CN101432598A - 转换器用脉冲宽度整形电路及涡式流量计 - Google Patents

Abstract

本发明的转换器用脉冲宽度整形电路(6)，设置在流量检测部(1)及流量计数机构(3)间，进而设置在波形整形装置(4)和误输出防止装置(5)之间。转换器用脉冲宽度整形电路(6)，在有既定值以上的高频的脉冲信号的连续输入时，将该高频的脉冲信号结合变换为低频的脉冲信号，然后向具有低截止滤波功能的误输出防止装置(5)输出。在本发明中，具备包含这样的转换器用脉冲宽度整形电路(6)的转换器(2)而构成涡式流量计。

Description

转换器用脉冲宽度整形电路及涡式流量计

技术领域

本发明涉及转换器用脉冲宽度整形电路、及在转换器的结构中包含该转换器用脉冲宽度整形电路的涡式流量计。

背景技术

涡式流量计如公知的那样是利用下述原理的流量计，即在流体的流动中配置涡旋发生体时，在既定的雷诺数范围内，从涡旋发生体在单位时间内产生的卡曼涡旋数(涡旋频率)与气体、液体无关而与流量成比例，该比例常数被称为斯特罗哈数。作为涡旋检测用的检测传感器，列举出了热传感器、应变传感器、光传感器、压力传感器、超声波传感器等，它们是能够检测出涡旋导致的热变化、升力变化等的传感器。涡式流量计是不受被测定流体的物理特性的影响而能够测定流量的简易的流量计，广泛地被用于气体或流体的流量计量。涡式流量计构成为，用触发电路触发来自检测传感器的卡曼涡旋信号而得到流量信号脉冲。

在压缩性流体的流量计量机构中，具有下述不良情况，即即使在关闭设置在流量计的下游或上游侧的截止阀而停止流动的情况下，由于是像气体那样的压缩性流体，流体在关闭的管路内压缩、膨胀而产生流体的脉动，流量检测部检测出流体的移动，与该流体检测部连接的信号发出部发出信号，成为好像检测到了流量那样的状态。除了该流体摆动(脉动)导致的噪音信号，与流体的压缩性无关，在流量停止时，配管的振动、电气噪音等的噪音信号大，该噪音信号超过触发电平时，有时也会作为流量信号而被脉冲化而妨碍正常的计量。此时，在涡式流量计上设置有警报装置时，警报响起。

上述的不良情况在如涡式流量计那样的流量范围大、借助流体的流速来累算检测流量的流量计中是明显的。在以往的流量计量装置中，在管路内的流量检测部和产生脉冲信号的信号(触发器)之间，为了提高(信号调节器)S/N比而通常配设有滤波器，但以覆盖流量范围的方式选定滤波器，因此存在不能消除上述不便的问题。这样的现象在打开截止阀而连续地使压缩性流体流动、计量其流量时不成为问题，但实际上，截止阀多为在一天的大半时间关闭，因此令将压缩性流体在管路内的脉动作为流量而计数。通过扩大触发电平，能够在某种程度上抑制这些噪音的触发，但存在由于扩大触发电平也抑制能够计量的流量范围的弊端。

在日本实公昭53-14199号公报中公开了一种关于用于防止涡式流量计的误计数的误计数防止装置的技术。并且，在日本特许第3564111号公报中，公开了一种进一步改良了日本实公昭53-14199号公报的技术而成的误输出防止装置(也称误计数防止装置)的技术。日本实公昭53-14199号公报及日本特许第3564111号公报中所公开的技术是本发明申请人提案的技术。

日本实公昭53-14199号公报所公开的误计数防止装置的特征在于，在与管路内的流量检测部连接并发出脉冲信号的信号发出部、和对该信号进行计数并对流量进行计数的计数机构之间配设累计计数器和计时器，在计时器的设定时间内累计计数器未达到设定值时，是摆动导致的脉冲信号的产生，因此该误脉冲信号被截断而不向计数机构送出，计数机构不会由于流体的摆动而开始累计计算，防止误计量。在日本实公昭53-14199号公报中，误计数防止装置的信号发出部包含具备滤波器和触发器的信号调节器。

日本实公昭53-14199号公报所公开的误计数防止装置中，是观察脉动导致的计数的状况的结果，而着眼于在极短时间内产生在计数范围中的信号，例如将10秒的期间平均则成为滤波器的下限频率以下的点，防止流体的摆动导致的误计数的方案。

另一方面，日本特许第3564111号公报中所公开的误输出防止装置的特征在于，具有：触发电路，在从流量检测部的涡旋信号检测传感器输出的信号超过既定的触发电平时输出脉冲；积分电路，对从该触发电路输出的脉冲进行积分；两个比较器，将在该积分电路中积分的信号作为输入信号，将该输入信号的电压和预先设定的上限电压及下限电压进行比较而脉冲化并输出；计数电路，对从触发电路输出的脉冲进行计数；逻辑IC，输入来自两个比较器的两个输出脉冲并进行逻辑计算，输出与计数电路中的计数值的复位相关的信号；以及脉冲输出机构，在计数电路中的计数值未达到既定值时，不输出来自触发电路的输出脉冲，在计数电路中的计数值变为既定值时，输出来自触发电路的输出脉冲，涡式流量计使用由脉冲输出机构输出的脉冲来进行被测定流体的流量或流速的计算。

