を定め る。信号134は信号135と信号136との振動数は、信号134,135間 の時間差(D)を計測する前記した同様な方法を使い繰返し周期を計測すること によつて定める。 簡略化した例として第1及び第2の振動数は、次の線形関係を持つことができ るが、これ等の関係は通常単純な線形関係ではない。 F1=2000+2(P)−100(D)−0.2(T) (10) F2=800+1(P)−70(D)−0.1(T) (11) この式で F1=第1の振動数 Hz F2=第2の振動数 Hz P =圧力 1b/in2 D =密度 g/cm3 T =温度 0℃ 温度(T)は温度センサ109及び回路部品146により自由に定められ又 振動数F1、F2は回路部品140により定まるから、従って式(10)、(11) は、この場合回路部品140により解かれて密度及び圧力の両方を定める2つの 未知数を持つ2つの式から成る系を表わす。前記の例に対して温度がたとえば1 00℃で第1振動数が2050Hz又第2振動数が820Hzであると、この場 合式(10)、(11)を解くことにより47.5 lb/in2の圧力と0.25 g/cm3の密度とが得られる。 圧力、温度及び密度をこのようにして定めると、時間遅延(D)から定められ る前記したような補償してない質量量流量信号はこの場合式(9)に示すように 適当な圧力、温度及び密度の各因数により補償することができる。 さらに式(9)は非線形性を補正するのに使うことのできる線形性因数f(L )を備える。たとえば時間遅延(D)及び質量流量間の関係は信号134,13 5位相角の正接の関数である。このわずかな非線形性はこのようにして式(9) の因数f(L)を正接関数とすることによつて回路部品140により補正するこ とができる。 回路部品140は次いで、第26図に示すように質量流量、圧力、密度及び温 度を表わす信号を出力として使用者に供給する。 さらに回路部品140は後述のように処理流体粘度を計算する。 回路部品144は、前記したように第1の振動を規定のレベルに保つのに必要 に応じ適当な振幅及び位相を持つ信号137,138を生ずる。従って部品14 4内に適当な回路を設けることにより、第1振動レベルを保持するのに必要な電 力を表わし従って振動系内のエネルギー損失を表わす駆動力信号166を生ずる 。 部品144を使いこの電力を定める1方法では各コイル118,121に供給 される第1の駆動電流を計測する。駆動磁石117,120の磁界と相互作用す るこの電流は従って流れ導管101に加わる第1駆動力に比例する。信号 135からの周波数及び振幅の情報は次いでこの駆動力情報に組合わせて駆動力 信号166を生ずる。 駆動力信号166は振動レベルを保持するのに必要な電力を表わすから、この 信号は振動系に協働する振動減衰源に関数的に関連する。これ等の源には、(a )流体の粘度は関数的に関連する粘性減衰と、(b)振動不つりあいにより周囲 に振動エネルギー損失を生ずる機械的結合と、(c)周囲に音響エネルギー損失 を生ずる音響結合と、(d)流れ導管の材料からの材料減衰損失とがある。 音響及び機械的の結合と材料減衰とは、無視できる程度に又は一定に保持する ことができ、或いは計測することができるから、信号166は主として、粘性減 衰従って処理流体の粘度の関数である。すなわち駆動力信号166は回路部品1 40により信号135,165と協働して使われ流体粘度を定めることができる 。この値は次いで第26図に示すように出力として使用者に供給することができ る。 回路部品140は又、容積流量、基準化変換、正味流量及び100分率流量と その他蒸気の品質及びエネルギー流量とのような使用者限定の出力信号を使用者 に対し必要に応じて定める。 質量流量のほかに圧力及び密度を計測するのに2つの振動モードを使う前記し た利点は又後述のように現用の曲げモード形コリオリ質量流量計でも得られる。 第42図及び第43図は従来のU字形並列径路コリオリ質量流量計の2つの図 を示す。正規の作用のもとでは各流れ導管200,201は、音さの歯と同様な 曲げモードの振動で相互に反対の向きに振動する。このことは、第1の曲げモー ド振動を生ずるのに必要に応じ駆動磁石202と協働して駆動コイル203を電 気的に励起することによつて行われる。 駆動コイル203を第2の振動数で励起することにより、流れ導管200,2 01を曲げの又は半径方向の第2の振動モードで同時に振動させることができる 。 第44図及び第45図は、第2の振動としてだ円形半径方向振動で振動させる 流れ導管200,201の2つの横断面図である。第42図の実施例のコリオリ 流量計は従来の曲げモード振動法を使って質量流量を計測するから、第2モード に対し半径方向モードの振動を使う必要がなくて曲げモード又は半径方向モード の振動の組合わせをこれ等2つのモードが前記したように圧力又は密度の変化に 伴い互いに異なる割合で振動数を変えなければならないという制限のもとで第1 及び第2のモードに対し使うことができる。 第43図の実施例に対し駆動コイル203は、従来の第1の曲げモード振動と 共に第1の振動を励起するのに使った。しかし第2の運動駆動装置を圧力及び密 度の計測のために第2モードの振動を励起するのに必要に応じ流れ管200,2 01のいずれかの任意の部分に取付けて使うことができるのはもちろんである。 第44図及び第45図は半径方向振動モードで同時に振動させる両流れ導管2 00,201を示す。しかしいずれかの流れ導管の任意の部分が所要の基準振動 を生成し圧力及び密度を計測するのに必要に応じ振動させることができるのはも ちろんである。 第1図、第25図及び第40図の実施例は、白金RTD、永久磁石、コイル、 金属及び金属部品のような部品を備えている。これ等はすべて1000°Fを越 える温度に耐えるようにすることができる。本発明は従って高温用にとくに適し てる。 本発明の利点をかなり利用できる1つの重要な高温用途は水蒸気の計測である 。このことは、その高い温度により、又飽和状態ではガスの状態を独自に指 定するのに3つの独立の性質が必要であることにより従来から計測することがむ ずかしい。