JP3465100B2 - Vortex flow meter - Google Patents

Vortex flow meter

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JP3465100B2
JP3465100B2 JP23774995A JP23774995A JP3465100B2 JP 3465100 B2 JP3465100 B2 JP 3465100B2 JP 23774995 A JP23774995 A JP 23774995A JP 23774995 A JP23774995 A JP 23774995A JP 3465100 B2 JP3465100 B2 JP 3465100B2
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JP
Japan
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ultrasonic
flow rate
propagation time
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vortex
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豊 稲田
一政 川嵜
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トキコテクノ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を計測
する渦流量計に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の渦流量計の一例として、流体の流
れる管内に、カルマン渦を発生させる渦発生体を設け、
カルマン渦の発生領域を間にして相対向して一対の超音
波送受信器を配置したものがある。 【0003】この渦流量計では、管内を流体が流れた際
に渦発生体により、流速に比例する周期でカルマン渦が
交互に規則的に発生し、このカルマン渦発生領域に超音
波を伝搬させ超音波がカルマン渦から受ける変調量を検
出して流体の流速、ひいては流量を求めるようにしてい
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、流体の流量が少なくなるとカルマン渦の発
生数が極めて少なくなったり、カルマン渦が発生しなく
なったりして流量を計測できなくなる虞があった。 【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、高流量から微少流量までの広範囲にわたって流量計
測を行うことができる渦流量計を提供することを目的と
する。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、流体の流れる管内に、カルマン渦を発生
させる渦発生体を設け、前記カルマン渦の発生領域を間
にして相対向して一対の超音波送受信器を備え、前記カ
ルマン渦の発生周波数を前記一対の超音波送受信器によ
り求めて流体の流量を計測する渦流量計において、前記
一対の超音波送受信器を、流体の流れ方向に所定距離を
空けて配置し、一対の超音波送受信器がそれぞれ送信、
受信を行うように交互に切替える切替手段を設け、か
つ、一対の超音波送受信器のうち一方が送信を行った際
の一対の超音波送受信器間の超音波伝搬時間、及び他方
が送信を行った際の一対の超音波送受信器間の超音波伝
搬時間を求め、その伝搬時間差に基づいて流体の流量を
求める流量補助検出手段を設けたことを特徴とする。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
1及び図2に基づいて説明する。 【0008】図において、管1内にはカルマン渦2を発
生させる三角柱状の渦発生体3が設けられており、渦発
