特許 6416092 改良されたメータゼロに関するコリオリ流量計および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6416092

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】改良されたメータゼロに関するコリオリ流量計および方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/84 20060101AFI20181022BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/84

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-527432(P2015-527432)

(86)(22)【出願日】2012年8月21日

(65)【公表番号】特表2015-524932(P2015-524932A)

(43)【公表日】2015年8月27日

(86)【国際出願番号】US2012051714

(87)【国際公開番号】WO2014031103

(87)【国際公開日】20140227

【審査請求日】2015年2月12日

【審判番号】不服2016-19384(P2016-19384/J1)

【審判請求日】2016年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】500205770

【氏名又は名称】マイクロ モーション インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ラオ， マノージ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィダテ， アナンド

(72)【発明者】

【氏名】カニンガム， ティモシー ジェイ．

【合議体】

【審判長】 小林 紀史

【審判官】 中塚 直樹

【審判官】 須原 宏光

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−１５３１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１２５５５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01F 1/84

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ以上のフローチューブ（２１０）を含む流量計アセンブリ（２０６）と、
前記流量計アセンブリ（２０６）に接続され、前記流量計アセンブリ（２０６）を振動させるように構成されたドライバ（２２０）と、
前記流量計アセンブリ（２０６）に接続され、前記流量計アセンブリ（２０６）から２つ以上の振動信号を生成するように構成された２つ以上のピックオフセンサ（２３０，２３１）と、
前記ドライバ（２２０）および前記２つ以上のピックオフセンサ（２３０，２３１）に接続されたメータ電子機器（２０）であって、前記ドライバ（２２０）に駆動信号を供給し、その結果生じた前記２つ以上の振動信号を前記２つ以上のピックオフセンサ（２３０，２３１）から受けるように構成されたメータ電子機器（２０）と、を備え、
前記２つ以上のピックオフセンサ（２３０，２３１）は、前記２つ以上の振動信号の間の全体の時間遅延および全体の位相差のうちの１つにおけるコリオリ流量計（２０５）のコリオリ振動モード応答を最大にする２つ以上の対応するピックオフセンサ位置に付けられる、コリオリ流量計（２０５）。

【請求項2】

前記２つ以上のピックオフセンサ位置は、流量ゼロの状態でのメータゼロ安定性を向上する、請求項１に記載のコリオリ流量計（２０５）。

【請求項3】

前記２つ以上のピックオフセンサ位置は、前記コリオリ流量計（２０５）の取付状態による影響を最小限にする、請求項１に記載のコリオリ流量計（２０５）。

【請求項4】

前記コリオリ流量計（２０５）は、低流量コリオリ流量計（２０５）を含む、請求項１に記載のコリオリ流量計（２０５）。

【請求項5】

コリオリ流量計（２０５）を形成する方法であって、
前記コリオリ流量計（２０５）の流量計アセンブリ（２０６）についてのモーダル解析を実行することと、
２つ以上のピックオフセンサの２つ以上の振動信号の間の全体の時間遅延および全体の位相差のうちの１つにおける前記コリオリ流量計（２０５）のコリオリ振動モード応答を最大にする２つ以上のピックオフセンサ位置を決定することと、
前記２つ以上のピックオフセンサ位置に、前記２つ以上の対応するピックオフセンサ（２３０，２３１）を付けることと、を含む、方法。

【請求項6】

前記２つ以上のピックオフセンサ位置は、流量ゼロの状態でのメータゼロ安定性を向上する、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記２つ以上のピックオフセンサ位置は、前記コリオリ流量計（２０５）の取付状態による影響を最小限にする、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記２つ以上のピックオフセンサ位置を決定することは、前記モーダル解析によって、実質的に最大のコリオリ振動モード応答を生成する前記２つ以上のピックオフセンサ位置を決定することを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項9】

前記モーダル解析は、各振動モードについてノード位置を決定すること、および、各振動モードによる前記コリオリ振動モードへの振動寄与を決定することを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項10】