本発明は圧力、温度及び密度を計測するから、水蒸気の性質従ってそ の状態を定めることができる。さらに質量流量も又既知であるから、エネルギー 流量は蒸気表から直接計算して発電所及びその他の工業用蒸気使用場所用の極め て貴重な器具を生成する。 前記した実施例は、所要のコリオリ力を生ずるのび必要に応じ導管の全部又は 一部が振動する若干の形式の流れ導管の使用を含む。しかし本発明を利用するの に導管内に流体流れを包囲する必要はない。従って第17図の実施例は、一層大 きいダクト内に位置させ又は移動するガス或いは液体の自由流れ内に保持するこ とができる。 第56図は前記した原理の多くを使うコリオリ質量流量計の実施例である。し かしこの実施例の各要素の配置は、現用の装置には利用できない複数の独特の有 利な特性を生ずる。第56図の実施例の主な利点は、流動流体179内にこの流 れが表面軸線に平行で表面外側に流れるように配置した半径方向に振動する軸線 方向に対称の閉じた表面185の配置によって得られる。この配置では、表面1 85の外側を囲む上昇する流体圧力を表面185に加えて、圧力の上昇に伴い流 量に対する装置感度を高める。この現象は、流体が流れ導管の内側を流れる他の 実施例の場合とは逆になる。さらに圧力の関数としての固有振動数の変化も又、 表面185のまわりの上昇する外部圧力により被駆動半径方向振動の固有振動数 の減少を招くから、この配置では逆になる。この効果は圧力及び密度の決定に有 利に応用することができる。第1図の場合のように流れ導管の内側を流体が流れ る前記した実施例は、一層高い内部圧力に一層厚い管壁が必要であり流量を計測 する装置の感度を共に低下させる一層高い引張応力を誘起するから、感度及び圧 力定格の間のトレ−ドオフを設計者に提供する。第56図の実施例を使うと、こ の現象は逆になり、流体圧力の上昇に伴い流量 及び圧力計測に対する感度を実際上高める装置を設計者が有利に設計できる。 表面185は、ステンレス鋼、チタン、石英等のような強いたわみ性材料から 成る管又は配管のような円筒面がよい。しかし非円形横断面形状も考えられる。 表面185の内側には磁石を設けると共に、取付けブラケット188に磁石/コ イル対(magnet/coil pairs)190ないし195を形成する コイルを設けてある。これ等の磁石/コイル対は他の実施例に対し前記したよう に表面185に振動を励起し又はこれ等の振動を検知する。取付けブラケット1 88はその両端部の一方または両方を端部キャップ189及び/又は端部キャッ プ186に取付けることができる。この場合一端部だけにおける取付け又はたわ み形又はすべり形の継手(ベロ−)を介する取付けにより、表面185及びブラ ット188間の温度に基づく表面185に沿う応力をなくす。表面185はその 両端部を端部キャップ189、186に固定して取付けられ流れ特性を空気力学 的に又は水力学的に向上するようにしてある。温度センサ197は、端部キャッ プ189に協働して取付けられ流動流体179の温度を監視するようにし、又は 表面185に直接取付け弾性係数変化の補償のために表面185の温度を監視す るようにすることができる。信号搬送体196は、温度センサ197、磁石/コ イル対190ないし195及び信号処理電子装置(図示してない)の間に信号を 搬送する。ブラケット187は本装置を取付け信号搬送体196を保護するのに 使う。 取付けブラケット188及び表面185の間の環状空間は減圧にし、又はアル ゴンや窒素のような既知量のガスを満たすのがよい。選定した信号処理方式に従 って相互に異なる、第56図の実施例の2つの主な方法がある。各信号処理法は 、これ自体の利点を持ち設計者が特定の所要構造に基づいて適当な方法を選定す ることができる。 前記した第1の方法は信号処理のために位相又は時間の計測法を使う。この 方法では、磁石/コイル対190、191は電気的に励起され第2図ないし第4 図に示した管1の場合と同様に少なくとも1つなるべくは2つのモードの振動を 表面185に生ずる。流動流体179が表面185の外側に沿って進むと、第8 図に示したのと同様なコリオリ力分布は、表面185がその通常円形の横断面形 状を通過する際に生ずる。このコリオリ力分布からこのようにして生ずる表面1 85のたわみは次いで第9図の管1に形状が同様に見える。次いで磁石/コイル 対194、195は表面185の振動運動の変化を検知する。この変化は磁石/ コイル対192、193により検知される運動に対しその時間又は位相の関係が シフトしている。これ等の2つの運動の間の時間又は位相の関係の変化を計測す る手段(図示してない)はこの場合、この時間又は位相の関係に関数的に関連し た流動流体179の流量に比例した信号を生成するのに使う。他の実施例につい て前記したように表面185は多量の振動モ−ドで励振されこのようにして評価 される振動数の変化により流動流体179の密度及び圧力を定める。さらに他の 実施例に対し、前記したように表面185の振動を保持するのに必要な動力は流 動流体179の粘度の関数である。従ってこの動力を計測することにより顧客が 使うことのできる流体粘度に比例した信号を生成することができる。 第56図の実施例の第2の操作法は信号処理のために振幅計測法の使用を含む 。この方法では磁石/コイル対190、191は前記したように電気的に励起さ れ表面185に第2図ないし第4図に示した管1の場合と同様な少なくとも1つ 又なるべくは2つのモ−ドの振動を生ずる。流動流体179が表面185の外側 に沿って進むと、第8図に示したのと同様なコリオリ力分布は表面185がその 通常円形の横断面形状を通過する際に生ずる。このコリオリ力分布からの表面1 85の生ずるたわみはこの場合第9図の管1に形状が同様に見え、このようにし て上流側磁石/コイル対194、195対下流側磁石/コイル対 192、193により検知される運動の振幅に変化が生ずる。