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課題・解決手段

振動式メータ(5)のマルチトーン駆動信号クレストを最小化するためのシステム(800)が提供される。システム(800)は、振動式メータ(5)のためのマルチトーン駆動信号を生成するように構成された駆動信号発生器(810)と、駆動信号検出器(820)とを含む。駆動信号検出器(820)は、マルチトーン駆動信号を受信し、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定し、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定し、第1の最大振幅と第2の最大振幅とを比較するように構成される。

概要

背景

例えばコリオリ流量メータ液体密度メータ、気体密度メータ、液体粘度メータ、気体液体比重メータ、気体/液体相密度メータ、気体分子量メータなどの振動式メータが、一般的に知られており、流体の特性の測定に使用されている。一般に、振動式メータは、センサアセンブリおよびメータ電子機器を備える。センサアセンブリ内の物質は、流れていても、静止していてもよい。各々の種類のセンサアセンブリが、固有の特性を有する可能性があり、メータは、最適な性能を達成するため、そのような特性を考慮しなければならない。例えば、一部のセンサアセンブリは、特定の変位レベル振動する管装置を必要とするかもしれない。他の種類のセンサアセンブリは、特別な補償アルゴリズムを必要とするかもしれない。

メータ電子機器は、他の機能の実行に加えて、典型的には、使用される特定のセンサアセンブリのセンサ較正値を保存している。例えば、メータ電子機器は、基準センサ間期間(すなわち、基準共振周波数逆数)を含むことができる。基準センサ時間期間は、工場において基準条件の下で測定された特定のセンサアセンブリのセンサジオメトリの基本的な測定性能を表す。振動メータが顧客の現場に設置された後に測定されるセンサ時間期間と基準センサ時間期間との間の変化が、他の原因に加えて、センサアセンブリ内の導管被膜形成浸食腐食、または損傷に起因するセンサアセンブリの物理的変化を表すことができる。メータ検証または健全性確認テストが、これらの変化を検出することができる。

メータ検証テストは、典型的には、マルチサイン駆動信号、多成分駆動信号、などと呼ばれることもあるセンサアセンブリに印加されるマルチトーン駆動信号を使用して実行される。マルチトーン駆動信号は、典型的には、センサアセンブリの共振周波数にある共振成分、または駆動トーンと、駆動トーンの周波数から離れた周波数を有する複数の非共振成分、またはテストトーンとで構成される。これは、複数のテストトーンが順次に繰り返される手法とは異なる。順次トーンの手法が使用される場合、系に時間変化(例えば、温度依存の作用、流れの変化)が存在すると、センサアセンブリの周波数応答の評価が乱される可能性がある。マルチトーン駆動信号は、データサンプルが同時に取得されるため、有利である。

しかしながら、マルチトーン駆動信号は、成分が強め合いの干渉を生じるときに形成されるクレストを有すると考えられる。これらのクレストが駆動回路最大出力を超えると(一般に、飽和と呼ばれる)と、マルチトーン駆動信号にクリッピングおよび相互変調歪みが生じる可能性がある。これらの相互変調歪みにより、センサアセンブリの周波数応答の測定が、不正確になる可能性がある。したがって、マルチトーン駆動信号のクレストを最小限に抑える必要がある。

概要

振動式メータ(5)のマルチトーン駆動信号のクレストを最小化するためのシステム(800)が提供される。システム(800)は、振動式メータ(5)のためのマルチトーン駆動信号を生成するように構成された駆動信号発生器(810)と、駆動信号検出器(820)とを含む。駆動信号検出器(820)は、マルチトーン駆動信号を受信し、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定し、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定し、第1の最大振幅と第2の最大振幅とを比較するように構成される。

目的

テップ710において、方法700は、例えば図1を参照して上述した振動式メータ5のためのマルチトーン駆動信号を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

振動式メータ(5)のマルチトーン駆動信号クレストを最小化するためのシステム(800)であって、振動式メータ(5)のマルチトーン駆動信号を生成するように構成された駆動信号発生器(810)と、前記マルチトーン駆動信号を受信し、第1の位相の成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定し、第2の位相の前記成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定し、前記第1の最大振幅と前記第2の最大振幅とを比較するように構成された駆動信号検出器(820)とを備えるシステム(800)。

請求項2

前記駆動信号検出器(820)は、前記第1の最大振幅値および前記第2の最大振幅値のどちらが最小クレスト振幅であるかを前記比較に基づいて決定するようにさらに構成されている、請求項1に記載のシステム(800)。

請求項3

前記駆動信号検出器(820)は、前記第1の位相および前記第2の位相のどちらが前記最小クレスト振幅に関するかを決定するようにさらに構成されている、請求項2に記載のシステム(800)。

請求項4

前記駆動信号検出器(820)は、前記成分の2つ以上の異なるキャリア周波数において前記第1の最大振幅および前記第2の最大振幅を比較するようにさらに構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシステム(800)。