前記コリオリ流量計（２０５）は、低流量コリオリ流量計（２０５）を含む、請求項５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コリオリ流量計のメータゼロ時間に関し、特に、改良されたメータゼロ時間に関する。

【背景技術】

【0002】

コリオリ質量流量計や振動密度計などの振動導管センサは、一般に、流れる物質を含む振動する導管の動きを検出して動作する。質量流量や密度などの導管内の物質に関連した特性は、導管と関連したモーショントランスデューサから受信した計測信号を処理することによって決定できる。振動する物質で満たされたシステムの振動モードは、一般に、収容する導管およびその中に含まれる物質の結合された質量、剛性および減衰の特性によって影響を受ける。

【0003】

典型的なコリオリ質量流量計は、システムにおいて、パイプラインの中で一列に並んで接続され、または、他の輸送システムと接続され、例えば流体、スラリー、乳液などの物質を運ぶ１つ以上の導管を含む。それぞれの導管は、例えば、単純な曲げ、ねじれ、径方向、および結合されたモードを含む、一組の固有振動モードを有するものとして見ることができる。

【0004】

典型的なコリオリ質量流量計測アプリケーションにおいて、物質が導管を流れるとき、導管は１つ以上の振動モードで励振され、導管の動きは、導管に沿って間隔をおいて配置された位置で計測される。励振は、一般に、周期的な方式で導管に摂動を加えるアクチュエータ、例えばボイスコイル型ドライバなどの電気機械装置から与えられる。２つのトランスデューサ（またはピックオフセンサ）が、一般に、流通管の振動応答を計測するために使用されて、一般に、アクチュエータの上流と下流の位置に設置される。質量流量は、間隔をおいて配置されたトランスデューサ位置におけるモーション間の時間遅延または位相差を計測することによって決定できる。ここで、時間遅延または位相差は、流れる物質のコリオリ力によって生じる。コリオリ力は、管の振動に起因する動く流体の方向変化により生じる。これらのコリオリ力は、センサ管に及ぼされて、振動の動きにおける摂動を生み出す。これらの摂動は、フローチューブの一方端をリードさせ、その他方端を遅らせ、リードする振動センサ信号と遅れる振動センサ信号において位相差を生み出す。

【0005】

ピックオフセンサは、とりわけ、ピックオフセンサから信号を受信し、質量流量計測結果を得るために信号を処理するメータ電子機器（または他の器具）に接続される。質量流量計測結果を生成するために、メータ電子機器は、振動の駆動周波数を使って、計測された位相遅延を時間遅延に変換できる。フローチューブを通過する質量流量（mass flow rate）は、
mass flow rate = FCF x Δt (1)
で与えられるように、この時間遅延（Δｔ）に正比例している。

【0006】

（FCF）は、例えば、メータの剛性、周囲温度、メータの構成、形状などの様々なメータ特性を考慮に入れる流量校正係数である。しかし、流れがない状態での実際の動作では、時間遅延（Δｔ）は、ゼロでない値を含むこともあり、流量を正確に測定するために、式において補償される必要がある。その結果、質量流量は、以下のように、より良く表すことができる。
mass flow rate = FCF x (Δt - Δt _z) (2)

【0007】

（Δｔ_ｚ）は、流れがない状態での時間遅延補正値であり、メータゼロ時間（meter zero term）とも呼ばれる。メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）は、ドライバとピックオフセンサとの間の位置、質量および／または減衰の非対称性が原因で、流れのない振動位相シフトを生じさせることがある。メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）はまた、フローチューブの駆動モードを用いたピックオフセンサのモーダル・インタラクションが原因で存在することがある。メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）は、ピックオフセンサおよびドライバ設計が原因で存在することがある。メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）は、環境の温度および温度の変化が原因で存在することがある。

【0008】

メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）やメータゼロ時間（Δｔ_ｚ）の安定性は、全体におけるフローチューブおよび／または流量計アセンブリの幾何的な非対称性、振動モード間の結合、減衰、およびメータ設置特徴および他の環境条件によって、大きな影響を受けることが当該技術分野においてよく知られている。