磁石/コイル対1 94、195及び磁石/コイル対192、193の位相は、被駆動運動に対し直 接同位相になり又流れ誘起運動に対し直接位相はずれになるから、上流側磁石/ コイル対194、195により検知される信号を下流側磁石/コイル対192、 193による信号から差引くことによって、得られる被検出従動運動は相殺され 、流量に比例するコリオリ誘起運動の2倍の信号を残す。振幅計測法のこの変化 は、一層高い振動数が磁石コイルピックオフに一層大きい信号を生じ、一般にこ の方法の使用者は、一層高い振動数を生ずる一層短い管構造を好適とする。さら に与えられた運動の振幅を増すことにより一層大きいコリオリ誘起たわみが生じ 一層大きい振幅の信号を計測することができる。これに反してドリブン振幅を増 しても、与えられた構造により生ずる位相又は時間の遅延量に影響を及ぼさない 。さらに若干のドリブンモ−ドの振動に対し、位相が流量に対して不変であるこ とにより流量情報を抽出するのに振幅形計測法の使用を必要とする場所が管上に 位置する。例えば第9図の管1のモ−ド形と同様なモ−ド形は、適当な位相で磁 石/コイル対194、195及び磁石/コイル対192、193を電気的に励起 することにより第56図の表面185に被駆動半径方向モ−ドとして励起して使 う。この場合管の中央(磁石/コイル190、191)はこのドリブン振動中に 又流体流れのない間に移行しない。流動流体179の増加に伴い、第21図に示 したのと同様なコリオリ力分布は管の中央に流量に比例するたわみを生じ、この たわみは磁石/コイル対190、191により感知する。これ等の誘起信号は、 流動流体179の方向に従って0°又は180°の位相関係になり、流量の値の 変化によつてはあまり位相を生じない。他の実施例に対し前記したように表面1 85は多重モードの振動で励起され、又評価される振動数の変化はこのようにし て流動流体179の密度及び圧力を定める。さらに他の実施例に対し前記したよ うに表面185の振動を 保持するのに必要な動力は流動流体179の粘度の関数である。従ってこの動力 を計測することにより使用者の使うことのできる、流体粘度に比例した信号を生 成することができる。 変型による方法として、表面185は、第9図の管1のモード形状と同様な被 駆動モード形状の生ずる適当な位相で磁石/コイル対192,193を電気的に 励起することにより前記した半径方向モード振動で駆動することができる。この 場合、磁石/コイル対194,195及び磁石/コイル対192,193の各コ イルに二重の巻線を使い、一方の巻線は運動を駆動するのに使われ、他方の巻線 は運動を感知するのに使う。次いで各感知しているコイルを前記したように加え 合わせて感知した従動運動を相殺し、流量に比例する誘起コリオリたわみの2倍 の信号を生ずる。この構造は磁石/コイル対190,191の必要をなくすこと により複雑さ及び費用を減らす。 第56図の実施例に係わる前記した利点のほかに、さらにこの実施例を流れ同 感内に取付けるとさらに利点が得られる。第71図は管252内に取付けただい 56図の実施例を示す。管252は、その各端部に管継手253を備えることに より、管路内に容易に取付けることのできる短い「巻きわくピース」を形成する 。この構造では流動流体179は表面185及び管252の間の環状空間内を通 る。この構造は後述のように、速度輪郭の影響を減らして与えられた寸法の流体 流れを計測するのに必要な動力を減らす有利な特性を持ち、この技術を使うこと のできる実際的寸法限界を増し、管路に誘起する応力をなくす。 第56図又は第71図の実施例の1変型として、同様な構成を使い流体が第5 7図ないし第59図の場合のように振動表面又は管の外側のまわりに横方向に流 れるようにする。これ等の図において管200は少なくとも1つの半径方向振動 モードで振動しだ円形横断面形状に変形する。ただし任意の半径方向モードを使 うことができる。第57図ないし第59図では振動パターンの整合は X軸線及びY軸線に沿うように示され、従って横方向流体流れ201の方向と整 合する。しかし流動流体201に対する振動パターンの他の整合も使うことがで きる。第57図は、管200をそのY方向におけるピークのたわみに達したとき の状態で示す。第58図は、第57図に示すようにたわんだ後に、円形形状を通 過する管200を示す。又第59図は管200をそのX方向におけるピークたわ みに達したときの状態で示す。管200の軸線の横方向に流れる流体流れ201 は、この流れが管200の振動運動に一致する際にその流れ方向をわずかに変え る。この方向変化の1つの結果では、流体流れ201の回転202が生ずる。こ の回転202は、管200がその円形形状(第58図)を通過するときに最も著 しくなり、この場合最高の管壁速度になり最高の流体回転速度を生ずる。前記の 各実施例について記載したように流体流れ201と流体流れ201の角回転20 2との組合わせにより管200の外側のまわりにコリオリ力分布が生ずる。第6 0図は、流体流れ角回転のこの組合わせから生ずるコリオリ力分布を示す。管2 00の振動サイクルの第1の半分の間に管200に対するコリオリ力分布203 は第61図に示したのと同様な管200の小さいたわみを生ずる。第61図では たわみ形状の軸線は強制振動の軸線から或る角度234だけ変位している。管2 00の振動サイクルの第2の半分の間に、角速度202は逆になりコリオリ力分 布203の符号も又逆にして管200の変形を第62図に示したのと同様にする 。第61図及び第62図に示した生ずる変形の大きさは従って流体流れ201の 質量流量の値に比例する。 この横方向流れ配置を利用するには、第56図に示したのと同様な実施例を挿 入装置として使うことができる。第63図は他の横方向流れの実施例を示す。こ の実施例では流れ管200を配管フランジ204間に取付けた配管205を横切 って取付けることにより短い「巻わく形ピース」を形成する。この巻わく形ピー スは任意の管路内に容易に取付けることができる。第64図は、フラン ジ204及び横方向に取付けた流れ管200を示す第63酢の実施例の端面図( 配管205の軸線に沿い下方に見た)である。第65図は第63図及び第64図 の実施例の流れ管200の横断面図で、流れ管200内の運動駆動装置及びセン サの配置を示す。