[发明专利]流量计

说明书

技术领域

本发明涉及科氏型质量流量计，该质量流量计通过强迫管振荡 来产生与通过管的流体的质量流量成比例地作用的力，即所谓科氏 力，并且通过检测管的上游侧和下游侧的振动的相位差来确定质量流 量。

背景技术

科氏型流量计利用振荡器强迫流过待测流体的流体管振荡，检 测随流体的质量流量而变化的、在流路的上游侧和下游侧产生的振动 的相位差，并从相位差确定质量流量。

这里，在描述本发明的技术问题之前，先描述科氏型质量流量 计的结构、原理等。

例如，在图11中，大致U形的流体管1形成待测量的测量流体 100的流路。测量流体100从流体管1的一端引入，穿过弯曲部分和 直管部分，以便从另一端排出。

大致U形的流体管1的两端都固定在支撑部分101上。从结构 力学的角度看，支撑部分101用作支撑流体管1的支撑件，使得流体 管1的两端都是相对于由下述振荡器2的振荡产生的振动而言的固定 端，即，该结构类似于流体管1以悬臂状态支撑的结构。结果，如图 13A的模型图所示，流体管1围绕如下轴线翘曲，该轴线的两端插入 在支撑部分101中，即，该轴线位于由振荡产生的振动的固定端处或 者固定端附近。

在图11中，振荡器2布置在流体管1的中间部分处。振荡器2 由固定在流体管1上的永磁体21和固定在底座102上的电磁驱动线 圈22构成。永磁体21(磁性物质)插入到电磁驱动线圈22中，并 且当振荡电路34使交变电流通过电磁驱动线圈22时，流体管1振荡。

另一方面，流体管1分别设置有第一检测器2A和第二检测器2B。 即，第一检测器2A和第二检测器2B沿着流体管1的流路布置在上游 侧和下游侧，并且相互隔开。图11的每个检测器2A、2B都是由已知 的电磁传感器构成的，并且当由永磁元件(磁性物质)构成的检测元 件23在线圈24内往复运动时检测振动的速度，所述振动的速度是流 体管1在竖直方向上的振动状态之一。

在图12中，与第一检测器2A检测到的振动速度相关的信号通 过一个检测电路33以便被传递到微机3的计算器32和传递到振荡电 路34。振荡电路34向构成振荡器2的电磁驱动线圈22提供电流， 该电流根据与第一检测器2A检测到的振动速度相关的信号的幅值和 正/负方向来确定，从而可施加正反馈。此时，以流体管1的特定固 有频率施加正反馈，该特定固有频率是难以克服振荡使振动衰减的频 率，以便产生振荡状态，由此该基频固有频率下的振动可以保持在恒 定的水平。这里，通过调整第一检测器2A的布置、正反馈的正/负方 向等，可以将流体管1的振动保持在从流体管1的多个固有频率中选 择的较高阶次的特定频率。

当设置成以基频固有频率振荡时，振荡使流体管1振动，同时 按照图13A中的单点划线L1、实线L0、双点划线L2的顺序上下翘曲。

另一方面，由于振荡和测量流体100的流动(图11)，称为科 氏力的力作用在流体管1上，由此如图13B所示，流体管1上下翘曲， 同时扭转。

科氏力的幅值与流过流体管1的流体的质量、流体的速度、振 荡的角速度成比例，并且科氏力的方向和流体的运动方向(速度矢量) 与流体管1振荡的角速度的矢量积的方向重合。在流体管1的入口侧 和出口侧，流体的流动方向是相反的。因此，科氏力在流体管1中产 生扭转的扭矩。该扭矩按照与振荡频率相同的频率变化，并且扭矩的 幅值与流体的质量流量具有预定的关系。

在图13A中由振荡导致的流体管1的翘曲和在图13B中由科氏 力产生的流体管1的扭转叠加在一起。图12的微机3的计算器32 根据扭转的幅值的相位，即根据各位置的振动的速度信号的相位差来 计算流过流体管1的流路的测量流体100的质量，其中所述速度信号 构成由检测器2A、2B和检测电路33、33检测的各振动的信息。

顺便提及，传统上已知一种流量计，其中设置了一对流体管1， 并且所述一对流体管1布置成镜像对称以便彼此面对(参见美国专利 U.S.P.4,756,198的首页，日本专利申请公开No.11-337383的图7， 以及日本专利申请公开No.2003-207380的图1)。