【0009】

これらのファクターは、メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）の振幅に寄与するだけではなく、経時的なメータゼロ時間（Δｔ_ｚ）の不安定さを生じさせうる。このことは、振り返って、特に高ターンダウンで、流量計の精度に影響する。メータターンダウンは、計測信号がノイズと区別できない、すなわち、あまりにも低流量であるので正確に計測できない、ゼロ流量のすぐ上の低流量帯を含む。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

これらの理由のために、メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）をできる限り小さく保つことが望まれる。大きなメータゼロ時間（Δｔ_ｚ）は、振動式の流量計において問題を示しうる。大きな振幅のメータゼロ時間（Δｔ_ｚ）は、小さな振幅のメータゼロ時間（Δｔ_ｚ）よりも不安定となりうる。大きな振幅のメータゼロ時間（Δｔ_ｚ）は、再ゼロ設定（re-zeroing）操作をより頻繁に必要としうる。

【0011】

再ゼロ設定操作は、振動式流量計を非作動にすることを必要とする。再ゼロ設定操作は、技術者による手動で且つ時間がかかる診断／調整を必要としうる。例えば、２０度より大きく温度が変化した時に、流量計のユーザは、一般に、流量計を再ゼロ設定することを求められる。

【0012】

メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）への温度の影響は、工場校正処理おいて補償されるが、一般に、メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）は調整可能ではない。メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）の安定性は、調整または補償することができない。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様において、コリオリ流量計は、１つ以上のフローチューブを含む流量計アセンブリと、流量計アセンブリに接続され、流量計アセンブリを振動させるように構成されたドライバと、流量計アセンブリに接続され、流量計アセンブリから２つ以上の振動信号を生成するように構成された２つ以上のピックオフセンサと、ドライバおよび２つ以上のピックオフセンサに接続されたメータ電子機器であって、ドライバに駆動信号を供給し、その結果生じた２つ以上の振動信号を２つ以上のピックオフセンサから受けるように構成されたメータ電子機器とを備え、２つ以上のピックオフセンサは、コリオリ流量計のコリオリ振動モードを最大にする２つ以上の対応するピックオフセンサ位置に付けられる。

【0014】

好ましくは、２つ以上のピックオフセンサ位置は、流量ゼロの状態でのメータゼロ安定性を向上する。

【0015】

好ましくは、２つ以上のピックオフセンサ位置は、コリオリ流量計の取付状態による影響を最小限にする。

【0016】

好ましくは、２つ以上のピックオフセンサ位置を決定する際、モーダル解析によって、実質的に最大のコリオリ振動モード応答を生成する２つ以上のピックオフセンサ位置を決定する。

【0017】

好ましくは、モーダル解析は、各振動モードについてノード位置を決定すること、および、各振動モードによるコリオリ振動モードへの振動寄与を決定することを含む。

【0018】

好ましくは、コリオリ流量計は、低流量コリオリ流量計を含む。

【0019】

本発明の一態様において、コリオリ流量計を形成する方法は、コリオリ流量計の流量計アセンブリについてのモーダル解析を実行することと、２つ以上の振動信号におけるコリオリ流量計のコリオリ振動モードを最大にする２つ以上のピックオフセンサ位置を決定することと、２つ以上のピックオフセンサ位置に、２つ以上の対応するピックオフセンサを付けることとを含む。

【0020】

好ましくは、２つ以上のピックオフセンサ位置は、流量ゼロの状態でのメータゼロ安定性を向上する。

【0021】

好ましくは、２つ以上のピックオフセンサ位置は、コリオリ流量計の取付状態による影響を最小限にする。

【0022】

好ましくは、２つ以上のピックオフセンサ位置を決定することは、モーダル解析によって、実質的に最大のコリオリ振動モード応答を生成する２つ以上のピックオフセンサ位置を決定することを含む。