第63図の実施例の詳細な説明は後述する。 第63図は、配管フランジ204に協働して取付けることにより、管路内に容 易に取付けることのできる簡単な巻わく形ピースを形成する配管205を示す。 配管205及び各フランジ204は、鋼、ステンレス鋼、合金鋼又は流体の搬送 に適当な材料から作る。配管205に取付けたフィードスルー206は、配管2 05の壁を貫いて本装置の計測部分内に信号搬送体207を支えると共に、この 計測装置の内側及び外部環境の間に圧力密の密封状態を保つことができる。管2 00は、配管205の直径に沿い横方向に取付けられステンレス鋼から作るのが よいが、他の実施例に対し前記した材料のうち任意のものから作ればよい。管2 00の内側には運動駆動磁石209ないし214を取付けてある。これ等の運動 駆動磁石は、サマリウムコバルトから作るのがよく、流れ管すなわち管200に 、接着剤接着、ろう付け、又は機械的取付けにより取付ける。管200内には、 運動駆動コイル及び感知コイルの取付けに使う取付けブラケット221を同軸に 取付けてある。第63図は、ブラケット221に取付けられそれぞれ駆動磁石2 09ないし214に協働して配置した運動駆動コイル215ないし220を示す 。駆動コイル215ないし220は、信号搬送体207を介し第26図の回路と 同様な電子回路に電気的に接続してある。又温度センサ208も、管200に協 働して取付けられ信号搬送体207を介し第26図の回路と同様な電子回路に電 気的に接続され管200の温度を監視するのに使う。第63図の実施例の作用は 以下に述べる。 電子装置(第26図の場合のような)からの励起信号は運動駆動コイル215 ないし220に搬送される。従ってこれ等の信号により運動駆動磁石209 ないし214に交番力が生ずる。これ等の力により管200を少なくとも1つな るべくは2つの半径方向振動モードで振動させる。好適第1の半径方向振動モー ドは第57図ないし第59図に示したのと同様な2ローブ付きだ円形モードであ り、管200の長手に沿い横断面形状に反転を伴わない(節なし)。好適な第2 の半径方向振動モードは第13図の4ローブ付きモードでありこの場合にも管2 00の長手に沿い反転を生じない(節なし)。駆動磁石及びコイルの配置及び個 数とこれ等のコイルに対する励起信号の位相とは、所望の半径方向モードの振動 は強めるが望ましくない振動の励振は抑制するようにすることができる。たとえ ば所要の半径方向振動を生ずるには最低で1組の運動駆動磁石及びコイル対(た とえば211及び217)だけしか必要でない。しかし直径に沿い互いに対向す る他の運動駆動磁石コイル対(それぞれ212及び218)を使うことにより、 一層よくつりあつた状態が得られ互いに対向する交番力が管200に加わること により曲げモードの振動の励振は生じない。さらに一層多くの運動駆動磁石コイ ル対(209及び215と、210及び216と、213及び219と、214 及び220と)を第63図で使い駆動力を管200の長手に沿い配分することが できる。さらに管200の周辺のまわりに半径方向に変位させた付加的な運動駆 動磁石コイル対(第65図の230及び232と233と)も又使うことができ る。 管200の周辺のまわりの又その長手に沿う運動駆動磁石及びコイルの個数及 び配置は、励振しようとする所望の半径方向モードと管200に沿う駆動力の所 望の分布とにより定める。たとえばだ円形横断面形状が管の長手に沿い1回(1 つの節)反転する(第9図に示したのと同様)と、この場合磁石コイル対209 及び215と磁石コイル対210及び216との励起が磁石コイル対213及び 219と磁石コイル対214及び220とに対し180°の位相関係で励起され るが、対211及び217と対212及び218とはその必要が なく、このようにして管200の一端部はY方向に変形させる(第57図に示す ように)が管200の他端部はX方向に変形させる(第59図に示すように)。 第1モードとして好適な2ローブ付きだ円形モード(反転なし)又第2モード として4ローブ付きモード(反転なし)を使うと、半径方向振動及び流体流れの 組合わせにより第60図に示したのと同様な振動性コリオリ力分布を生ずる。こ の振動性コリオリ力分布により、管200が第58図の場合のような通常(流れ なし)の円形横断面形状を通過する際に、管200を第61図及び第62図に示 したのと同様な形状に半径方向に変形させる。第65図は運動検知磁石222な いし225とそれぞれの運動検知コイル226ないし229との配列を示す。こ れ等の運動検知用の磁石及びコイルは運動駆動用の磁石及びコイルから、第61 図及び第62図の角度234と同様な角度に半径方向に配置し変位させ、管20 0の最高量の生成流れ誘起たわみを検出するようにする。 管200の外側に沿って移行する流れがないと、コリオリ力分布が生じなくて 、管200は第57図ないし第59図に示すように単に第1モードで振動するだ けであり又第13図に示すようにその第2モードで振動する。流動流体201が 管200の外側のまわりに増大し生ずるコリオリ力分布203により管200を 第61図及び第62図に示すようにたわませると、運動検知コイル226ないし 229は流量に比例した場所で振動の振幅の増大する変化を検出する。角度23 4を被駆動振動のために管200並進半径方向節に対応するように選定すると、 この場合運動検知コイル226ないし229に生ずる運動信号は主として流量2 01に比例し又主としてコリオリたわみの速度と同位相になり、強制振動の速度 から90°位相変位している。この配置では運動検知コイル226ないし229 で生ずる信号の位相は、これ等の位相が反対方向に進む流れに対し反転(180 °位相変化)することを除いて流量に対し実質的に不 変であり流れ方向と共に流量の検出が共にできる。運動検知用磁石及びコイルを コリオリ誘起たわみ信号だけが運動検知コイルで励起されるように半径方向並進 節に対応する角度234に運動検知磁石及びコイルを位置させることに対する変 型として、半径方向並進節に対応しない角度234を選定することができる。