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JP2011064494A - Coriolis flowmeter and frequency measuring method - Google Patents

Coriolis flowmeter and frequency measuring method Download PDF

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JP2011064494A JP2009213395A JP2009213395A JP2011064494A JP 2011064494 A JP2011064494 A JP 2011064494A JP 2009213395 A JP2009213395 A JP 2009213395A JP 2009213395 A JP2009213395 A JP 2009213395A JP 2011064494 A JP2011064494 A JP 2011064494A
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泰美 小池
Yoshihiro Chimi
吉紘 知見
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coriolis flowmeter and a frequency measuring method having small errors and variations of measurement frequency even when noise is superimposed on a detection signal or a signal obtained by digitally processing the same. <P>SOLUTION: In the coriolis flowmeter 100 in which a measuring tube through which a measurement fluid flows is vibrated and which includes an in-phase digital filter means 21A detecting a vibration including coriolis force generated in the measurement fluid by the vibration and for output of a digital signal having a phase the same as the detection signal and an out-of-phase digital filter means 21B for output of a digital signal having a phase different from the detection signal by 90 degrees, the coriolis flowmeter includes a frequency calculation means 110 for calculating a frequency of the detection signal on the basis of the in-phase digital signal DA4 and the digital signal DA5 having the phase that is different by 90 degrees when a value based on the in-phase digital signal DA4 and the digital signal DA5 having the phase that is different by 90 degrees is outside a prescribed range. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、コリオリ流量計に関し、特に、検出信号の周波数測定に関するものである。   The present invention relates to a Coriolis flow meter, and more particularly to frequency measurement of a detection signal.

化学プラントなどで行われる流量制御において、コリオリ流量計が被測定流体の流量測定に用いられる。一例として、特許文献1にコリオリ流量計の構成が示されている。このようなコリオリ流量計について、図4、5を用いて説明する。   In flow control performed in a chemical plant or the like, a Coriolis flow meter is used for measuring a flow rate of a fluid to be measured. As an example, Patent Document 1 discloses a configuration of a Coriolis flow meter. Such a Coriolis flow meter will be described with reference to FIGS.

図4(a)はコリオリ流量計の検出部SNSの構成図、(b)は検出部SNSの動作を説明する動作説明図、図5はコリオリ流量計10の構成図である。   4A is a configuration diagram of the detection unit SNS of the Coriolis flow meter, FIG. 4B is an operation explanatory diagram illustrating the operation of the detection unit SNS, and FIG. 5 is a configuration diagram of the Coriolis flow meter 10.

まず、図4について説明する。図4(a)において、測定管は、例えばU字管方式など他の方式でも良いが、簡単のため直管方式のもので説明する。   First, FIG. 4 will be described. In FIG. 4A, the measurement tube may be another method such as a U-shaped tube method, but for simplicity, a measurement tube will be described.

1は被測定流体を流す測定管であり、被測定流体は左から右に流れる。測定管1の両端は支持部材2、3に固定されている。測定管1の中央部近傍には、測定管1を上下に機械振動をさせる加振器4が設置されている。   Reference numeral 1 denotes a measurement tube for flowing a fluid to be measured, and the fluid to be measured flows from left to right. Both ends of the measurement tube 1 are fixed to the support members 2 and 3. In the vicinity of the center portion of the measuring tube 1, a vibrator 4 is installed for mechanically vibrating the measuring tube 1 up and down.

そして、測定管1の支持部材2、3に固定されている近傍には、測定管1の振動を検出する上流センサ5A、下流センサ5Bが固定されている。また、支持部材3の近傍には温度補償に使用する温度センサ6が設けられている。以上によりセンサ部SNSが構成されている。   An upstream sensor 5 </ b> A and a downstream sensor 5 </ b> B for detecting vibration of the measurement tube 1 are fixed in the vicinity of the measurement tube 1 fixed to the support members 2 and 3. A temperature sensor 6 used for temperature compensation is provided in the vicinity of the support member 3. The sensor unit SNS is configured as described above.

図4(b)において、加振器4から測定管1にM1、M2に示すような1次モードの形状で振動が与えられている状態で、測定管1に被測定流体が流れると、被測定流体にコリオリ力が生じ、M3、M4に示すような2次モードの形状で測定管1が振動する。   In FIG. 4B, when a fluid to be measured flows through the measurement tube 1 in a state where vibration is applied from the vibrator 4 to the measurement tube 1 in the shape of the primary mode as indicated by M1 and M2, Coriolis force is generated in the measurement fluid, and the measurement tube 1 vibrates in a secondary mode shape as indicated by M3 and M4.

実際には、この2種類の振動パターンが重畳された形で測定管1が振動する。測定管1の振動による変形を、上流センサ5A、下流センサ5Bで検出した変位信号(検出信号)SA、SBに基づいて、コリオリ流量計は被測定流体の質量流量を測定する。   Actually, the measuring tube 1 vibrates in a form in which these two types of vibration patterns are superimposed. Based on the displacement signals (detection signals) SA and SB detected by the upstream sensor 5A and the downstream sensor 5B, the Coriolis flowmeter measures the mass flow rate of the fluid to be measured.

つぎに、図5について説明する。クロック信号発振器17は測定管1の振動とは関係なしに、所定のサンプリング周期を持つタイミング信号TCを生成する。   Next, FIG. 5 will be described. The clock signal oscillator 17 generates a timing signal TC having a predetermined sampling period regardless of the vibration of the measuring tube 1.

一方、変位信号SAは、例えばA×SIN(ω×t0)なる形でサンプルアンドホールド(T&H)回路18に出力され、ここでサンプリングの時点を決めるタイミング信号TCにより、順次サンプル/ホールドされる。ここで、Aは振幅(V)、ωは角速度(rad/s)、t0は任意の時点を示す。 On the other hand, the displacement signal SA is output to the sample and hold (T & H) circuit 18 in the form of A × SIN (ω × t 0 ), for example, and is sequentially sampled / held by the timing signal TC that determines the sampling time. . Here, A is the amplitude (V), ω is the angular velocity (rad / s), and t 0 is an arbitrary time point.

ホールドされた変位信号SAはアナログ/デジタル変換器(A/D)19に出力され、ここで順次デジタル信号DA2に変換されて、デジタル形式で処理されるローパスフイルタ(LPF)20に出力される。   The held displacement signal SA is output to an analog / digital converter (A / D) 19 where it is sequentially converted into a digital signal DA2 and output to a low-pass filter (LPF) 20 processed in digital form.

ローパスフイルタ(LPF)20は、測定管1の振動周波数付近よりも高い周波数成分を除去して、デジタルフイルタの1種であるFIRフイルタ21Aに、デジタル信号DA3として出力する。FIRとは、Finite Impulse Responseの略である。   The low-pass filter (LPF) 20 removes a frequency component higher than the vicinity of the vibration frequency of the measuring tube 1 and outputs it as a digital signal DA3 to an FIR filter 21A which is a kind of digital filter. “FIR” is an abbreviation for “Finite Impulse Response”.

FIRフイルタ21Aは、入力信号と同一位相の出力信号に変換する同相デジタルフイルタであり、その出力端には基本的にA×SIN(ω×t0)なる形のデジタル信号DA4を出力する。すなわち、FIRフイルタ21Aの出力信号DA4と変位信号SAとは、同一位相である。 The FIR filter 21A is an in-phase digital filter that converts an output signal having the same phase as the input signal, and basically outputs a digital signal DA4 in the form of A × SIN (ω × t 0 ) at its output end. That is, the output signal DA4 of the FIR filter 21A and the displacement signal SA have the same phase.

また、デジタル信号DA3は、同様にデジタルフイルタの1種であるFIRフイルタ21Bに出力される。FIRフイルタ21Bは、入力信号と90度異なる位相の出力信号に変換する異相デジタルフイルタであり、基本的にA×COS(ω×t0)なる形のデジタル信号DA5を出力する。すなわち、FIRフイルタ21Bの出力信号DA5と変位信号SAとは、90度位相が異なる。そして、これらのFIRフイルタ21AとFIRフイルタ21Bとでヒルベルト変換手段21を構成する。 Similarly, the digital signal DA3 is output to an FIR filter 21B, which is a kind of digital filter. The FIR filter 21B is a different-phase digital filter that converts an input signal into an output signal that is 90 degrees different from the input signal, and basically outputs a digital signal DA5 in the form of A × COS (ω × t 0 ). That is, the output signal DA5 of the FIR filter 21B and the displacement signal SA are 90 degrees out of phase. The FIR filter 21A and the FIR filter 21B constitute the Hilbert conversion means 21.

