マイクロモーションコリオリ流量計のサプライヤーとして、私はこれらの注目すべきデバイスの複雑な仕組みについてよく質問されます。 Micro Motion コリオリ流量計のセンサーはどのように流量と密度を検出するのでしょうか?このブログ投稿では、これらのセンサーの背後にある科学を詳しく掘り下げ、センサーが正確で信頼性の高い測定を提供できる原理について説明します。
コリオリ流量測定の基礎
コリオリ流量計は、19 世紀にフランスの数学者ガスパール ギュスターヴ ド コリオリによって初めて説明された現象であるコリオリ効果に基づいています。コリオリ効果は、質量が回転基準系内で移動し、その運動方向に垂直な力を受けるときに発生します。コリオリ流量計では、この効果を使用して流体の質量流量を測定します。
Micro Motion コリオリ流量計の基本コンポーネントには、センサー チューブ、駆動コイル、および 1 対のピックオフ センサーが含まれます。センサーチューブは通常、ステンレス鋼やチタンなどの高品質の素材で作られ、その固有振動数で振動するように設計されています。ドライブコイルはセンサーチューブの振動を励起するために使用され、ピックオフセンサーはチューブの動きを検出します。
流れの検出
振動するセンサー チューブ内を流体が流れると、コリオリ効果が発生します。チューブ内を流れる流体の質量により、チューブの振動パターンの偏向が生じます。流体がチューブ内を移動するとき、質量流量に比例するコリオリ力を受けます。この力により、チューブが振動する際にわずかにねじれます。
ピックオフ センサーは、センサー チューブの長さに沿った 2 つの異なる点に配置されています。これらの点でチューブの相対運動を検出します。流れがない場合、2 つのピックオフ センサーは同じ振動パターンを検出します。ただし、流体がチューブ内を流れるとき、コリオリの力により、2 つのピックオフ センサーによって検出される信号間に位相シフトが発生します。
位相シフトは流体の質量流量に直接比例します。流量計の電子機器はこの位相シフトを測定し、それを質量流量の読み取り値に変換します。この測定は、温度や圧力などの要因の影響を受ける流体の体積ではなく質量に基づいているため、非常に正確です。
濃度の検出
Micro Motion コリオリ流量計は、流量の測定に加えて、流体の密度も測定できます。密度測定は、振動するセンサー チューブの固有振動数とその内部の流体の質量の関係に基づいています。
振動する物体の固有振動数は、その質量と剛性によって決まります。コリオリ流量計では、センサー チューブの剛性はその設計の固定特性です。ただし、チューブの質量はその中の流体の質量に応じて変化します。流体の密度が増加すると、チューブとその内部の流体の総質量も増加します。
この質量の増加により、振動管の固有振動数が低下します。流量計の電子機器は、チューブの振動の固有振動数を継続的に監視します。測定された固有振動数を既知の基準振動数 (通常はチューブが空のときの振動数) と比較することで、流体の密度を計算できます。
微動コリオリ流量計のメリット
Micro Motion コリオリ流量計には、他のタイプの流量計に比べていくつかの利点があります。まず、粘度、温度、圧力などの流体特性に依存しない直接的な質量流量測定が可能です。これにより、幅広い用途において精度と信頼性が高くなります。
第二に、流量と密度の両方を同時に測定できるため、多くの用途で個別の密度計が必要なくなります。これにより、測定システムが簡素化されるだけでなく、コストも削減されます。
第三に、Micro Motion コリオリ流量計はターンダウン比が広いため、広い範囲にわたって流量を正確に測定できます。これにより、流量が大幅に変化する可能性のある用途に適しています。
アプリケーション
Micro Motion コリオリ流量計は、石油およびガス、化学、食品および飲料、製薬などのさまざまな業界で使用されています。石油およびガス産業では、原油および精製製品の保管転送や製油所でのプロセス制御に使用されます。
化学産業では、さまざまな化学物質の流量と密度を測定するために使用され、正確な投与とプロセス制御が保証されます。食品および飲料業界では、牛乳、ジュース、ビールなどの液体の流量の測定や、製造プロセス中の製品の密度の測定に使用されます。
製薬業界では、マイクロモーションコリオリ流量計は、医薬品成分の正確な測定と医薬品製造のプロセス制御に使用されています。
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参考文献
- Emerson Process Management の「コリオリ流量および密度測定ハンドブック」。
- 『流量測定工学ハンドブック』Richard W. Miller 著。
- エマソンのブランドである Micro Motion によって提供される技術文書。