こ のようにすると、運動検知コイル226ないし229で励起される信号はこの場 合従動運動及びコリオリ誘起運動の組合わせである。これ等の運動は約90°だ け相互に位相変位しているから、得られる運動組合わせ従って運動感知コイル2 26ないし229で得られる信号は振幅成分及び位相成分に流量に比例する変化 を持つ。これ等の組合わせ信号から流量を測定するには、振幅の変化又は位相計 測法の変化のいずれかを前記各実施例で前記したように使うことができる。たと えば運動感知コイル229,227の信号は運動感知コイル226,228の信 号から位相又は時間の変位を生じている。従って運動感知コイル226に運動感 知コイル228を又運動感知コイル227に運動感知コイル229を電気的に接 続することにより、質量流量に比例する量だけ位相又は時間が相互に変位した2 つの信号が得られる。或いはこれ等の組合わせ信号は、ドリブン振幅に関してそ れぞれの振幅の変化を評価することができる。ドリブン振幅に関する振幅の変化 は従って処理流体の流量に関数的に関連する。 前記各実施例に対し前記したように処理流体の圧力及び密度はこの場合又第1 振動数及び第2振動数の間の関係を評価することにより定めることができる。さ らに流体の温度は温度センサ208により検出する。温度センサ208からの信 号は電子装置に信号搬送体207を介し搬送して戻され、次いで温度信号を任意 所要の補償のために又は使用者用の出力のために使うことができる。前記したよ うに処理流体の粘度はこの場合又、ドブリン振動を生ずるのに必要な動力を評価 することにより定めることができる。さらに他の実施例に対し前記したように管 200の振動を保持するのに必要な動力は流動流体201の粘度 の関数である。従ってこの動力を計測することにより、使用者が使用できる流体 粘度に比例した信号を生ずることができる。 内部流体流れにより流れ管のコリオリ誘起たわみを生ずる半径方向モード及び 曲げモードの振動の使用の間の基本的違いは、曲げモードが(圧縮性の作用を除 いて)流れ管の横断面の任意の点でかなり一定であるが、半径方向モードにより 生ずる回転速度は流れ管の横断面にわたつて変化することができるということで ある。 第66図は、流体が図示のような速度輪郭236で流れる曲げモード流れ管2 35の断面を示す。流れ管全体が曲げモードにより矢印237のように回転する から、管235の断面の任意の点で回転速度分布238がほぼ一定である。 これに反して第67図は、流体が図示のように速度輪郭240を生じて流れる 半径方向モード流れ管239の断面を示す。管239は半径方向モードで振動す る(第2図ないし第4図に示したのと同様に)から、管239の上面は下面の回 転の向きとは反対の向き矢印241のように回転することにより、管239の断 面にわたつて変化する変動回転速度分布243を生ずる。 流体の各小単位のコリオリ力分布はその質量×その速度240×その回転速度 243の関数であり、又これ等のパラメータが流れ管内の位置に従って変わるか ら半径方向モード流量計は流動流体の速度輪郭240に依存する。多くの場合に とくにガス及び低粘度の流体において、速度輪郭はほぼ一定であり、従って流体 温度、流量粘度等を使うことにより無視し又は補償することができる。一層高い 粘度の流体では、又は上流側の乱流により不規則な速度輪郭の生じた場合に、流 体の速度輪郭を測定し及び/又は修正することによつて速度輪郭により生ずる誤 差の補償ができるようにするその他の方法は後述する。 他の実施例に対し前記したように、流動流体の流量、圧力及び密度は、流れ管 に対し2つの半径方向モードのしようにより測定することができる。又前記 したように、質量流量に組合わせたいずれかのモードの振動により測定すること のできる管壁のコリオリ誘起たわみを生ずるから、2つの振動モードのいずれか を使い流量を計測することができる。2つの半径方向モードの振動を使う独特の 結果として、得られる回転速度分布(第67図の矢印243)は異なる半径方向 モードの振動に対して異なり従って独特の方法が得られ、速度輪郭変化の影響を 測定し補償することができる。 第68図は、それぞれ放物線流れ及び「プラグ」流れを生ずる2つの典型的な 流れ速度輪郭244,245のプロットである。速度輪郭244,245の下側 の面積は互いに同じになるように従って同じ質量流量になるように作用する。第 69図は、それぞれ第1半径方向モード及び第2半径方向モードにより生ずるこ とのできる回転速度分布246,247のプロットである。この例では回転速度 分布246は二次曲線であるが、分布247は三次曲線であり、任意の与えられ た構造に対する精密な曲線は、とくに幾何学的形状と選定したモードの第1及び 第2の振動とによる。 流体の任意の部分のコリオリ力寄与分は従って、質量×流速×回転速度の相乗 積である。第70図は得られるコリオリ力分布の4つのプロットを示す。各コリ オリ力分布248,249はそれぞれ放物線速度輪郭245×各回転速度分布2 46,247から得られるが、各コリオリ力分布250,251はそれぞれ速度 輪郭244×各回転速度分布246,247から生ずる。速度輪郭244,24 5により表わされる質量流量は同じであるから、最終的に得られる流れ計測信号 が同じになる必要がある。 速度輪郭244に対する全コリオリ力は、曲線250の下側の面積(第1モー ドに対し)と曲線251の下側の面積(第2モードに対し)とにより表わされ、 又速度輪郭245に対する全コリオリ力は、曲線248の下側の面積(第1モー ドに対し)と曲線249の下側の面積(第2モードに対し)とにより表 わされる。第70図の目視の検査は、各曲線の下側の面積が互いに異なり従って 互いに異なる流れ速度輪郭によりこれ等が互いに同じ質量流量を表わすが互いに 異なる量の管壁たわみを生ずることを示す。 2つの各被駆動モードの振動に無関係に流量を計測することにより、2つの互 いに無関係の流れ結果に関数的に関連した補償信号を生成することができ、又速 度分布を変えることにより生ずるいずれかの流れ信号の誤差をなくすのに使うこ とができる。