請求項5

前記駆動信号検出器(820)は、第3の位相の前記成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第3の最大振幅と、第4の位相の前記成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第4の最大振幅とを決定するようにさらに構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシステム(800)。

請求項6

前記駆動信号発生器(810)は、駆動トーンと、前記第1の位相および前記第2の位相の一方の位相を有する少なくとも1つの追加の成分とを含む前記マルチトーン駆動信号を生成するようにさらに構成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシステム(800)。

請求項7

振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストを最小化するための方法であって、マルチトーン駆動信号を受信するステップと、第1の位相の成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定するステップと、第2の位相の成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定するステップと、前記第1の最大振幅と前記第2の最大振幅とを比較するステップとを含む方法。

請求項8

前記第1の最大振幅値および前記第2の最大振幅値のどちらが最小クレスト振幅であるかを前記比較に基づいて決定するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。

請求項9

前記第1の位相および前記第2の位相のどちらが前記最小クレスト振幅に関するかを決定するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。

請求項10

前記成分の2つ以上の異なるキャリア周波数において前記第1の最大振幅および前記第2の最大振幅を比較するステップをさらに含む、請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。

請求項11

第3の位相の前記成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第3の最大振幅と、第4の位相の前記成分を有する前記マルチトーン駆動信号の第4の最大振幅とを決定するステップをさらに含む、請求項7〜10のいずれか一項に記載の方法。

請求項12

駆動トーンと、前記第1の位相および前記第2の位相の一方の位相を有する少なくとも1つの追加の成分とを含む前記マルチトーン駆動信号を生成するステップをさらに含む、請求項7〜11のいずれか一項に記載の方法。

技術分野

0001

以下で説明される実施形態は、振動式メータ駆動信号に関し、より詳細には、振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストの最小化に関する。

背景技術

0002

例えばコリオリ流量メータ、液体密度メータ、気体密度メータ、液体粘度メータ、気体液体比重メータ、気体/液体相密度メータ、気体分子量メータなどの振動式メータが、一般的に知られており、流体の特性の測定に使用されている。一般に、振動式メータは、センサアセンブリおよびメータ電子機器を備える。センサアセンブリ内の物質は、流れていても、静止していてもよい。各々の種類のセンサアセンブリが、固有の特性を有する可能性があり、メータは、最適な性能を達成するため、そのような特性を考慮しなければならない。例えば、一部のセンサアセンブリは、特定の変位レベル振動する管装置を必要とするかもしれない。他の種類のセンサアセンブリは、特別な補償アルゴリズムを必要とするかもしれない。

0003

メータ電子機器は、他の機能の実行に加えて、典型的には、使用される特定のセンサアセンブリのセンサ較正値を保存している。例えば、メータ電子機器は、基準センサ間期間(すなわち、基準共振周波数逆数)を含むことができる。基準センサ時間期間は、工場において基準条件の下で測定された特定のセンサアセンブリのセンサジオメトリの基本的な測定性能を表す。振動メータが顧客の現場に設置された後に測定されるセンサ時間期間と基準センサ時間期間との間の変化が、他の原因に加えて、センサアセンブリ内の導管被膜形成浸食腐食、または損傷に起因するセンサアセンブリの物理的変化を表すことができる。メータ検証または健全性確認テストが、これらの変化を検出することができる。

0004

メータ検証テストは、典型的には、マルチサイン駆動信号、多成分駆動信号、などと呼ばれることもあるセンサアセンブリに印加されるマルチトーン駆動信号を使用して実行される。マルチトーン駆動信号は、典型的には、センサアセンブリの共振周波数にある共振成分、または駆動トーンと、駆動トーンの周波数から離れた周波数を有する複数の非共振成分、またはテストトーンとで構成される。これは、複数のテストトーンが順次に繰り返される手法とは異なる。順次トーンの手法が使用される場合、系に時間変化(例えば、温度依存の作用、流れの変化)が存在すると、センサアセンブリの周波数応答の評価が乱される可能性がある。マルチトーン駆動信号は、データサンプルが同時に取得されるため、有利である。

0005

しかしながら、マルチトーン駆動信号は、成分が強め合いの干渉を生じるときに形成されるクレストを有すると考えられる。これらのクレストが駆動回路最大出力を超えると(一般に、飽和と呼ばれる)と、マルチトーン駆動信号にクリッピングおよび相互変調歪みが生じる可能性がある。これらの相互変調歪みにより、センサアセンブリの周波数応答の測定が、不正確になる可能性がある。したがって、マルチトーン駆動信号のクレストを最小限に抑える必要がある。

0006

振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストを最小化するためのシステムが提供される。一実施形態によれば、システムは、振動式メータのためのマルチトーン駆動信号を生成するように構成された駆動信号発生器と、駆動信号検出器とを備える。駆動信号検出器は、マルチトーン駆動信号を受信し、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定し、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定し、第1の最大振幅と第2の最大振幅とを比較するように構成される。