生体3の下流側に流速に比例する周期でカルマン渦2が
交互に規則的に発生するようになっている。渦発生体3
は、三角柱状に限らず、台形柱状等であってもよい。カ
ルマン渦2の発生領域(カルマン渦発生領域)Aを間に
して相対向し、かつ流体の流れ方向Bに所定距離を空け
て一対の超音波送受信器(以下、便宜上、それぞれ第
1、第2の超音波送受信器という。)4,5が配置され
ている。 【0009】第1、第2の超音波送受信器4,5には、
切替器6を構成する第1、第2のスイッチ7,8がそれ
ぞれ接続されている。第1、第2のスイッチ7,8に
は、パルス発振器9、超音波検出器10が接続されてお
り、開閉作動により、第1、第2の超音波送受信器4,
5とパルス発振器9、超音波検出器10との接続が選択
的に切替えられるようになっている。 【0010】第1のスイッチ7は、第1の超音波送受信
器4に接続された送受信器側第1固定接点7aと、パル
ス発振器9に接続された発振器側第1固定接点7bと、
超音波検出器10に接続された検出器側第1固定接点7
cと、一端側が送受信器側第1固定接点7aに接続さ
れ、他端側が発振器側第1固定接点7b、検出器側第1
固定接点7cに切換え接続される第1可動片7dとから
なっている。第2のスイッチ8は、第2の超音波送受信
器5に接続された送受信器側第2固定接点8aと、パル
ス発振器9に接続された発振器側第2固定接点8bと、
超音波検出器10に接続された検出器側第2固定接点8
cと、一端側が送受信器側第2固定接点8aに接続さ
れ、他端側が発振器側第2固定接点8b、検出器側第2
固定接点8cに切換え接続される第2可動片8dとから
なっている。第1、第2可動片7d,8dは連動するよ
うになっている。 【0011】切替器6、パルス発振器9及び後述する伝
搬時間検出器11に接続してタイミング信号発生器12
が設けられている。タイミング信号発生器12は、タイ
ミング信号(以下、メインタイミング信号という。)D
を切替器6に出力することにより切替器6の第1、第2
のスイッチ7,8の開閉作動を行わせる。第1、第2の
スイッチ7,8は、メインタイミング信号DがHレベル
の際には、第1、第2可動片7d,8dが図1に示すよ
うな状態になり、パルス発振器9と第1の超音波送受信
器4との接続、及び第2の超音波送受信器5と超音波検
出器10との接続を行い、第1の超音波送受信器4を送
信器、第2の超音波送受信器5を受信器として設定し、
それぞれ超音波Eの送信、受信を行わせる。また、メイ
ンタイミング信号DがLレベルの際には、第1、第2可
動片7d,8dが切替作動され、パルス発振器9と第2
の超音波送受信器5との接続、及び第1の超音波送受信
器4と超音波検出器10との接続を行い、第2の超音波
送受信器5を送信器、第1の超音波送受信器4を受信器
として設定し、それぞれ超音波Eの送信、受信を行わせ
る。 【0012】パルス発振器9は、前記メインタイミング
信号Dに同期してパルス信号を発振し、第1、第2の超
音波送受信器4,5のうち送信器として設定されている
方(図1の場合は、第1の超音波送受信器4)を駆動
し、これにより送信器として設定された方の超音波送受
信器に管1中への超音波E(パルス)の放射を行わせ
る。また、パルス発振器9は、前記メインタイミング信
号Dを入力すると、伝搬時間検出器11及び伝搬時間差
検出器(流量補助検出手段)13に送信タイミング信号
Fを出力する。 【0013】上述したように第1、第2の超音波送受信
器4,5のうち送信器として設定されている方から放射
された超音波Eは、管1内を伝播した後、他方の超音波
送受信器(図1の場合、第2の超音波送受信器5)に受
信され、切替器6を通して(図1の場合、第2のスイッ
チ8を通して)超音波検出器10に入力される。 【0014】超音波検出器10は、第1、第2の超音波
送受信器4,5のうち受信器として設定された方から切
替器6を介して信号を入力し、この入力信号の増幅及び