この例では第1及び第2のモードにより生じ3累乗になる得られる 流れ信号の比は、この場合2つの流れ信号のいずれか一方を乗じて速度輪郭の大 きい変動中に一定の質量流量に対しほぼ一定の結果を生ずることのできる数であ る。 所要の精密な数学的補償は、とくに流量計の構造と選定したモードの第1及び 第2の振動とによる。従って多くの互いに異なる数学的関係は、2つの流れ信号 から生成され速度輪郭を変えるこにより生ずる誤差に対し最終の成績を補償する のに使うことができる。 なの一層高い精度に対して、3つ又はそれ以上のモードの振動を使うことがで きる。一層複雑な補償係数は各モードの振動からの基本的な位相又は振幅の計測 から生成することができる。 速度輪郭の影響を補償する他の方法は、この装置を既知の流量で校正し、この 装置の特性出力曲線を定める。この特性出力曲線は、次いでマイクロプロセッサ 記憶装置に位置させ(参照用テーブル)、次いで速度輪郭により生ずる影響に対 し得られる出力信号を補償し又は線形化するのに使う。レイノルズ数、粘土、温 度、密度等に基づく数学的関係は又、任意の望ましくないヒ非線形効果を補正す る補償係数に使うことができる。 第56図の実施例の別の改良として、同様な実施例を配管又は巻わく形ピース 内に位置させ流体流れ179を第71図を示すように振動面185及び配管 252の間の環状空間内に閉じ込める。この構造では巻わく形ピースは配管25 2及びフランジ253の組合わせにより形成される。第71図の1つの付加的利 点は、速度輪郭の変化による影響を著しく減らすことである。前記したように流 量から生ずる正味コリオリ力は速度輪郭の変化によって影響を受ける。速度輪郭 に対するこの感度は、この輪郭が管の中間で零を通過するから角速度輪郭の形状 (第67図の矢印243)により低下する。零点が一方の側に向かい動かされ又 は除外されるように角速度輪郭の幾何学的形状(第67図の矢印243)を移行 させることにより、速度輪郭の影響は著しく減り又はなくなる。角速度こう配を 修正することにより速度輪郭の影響を減らし又はなくす複数の方法を次に延べる 。 第72図は、複数の前記した実施例の導管と同様な流れ導管を利用する実施例 に角速度輪郭264の形状を流体流れの中央に零点を持つことから変えるように 流れの中に流れ調整器262を加えた断面図である。この実施例では流れ調整器 262は、丸くした端部を持つ円筒形の形状で支持対263によりし振動流れ菅 260の中央につり下げたステンレス銅管である。各支持体263は、流体流れ 266を乱さないで流れ調整器262を固定して保持するようにした薄い翼であ る。流れ菅260は、運動駆動装置/センサ254ないし259を設けられ他の 実施例に対し前記したように少なくとも1つなるべくは2つの半径方向振動モー ドで振動させ流量を計測し流動流体の圧力及び密度を測定するようにしてある。 第72図は、菅260の上面及び下面が相互に遠ざかる向きに動いている際の管 260の振動を示す。このときには流動流体266は管260の変形する形状は 一致しこのようにして流れ方向に直交する軸線のまわりに矢印265のように角 回転を生ずる。矢印265の向きの角回転の大きさは、管260の移動面で最高 であり流れ調整器262の表面で零になりこのようにして角速度こう配264を 生ずる。この角速度こう配264は管の中央で零値 を通過しない(第67図のこう配243の場合のように)から、流体速度輪郭2 66が生ずるコリオリ力をあまり変えないで形状に大きい変化(とくに対称形変 化)を生じて流体速度輪郭が変化する条件のもとで本装置の性能を著しく向上さ せる。 第73図は、第72図の全部の要素を備え、さらに流れ管260及び流れ調整 器262の間に振動継手269を形成する。さらに流れ調整器262はたわみ性 を持つように作られ流れ管260の振動を流れ調整器262に伝えその運動が流 れ管260の運動と同様になるようにしてある。この構造の利点は、調整器26 2が流れ管260の振動と同様に振動すると流れ流体266の角速度輪郭267 が実質的に一定であり速度輪郭の影響を全くなくすることである。この実施例で は振動継手269は、流れ管260の振動を流れ調整器262に伝えるように配 置した機械的継手でよい。振動を結合する他の手段は、流動流体266に影響を 受ける金属帯状片、ワイヤ、磁界及び継手を含む。流体のように高度に非圧縮性 の流体では、流体自体が適当な振動継手を形成する。 第74図は、第71図の場合と同様であるが、外部ケース270及び磁石/コ イル対271ないし276を加えてある。この実施例では、表面185は、流量 を計測するのに前記したように少なくとも1つの半径方向モードで励振させる。 さらに表面185の振動数とは異なる振動数の振動モードを使い管252を別の 振動モードで励振させ同時に流量を計測する。この構造では、管252の振動数 は圧力と共に増すが、表面185の振動数は圧力の上昇と共に減少する、そして 両振動数は密度の増加と共に減少することにより、他の実施例の場合よりはるか に精密に圧力及び密度の測定ができる。さらに速度輪郭を測定し補償する前記し た二重計測法は、表面185の振動と管252の振動とを使って容易に実施でき る。さらに表面185は流れ調整器として作用しこのようにして速度輪郭の影響 を減らす。表面185の直径は管252に対して小さく できるから、第71図の実施例ははるかに安価になり又外部管252を振動させ る場合の動力より低い動力で済む。この特質は、費用及び製造上の困難が配管寸 法と共に大きく増すから流量計寸法が増すのに伴い一層重要になる。さらに他の 実施例について前記したように表面185又は管252の振動を保持するのに必 要な動力は流動流体179の粘度の関数である。従ってこの動力を計測すること により、使用者で使うことのできる流体粘度に比例した信号を生成することがで きる。 圧力及び密度を計測するのに又速度輪郭の影響を計測し補償する際に二重振動 モードの使用について以上述べた。これ等の目的に対し半径方向モード及び曲げ モードの振動を共に述べた。