位相演算手段23は、デジタル信号DA4とデジタル信号DA5との比KA(=A×SIN(ω×t0)/A×COS(ω×t0))を演算する。この値はtan(ω×t0)に等しいので、さらに、そのtan-1(逆正接)を演算して、変位信号SAの位相θA2(=ω×t0)(rad)を演算する。 The phase calculating means 23 calculates a ratio KA (= A × SIN (ω × t 0 ) / A × COS (ω × t 0 )) between the digital signal DA4 and the digital signal DA5. Since this value is equal to tan (ω × t 0 ), the tan −1 (inverse tangent) is further calculated to calculate the phase θA2 (= ω × t 0 ) (rad) of the displacement signal SA.

また、変位信号SBは、例えばB×SIN(ω×t0+ΔΦ)なる形でサンプルアンドホールド(T&H)回路24に出力され、ここでサンプリングの時点を決めるタイミング信号TCにより、順次サンプル/ホールドされる。ここで、Bは振幅(V)、ωは角速度(rad/s)、t0は任意の時点、ΔΦは時点t0における変位信号SAに対する位相差(rad)を示す。 The displacement signal SB is output to the sample and hold (T & H) circuit 24 in the form of B × SIN (ω × t 0 + ΔΦ), for example, and is sequentially sampled / held by the timing signal TC that determines the sampling time. The Here, B is the amplitude (V), ω is the angular velocity (rad / s), t 0 is an arbitrary time point, and ΔΦ is a phase difference (rad) with respect to the displacement signal SA at the time point t 0 .

ホールドされた変位信号SBはアナログ/デジタル変換器(A/D)25に出力され、ここで順次デジタル信号DB2に変換されて、デジタル形式で処理されるローパスフイルタ(LPF)26に出力される。このローパスフイルタ(LPF)26はローパスフイルタ(LPF)20と同一の構成であり、ゲイン特性および群遅延特性なども共通に選定しておく。   The held displacement signal SB is output to an analog / digital converter (A / D) 25, where it is sequentially converted into a digital signal DB2 and output to a low-pass filter (LPF) 26 that is processed in digital form. The low-pass filter (LPF) 26 has the same configuration as the low-pass filter (LPF) 20, and gain characteristics, group delay characteristics, and the like are selected in common.

ローパスフイルタ(LPF)26は、ローパスフイルタ(LPF)20と同様に、測定管1の振動周波数付近よりも高い周波数成分を除去して、デジタルフイルタの1種であるFIRフイルタ27Aに、デジタル信号DB3として出力する。   Similarly to the low-pass filter (LPF) 20, the low-pass filter (LPF) 26 removes a frequency component higher than the vicinity of the vibration frequency of the measuring tube 1 and supplies the digital signal DB3 to the FIR filter 27A which is a kind of digital filter. Output as.

FIRフイルタ27Aは、FIRフイルタ21Aと同様に、入力信号と同相の出力信号に変換する同相デジタルフイルタであり、その出力端には基本的にB×SIN(ω×t0+ΔΦ)なる形のデジタル信号DB4を出力する。すなわち、FIRフイルタ27Aの出力信号DB4と変位信号SBとは、同一位相である。 Similar to the FIR filter 21A, the FIR filter 27A is an in-phase digital filter that converts it into an output signal having the same phase as the input signal, and basically has a digital output of B × SIN (ω × t 0 + ΔΦ) at its output end. The signal DB4 is output. That is, the output signal DB4 of the FIR filter 27A and the displacement signal SB have the same phase.

また、デジタル信号DB3は、デジタルフイルタの1種であるFIRフイルタ27Bに出力される。このFIRフイルタ27Bは、入力信号と90度異なる位相の出力信号に変換する異相デジタルフイルタであり、基本的にB×COS(ω×t0+ΔΦ)なる形のデジタル信号DB5を出力する。すなわち、FIRフイルタ27Bの出力信号DB5と変位信号SBとは、90度位相が異なる。そして、これらのFIRフイルタ27AとFIRフイルタ27Bとでヒルベルト変換手段27を構成している。 The digital signal DB3 is output to an FIR filter 27B, which is a kind of digital filter. This FIR filter 27B is a different-phase digital filter that converts it into an output signal having a phase different by 90 degrees from the input signal, and basically outputs a digital signal DB5 in the form of B × COS (ω × t 0 + ΔΦ). That is, the output signal DB5 of the FIR filter 27B and the displacement signal SB are 90 degrees out of phase. The FIR filter 27A and the FIR filter 27B constitute a Hilbert conversion means 27.

位相演算手段29は、デジタル信号DB4とデジタル信号DB5との比KB(=B×SIN(ω×t0+ΔΦ)/B×COS(ω×t0+ΔΦ))を演算する。この値はtan(ω×t0+ΔΦ)に等しいので、さらに、そのtan-1(逆正接)を演算して、変位信号SBの位相θB2(=ω×t0+ΔΦ)(rad)を演算する。 The phase calculating means 29 calculates the ratio KB (= B × SIN (ω × t 0 + ΔΦ) / B × COS (ω × t 0 + ΔΦ)) between the digital signal DB4 and the digital signal DB5. Since this value is equal to tan (ω × t 0 + ΔΦ), the tan −1 (inverse tangent) is further calculated to calculate the phase θB2 (= ω × t 0 + ΔΦ) (rad) of the displacement signal SB. .

位相差演算手段30は、位相演算手段23から順次出力される位相θA2と、位相演算手段29から順次出力される位相θB2との差(=ΔΦ)を演算して、平均化手段31を介して位相差θd2として順次出力する。この位相差θd2は、被測定流体の質量流量QMに比例する。   The phase difference calculating unit 30 calculates a difference (= ΔΦ) between the phase θA2 sequentially output from the phase calculating unit 23 and the phase θB2 sequentially output from the phase calculating unit 29, and the average unit 31 Output sequentially as phase difference θd2. This phase difference θd2 is proportional to the mass flow rate QM of the fluid to be measured.

時間遅れ手段32は、FIRフイルタ21A、21Bの出力処理タイミングt0の1つ前のタイミングt-1で取得した位相θA2(=ω×t-1)を、位相θA2’(rad)として保持している。なお、t-1は、t0より1つ前のタイミング時点を示す。また、FIRフイルタ21A、21Bの出力処理周期はTである。 Time delay means 32, FIR filter 21A, the phase [Theta] a2 obtained in the previous timing t -1 of the output process timing t 0 of 21B (= ω × t -1) , and held as the phase θA2 '(rad) ing. Note that t -1 indicates a timing point one time before t 0 . The output processing period of the FIR filters 21A and 21B is T.

周波数演算手段33は、位相演算手段23から位相θA2(=ω×t0)、時間遅れ手段32から位相θA2’(=ω×t-1)を受け取り、これらの位相θA2とθA2’との差を2πTで除算して、時点t0における変位信号SAの周波数fc(=(ω×t0−ω×t-1)/2πT)を演算する。 The frequency calculation means 33 receives the phase θA2 (= ω × t 0 ) from the phase calculation means 23 and the phase θA2 ′ (= ω × t −1 ) from the time delay means 32, and the difference between these phases θA2 and θA2 ′. Is divided by 2πT to calculate the frequency fc (= (ω × t 0 −ω × t −1 ) / 2πT) of the displacement signal SA at time t 0 .

平均化手段34は、多数のタイミング時点で求めた周波数fcの平均を演算し、平均周波数fc’として出力する。   The averaging means 34 calculates the average of the frequencies fc obtained at a number of timings and outputs the average as the average frequency fc '.

また、励振回路35には変位信号SAが入力され、この変位信号SAに対応する加振電圧を加振器4に出力し、加振器4を例えば正弦波状に駆動する。   In addition, the displacement signal SA is input to the excitation circuit 35, and an excitation voltage corresponding to the displacement signal SA is output to the vibration exciter 4 to drive the vibration exciter 4 in a sine wave shape, for example.