その波形整形を行い、その値が所定値以上の場合、超音
波Eが到達したことを示す超音波到達タイミング信号G
を伝搬時間検出器11及び伝搬時間差検出器13に出力
すると共に、カルマン渦の発生周波数を検出し、その値
があらかじめ設定した基準値以下になった場合、そのこ
とを示すカルマン渦低下信号を伝搬時間差検出器13に
出力する。 【0015】伝搬時間検出器11は、前記送信タイミン
グ信号Fを入力してから超音波到達タイミング信号Gを
入力するまでの時間、すなわち第1、第2の超音波送受
信器4,5間の超音波伝搬時間Tを求め、さらにこの超
音波伝搬時間Tを時間対応させて例えば図2の下段部に
示すような伝搬時間信号Hを得、この伝搬時間信号Hを
計測部14に出力する。 【0016】ここで、カルマン渦2は、カルマン渦発生
領域Aに規則的に発生し、その発生周期が流体の流速に
比例するものであり、カルマン渦発生領域Aにおける第
1、第2の超音波送受信器4,5を結ぶ線上では、超音
波Eの伝搬方向に対するカルマン渦2の向きがカルマン
渦2の発生周期に応じて変化する。一方、超音波Eの伝
搬方向とカルマン渦2の向きが一致すると、超音波Eの
伝搬時間が短くなり、逆方向であると伝搬時間が長くな
る。このため、前記超音波伝搬時間Tの大きさもカルマ
ン渦2の生成に伴って変化するので、例えば図2のよう
に伝搬時間信号Hの周波数から流体の流速、ひいてはそ
の流量を求めることができる。前記計測部14は、入力
された伝搬時間信号Hの周波数を求め、流体の流量を計
測する。 【0017】なお、図2では、第1、第2の超音波送受
信器4,5(対応する信号をそれぞれ、実線、細線で示
す。)が交互に送信、受信を行う場合を示しているが、
カルマン渦2の検出には、第1、第2の超音波送受信器
4,5のうちいずれか一方を送信器に設定すればよく、
本実施例では、伝搬時間検出器11は、第1の超音波送
受信器4が送信する(図2に実線で示す。)場合、すな
わち、メインタイミング信号DがHレベルの際の超音波
伝搬時間Tを求め、図2に示すように伝搬時間信号Hを
得ている。 【0018】伝搬時間差検出器13は、超音波検出器1
0からのカルマン渦低下信号を入力すると作動を開始
し、送信タイミング信号Fを入力してから超音波到達タ
イミング信号Gを入力するまでの時間を交互に計測し、
第1の超音波送受信器4が送信を行った際の第1、第2
の超音波送受信器4,5間の超音波伝搬時間T、及び第
2の超音波送受信器5が送信を行った際の第1、第2の
超音波送受信器4,5間の超音波伝搬時間Tを得て、そ
の伝搬時間差を求め、この伝搬時間差に基づいて流体の
流量を求める。 【0019】ここで、伝搬速度差から流体の流量を求め
るのは、流体の流速と伝搬速度との間に次のような関係
があることに基づいている。すなわち、超音波Eが流体
中を伝搬する際、超音波Eが上流側から下流側に向かう
場合は伝搬速度は早くなり、下流から上流に向かう場合
は遅くなる。そして、両伝搬速度の差(伝搬速度差)が
流れの速さに比例することにより、伝搬速度差から流体
の流量を求めることができる。 【0020】なお、本実施の形態では、流体の流量が少
なくてカルマン渦2の発生がなくなったり、カルマン渦
2の発生が少なくて計測できなくなったような場合に、
伝搬時間差検出器13からの出力信号が流量信号として
出力されるようになっている。 【0021】上述したように構成された渦流量計では、
所定数以上のカルマン渦2が発生している場合は、伝搬
時間検出器11が、第1、第2の超音波送受信器4,5
間の超音波伝搬時間Tを求め、さらに伝搬時間信号Hを
得、この伝搬時間信号Hを計測部14に出力する。これ
に応じて計測部14は、伝搬時間信号Hの周波数を求
め、流体の流量を計測する。 【0022】また、カルマン渦2の発生がなくなった
り、カルマン渦2の発生が少なくなったりしてカルマン
渦2の計測ができなくなったような場合、超音波検出器
10からカルマン渦低下信号を入力することにより、伝