0007

振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストを最小化するための方法が提供される。一実施形態によれば、この方法は、マルチトーン駆動信号を受信するステップと、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定するステップと、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定するステップと、第1の最大振幅と第2の最大振幅とを比較するステップとを含む。

0008

態様
一態様によれば、振動式メータ(5)のマルチトーン駆動信号のクレストを最小化するためのシステム(800)が、振動式メータ(5)のためのマルチトーン駆動信号を生成するように構成された駆動信号発生器(810)と、駆動信号検出器(820)とを備える。駆動信号検出器(820)は、マルチトーン駆動信号を受信し、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定し、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定し、第1の最大振幅と第2の最大振幅とを比較するように構成される。

0009

好ましくは、駆動信号検出器(820)は、比較に基づいて第1の最大振幅値および第2の最大振幅値のどちらが最小クレスト振幅であるかを決定するようにさらに構成される。

0010

好ましくは、駆動信号検出器(820)は、第1の位相および第2の位相のどちらが最小クレスト振幅に関するかを決定するようにさらに構成される。

0011

好ましくは、駆動信号検出器(820)は、成分の2つ以上の異なるキャリア周波数において第1の最大振幅および第2の最大振幅を比較するようにさらに構成される。

0012

好ましくは、駆動信号検出器(820)は、第3の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第3の最大振幅と、第4の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第4の最大振幅とを決定するようにさらに構成される。

0013

好ましくは、駆動信号発生器(810)は、駆動トーンと、第1の位相および第2の位相の一方の位相を有する少なくとも1つの追加の成分とを含むマルチトーン駆動信号を生成するようにさらに構成される。

0014

一態様によれば、振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストを最小化するための方法が、マルチトーン駆動信号を受信するステップと、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定するステップと、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定するステップと、第1の最大振幅と第2の最大振幅とを比較するステップとを含む。

0015

好ましくは、比較に基づいて第1の最大振幅値および第2の最大振幅値のどちらが最小クレスト振幅であるかを決定するステップをさらに含む。

0016

好ましくは、第1の位相および第2の位相のどちらが最小クレスト振幅に関するかを決定するステップをさらに含む。

0017

好ましくは、成分の2つ以上の異なるキャリア周波数において第1の最大振幅および第2の最大振幅を比較するステップをさらに含む。

0018

好ましくは、第3の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第3の最大振幅と、第4の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第4の最大振幅とを決定するステップをさらに含む。

0019

好ましくは、駆動トーンと、第1の位相および第2の位相の一方の位相を有する少なくとも1つの追加の成分とを含むマルチトーン駆動信号を生成するステップをさらに含む。

図面の簡単な説明

0020

同じ参照番号は、すべての図において同じ要素を表している。図面が必ずしも比例尺ではないことを、理解すべきである。
マルチトーン駆動信号のクレストを最小化するための振動式メータ5を示している。
相互変調歪みを伴うマルチトーン駆動信号を示すグラフ200を示している。
マルチトーン駆動信号のクレストを示すグラフ300を示している。
或る駆動トーン周波数におけるクレストを示すグラフ400を示している。
別の駆動トーン周波数におけるクレストを示すグラフ500を示している。
或る駆動トーン周波数において或るテストトーンを利用する或るクレストを示す第1〜第6のグラフ600a〜600fを示している。
振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストを最小化する方法700を示している。
駆動信号発生器810および駆動信号検出器820を備えるシステム800を示している。

実施例

0021

図1〜図8および以下の説明は、振動計のマルチトーン駆動信号のクレスト(crest)を最小化する実施形態の最良の態様を作成および使用するやり方を当業者に教示するために、特定の例を示す。本発明の原理を教示する目的において、いくつかの従来からの態様は、簡略化され、あるいは省略されている。当業者であれば、本明細書の範囲に含まれるこれらの例からの変形を、理解できるであろう。以下で説明される特徴をさまざまなやり方で組み合わせて、振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストの最小化の多数の変種を形成できることを、当業者であれば理解できるであろう。結果として、以下で説明される実施形態は、後述される具体的な例に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。

0022

マルチトーン駆動信号のクレストを最小化することは、マルチトーン駆動信号を受信し、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定することを含む。マルチトーン駆動信号の第2の最大振幅が、第2の位相において決定される。第1および第2の最大振幅が比較される。第1および第2の最大振幅を比較することにより、第1または第2の位相を最小クレスト振幅に関連付けることができる。さらに、追加の成分および追加の位相を使用して最小クレスト振幅を決定することもできる。