【0023】

好ましくは、モーダル解析は、各振動モードについてノード位置を決定すること、および、各振動モードによるコリオリ振動モードへの振動寄与を決定することを含む。

【0024】

好ましくは、コリオリ流量計は、低流量コリオリ流量計を含む。

【0025】

同じ参照番号は、全ての図面における同じ要素を示す。図面は、必ずしも拡大縮小していない。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明に係るシングルカーブチューブのコリオリ流量計を示す。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るドライバおよび２つ以上のピックオフセンサの相対位置を示す。

【図3】図３は、コリオリ流量計の様々なフローチューブ振動または通常モードの例を示す。

【図4】図４は、コリオリ流量計の様々なフローチューブ振動または通常モードの例を示す。

【図5】図５は、コリオリ流量計の様々なフローチューブ振動または通常モードの例を示す。

【図6】図６は、コリオリ流量計の様々なフローチューブ振動または通常モードの例を示す。

【図7】図７は、本発明の一実施形態に係るコリオリ流量計を形成する方法のフローチャートである。

【図8】図８は、図の左側に一連の可能なピックオフ位置が示される、実質的に直角をなすチューブ形を有する本発明に係るシングルチューブのコリオリ流量計の図である。

【図9】図９は、図８のピックオフ位置に対する正規化されたΔｔ寄与のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１〜９および以下の説明は、本発明のベストモードを製造し、使用できる方法を当業者に教示するために、具体的な例を示す。発明の原理を教示するために、いくつかの従来の態様が、簡素化又は省略されている。当業者は、本発明の範囲に入るこれらの例からバリエーションを認識するだろう。当業者は、下に説明された機能が、本発明の複数のバリエーションを形成するための様々な方法で組み合わせることができることを認識するだろう。結果として、本発明は、下で説明された具体的な例に制限されず、特許請求の範囲およびそれらの同等物にのみ制限される。

【0028】

図１は、本発明に係るコリオリ流量計２０５を示す。本発明の実施形態のいずれかに係るコリオリ流量計２０５は、改良されたメータゼロ時間を有する。本発明の実施形態のいずれかに係るコリオリ流量計２０５は、メータゼロが改良された安定性を有する改良されたメータゼロ時間を有する。

【0029】

示された実施形態のコリオリ流量計２０５は、単一の湾曲したフローチューブ２１０、バランス構造物２０８、およびメータ電子機器２０を含む、流量計アセンブリ２０６を含むことができる。メータ電子機器２０は、例えば密度、質量流量、容積流量、合計された質量流量、温度、他の情報などの流れる物質の特徴を計測するために、リード線１１０，１１１，１１１’を介して流量計アセンブリ２０６に接続される。メータ電子機器２０は、通信パス２６を通じて情報をユーザまたは他のプロセッサに送ることができる。通信パス２６は、メータ電子機器２０がオペレータまたは他の電子システムとインタフェースすることを可能にする入力および出力手段を提供する。図１の説明は、単にコリオリ流量計の操作の例として与えられ、本発明の教示を制限することを意図していない。

【0030】

ドライバ、ピックオフセンサ、流通管、または振動の作動モードの数に関係なく、コリオリ流量計２０５がどのような態様の振動式流量計も含むことができることは、当業者にとって明白である。コリオリ流量計２０５が、真っ直ぐなフローチューブ、わずかに湾曲したフローチューブ、Ｕ字形のフローチューブ、デルタ形のフローチューブ、または他のどのような形のフローチューブパスも含むどのような幾何形状も有することができることは、理解される。いくつかの実施形態では、コリオリ流量計２０５は、コリオリ質量流量計として操作されうる。さらに、コリオリ流量計２０５が、代わりに、振動式の密度計として操作されうることは認識されるべきである。

【0031】

流量計アセンブリ２０６は、流れる物質を受けるための流路を定めるフローチューブ２１０を含む。フローチューブ２１０は、図示されるように、曲げられていてもよいし、あるいは、真っ直ぐな構造や不規則な構造などの他のどのような形で与えられてもよい。更なる流量計の形状および／または構造を使うことができ、それらは、明細書および特許請求の範囲の範囲内にある。