これ等の種類の振動モードの使用のほかに、前記し た方法を使い圧力及び密度の測定のために第2モードの振動に対しねじりモード の振動を使うことがでる。ねじりモードの振動の例には、流れ導管又は表面がそ の対称軸のまわりに流れ導管又は表面が回転するモードである。第1図の実施例 ではねじりモードの振動を従って、流動流体28の軸線と同じである縦方向軸線 のまわりに回転する流れ導管1により説明する。圧力及び密度の測定のために第 1半径方向モードと協働して使う基準モードとしてねじり振動モードを使う利点 は、圧力及び密度の変化によるねじりの振動の振動数の変化が半径方向モード又 は曲げモードの場合とは著しく異なり密度及び圧力の測定を向上させることがで きることである。 以上述べた所から明らかなように本発明は、(1)流体内に挿入可能でありこ の流体により包囲可能である本体と、(2)前記流体内でコオリオ力を発生する 前記本体の振動表面を半径方向モードの振動で振動させるように前記本体内に配 置された振動手段と、(3)前記流体内に発生するコオリオ力の関数である前記 表面の運動を計測するように、前記表面に結合された計測手段と、(4)前記流 体の特質を前記表面の前記運動の関数として測定するように、前記 計測手段に結合された測定手段とを包含する。流体の特質を計測する計測装置を 提供するものである。 以上本発明及びその利点を詳細に説明したが、本発明はなおその精神を逸脱し ないで種種の変化変型を行うことができるのはもちろんである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG), AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB ,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TT, UA,UG,UZ,VN (72)発明者 キャムブル,スティーヴン、ダブルュー アメリカ合衆国カララドウ州80501、ロー ングマント、サンセット・ドライヴ 2540 番 アパートマント・エフ125 (72)発明者 ハーン,デイヴィド、ティー アメリカ合衆国カララドウ州80501、ロー ングマント、デニスン・サークル 1506番

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.本体軸線のまわりの円周方向成分を実質的に含まない流体内に挿入可能であ り、かつこの流体により包囲可能である本体と、 前記流体内でコリオリ力を発生する本体の表面を、半径方向モードの振動で振 動させるように、前記本体内に配置された振動手段と、 前記流体内に発生するコリオリ力の関数である前記表面の運動を計測するよう に、前記表面に結合された計測手段と、 前記流体の特質を前記表面の前記運動の関数として測定するように、前記計測 手段に結合された測定手段と、 を包含する、流体の特質を計測する計測装置。 2.前記振動手段が、前記表面を2つの半径方向モードの振動で振動させる請求 の範囲第1項記載の計測装置。 3.前記計測手段が、前記表面の前記運動の位相の変化を計測する請求の範囲第 1項記載の計測装置。 4.前記計測手段が、前記表面の前記運動の振幅の変化を計測する請求の範囲第 1項記載の計測装置。 5.前記本体を細長くし、前記流体が前記本体の縦方向軸線に沿って流れる請求 の範囲第1項記載の計測装置。 6.前記本体を細長くし、前記流体が前記本体の横方向軸線に沿って流れる請 求の範囲第1項記載の計測装置。 7.前記計測装置を導管内に配置し、前記流体を前記計測装置と前記導管との間 に配置することができる請求の範囲第1項記載の計測装置。 8.前記計測装置を導管内に配置し、前記流体を前記計測装置と前記導管との間 に配置することができ、前記計測手段を前記導管に結合した請求の範囲第1項記 載の計測装置。 9.前記導管を振動させる振動手段をさらに備えた請求の範囲第7項記載の計測 装置。 10.前記導管の運動の変化を感知する感知手段をさらに備えた請求の範囲第8 項記載の計測装置。 11.前記特質が、前記流体の質量流量である請求の範囲第1項記載の計測装置 。 12.前記特質が、前記流体の圧力である請求の範囲第1項記載の計測装置。 13.前記特質が、前記流体の密度である請求の範囲第1項記載の計測装置。 14.前記特質が、前記流体の粘度である請求の範囲第1項記載の計測装置。 15.本体軸線のまわりの円周方向成分を実質的に含まない流体内に本体表面 を振動させる振動手段を備えた本体を挿入する段階と、 前記流体内にコリオリ力を発生させる前記本体の前記振動する本体表面を前記 振動手段により半径方向モードの振動で振動させる段階と、 前記流体内に発生したコリオリ力の関数である前記本体表面の運動を、この本 体表面に結合された計測手段により計測する段階と、 前記流体の特質を前記本体表面の前記運動の関数として測定する段階と、 を包含する、流体の特質を計測する計測方法。 16.前記本体表面を、2つの半径方向モードの振動で振動させる段階をさらに 包含する請求の範囲第15項記載の計測方法。 17.前記計測する段階が、前記本体表面の前記運動の位相の変化を計測する段 階を包含する請求の範囲第15項記載の計測方法。 18.前記計測する段階が、前記本体表面の前記運動の振幅の変化を計測する段 階を包含する請求の範囲第15項記載の計測方法。 19.前記本体を細長くし、前記流体が前記本体の縦方向軸線に沿って流れる請 求の範囲第15項記載の計測方法。 20.前記本体を細長くし、前記流体が前記本体の横方向軸線に沿って流れる請 求の範囲第15項記載の計測方法。 21.計測装置を導管内に配置し、前記流体を前記計測装置と前記導管との間に 配置する請求の範囲第15項記載の計測方法。 22.前記計測装置を導管内に配置し、前記流体を前記計測装置と前記導管との 間に配置し、前記計測手段を前記導管に結合する請求の範囲第15項記載の計測 方法。 23.前記導管を振動させる手段をさらに備える請求の範囲第22項記載の計測 方法。 24.前記導管の運動の変化を感知する感知手段をさらに備えた請求の範囲第2 3項記載の計測方法。 25.