上述以往技术中，截断一定频率以下的脉冲信号(低截止滤波功能)、且连续地检测出一定数以上的脉冲而开始看作流量信号(存储器功能)。因此，存在即便是在固定频率以上而不是流量信号的噪音信号，也进行向对流量进行计数的计数机构的输出的问题。

此外，已知涡式流量计中的检测传感器所具有的固有频率在高频区域。由此，若考虑涡式流量计受到例如配管振动等的影响的情况，则存在由于检测传感器所具有的高频区域的固有频率而进行发信的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种有助于误计数(误输出)防止的转换器用脉冲宽度整形电路及涡式流量计。

为了解决上述问题而提出的技术要点1所记载的本发明的转换器用脉冲宽度整形电路，其特征在于，设置在流量检测部及流量计数机构之间，进一步设置在波形整形装置和误输出防止装置之间，若有既定值以上的高频的脉冲信号的连续输入，则将该高频的脉冲信号结合而变换为低频的脉冲信号，然后向具有低截止滤波功能的上述误输出防止装置输出。

根据具有这样特征的本发明，对用于输入至误输出防止装置的脉冲信号的脉冲宽度进行整形。脉冲宽度的整形为，在具有从波形整形装置连续输入既定值以上的高频脉冲信号时进行脉冲ON宽度变宽的结合，在其他情况下，来自波形整形装置的脉冲信号以ON宽度变化而不结合的状态输出。在有既定值以上的高频的脉冲信号的连续输入时，该高频的脉冲信号波形被结合而变换为一个低频的脉冲信号。变换后的低频的脉冲信号利用具有低截止滤波功能的误输出防止装置而成为作为滤波(cut)对象的低频而被滤波。此时的误输出防止装置的滤波实际上成为高频的脉冲信号的滤波，作为转换器整体考虑时，在具有低截止滤波功能之外还具有高截止滤波功能。

技术要点2记载的本发明的转换器用脉冲宽度整形电路，在技术要点1记载的转换器用脉冲宽度整形电路中，其特征在于，具有在上述波形整形装置及上述误输出防止装置之间装卸自如的装置连接部。

根据具有这样特征的本发明，能够对于已设置好的既存的涡式流量计进行后续附加安装。提高了本发明的脉冲宽度整形电路的通用性，且能够减轻既存的涡式流量计用户的负担。

为了解决上述问题而提出的技术要点3所记载的本发明的涡式流量计，其特征在于，具备包含技术要点1或技术要点2所记载的转换器用脉冲宽度整形电路的转换器。

根据具有这样特征的本发明，若从波形整形装置向脉冲宽度整形电路连续输入既定值以上的高频的脉冲信号，则该高频的脉冲信号在脉冲宽度整形电路中被结合而变换为一个低频的脉冲信号。并且，变换后的低频的脉冲信号在与脉冲宽度整形电路连接的误输出防止装置中成为滤波对象而被滤波。具有低截止滤波功能的误输出防止装置借助本发明的脉冲宽度整形电路还具有高截止滤波功能。

根据本发明，能够实现有助于误计数(误输出)防止的效果。

附图说明

图1是示出本发明的转换器用脉冲宽度整形电路及涡式流量计的一个实施方式的图，图1(a)是模块图，图1(b)是动作说明图。

具体实施方式

下面参照附图进行说明。图1是示出本发明的转换器用脉冲宽度整形电路及涡式流量计的一个实施方式的图，(a)是模块图，(b)是动作说明图。

图1(a)中，涡式流量计具备：被测定流体所流通的测定管(流管)、与流动相对地配设在测定管内而产生卡曼涡旋的涡旋发生体、检测出由于涡旋发生体而产生的卡曼涡旋的信号的流量检测部(涡旋信号检测部)1、变换由流量检测部1检测出的信号并输出脉冲的转换器2、以及通过计量来自转换器2的输出脉冲而计算并测定被测定流体的流量或流速的流量计数机构3。

设置在流量检测部1及流量计数机构3之间的转换器2具备：与流量检测部1连接的波形整形装置4、与流量计数机构3连接的误输出防止装置5、以及在波形整形装置4及误输出防止装置5之间并与它们连接的脉冲宽度整形电路6。脉冲宽度整形电路6并不特别地限定，拆装自如地设置在波形整形装置4和误输出防止装置5之间。脉冲宽度整形电路6具有相对于波形整形装置4及误输出防止装置5的装置连接部。

波形整形装置4具备滤波器电路7和触发电路8。滤波器电路7构成为将被未图示的放大器增幅的交替电压信号滤波、整形，以便提高S/N比。并且，触发电路8构成为，在从流量检测部1输出、通过滤波器电路7的信号超过既定的触发电平时输出脉冲。