搬時間差検出器13が作動し、送信タイミング信号Fを
入力してから超音波到達タイミング信号Gを入力するま
での時間を交互に計測し、第1の超音波送受信器4が送
信を行った際の超音波伝搬時間T、及び第2の超音波送
受信器5が送信を行った際の超音波伝搬時間Tを得て、
その伝搬時間差を求め、この伝搬時間差に基づいて流体
の流量を求める。 【0023】上述したようにカルマン渦2の発生がなか
ったり、極めて少ない場合には、伝搬時間差検出器13
が作動して流体の微少流量の計測が可能となり、高流量
から微少流量までの広範囲にわたる流量計測を行うこと
ができることになる。 【0024】なお、カルマン渦2が発生していないとき
には管1内の流体は層流状態で流れていることから、第
1の超音波送受信器4から第2の超音波送受信器5まで
の伝搬時間、第2の超音波送受信器5から第1の超音波
送受信器4までの伝搬時間の差を求め、かつ層流におけ
る流速分布を考慮して補正を行うことにより管1内の平
均流速を求めることができる。なお、伝搬時間差を求め
て流量計測を行うので、温度変化などによる音速変化の
影響をキャンセルすることができる。 【0025】カルマン渦2の発生がなくなるような少流
量時における流量計測を、カルマン渦2の検出に用いる
第1、第2の超音波送受信器4,5が兼用して果たして
いるので、装置構成を複雑化することなく高流量から微
少流量までの広範囲にわたる流量計測を行うことができ
る。微少流量を計測できるので、管1の漏れ等のわずか
な流量変化を検出することが可能となり、渦流量計に漏
れ検知機能を備えることができる。 【0026】上記実施の形態では、超音波検出器10が
カルマン渦の発生周波数を検出しその値が基準値以下に
なった場合にカルマン渦低下信号を出力することにより
伝搬時間差検出器13を作動する場合を例にしたが、こ
れに代えて、カルマン渦の信号振幅を検出しその値が所
定値以下に減少したことに基づいて伝搬時間差検出器1
3を作動するように構成してもよい。 【0027】 【発明の効果】本発明によれば、所定数以上のカルマン
渦が発生している場合には、一対の超音波送受信器の送
受信データに基づきカルマン渦の発生周波数を求めて流
体の流量を計測し、所定流量以上の流量計測を行い、ま
た、カルマン渦の発生がなくなったり、カルマン渦の発
生が少なくなったりしてカルマン渦の計測ができなくな
ったような場合には、流量補助検出手段が、一対の超音
波送受信器のうち一方が送信を行った際の一対の超音波
送受信器間の超音波伝搬時間、及び他方が送信を行った
際の一対の超音波送受信器間の超音波伝搬時間を求め、
その伝搬時間差に基づいて流体の流量を求め微少流量時
の流量計測が可能になるので、高流量から微少流量まで
の広範囲にわたる流量計測を行うことができる。 【0028】また、カルマン渦が発生していないときに
は管内の流体は層流状態で流れていることから、一対の
超音波送受信器のうち一方から他方までの伝搬時間、他
方のの超音波送受信器から一方の超音波送受信器までの
伝搬時間の差を求め、かつ層流における流速分布を考慮
して補正を行うことにより管内の平均流速を求めること
ができる。伝搬時間差を求めて流量計測を行うので、温
度変化などによる音速変化の影響をキャンセルすること
ができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vortex flowmeter for measuring a flow rate of a fluid. 2. Description of the Related Art As an example of a conventional vortex flowmeter, a vortex generator for generating Karman vortices is provided in a pipe through which a fluid flows.