前記特質が、前記流体の質量流量である請求の範囲第15項記載の計測方 法。 26.前記特質が、前記流体の圧力である請求の範囲第15項記載の計測方法。 27.前記特質が、前記流体の密度である請求の範囲第15項記載の計測方法。 28.前記特質が、前記流体の粘度である請求の範囲第15項記載の計測方法。 29.流れ導管内の流体の特質を計測する計測装置を備えた、流体を処理する処 理システムにおいて、 (1)(1a)本体軸線のまわりの円周方向成分を実質的に含まない流体内に挿 入可能であり、この流体により包囲可能である細長い本体と、 (1b)この本体内に配置され、前記流体内でコリオリ力を発生する前記 本体の表面を、半径方向モードの振動で振動させる振動手段と、 (1c)前記表面に結合され、前記流体内に発生するコリオリ力の関数で ある前記表面の運動を計測する計測手段と、 (1d)この計測手段に結合され、前記流体の特質を前記表面の前記運動 の関数として測定する測定手段と、 を備え、流れ導管内の流体の特質を計測する計測装置と、 (2)前記計測装置を包囲する導管と、 前記計測装置と前記導管との間に配置できる流体と、 前記導管に結合された計測手段と、 (3)前記導管を振動させることによって前記処理システムにより、 前記流体の質量流量、 圧力、 密度及び 粘度 から成る群から選定した前記特質を計測できる振動手段と、 を包含する、流体を処理する処理システム。 30.前記導管の運動の変化を感知する感知手段を備えた請求の範囲第29項記 載の処理システム。 31.前記振動手段が、前記表面を2つの半径方向モ−ドの振動で振動させる請 求の範囲第29項記載の処理システム。 32.前記計測手段が、前記表面の前記運動の位相の変化を計測する請求の範囲 第29項記載の処理システム。 33.前記計測手段が、前記表面の前記運動の振幅の変化を計測する請求の範囲 第29項記載の処理システム。 34.前記流体が、前記本体の縦方向軸線に沿って流れる請求の範囲第29項記 載の処理システム。 35.前記流体が、前記本体の横方向軸線に沿って流れる請求の範囲第29項記 載の処理システム。 36.流れ導管内の流体の特質を計測する計測装置において、 前記流れ導管の変形を生じさせる半径方向モ−ドの振動を前記の流れ導管に誘 起する誘起手段と、 前記変形の変化を計測する計測手段と、 前記流れ導管内に位置し、この流れ導管内の前記流体の角速度こう配を修正す る修正手段と、 を包含する計測装置。 37.前記流れ導管の振動を前記修正手段の振動に結合することにより、この修 正手段を前記半径方向モ−ド振動に関連して振動させるようにした請求の範囲第 36項記載の計測装置。 38.前記誘起手段が、前記流れ導管を2つの半径方向モ−ドの振動で振動させ る請求の範囲第36項記載の計測装置。 39.前記計測手段が、前記流れ導管の前記変形の位相の変化を計測する請求 の範囲第36項記載の計測装置。 40.前記計測手段が、前記流れ導管の前記変形の振幅の変化を計測する請求の 範囲第36項記載の計測装置。 41.前記流体が、前記本体の縦方向軸線に沿って流れる請求の範囲第36項記 載の計測装置。 42.前記流体が、前記本体の横方向軸線に沿って流れる請求の範囲第36項記 載の計測装置。 43.前記特質が、前記流体の質量流量である請求の範囲第36項記載の計測装 置。 44.前記特質が、前記流体の圧力である請求の範囲第36項記載の計測装置。 45.前記特質が、前記流体の密度である請求の範囲第36項記載の計測装置。 46.前記特質が、前記流体の粘度である請求の範囲第36項記載の計測装置。 47.前記流れ導管の一方の端部に固定した入口マニホルドと、 前記流れ導管の反対側の端部に固定した出口マニホルドと、 を備えた請求の範囲第36項記載の計測装置。 48.前記流れ導管と一体であり、この流れ導管のまわりに規定量の圧力を含 む圧力密の室を形成する圧力密のケ−スを備えた請求の範囲第36項記載の計測 装置。 49.前記流れ導管の一方の端部に固定され、前記圧力密の室の第1の壁を形成 する入口マニホルドと、 前記流れ導管の反対側の端部に固定され、前記圧力密の室の第2の壁を形成す る出口マニホルドと、 を備えた請求の範囲第48項記載の計測装置。 50.前記圧力密のケ−スが、前記流れ導管の軸線方向応力を減少させる請求の 範囲第49項記載の計測装置。 51.前記流れ導管の内部に熱的に通ずる第1の温度センサと、 前記導管の外部に熱的に通ずる第2の温度センサと、 を備えた請求の範囲第36項記載の計測装置。 52.前記流れ導管に関連する振動を、この流れ導管の選定した部分に対し隔離 する隔離手段を備えた請求の範囲第36項記載の計測装置。 53.流れ導管内の流体の質量流量を計測する計測方法において、 前記流れ導管の変形を生じさせる半径方向モ−ドの振動を前記流れ導管に誘起 する段階と、 前記変形の変化を単一のセンサにより計測する段階と、 前記流れ導管内の前記流体の角速度こう配を、前記流れ導管内に位置させた修 正手段により修正する段階と、 を包含する計測方法。 54.前記流れ導管の振動を前記修正手段の振動に結合することにより、前記修 正手段を前記半径方向モ−ド振動に関連して振動させる請求の範囲第53項記載 の計測方法。 55.誘起手段により前記流れ導管を2つの半径方向モ−ド振動で振動させる請 求の範囲第53項記載の計測方法。 56.前記計測段階が、前記流れ導管の長さに沿って位置させた運動検出器によ り運動を検出する段階を包含する請求の範囲第53項記載の計測方法。 57.前記運動検出器により感知される前記運動の振幅の変化を計測することに より、前記変化を測定する請求の範囲第56項記載の計測方法。 58.前記流れ導管の内部の第1の温度を感知する段階と、 前記流れ導管の外部の第2の温度を感知する段階と、 をさらに包含する請求の範囲第53項記載の計測方法。 59.前記流れ導管を囲む圧力密のケ−スと、前記流れ導管との間に規定量の圧 力を加える段階をさらに包含する請求の範囲第53項記載の計測方法。
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