一方、温度センサ6からは、温度信号ST1がサンプルアンドホールド(T&H)回路37に出力され、サンプリングの時点を決めるタイミング信号TCによりホールドされた多数の温度信号は、アナログ/デジタル変換器(A/D)38でデジタル信号に変換されて平均化回路39に出力され、ここで平均されて平均温度信号ST2として出力される。   On the other hand, a temperature signal ST1 is output from the temperature sensor 6 to a sample and hold (T & H) circuit 37, and a number of temperature signals held by a timing signal TC that determines a sampling time point are converted into analog / digital converters (A / A). D) It is converted into a digital signal at 38 and outputted to the averaging circuit 39, where it is averaged and outputted as an average temperature signal ST2.

密度演算手段40は、平均周波数fc’と平均温度信号ST2とが入力されて、被測定流体の密度Dが、下記式(1)、(2)に基づいて演算される。基準温度において、被測定流体が測定管1に充満している状態の共振周波数をfv、測定管1が空の状態の共振周波数をf0、K1とK2を定数とすると、
fv=fc’+K1×ST2 (1)
D=K2×(f02−fv2)/fv2 (2)
として、密度信号Dが求められる。
The density calculating means 40 receives the average frequency fc ′ and the average temperature signal ST2, and calculates the density D of the fluid to be measured based on the following equations (1) and (2). At the reference temperature, when the resonance frequency when the fluid to be measured is filled in the measurement tube 1 is fv, the resonance frequency when the measurement tube 1 is empty is f0, and K1 and K2 are constants,
fv = fc ′ + K1 × ST2 (1)
D = K2 × (f0 2 −fv 2 ) / fv 2 (2)
As a result, a density signal D is obtained.

質量流量演算手段41には、密度信号D、平均周波数fc’、位相差θd2(=ΔΦ)および平均温度信号ST2が入力されて、被測定流体の質量流量QMが、下記式(3)に基づいて演算される。
QM=f(ST2)×f(D)×tan(θd2)/fc’ (3)
なお、f(ST2)は温度の補正項、f(D)は密度の補正項である。
The mass flow rate calculation means 41 receives the density signal D, the average frequency fc ′, the phase difference θd2 (= ΔΦ) and the average temperature signal ST2, and the mass flow rate QM of the fluid to be measured is based on the following formula (3). Is calculated.
QM = f (ST2) × f (D) × tan (θd2) / fc ′ (3)
Note that f (ST2) is a temperature correction term, and f (D) is a density correction term.

特開平7−181069号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-181069

周波数fcは、位相θA2とθA2’との差から演算される。位相θA2、θA2’は、デジタル信号DA4とデジタル信号DA5との比KAのtan-1を演算することによって求められる。 The frequency fc is calculated from the difference between the phases θA2 and θA2 ′. The phases θA2 and θA2 ′ are obtained by calculating tan −1 of the ratio KA between the digital signal DA4 and the digital signal DA5.

デジタル信号DA4とデジタル信号DA5にノイズ成分が重畳していなければ、比KA、位相θA2、θA2’および周波数fcは正確に求めることができる。   If no noise component is superimposed on the digital signal DA4 and the digital signal DA5, the ratio KA, the phases θA2, θA2 ', and the frequency fc can be accurately obtained.

デジタル信号DA4とデジタル信号DA5にノイズ成分(N)が重畳した場合、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5の絶対値(信号成分S)が大きければ、S/N比は大きくなり、ノイズ成分の影響は小さい。このため、比KA、位相θA2、θA2’および周波数fcの誤差(真値からのずれ)は小さい。   When the noise component (N) is superimposed on the digital signal DA4 and the digital signal DA5, if the absolute value (signal component S) of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 is large, the S / N ratio becomes large, and the influence of the noise component is small. For this reason, the error (deviation from the true value) of the ratio KA, the phases θA2, θA2 ′, and the frequency fc is small.

しかし、デジタル信号DA4またはデジタル信号DA5の絶対値が、ゼロ付近Z1の範囲内にあって小さければ、S/N比は小さくなり、ノイズ成分の影響は大きい。このため、比KA、位相θA2、θA2’および周波数fcの誤差、ばらつきが大きくなる、という問題がある。   However, if the absolute value of the digital signal DA4 or the digital signal DA5 is small in the range of Z1 near zero, the S / N ratio is small and the influence of the noise component is large. For this reason, there is a problem that errors and variations in the ratio KA, the phases θA2, θA2 ′, and the frequency fc are increased.

本発明は、検出信号またはこれをデジタル処理した信号にノイズが重畳しても、測定周波数の誤差、ばらつきが小さいコリオリ流量計および周波数測定方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a Coriolis flowmeter and a frequency measurement method in which a measurement frequency error and variation are small even when noise is superimposed on a detection signal or a signal obtained by digitally processing the detection signal.

このような目的を達成するために、請求項1の発明は、
被測定流体が流れる測定管を振動させ、この振動によって前記被測定流体に生じるコリオリ力を含む振動を検出し、この検出信号と同一位相のデジタル信号を出力する同相デジタルフィルタ手段と、前記検出信号と90度異なる位相のデジタル信号を出力する異相デジタルフィルタ手段と、を有するコリオリ流量計において、
前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づく値が所定範囲外の場合、前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づいて、前記検出信号の周波数を算出する周波数算出手段、
を備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記周波数算出手段は、前記所定範囲としてゼロ付近を用い、前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号の値が前記所定範囲外の場合、前記周波数を算出することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記周波数算出手段は、前記所定範囲としてゼロ付近、第1所定値以上および第2所定値以下を用い、前記同一位相のデジタル信号と前記90度異なる位相のデジタル信号との比が前記所定範囲外の場合、前記周波数を算出することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記周波数算出手段は、前記所定範囲としてゼロ付近、第3所定値以上および第4所定値以下を用い、前記同一位相のデジタル信号と前記90度異なる位相のデジタル信号との比から求められる位相が前記所定範囲外の場合、前記周波数を算出することを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、
前記同相デジタルフィルタ手段または前記異相デジタルフィルタ手段の処理タイミングでカウントするカウント手段を備え、
前記周波数算出手段は、前記カウント手段のカウント値に基づいて周波数算出時間を求めるとともに、前記同一位相のデジタル信号と前記90度異なる位相のデジタル信号との比から、前記周波数算出時間の始点における第1位相および前記周波数算出時間の終点における第2位相を求め、前記第1位相と第2位相との差を前記周波数算出時間で除算することによって前記周波数を算出する、
ことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載の発明において、
前記所定範囲は変更できることを特徴とする。
請求項7の発明は、
被測定流体が流れる測定管を振動させ、この振動によって前記被測定流体に生じるコリオリ力を含む振動を検出し、この検出信号と同一位相のデジタル信号を出力する同相デジタルフィルタ手段と、前記検出信号と90度異なる位相のデジタル信号を出力する異相デジタルフィルタ手段と、を有するコリオリ流量計の周波数測定方法において、
前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づく値が所定範囲外であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによって、前記所定範囲外であると判定された場合、前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づいて、前記検出信号の周波数を算出する周波数算出ステップと、
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention of claim 1
In-phase digital filter means for vibrating a measurement tube through which the fluid to be measured flows, detecting vibration including Coriolis force generated in the fluid to be measured by the vibration, and outputting a digital signal having the same phase as the detection signal; and the detection signal And a Coriolis flow meter having a different-phase digital filter means for outputting a digital signal having a phase different by 90 degrees,
When a value based on the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees is out of a predetermined range, the frequency of the detection signal is set based on the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees. Frequency calculating means for calculating,
It is provided with.
The invention of claim 2 is the invention of claim 1,
The frequency calculating means uses near zero as the predetermined range, and calculates the frequency when values of the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees are outside the predetermined range. .
The invention of claim 3 is the invention of claim 1,
The frequency calculation means uses near zero, a first predetermined value or more and a second predetermined value or less as the predetermined range, and a ratio between the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees is out of the predetermined range. In this case, the frequency is calculated.
The invention of claim 4 is the invention of claim 1,
The frequency calculating means uses a vicinity of zero, a third predetermined value or more and a fourth predetermined value or less as the predetermined range, and a phase obtained from a ratio between the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees is obtained. When the frequency is outside the predetermined range, the frequency is calculated.
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4,
A counting means for counting at the processing timing of the in-phase digital filter means or the out-of-phase digital filter means,
The frequency calculating means obtains a frequency calculation time based on the count value of the counting means, and calculates a frequency at a starting point of the frequency calculation time from a ratio between the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees. Obtaining one phase and a second phase at an end point of the frequency calculation time, and calculating the frequency by dividing a difference between the first phase and the second phase by the frequency calculation time;
It is characterized by that.
The invention of claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5,
The predetermined range can be changed.
The invention of claim 7
In-phase digital filter means for vibrating a measurement tube through which the fluid to be measured flows, detecting vibration including Coriolis force generated in the fluid to be measured by the vibration, and outputting a digital signal having the same phase as the detection signal; and the detection signal And a Coriolis flow meter frequency measurement method having a different-phase digital filter means for outputting a digital signal having a phase different by 90 degrees from
A determination step of determining whether a value based on the digital signal of the same phase and the digital signal of the phase different by 90 degrees is out of a predetermined range;
A frequency calculating step of calculating a frequency of the detection signal based on the digital signal of the same phase and the digital signal of a phase different by 90 degrees when it is determined by the determination step that it is outside the predetermined range;
It is provided with.