0023

最小クレスト振幅に関連する位相を使用して、最小クレストを持つマルチトーン駆動信号を生成することができる。したがって、クレストを最小化することにより、マルチトーン駆動信号のクレストが、振動式メータの駆動回路の駆動増幅器を飽和させないかもしれない。これにより、クリッピングおよび相互変調歪み信号の形成を防止しつつ、マルチトーン駆動信号の充分な信号対雑音比も確保することができる。相互変調歪み信号を防止し、信号対雑音比を高めることにより、メータ検証テストは、より正確になることができ、振動式メータの導管内の浸食、腐食、付着物、などをより迅速かつ正確に検出することができる。

0024

図1は、マルチトーン駆動信号のクレストを最小化するための振動式メータ5を示している。図1に示されるように、振動式メータ5は、センサアセンブリ10と、メータ電子機器20とを備える。センサアセンブリ10は、プロセス物質質量流量および密度に応答する。メータ電子機器20は、経路26にて密度、質量流量、および温度の情報をもたらし、さらには他の情報をもたらすために、リード線100によってセンサアセンブリ10に接続される。

0025

センサアセンブリ10は、1対のマニホールド150および150’と、フランジ首部110および110’を有するフランジ103および103’と、1対の平行な導管130および130’と、駆動機構180と、抵抗温度検出器RTD)190と、1対のピックオフセンサ170lおよび170rとを含む。導管130および130’は、導管取り付けブロック120および120’においてお互いに向かって収束する2つの本質的にまっすぐな入口レグ131,131’および出口レグ134,134’を有する。導管130,130’は、それらの長さに沿った2つの対称な位置において曲がり、それらの長さの全体にわたって本質的に平行である。補強バー140および140’が、各々の導管130,130’の振動の中心軸WおよびW’を定めるように機能する。導管130,130’のレグ131,131’および134,134’は、導管取り付けブロック120および120’に堅固に取り付けられ、次いでこれらのブロックは、マニホールド150および150’に堅固に取り付けられる。これは、センサアセンブリ10を通る連続的な閉じた物質の経路をもたらす。

0026

穴102および102’を有しているフランジ103および103’が、測定対象のプロセス物質を運ぶプロセス配管(図示せず)へと入口端104および出口端104’を介して接続されると、物質は、フランジ103のオリフィス101を通ってメータの入口端104に進入し、マニホールド150を通り、表面121を有している導管取り付けブロック120へと導かれる。マニホールド150において、物質は分割され、導管130,130’を通って送られる。導管130,130’を出ると、プロセス物質は、表面121’を有するブロック120’およびマニホールド150’において再び合流して単一の流れとなり、その後に穴102’を有するフランジ103’によってプロセス配管(図示せず)へと接続された出口端104’へと送られる。

0027

導管130,130’は、それぞれの曲げ軸W−WおよびW’−W’の周り質量分布慣性モーメント、およびヤング率が実質的に同じであるように選択され、導管取り付けブロック120,120’に適切に取り付けられる。これらの曲げ軸は、補強バー140,140’を通過する。導管のヤング率が温度とともに変化し、この変化が流量および密度の計算に影響を及ぼすため、RTD190が導管130’に取り付けられ、導管130’の温度を連続的に測定する。導管130’の温度、したがってRTD190を通過する所与電流においてRTD190の両端に現れる電圧は、導管130’を通過する物質の温度によって支配される。RTD190の両端に現れる温度依存性の電圧は、導管の温度の変化に起因する導管130,130’の弾性率の変化を補償するために、メータ電子機器20によって周知の方法で使用される。RTD190は、リード線195によってメータ電子機器20へと接続される。

0028

両方の導管130,130が、駆動機構180によって、それぞれの曲げ軸WおよびW’を中心にして反対の方向に、いわゆる流量メータの第1の逆位相曲げモードで駆動される。この駆動機構180は、導管130’に取り付けられた磁石、および導管130に取り付けられ、両方の導管130、130’を振動させるために交流が通される対向するコイルなど、多数の周知の構成のうちの任意の1つを備えることができる。適切な駆動信号が、メータ電子機器20によって、リード線185を介して、駆動機構180に印加される。

0029

メータ電子機器20は、リード線195上のRTD温度信号と、左右のセンサ信号165l、165rをそれぞれ運ぶリード線100に現れる左右のセンサ信号とを受信する。メータ電子機器20は、機構180を駆動し、導管130,130’を振動させるために、リード線185に現れる駆動信号を生成する。メータ電子機器20は、左右のセンサ信号およびRTD信号を処理して、センサアセンブリ10を通過する物質の質量流量および密度を計算する。この情報は、他の情報とともに、信号として経路26を介してメータ電子機器20によって適用される。

0030

センサアセンブリのメータ検証または健全性確認を実行するために、メータ電子機器20は、リード線185を介して駆動機構180にマルチトーン駆動信号を供給する。マルチトーン駆動信号は、異なる周波数の成分で構成される。これらの成分は、典型的には、互いに離れた周波数にある4つのテストトーンと、駆動トーンとを含む。典型的には、テストトーンの周波数は、メータ検証テストが乱されないように、相互変調歪みがテストトーンに干渉しないことを保証するように決定される。マルチトーン駆動信号のクレストによってメータ電子機器20の駆動増幅器が飽和させられることがないように、位相が、クレスト振幅が最小限であり、あるいはメータ検証テストの実行時に駆動増幅器を飽和させると考えられる振幅よりも小さくなるように設定される。