【0032】

流量計アセンブリ２０６が流れる物質を運ぶパイプラインシステムにインサートされるとき、その物質は、入口フランジ（図示せず）を通って流量計アセンブリ２０６に入り、それから、流れる物質の特徴が計測されるフローチューブ２１０を流れる。これに続き、流れる物質は、フローチューブ２１０を出て、出口フランジ（図示せず）を通過する。当業者は、フローチューブ２１０が適当な機器および／または構造を介してフランジと接続できることを理解する。示された実施形態において、フローチューブ２１０には、一般に、コネクタ２７０および２７１から延び、それらの外の先端でフランジに接続する端部分２１１と２１２が設けられる。

【0033】

流体は、液体を含むことができる。流体は、ガスを含むことができる。流体は、混入されたガスおよび／または混入された固体を含む液体などの多相流体を含むことができる。

【0034】

この例の流量計アセンブリ２０６は、少なくとも１つのドライバ２２０を含む。ドライバ２２０は、例えば、限定されないが、圧電要素、静電容量要素または電磁気のコイル／磁石装置を含む多くのよく知られる装置のうちの１つを含みうる。示された実施形態では、ドライバ２２０は、バランス構造物２０８の被駆動部材２５０に接続された第１部分と、フローチューブ２１０に接続された第２部分を含む。例えば、第１部分および第２部分は、ドライブコイルとドライブ磁石に相当しうる。この実施形態において、ドライバ２２０は、好ましくは、逆位相で被駆動部材２５０とフローチューブ２１０を動かす。デュアルフローチューブ実施形態では、ドライバ２２０は、２つのフローチューブを反対に振動させうる。

【0035】

被駆動部材２５０とフローチューブ２１０は、好ましくは、曲げ軸Ｗを中心に駆動される。その軸は、コネクタ２７０と２７１によってある程度定められうる。本発明の実施形態によれば、曲げ軸Ｗは、入口―出口チューブ軸と一致する。被駆動部材２５０は、ベース２６０から曲がる。当業者であれば、メータが、他のモードで、または、複数のモードで同時に、駆動されうることが分かる。ピックオフセンサ位置の最適化は、他のどのモードにも適用されうるが、ここでは曲げモードで説明される。

【0036】

図に示すように、流量計アセンブリ２０６は、少なくとも１つのピックオフを含む。示された実施形態には、一対のピックオフ２３０および２３１が設けられている。この実施形態の一態様によれば、ピックオフ２３０および２３１は、フローチューブ２１０の動きを計測する。この実施形態において、ピックオフ２３０および２３１は、個々のピックオフアーム２８０および２８１に位置付けられた第１部分と、フローチューブ２１０に位置付けられた第２部分を含む。ピックオフは、例えば、限定されないが、圧電要素、静電容量要素または電磁気のコイル／磁石装置を含む多くのよく知られる装置のうちの１つを含みうる。従って、ドライバ２２０のように、ピックオフの第１部分がピックオフコイルを含みうり、一方、ピックオフの第２部分がピックオフ磁石を含みうる。当業者であれば、フローチューブ２１０の動きが、流れる物質の特定の特性、例えば、フローチューブ２１０を流れる物質の質量流量または密度と関連することが分かる。

【0037】

当業者は、メータ電子機器２０がピックオフ２３０および２３１からピックオフ信号を受信し、ドライバ２２０に駆動信号を供給することが分かる。メータ電子機器２０は、例えば、密度、質量流量、容積流量、合計された質量流量、温度、他の情報などの流れる物質の特性を計測するために、ピックオフ信号を処理することができる。メータ電子機器２０は、振動応答を処理し、一般に、信号の応答周波数および／または信号間の位相差を決定する。メータ電子機器２０はまた、例えば１つ以上温度センサ（図示せず）や１つ以上圧力センサ（図示せず）から１つ以上の他の信号を受信して、流れる物質の特性を計測するために、この情報を使用することができる。他の振動応答特性および／または流量計測も考えられ、明細書および特許請求の範囲の範囲内にある。当業者であれば、センサの数や型式は、特定の計測される特性によることを理解するだろう。