本発明によれば、周波数算出手段は、検出信号と同一位相のデジタル信号および検出信号と90度異なる位相のデジタル信号に基づく値が所定範囲外の場合、同一位相のデジタル信号および90度異なる位相のデジタル信号に基づいて、検出信号の周波数を算出する。これによって、検出信号またはこれをデジタル処理した信号にノイズが重畳しても、測定周波数の誤差、ばらつきを小さくすることができる。   According to the present invention, when the value based on the digital signal having the same phase as the detection signal and the digital signal having the phase different by 90 degrees from the detection signal is out of the predetermined range, the frequency calculating means has the digital signal having the same phase and the phase different by 90 degrees. The frequency of the detection signal is calculated based on the digital signal. As a result, even if noise is superimposed on the detection signal or a signal obtained by digitally processing the detection signal, errors and variations in the measurement frequency can be reduced.

本発明を適用したコリオリ流量計の構成図の例である。It is an example of the block diagram of the Coriolis flowmeter to which this invention is applied. 本発明を適用した周波数算出処理のフローチャート図の例である。It is an example of the flowchart figure of the frequency calculation process to which this invention is applied. 本発明を適用した周波数算出処理を説明するための波形図の例である。It is an example of the wave form diagram for demonstrating the frequency calculation process to which this invention is applied. 背景技術で示した、コリオリ流量計の検出部の構成図(a)、検出部の動作を説明する動作説明図(b)の例である。It is the example of operation | movement explanatory drawing (b) explaining the structure figure (a) of the detection part of a Coriolis flow meter shown in background art, and operation | movement of a detection part. 背景技術で示したコリオリ流量計の構成図の例である。It is an example of the block diagram of the Coriolis flow meter shown by background art.

図1は、本実施例を適用したコリオリ流量計100の構成図であり、これを用いて説明する。なお、図1において、図5と同一のものは同一符号を付し説明を省略し、本実施例の特徴である周波数算出手段110を中心に説明を行う。   FIG. 1 is a configuration diagram of a Coriolis flow meter 100 to which the present embodiment is applied, and will be described using this. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the description will focus on the frequency calculation means 110 that is a feature of this embodiment.

まず、ヒルベルト変換手段21以降の周波数算出手段110の構成について説明する。周波数算出手段110は、ゼロ付近判定手段111A、111B、位相演算手段112、時間遅れ手段113、周波数演算手段114および平均化手段115を備える。   First, the structure of the frequency calculation means 110 after the Hilbert transform means 21 will be described. The frequency calculation means 110 includes near-zero determination means 111A and 111B, a phase calculation means 112, a time delay means 113, a frequency calculation means 114, and an averaging means 115.

コリオリ流量計100は、このような周波数算出手段110の他に、カウント手段120を備える。   The Coriolis flow meter 100 includes a counting unit 120 in addition to such a frequency calculation unit 110.

FIRフイルタ21Aのデジタル信号DA4は、ゼロ付近判定手段111Aおよび位相演算手段112に入力される。FIRフイルタ21Bのデジタル信号DA5は、ゼロ付近判定手段111Bおよび位相演算手段112に入力される。   The digital signal DA4 of the FIR filter 21A is input to the near zero determination unit 111A and the phase calculation unit 112. The digital signal DA5 of the FIR filter 21B is input to the near zero determination unit 111B and the phase calculation unit 112.

ゼロ付近判定手段111A、111Bの判定結果を表す出力信号は、位相演算手段112およびカウント手段120に入力される。   Output signals representing the determination results of the near-zero determination units 111A and 111B are input to the phase calculation unit 112 and the count unit 120.

位相演算手段112は、ゼロ付近判定手段111A、111Bの判定結果に基づいて、変位信号SAの位相θA2を、時間遅れ手段113および周波数演算手段114へ出力する。   The phase calculation means 112 outputs the phase θA2 of the displacement signal SA to the time delay means 113 and the frequency calculation means 114 based on the determination results of the near zero determination means 111A and 111B.

周波数演算手段114は、位相演算手段112から位相θA2、時間遅れ手段113から位相θA2’およびカウント手段120からカウント値Nを受け取り、変位信号SAの周波数fcを演算する。   The frequency calculation means 114 receives the phase θA2 from the phase calculation means 112, the phase θA2 'from the time delay means 113, and the count value N from the count means 120, and calculates the frequency fc of the displacement signal SA.

平均化手段115は、多数のタイミング時点で求めた周波数fcの平均を演算し、平均周波数fc’として出力する。   The averaging means 115 calculates the average of the frequencies fc obtained at a number of timings and outputs the result as an average frequency fc ′.

つぎに、周波数算出処理の動作について、図2を用いて説明する。図2は、周波数算出処理のフローチャートである。   Next, the operation of the frequency calculation process will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart of the frequency calculation process.

図2のステップS10において、FIRフイルタ21Aは、入力信号DA3に対してヒルベルト変換処理を行い、A×SIN(ω×t0)のデジタル信号DA4を出力する。 In step S10 of FIG. 2, the FIR filter 21A performs a Hilbert transform process on the input signal DA3 and outputs a digital signal DA4 of A × SIN (ω × t 0 ).

ステップS20において、FIRフイルタ21Bは、入力信号DA3に対してヒルベルト変換処理を行い、A×COS(ω×t0)のデジタル信号DA5を出力する。 In step S20, the FIR filter 21B performs Hilbert transform processing on the input signal DA3, and outputs a digital signal DA5 of A × COS (ω × t 0 ).

ステップS30において、位相演算手段112は、デジタル信号DA4をデジタル信号DA5で除算した比KA(=A×SIN(ω×t0)/A×COS(ω×t0))を演算する。 In step S30, the phase calculating means 112 calculates a ratio KA (= A × SIN (ω × t 0 ) / A × COS (ω × t 0 )) obtained by dividing the digital signal DA4 by the digital signal DA5.

ステップS40において、位相演算手段112は、比KAのtan-1(逆正接)を演算して、変位信号SAの位相θA2(=ω×t0)を求める。 In step S40, the phase calculating means 112 calculates tan −1 (inverse tangent) of the ratio KA to obtain the phase θA2 (= ω × t 0 ) of the displacement signal SA.

ステップS50において、ゼロ付近判定手段111Aは、デジタル信号DA4の値がゼロ付近Z1の範囲(所定範囲)外か否かを判定する。さらに、ゼロ付近判定手段111Bは、デジタル信号DA5の値がゼロ付近Z1の範囲(所定範囲)外か否かを判定する(判定ステップ)。   In step S50, the near zero determination unit 111A determines whether or not the value of the digital signal DA4 is out of the range (predetermined range) near zero Z1. Further, the near zero determination unit 111B determines whether or not the value of the digital signal DA5 is outside the range (predetermined range) of the near zero Z1 (determination step).

そして、デジタル信号DA4またはデジタル信号DA5の少なくともいずれか一方が、ゼロ付近Z1の範囲内であると判定された場合(ステップS50の「はい」)、ステップS60に移行し、カウント手段120は、カウント値をインクリメントする。ステップS60の実行後、周波数算出処理は終了し、つぎのFIRフイルタ21A、21Bの出力処理タイミングで、ステップS10以降を繰り返す。   If it is determined that at least one of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 is within the range of Z1 near zero ("Yes" in step S50), the process proceeds to step S60, and the counting means 120 counts Increment the value. After execution of step S60, the frequency calculation process ends, and the steps after step S10 are repeated at the output processing timing of the next FIR filters 21A and 21B.

