[发明专利]信号处理方法、信号处理装置及哥氏流量计

说明书

技术领域

本发明涉及通过检测与作用在流管的哥氏(Corioli)力成比例的相位差和/或振动频率来得到被测量流体的质量流量和/或密度的哥氏流量计。

背景技术

哥氏流量计是利用这样的原理的质量流量计：在支撑被测定流体流通的流管的两端且围绕其支撑点而沿与流管的流动方向垂直的方向施加振动时，作用在流管(以下将应该被施加振动的流管称作流量管(flow tube))的哥氏力与质量流量成比例。哥氏流量计是众所周知的，哥氏流量计的流量管的形状大致分为直管式与弯曲管式。

而且，哥氏流量计是这样的质量流量计：在两端支撑被测定流体流动的测定管且相对于支撑线而沿直角方向交替驱动所支撑的测定管的中央部时，在测定管的两端支撑部与中央部之间的对称位置检测与质量流量成比例的相位差信号。相位差信号是与质量流量成比例的量，但若驱动频率为固定(一定)，则能检测出相位差信号而作为测定管的观测位置上的时间差信号。

若测定管交替驱动的频率与测定管固有的频率相等，则由于可以得到与被测定流体的密度相应的固定的驱动频率，并且能以较小的驱动能量进行驱动，所以最近一般都是以固有频率来驱动测定管，并且检测出相位差信号而作为时间差信号。

直管式的哥氏流量计构成为，在施加与两端被支撑的直管的中央部直管轴垂直的方向的振动时，在直管的支撑部与中央部之间可以得到哥氏力导致的直管的位移差、即相位差信号，基于该相位差信号来探测质量流量。这样的直管式的哥氏流量计具有简单、紧凑、坚固的构造。然而，具有无法得到较高的检测灵敏度这样的问题。

与之相对，弯曲管式的哥氏流量计可以选择用于有效取出哥氏力的形状，在这方面优于直管式的哥氏流量计，实际上可以高灵敏度地检测质量流量。

而且，作为用于驱动流量管的驱动单元，一般而言将线圈和磁体组合使用。关于该线圈和磁体的安装，为了使线圈与磁体的位置关系的偏离最小，优选的是安装在相对于流量管的振动方向没有偏移的位置。因此，在包括并列的两条流量管的弯曲管式的哥氏流量计这样的并列的两条流量管中，安装为夹入线圈和磁体的状态。因此要进行设计，使得相对的两条流量管的距离以至少夹入线圈和磁体的程度分离。

在两条流量管存在于分别平行的面内的哥氏流量计，即口径较大的哥氏流量计或流量管的刚性较高的哥氏在流量计的情况下，由于需要提高驱动单元的功率，因此必须将较大的驱动单元夹入两条流量管之间。因此要进行设计，使得在作为流量管的根部的固定端部，该流量管彼此之间的距离也必然地变宽。

由一般已知的U形管的测定管构成的哥氏流量计1如图13所示，具有2条U形管状的测定管2、3的检测器4；以及转换器5而构成。

测定管2、3的检测器4包括：使测定管2、3谐振振动的励振器6；在通过该励振器6振动时检测在测定管2、3的左侧产生的振动速度的左速度传感器7；在通过该励振器6振动时检测在测定管2、3的右侧产生的振动速度的右速度传感器8；以及检测在振动速度检测时的测定管2、3内流动的被测定流体的温度的温度传感器9。这些励振器6、左速度传感器7、右速度传感器8、温度传感器9分别与转换器5连接。

在该哥氏流量计1的测定管2、3内流动的被测定流体，从测定管2、3的右侧(设置有右速度传感器8一侧)向左侧(设置有左速度传感器7一侧)流动。

因此，由右速度传感器8检测的速度信号，为流入测定管2、3的被测定流体的入口侧速度信号。另外，由左速度传感器7检测的速度信号，为从测定管2、3流出的被测定流体的出口侧速度信号。

该哥氏流量计转换器5由驱动控制部10、相位测量部11、温度测量部12构成。

哥氏流量计转换器5具有图14所示的框结构。

即，哥氏流量计转换器5具有输入/输出端口15。在该输入/输出端口15设有构成驱动控制部10的驱动信号输出端子16。驱动控制部10将既定模式的信号从驱动信号输出端子16输出至安装在测定管2、3的励振器6，使测定管2、3谐振振动。

另外，检测振动速度的左速度传感器7、右速度传感器8当然可以分别是加速度传感器。

在该驱动信号输出端子16，通过放大器17连接有驱动电路18。在该驱动电路18中，生成使测定管2、3谐振振动的驱动信号，将该驱动信号输出至放大器17。在该放大器中，将输入的驱动信号放大，输出至驱动信号输出端子16。在该驱动信号输出端子16中，将从放大器17输出来的驱动信号输出至励振器6。