【0038】

流量計アセンブリ２０６はまた、ケース３００並びにケースコネクタ５９０および５９１も含みうる。ケースコネクタ５９０および５９１は、フローチューブ２１０に接続された第１部分５９５およびケース３００に接続された第２部分５９６を含みうる。図に示すように、ケースコネクタ５９０および５９１は、好ましくは、フランジとコネクタ２７０，２７１間に位置付けられた導管を支持している唯一の構造物である。

【0039】

コリオリ流量計は、１つ又は複数のフローチューブを含みうる。コリオリ流量計は、真っ直ぐ又は曲がっているフローチューブを含みうる。コリオリ流量計は、いかなる形状のフローチューブも含みうり、いかなる形状のいかなる関連構造物も含みうる。コリオリ流量計は、液体、ガス、または、液体、ガスおよび／または固体の混合物を含むいかなる流れる物質用にも設計されうる。コリオリ流量計は、高流量若しくは低流量用に、または、いかなる密度も有する流れる物質用に設計されうる。

【0040】

作動時、ドライバ２２０は、フローチューブ２１０における振動を引き起こし、２つ以上のピックオフセンサ２３０，２３１は、対応する振動信号を生成する。振動信号は、２つ以上のピックオフセンサ２３０，２３１で計測された複数の重ね合わされた振動の特性を示しうる。これらの振動のモードのうちの１つ又は複数は、コリオリ振動モードに寄与する。

【0041】

従来技術のデュアルチューブのコリオリ流量計において、最適なピックオフセンサ位置は、振動の二次曲げモードを定める節点にピックオフセンサを位置づけることによって試みられていた。この例は、ケージ（Ｃａｇｅ）らに米国特許番号５３０１５５７号で提供される。デュアルチューブのコリオリ流量計のピックオフセンサを二次曲げモードを定めるノードに位置付けることは、二次曲げモードとコリオリモード振動の可能な重ね合わせからコリオリモード振動（すなわち、リードし、遅れる態様）を切り離すために機能する。それは、コリオリ振動モードが他の振動モードと結合するシングルチューブのコリオリ流量計の欠点でもある。

【0042】

図２は、本発明の実施形態に係るドライバ２２０および２つ以上のピックオフセンサ２３０および２３１の相対位置を示す。２つ以上のピックオフセンサ２３０および２３１が、曲げ軸Ｗとドライバ２２０との間に位置付けられることが図から分かる。２つ以上のピックオフセンサ２３０および２３１は、ある実施形態では、ドライバ２２０から実質的に等距離でありうる。しかしながら、本願明細書および特許請求の範囲によって決定されるピックオフセンサ位置は、ピックオフセンサの対称な又は規則的な配置に制限されないことが理解されるべきである。

【0043】

曲げ軸Ｗは、ドライバ２２０により生み出された振動力によって摂動を受けたときに周期的に曲がる振動可能なスパンをつくりだすように位置づけられうる。曲げ軸Ｗは、ブレースバー、バランスビーム、ケーシング、または他の構造物により、つくり出されうる。

【0044】

ドライバ２２０からの（および／または曲げ軸Ｗからの）２つ以上のピックオフセンサ２３０および２３１の距離は、どのような方法ででも計測できる。その距離は、図における２つ以上のピックオフセンサ２３０，２３１と曲げ軸Ｗとの間の高さＨ_１や２つ以上のピックオフセンサ２３０，２３１とドライバ２２０との間の高さＨ_２などの垂直な高さを含みうる。その距離は、図におけるスパンＳ_１やＳ_２などの実際のフローチューブスパンを含みうる。その距離は、角度変位計測（図示せず）を含みうる。その距離は、更に、２つ以上のピックオフセンサ２３０，２３１とドライバ２２０との間の距離に対する、曲げ軸Ｗと２つ以上のピックオフセンサ２３０，２３１との間の距離の比率またはパーセンテージとして特徴づけられうる。２つ以上のピックオフセンサ２３０，２３１、ドライバ２２０、および曲げ軸Ｗ間の他の距離定量化が考えられ、明細書および特許請求の範囲の範囲内にあることが理解されるべきである。