すなわち、カウント手段120は、FIRフイルタ21A、21Bの出力処理タイミング(ステップS10、S20)で、デジタル信号DA4またはデジタル信号DA5の少なくともいずれか一方が、ゼロ付近Z1の範囲内であると判定された場合(ステップS50の「はい」)、インクリメントされる(ステップS60)。   That is, the counting unit 120 determines that at least one of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 is within the range of Z1 near zero at the output processing timing (steps S10 and S20) of the FIR filters 21A and 21B. If so ("Yes" in step S50), it is incremented (step S60).

一方、ステップS50において、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5のいずれもが、ゼロ付近Z1の範囲外であると判定された場合(ステップS50の「いいえ」)、ステップS70に移行する。   On the other hand, if it is determined in step S50 that both the digital signal DA4 and the digital signal DA5 are outside the range of Z1 near zero (“NO” in step S50), the process proceeds to step S70.

ステップS70において、周波数演算手段114は、カウント値NとFIRフイルタ21A、21Bの出力処理周期Tとを乗算して、周波数算出時間FT(=N×T)を演算する。   In step S70, the frequency calculation unit 114 calculates the frequency calculation time FT (= N × T) by multiplying the count value N by the output processing period T of the FIR filters 21A and 21B.

ステップS80において、周波数演算手段114は、位相θA2(=ω×t0)から位相θA2’(=ω×t-N)を減算した値を、周波数算出時間FTに2πを乗算した値で除算して、周波数fc(=(ω×t0−ω×t-N)/2πNT)を演算する(周波数算出ステップ)。なお、πは円周率である。 In step S80, the frequency calculation means 114 divides the value obtained by subtracting the phase θA2 ′ (= ω × t −N ) from the phase θA2 (= ω × t 0 ) by the value obtained by multiplying the frequency calculation time FT by 2π. Then, the frequency fc (= (ω × t 0 −ω × t −N ) / 2πNT) is calculated (frequency calculation step). Note that π is the circumference ratio.

なお、t-Nは、t0より周波数算出時間FT前のタイミング時点を示す。すなわち、位相θA2’は、t0より周波数算出時間FT前に行われた、ステップS40において演算された位相θA2を、時間遅れ手段113が位相θA2’として保持しておいた値である。 Note that t −N indicates a timing point before the frequency calculation time FT from t 0 . That is, the phase [Theta] a2 'were made to the frequency calculation time FT before t 0, the computed phase [Theta] a2, time delay means 113 is the phase [Theta] a2 in step S40' is a value which has been held as.

-Nは、周波数算出時間FTの始点であり、そのとき演算され保持された位相θA2’を第1位相と呼ぶ。また、t0は、周波数算出時間FTの終点であり、そのとき演算された位相θA2を第2位相と呼ぶ。 t −N is the start point of the frequency calculation time FT, and the phase θA2 ′ calculated and held at that time is called a first phase. Further, t 0 is the end point of the frequency calculation time FT, and the phase θA2 calculated at that time is called a second phase.

そして、ステップS90において、時間遅れ手段113は、位相θA2を位相θA2’として保持する。これは、つぎの周波数算出のための準備であり、現在の位相θA2は、つぎの周波数算出において、始点の位相θA2’(第1位相)として用いるためである。   In step S90, the time delay means 113 holds the phase θA2 as the phase θA2 ′. This is a preparation for the next frequency calculation, and the current phase θA2 is used as the starting phase θA2 ′ (first phase) in the next frequency calculation.

このステップS70からS90までの周波数算出処理は、図3において詳しく説明する(後述)。   The frequency calculation process from step S70 to step S90 will be described in detail with reference to FIG.

そして、ステップS100において、カウント手段120は、カウント値に初期値1を設定する。ステップS100の実行後、周波数算出処理は終了し、つぎのFIRフイルタ21A、21Bの出力処理タイミングで、ステップS10以降を繰り返す。   In step S100, the counting means 120 sets an initial value 1 to the count value. After the execution of step S100, the frequency calculation process ends, and the steps after step S10 are repeated at the output processing timing of the next FIR filters 21A and 21B.

つぎに、図2のステップS50からS100の処理を、図3を用いて具体的に説明する。   Next, the processing of steps S50 to S100 in FIG. 2 will be specifically described with reference to FIG.

まず、図3の概要について説明する。図3は、時間軸に対して、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5の値を黒丸でプロットし、黒丸を曲線で結んだものである。ここで、デジタル信号DA4の曲線はA×SIN(ω×t)を、デジタル信号DA5の曲線はA×COS(ω×t)を表す。   First, the outline of FIG. 3 will be described. In FIG. 3, the values of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 are plotted with black circles with respect to the time axis, and the black circles are connected with a curve. Here, the curve of the digital signal DA4 represents A × SIN (ω × t), and the curve of the digital signal DA5 represents A × COS (ω × t).

ゼロに対し上下(正負)に点線を引き、この点線の範囲をゼロ付近Z1の範囲(所定範囲)とする。   A dotted line is drawn vertically (positive and negative) with respect to zero, and the range of the dotted line is set to a range of Z1 near zero (predetermined range).

時間t1、t1a、t2・・・t11は、FIRフイルタ21A、21Bの出力処理タイミングであり、このタイミングでのデジタル信号DA4およびデジタル信号DA5の値を黒丸でプロットしてある。従って、各時間間隔(例えば、t1とt1aとの間隔)は、FIRフイルタ21A、21Bの出力処理周期Tである。   Times t1, t1a, t2,..., T11 are output processing timings of the FIR filters 21A and 21B, and the values of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 at this timing are plotted with black circles. Therefore, each time interval (for example, the interval between t1 and t1a) is the output processing cycle T of the FIR filters 21A and 21B.

時間t1、t2・・・t11の下段に示したθA2は、各時間において、図2のステップS40で演算された位相θA2を、それぞれθ1、θ2・・・θ11として示したものである。   .Theta.A2 shown in the lower part of time t1, t2... T11 indicates the phase .theta.A2 calculated in step S40 in FIG. 2 as .theta.1, .theta.2,.

θA2の下段に示した周波数算出時間FTは、各周波数算出時に用いる周波数算出時間(Tまたは2T)を示す。   The frequency calculation time FT shown in the lower part of θA2 indicates the frequency calculation time (T or 2T) used when calculating each frequency.

続けて、図3の詳細について説明する。デジタル信号DA4またはデジタル信号DA5の少なくともいずれか一方が、ゼロ付近Z1の範囲内であれば周波数fcの算出は行わない。また、いずれもゼロ付近Z1の範囲外であれば周波数fcの算出を行う。   Next, details of FIG. 3 will be described. If at least one of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 is within the range of Z1 near zero, the frequency fc is not calculated. If both are outside the range of near zero Z1, the frequency fc is calculated.

すなわち、時間t1a、t2a、t3a、t4a、t10aでは、周波数fcの算出は行わず、それ以外の時間では周波数fcの算出を行う。   That is, the frequency fc is not calculated at times t1a, t2a, t3a, t4a, and t10a, and the frequency fc is calculated at other times.

時間t2における周波数fcの算出処理について説明する。これを説明するために、まず時間t1における処理から説明を始める。   Processing for calculating the frequency fc at time t2 will be described. In order to explain this, the explanation starts from the processing at time t1.

時間t1において、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5の値はゼロ付近Z1の範囲外なので(図2のステップS50の「いいえ」)、図2のステップS70に移行する。   At time t1, since the values of the digital signals DA4 and DA5 are outside the range of Z1 near zero (“No” in step S50 in FIG. 2), the process proceeds to step S70 in FIG.

ここでは、図2のステップS70、S80の説明は省略し、ステップS90において、時間遅れ手段113は、位相θA2であるθ1を位相θA2’として保持する。これは、時間t2において周波数を算出するための準備である。そして、ステップS100において、カウント手段120は、カウント値に初期値1を設定する。   Here, the description of steps S70 and S80 in FIG. 2 is omitted, and in step S90, the time delay means 113 holds θ1, which is the phase θA2, as the phase θA2 ′. This is a preparation for calculating the frequency at time t2. In step S100, the counting means 120 sets an initial value 1 to the count value.