There is a type in which a pair of ultrasonic transceivers are arranged to face each other with a Karman vortex generation region therebetween. In this vortex flowmeter, when a fluid flows in a pipe, Karman vortices are alternately and regularly generated by a vortex generator with a period proportional to the flow velocity, and ultrasonic waves are propagated in the Karman vortex generation region. By detecting the amount of modulation received by the ultrasonic wave from the Karman vortex, the flow velocity of the fluid, and thus the flow rate, is obtained. [0004] In the above-mentioned prior art, when the flow rate of the fluid is reduced, the number of generated Karman vortices becomes extremely small, or the Karman vortices are not generated, so that the flow rate can be measured. There was a risk of disappearing. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vortex flowmeter capable of measuring a flow rate over a wide range from a high flow rate to a very small flow rate. In order to achieve the above object, the present invention provides a vortex generator for generating a Karman vortex in a pipe through which a fluid flows, and interposes a Karman vortex generation region between the vortex generators. In a vortex flowmeter that includes a pair of ultrasonic transceivers opposite to each other and measures the flow rate of the fluid by determining the generation frequency of the Karman vortex by the pair of ultrasonic transceivers, the pair of ultrasonic transceivers , Arranged at a predetermined distance in the flow direction of the fluid, a pair of ultrasonic transceivers respectively transmit,
A switching unit that alternately switches to perform reception is provided, and the ultrasonic propagation time between the pair of ultrasonic transceivers when one of the pair of ultrasonic transceivers performs transmission, and the other performs transmission. In this case, there is provided an auxiliary flow rate detecting means for obtaining an ultrasonic wave propagation time between the pair of ultrasonic transmitter / receivers and calculating a flow rate of the fluid based on the propagation time difference. An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. In the figure, a triangular prism-shaped vortex generator 3 for generating a Karman vortex 2 is provided in a tube 1, and the Karman vortex 2 is alternately provided downstream of the vortex generator 3 at a period proportional to the flow velocity. It occurs regularly. Vortex generator 3
Is not limited to a triangular prism, but may be a trapezoidal column or the like. A pair of ultrasonic transceivers (hereinafter, referred to as first and second, respectively, for convenience) are opposed to each other with a Karman vortex 2 generation region (Karman vortex generation region) A therebetween and spaced a predetermined distance in the fluid flow direction B. 4) and 5) are arranged. The first and second ultrasonic transceivers 4 and 5 include:
First and second switches 7 and 8 constituting the switch 6 are connected to each other. A pulse oscillator 9 and an ultrasonic detector 10 are connected to the first and second switches 7 and 8, and the first and second ultrasonic transceivers 4 and 4 are opened and closed by opening and closing operations.
The connection between the pulse generator 5, the pulse oscillator 9, and the ultrasonic detector 10 can be selectively switched. The first switch 7 includes a transceiver-side first fixed contact 7a connected to the first ultrasonic transceiver 4 and an oscillator-side first fixed contact 7b connected to the pulse oscillator 9.
Detector-side first fixed contact 7 connected to ultrasonic detector 10
c, one end of which is connected to the transceiver-side first fixed contact 7a, the other end of which is the oscillator-side first fixed contact 7b, and the detector-side first fixed contact 7b.
And a first movable piece 7d which is switched and connected to the fixed contact 7c. The second switch 8 includes a transceiver-side second fixed contact 8 a connected to the second ultrasonic transceiver 5, an oscillator-side second fixed contact 8 b connected to the pulse oscillator 9,
Detector-side second fixed contact 8 connected to ultrasonic detector 10
c, one end of which is connected to the transceiver-side second fixed contact 8a, the other end of which is the oscillator-side second fixed contact 8b, and the detector-side second fixed contact 8b.
And a second movable piece 8d that is switched and connected to the fixed contact 8c. The first and second movable pieces 7d and 8d are interlocked. A timing signal generator 12 is connected to a switch 6, a pulse oscillator 9, and a propagation time detector 11 to be described later.
Is provided. The timing signal generator 12 outputs a timing signal (hereinafter, referred to as a main timing signal) D.