【0045】

最適なピックオフセンサ位置は、様々なファクターによって変動しうる。最適なピックオフセンサ位置は、フローチューブの材質、フローチューブの肉厚、フローチューブの直径、フローチューブの断面形状、（真っ直ぐ又はある方法で曲げられた）全体のフローチューブ形状、振動可能な部分の有効長さ、ピックオフ質量、および関連構造物（すなわち、ブレースバー、バランス構造物、フランジ、ケーシングなど）の存在／型式により影響を受けうる。最適なピックオフセンサ位置はまた、ピックオフセンサ設計パラメータ、例えばピックオフセンサの質量または慣性によって変動しうる。

【0046】

図３〜６は、コリオリ流量計の様々なフローチューブ振動または通常モードの例を示す。振動モードは、センサの幾何形状、フローチューブの形状および材質、並びに関連構造物の存在に依存する。図３〜６の振動モードは、あらゆるセンサ幾何形状に類似点を有する。図３〜６において示された様々な振動モードが必ずしもスケールする必要がなく、説明のために誇張されているだろうことは理解されるべきである。また、明瞭さのために例が簡素化されており、実際の動作では、フローチューブの振動の動きは、複数の振動モードの重ね合わせを含みうることが理解されるべきである。

【0047】

図３は、一次曲げモードで振動するフローチューブの例を示す。一次曲げモードにおいて、フローチューブの上部は、ｚ方向に動かされ、曲げ軸Ｗより上のフローチューブの部分は、その後、−ｚ方向および＋ｚ方向に曲がり、振動する。一次曲げモードの２つのノードＮ１及びＮ２は、曲げ軸Ｗ上にある。

【0048】

図４は、一次ねじりモードで振動するフローチューブの例を示す。一次ねじりモードにおいて、上部の２つの端は、−ｚ方向および＋ｚ方向に、反対に動かされる。従って、一次ねじりモードは、３つのノード、すなわち、曲げ軸Ｗ上の２つのノードＮ１及びＮ２並びに上部の中心周りのノードＮ３を有する。

【0049】

図５は、二次曲げモードで振動するフローチューブの例を示す。二次曲げモードにおいて、フローチューブの上部は、ｚ方向に動かされるが、フローチューブの垂直な脚も曲がり、垂直な脚の中心部分が上部とは反対に動く。従って、二次曲げモードは、４つのノード、すなわち、曲げ軸Ｗ上の２つのノードＮ１及びＮ２並びに曲げ軸Ｗとフローチューブの上部との間に位置付けられた２つの上部ノードＮ３及びＮ４を有する。

【0050】

図６は、二次ねじりモードで振動するフローチューブの例を示す。二次ねじりモードにおいて、上部の２つの端は、共通のｚ方向に動かされ、一方、上部の中心部は、垂直な脚および上部の２つの端とは反対に動く。従って、二次ねじりモードは、４つのノード、すなわち、曲げ軸Ｗ上の２つのノードＮ１及びＮ２並びに上部上であって上部の２つの端間に位置付けられた２つの上部ノードＮ３及びＮ４を有する。

【0051】

図７は、本発明の一実施形態に係るコリオリ流量計を形成する方法のフローチャート７００である。ステップ７０１において、有限要素（ＦＥ）モデルは、流量計アセンブリ２０６で構成される。例えば、ＦＥモデルは、フローチューブの数、フローチューブ形状／幾何形状、および／または、フローチューブ構成の特徴を与えることを含む、流量計アセンブリ２０６の特徴を与えることができる。モデル化された有限要素が、メータモデルを流れる代表的な流れに関する複素モードまたは強制応答解析のために準備される。

【0052】

ステップ７０２において、モーダル解析がコリオリ流量計について実行される。モーダル解析において、モーダル領域複素モードまたはモーダル領域周波数強制応答ソリューションが実行される。複素モードについての正確な結果を確実にするために、十分に正常なモードが複素モードソリューションに含められるべきである。