図3の時間t1aにおいて、デジタル信号DA4の値はゼロ付近Z1の範囲内なので(図2のステップS50の「はい」)、図2のステップS60に移行する。ステップS60において、カウント手段120は、カウント値をインクリメントし、カウント値Nは2になる。   At time t1a in FIG. 3, since the value of the digital signal DA4 is within the range of Z1 near zero (“Yes” in step S50 in FIG. 2), the process proceeds to step S60 in FIG. In step S60, the counting means 120 increments the count value, and the count value N becomes 2.

図3の時間t2において、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5の値はゼロ付近Z1の範囲外なので(図2のステップS50の「いいえ」)、図2のステップS70に移行する。   At time t2 in FIG. 3, since the values of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 are outside the range of Z1 near zero (“No” in step S50 in FIG. 2), the process proceeds to step S70 in FIG.

図2のステップS70において、周波数演算手段114は、周波数算出時間FTを演算する。ここでは、変位信号SAの時間t1からt2までの波形の周波数を算出するので、周波数算出時間FTは、時間t1からt2までの時間となる。   In step S70 of FIG. 2, the frequency calculation means 114 calculates the frequency calculation time FT. Here, since the frequency of the waveform of the displacement signal SA from time t1 to t2 is calculated, the frequency calculation time FT is the time from time t1 to t2.

具体的には、周波数算出時間FTは、カウント値N(=2)にFIRフイルタ21A、21Bの出力処理周期Tを乗算した値2Tとなる。   Specifically, the frequency calculation time FT is a value 2T obtained by multiplying the count value N (= 2) by the output processing period T of the FIR filters 21A and 21B.

そして、周波数算出時間FTの始点(時点t1)における位相はθ1(位相θA2’(第1位相))、周波数算出時間FTの終点(時点t2)における位相はθ2(位相θA(第2位相))となる。   The phase at the start point (time t1) of the frequency calculation time FT is θ1 (phase θA2 ′ (first phase)), and the phase at the end point (time t2) of the frequency calculation time FT is θ2 (phase θA (second phase)). It becomes.

従って、ステップS80において、周波数演算手段114は、位相θ2(第2位相)から位相θ1(第1位相)を減算した値を、2T(周波数算出時間)に2πを乗算した値で除算して、周波数fc(=(θ2−θ1)/4πT)を演算する。このように、時間t2において、周波数fcを演算することができる。   Accordingly, in step S80, the frequency calculation means 114 divides the value obtained by subtracting the phase θ1 (first phase) from the phase θ2 (second phase) by the value obtained by multiplying 2T (frequency calculation time) by 2π, The frequency fc (= (θ2−θ1) / 4πT) is calculated. Thus, the frequency fc can be calculated at time t2.

そして、時間t3における周波数算出の準備のために、位相θA2であるθ2を位相θA2’として保持し(ステップS90)、カウント値に初期値1を設定する(ステップS100)   Then, in preparation for frequency calculation at time t3, θ2, which is phase θA2, is held as phase θA2 '(step S90), and initial value 1 is set as the count value (step S100).

同様の処理によって、図3の時間t3、t4、t5において、周波数fcとしてそれぞれ、(θ3−θ2)/4πT)、(θ4−θ3)/4πT)、(θ5−θ4)/4πT)を演算する。   By the same processing, (θ3-θ2) / 4πT), (θ4-θ3) / 4πT), and (θ5-θ4) / 4πT) are calculated as frequencies fc at times t3, t4, and t5 in FIG. .

時間t5での周波数算出後、時間t6において、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5の値はゼロ付近Z1の範囲外なので(図2のステップS50の「いいえ」)、図2のステップS70に移行し、周波数算出が行われる。   After calculating the frequency at time t5, at time t6, the values of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 are outside the range of Z1 near zero (“No” in step S50 in FIG. 2), so the process proceeds to step S70 in FIG. Frequency calculation is performed.

カウント値Nは1なので、周波数算出時間FTはTとなる(ステップS70)。従って、周波数fcは、(θ6−θ5)/2πTとなる(ステップS80)。   Since the count value N is 1, the frequency calculation time FT is T (step S70). Accordingly, the frequency fc is (θ6-θ5) / 2πT (step S80).

同様の処理によって、図3の時間t7、t8、t9、t10、t11において、周波数fcとしてそれぞれ、(θ7−θ6)/2πT)、(θ8−θ7)/2πT)、(θ9−θ8)/2πT)、(θ10−θ9)/2πT)、(θ11−θ10)/4πT)を演算する。   By similar processing, at the times t7, t8, t9, t10, and t11 in FIG. 3, the frequencies fc are (θ7−θ6) / 2πT), (θ8−θ7) / 2πT), and (θ9−θ8) / 2πT, respectively. ), (Θ10−θ9) / 2πT), (θ11−θ10) / 4πT).

なお、ゼロ付近Z1の範囲は、ノイズの大きさ(例えば、振幅値)に応じた範囲とすることが好ましい。詳しくは、ノイズの大きさの数倍から数十倍の範囲とする、具体的には、ノイズの振幅が1mVの場合、ゼロ付近Z1の範囲は、例えば、−5mV〜+5mV、あるいは−50mV〜+50mVとする。   Note that the range of near zero Z1 is preferably a range according to the magnitude of noise (for example, an amplitude value). Specifically, the range of noise is several times to several tens of times. Specifically, when the noise amplitude is 1 mV, the range of Z1 near zero is, for example, −5 mV to +5 mV, or −50 mV to +50 mV.

デジタル信号DA4と比較するゼロ付近Z1の範囲の値と、デジタル信号DA5と比較するゼロ付近Z1の範囲の値とは、異なる値としてもよい。   The value near zero range Z1 compared with the digital signal DA4 may be different from the value near zero range Z1 compared with the digital signal DA5.

このように、周波数算出手段110は、デジタル信号DA4またはデジタル信号DA5の少なくともいずれか一方が、ゼロ付近Z1の範囲内である場合、周波数fcの算出を行わない。また、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5のいずれもが、ゼロ付近Z1の範囲外である場合、周波数fcの算出を行う。   Thus, the frequency calculation means 110 does not calculate the frequency fc when at least one of the digital signal DA4 and the digital signal DA5 is within the range of near zero Z1. Further, when both the digital signal DA4 and the digital signal DA5 are outside the range of near zero Z1, the frequency fc is calculated.

このような処理により、変位信号SAまたはこれをデジタル処理した信号DA2〜DA5にノイズが重畳した場合、ノイズの影響が大きいゼロ付近Z1の範囲内では周波数fcの算出を行わず、ノイズの影響が小さいゼロ付近Z1の範囲外では周波数fcの算出を行うことによって、測定周波数fcの誤差、ばらつきを小さくすることができる。   By such processing, when noise is superimposed on the displacement signal SA or the signals DA2 to DA5 obtained by digitally processing the displacement signal SA, the frequency fc is not calculated within the range of near zero Z1 where the influence of noise is large, and the influence of noise is exerted. By calculating the frequency fc outside the range of the small near zero Z1, errors and variations in the measurement frequency fc can be reduced.

また、周波数fcの算出に用いる周波数算出時間FTは、カウント手段120のカウント値Nから求められる。カウント値Nが、FIRフイルタ21A、21Bの出力処理タイミングでカウント(インクリメント)されることによって、正確な周波数算出時間FTおよび周波数fcを算出することができる。   The frequency calculation time FT used for calculating the frequency fc is obtained from the count value N of the counting means 120. By counting (incrementing) the count value N at the output processing timing of the FIR filters 21A and 21B, the accurate frequency calculation time FT and frequency fc can be calculated.

なお、カウント値は、図2のステップS60での処理の代わりに、ステップS20からS50の間においてインクリメントされ、ステップS100において初期値0を設定されてもよい。   The count value may be incremented between steps S20 and S50 instead of the process at step S60 in FIG. 2, and the initial value 0 may be set at step S100.

また、デジタル信号DA4、デジタル信号DA5をゼロ付近Z1の範囲と比較・判定する代わりに、デジタル信号DA4とデジタル信号DA5との比KA(ステップS30で演算)を、ゼロ付近Z2、第1所定値、第2所定値と比較・判定してもよい。この場合、位相演算手段112が比較・判定を行う。   Further, instead of comparing / determining the digital signal DA4 and the digital signal DA5 with the range of near zero Z1, the ratio KA (calculated in step S30) between the digital signal DA4 and the digital signal DA5 is set to near zero Z2, the first predetermined value. The second predetermined value may be compared and determined. In this case, the phase calculation means 112 performs comparison / determination.