0031

図2は、相互変調歪みを伴うマルチトーン駆動信号を示すグラフ200を示している。図2に示されるように、グラフ200は、周波数軸210および大きさ軸220を含む。周波数軸210は、単位がヘルツ(Hz)であり、95〜105Hzの範囲である。大きさ軸220は、フルスケール比であり、0〜1の範囲である。グラフ200は、第1の信号であり、マルチトーン駆動信号の共振成分であってよい駆動トーン230を含む。駆動トーン230は、100Hzの周波数を有する正弦波成分であってよい。

0032

マルチトーン駆動信号の非共振成分(例えば、センサアセンブリの共振周波数にない)であってよいテストトーン240も示されている。テストトーン240は、第2〜第5の信号240a〜240dで構成される。グラフ200は、相互変調歪み信号250も含む。分かり易さおよび説明の目的で、考えられるすべての相互変調歪み信号が示されているわけではない。代わりに、図2に示される相互変調歪み信号250は、駆動トーン230および第3の信号240b(「テストトーン2」)から生成される。相互変調歪み信号250のうちの1つが、第4の信号240cと同じ周波数を有する干渉信号250aである。テストトーン240を、振動式メータ5のリード線185に現れる駆動信号などの駆動信号に注入することができる。したがって、リード線185に現れる駆動信号は、駆動トーン230および第2〜第5の信号240a〜240dで構成されてよい。

0033

テストトーン240の大きさを測定して、センサアセンブリ10の周波数応答の特徴を明らかにすることができる。例えば、センサ信号の成分と第2〜第5の信号240a〜240dのうちの対応する1つとの大きさの比が、その周波数におけるセンサアセンブリ10の応答の特徴を明らかにすることができる。異なる周波数の4つのテストトーンを利用することにより、或る周波数範囲にわたってセンサアセンブリ10の周波数応答を近似することができる。しかしながら、第4の信号240cと同じ周波数にある干渉信号250aは、テストトーン240のうちの1つではなく、周波数応答の特徴を明らかにする入力としては測定されないため、センサアセンブリ10の周波数応答が正しくなく、したがって浸食、腐食、付着物、などを正しく検出しないと考えられる。

0034

駆動トーン230およびテストトーン240の間の周波数間隔を、相互変調歪み信号がテストトーン240のうちの1つと同じ周波数を持たないことを保証するように決定することができる。しかしながら、そのような周波数間隔が決定されたとしても、マルチトーン駆動信号のクレストが、メータ電子機器20内の駆動増幅器を飽和させるクレストをもたらす可能性がある。この飽和により、テストトーンのうちの1つと同じ周波数にあり得るさらなる相互変調歪み信号が形成される可能性がある。センサアセンブリ10の周波数応答の特徴が正確に明らかにされることを保証するために、マルチトーン駆動信号のクレストを最小化することができる。

0035

図3は、マルチトーン駆動信号のクレストを示すグラフ300を示している。図3に示されるように、グラフ300は、秒を単位とする時間軸310と、図示のように単位なしであるが、別の実施形態においてはボルトアンペアワット、などの単位であってよい大きさ軸320とを含む。時間軸310は、0〜0.1秒の範囲であり、大きさ軸は、−3〜3の範囲である。さらに、グラフ300は、クレストのある波形を有するマルチトーン駆動信号330も含む。マルチトーン駆動信号330は、110、120、130、140、および150Hzにある周波数成分で構成されてよい。

0036

理解できるとおり、マルチトーン駆動信号330の振幅は、0〜0.1秒の期間にわたって変化する。テストトーンおよび/または駆動トーンが強め合いの干渉を生じる場所で、マルチトーン駆動信号330にクレストが形成される。図示のとおり、クレストは、約0.03および0.085秒にあり、約2.8の大きさを有する。図示の波形についてのクレストファクタを、以下の式

0037

0038

によって決定することができ、ここで
x(i)は、図3に示されるマルチトーン駆動信号330であり、
max(x(i))は、すべてのiについてのx(i)の最大値であり、
Nは、x(i)のサンプル数であり、
CF(x)は、マルチトーン駆動信号330のクレストファクタである。

0039

したがって、クレストファクタCF(x)は、マルチトーン駆動信号330の最大振幅と二乗平均平方根との比である。クレストファクタを計算する他の方法を採用してもよい。理解できるとおり、マルチトーン駆動信号のクレストは、異なる駆動トーン周波数において異なり得る。