Is output to the switch 6 so that the first and second
Switches 7 and 8 are opened and closed. When the main timing signal D is at H level, the first and second switches 7 and 8 are in the state shown in FIG. The first ultrasonic transmitter / receiver 4 is connected to the first ultrasonic transmitter / receiver 4 and the second ultrasonic transmitter / receiver 5 is connected to the ultrasonic detector 10, and the first ultrasonic transmitter / receiver 4 is used as a transmitter and the second ultrasonic transmitter / receiver. Device 5 as a receiver,
The transmission and reception of the ultrasonic wave E are performed. When the main timing signal D is at the L level, the first and second movable pieces 7d and 8d are switched, and the pulse oscillator 9 and the second
The first ultrasonic transceiver 4 and the ultrasonic detector 10 and the second ultrasonic transceiver 5 as a transmitter and the first ultrasonic transceiver. 4 is set as a receiver, and transmission and reception of the ultrasonic wave E are performed, respectively. The pulse oscillator 9 oscillates a pulse signal in synchronization with the main timing signal D, and the one set as the transmitter of the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5 (see FIG. 1). In this case, the first ultrasonic transceiver 4) is driven, thereby causing the ultrasonic transceiver set as the transmitter to emit ultrasonic waves E (pulses) into the tube 1. In addition, when the main oscillator D receives the main timing signal D, the pulse oscillator 9 outputs a transmission timing signal F to the propagation time detector 11 and the propagation time difference detector (flow rate auxiliary detector) 13. As described above, the ultrasonic wave E radiated from one of the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5 set as a transmitter propagates through the tube 1 and then propagates through the other ultrasonic wave. The sound wave is transmitted and received by the ultrasonic wave transmitter / receiver (the second ultrasonic wave transmitter / receiver 5 in the case of FIG. 1) and is input to the ultrasonic wave detector 10 through the switch 6 (the second switch 8 in the case of FIG. 1). The ultrasonic detector 10 receives a signal from the one of the first and second ultrasonic transmitters / receivers 4 and 5 which is set as a receiver via the switch 6 to amplify and input the input signal. The waveform is shaped, and when the value is equal to or larger than a predetermined value, an ultrasonic wave arrival timing signal G indicating that the ultrasonic wave E has arrived.
Is output to the propagation time detector 11 and the propagation time difference detector 13, and the occurrence frequency of the Karman vortex is detected. When the value becomes equal to or lower than a preset reference value, a Karman vortex reduction signal indicating that fact is propagated. Output to the time difference detector 13. The propagation time detector 11 detects the time from the input of the transmission timing signal F to the input of the ultrasonic arrival timing signal G, that is, the time between the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5. The ultrasonic wave propagation time T is obtained, the ultrasonic wave propagation time T is made to correspond to the time, a propagation time signal H as shown in the lower part of FIG. 2 is obtained, and this propagation time signal H is output to the measuring unit 14. Here, the Karman vortex 2 is regularly generated in the Karman vortex generation region A, and its generation cycle is proportional to the flow velocity of the fluid. On the line connecting the sound wave transceivers 4 and 5, the direction of the Karman vortex 2 with respect to the propagation direction of the ultrasonic wave E changes according to the generation cycle of the Karman vortex 2. On the other hand, when the propagation direction of the ultrasonic wave E and the direction of the Karman vortex 2 match, the propagation time of the ultrasonic wave E becomes shorter, and when the direction is opposite, the propagation time becomes longer. For this reason, since the magnitude of the ultrasonic wave propagation time T also changes with the generation of the Karman vortex 2, for example, the flow velocity of the fluid and the flow rate thereof can be obtained from the frequency of the propagation time signal H as shown in FIG. The measuring unit 14 calculates the frequency of the input propagation time signal H and measures the flow rate of the fluid. FIG. 2 shows a case where the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5 (corresponding signals are indicated by solid lines and thin lines, respectively) alternately transmit and receive. ,
In order to detect the Karman vortex 2, one of the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5 may be set as a transmitter.