デジタル信号DA4がゼロ付近Z1の範囲内の場合、KA=DA4/DA5から求められる比KAは、ゼロ付近Z2の範囲内となる。   When the digital signal DA4 is within the range of near zero Z1, the ratio KA obtained from KA = DA4 / DA5 is within the range of near zero Z2.

一方、デジタル信号DA5がゼロ付近Z1の範囲内の場合、デジタル信号DA4が正の値であれば、比KAは非常な大きな正の値(第1所定値)となり、デジタル信号DA4が負の値であれば、比KAは非常な小さな負の値(第2所定値)となる。   On the other hand, when the digital signal DA5 is within the range of Z1 near zero and the digital signal DA4 is a positive value, the ratio KA is a very large positive value (first predetermined value), and the digital signal DA4 is a negative value. If so, the ratio KA is a very small negative value (second predetermined value).

このため、ゼロ付近Z2、第1所定値以上および第2所定値以下を所定範囲とし、図2のステップS50において、比KAがこの所定範囲内であれば(ステップS50の「はい」)、ステップS60に移行する。   Therefore, the vicinity of zero Z2, the first predetermined value or more and the second predetermined value or less are set as the predetermined ranges, and if the ratio KA is within this predetermined range in step S50 of FIG. 2 (“Yes” in step S50), step The process proceeds to S60.

すなわち、比KAが、ゼロ付近Z2、第1所定値以上または第2所定値以下のいずれかであれば、ステップS60へ移行する。   That is, if the ratio KA is near zero Z2, greater than or equal to the first predetermined value or less than or equal to the second predetermined value, the process proceeds to step S60.

一方、比KAがこの所定範囲外であれば(ステップS50の「いいえ」)、ステップS70へ移行する。   On the other hand, if the ratio KA is outside this predetermined range (“No” in step S50), the process proceeds to step S70.

すなわち、比KAが、ゼロ付近Z2、第1所定値以上および第2所定値以下のいずれでもなければ、ステップS70へ移行する。   That is, if the ratio KA is not near zero Z2, not less than the first predetermined value and not more than the second predetermined value, the process proceeds to step S70.

また、デジタル信号DA4、デジタル信号DA5をゼロ付近Z1の範囲と比較・判定する代わりに、変位信号SAの位相θA2(ステップS40で演算)を、ゼロ付近Z3、第3所定値、第4所定値と比較・判定してもよい。この場合、位相演算手段112が比較・判定を行う。   Further, instead of comparing / determining the digital signal DA4 and the digital signal DA5 with the range of near zero Z1, the phase θA2 of the displacement signal SA (calculated in step S40) is set to near zero Z3, the third predetermined value, and the fourth predetermined value. You may compare and judge. In this case, the phase calculation means 112 performs comparison / determination.

デジタル信号DA4がゼロ付近Z1の範囲内の場合、θA2=tan-1(DA4/DA5)から求められる位相θA2は、ゼロ付近Z3の範囲内となる。 When the digital signal DA4 is in the range of near zero Z1, the phase θA2 obtained from θA2 = tan −1 (DA4 / DA5) is in the range of near zero Z3.

一方、デジタル信号DA5がゼロ付近Z1の範囲内の場合、デジタル信号DA4が正の値であれば、位相θA2は非常な大きな正の値(第3所定値)となり、デジタル信号DA4が負の値であれば、位相θA2は非常な小さな負の値(第4所定値)となる。   On the other hand, when the digital signal DA5 is in the range of Z1 near zero and the digital signal DA4 is a positive value, the phase θA2 becomes a very large positive value (third predetermined value), and the digital signal DA4 is a negative value. If so, the phase θA2 becomes a very small negative value (fourth predetermined value).

このため、ゼロ付近Z3、第3所定値以上および第4所定値以下を所定範囲とし、図2のステップS50において、位相θA2がこの所定範囲内であれば(ステップS50の「はい」)、ステップS60に移行する。   Therefore, the vicinity of zero Z3, the third predetermined value or more and the fourth predetermined value or less are set as the predetermined ranges, and if the phase θA2 is within the predetermined range in step S50 of FIG. 2 (“Yes” in step S50), step The process proceeds to S60.

すなわち、位相θA2が、ゼロ付近Z3、第3所定値以上または第4所定値以下のいずれかであれば、ステップS60へ移行する。   That is, if the phase θA2 is near zero Z3, greater than or equal to the third predetermined value or less than or equal to the fourth predetermined value, the process proceeds to step S60.

一方、位相θA2がこの所定範囲外であれば(ステップS50の「いいえ」)、ステップS70へ移行する。   On the other hand, if the phase θA2 is outside this predetermined range (“No” in step S50), the process proceeds to step S70.

すなわち、位相θA2が、ゼロ付近Z3、第3所定値以上および第4所定値以下のいずれでもなければ、ステップS70へ移行する。   That is, if phase θA2 is not near zero Z3, not less than the third predetermined value and not more than the fourth predetermined value, the process proceeds to step S70.

このように、図2のステップS50において、デジタル信号DA4およびデジタル信号DA5で判定する場合、判定変数は2つとなる。一方、比KAまたは位相θA2を用いる場合、判定変数は1つとなり、判定処理負荷および時間を低減できる。   As described above, in step S50 of FIG. 2, when the determination is performed using the digital signal DA4 and the digital signal DA5, there are two determination variables. On the other hand, when the ratio KA or phase θA2 is used, there is only one determination variable, and the determination processing load and time can be reduced.

また、図2のステップS50において、デジタル信号DA4、DA5、比KA、位相θA2のいずれかを組み合わせて判定を行ってもよい。複数の変数を組み合わせて判定を行うので、より確実に周波数fcの算出を行うか否かの判定が行われ、測定周波数fcの誤差、ばらつきをより小さくすることができる。   Further, in step S50 of FIG. 2, the determination may be performed by combining any one of the digital signals DA4 and DA5, the ratio KA, and the phase θA2. Since the determination is performed by combining a plurality of variables, it is determined whether or not the frequency fc is calculated more reliably, and the error and variation of the measurement frequency fc can be further reduced.

さらに、ゼロ付近Z1、Z2、Z3の範囲、第1所定値、第2所定値、第3所定値および第4所定値は、ユーザー等によって、入力手段や通信手段(図示しない)を介して設定変更することができる。   Further, the range of near zero Z1, Z2, and Z3, the first predetermined value, the second predetermined value, the third predetermined value, and the fourth predetermined value are set by the user or the like via input means or communication means (not shown). Can be changed.

周囲環境の変化によってノイズの大きさは変化することがある。ユーザー等は、ゼロ付近Z1、Z2、Z3の範囲、第1所定値、第2所定値、第3所定値および第4所定値を、ノイズの大きさに応じた値に変更することによって、ノイズの大きさに適応して、測定周波数fcの誤差、ばらつきを小さくすることができる。   The magnitude of noise may change due to changes in the surrounding environment. The user or the like changes the noise range by changing the range of the vicinity of zero Z1, Z2, and Z3, the first predetermined value, the second predetermined value, the third predetermined value, and the fourth predetermined value to values corresponding to the magnitude of the noise. It is possible to reduce the error and variation of the measurement frequency fc in accordance with the size of.

なお、変位信号SA、デジタル信号DA4、デジタル信号DA5の代わりに、変位信号SB、デジタル信号DB4、デジタル信号DB5を用いても、同様に、変位信号SBの周波数を算出することができる。   Note that the frequency of the displacement signal SB can be similarly calculated by using the displacement signal SB, the digital signal DB4, and the digital signal DB5 instead of the displacement signal SA, the digital signal DA4, and the digital signal DA5.

なお、ゼロ付近判定手段111A、111B、位相演算手段112、時間遅れ手段113、周波数演算手段114、平均化手段115およびカウント手段120は、プロセッサによって所定のプログラムに従って実行、または論理回路によって実現してもよい。   The near zero determination means 111A and 111B, the phase calculation means 112, the time delay means 113, the frequency calculation means 114, the averaging means 115 and the count means 120 are executed by a processor according to a predetermined program or realized by a logic circuit. Also good.

なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。また、前述した各手段の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned Example, In the range which does not deviate from the essence, many change and deformation | transformation are included. Moreover, combinations other than the combination of each means mentioned above can be included.