0040

図4および図5は、2つの異なる駆動トーン周波数におけるクレストを示すグラフ400、500を示している。グラフ400、500は、時間軸410、510と、大きさ軸420、520とを含む。時間軸410、510は、単位が秒であり、0〜3秒の範囲である。大きさ軸420、520は、単位を持たず、−3〜3の範囲である。グラフ400、500は、マルチトーン駆動信号430、530を含む。図4において、マルチトーン駆動信号430は、約443Hzのキャリア周波数または駆動トーン周波数を有する。図5において、マルチトーン駆動信号530は、91Hzのキャリア周波数または駆動トーン周波数を有する。どちらの場合も、クレストファクタは2.821である。したがって、異なるキャリア周波数または駆動トーン周波数が、同じクレストファクタを有し得る。

0041

周波数間隔を、ベース帯域または通過帯域に設定することができる。ベース帯域は、テストトーンがキャリア周波数または駆動トーン周波数へと変調される前のテストトーンの周波数を指す。例えば、テストトーンの周波数を、1Hzの中心周波数の周囲に確立させることができる。図4および図5に示され、以下でさらに詳しく論じられるように、テストトーンを他のキャリア周波数へと変調できるため、同じベース帯域テストトーンおよびそれらの周波数間隔を異なる製品に使用することができる。

0042

図6は、異なる駆動トーン周波数において同じテストトーンを利用する異なるクレストを示す第1〜第6のグラフ600a〜600fを示している。図6a〜図6fに示されるように、第1〜第6のグラフ600a〜600fは、それぞれ時間軸610a〜610fおよび大きさ軸620a〜620fを含む。第1〜第6のグラフ600a〜600fは、共通のテストトーン一式について、異なる駆動トーン周波数にあるマルチトーン駆動信号630a〜630fを含む。第1のグラフ600aにおいて、マルチトーン駆動信号630aは、駆動トーンのない共通のテストトーン一式で構成される。したがって、示されているキャリア周波数は、0Hzである。第2〜第6のマルチトーン駆動信号630b〜630fは、それぞれ5、10、25、50、および100Hzのキャリア周波数または駆動トーン周波数を有する。

0043

見てとることができるとおり、マルチトーン駆動信号630a〜630fにおけるクレストの大きさは、キャリア周波数が増加するにつれて増加する。第1のマルチトーン駆動信号630aは、約3の振幅を有するクレストを有し、第6のマルチトーン駆動信号630fは、約3.8の振幅を有するクレストを有する。したがって、クレストの振幅は、図4および図5に示されるように異なるキャリア周波数について同じであり得るが、クレストの振幅は、図6a〜図6fに示されるように、キャリア周波数の相違に起因して異なる可能性もある。

0044

マルチトーン駆動信号のテストトーンの同じテストトーン一式を、テストトーンを変調することによって異なるキャリア周波数において使用することができる。例えば、図4および図5を参照すると、ベース帯域周波数間隔にそれぞれ1.333および0.267のdF値掛け算し、443および91Hzのキャリア周波数に対応する周波数間隔を決定することができる。dF値は、各々のテストトーン周波数の周りの復調ウィンドウの幅を表してもよい。したがって、マルチトーン駆動信号のクレストを最小化することは、ベース帯域周波数ならびに他のキャリア周波数または駆動トーン周波数におけるテストトーンのクレストを最小化することを含み得る。

0045

図7は、振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストを最小化する方法700を示している。図7に示されるように、方法700は、ステップ710において、振動式メータのためのマルチトーン駆動信号を供給することによって始まる。ステップ720において、方法700は、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定する。ステップ730において、この方法は、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅を決定する。すなわち、ステップ720および730において、同じ成分が2つの異なる位相、すなわち第1の位相および第2の位相にあるときに、マルチトーン駆動信号の最大振幅が決定される。ステップ740において、方法700は、第1の最大振幅と第2の最大振幅とを比較する。

0046

ステップ710において、方法700は、例えば図1を参照して上述した振動式メータ5のためのマルチトーン駆動信号を提供することができる。マルチトーン駆動信号は、駆動トーンを含んでも、含まなくてもよい。例えば、マルチトーン駆動信号は、テストトーンだけを含む図6aに示されるマルチトーン駆動信号と同様であってよい。あるいは、マルチトーン駆動信号は、図3に示されるマルチトーン駆動信号330と同様であってよい。駆動トーンを含むマルチトーン駆動信号の場合、センサアセンブリ10の共振周波数を、センサ信号165l、165rを使用して決定することができる。例えば、共振成分は、センサアセンブリ10の共振周波数をフィードバックループを使用して追跡することができるが、任意の適切な方法が採用されてよい。