脉冲宽度整形电路6在本实施方式中，由多谐振荡器IC构成，构成为在有既定值以上的高频的脉冲信号的连续输入时，能够将该高频的脉冲信号的波形以脉冲ON宽度变宽的方式结合，变换为一个低频的脉冲信号，然后向误输出防止装置5输出。所谓既定值，依存于由多谐振荡器IC整形的脉冲宽度，具体的频率是其倒数。并且，脉冲宽度整形电路6，关于既定值以上的高频的脉冲信号的连续输入以外的情况，构成为能够以ON宽度变化但不结合的状态向误输出防止装置5输出。脉冲宽度整形电路6具有对用于向误输出防止装置5输出的脉冲信号的脉冲宽度进行整形的功能。此外，关于结合波形而变换为低频的脉冲信号的情况，参照图1(b)如后所述。

误输出防止装置5具有作为一种存储器的功能。具体地，具有在向着流量计数机构3的输出的之前将经由脉冲宽度整形电路6输入的脉冲信号全部存储的功能。该存储器，设定某种存储器脉冲数，直到存储设定的脉冲数为止都不向外部输出脉冲，从存储器饱和的阶段起向外部输出。并且，误输出防止装置5具有低截止滤波功能(低截止滤波器)。具体地，若经由脉冲宽度整形电路6输入的脉冲信号为既定的频率以下，则对波形进行滤波，并重置存储器。

误输出防止装置5并不特别限定，但在本实施方式中，具有由逻辑IC构成并具有低截止滤波功能的计时器电路9、该计时器电路9与CLR连接的计数器电路10、如图示那样与计数器电路10连接的AND门11、12及NOT门13。

接着，基于上述结构，参照图1(a)及(b)说明脉冲宽度整形电路6及误输出防止装置5的动作。此外，说明中的数值是一例。并且，从说明中可知，实际上高频的脉冲信号被滤波，因此将既定值以上的高频称为高截止滤波频率。

(1)：在连续地检测到两个以上高截止滤波频率(300Hz)以上的脉冲时，由脉冲宽度整形电路6将其结合为一个脉冲，其结果，向误输出防止装置5输出频率低的脉冲。具体地，例如在作为精度保证值的最大流量时的频率时，以相对于周期为50％左右的方式预先设定脉冲ON宽度，输入被看作噪音的频率(300Hz)以上的脉冲时，该输入脉冲以脉冲ON宽度变宽那样的适当方式结合而被变换为一个低频的脉冲。变换后的脉冲向着误输出防止装置5输出。

正常的脉冲(低于300Hz的脉冲)在脉冲宽度整形电路6中，即使脉冲ON宽度相对于周期变为50％左右，也不产生结合。即，以ON宽度变化但不结合的状态向着误输出防止装置5输出。

(2)：(1)的结果若低于误输出防止装置5的低截止滤波设定值(图1(b)中70Hz)，则被误输出防止装置5的低截止滤波器滤波。即，不向流量计数机构3进行输出，不计量来自转换器2的输出脉冲。由此，防止误计数(误输出)。

(3)：在(1)的结果是误输出防止装置5的低截止滤波设定值(图1(b)中70Hz)以上的情况下，不会被误输出防止装置5的低截止滤波器滤波，以原样的脉冲向着流量计数机构3输出。

总结上面本发明，能够将一定频率以上的脉冲信号判断为与流量无关的信号。具体地，最大流量时的频率时，以相对于周期为50％左右(作为一个例子)的方式预先设定脉冲ON宽度，从而能够不使最大流量的2倍以上的信号输出。

本发明能够借助脉冲宽度整形电路6和具有低截止滤波功能的误输出防止装置5将在高频区域没有被截断的脉冲截断。相反地，若考虑用高频滤波也有将在高频区域没有被截断的脉冲除去的情况，则在这种情况下，在本发明中，与以往相比能够特别地缓和过触发(over-trigger)。

此外，考虑用CPU等除去高频区域的方法。但是，这种情况下需要设计CPU的性能以便即使对于高频也能响应，因此负荷变大而实践性欠缺。由此，本发明是比由CPU等除去高频区域的方法有用的发明。

此外，本发明当然可以在不变更本发明的主旨的范围内进行各种变更实施。

Claims (3)

1.一种转换器用脉冲宽度整形电路，其特征在于，设置在流量检测部及流量计数机构之间，进而设置在波形整形装置和误输出防止装置之间，在有既定值以上的高频的脉冲信号的连续输入时，将该高频的脉冲信号结合而变换为低频的脉冲信号，然后向具有低截止滤波功能的上述误输出防止装置输出。

2.如权利要求1所述的转换器用脉冲宽度整形电路，其特征在于，具有在上述波形整形装置及上述误输出防止装置之间装卸自如的装置连接部。

3.一种涡式流量计，其特征在于，具备包含权利要求1或权利要求2所述的转换器用脉冲宽度整形电路的转换器。

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