【0053】

ステップ７０３において、モーダル解析により、コリオリ流量計の全体の振動応答へのコリオリモード振動寄与が計算される。さらに、モーダル解析は、フローチューブの複数の可能なピックオフセンサ位置についてのコリオリモード振動寄与を計算するように設定されうる。例えば、フローチューブにおけるピックオフセンサ位置の範囲は、ポスト処理のために選択されうる。選択されたピックオフセンサ位置間の時間遅延Δｔは、寄与するモードのそれぞれについて計算される。

【0054】

ステップ７０４において、最適なピックオフセンサ位置は、解析されたピックオフセンサ位置の範囲についてのコリオリモード寄与から決定される。これは、例えば、ピックオフ位置に対する正規化された時間遅延Δｔをプロットすることを含みうる。時間遅延Δｔは、全体の時間遅延Δｔで割ることによって正規化される。最適なピックオフ位置は、全体の時間遅延Δｔへの支配的な寄与が、要求されたコリオリモードからである位置をセレクトすることによって選ばれる。

【0055】

しかしながら、解析された可能なピックオフセンサ位置の範囲から最適なピックオフセンサ位置を見つけるために、他の方法が使用されてもよいことは理解されるべきである。さらに、解析により、解析されたピックオフセンサ位置のセットの中の選択されたピックオフセンサ位置の間に位置付けられる最適なピックオフセンサ位置が補間されてもよい。

【0056】

図８は、図の左側に一連の可能なピックオフ位置が示される、実質的に直角をなすチューブ形を有するシングルチューブのコリオリ流量計の図である。一連の可能なピックオフセンサ位置１〜１２は、最適なピックオフセンサ位置を決定するために選ばれうる。通常、チューブの右脚上の対応するピックオフセンサ位置は、対称であるピックオフセンサ（PO）位置を比べるために用いられる。図面がスケールする必要がなく、検査位置が図とは異なった間隔をあけて配置されうることが理解されるべきである。一連の可能なピックオフセンサ位置１〜１２は、等間隔または不規則な間隔を含みうる。

【0057】

図９は、図８のピックオフ位置１〜１２に対する振動のコリオリモードからの正規化されたΔｔ寄与のグラフである。位置４で、コリオリ振動モードが、計測された時間遅延（Δｔ）の１００パーセントに相当することがグラフから分かる。これが、コリオリ振動モードのみから導き出される時間遅延計測であって、コリオリ振動モードと結合される他の振動モードを含まない時間遅延計測結果を得るために、望ましい目標である。

【0058】

ピックオフセンサ位置が位置１から位置１２に、すなわちドライバからベースへと動くにつれて、全体の時間遅延Δｔへのコリオリ振動モードの寄与が減少することが分かる。位置４がこのコリオリ流量計（またはコリオリ流量計モデル）のための理想的なピックオフセンサ位置であることが分かる。というのも、全体の時間遅延Δｔが、コリオリ振動モードにのみ起因している、すなわち、コリオリ振動モードによる寄与が単一であるからである。

【0059】

本方法は、メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）の振幅を有利に低減する。本方法は、メータゼロ時間（Δｔ_ｚ）の安定性を有利に向上させる。本方法は、これを、フローチューブにおけるピックオフセンサ位置と、コリオリモードの計測結果の強さへのピックオフ位置の寄与とを互いに関係づけることによって行う。この関係づけと、それに続く、最大コリオリモード計測結果を生成する位置へのピックオフセンサの位置決めによって、最適（および最大）時間遅延（Δｔ）計測結果やできるだけ大きい信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比がもたらされる。結果として、質量流量計測の精度および信頼性が高められる。

【0060】

上記実施形態の詳細な説明は、発明の範囲内にあると発明者により予想される全ての実施形態の包括的な説明ではない。実際、当業者であれば、上で説明された実施形態の特定の要素が、別の実施形態をつくりだすために様々に組み合わされる又は取り除かれることがあり、このような別の実施形態が、本発明の範囲と教示に含まれうることが分かるだろう。本発明の範囲と教示内の追加の実施形態を生み出すために、上で説明された実施形態は、全体または部分で組み合わされうることも、当業者にとって明白だろう。従って、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】