0047

ステップ720において、方法700は、テストトーンのうちの1つの位相を第1の位相に対して設定することにより、例えばマルチトーン駆動信号330の第1の最大振幅を決定することができる。第1の位相は、駆動トーンに対する位相角、トーン間の時間差、など、任意の適切な形態であってよい。また、位相は任意の単位であってよく、任意の値で表されてよい。例えば、位相角を1または−1で表すことができ、ここで1はゼロ度の位相角であり、−1は180度の位相角を表す。すなわち、第1の最大振幅および第2の最大振幅を決定するときに、0または180度の位相角のみが考慮される。したがって、最小のクレスト振幅に関連する位相を、同相であり、より詳しくはお互いに対する位相および駆動トーンに対する位相がゼロである2つのテストトーンに対応する[1 1]などのベクトルで表すことができる。単純な符号変化に限定されない任意の位相関係など、位相角の別の表現を使用してもよい。

0048

ステップ730において、方法700は、成分を第2の位相に設定することにより、第2の最大振幅を決定することができる。図3に示されるマルチトーン駆動信号330に関して、成分を、同じままであってよい駆動トーンの位相に対して第2の位相に設定することができる。さらに、他のテストトーンの位相も、第1の最大振幅の測定時と同じままであってよい。図6aに示されるマルチトーン駆動信号630aを参照すると、成分を、他のテストトーンの位相を第1の最大振幅の測定時と同じままにして、第2の位相に設定することができる。

0049

ステップ740において、方法700は、第1および第2の最大振幅を比較して、例えば第1および第2の位相のどちらが最小クレスト振幅である第1および第2の最大振幅の小さい方に関連するかを決定することができる。第1および第2の最大振幅の間の比較は、直接的または間接的であってよい。例えば、第1の最大振幅の値を、第2の最大振幅の値と直接比較することができる。あるいは、第1および第2の最大振幅の値を使用して、上記の式(1)を使用して決定される第1および第2のクレストファクタCF(x)などの他の対応する値を決定してもよい。第1および第2の最大振幅を、第1および第2のクレストファクタCF(x)を比較することによって比較することができる。第1および第2の最大振幅を、他の値を使用して比較してもよい。

0050

理解できるとおり、第1および第2の最大振幅を決定するために依存されるマルチトーン駆動信号は、例えばメータ電子機器20によって供給される実際のマルチトーン駆動信号であってよく、あるいはコンピュータシミュレーションにおいて仮想オブジェクトを使用して決定されるシミュレーションによる駆動信号であってよい。したがって、有形または仮想オブジェクトを使用するシステムを使用して、第1または第2の位相に設定された位相を持つ非共振成分を有するマルチトーン駆動信号を供給し、第1または第2の位相のどちらが最小クレスト振幅に関連するかを決定することができる。例示的なシステムを以下で説明する。

0051

図8は、駆動信号発生器810および駆動信号検出器820を備えるシステム800を示している。駆動信号発生器810は、駆動信号検出器820に通信可能に接続される。駆動信号発生器810は、上述のマルチトーン駆動信号330などのマルチトーン駆動信号を生成し、駆動信号検出器820へと供給するように構成される。システム800、駆動信号発生器810、および駆動信号検出器820は、有形および/または仮想(例えば、コンピュータシミュレーション)オブジェクトであってよい。さらに、駆動信号発生器810は、マルチトーン駆動信号における1つ以上の成分の位相など、マルチトーン駆動信号に関する情報を提供することができる。

0052

より具体的には、駆動信号発生器810を、マルチトーン駆動信号が位相を有する成分を含むように、マルチトーン駆動信号を供給するように構成することができる。駆動信号発生器810は、マルチトーン駆動信号の駆動トーンまたはテストトーンであってよい成分の位相を第1の位相に設定することができる。さらに、駆動信号発生器810は、成分を第2の位相に設定し、マルチトーン駆動信号を駆動信号検出器820に提供することができる。

0053

駆動信号検出器820を、マルチトーン駆動信号の振幅を測定するように構成することができる。例えば、駆動信号検出器820は、或る期間にわたって第1の位相を有する成分を有するマルチトーン駆動信号の振幅を測定して、マルチトーン駆動信号の第1の最大振幅を決定することができる。さらに、駆動信号検出器820は、或る期間にわたって第2の位相の同じ成分を有するマルチトーン駆動信号の振幅を測定し、第2の最大振幅を決定することができる。

0054

さらに、駆動信号検出器820は、第1の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第1の最大振幅と、第2の位相の成分を有するマルチトーン駆動信号の第2の最大振幅とを比較することができる。この比較に基づいて、駆動信号検出器820は、第1の最大振幅値および第2の最大振幅値のどちらが最小クレスト振幅であるかを決定することができる。さらに、駆動信号検出器820は、第1の位相値および第2の位相値のどちらが最小クレスト振幅に関連するかを決定することができる。

0055

駆動信号検出器820は、大きさ検出器822と、随意による位相検出器824と、コントローラ826とで構成されるものとして示されている。大きさ検出器822は、駆動信号発生器810がもたらすマルチトーン駆動信号の振幅を測定することができる。破線によって随意であるとして示されている位相検出器824は、マルチトーン駆動信号の位相を決定することができる。あるいは、マルチトーン駆動信号の位相を、破線で示されている信号経路によってもたらされる駆動信号発生器810から知ることができる。