In this embodiment, the propagation time detector 11 transmits the ultrasonic wave when the first ultrasonic transceiver 4 transmits (shown by a solid line in FIG. 2), that is, when the main timing signal D is at the H level. T is obtained, and a propagation time signal H is obtained as shown in FIG. The propagation time difference detector 13 is an ultrasonic detector 1
The operation starts when a Karman vortex lowering signal is input from 0, and the time from inputting the transmission timing signal F to inputting the ultrasonic arrival timing signal G is measured alternately,
First and second transmissions performed by the first ultrasonic transceiver 4
The ultrasonic propagation time T between the ultrasonic transceivers 4 and 5, and the ultrasonic propagation between the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5 when the second ultrasonic transceiver 5 performs transmission. The time T is obtained, the transit time difference is obtained, and the flow rate of the fluid is obtained based on the transit time difference. The determination of the flow rate of the fluid from the difference in the propagation speed is based on the following relationship between the flow speed of the fluid and the propagation speed. That is, when the ultrasonic wave E propagates through the fluid, the propagation speed increases when the ultrasonic wave E moves from the upstream side to the downstream side, and decreases when the ultrasonic wave E moves from the downstream side to the upstream side. The flow rate of the fluid can be obtained from the difference between the propagation speeds because the difference between the two propagation speeds (the difference between the propagation speeds) is proportional to the flow speed. In this embodiment, when the flow rate of the fluid is small and the Karman vortex 2 is not generated, or when the Karman vortex 2 is generated and the measurement cannot be performed,
An output signal from the propagation time difference detector 13 is output as a flow signal. In the vortex flowmeter configured as described above,
When a predetermined number or more of the Karman vortices 2 are generated, the propagation time detector 11 detects the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5.
An ultrasonic propagation time T is obtained, a propagation time signal H is obtained, and this propagation time signal H is output to the measuring unit 14. In response, the measuring unit 14 determines the frequency of the propagation time signal H and measures the flow rate of the fluid. In the case where the Karman vortex 2 is not generated or the Karman vortex 2 is reduced, the Karman vortex 2 cannot be measured, and the Karman vortex reduction signal is input from the ultrasonic detector 10. This causes the propagation time difference detector 13 to operate, alternately measures the time from the input of the transmission timing signal F to the input of the ultrasonic arrival timing signal G, and the first ultrasonic transceiver 4 transmits the signal. And the ultrasonic propagation time T when the second ultrasonic transmitter / receiver 5 performs transmission,
The propagation time difference is determined, and the flow rate of the fluid is determined based on the propagation time difference. As described above, when the Karman vortex 2 is not generated or is extremely small, the propagation time difference detector 13
Operates to enable the measurement of the minute flow rate of the fluid, and the flow rate measurement over a wide range from a high flow rate to a minute flow rate can be performed. When the Karman vortex 2 is not generated, since the fluid in the pipe 1 flows in a laminar flow state, the propagation from the first ultrasonic transceiver 4 to the second ultrasonic transceiver 5 is performed. The average flow velocity in the pipe 1 is determined by calculating the time, the difference in the propagation time from the second ultrasonic transmitter / receiver 5 to the first ultrasonic transmitter / receiver 4, and making corrections in consideration of the flow velocity distribution in the laminar flow. You can ask. Since the flow rate is measured by calculating the propagation time difference, it is possible to cancel the influence of the change in sound speed due to a change in temperature or the like. Since the first and second ultrasonic transceivers 4 and 5 used for detecting the Karman vortex 2 perform the flow measurement at a small flow rate so that the Karman vortex 2 is not generated, the apparatus configuration is provided. Can be measured over a wide range from a high flow rate to a minute flow rate without complicating the flow rate. Since the minute flow rate can be measured, it is possible to detect a slight change in the flow rate such as a leak in the pipe 1, and the vortex flow meter can be provided with a leak detection function. In the above embodiment, the ultrasonic wave detector 10 detects the frequency of occurrence of Karman vortices, and outputs a Karman vortex reduction signal when the detected frequency falls below the reference value, thereby activating the propagation time difference detector 13. However, instead of this, the signal amplitude of the Karman vortex is detected, and based on the fact that the value has decreased to a predetermined value or less, the propagation time difference detector 1