21A、21B、27A、27B FIRフィルタ
100 コリオリ流量計
110 周波数算出手段
111A、111B ゼロ付近判定手段
112 位相演算手段
113 時間遅れ手段
114 周波数演算手段
115 平均化手段
120 カウント手段
21A, 21B, 27A, 27B FIR filter 100 Coriolis flow meter 110 Frequency calculation means 111A, 111B Near zero determination means 112 Phase calculation means 113 Time delay means 114 Frequency calculation means 115 Averaging means 120 Count means

Claims (7)

被測定流体が流れる測定管を振動させ、この振動によって前記被測定流体に生じるコリオリ力を含む振動を検出し、この検出信号と同一位相のデジタル信号を出力する同相デジタルフィルタ手段と、前記検出信号と90度異なる位相のデジタル信号を出力する異相デジタルフィルタ手段と、を有するコリオリ流量計において、
前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づく値が所定範囲外の場合、前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づいて、前記検出信号の周波数を算出する周波数算出手段、
を備えたことを特徴とするコリオリ流量計。
In-phase digital filter means for vibrating a measurement tube through which the fluid to be measured flows, detecting vibration including Coriolis force generated in the fluid to be measured by the vibration, and outputting a digital signal having the same phase as the detection signal; and the detection signal And a Coriolis flow meter having a different-phase digital filter means for outputting a digital signal having a phase different by 90 degrees,
When a value based on the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees is out of a predetermined range, the frequency of the detection signal is set based on the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees. Frequency calculating means for calculating,
Coriolis flowmeter characterized by comprising.
前記周波数算出手段は、前記所定範囲としてゼロ付近を用い、前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号の値が前記所定範囲外の場合、前記周波数を算出することを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。   The frequency calculating means uses near zero as the predetermined range, and calculates the frequency when values of the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees are outside the predetermined range. The Coriolis flow meter according to claim 1. 前記周波数算出手段は、前記所定範囲としてゼロ付近、第1所定値以上および第2所定値以下を用い、前記同一位相のデジタル信号と前記90度異なる位相のデジタル信号との比が前記所定範囲外の場合、前記周波数を算出することを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。   The frequency calculation means uses near zero, a first predetermined value or more and a second predetermined value or less as the predetermined range, and a ratio between the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees is out of the predetermined range. The Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein the frequency is calculated. 前記周波数算出手段は、前記所定範囲としてゼロ付近、第3所定値以上および第4所定値以下を用い、前記同一位相のデジタル信号と前記90度異なる位相のデジタル信号との比から求められる位相が前記所定範囲外の場合、前記周波数を算出することを特徴とする請求項1に記載のコリオリ流量計。   The frequency calculating means uses a vicinity of zero, a third predetermined value or more and a fourth predetermined value or less as the predetermined range, and a phase obtained from a ratio between the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees is obtained. The Coriolis flowmeter according to claim 1, wherein the frequency is calculated when it is outside the predetermined range. 前記同相デジタルフィルタ手段または前記異相デジタルフィルタ手段の処理タイミングでカウントするカウント手段を備え、
前記周波数算出手段は、前記カウント手段のカウント値に基づいて周波数算出時間を求めるとともに、前記同一位相のデジタル信号と前記90度異なる位相のデジタル信号との比から、前記周波数算出時間の始点における第1位相および前記周波数算出時間の終点における第2位相を求め、前記第1位相と第2位相との差を前記周波数算出時間で除算することによって前記周波数を算出する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のコリオリ流量計。
A counting means for counting at the processing timing of the in-phase digital filter means or the out-of-phase digital filter means,
The frequency calculating means obtains a frequency calculation time based on the count value of the counting means, and calculates a frequency at a starting point of the frequency calculation time from a ratio between the digital signal having the same phase and the digital signal having a phase different by 90 degrees. Obtaining one phase and a second phase at an end point of the frequency calculation time, and calculating the frequency by dividing a difference between the first phase and the second phase by the frequency calculation time;
The Coriolis flowmeter according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記所定範囲は変更できることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のコリオリ流量計。   The Coriolis flowmeter according to any one of claims 1 to 5, wherein the predetermined range can be changed. 被測定流体が流れる測定管を振動させ、この振動によって前記被測定流体に生じるコリオリ力を含む振動を検出し、この検出信号と同一位相のデジタル信号を出力する同相デジタルフィルタ手段と、前記検出信号と90度異なる位相のデジタル信号を出力する異相デジタルフィルタ手段と、を有するコリオリ流量計の周波数測定方法において、
前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づく値が所定範囲外であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによって、前記所定範囲外であると判定された場合、前記同一位相のデジタル信号および前記90度異なる位相のデジタル信号に基づいて、前記検出信号の周波数を算出する周波数算出ステップと、
を備えたことを特徴とするコリオリ流量計の周波数測定方法。
In-phase digital filter means for vibrating a measurement tube through which the fluid to be measured flows, detecting vibration including Coriolis force generated in the fluid to be measured by the vibration, and outputting a digital signal having the same phase as the detection signal; and the detection signal And a Coriolis flow meter frequency measurement method having a different-phase digital filter means for outputting a digital signal having a phase different by 90 degrees from
A determination step of determining whether a value based on the digital signal of the same phase and the digital signal of the phase different by 90 degrees is out of a predetermined range;
A frequency calculating step of calculating a frequency of the detection signal based on the digital signal of the same phase and the digital signal of a phase different by 90 degrees when it is determined by the determination step that it is outside the predetermined range;
A method for measuring the frequency of a Coriolis flowmeter, comprising:
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4916836B1 (en) * 1969-03-11 1974-04-25
JPH05273272A (en) * 1992-01-16 1993-10-22 Hamamatsu Photonics Kk Timing-difference measuring system
JPH05281271A (en) * 1991-11-15 1993-10-29 Hitachi Ltd Frequency detector
JPH0783964A (en) * 1993-08-12 1995-03-31 Rockwell Internatl Corp Method for estimating amplitude and frequency of sine-wave signal, method for obtaining display of signal characteristic and system for monitoring plurality of analog-signal states in electronic circuit
JPH07120511A (en) * 1993-10-28 1995-05-12 Yokogawa Electric Corp Digital phase indicator
JPH07181069A (en) * 1993-12-24 1995-07-18 Yokogawa Electric Corp Coriolis mass flowmeter
JPH07218311A (en) * 1994-02-09 1995-08-18 Yokogawa Electric Corp Corioris mass flowmeter
JPH085679A (en) * 1994-06-17 1996-01-12 Hitachi Ltd Frequency detection method and device and power system stabilization system
JPH10197575A (en) * 1997-01-14 1998-07-31 Atr Ningen Joho Tsushin Kenkyusho:Kk Signal analysis method
JP2001251749A (en) * 2000-03-06 2001-09-14 Takaoka Electric Mfg Co Ltd Digital protection relay
JP2003130704A (en) * 2001-10-25 2003-05-08 Yokogawa Electric Corp Coriolis mass flowmeter
JP2005091255A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Kenwood Corp Tone signal frequency detector

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4916836B1 (en) * 1969-03-11 1974-04-25
JPH05281271A (en) * 1991-11-15 1993-10-29 Hitachi Ltd Frequency detector
JPH05273272A (en) * 1992-01-16 1993-10-22 Hamamatsu Photonics Kk Timing-difference measuring system
JPH0783964A (en) * 1993-08-12 1995-03-31 Rockwell Internatl Corp Method for estimating amplitude and frequency of sine-wave signal, method for obtaining display of signal characteristic and system for monitoring plurality of analog-signal states in electronic circuit
JPH07120511A (en) * 1993-10-28 1995-05-12 Yokogawa Electric Corp Digital phase indicator
JPH07181069A (en) * 1993-12-24 1995-07-18 Yokogawa Electric Corp Coriolis mass flowmeter
JPH07218311A (en) * 1994-02-09 1995-08-18 Yokogawa Electric Corp Corioris mass flowmeter
JPH085679A (en) * 1994-06-17 1996-01-12 Hitachi Ltd Frequency detection method and device and power system stabilization system
JPH10197575A (en) * 1997-01-14 1998-07-31 Atr Ningen Joho Tsushin Kenkyusho:Kk Signal analysis method
JP2001251749A (en) * 2000-03-06 2001-09-14 Takaoka Electric Mfg Co Ltd Digital protection relay
JP2003130704A (en) * 2001-10-25 2003-05-08 Yokogawa Electric Corp Coriolis mass flowmeter
JP2005091255A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Kenwood Corp Tone signal frequency detector

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