0056

理解できるとおり、方法700およびシステム800は、さらなるステップを実行することができる。例えば、他の位相に関する最大振幅を、第1または第2の位相に関する最大振幅と比較することができる。したがって、3つの位相の最大振幅が比較される場合、最小クレスト振幅は、3つの位相からの最小クレスト振幅になる。さらに、方法700およびシステム800は、マルチトーン駆動信号の最大振幅を追加の成分と比較することができる。例えば、マルチトーン駆動信号の第2の成分または追加の成分の位相が、第1および第2の位相にあってよい。より具体的には、マルチトーン駆動信号の成分の位相は、追加の成分または第2の成分が第1および第2の位相にあるときに第1の位相にあってよい。第1および第2の位相における追加の成分または第2の成分に関する最大振幅を比較して、最小クレスト振幅を決定することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、最大振幅間の比較を異なる駆動トーン周波数またはキャリア周波数で行うことができる。例えば、方法700およびシステム800は、ベース帯域周波数についてだけでなく、図4および図5の91および443Hzの駆動トーン周波数などの1つ以上の駆動トーン周波数についても、第1の位相および第2の位相における最大振幅を比較することができる。

0057

したがって、駆動トーン230(駆動トーン)と4つのテストトーン240とで構成される図2に示すマルチトーン駆動信号の場合、4つのテストトーン240の位相に関する最大振幅を、クレストを最小化するために比較することができる。例えば、方法700およびシステム800は、駆動トーンである駆動トーン230をゼロ位相に保持し、第1〜第4の位相の第2の信号240aに関する最大振幅を比較することができる。第3〜第5の信号240b〜240dも、それらに関する最大振幅を比較して最小クレスト振幅を決定するために、第1〜第4の位相にすることができる。したがって、方法700およびシステム800は、第2〜第5の信号240a〜240dの位相を決定して、マルチトーン駆動信号のクレストを最小化することができる。

0058

一例においては、例えば4つのテストトーンについて1(0度)および−1(180度)の位相角が決定される場合、最小クレスト振幅に関する位相角は[−1 1 1 1]となり得る。より具体的には、周波数間隔がベーストーンのキャリア周波数(例えば、100HzおよびdF=1のベース帯域キャリア周波数についての94Hz、96Hz、105Hz、および107Hz)の間の周波数間隔を表す[−6 −4 5 7]のベース帯域ベクトルに設定されている図4および5に示されているマルチトーン駆動信号を参照して、2.821の最小クレスト振幅に関する位相角は、[−1 1 1 1]になり得る。任意の位相(0または180度以外)が全体的なクレストファクタをより低くする可能性がある一方で、いくつかの用途に関して可能な位相空間を制限することに固有の効率があり得ることを、当業者であれば理解できるであろう。

0059

上述の振動式メータ5、方法700、およびシステム800は、マルチトーン駆動信号のクレストを最小限に抑えることができる。例えば、所定の周波数の成分を持つマルチトーン駆動信号のクレストを最小化するように決定された位相の成分を持つマルチトーン駆動信号を生成する新規な改良された振動式メータ5。より具体的には、テストトーンの位相は、例えばマルチトーン駆動信号のクレストがメータ電子機器20の駆動増幅器を飽和させることがないように決定される。したがって、クレストによる駆動増幅器の飽和によって引き起こされ得る相互変調歪み信号が、生じることがない。これにより、メータ電子機器20の復調ウィンドウが干渉する相互変調歪み信号を含まないことを保証でき、したがってセンサアセンブリ10の周波数応答の特徴を正確に明らかにすることができる。結果として、腐食、浸食、および付着物をメータ検証によって正確に検出することができる。

0060

以上の実施形態の詳細な説明は、本発明の発明者が本明細書の技術的範囲に含まれると考えるすべての実施形態を述べ尽くすものではない。実際、当業者であれば、上述の実施形態の特定の要素をさまざまに組み合わせ、あるいは取り除いて、さらなる実施形態を生み出すことが可能であり、そのようなさらなる実施形態が、本明細書の技術的範囲および教示に包含されることを、理解できるであろう。また、上述の実施形態を全体的または部分的に組み合わせて、本明細書の技術的範囲および教示の範囲内のさらなる実施形態を生成できることも、当業者にとって明らかであろう。

0061

このように、特定の実施形態を本明細書において例示の目的で説明したが、当業者であれば理解できるとおり、本明細書の技術的範囲の中で種々の均等な変更が可能である。本明細書において提示した教示は、上述および添付の図面に図示された実施形態だけでなく、マルチトーン駆動信号のクレストを最小化する他の方法およびシステムにも適用可能である。したがって、上述の実施形態の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されなければならない。

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