3 may be configured to operate. According to the present invention, when a predetermined number or more of Karman vortices are generated, the generation frequency of the Karman vortices is determined based on transmission / reception data of a pair of ultrasonic transceivers. Measures the flow rate, measures the flow rate above the specified flow rate, and if the Karman vortex is no longer generated or the Karman vortex is reduced so that the Karman vortex cannot be measured, the flow assist The detecting means is an ultrasonic propagation time between the pair of ultrasonic transceivers when one of the pair of ultrasonic transceivers transmits, and between the pair of ultrasonic transceivers when the other transmits. Find the ultrasonic propagation time,
Since the flow rate of the fluid is obtained based on the difference in the propagation time and the flow rate can be measured at a minute flow rate, the flow rate can be measured over a wide range from a high flow rate to a very small flow rate. When the Karman vortex is not generated, the fluid in the pipe flows in a laminar state, so that the propagation time from one of the pair of ultrasonic transceivers to the other, the other ultrasonic transceiver, The average flow velocity in the pipe can be obtained by calculating the difference in propagation time from the ultrasonic wave to one of the ultrasonic transceivers and performing correction in consideration of the flow velocity distribution in the laminar flow. Since the flow rate measurement is performed by calculating the propagation time difference, the influence of the change in sound speed due to a change in temperature or the like can be canceled.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の一形態の渦流量計を模式的に示
す図である。 【図2】同渦流量計の動作を示すタイミングチャートで
ある。 【符号の説明】 1 管 2 カルマン渦 3 渦発生体 4 第1の超音波送受信器 5 第2のの超音波送受信器 6 切替器 7 第1のスイッチ 8 第2のスイッチ 10 超音波検出器 11 伝搬時間検出器 13 伝搬時間差検出器 14 計測部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically showing a vortex flowmeter according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the vortex flowmeter. [Description of Signs] 1 tube 2 Karman vortex 3 vortex generator 4 first ultrasonic transceiver 5 second ultrasonic transceiver 6 switch 7 first switch 8 second switch 10 ultrasonic detector 11 Propagation time detector 13 Propagation time difference detector 14 Measurement unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−172599(JP,A) 特開 平4−296622(JP,A) 特開 平6−34417(JP,A) 特開 平7−77442(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/66 G01F 1/00 G01F 1/32 G01F 7/00 G01F 1/66 101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-5-172599 (JP, A) JP-A-4-296622 (JP, A) JP-A-6-34417 (JP, A) JP-A-7- 77442 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01F 1/66 G01F 1/00 G01F 1/32 G01F 7/00 G01F 1/66 101

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 流体の流れる管内に、カルマン渦を発生
させる渦発生体を設け、前記カルマン渦の発生領域を間
にして相対向して一対の超音波送受信器を備え、前記カ
ルマン渦の発生周波数を前記一対の超音波送受信器によ
り求めて流体の流量を計測する渦流量計において、前記
一対の超音波送受信器を、流体の流れ方向に所定距離を
空けて配置し、一対の超音波送受信器がそれぞれ送信、
受信を行うように交互に切替える切替手段を設け、か
つ、一対の超音波送受信器のうち一方が送信を行った際
の一対の超音波送受信器間の超音波伝搬時間、及び他方
が送信を行った際の一対の超音波送受信器間の超音波伝
搬時間を求め、その伝搬時間差に基づいて流体の流量を
求める流量補助検出手段を設けたことを特徴とする渦流
量計。
(57) [Claims 1] A vortex generator for generating a Karman vortex is provided in a pipe through which a fluid flows, and a pair of ultrasonic transmission / receptions are opposed to each other with a Karman vortex generation region therebetween. A vortex flowmeter for measuring the flow rate of a fluid by determining the frequency of occurrence of the Karman vortex by the pair of ultrasonic transceivers, wherein the pair of ultrasonic transceivers are separated by a predetermined distance in the fluid flow direction. And a pair of ultrasonic transceivers each transmit,
A switching unit that alternately switches to perform reception is provided, and the ultrasonic propagation time between the pair of ultrasonic transceivers when one of the pair of ultrasonic transceivers performs transmission, and the other performs transmission. A vortex flowmeter provided with flow rate auxiliary detection means for determining an ultrasonic propagation time between a pair of ultrasonic transceivers at the time of the transmission and calculating a flow rate of the fluid based on a difference in the propagation time.
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